JP2006514236A - 低延性材料に使用するためのセルフタッピングスクリュー - Google Patents
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Abstract
本発明は、特にネジ転造あるいはセルフタッピングスクリュー(100)あるいはナットのそれぞれのためのネジ山(400)に関するものであり、該ネジ山は、前方ネジ面(422)及び後方ネジ面(424)を有する非三角形ネジ山輪郭(300)を有しており、前記前方ネジ面(422)及び後方ネジ面(424)のうちの少なくとも1つが、第1の半径(R)の凸曲率を備えている。前記非三角形ネジ山輪郭(400)の先端(442)はまた、第2の半径(r1)の凸曲率を有しており、第1の半径(R)の値が第2の半径(r1)の値と異なっている。
Description
本発明は、請求項1による、特にセルフタッピングスクリューあるいはナットのそれぞれのためのネジ山と、請求項14及び20による、締結システムのためのそれぞれのスクリュー及びそれぞれのナットとに関するものである。
詳細には、本発明は、新しくて改良されたネジ山成形構造を目的としており、該ネジ成形構造は、特に非三角形あるいは非台形のそれぞれのネジ山輪郭を有し、各ネジ山は、前方ネジ面及び後方ネジ面である側面を有し、前記前方及び後方ネジ面の少なくとも1つが、第1の半径を有する凸曲率を備えているものである。
より詳細には、本発明は、雄あるいは雌ネジのいずれかを備えたネジ山成形締結装置のための改良されたネジ山構造に関するものであり、該雄あるいは雌ネジは、嵌め合いコンポーネントあるいはアンカー材料のそれぞれ内に生成される内力の改良された分配を提供し、該嵌め合いコンポーネントあるいはアンカー材料は、ネジ山成形締結装置によって成形された、相補的に成形された雄あるいは雌ネジを含んでいる。そのような締結装置は、低延性を有するものとして特に分類されうるアンカー材料と本発明の実施例によるセルフタッピングスクリューとからなる結合構造の性能を改良するために使用されることができる。
ネジ山成形タイプの従来のセルフタッピングあるいはネジ転造スクリューは、低延性材料内に嵌め合い雌ネジを生成するために使用される場合に、組み立て及び点検における信頼性が制限されるであろうことが、当業者によって認識されている。
周知のネジ付き締結具技術に関して、雄ネジ付き締結具の構造は、材料変位によって相補的な雌ネジを生成するように特に構成されている。つまり、例として、そのような雄ネジ付き締結具をプレインボア案内孔に挿入して、雄ネジ付き締結具とプレインボア案内孔を含むコンポーネントとの間に回転を作用させると、コンポーネントのプレインボア案内孔の表面内に、雌ネジが冷間で成形あるいはスエージ加工される。したがって、雄締結具が移動する方向での公称軸線方向力が、コンポーネントのプレインボア案内孔の表面の方へ方向転換される。望ましくは、コンポーネント材料は、雌ネジの冷間成形によってコンポーネントから切除あるいは除去されるべきではない。その理由のため、低い延性を有する材料がそのようなネジ山成形締結具によって組み立てられる場合、締結具軸線への方向における材料流れは避けるべきである。
さらに、一般に周知のネジ山成形ジオメトリーは、60°以下のネジ側面先端角を有する三角形あるいは台形の横断面である。そのようなネジ山成形ジオメトリーを使用して、セルフタッピングあるいはネジ転造のそれぞれのネジ山成形手段により、マグネシウム合金タイプあるいはこれに等価な低延性アンカー材料内に嵌め合い雌ネジを製造することが、嵌め合いネジ山の構造完全性をもたらすために知られている。
特に、アンカー材料内に生成される雌ネジは、摩損と、アンカー材料の層の噴出と、組み立てに有害なチップ及び細片の生成とを被ることがある。プレイン案内孔のスクリュー入り口端部に隣接するアンカー材料の一部分が、崩れて裂けるのが見られるであろう。これらの効果は、従来技術の結合構造700を詳細に示す図7に図示されている。周知のネジ山構造ジオメトリーを有するスクリュー710は、低延性を有しているとされるアンカー材料720に嵌まり合っている。見られるように、スクリュー710によってアンカー材料720内に導入される力のために、アンカー材料が下へ流れてネジ側面肉盛噴出部730となる。低延性アンカー材料720のこれらの噴出部720は、例えば点検の目的のために使用期間中に数回あるいは定期的のそれぞれで緩められる接続部において、特に崩れて裂けることになるであろう。したがって、チップ及び細片が生成される。
さらにまた、プレインボア孔が一般に「スルーホール」の形状と考えられて、該孔がアンカー鋳造物内にキャビティを形成し、そのようなキャビティが油あるいは他の液体を含むためのものとされている場所、あるいは、プレイン孔が電子機器を含む領域に侵入している場所では、組み立てられるユニットへの致命的な損傷の可能性とともにユニット組み立て不具合が生じるおそれがある。
これらの有害な特徴は、アンカー案内孔に対するスクリューの軸線方向の移動を生じさせる回転移動がセルフタッピングスクリューに作用したときに、アンカー材料内に誘発される応力及び歪みによって引き起こされることが、当業者によってさらに認識されている。
材料変位によって相補的な嵌め合いネジ山を生成するための例としての前述のネジ転造スクリューは、プレインボルトにねじ込まれるネジ転造ナットにも容易に適用することができる。
特許文献1は、図8に示されたネジ山成形スクリュー800を開示しており、該ネジ山成形スクリューは、マグネシウムなどの低延性材料からなるワークピースの雌ネジ冷間成形のためのものである。スクリューは、ワークピースに雌ネジを成形するために主として圧縮力を使用する。スクリューは、入口端部とヘッド端部とを有するシャンクを有している。雄ネジは、シャンクに配置されている。雄ネジは、略90°〜120°の範囲の測角を有するネジ山構造を画成している。この構造では、セルフタッピング操作中の雌ネジ成形中に、低密度アンカー材料の主に圧縮が生じる。(60°を越える)増大したネジ山輪郭角度へのそのような移動は、組み立てられた嵌め合いネジ山の耐負荷能力を改良する反面、アセンブリを汚染するおそれのある細片及び崩れ材料に関連する問題を問題をなくすことはない。
欧州特許第0553907号明細書
したがって、本発明の目的は、締結具が締結されるアンカーコンポーネントの材料内への力の分配を提供して、雌あるいは雄ネジの冷間成形によるアンカーコンポーネントからの切除あるいは除去材料を、できる限り大きな範囲で防止する、ネジ山成形ネジ付き締結具のためのネジ山を提供することである。
本発明のさらなる目的は、スクリュー上の新しいネジ山輪郭ジオメトリーが、セルフタッピング原理によって嵌め合いネジ山構造を生じさせ、該嵌め合いネジ構造が、周知のシステムに代えて改良されたアセンブリのための特徴を提供するだけではなく、マグネシウム合金などの低延性アンカー材料からなるコンポーネントに雌(嵌め合い)ネジをネジ山成形する場合に顕著となるチップ、細片及び他の破片の減少及び/または除去につながるであろう、ネジ付き締結システムシステムを提供することである。
したがって、前方及び後方ネジ面を有する非三角形ネジ山輪郭を有しているとともに、前記前方及び後方ネジ面の少なくとも1つが第1の半径の凸曲率を有したネジ山は、第2の半径の凸曲率を有した前記非三角形ネジ山輪郭の先端を有しており、第1の半径の値が第2の半径の値と異なっている。
好ましくは、第1の半径が第2の半径より大きい。そのようなネジ山は、マグネシウムあるいはそれらの合金などの特に低延性を有する材料のための、ネジ転造スクリューあるいはナットに使用することができる。
2つの連続する非三角形ネジ山輪郭間に位置する基部あるいは根元はそれぞれ、第3の半径の凹曲率を有している。したがって、ノッチ効果あるいは応力集中が低減し、本発明によるネジ山を備えたスクリューあるいはナットはそれぞれ、対応する寸法を有した周知のスクリューあるいはナットのそれぞれと比較して、より大きな応力に耐えることができるようになる。
好ましくは、第3の半径の値が、第1の半径の値より小さく、好ましくは第2の半径の値より小さい。
さらに、前方及び後方ネジ面の少なくとも一方からの移行部は凸曲率を有していて、非三角形ネジ山輪郭の先端が連続的となっている。有利には、本発明のネジ山の構造により、従来のネジ山よりも嵌め合いコンポーネントに垂直な大きな力成分で、力が嵌め合いコンポーネント内に導入される。したがって、本発明によるネジ付き締結具で締結したときには、嵌め合い材料に影響を及ぼす圧縮力と、嵌め合い材料内への相補的なネジ山成形中のより小さな剪断力とが主として存在する。低延性材料の耐圧強度は剪断強度より大きいのため、そのような材料は、剪断力よりも少ない破壊的効果とともに、難なく圧縮力を受け入れることができる。さらにまた、前方及び後方ネジ面の少なくとも1つからの移行部は凸曲率を有していて、2つの連続する非三角形ネジ山輪郭間の基部あるいは底部のそれぞれが連続的となっている。
本発明のネジ山の第1の実施例では、非三角形ネジ山輪郭の前方及び後方ネジ面が、互いに対称な形状とされている。特に優れた延性を有する材料に関する他の実施例では、非三角形ネジ山輪郭の前方及び後方ネジ面が互いに非対称であることが考えられる。非対称の場合、用途の必要性に関して、少なくとも部分的に1つの平坦なネジ面あるいは凹でさえあるネジ面を有していることも可能である。
本発明によるネジ山の特徴に関して、ネジ山のピッチは、好ましくはネジ山の公称直径の0.15〜0.5倍の範囲で変動する。小葉状横断面の場合、スクリューは、小葉状断面に外接する円を直径とする。ネジ山のピッチのための好ましい範囲によれば、本発明によるスクリューあるいはナットのためのネジ山を規定するさらなるパラメータは、以下のように引き出されることができる。
−ネジ山輪郭の第1の半径が、好ましくはネジ山のピッチの0.8〜1.2倍である。
−ネジ山輪郭の深さが、ネジ山のピッチの0.4〜0.65倍である。
−ネジ山輪郭の第2の半径が、ネジ山のピッチの0.1倍にほぼ一致する。
−ネジ山輪郭の第3の半径が、ネジ山のピッチの0.08倍にほぼ一致する。
−ネジ山輪郭の第1の半径が、好ましくはネジ山のピッチの0.8〜1.2倍である。
−ネジ山輪郭の深さが、ネジ山のピッチの0.4〜0.65倍である。
−ネジ山輪郭の第2の半径が、ネジ山のピッチの0.1倍にほぼ一致する。
−ネジ山輪郭の第3の半径が、ネジ山のピッチの0.08倍にほぼ一致する。
ネジ転造スクリューあるいはネジ転造ナットのそれぞれに本発明の教示を適用することによって、ネジ付き締結システムのためのスクリュー及びナットが提供される。そのようなネジ付き締結システムでは、スクリューあるいはナットのそれぞれが、本発明による構成である非三角形の雄あるいは雌ネジのそれぞれを含んでいる。
そのような締結システムのスクリューは、本発明による雄ネジを備え、円形の横断面領域あるいは横断面をそれぞれ有している。他方、それぞれのナットは、円形の横断面領域を有する雌ネジを有している。しかしながら、スクリューのネジ山が、非円形、好ましくは小葉状横断面(lobular cross-section)、より好ましくは三小葉状横断面(trilobular cross-section)を有していることも可能である。小葉状横断面構成のために、嵌め合いコンポーネント内あるいは嵌め合いコンポーネント上への本発明によるネジ山をそれぞれ備えるようにスクリューにネジ付けした後では、より高い耐振動性が存在する。
組み立て中の使用における優れたハンドリングのため、スクリューは、該スクリューの間際に、スクリューがねじ込まれるコンポーネントのプレインボア案内孔内へのスクリューのより簡単な挿入をサポートするため、案内セクションを有していてもよい。案内セクションの長さは、好ましくはスクリューのネジ山のピッチの2.0倍である。
要約すると、ネジ山輪郭の本発明の性質は前記輪郭を提供するものであり、該輪郭は、好ましくは、非三角形及び/または非台形の形状であり、かつ、本発明に従う少なくとも2つの規定された半径から展開された、規定されて構成された弧状形状である。組み合わせにおいては、少なくとも2つの半径が、達成されるべき本発明の目的に従う組み立て条件を提供する。
本発明の上述した及び他の目的、特徴、及び効果は、添付図面と組み合わされた1つの好ましい実施例の以下の説明から、より明らかになるであろう。図面において、参照符号がそれぞれの図面の番号を最大桁数で示していることに留意されたい。すべての図面は、本発明のいくつかの特色及び実施例を図示することを目的としている。さらに、異なる実施例の場合には、その違いだけが説明されていることに留意されたい。全ての代替例及びオプションが示されていないことは言うまでもなく、したがって、本発明は、添付図面の内容によって制限されて理解されるものではない。
以下、本発明が、添付図面を参照しつつ一例としてより詳細に説明されるであろう。
本発明は異なる形態の実施例に対する余地がある一方で、本開示を本発明の原理の例証として考慮し、ここで図示されて説明されるものに本発明を限定することを意図しないという理解の下で、特定の実施例が図面に示されて詳細に説明されている。
したがって、図1を参照すると、本発明の実施例によるネジ山を有したネジ転造スクリュー100の概略側面図が示されている。スクリューは、凹所112が含まれるヘッド110を備えており、この凹所は、適切に適合する駆動ツールが該凹所に係合したときに、駆動ツールを介してスクリューの軸線109に関する回転移動を与えることが可能なものとなっている。螺旋スクロールに関連するこの回転移動は、以下で参照されるように、嵌め合いアンカー材料におけるプレインボア案内孔内へスクリューを駆動する手段を提供する。(図示せず)。スクリューに回転移動を与えるために使用される駆動手段は、凹所駆動システムに限定されない。外部駆動システムも適切に見受けられるであろう。
スクリューのヘッドの下側に隣接し、かつスクリューに沿って、螺旋スクロールあるいはスクリューネジ山130を含むスクリュー本体120が設けられている。前記スクロールあるいはスクリューネジ山は、スクロールの輪郭が、図1の円D内に含まれるネジ山輪郭130の一部分の拡大図とともに図3に関して以下で詳細に説明される本発明によるジオメトリーを有するように、構成されている。
スクリューのヘッドから最も遠く離れたものであって符号140で示されたネジ山入口領域は、スクリューの最初の利用中における容易な挿入及び孔検出機能のための案内ポイントを備えている。この案内ポイントは、この特定の実施例において、2つのネジ山ピッチ145を含んでいる。この例でのネジ山ピッチは、ネジ山のうちの1つの選択されたポイントと隣接するネジ山の同一ポイントとの間の距離とされている。
本発明の実施例によるネジ山ピッチは、スクリュー公称外径108の0.15〜0.5倍の範囲となるように選択されている。
言い換えると、ヘッド110に隣接してシャンク120が後に続いており、該シャンクは、図1の円D内に含まれるネジ山輪郭130の一部分の拡大図とともに図3に関して以下でより詳細に説明されるような本発明による改良されたネジ山輪郭130を提供する。ネジ山輪郭130は、ネジ山先端132とネジ山基部あるいは根元134とをそれぞれ備えている。図1のスクリュー100は、ヘッド110の反対側に案内端部140を有しており、該案内端部は、図1には示されていないが、それぞれの用途におけるそれぞれのボア案内孔への容易な挿入のために適合されている。スクリュー100の案内端部140は、この実施例において、スクリュー100の2つのピッチの長さに対応する2ターンあるいは2巻きのネジ山輪郭130を備えており、該ピッチは、2つの続いたネジ山先端132の、あるいは2つの続いたネジ山根元134の距離のそれぞれによって規定されている。本発明によれば、ネジ山のピッチの寸法は、ネジ山の公称直径の0.15〜0.5倍の範囲から選択されている。本発明によるネジ山構造あるいは輪郭130を有するスクリュー100の構造は、小葉状横断面(lobular cross-section)あるいは他の形状を有していてもよく、これは、雄ネジ付きスクリュー100の組み立て中に雌ネジの効率的な成形のために適用可能であることが分かっている。複数の小葉(lobes)を有する典型的な小葉状横断面スクリューの概略は、図2の平面図で示されている。
図2は、3つの小葉210,212,214が存在する小葉形状を示す概略図であり、該小葉は、断面の周囲に等間隔に位置している。小葉の数は3つに限定されることはなく、マグネシウム合金及び他の低延性材料に使用される場合には、任意の奇数の小葉が締結目標を支持するめに適用可能であろう。
ネジ山成形セルフタッピングスクリューのための小葉状横断面構造の利点は、Phippard, jr. による米国特許第3,195,156号明細書及び以降の国際出願の教示において明確に規定されている。例えば、有利には、三小葉状横断面(trilobular cross-section)が、例えば自動車組み立てなどのいくつかの用途において、スクリュー接続部を緩めてしまう効果を生じさせる振動に対して優れた耐性を提供する。
言い換えると、図2は、小葉状横断面とされた図1のスクリュー100の横断面200の概略平面図を示している。横断面200から明らかに見ることができるのは、図1のスクリュー100が3つの小葉210,212,214を有しており、該小葉が、2つの小葉同士の間のそれぞれに略120°の角度が存在するように配置されていることである。小葉の数に関して、示された横断面を有するスクリューは、三小葉状スクリュー(trilobular screws)としても知られている。破線の円220は、三小葉状横断面のそれぞれの外周に対応している。有利には、三小葉状横断面は、例えば自動車組み立てなどのいくつかの用途において、スクリュー接続部を緩めてしまう効果を生じさせる振動に対して優れた耐性を提供する。
図3に関して、図1における円Dによって示された図1のスクリュー100のネジ山輪郭300が、より詳細に示されている。スクリューの対称軸線と一致する一点鎖線310が存在している。再び、図3において、低延性を有する材料でのスクリューの使用のために改良されたネジ山輪郭300を明らかに認めることができる。本発明によるスクリューの第1の実施例の対称なネジ面320により接続されたネジ山先端342及びネジ山根元344が存在している。一点鎖線310の一方の端部における矢印先端によって図3に示された、スクリューがプレインボア案内孔に挿入されるときの移動方向に関して、移動方向に向けられるネジ面が前方ネジ面322であり、反対側のネジ面が後方ネジ面324である。さらなる実施例とともに以下で説明される本発明は、対称構造のネジ面320に限定されないことに留意すべきである。
図4では、本発明によって構成された雄ネジ山輪郭の1つのネジ山400、つまり図1におけるスクリュー100のネジ山輪郭130に対応したネジ山400の拡大横断面図が示されている。ネジ山400の横断面は、スクリューの外側に成形されたネジ山400における2つの隣接するネジ山のターンあるいは巻きのそれぞれを通っている。ネジ山ピッチpは、隣接するネジ山の巻きの中心460及び462間の距離として示されており、2つの続いたネジ山先端に関連して上記で概説したようなピッチ定義に等しい。ネジ山の深さTDは、ネジ山のピッチpの0.4〜0.65倍とされている。
本発明によれば、ネジ山400のネジ山輪郭は、ネジ山輪郭が仮想対称軸線PAに関して対称に構成されるように、半径Rから展開されている。本発明のネジ山の第1の半径である半径Rの値は、ネジ山のピッチpの0.8〜1.2倍の範囲とされている。
ネジ山400は、ネジ山根元444から離れるように延びるネジ面420を有し、ネジ山先端442で終端している。ネジ山先端442は、少なくとも略凸面とされる該ネジ山先端442において、両ネジ山表面420間で凸面湾曲移行部を成形している。湾曲ネジ山先端442は、ネジ山のピッチpの実質的に0.1倍までとされる本発明のネジ山の第2の半径を形成する半径r1から展開されている。半径r1は、湾曲ネジ山先端442も仮想対称軸線PAに関して対称となるように構成されている。その湾曲ネジ山先端442は、有利には、低延性材料内に相補的なネジ山の冷間成形中に生じる剪断力を制御して最小化する。
さらに、続いたネジ山表面420間に凹面湾曲移行部を形成する湾曲ネジ山根元444も存在している。湾曲ネジ山根元444は、ネジ山のピッチpの実質的に0.08倍までとされる本発明のネジ山の第3の半径を形成する半径r2から展開されている。半径r2は、湾曲ネジ山根元444も仮想対称軸線PAに関して対称となるように構成されている。
半径r1及びr2の中心が、ネジ山先端442の対称軸線とネジ山根元444の対称軸線とにそれぞれ位置決めされていることが明らかである。凸状ネジ面420を画成する半径Rの中心は、2つの条件が満たされるように位置決めされており、第1の条件は、ネジ山先端442からネジ面420への移行ポイントにおいて、ネジ面420を画成する半径Rを有する円に対する接線と、ネジ山先端442を画成する半径r1を有する円に対する接線とが略等しいことである。第2の条件は、ネジ山根元444からネジ面420への移行ポイントにおいて、ネジ面420を画成する半径Rを有する円に対する接線と、ネジ山根元444を画成する半径r2を有する円に対する接線とが略等しいことである。図4において、半径Rは、半径Rの中心がネジ面420からより遠く離れているようにして引かれている。ネジ面420の割線とされる線により、ネジ面420の両方の端部における移行部分を接続すると、半径Rの中心ポイントは、割線の対称軸線上に見つかる。
図4を反復すると、本発明のネジ山400のネジ山先端442とネジ山根元444とネジ面420とを画成する半径間の移行部が、ネジ山輪郭の全体の経路が連続的となるように形成されているのを明らかに見ることができる。言い換えると、ネジ山輪郭の経路内には、鋭い曲がり部あるいは分断部が存在しない。したがって、本発明のネジ山成形スクリューあるいはナットのそれぞれによって、それぞれの嵌め合いコンポーネント内へ内力を導入することにより、嵌め合い材料内の応力集中が最大値になることが可能な限り避けられる。さらに、ネジ山先端の半径形状と凸ネジ面輪郭の形状とは、アンカー材料内での嵌め合いネジ山のセルフタッピング中に、主に圧縮である内力を生じさせるための機能を有している。この特徴は、他のネジ山輪郭構成に存在しうるどんな剪断力の大きさをも最小化する。その後、マグネシウム合金ナットアンカーにおける層のチップ、バリ、細片及び噴出を生成してしまう誘発された剪断力の破壊的影響が取り除かれる。
図5は、セルフタッピング原理を使用して嵌め合いナットネジ山の生成中における、マグネシウム合金材料の圧縮を生じさせる力の方向を指し示す概略図である。それは、本発明の革新的な輪郭構造を使用して達成される利点を示している。
この図はさらに、ネジ付きスクリュー本体あるいはスクリューシャンクのそれぞれに沿って連続的となる滑らかな弧状ネジ山構造を可能にする半径ネジ山輪郭の展開を図示している。この連続的な弧状構造は、遮断された接触面に生じるナット材料の損傷を克服する点において有利である。
より詳しくは、図5は、コンポーネント内に嵌め合いネジ山を冷間成形するために使用される、本発明の第1の実施例によるスクリューの1つの雄ネジ500と、成形工程中にネジ山の材料に作用する、黒い矢印として示された力とを示している。例えば、雄あるいは雌ネジに作用する合力505は、コンポーネント内に形成されたプレインボア案内孔の半径に沿って方向付けられた半径方向成分510と、スクリューの長手軸線に沿って方向付けられた軸線方向成分520とを有している。先端への湾曲にしたがって、軸線方向成分520が減少し、圧縮半径成分510が増大する。
図5のネジ山がマグネシウムなどの低延性材料からなるコンポーネント内にねじ込まれたときに、上述した図5に示された力は、このように成形された雌ネジの構造完全性に悪影響を与えないであろう。有利には、コンポーネント材料の摩損、細片、層噴出、及びチッピングが避けられる。さらに、ボア案内孔に隣接するコンポーネント材料の一部分は、崩れたり裂けたりしない。加えて、細片が、雌ネジのネジ山先端のすぐ近くに形成されることはなく、かつ剥離することはない。雌ネジの構造完全性が損なわれず、ネジ山の駆動に対する干渉は存在しない。
さらにまた、ネジ山輪郭の連続的な形状のため、生じる力の分配も同様に連続的となる。したがって、雌ネジの基部のすぐ近くの応力破損形状が避けられる。雌ネジに作用する合力の半径方向成分の相対的に増大した大きさはまた、コンポーネントのネジ山の破損や剪断の傾向を減少させる。雌ネジは、したがって、かなり改良された負荷支持潜在能力及び再利用性を有する。
図6は、概説した本発明に関して生じてもよい逸脱例である。この逸脱例は、ネジ山輪郭が非対称形状とされることを許容している。しかしながら、輪郭の前方面が本発明に開示されたすべてのエレメントに一致しており、後方面がネジ付きスクリューシャンクの長さに沿った連続的な弧状形状を提供するようになっていることに留意されたい。
図5と比較した図6には、本発明による非対称ネジ山構造のための例が存在している。図6には、スクリューの実施例の1つの雄ネジ600が示されており、凸状後方ネジ面624は、凸状前方ネジ面622よりも急勾配となっている。したがって、ネジ面構造によって方向転換した力から容易に理解できるように、合力605の半径方向成分610の相対的な大きさが減少する一方、合力605の軸線方向成分620の相対的な大きさが増大さする。したがって、雌ネジに作用する軸線方向成分620は、ボア案内孔及びスクリューのそれぞれの方向に、より多くの圧力を提供する。したがって、そのようなネジ山輪郭は、より高い締め付け力が必要とされ、ナット材料の延性がそれを許容する場合には、どんな用途にも適用可能であろう。
本発明による教示の有用性は、雌及び雄部分のそれぞれの輪郭を、ナット及びボルトのそれぞれとして、共通の用語で規定されるエレメントに関連付けることである。本概念を利用する任意のかつすべての組み立て工程は、略三角形形状で他の全てのファクターが等しいネジ山輪郭を有して構成された従来のシステムよりも大きな軸線方向作用力に耐えるための本発明の締結システムの能力から、恩恵を得るであろう。
本発明の特定の実施例が図示されて詳細に説明されたものの、その様々な特色における本発明の変更及び改良が、本発明から逸脱せずになされていてもよいことは当業者にとって明白であり、そのような変更及び改良のいくつかは、通常のエンジニアリングあるいは設計の問題と研究の後でのみ明らかになることである。このように、本発明の範囲は、ここに開示された特定の実施例の構造によって制限されるべきではない。
100 スクリュー
400 ネジ山
420 ネジ面
422 前方ネジ面
424 後方ネジ面
442 先端
444 根元
R 第1の半径
r1 第2の半径
r2 第3の半径
p ピッチ
TD 深さ
400 ネジ山
420 ネジ面
422 前方ネジ面
424 後方ネジ面
442 先端
444 根元
R 第1の半径
r1 第2の半径
r2 第3の半径
p ピッチ
TD 深さ
Claims (22)
- 特にネジ転造あるいはセルフタッピングスクリュー(100)あるいはナットのための、前方ネジ面(422)及び後方ネジ面(424)を有する非三角形ネジ山輪郭(400)を有したネジ山であって、
前記前方ネジ面(422)及び後方ネジ面(424)の少なくとも一方が、第1の半径(R)を有する凸曲率を備え、
前記非三角形ネジ山輪郭(400)の先端(442)がまた、第2の半径(r1)の凸曲率を有し、
前記第1の半径(R)の値が、前記第2の半径(r1)の値と異なっていることを特徴とするネジ山。 - 請求項1に記載のネジ山において、
前記第1の半径(R)が、前記第2の半径(r1)より大きいことを特徴とするネジ山。 - 請求項1または2に記載のネジ山において、
前記前方ネジ面(422)及び後方ネジ面(424)の少なくとも一方からの移行部が凸曲率を備え、
前記非三角形ネジ山輪郭(400)の先端(442)が連続的であることを特徴とするネジ山。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のネジ山において、
2つの続いた非三角形ネジ山輪郭(400)間の根元(444)が、第3の半径(r2)の凹曲率を有していることを特徴とするネジ山。 - 請求項4に記載のネジ山において、
前記第3の半径(r2)の値が、前記第1の半径(R)の値より小さい、好ましくは前記第2の半径(r1)の値より小さいことを特徴とするネジ山。 - 請求項4または5に記載のネジ山において、
前記前方ネジ面(422)及び後方ネジ面(424)の少なくとも一方からの移行部が凸曲率を備え、
2つの続いた非三角形ネジ山輪郭(400)間の底部(444)が連続的であることを特徴とするネジ山 - 請求項1〜6のいずれかに記載のネジ山において、
非三角形ネジ山輪郭(400)の前記前方ネジ面(422)及び前記後方ネジ面(424)が、互いに対称な形状であることを特徴とするネジ山。 - 請求項1〜6のいずれかに記載のネジ山において、
非三角形ネジ山輪郭(400)の前記前方ネジ面(422)及び後方ネジ面(424)が、互いに非対称であることを特徴とするネジ山。 - 請求項1〜8のいずれかに記載のネジ山において、
該ネジ山のピッチ(p)が、該ネジ山の公称直径の0.15〜0.5倍であることを特徴とするネジ山。 - 請求項1〜9のいずれかに記載のネジ山において、
前記ネジ山輪郭(400)の第1の半径(R)が、該ネジ山のピッチ(p)の0.8〜1.2倍であることを特徴とするネジ山。 - 請求項1〜10のいずれかに記載のネジ山において、
前記ネジ山輪郭(400)の深さ(TD)が、該ネジ山のピッチ(p)の0.4〜0.65倍であることを特徴とするネジ山。 - 請求項1〜11のいずれかに記載のネジ山において、
前記ネジ山輪郭(400)の第2の半径(r1)が、該ネジ山のピッチ(p)の0.1倍までであることを特徴とするネジ山。 - 請求項1〜12のいずれかに記載のネジ山において、
前記ネジ山輪郭(400)の第3の半径(r2)が、該ネジ山のピッチ(p)の0.08倍までであることを特徴とするネジ山。 - 締結システムのためのスクリューであって、
該スクリュー(100)が、請求項1〜13のいずれかによる構成の非三角形雄ネジ(130)を含んでいることを特徴とするスクリュー。 - 請求項14に記載のスクリューにおいて、
該スクリュー(100)が、ネジ転造スクリューであることを特徴とするスクリュー。 - 請求項14または15に記載のスクリューにおいて、
該スクリューの雄ネジが、円形横断面を有していることを特徴とするスクリュー。 - 請求項14〜16のいずれかに記載のスクリューにおいて、
該スクリュー(100)の雄ネジが、非円形の小葉状横断面(200)を有していることを特徴とするスクリュー。 - 請求項14〜17のいずれかに記載のスクリューにおいて、
該スクリュー(100)の雄ネジが、該スクリュー(100)のポイント(140)に案内セクション(145)を有していることを特徴とするスクリュー。 - 請求項18に記載のスクリューにおいて、
前記案内セクション(145)の長さが、該スクリュー(100)のネジ山のピッチ(p)の2.0倍までであることを特徴とするスクリュー。 - 締結システムのためのナットにおいて、
該ナットが、請求項1〜13のいずれかによる構成の非三角形雌ネジを含んでいることを特徴とするナット。 - 請求項20に記載のナットにおいて、
該ナットが、ネジ転造ナットであることを特徴とするナット。 - 請求項14または15に記載のナットにおいて、
該ナットの雌ネジが、円形の横断面を有していることを特徴とするナット。
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Legal Events
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