JP2009544906A - 孔形成およびねじ山形成ねじ - Google Patents

Abstract

工具を受容するためのすり割り付き頭と、ねじ付き軸と、先が丸くなった末端部にて終端する円錐形に先細の孔形成部とを備え、末端部は、孔形成部の最大部直径（Ｄ）よりも０．２５から０．７５倍に小さい外径（ｄ）を有するエッジにより包囲される同軸の窪みを有する、孔形成およびねじ山形成ねじ。

Description

この発明は、工具を受容するためのすり割り付き頭と、ねじ付き軸と、先が丸くなった（stumphen）末端部にて終端し、したがって尖端を形成しない円錐形に先細の孔形成部とを備える孔形成およびねじ山形成ねじに関する。

この種類のねじは、ＥＰ ０４６４０７１ Ｂ１から既知である。このねじは、孔研削部として働く末端部を用いる。この孔研削部は、孔を形成するために被加工物と係合する丸みを帯びた（balligen）摩擦表面にて終端し、通常金属薄板である被加工物に対する丸みを帯びた摩擦表面の研削動作が被加工物を加熱しこれにより被加工物材料がその延性領域に遷移するように、圧力下で回動される。この延性領域において被加工物材料は、材料の移動による通路の形成も含めて、孔の所望される拡大を得るのに十分に径方向に弾性がある。被加工物材料のこの軟化状態を実現するためには、先が丸くなった末端部が被加工物に対して初めは点接触であるために、ねじは高圧下で回転されなければならい。なぜなら径方向の点接触の場合は、わずかな接触面積しか用いることができないからである。必要量の熱を生成させるためには、非常に狭い接触面積へのこの集中があるために、それ相応に高い圧力で作業することが必要となる。

この発明の目的は、孔を形成するために必要な圧力が大幅に少なくなるように、既知の孔形成およびねじ山形成ねじを改良することである。

この目的は、この発明に従い、孔形成部の最大部直径（Ｄ）よりも０．２５から０．７５倍に小さい外径（ｄ）を有するエッジで包囲される同軸の窪みを末端部に設けることにより達成される。同軸の窪みを包囲するエッジは、点接触と比較してはるかに大きい接触面積をもたらし、したがって先が丸くなった末端部と被加工物の間の摩擦を相当に増大させ、これにより比較的低い圧力を被加工物に加えることで、後者はエッジ領域で軟化し、これは、末端部が、被加工物を通過し、とりわけ均一に形成される通路を生成することを可能にする。この通路は、被加工物に形成される孔に対して比較的大きな表面を押付ける先細の孔形成部が、孔を拡大し、そうして通路の均一な形成をもたらす大量の熱を速やかに産生するときにもたらされる。したがって、この発明に従う孔形成およびねじ山形成ねじは、薄板部への捩じ込みに極めてよく適しており、この捩じ込みにおいてこのねじは孔を形成し、その後ねじ付き軸がねじ山を切り、これにより、薄板部または金属薄板の中にこのねじのためのしっかり固定され取外し可能な台座を実現する。

窪みは、短い穿孔（kurze Bohrung）として設計すれば十分である。
通路の形成により、通路がねじの導入方向だけでなく逆方向にも延在するという効果が結果として得られる。これは、孔形成部に沿ってねじ状に（gewindeartig）走るリブを設けることにより補助されてもよく、このリブは、互いに対称に対向して位置し、ねじ付き軸のねじ山のピッチの倍数のピッチを有する。したがって、通路が特にはっきりと現れる傾向を孔形成の際の動きにより補助するとりわけ急勾配のリブが、孔形成部に設けられる。

孔形成部を、円錐形状を有するよう有利に設計してもよく、すなわち、孔形成部をその先が丸くなった末端部の方向へ均一に先細にする。孔形成部に、丸みを付けられた断面を
有し互いに一体化する複数の対称に配置され平坦化された部分を設けることも可能である。この場合、丸みを付けられた多角形の断面が得られ、この断面は、末端部の進入中にその丸みを付けられた角を介して特に高い圧力を薄板部材料に加え、これによりねじを材料に押付け捩じ込むのに必要とされるエネルギをそれ相応に低減させる。

この発明の例示的な実施例を図面に示す。

ねじの斜視図である。 図１に従うねじの孔形成部の図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に従うねじの末端部の断面を示す断面図である。 孔形成部に沿ってねじ状に走るリブを有する、図１に従うねじと同様のねじを示す図である。 図４に従う孔形成部の断面をＶ−Ｖ線に沿って拡大して示す図である。 図５に従う断面と同様だが孔形成部に関してはリブが３本である断面を示す図である。 孔形成部の後部領域のみにわたって延在するリブを含む孔形成部を示す図である。 対称に配置され平坦化された部分を含む孔形成部の斜視図である。 図８に従う孔形成部のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。 薄板部への進入段階にある、図１に示されるねじに従う孔形成部を示す図である。 薄板部の通過段階にある、図１に示されるねじに従う孔形成部を示す図である。 薄板部の通過段階にある、図１に示されるねじに従う孔形成部を示す図である。

図１は、この発明に従う孔形成およびねじ山形成ねじ１の斜視図である。このねじは、ねじ頭２と、ねじ付き軸３と、孔形成部４とを有し、孔形成部４は、薄板金属部へ捩じ込むために用いられる（図１０ａから図１０ｃ参照）。ねじ頭２は、ドライブ（Antrieb）のための任意の種類の既知の受容部（Aufnahme）を設けられる。ねじ付き軸３の下に位置する孔形成部４は、円錐形状に形成され、末端部５に向かって先細で、末端部５は、被加工物と係合し、被加工物、具体的には薄板へ捩じ込むために回動される。末端部５は、先が丸くなったエッジ６を有し、エッジ６は、この場合短く円形の穿孔として設計される同軸の窪み７を包囲する。エッジ６は、より狭い設計で形成されてもよく、これは特定の製造方法次第である。ねじ山直径が５ｍｍであり孔形成部直径Ｄが４ｍｍのねじにおいて、エッジ６の外径は最大３ｍｍである。穿孔として設計される同軸の窪み７は、孔形成部４の中へ３ｍｍ以下突出する（図２も参照）。同軸の窪み７によって形成されるエッジ６は、被加工物との係合時に、薄板部の材料が流動し、孔形成部４が薄板部に進入する（この点については、図１０ａから図１０ｃを参照）ことが可能となるように、ねじ１が回動するときに薄板部を速やかに加熱するために十分に大きい直径を形成する。これはしたがって、孔形成部４の末端部５の設計により、エッジ６の直径がねじが被加工物に速やかに進入することを可能にする相当な程度の摩擦熱を実現することが可能となるという点において、孔形成部と薄板部の間にいくらかの点接触を有する既知の孔形成ねじに対して明確に区別できる利点を提供する。

図２は、孔形成部４および末端部５の拡大図であり、同軸の窪み７の領域においては、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図となっている。この断面図は、窪み７が十分に大きいエッジ６を残す短い穿孔であることを示し、これはしたがって、図１に関して説明された
ように、ねじが薄板部と係合するときに、必要な加熱がこの箇所で速やかに生じることを確実にする。

こうして形成された孔を、末端部５が薄板部に進入した後に拡大しやすくするために、図４に従う孔形成部８は、ねじ状のリブ９およびリブ１０（その他のリブは見えない）を設けられ、リブ９およびリブ１０は、そのねじ状の動きに基づいて、孔形成部８を、軟化した薄板部の材料に引込み、これにより、初めは平坦なねじ山の巻きを含むねじ付き軸３を、形成された孔に最終的に引込むまで、形成された孔を拡大する。したがって、リブ９およびリブ１０は、図１に示す設計に従う動きに補足的な動きをもたらし、これは薄板部に用いられる特定の材料の機能として用いられてもよいが、薄板部に進入するためには多くの場合図１に示されるような平滑な孔形成部で十分である。

図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図であり、図５に示す断面の孔形成部８は、４本のリブ９、１０、１１および１２を設けられていることがわかるであろう。

図６は、図５に従う設計の変形を示し、これに従い本明細書中で説明する孔形成部１３は、３本のみのリブ１４、１５、および１６を設けられる。

孔形成部８の長さ全体にわたって延在する図４、図５および図６に従うリブは、必要とあらば図７に示されるように短くしてもよい。孔形成部１７上に設けられるリブ１８および１９はこの場合、孔形成部１７の長さの約半分にわたってのみ延在し、すなわち、リブ１８および１９（および図示されない他）が薄板部の材料と係合し、孔形成部１７を薄板部の材料に引き続き引込むまでは、孔形成部１７は、初めはエッジ６のみにより薄板部の加熱に基づいて、薄板部に孔を形成する。図７に示す、より短いリブ１８および１９は、特定の利点のために用いることが製造上の理由から適切であることがわかった場合は、用いられても良い。

孔形成部２０の具体的なさらなる設計を図８に示す。図８のＩＸ−ＩＸ線に沿って図９に示される断面図に従い、この設計は、基本的に、孔形成部２０の円錐形状設計であるものの多角形配置であり、薄板部に最初に作られた孔をさらに拡大する役割を果たす。

図９に示す図８の孔形成部２０の断面図は、丸みを付けられた部分２２が薄板部の材料を削り取る（schaben）ことなく薄板部の材料を好ましく移動させ、材料を押し退け、これにより既に作られた孔をそれ相応に拡大するように、丸みを付けられ互いに一体化する７つの平坦化された部分２１を有する多角形の設計を示す。円形の破線は、丸みを付けられた部分２２の円上の位置を明らかに示すためのものである。

図１０ａ、図１０ｂ、および図１０ｃは、図１に示されるねじが薄板部２３に進入する３つの段階を示す。孔形成部４と末端部５は、まず薄板部２３に進入し、薄板部２３の材料が加熱された後に、末端部５が薄板部２を完全に通過するまで薄板部を押し進み（図１０ｂ参照）、これにより次に孔形成部４が、孔形成部４が形成された孔を完全に最終的に通過するまで、形成された孔をその円錐形状の設計により拡大し、ねじ付き軸３のねじ山が孔に進入しねじ山を切り、ねじはそのねじ切り動作の結果、薄板部２３を通過し続け、これにより、ねじ１と薄板部２３間の接続を最終的に確立する。

Claims (4)

1. 孔形成およびねじ山形成ねじ（１）であって、
   工具を受容するためのすり割り付き頭（２）と、
   ねじ付き軸（３）と、
   先が丸くなった末端部（５）にて終端する円錐形に先細の孔形成部（４，８，１３，１７，２０）とを備え、前記末端部（５）は、前記孔形成部（５）の最大部直径（Ｄ）よりも０．２５から０．７５倍に小さい外径（ｄ）を有するエッジ（６）により包囲される同軸の窪み（７）を有することを特徴とする、孔形成およびねじ山形成ねじ。
2. 前記窪み（７）は、長さ３ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１に記載のねじ。
3. 前記孔形成部（８）に沿ってねじ状に走るリブ（９，１０，１１，１２；１４，１５，１６；１８，１９）が設けられ、前記リブは、互いに対称な関係に位置し、前記ねじ付き軸（３）のねじ山のピッチの倍数のピッチを有することを特徴とする、請求項１または２に記載のねじ。
4. 前記孔形成部（２０）は、丸みを付けられた断面を有し互いに一体化する複数の対称に配置され平坦化された部分（２１）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のねじ。

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