JP2010032042A - ネジ及び拘束配置されたブシュを含むファスナ組立体 - Google Patents

ネジ及び拘束配置されたブシュを含むファスナ組立体 Download PDF

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Abstract

【課題】ネジ及びブシュを含むファスナ組立体。
【解決手段】ネジ2において、シャンク部6はヘッド4に面するように配置され、ネジ切り部7はヘッド4から離れた方向を向くように配置される。シャンク部6の直径はネジ山の外径よりも小さい。ブシュ3は、ネジ山8の外径よりも小さな直径を有する第1の狭領域10を含む。ブシュ3は、第1の狭領域10によってネジ2に拘束接続される。ブシュ3は、作動部28及び係合部29を有する少なくとも1つの弾性要素15を含む。ファスナ組立体1の非取り付け位置において、作動部28は、係合部28がネジ切り部7のネジ山8に係合しないように、ブシュ3の外周から延出する。ファスナ組立体1の事前取り付け位置では、係合部29がネジ切り部7のネジ山8に係合するように、作動部28は、部品20のボア22内で内側方向に押されるように設計され配置される。
【選択図】図1

Description

関連出願の相互参照
本願は、2008年6月19日に出願された「Verbindungselement mit einer Schraube und einer daran unverlierbar angeordneten Hulse」という名称の同時係属中独国特許出願第10 2008 029 236.2号明細書の優先権を主張するものである。
本発明は、包括的には、ネジ及びブシュを含むファスナ組立体に関する。より詳細には、本発明は、ブシュが狭領域によってネジに拘束接続されるファスナ組立体に関する。
ファスナ組立体が、(特許文献1)に対応する(特許文献2)から既知である。既知のファスナ組立体は、ネジ及びネジに拘束接続されるブシュを含む。ブシュは、円周方向において閉じられた円筒形壁を有するフォーム体として設計され、半径方向外側に向かって延びる少なくとも1つのフランジを含む。ネジはヘッド及びシャンクを含む。ネジ切り部が、シャンクの、ヘッドから離れた方向を向いた領域に配置され、シャンク部が、シャンクの、ヘッドに面する領域に配置される。シャンク部は、ネジ切り部の外径よりも小さな外径を有する。ブシュは、ネジ切り部の外径よりも小さな外径を有する狭領域を含む。狭領域は、アンダカットを形成するように、ヘッドに面するネジ切り部の端部と協働する。アンダカットは剛性の非弾性ストップを形成する。狭領域は、ネジ切り部のネジ山を巻き、ネジをブシュ内に挿入した後に製造される複数のインプレッションによって形成することができる。
別のファスナ組立体が、(特許文献3)及び(特許文献4)に対応する(特許文献5)から既知である。既知のファスナ組立体は、支持表面を有するヘッド及びシャンクを含むネジを含む。シャンクは、円柱形シャンク部及びネジ山を含むネジ切り部を含む。シャンク部は、ヘッド及びネジのヘッドの支持表面のそれぞれに面するように配置される。ネジ切り部は、おおよそネジのシャンクの自由端に配置される。ファスナ組立体はブシュをさらに含む。ブシュはスロットを含むように設計することができる。ファスナ組立体は、ネジをブシュに接続することによって得られる。ネジは、狭領域によってブシュに拘束されるように配置され、軸方向において特定の範囲内で可動である。狭領域は、ネジ切り部の外径よりも小さな直径を有する。シャンク部は相対的に小さな直径、すなわち、ネジ山の直径よりも小さな直径を有する。
ネジ及びフランジ付きブシュを含み、ブシュがネジに拘束接続されるファスナ組立体が、(特許文献6)から既知である。ネジ及びブシュは仕上げの意味において別個に製造され、その後、軸方向に相互接続される。ネジとブシュとを接続する際、狭領域の領域内のブシュは、ネジのシャンクに配置された突起を超えてスナップ嵌めされた後、相対的に小さな直径を再び有するように、大半が弾性的に拡張する。換言すれば、ネジは、より小さな円柱形状を有するネジ切り部とシャンク部との間の領域に突起を含む特殊なネジとして設計される。通常のシャンク部及び通常のネジ切り部を含む従来のネジは、この既知のファスナ組立体に使用することができない。
ネジ及びネジに拘束接続されたブシュを含むファスナ組立体が、(特許文献7)から既知である。ブシュは、円周方向において閉じられた円筒形壁を有するフォーム体として設計され、半径方向において外側に向かって延びる少なくとも1つのフランジを含む。ネジは、シャンク部及びネジ切り部に加えて、半径方向に延びる連続突起を含む特殊なネジとして設計される。突起は、小径を有するシャンク部の領域に配置される。ブシュは、突起に関連する2つの狭領域を含み、狭領域は軸方向において離間され、突起と協働する。このようにして、ネジ及びブシュは拘束的に相互接続する。狭領域のうちの一方は、ブシュを特殊なネジを超えて押す前は軸方向に位置合わせされ、ネジを超えてブシュを押した後では半径方向に変形可能である。他方の狭領域は、円筒形ブシュがネジ切り部を越えて押すことができるように弾性を有するように設計される。
ネジ及びブシュを含む別のファスナ組立体が(特許文献8)から既知である。既知のファスナ組立体は、ネジ及びネジに拘束接続されたブシュを含む。ブシュは、円周方向において閉じられる円筒形壁を有するフォーム体として設計され、半径方向において外側に向かって延びる少なくとも1つのフランジを含む。ネジはヘッド及びシャンクを含む。ネジ切り部が、シャンクのヘッドから離れる方向を面する領域に配置され、シャンク部が、シャンクのヘッドに面する領域に配置される。シャンク部は、ネジビリ部の外径よりも小さな外径を有する。ブシュは、ネジ切り部の外径よりも小さな直径を有する狭領域を含む。狭領域は、アンダカットを形成するように、ヘッドに面するネジ切り部の端部と協働する。アンダカットは剛性の非弾性ストップを形成する。狭領域は、ネジ切り部のネジ山を巻き、ネジをブシュ内に挿入した後に製造される複数のインプレッションによって形成することができる。
米国特許出願第2003/0194292 A1号明細書 独国特許出願第102 15 883 A1号明細書 欧州特許第1 055 829号明細書 米国特許第6,309,157 B1号明細書 独国特許出願第199 24 502 A1号明細書 米国特許第5,489,177号明細書 独国特許出願第10 2005 002 603 A1号明細書 米国特許第6,685,409 B2号明細書
本発明は、ネジ及びブシュを含むファスナ組立体に関する。ネジは、ヘッドと、シャンク部と、ネジ山を含むネジ切り部とを含む。シャンク部はヘッドに面するように配置され、ネジ切り部はヘッドから離れた方向を向くように配置される。換言すれば、シャンク部は、ヘッドに近く、ヘッドとネジ切り部との間に配置される。シャンク部は直径を有し、ネジ山は外径を有し、シャンク部の直径はネジ山の直径よりも小さい。ブシュは、ネジ山の外径よりも小さな直径を有する第1の狭領域を含む。ブシュは、第1の狭領域によってネジに拘束接続される。ブシュは、作動部及び係合部を有する弾性要素をさらに含む。ファスナ組立体の非取り付け位置において、作動部は、係合部がネジ切り部のネジ山に係合しないように、ブシュの外周から突出する。ファスナ組立体の事前取り付け位置において、係合部がネジ切り部のネジ山に係合するように、作動部は部品のボア内で内側方向に押される。
本発明は、ボア及び少なくとも1つの上述したファスナ組立体を含む部品を含むプリマウント(premount)ユニットにも関する。ファスナ組立体は、部品のボア内に固定して配置される。
本発明は、上述したファスナ組立体を製造する方法にも関する。
新規のファスナ組立体、新規のプリマウントユニット、及び新規のファスナ組立体を製造する方法を使用すれば、ネジ及びブシュを、非取り付け位置においては、拘束特徴から離れているネジが、軸方向においてブシュに対して自在に可動であるが、部品のボア内のブシュの事前取り付け位置では、軸方向において移動不可能であるように拘束的且つ永久的に接続することが可能である。
本願において使用される用語「ファスナ組立体」は、常に、接続されて組立体を形成するネジ及びブシュを示すものと理解されたい。これは「接続ユニット」又は「接続要素」と呼ぶこともできる。ブシュは「ブッシング」、「ケーシング」、「スリーブ」、又は「円筒形管」と呼ぶこともできる。このようなファスナ組立体は、特に、ネジ製造業者から別の製造業者にさらなる組み立てのために輸送される。この製造業者は特に、複数のファスナ組立体を部品又はパーツ、特にカバー、フード等に取り付けて、プリマウントユニットを得る。プリマウントユニットは、部品及び少なくとも1つの取り付けられたファスナ組立体、通常は複数の取り付けられたファスナ組立体を含む。プリマウントユニットは、次に、例えば自動車製造業者にさらに輸送される。プリマントユニットは、次に、製造業者の製造ライン上で別の部品に接続される。特に、他方の部品は、シリンダブロック、トランスミッションケース等の下部パーツであり得る。この最終組み立て中、プリマントユニットのファスナ組立体のネジは、関連する他の部品内に配置されるボア内に導入される。特に、プリマウントユニットは、他の部品内に配置されているネジ切りボア内にネジ留めされる。
ファスナ組立体の特定の用途では、ネジが、ネジのヘッドから離れた方向を向いた自由端がブシュから突出しないように、ブシュ内に位置決めされることが望ましいことが分かっている。例えば、このような用途は、ブシュが第1の部品のボア内に圧入されているプリマウントユニットである。このプリマウントユニットは、最終組み立て中に、特に複数のファスナ組立体によって第2の部品に接続される。ブシュの第2の狭領域へのネジの接触に起因するブシュに対するネジの新規画定位置により、プリマウントユニットを第2の部品上で自在に移動させ位置決めすることが可能である。ネジの自由端によって発生する第2の部品の組立体表面のいかなる破損も確実に回避される。
同時に、第1の狭領域による拘束配置を除き、ファスナ組立体の非取り付け位置、すなわち、ブシュが部品のボア内に配置されていない位置において、ネジが軸方向においてブシュに対して自在に可動であることが望ましいことが分かっている。このようにして、ブシュは、ネジに対して自在に選択可能な位置、特に、各端がヘッド支持表面にあるブシュがネジのヘッドに接触する位置をとることができる。この位置において、ブシュは部品の各ボア内に圧入される。ネジのヘッドがブシュから出るようにするため、換言すれば、ネジの遠隔自由端がブシュ内に入る上述した他の位置を得るために、ネジはブシュ及び部品から離れる方向に引っ張られ、ネジはブシュに圧入される。
ブシュがプレス嵌めによって部品のボア内に配置される、ファスナ組立体の事前取り付け位置では、新規のファスナ組立体は、2つの狭領域をブシュに含む。好ましくは、狭領域の一方は非弾性として設計され、他方の狭領域は弾性であるように設計される。両狭領域は、ネジに配置されるネジ切り部と協働するとともに、ネジ切り部と特別な方法で調整される。
第1の狭領域は、ネジのヘッドに面するネジ切り部の端部と共に、ストップ及びカウンタストップの意味の一対のストップを形成する。一対のストップは、拘束的配置及び拘束された配置のそれぞれを保証し、この方向において有効であり、通常発生する力では解消することができない。
第2の狭領域は伸縮性及び弾性を有するように設計され、狭領域の弾性要素の自由端は、ラチェットの意味でネジ切り部のネジ山の先端のそばを通る。これは、少なくとも、ネジがブシュから部分的に引っ張られるか、又は押される際の方向において適用される。この外側向きの移動は、第1の狭領域のストップ対の接触によって制限される。このようにして、従来技術から知られていた制限された軸方向の可動性がなくなるか、又は少なくともさらに低減される。逆方向、すなわち、ネジをブシュにさらに押す際の方向では、このような移動は、弾性要素の自由端の設計に応じて許されてもよく、又は阻止されてもよい。自由端が逆とげと同様に設計される場合、この移動は阻止され、それにより、最終組み立て中、ネジは有利に回転運動によってのみブシュから移動可能である。
2つの狭領域は、ネジとブシュとの間の異なる方向において相対位置固定するように機能する。第1の狭領域は、拘束配置の意味でストップを形成し、ネジがブシュから上向き方向に出ることを防ぐとともに、ブシュがヘッドから離れた方向を向いたネジの自由端を超えて落ちないようにする。第2の狭領域は、ブシュがボア内の事前取り付け位置に配置されるまで作動しない。第2の狭領域は、ブシュに対するネジの画定位置を得て保持するように機能する。換言すれば、ブシュ内のへのネジの望ましくない相対移動を防ぐ。ネジは自動的に定位置に留まり、そこで、ブシュから最大限に延出する。弾性要素のこの機能は、ブシュの自由(非取り付け)位置ではまだ作動せず、そのため、拘束配置から離れたネジ及びブシュは互いに自在に位置決めすることができる。自在な位置決めが可能なことは、事前組み立て中にブシュを部品のボア内に圧入するプロセスにとって特に望ましい。
ファスナ組立体のブシュは、少なくとも1つの弾性要素、特に、半径方向において収縮性及び弾性を有する弾性要素を含む。複数の弾性要素、特に2つ、4つ、又はそれよりも多くの要素を配置することが可能である。2つの弾性要素を使用する実施形態が好ましい。好ましくは、2つの弾性要素は、ブシュの円周の対向する位置(すなわち、180度)に配置される。
変形特性に関する弾性要素の設計は、異なる方法で選ぶことができる。第1の可能性は、ブシュがボアに圧入され、弾性要素の作動部がボアの壁に接触する際に弾性変形のみを受けるように、弾性要素を設計することである。しかし、弾性及び可塑性変形が実現されることも可能である。
特に、拘束配置を実現するために、特殊な設計を有するネジではなく通常のネジを使用することが好ましい。ネジは、ヘッド、シャンク部、及びネジ切り部を含み、通常、自由端に配置されるセンタリング部を含む。ブシュの両狭領域は、ネジ切り部、特にネジのヘッドに面するネジ切り部の部分と協働する。第1の狭領域は、ネジのヘッドに面するネジ切り部のネジ山ランアウトの部分に係合するように配置することができる。第2の狭領域を、ネジのヘッド付近に配置されたネジ切り部の部分に接触するように配置することも有利であり得る。
第2の狭領域は弾性を有するように設計され、このために、半径方向において弾性変形可能なように設計された1つ又は複数の弾性要素を含む。通常、第2の狭領域は、自由端が、特に摩擦接続及び/又は押し込み嵌合(positive fit)の意味でおおまかに半径方向又は傾斜方向においてネジ切り部の外側ネジ山に係合するような複数の要素を含む。この係合は、特に、弾性要素をネジ切り部のネジ山に係合させるバネの力の設計によって決定することができる。
別の影響する変数は、弾性要素の自由端の設計である。例えば、自由端は、先鋭なエッジ、例えば、ネジ切り部のネジ山の設計と相補的なように設計することができる。しかし、例えば、弾性要素の自由端は丸めるように設計してもよい。このような丸められた形状は、ネジとブシュとの間に発生する軸方向移動中にネジ切り部のネジ山の破損を低減する。バネの大きな力と併せて弾性要素の自由端の先鋭エッジ設計、すなわち、特に弾性要素の硬い設計を使用して、最終組み立て中、ネジが純粋な軸方向力によってブシュを通り抜けないようにすることができる。それに代えて、ネジは、回転移動によってブシュを出る方向においてのみ移動可能である。例えば、次に、ネジは関連付けられた他の部品の各ボアに入ることができる。設計に応じて、最終組み立て中にネジに対して作用する制限された軸方向力が、ネジを関連する他の部品のボア、特にネジ切りボア内に、ネジが他の部品のネジ切りボアのネジ山の開始部を破損せずに導入するのに十分であるという妥協を利用することも可能である。弾性要素を有する第2の狭領域が、ヘッドに面したネジ山の端部用の逆とげを形成し、逆とげが後方を向くことも可能である。弾性要素は弾性タングとして設計してもよい。弾性要素は、自由端が広がるように設計してもよい。このようにして、弾性要素の支持効果は向上し、ネジに対するブシュの相対位置は、半径方向において固定される。
新規のファスナ組立体のブシュは、好ましくは、軸方向において連続するように設計される分離要素を含む。本明細書において使用する用語「分離要素」は、ブシュの表面ライン上に配置されたスロット及びギャップの両方を覆うとともに、軸方向又は連続して傾斜して向けられるものと理解されたい。「スロット」は、円周方向におけるブシュ材料の中断として理解され、材料条片の分離端が結果として、おおまかに互いの近傍に、すなわち、距離がない、又は少なくとも実質的な距離がない状態で配置される中断を形成する。このような設計は、半径方向外側方向においてブシュの分離端の実質的な半径方向の移動のみを許す。「ギャップ」は、同じ方向でのブシュの材料の中断であるが、ブシュ材料の端部はその間に実質的な距離を有するものとして理解されたい。ブシュがギャップを含む場合、材料の端部は、半径方向において互いに両方向に、すなわち、半径方向外側方向及び半径方向内側方向において移動することができる。この特性を使用して、取り付けられる部品のボアの直径の許容差を補償することができる。例えば、取り付ける部品がフードである場合、特に、許容差による異なる直径に加えて、ボアが抜け勾配も含むようにプラスチックで作ることができる。これすべて及びこれ以上をブシュの弾性特性によって補償することができる。
ファスナ組立体のブシュがスロットを含むか、それともギャップを含むかに関係なく、ファスナ組立体のブシュの製造は比較的容易である。ブシュは、特に、パンチング及びスタンピングによって特に金属製のシートメタルの単純な条片として形成することができる。2つの狭領域の要素はすでに、このプロセス中に形成することができる。要素は、狭領域を比較的小さな許容差で製造できるようにカウンタサポートを使用することにより、その単純な形状の条片に形成することができる。以下において、準備された材料の条片及び材料の部分のそれぞれが巻かれて、未加工のブシュの形状が得られる。この未加工のブシュは、材料の条片の2つの端部が互いに面するが、ファスナ組立体の仕上がりブシュよりも大きな距離を有することを特徴とする。換言すれば、未加工のブシュはより大きなギャップを有する。このより大きなブシュは、ネジ切り部のネジ山の先端がブシュの内壁、特に詳細の狭領域に接触せずに、ネジが未加工のブシュの内部に導入されて圧入できるように設計される。ネジを未加工のブシュに導入することは、特に、ブシュの狭領域がネジ切り部に面しないが、ネジのシャンク部が面するように実現することができる。ブシュの直径は、以下のスクイーズ移動によって低減され、2つのそれぞれの将来の狭領域は次に、作動するようにより小さな直径に配置される。これはすべて、狭領域がシャンク部に接触せずに達成することができる。スクイーズ変形は、相対的により大きなギャップを変形して、ブシュにおいてスロット又はより小さなギャップを得る。
第1の狭領域もこのとき作動している該、第2の狭領域は、部品の事前取り付け位置に達したときのみ、すなわち、ブシュが部品のボアに圧入され、それにより、弾性要素の作動部が、係合部がネジ切り部のネジ山に係合するように半径方向内側方向におおまかにプレスされた後でのみ、作動するようになる。このようにして、ファスナ組立体の2つの要素のこの位置でのネジとブシュとの間の限られた軸方向可動性は、実質的に低減されるか、又は完全になくなる。プリマウントされた部品の組み立て中、及び他の関連部品の最終組み立て中にこの部品を取り扱う際に、衝撃、振動、及び力により、ネジはブシュから下向き方向に出ず、又は上向き方向に外れない。2つの狭領域及びそれによって発生する摩擦力も、ネジの回転を防ぐことができる。しかし、こういった摩擦力は、工具によってネジを他の関連部品にネジ留めする際には克服することができる。弾性材料のバネ力の設計及び寸法、並びにネジ切り部の外側ネジ山に係合する弾性要素の自由端の形状に応じて、ネジ山の最初の巻きを破損せず、又はその巻きに衝突せず、それぞれ選ばれた軸方向力により、最終組み立て中のファスナ組立体のネジをブシュ、そして他の関連部品のネジ切りボアの開始部に圧入することができる。しかし、比較的硬い弾性要素を設計し、弾性要素の自由端を、特に最終組み立て中にネジが純粋な軸方向力によってブシュ内に圧入されないようにする逆とげと同様の形状の比較的先鋭なエッジになるように設計することも可能である。これに代えて、ネジはブシュを出て、ネジの回転移動による軸方向での関連する他の部品のネジ切りボアに入ることのみ可能である。この回転移動により、ネジ切り部がネジ留めされて、第2の狭領域の弾性要素への接触から自由になった状態のネジになる。
ブシュがネジのネジ切り部よりも長い軸方向長さを有する場合、ブシュがネジ切り部を完全に覆う可能性がある。ネジはセンタリング部も含む。シール、ワッシャ等が配置される他の各部品の取り付け表面の設計も考慮に入れることができる。プリマウント部品に配置されたファスナ組立体が、他の関連部品に対して位置決めする可能性に悪影響を及ぼさないことが意図される。
第2の狭領域を形成する弾性要素は、両狭領域がネジのヘッドに面するネジ切り部の端部と協働するように、軸方向において第1の狭領域の近くに配置することができる。ネジ切り部の大半の部分が随時2つの狭領域に決して接触せず、ネジ山の破損が回避されるように、第1の狭領域がネジのヘッドに面するネジ切り部のネジ山ランアウトと協働し、第2の狭領域がネジのヘッドに面するネジ山ランアウト近傍のネジ山の開始部と協働する場合、特に有利である。第1及び第2の狭領域を形成する要素は、軸方向において部分的又は完全に重複して、軸方向において互いに対して可能な限り近くに2つの狭領域を配置できるように、ブシュの円周上で離間して配置することができる。
ブシュの第2の狭領域の弾性要素の自由端は、少なくとも、ネジ切り部のネジ山のピッチに対応して軸方向において離間して分散する。第2の狭領域の弾性要素の複数の自由端が、ブシュに対するネジの残りの相対可動性が、少なくとも、ネジ山の幅よりも小さな距離に制限されるように、同時にネジ切り部のネジ山に入ることが可能である。ブシュに対するネジの軸方向変位後のわずかな回転移動により、取り付けられたファスナ組立体でのブシュへのネジの固定位置を得ること、すなわち、ファスナ組立体のブシュに対するネジの制限された軸方向可動性を完全になくすことさえ可能である。
第2の狭領域の弾性要素の自由端を設計するいくつかの異なる可能性がある。これら自由端は、意図される目的に応じて、先鋭エッジ、逆とげ様、又は多少なりとも丸められてもよい。先鋭エッジ設計は、2つの狭領域が特殊なように協働し、且つブシュに対してネジを固定する場合に好ましい。これは、ヘッドに面するネジ切り部のネジ山がわずかに破損されることに繋がり得る。このような破損をさらに低減するか、又は完全になくす場合、自由端は丸められるように設計され、押し込み係合が摩擦接続で多少なりとも置き換えられる。
少なくとも1つの弾性要素は、第1の方向においてブシュに接続することができ、ギャップが形成されている間、他の3つの方向においてブシュから自由であることができる。このギャップは、ブシュの製造簡易化及び弾性要素の弾性増大に繋がる。ギャップ又は自由空間は、特に、フリーカットによって製造することができる。弾性要素は、特に、スタンピング加工、プレス加工、又はエンボス加工によって製造することができる。弾性要素は、ブシュの厚さよりも薄い厚さを有し得る。ブシュの材料と比較してこのように厚さが薄いことは、プレス加工によって生み出される。歪み硬化による弾性の増大を有利に使用して、弾性要素の保持機能の保存を保証することができる。
第1の狭領域を設計するいくつかの異なる可能性がある。これら可能性のうちのいくつかを例示的な実施形態に示す。しかし、異なる設計の第1の狭領域を使用することも可能である。第1及び/又は第2の狭領域の要素は、外側から見え、ネジとブシュとを接続する際、すなわち、ファスナ組立体を作る際にネジに対してブシュの向きを自動的に決定するように機能するブシュの特徴であるように設計することができる。特に、自動的に行われるスクイーズプロセスを使用する場合、ブシュをネジに供給する必要があるとともに、要素を正確な向きで相互接続する必要がある。これに代えて、且つ/又はこれに加えて、直径を変更して、ブシュの向きの自動検出を向上させる1つ又は複数の特徴、例えば、ブシュの全円周又は円周の少なくとも実質的な部分上に延びるインプリント、ビード、又はベベルを使用することが可能である。
ブシュの第2の狭領域の弾性要素は、ブシュの第1の狭領域に相対して配置することができ、ネジ切り部の軸方向長さ及びブシュの軸方向長さ、並びに事前取り付け部品の相対寸法及び関連する他の部品の相対寸法のそれぞれは、最終組み立て中、ネジ切り部が第2の狭領域から解放された後でのみ、ネジ切り部のネジ山の開始部が関連する各部品のネジ切りボアに係合するようなものである。これにより、ネジ切り部を関連部品のネジ切りボア内に容易に導入することができるとともに、製造許容差を補償することができる。しかし、場合によっては、これら寸法関係が満たされないことは重要ではなく、ネジ切り部が第2の狭領域にまだ接しているときに、ネジ切り部のネジ山の開始部が関連部品のネジ切りボアにすでに入っている。第2の狭領域が弾性であるように設計されることにより、許容差を補償することができ、最終組み立てを固定して達成することができる。
上述したように、本発明は、ファスナ組立体を製造する新規の方法にも関する。この方法では、特に、ブシュひいてはファスナ組立体を低価格で製造する可能性が得られる。ネジは、シャンク部及びネジ切り部のみを含む通常の設計を使用するネジであってよい。2つの狭領域がネジ切り部と協働するため、特殊な連続突起を含む特別なネジを使用する必要はない。好ましくは、2つの狭領域の要素は、単純な状態の材料条片、すなわち、巻くことによって未加工のブシュが形成される元の材料条片で事前に製造される。2つの狭領域の要素の寸法を小さな許容差で、且つ容易に製造できるように、単純な材料条片がカウンタベアリングと協働することが特に有利である。ネジ及びブシュが互いに拘束接続される際に、スクイーズプロセスが所要精度で行われて、ブシュの2つの狭領域において低減された直径が得られることを理解されたい。
このようなスクイーズプロセスは、好ましくは、シャンク部の2つの狭領域が互いに面する未加工のブシュに対するネジの相対位置において行われる。スクイーズプロセスは、ネジのネジ切り部との接触の不安定さによって影響を受けない。それに代えて、上述した相対位置でスクイーズプロセスを達成した後、ネジは、第1の狭領域がネジ切り部に最初に接触するまで、ブシュから押し出される。
本発明の他の特徴及び利点が、以下の図面及び詳細な説明を吟味した後、当業者には明らかになるであろう。このようなすべての特徴及び利点は、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内に包含されることが意図される。
本発明は、以下の図面を参照してよりよく理解することができる。図面中の部品は必ずしも実寸ではなく、本発明の原理を明確に示すことに重点が置かれている。図面中、同様の参照番号はいくつかの図を通して対応するパーツを示す。
新規のファスナ組立体の第1の例示的な実施形態の断面図である。 新規のファスナ組立体の第1の例示的な実施形態の斜視図である。 新規のファスナ組立体の第2の例示的な実施形態の断面図である。 ネジがブシュ内に最大限に圧入された、新規のファスナ組立体の第1の例示的な実施形態の断面図である。 部品への事前組み立て中の第1の位置における新規のファスナ組立体の第1の例示的な実施形態の断面図である。 部品への事前組み立て中の第2の位置における新規のファスナ組立体の第1の例示的な実施形態の断面図である。 部品への事前組み立て中の第3の位置における新規のファスナ組立体の第1の例示的な実施形態の断面図である。 部品への事前組み立て中の第4の位置における新規のファスナ組立体の第1の例示的な実施形態の断面図である。 最終組み立て中の新規のファスナ組立体の第1の例示的な実施形態の断面図である。 最終組み立て中の新規のファスナ組立体の第2の例示的な実施形態の断面図である。 新規のファスナ組立体の第3の例示的な実施形態の断面図である。 新規のファスナ組立体の第4の例示的な実施形態の断面図である。 新規のファスナ組立体の第5の例示的な実施形態の断面図である。 新規のファスナ組立体の第6の例示的な実施形態の断面図である。
これより図面をより詳細に参照すると、図1は、ネジ2及びブシュ3を含む新規のファスナ組立体1の第1の例示的な実施形態を示す。
ネジ2はヘッド4及びシャンク5を含む。ネジ2は通常の設計を有する。ネジは、金属製、特に鋼製である。特に、ネジは高張力ネジ2である。ヘッド4は、工具用の係合表面及び接触表面を含む。シャンク5は、円柱形シャンク部6及びネジ切り部7を含み、シャンク部6の外径は、ネジ山8を含むネジ切り部7の外径よりも小さい。図示の例では、ネジ山8はメートルネジとして設計される。シャンク5は、センタリング部9で終わり得る。シャンク部6が、ヘッド4に面するように、ネジ1に配置され、ネジ切り部7がヘッド4から離れる方向を向くように配置されることを見て取るべきである。
ブシュ3は略管状に設計される。ブシュ3は金属、特にシートメタルで作られる。好ましくは、ブシュ3は、ブシュ3が巻きによって形成されるシートメタルの単純な部分で作られる。厳密には、シートメタルを巻いた後、未加工のブシュが得られ、未加工のブシュは、ファスナ組立体1の製造中、ネジ2をブシュ3内に導入できるように、ネジ山8の外径よりも大きな内径を有する。その後、スクイーズプロセス又はプレスプロセスが半径方向において実現され、このプロセスはブシュ3の内径を低減する。これはシャンク部6の領域において実現することがでるが、図1に示す相対位置において実現してもよい。選ばれるプロセスが何であれ、拘束接続されたネジ2及びブシュ3を含むファスナ組立体1が得られる。
ネジ2とは対照的に、ブシュ3は特殊な設計を有する。ブシュ3は、第1の狭領域10及び第2の狭領域11を含む。第1の狭領域10は、ブシュ3の円周に離間して配置される複数のインプレッション12を含む。インプレッション12は、内方向に突出する突起を形成する。例えば、円周に均等に分散する3つ又は4つのインプレッション12を配置することが可能である。図示の好ましい例示的な実施形態では、4つのインプレッション12がある。側面で内側に突出するインプレッション12は表面要素13を形成することができ、(特許文献1)に対応する(特許文献2)にさらに詳細に説明されているように、表面要素13は一緒になって、ネジのヘッド4に面するネジ切り部7のネジ山ランアウト14を囲む円錐要素を形成する。インプレッション12は、固定ストップ対としてネジ山ランアウト14と、又は少なくともネジ切り部7の、いずれにせよネジ2に配置する必要があるいくらかの部分と協働する。寸法及び構成は、図1に示すファスナ組立体1の組み立てられた位置において、ネジ2をブシュ3からさらに引き出す又は圧入することができないように選択される。このようにして、第1の狭領域10は固定の超えられないストップとして機能する。
さらに、2つの弾性要素15も、ブシュ3の円周に分散するように配置される。しかし、1つのみの弾性要素15があってもよく、又は2つ以上の弾性要素15があってもよい。弾性要素15は後に、本明細書においてさらに後述するように、第2の狭領域11を形成する。弾性要素15は、トングと同様にブシュ3の材料から突出するように設計することができる。図示の例では、弾性要素15の自由端16はそれぞれ、先鋭なエッジの逆とげのように設計される。各弾性要素15は、作動部28及び係合部29を含む。図示のファスナ組立体1の非取り付け位置では、作動部28は、係合部29がネジ切り部7のネジ山8に係合しないように、半径方向においてブシュ3の外周30から突出する。これは、弾性要素15がまだ作動しておらず、まだ第2の狭領域11を形成していないことを意味する。
第1の狭領域10及び第2の狭領域11の要素の設計が、好ましくは、まだ単純な構成のシート材料、すなわち、第1の狭領域10及び第2の狭領域11の要素の設計及び構成を小さな許容差で実現できるようにカウンタベアリングを使用する操作位置にあるシート材料に対するパンチ動作又はプレス動作によって実現できることを理解されたい。
単純な金属シートを曲げて未加工のブシュを得ることは、互いに面する金属シートの端部の間にギャップを得て、インプレッション12及び弾性要素15の内端部が、ネジ切り部7のネジ山8の外径よりも大きな直径に配置されるように実現される。この位置において、ネジ2及びブシュ3は互いに圧入され、ブシュ3は、ブシュ3に配置されているギャップが変形されてスロット17になるように、スクイーズ又はプレスされる。この移動中、インプレッション12及び弾性要素15は、ネジ切り部7のネジ山8の外径未満の異なる直径を有するように、同時に移動する。スクイーズプロセスが、未加工のブシュがシャンク部6に面しながら実現される場合、第1の狭領域10のインプレッション12がネジ山ランアウト14に接触するまで、ネジ2をブシュ3から部分的に押し出すことが可能である。図1に示すこの位置では、ファスナ組立体1は輸送位置に達することができる。狭領域10がむしろ上向きの方向で、すなわち、ブシュ3がネジ切り部7の全体を囲んで保護するようにネジ2のヘッド4に面するブシュ3の端部の近くに配置されることを見て取るべきである。
第1の狭領域10及び/又は第2の狭領域11の設計に関して、ブシュ3は、これら要素の設計が同時に、ネジ2及びブシュ3の拘束接続を実現する自動動作組み立て機械内でブシュ3の向きを自動的に測定するように機能するブシュ3の機構であるように設計することができる。一方、ブシュ3が突起18を含むことも可能であり、突起18は、特に、この特徴をブシュ3の向きの自動測定に使用できるように、内側に突出する。突起18の内径が、突起18が狭領域10及び11の正確な機能に悪影響を及ぼさないように、ネジ山8の外径よりも大きいことを理解されたい。
ブシュ3の長さは、好ましくは、ネジ切り部7の長さよりも長い。図1において、センタリング部9の一部分がブシュ3から突出することを見て取るべきである。しかし、その長さは、これが当てはまらないように選択してもよい。
図2は、新規のファスナ組立体の第1の例示的な実施形態を斜視図で示す。特に、4つの狭領域10、2つ(将来的に)の第2の狭領域11、及び2つの要素15がそれぞれあることを見て取るべきである。要素15のそれぞれは、軸方向において見られるように、第1の狭領域10のうちの1つの下に配置される。要素15の3つの側面を囲む自由空間31がこの図でよく見えるはずである。ブシュ3はスロット17を含み、スロット17はギャップ19(図11、図12参照)で置き換えてもよい。
図3は、図1に示す実施形態と共通の多くの特徴を有する新規のファスナ組立体1の第2の例示的な実施形態を示す。図1とは対照的に、シャンク部6の実質的な直径は、相対的に小さく設計される。すなわち、シャンク部6は縮小又は収縮された設計を有する。シャンク部6の縮小又は収縮は、有利なことに、最終組み立て中にネジ留めによってネジ2を締める際に使用できる半径方向のクリアランス又は遊びを増大させる。狭領域10の設計はわずかに変更されている。インプレッション12の表面要素13は、囲む角度が実質的により小さいように配置され、又は軸方向に延びるように配置される。ネジ山ランアウト14又は少なくともその一部分の直径は、ネジ切り部7の残りのネジ山8への急激な段差のような遷移があるように、囲む角度の低減に併せて巻きによって低減される。このようにして、通常発生する力では超えられない、狭領域10に配置される一対のストップが得られる。
図4は、ネジ2がブシュ3内に最大限に導入された位置における新規のファスナ組立体1の第1の例示的な実施形態を示す。事前組み立てを実現する前に、この位置でのファスナ組立体1を取り扱うことが好ましい。ブシュ3内にネジ2が拘束的に配置される場合を除き、ブシュ3はネジ2に対して自在に可動である。
図5〜図8は、部品20への事前組み立て中の複数の連続した位置にある新規のファスナ組立体1の第1の例示的な実施形態を示す。複数のファスナ組立体1が部品20に接続されて、プリマウントユニット21が得られる。図面を明確にするために、これらファスナ組立体1のうちの1つのみがしめされる。ブシュ3が、拘束配置されたネジ2を有するファスナ組立体1と共にボア22に圧入される。好ましくは、ブシュ3の弾性特性を使用して、許容差を補償する。これは特に、部品20がプラスチック製であり、ボア22が所望の厳密な形状を有さない場合に適用される。プリマントユニット21は、次に、プリマウントユニット21の製造業者から別の場所、例えば、自動車製造業者に運ばれ、そこで、プリマントユニット21は他の部品23(図9、図10参照)、例えば、底部パーツに接続される。
ここで、弾性及び収縮性を有する要素15は、図5〜図8に示すファスナ組立体1の事前組み立て中に作動する。ブシュ3を続けてボア22内に圧入している間、外周30から突出する弾性要素15の作動部28は、ボア22の内表面及び部品20の材料のそれぞれに接触し、それと接触した作動部28ひいては係合部29は、半径方向内側に押される。この移動により、弾性要素15の自由端16は、初めて、ネジ切り部7のネジ山8の外径未満の直径に配置され、第2の狭領域11を形成する。
図8から見て取るべきであるように、ここで、ネジ2を上向き方向にブシュ3から押し出すか、又は引き出すことができ、これにより、弾性要素15は、摩擦接続及び/又は押し込み嵌合(positive fit)の意味でネジ切り部7のネジ山8に係合する。ここで、弾性要素15は、ネジ2の各相手方要素が既存のネジ切り部7によって形成されるように、ネジ切り部7とも協働する。換言すれば、特殊な設計を有するネジ2を使用する必要はない。この位置において、ここで、ネジ2を初めてブシュ3に対して画定された位置に配置することができ、ブシュ3に対しては、各反力を克服することでしか移動することができない。ネジ2のこの位置は、部品20を良好に輸送でき、特に、輸送及び位置決めが下向き方向に突出するネジ2の自由端によって悪影響を受けずに別の部品に対して位置決めされるため、特に有利である。
それぞれの自由端16が第2の狭領域11に関連付けられた弾性要素15は、好ましくは、ネジ山8のピッチに対応するように、自由端16がおおよそ同時に円周のネジ切り部7のネジ山8のインプレッションに入ることができるように、設計され、配置され、寸法決定される。設計及び配置は、ファスナ組立体1の組み立て中にブシュ3に対してネジ2を軸方向に移動させた後、ネジ2とブシュ3との間にわずかな相対回転運動を実現するために使用することさえ可能である。これは、制限された軸方向の可動性を完全になくし、ネジ2及びブシュ3を固定接続して、固定ファスナ組立体1を得るように機能する。
第2の部品23への以下の最終組み立ては、図9において最もよく見られる。図示の例では、シール24が部品20と部品23との間に配置される。図8に示す位置から開始して、組み立ての続きは、各ファスナ組立体1のネジ2が、純粋な軸方向の押し移動によってさらに押し入れられ、それにより、ネジ切り部7のネジ山がネジ切りボア25内に配置されている内部ネジ山に接触せずに、センタリング部9がネジ切りボア25に入るように実現することができる。これが可能なのは、弾性要素15の丸められた自由端16によりこのような軸方向遷移が可能なためである。自由端16が図1に示されるような先鋭なエッジの逆とげとして設計される場合、このような純粋な軸方向の移動が可能ではないことを理解されたい。それに代えて、この場合、ネジ2の軸方向の移動は、回転運動、すなわち、ネジ切りボア25のネジ山に入りながらの下向き方向でのブシュ3からのネジ2のネジ留め移動で置き換えられる必要がある。この移動は工具によって実現される。
図10は、最終組み立て中の新規のファスナ組立体1の第2の例示的な実施形態を示す。この例では、ワッシャ32が部品20と部品23との間に配置される。
図面から、ブシュ3の外側にチャネルを形成する、内側に突出する突起18が、ファスナ組立体1を突出する場合、向きの測定に使用できるだけでなく、部品20内のブシュ3及びファスナ組立体1の軸方向位置を決定されるように、ボア22が突起18の連続チャネルに対して軸方向向きの連続した突起27を含むことも見られる。2つの狭領域10及び11の互いに対する図及び配置に関連して、最終組み立て中に第2の狭領域11のネジ切り部7の順番を決定できるように、設計及び配置を選ぶことができることを見て取るべきである。例えば、設計及び配置は、ネジ山8の最初のヤジ山が他方の部品23のネジ切りボア25内のネジ山に接触する前に、ネジ切り部7が第2の狭領域11から切り離されるように選ぶことができる。弾性要素15が丸められた自由端16を有する場合、第2の狭領域11を出てネジ切りボア25のネジ山に入るネジ切り部7が重複する状況を実現することも可能である。
図11及び図12は、図1によるネジ2及び異なる設計を有するブシュ3を有する、新規のファスナ組立体1の例示的なさらなる実施形態を示す。2つの狭領域10及び11の要素が結合される。インプレッション12は同時に弾性要素15として設計される。それぞれの一端部において、表面要素13を形成する非弾性部を含み、それぞれの自由端部において、弾性要素15の自由端16を形成する。要素13及び15の調整は入念に選ぶ必要があることを理解されたい。自由端16はネジ山のピッチに対応して配置されず、それに代えて、軸方向において見られるように1つの共通の円周線上かつ1つの共通の円周平面上にそれぞれ配置される。弾性要素15の自由端16は、ネジ山8のネジ山の先端への要素15のスナップ嵌めが一方向でのみ可能なように、図示のように異なる方法で行われる傾斜表面を有するように設計することができる。
図13及び図14は、ネジ2が異なる設計を有する新規のファスナ組立体1の例示的なさらなる実施形態を示す。ネジ2は、ヘッド4の上に配置される別のシャンク部33を有する。図13中、ネジ2は別のネジ切り部34を含む。このようなネジ2の場合、又はスナ組立体1の他のすべての実施形態において、ネジ2のヘッド4を、ネジ2を作動させるように機能する工具の係合表面を有する別の部分で置き換えることが可能である。この意味では、本願での用語であるネジの「ヘッド」は、機能的且つ広義に解釈されるべきである。さらに、図13及び図14の断面図は、スロット17が見えるように選ばれている。
多くの変形及び変更を、本発明の主旨及び原理から実質的に逸脱することなく本発明の好ましい実施形態に対して行うことができる。このようなすべての変更及び変形は、以下の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内に含められることが意図される。

Claims (15)

  1. ファスナ組立体であって、
    ヘッド、シャンク部、及びネジ山を含むネジ切り部を含むネジであって、
    前記シャンク部は前記ヘッドに面して配置され、前記ネジ切り部は前記ヘッドから離れた方向を向いて配置され、
    前記シャンク部は直径を有し、前記ネジ山は外径を有し、前記シャンク部の前記直径は、前記ネジ山の前記外径よりも小さい、ネジと、
    外周を有するブシュであって、第1の狭領域を含み、前記第1の狭領域は、前記ネジ山の前記外径よりも小さな直径を有する、ブシュと
    を備え、
    前記ブシュは、前記第1の狭領域によって前記ネジに拘束接続され、
    前記ブシュは、作動部及び係合部を有する少なくとも1つの弾性要素を含み、
    前記作動部は、該ファスナ組立体の非取り付け位置において、前記ブシュの前記円周から半径方向に、前記係合部が前記ネジ切り部の前記ネジ山に係合しないように延び、
    前記作動部は、該ファスナ組立体の事前取り付け位置において、前記係合部が前記ネジ切り部の前記ネジ山に係合するように、部品のボア内で内側方向に押されるように設計され配置される、ファスナ組立体。
  2. 前記弾性要素の前記作動部は、該ファスナ組立体の前記非取り付け位置において、前記ブシュの前記外周から半径方向において外側に向かう方向において突出し、該ファスナ組立体の事前取り付け位置において、部品のボア内で、前記作動部及び前記係合部が半径方向内側方向に押されて、前記ネジ切り部の前記ネジ山と係合するように、前記ボアの内表面に接触する、請求項1に記載のファスナ組立体。
  3. 前記弾性要素は、前記事前取り付け位置において、前記弾性要素が前記ネジ切り部の前記ネジ山に係合する第2の狭領域を形成するように設計され配置される、請求項1又は2に記載のファスナ組立体。
  4. 前記ブシュは、軸方向において連続して延びるスロットを含む、請求項1〜3のうちの少なくとも一項に記載のファスナ組立体。
  5. 前記ブシュは、軸方向において連続して延びるギャップを含む、請求項1〜3のうちの少なくとも一項に記載のファスナ組立体。
  6. 複数の弾性要素をさらに備え、該弾性要素はそれぞれ自由端を有する、請求項1〜5のうちの少なくとも一項に記載のファスナ組立体。
  7. 前記ネジの前記ネジ切り部の前記ネジ山はピッチを有し、前記弾性要素の前記自由端は、前記ネジ山の前記ピッチに対応して分散して前記ブシュに配置される、請求項6に記載のファスナ組立体。
  8. 前記弾性要素は、第1の方向において前記ブシュに接続され、自由空間が形成されるように他の3つの方向において前記ブシュに接続されない、請求項1〜7のうちの少なくとも一項に記載のファスナ組立体。
  9. 前記弾性要素は、前記ブシュの厚さよりも薄い厚さを有する、請求項1〜8のうちの少なくとも一項に記載のファスナ組立体。
  10. プリマウントユニットであって、
    ボアを含む部品と、
    ファスナ組立体と
    を備え、前記ファスナ組立体は、
    ヘッド、シャンク部、及びネジ山を含むネジ切り部を含むネジであって、
    前記シャンク部は前記ヘッドに面して配置され、前記ネジ切り部は前記ヘッドから離れた方向を向いて配置され、
    前記シャンク部は直径を有し、前記ネジ山は外径を有し、前記シャンク部の前記直径は、前記ネジ山の前記外径よりも小さい、ネジと、
    外周を有するブシュであって、第1の狭領域を含み、前記第1の狭領域は、前記ネジ山の前記外径よりも小さな直径を有する、ブシュと
    を備え、
    前記ブシュは、前記第1の狭領域によって前記ネジに拘束接続され、
    前記ブシュは、作動部及び係合部を有する少なくとも1つの弾性要素を含み、
    前記作動部は、該ファスナ組立体の非取り付け位置において、前記ブシュの前記円周から半径方向に、前記係合部が前記ネジ切り部の前記ネジ山に係合しないように延び、
    前記作動部は、該ファスナ組立体の事前取り付け位置において、前記係合部が前記ネジ切り部の前記ネジ山に係合するように、部品のボア内で内側方向に押されるように設計され配置される、プリマウントユニット。
  11. 前記弾性要素の前記作動部は、前記ファスナ組立体の前記非取り付け位置において、前記ブシュの前記外周から半径方向において外側に向かう方向において突出し、前記ファスナ組立体の事前取り付け位置において、部品のボア内で、前記作動部及び前記係合部が半径方向内側方向に押されて、前記ネジ切り部の前記ネジ山と係合するように、前記ボアの内表面に接触する、請求項10に記載のプリマウントユニット。
  12. 前記弾性要素は、前記事前取り付け位置において、前記弾性要素が前記ネジ切り部の前記ネジ山に係合する第2の狭領域を形成するように設計され配置される、請求項11に記載のプリマウントユニット。
  13. ネジ及びブシュを含むファスナ組立体を製造する方法であって、前記ネジは、外径を有するネジ山を含むネジ切り部を含み、前記ブシュは前記ネジに拘束接続され、該方法は、
    シート材料の単純な条片上に少なくとも1つのインプレッションを形成して、巻かれた状態の前記シート材料の条片に第1の狭領域を形成するステップと、
    少なくとも1つの弾性要素を形成して、巻かれた状態の前記シート材料の条片に将来の第2の狭領域を形成するステップであって、前記弾性要素は作動部及び係合部を有する、形成するステップと、
    前記シート材料の単純な条片を巻いて未加工のブシュを形成するステップであって、前記ブシュは外周を有する、形成するステップと、
    前記未加工のブシュの内部に軸方向において前記ネジを導入するステップと、
    半径方向内側に向けられたスクイーズプロセスによって前記未加工のブシュを変形させて、
    前記ネジ及び前記ブシュが拘束接続されるように、前記第1の狭領域が前記ネジ山の前記外径よりも小さな直径を有し、
    前記ファスナ組立体の非取り付け位置において、前記係合部が前記ネジ切り部の前記ネジ山に係合しないように、前記作動部が、半径方向において前記ブシュの前記円周から延び、
    前記ファスナ組立体の事前取り付け位置において、前記係合部は前記ネジ切り部の前記ネジ山に係合するように、前記作動部が部品のボア内で内側方向に押されるように設計され配置される
    ような前記ブシュを得るステップと
    を含む、方法。
  14. 前記巻くステップにおいて、前記シート材料の単純な条片は、第1の直径を有するギャップが形成されるように巻かれ、
    前記変形するステップにおいて、前記ギャップの前記直径を低減して、第2の小径を得る、請求項13に記載の方法。
  15. 前記ファスナ組立体は請求項1〜9のうちの少なくとも一項に記載のように設計され、且つ/又は前記ファスナ組立体は、請求項10〜12のうちの少なくとも一項に記載のプリマウントユニットを得るために使用される、請求項13又は14に記載の方法。
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