JP2012503154A - 部品へとねじ込むことができるねじ - Google Patents

Abstract

本発明は、部品へとねじ込むことが可能なねじであって、ひとたび最大トルクに達したならばこの部品の雌ねじへのさらなるねじ込みに抵抗するねじに関する。
この目的のために、雄ねじを有するねじ本体が、このねじ本体の穴へと突出してこの穴の内側で静止摩擦によってこのねじ本体に接続されるねじ駆動部材と組み合わせられる。
この組み合わせの少なくとも一部がプラスチック材料で製作されて、最大トルクがねじ駆動部材に作用するときに静止摩擦が滑りクラッチの効果を有する。
ねじ駆動部材は、ねじ本体にラチェットを介して接続されて、ねじ本体が部品の雌ねじから緩められるときに、ねじ駆動部材を回転させることでラチェットが係合して、ねじ本体がねじ駆動部材の回転に引きずられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、部品へとねじ込むことが可能なねじであって、ひとたび最大トルクに達したならば当該部品の雌ねじへのさらなるねじ込みに抵抗するねじに関する。

この種のねじが、スイス特許明細書ＣＨ６８３７９０Ａ５に開示されている。
ツーピースファスナと称されるこの従来技術のねじは、２つの部分で構成されて、すなわち雌ねじおよび雄ねじを有する管状部分と、この管状部分に取り付けられる外側部分とで構成されており、外側部分が、雌ねじを持たない六角ナットの外形を有しており、管状部分に対して回転可能になっている。
外側部分および管状部分に設けられたフランジが、外側部分のそれぞれの突起と協働して、外側部分が一方の回転方向に回転させられるときには、管状部分がしっかりと引きずられるように設計されたラチェットを形成する一方で、外側部分が反対の方向に回転させられるときには、ラチェットが外側部分と管状部分との間で働いて、この回転方向の管状部分によるトルクの伝達を制限している。
この制限は、一方では管状部分の雄ねじへとねじ込まれるナットに押し付けられて、他方では外側部分へと押し付けられて、外側部分の突起を管状部分のフランジ上の対応する部分へと押し付けるばねパック（Ｆｅｄｅｒｐａｋｅｔ）によって実現されている。

本発明の目的は、部品の雌ねじへとねじ込むことが可能なねじであって、ひとたび最大トルクに達したならば当該部品へのさらなるねじ込みに抵抗するねじを生み出すことにある。
単純な設計を生み出すという観点から、単に２つだけの部品を相応に協働させる。

本発明によれば、雄ねじを有するねじ本体と、このねじ本体の穴へと突出して、この穴の内側で静止摩擦によって前記ねじ本体に接続されるねじ駆動部材とが組み合わせられていることによって上記目的を達成する。
この組み合わせの少なくとも一部がプラスチック材料で製作されて、最大トルクが前記ねじ駆動部材に作用するときに前記静止摩擦が滑りクラッチとして機能し、前記ねじ駆動部材が前記ねじ本体へとラチェットを介して接続されていることによって、前記ねじ本体が前記部品の前記雌ねじから緩められるときに前記ねじ駆動部材を回転させることで前記ラチェットが係合して前記ねじ本体が前記ねじ駆動部材の回転に引きずられる。

本発明に係るねじは、ねじ本体に作用するトルクの制限という目的を、雄ねじが設けられたねじ本体を雌ねじが設けられた部品へとねじ込むためのねじ駆動部材を使用することによって達成する。
その際、ねじ駆動部材とねじ本体との間に静止摩擦（後に滑りクラッチの効果をもたらす）が存在するように、ねじ駆動部材の滑らかな円周面を同様に滑らかであるねじ本体の円状の内表面に適合させることで、ねじ本体がねじ駆動部材に引きずられる。
このように滑りクラッチの特性を利用することで、滑りクラッチが特定の最大トルクまでに限って有効であり、それを超えると滑り、部品へとねじ込まれるときの本発明のねじの過剰なひずみを防止して、部品の損傷を防止することができる。
また一方、ねじ駆動部材がラチェットを介してねじ本体へと接続されてねじ本体を雌ねじから緩める際にねじ駆動部材を回転させることで２つの部品に設けられたラチェット要素が係合してねじ本体がねじ駆動部材の回転に引きずられるため、ねじを部品から再び安全に取り除くことができる。
このようにして、一方では、ねじ駆動部材によってねじに作用するトルクを制限しつつねじを締め込むことができ、他方では、ねじ駆動部材をねじを収容した部品からねじを緩めるためにも使用することができる。
ねじ駆動部材は、外部または内部の駆動部によって回転させることができる。

ねじに設けられるラチェットは、好ましくは、支持フランジを備えるねじ本体が、ねじ駆動部材の環状アームに対向して配置され、前記支持フランジおよび前記環状アームが、前記ラチェットのラッチ要素およびばね要素を保持し、ロック溝手段が、ねじ本体およびねじ駆動部材を定位置で保持し、ねじ本体およびねじ駆動部材の軸方向への相対的なずれを防止するように設計される。
ねじ本体およびねじ駆動部材が、支持フランジおよび環状アームをそれぞれ有するように形成されるため、ラチェットを低コストで設計することができる。
ロック溝手段がひとたびねじ本体およびねじ駆動部材が一体にされたならば２つの部品が過度に簡単に分離することがないようにしてラチェットを常に適切に機能するように保証するため、ねじ本体をねじ駆動部材に対して定位置で保持することができる。

本発明のねじにおいて効果的に働く滑りクラッチの引きずりトルクは、滑りクラッチの面積にもとづいて容易に調節することができる。
すなわち、ねじ本体およびねじ駆動部材ならびにこれらの部品のそれぞれの係合面の長さをより長く、または、直径をより大きくするほど、滑りクラッチの引きずりトルクの調節すなわち増減をより容易に行うことができる。

ロック溝手段は、好ましくは、いくつかの同軸な溝および突出部を設けている。
これらの要素の数が多いほど、部品をより良好に軸方向に関して互いに固定することができる。

ねじ本体の雄ねじは、部品の既存の雌ねじへとねじ込むことができる任意の通常のねじ山であっても構わない。
しかしながら、この雄ねじを（ねじ本体が部品へとねじ込まれるときに雌ねじそのものが実際に形成される）セルフタップねじとして設計することも可能である。
この場合、ねじ本体は、適切に硬い金属で製作され、ねじ駆動部材は、必要とされる滑りクラッチを得ることができるようにプラスチック材料で製作される。

図面に本発明の実施例が示されている。

部品にねじ込んだ状態のねじを示す側面図。 図１に示すねじの底面図。 ラチェットが係合した状態を示す図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図。 図３と同様の図で、ラチェットが外れた状態を示す断面図。 図３と同様の図で、複数のロック溝手段を示す断面図。 ねじ駆動部材の側面図。 図６に示すねじ駆動部材の底面図。 図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図。 ねじ本体の斜視図。 図９に示すねじ本体の側面図。 図９に示すねじ本体の上面図。 図１１の線ＸＩＩ−ＸＩＩにおける断面図。

本発明によるねじ１は、図１に示すように、雄ねじ３を有するねじ本体２で構成されている。
ねじ本体２は、図１２に示すように、穴４を有している。
穴４は、図１において、破線で示されている。
さらに、ねじ本体２は、その機能については図３および図４を参照してさらに詳しく説明されるように、支持フランジ５を備えている。
穴４をほぼ完全に満たして、穴４に対して滑りクラッチを形成するねじ駆動部材６が、図３でさらに詳しく説明されるように、ねじ本体２に挿入されている。
ねじ駆動部材６は、駆動フランジ７を備えている。
駆動フランジ７は、六角レンチによって容易に把持することができる六角ボルトの形態をとっている。
なお、代わりに、正方形のフランジ、または、アレンレンチを受け入れるための適切な中央の窪みを設けてもよい。
支持フランジ５と駆動フランジ７との協働については、図３および図４を参照してさらに詳しく後述される。
さらに図１には、ねじ本体２がねじ込まれた雌ねじ付きの穴９を有する何らかの板材などであってよい部品８が示されている。

図２は、ねじ本体２の端部から視たねじ１の図である。

図３は、本発明によるねじ１を示す図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。
ねじ本体２の駆動フランジ７から遠い方の端部は、図３に示すように、底部１０によって閉じられている。
ねじ駆動部材６の軸部１１は、穴４に挿入されている。軸部１１の外表面とねじ本体２の穴４の内表面とは、接触面によって滑りクラッチが形成されるように滑らかにかつ或る程度の摩擦を伴って互いに接している。
これにより、ねじ駆動部材６が回転させられるときに、軸部１１と穴４との間の摩擦によって生成される滑りクラッチの結果として、ねじ本体２が、ねじ駆動部材６に引きずられて、そのような引きずりが、ねじ本体２の回転が阻止されることによってねじ本体２が拘束されるまでに限られて、このトルクがさらに続けられると、ねじ駆動部材６の軸部１１がねじ本体２の内側で回転するようになっている。
したがって、この状態以後は、ねじ本体２は、ねじ駆動部材６がさらに回転させられる場合であっても、もはやねじ駆動部材６に引きずられない。

滑りクラッチを形成するために２つのそれぞれのクラッチ部分（この場合には、ねじ駆動部材６の軸部１１の外表面およびねじ本体２の穴４の内表面）の間に存在する必要がある摩擦を所望の最大トルクに応じて生成することができ、すなわちきわめて滑らかな表面から或る程度粗い表面までのいずれかをこの目的のために使用することができる。
後者の設計は、例えば、最初に軸部１１を有するねじ駆動部材６を例えばこの軸部１１に形成される個別の凹部、長手方向の溝、横溝などを加工して、次いで射出成型プロセスを使用して、このように設計された軸部１１へとねじ本体２を取り付けることによって達成することができる。
これにより、ねじ本体２の穴４の内表面が、ねじ駆動部材６の軸部１１の表面の設計に自動的に一致するようになっている。
この設計において、それぞれの表面が滑らかな表面から相違するほど、２つの部分の間に存在する摩擦にもとづく引きずりが強くなり、結果としてねじ１が部品８へとねじ込まれるときの最大トルクが大きくなる。
最大トルクを変える別の方法は、ねじ本体２およびねじ駆動部材６の素材を適切に選択することである。
例えば、ねじ駆動部材６を金属で製作して、ねじ本体２をねじ駆動部材６の軸部１１の周囲に射出成型する上で好適なプラスチック材料で製作することも可能である。

環状アーム１２は、図３に示すように、ねじ駆動部材６の軸部１１から放射状に広がっている。
環状アーム１２が、その特別な設計ゆえに軸方向にたわむことが可能なため、ラチェットの一部として使用することができる。
厚くされた端部１３を有している環状アーム１２が、図３に示すように、支持フランジ５に形成されて対応する凹部１４へと押し込まれている。
環状アーム１２によって形成された部分の機能が、図４に基づいて詳しく後述される。

図４は、図３における位置に比べて、ねじ駆動部材６を支持フランジ５に対してわずかに回転させた位置を示している。
図４に示すようなねじ本体２に対するねじ駆動部材６の位置において、環状アーム１２がそれぞれの凹部１４の外へと持ち上がり、ねじ駆動部材６とねじ本体２との結合が一時的に中断されて、ねじ駆動部材６は、ひとたび制限されたトルクを超えたならばねじ本体２に対して回転する。

さらに、ねじ本体２に設けられた支持フランジ５の凹部１４に対する環状アーム１２の作用の態様を滑りクラッチによって制御される最大トルクを調節するために使用することもでき、すなわちねじ駆動部材６に対するねじ本体２のわずかな滑り、または、ねじ駆動部材６のねじ本体２へのより強力な接続を実現するために使用することができる。
この接続は、凹部１４の設計および深さ、ならびに環状アーム１２の厚くされた端部１３の高さに応じて決まる。

図３および図４に、ねじ駆動部材６およびねじ本体２を軸方向に固定するロック溝手段１５が示されている。
ロック溝手段１５は、軸部１１に設けられた溝１６（図６を参照）と、ねじ本体２の環状の突出部１７（図１２を参照）とで構成されている。
図５に示すように、３つのロック溝手段１５が軸方向に設けられて、当然ながら滑りクラッチの最大トルクを相応に変化させている。

図６、図７および図８は、ねじ駆動部材６を示す図である。
図６は、駆動フランジ７、軸部１１、環状アーム１２、および溝１６を示す図である。

図７は、軸部１１の駆動フランジ７を設けた端部側と反対の端部側から視たねじ駆動部材６を示す図である。

図８は、図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。

図９乃至図１２は、図１乃至図５のねじ本体２を示す図である。
ここで、図９の斜視図が、歯を有するラチェット１８を明確に示している。
歯は、ねじ駆動部材６が回転させられるときに、ねじ駆動部材６の環状アーム１２（図８を参照）が回転の方向（時計方向）の歯の傾きゆえにそれぞれの凹部１４をまたいで容易に滑る一方で、反対の方向（すなわち、反時計方向）においては個々の凹部１４の険しい境界によって保持されるように保証するために、傾けられている。

図１０は、ねじ本体２の側面図であり、図１１は、ねじ本体２の上面図であり、図１２は、図１１の線ＸＩＩ−ＸＩＩにおける断面図である。

Claims (5)

1. 部品（８）へとねじ込むことが可能であってひとたび最大トルクに達したならば該部品（８）の雌ねじへのさらなるねじ込みに抵抗するねじであって、
   雄ねじ（３）を有するねじ本体（２）と、該ねじ本体（２）の穴（４）へと突出して該穴（４）の内側で静止摩擦によって前記ねじ本体（２）に接続されるねじ駆動部材（６）とが組み合わせられていることにより、
   該組み合わせの少なくとも一部がプラスチック材料で製作されて前記最大トルクが前記ねじ駆動部材（６）に作用するときに前記静止摩擦が滑りクラッチとして機能し、
   前記ねじ駆動部材（６）が前記ねじ本体（２）にラチェット（１８）を介して接続されていることにより、
   前記ねじ本体（２）が前記部品（８）の雌ねじから緩められるときに前記ねじ駆動部材（６）を回転させることでラチェット（１８）が係合して前記ねじ本体（２）が前記ねじ駆動部材（６）の回転に引きずられることを特徴とするねじ。
2. 支持フランジ（５）を備える前記ねじ本体（２）が、環状アーム（１２）を備える前記ねじ駆動部材（６）に対向して配置されて、
   前記支持フランジ（５）および前記環状アーム（１２）が、前記ラチェットのラッチ要素およびばね要素を保持して、
   前記ねじ本体（２）と前記ねじ駆動部材（６）との相互の軸方向のずれが、ロック溝手段（１５）によって防止されていることを特徴とする請求項１に記載のねじ。
3. 前記滑りクラッチの引きずりトルクが、該滑りクラッチの面積によって決定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のねじ。
4. 前記ロック溝手段（１５）が、いくつかの同軸な溝（１６）および突出部（１７）で構成されていることを特徴とする請求項３に記載のねじ。
5. 前記ねじ本体（２）の雄ねじ（３）が、セルフタップねじであることを特徴とする請求項１に記載のねじ。

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