JP2013515222A - ラグフレア付きナット - Google Patents

Abstract

塑性変形可能な金属基体に取り付けるためのクリンチナットが提供される。このクリンチナットは、中心軸線を備えた本体部分とこの本体部分から延び中心軸線と同軸であるパンチ部分とを含む。本体部分は、中心パンチ部分を包囲する環状面を含む。この環状面は、中心パンチ部分を包囲する複数の間隔をあけたラグを含む。これらの複数のラグは、それぞれ、凹んだ部分を有する少なくとも１つの接触面を含んでいてこの凹んだ部分で、接触面は金属基体に噛み合っている。接触面の第１の部分は、ナットを金属基体に取り付ける間少なくとも１つのラグフレアを形成するように金属基体に挿入する際に中心軸線から外向きに偏移している。金属基体の一部は、少なくとも１つのラグフレアと本体部分との間に捕捉される。

Description

本発明は、一般的には、自己取付けファスナーに関し、更に特定すると、クリンチナットに関するものである。

自己取付けファスナーは、金属パネルに種々の部品を固定するために、例えば、自動車産業や家具産業の如き多くの産業で使用されている。クリンチナットが金属パネルに取り付けられる際に、スクリュー又はボルトがクリンチナットにねじ込まれて既定のトルク値までに締めつけられる。装着中に、クリンチナットは、スクリューが挿入され締め付られる場合に、クリンチナットが金属パネルに対して回転しないようにするのに十分な回転抵抗を有していなければならない。作業中に、クリンチナットは、例えば、振動又は他の引張り力の如き外力が加えられる際に、クリンチナットが金属パネルから抜けることがないように充分なプッシュアウト抵抗を有していなければならない。

クリンチナットは、典型的には、金属板又はパネルの孔内に少なくとも部分的に延びる中央のパンチ部分又はパイロット部分を含んでいる。クリンチナットが自己穿孔式（self-piercing）である場合、中央パイロット部分が工具と協働して金属パネルの孔を形成する。クリンチナットは、クリンチナットと金属パネルとの間に機械的連結部(mechanical interlock)を形成する支持用ダイ部材を使用して、金属パネルに付けられている。このダイ部材は、典型的には、クリンチナットのパイロット又はパンチ部分のまわりを延びる環状溝内に入り込んで金属パネルを変形するか、金属パネルを取り込むようにクリンチナットのパイロット又はパンチ部分を金属パネル上に変形する。

例えば、米国特許第３，０５３，３００号は、金属パネルに予め形成された孔を貫通しこの孔の周囲に杭を打ち込むように折り重なられる中央パイロット部分を有するクリンチナットを開示している。中央パイロット部分が変形すると、金属パネルが環状溝の波状表面に一致してクリンチナットと金属パネルとの間に連結部を形成する。このクリンチナットは、比較的高いプッシュアウト抵抗を有するが、中央パイロット部分が変形すると、クリンチナットの内部ねじがひずみ易くなる。

パイロット部分を変形する際に内部ねじのひずみを除去する１つの方法は、クリンチナットのパイロット部分ではなく、連結部を形成するように金属パネルを変形することである。例えば、米国特許第３，８７８，５９９号及び第４，６９０，５９９号は、それぞれ、溝の内外のいずれかの壁にアンダーカットを有するクリンチナットをそれぞれ開示している。金属パネルの材料がアンダーカットに入り込んでクリンチナットと金属パネルの間に形成された連結部を改善する。しかし、比較的薄い金属パネルでは、アンダーカットには材料がほとんど入り込まないので、プッシュアウト抵抗が比較的低くなる。

この種のクリンチナットのプッシュアウト抵抗を大きくする１つの方法は、二重のアンダーカット溝を形成することである。例えば、米国特許第５，３４０，２５１号は、環状溝が「ありつぎ」の断面形状となるように、内外両方の壁にアンダーカットを有するクリンチナットを開示している。金属パネルがアンダーカットの両方に入り込んで、クリンチットと金属パネルとの間の連結部を改善する。しかし、両方のアンダーカットに充填するのに要求される金属パネルの変形は、従来の成形加工技術を使用して得るのが難しいため、プッシュアウト抵抗は一貫性がない。

上記のセルフクリンチファスナーに関する他の問題は、これらのファスナーが典型的には薄い金属パネルでは良好に機能しないということである。従って、薄い金属パネルに信頼を持って一貫して付けることができて充分なプッシュアウト強度と充分な回転抵抗とを有し、内部ねじにひずみを生ずることがない改良されたクリンチナットの技術の必要性がある。更に、薄い金属パネルにクリンチナットを取り付けて充分なプッシュアウト強度と充分な回転抵抗とを有し、内部ねじにひずみを生ずることがない改良されたダイ部材の必要性がある。また、生産が比較的安価であり、比較的使い易いクリンチナット及びダイ部材の両方の必要性がある。

以下に、本発明のいくつかの実施態様を基本的に理解するために、本発明の概要を単純に示す。この概要は、本発明の広い範囲を概観するものではない。更に、この概要は、本発明の重要な要素を述べることを意図していないし、本発明の範囲を述べるものではない。本概要の唯一の目的は、後に述べる一層詳細な説明の前兆として単純化された形態で本発明の幾つかの概念を提示することである。

本発明の１つの態様によれば、 塑性変形可能な金属基体に取り付けられるセルフクリンチナットが提供される。このセルフクリンチナットは、中心軸線を有する本体部分と、この本体部分から延び中心軸線に同軸のパイロット又はパンチの部分とを含む。本体部分は、中央のパンチ部分を包囲する環状表面を含んでいる。この環状表面は、中央のパンチ部分を包囲する間隔をあけた複数のラグ(lugs)を含んでいる。１つ以上のラグは、凹んだ接触面を含み、この凹んだ部分では接触面が金属基体に係合している。接触面の第１の部分は、金属基体にナットを取り付いている間に少なくとも１つのラグフレアを形成するために、金属基体に挿入する際に中心軸線を中心とする回転方向に偏移される。金属基体の一部は、少なくとも１つのラグフレアと本体部分の間に捕捉される。

本発明の他の態様によれば、接触面は、中央の平坦面部分と交差する横方向に間隔をあけた平坦面部分（複数）から形成されていてもよい。横方向の平坦面部分は、ラグが基体に係合してラグフレアを形成する際に、軸線を中心とする反対の回転方向に偏移される。

本発明の他の態様によれば、ラグ接触面は、滑らかな凹面の形態の凹部を有する。基体にナットを取り付ける際、凹部の横部分がラグフレアを形成する。

本発明の上記の態様やその他の態様は、以下の図面を参照して以下の説明を読むと本発明が関連する当業者には明らかである。
図１は、第１の実施例によるクリンチナットの斜視図である。 図２は、図１のクリンチナットの側面図である。 図３は、図１のクリンチナットの平面図である。 図４は、図３の４−４線に沿って切断された断面図である。 図５は、図１のクリンチナットが金属基体に係合したときのクリンチナットの部分断面図である。 図６は、クリンチナットが金属基体に係合し、金属基体に一層接近した位置にあるときの図５のクリンチナットの部分断面図である。 図７は、クリンチナットが最終位置にあって金属基体に固定されるときの図６のクリンチナットの部分断面図である。 図８は、第２の実施例によるクリンチナットの平面図である。 図９は、第３の実施例によるクリンチナットの平面図である。 図１０は、第４の実施例によるクリンチナットの平面図である。 図１１は、第１の実施例によるクリンチナットのパンチ部分の平面図である。 図１２は、第５の実施例によるクリンチナットのパンチ部分の平面図である。 図１３は、第６の実施例によるクリンチナットのパンチ部分の平面図である。 図１４は、第７の実施例によるクリンチナットの斜視図である。 図１５は、図１４のクリンチナットの平面図である。 図１６は、第１の実施例のクリンチナットと金属基体との係合例の部分断面図である。 図１７は、第８の実施例によるクリンチナットのパンチ部分の平面図である。 図１８は、第９の実施例によるクリンチナットの斜視図である。 図１９は、図１８のクリンチナットの平面図である。 図２０は、本発明によるクリンチ取付け部分を含むスタッドの側面図である。

本発明の１つ以上の実施例が図面に示されている。これらの図示の実施例は、本発明を限定することを意図していない。例えば、本発明の１つ以上の態様は、他の実施例や他のタイプの装置にも利用することができる。更に、用語の中には、便宜的に使用されているものがあり、本発明を限定するものではない。また、更に、図面では、同じ参照符号は、同じエレメントを指定するのに使用されている。

図１乃至図３は、塑性変形することができる金属板又はパネルに取り付けるために本発明の第１の実施の形態による自己穿孔型クリンチナット又はファスナーを示している。図示の実施例は、ナットであるが、例えばセルフクリンチスタッドの如き他のセルフクリンチファスナーも本発明の範囲内であることが注目される。クリンチナット１０は、本体部分１２と、この本体部分１２の一端から延びるパイロット又はパンチ部分１４と、本体部分１２及びパンチ部分１４の両方を軸線方向に貫通して延びているねじ孔１６とを有する。本体部分１２とパンチ部分１４とは、中心軸線２０と同軸とすることができる。塑性変形可能な金属基体にセルフクリンチナット１０を取り付ける際には、ねじファスナーをねじ孔１６に挿入することができる。

図２及び図４を参照すると、本体部分１２は、ナット１０の一方の軸末端に対応する放射状端面１２ａまで延びている。パンチ部分１４は、ナット１０の他方の軸末端に対応する放射状の端面１４ａまで延びている。

パンチ部分１４は、本体部分１２より一般に小さいので、本体部分１２は、中央のパンチ部分１４を包囲するほぼ環状の表面１８を含んでいる。環状表面１８は、金属パネル、基体又は他のエレメントに係合するように構成されている。環状表面１８は、中心軸線２０に相対的に直角とすることができる。本体部分１２の環状表面１８は、中央のパンチ部分１４を包囲する複数の間隔をあけたラグ(lugs)４２を含んでいる。更に、環状表面１８は、ラグ４２の間に交互に配置することができる複数の第１の面部分３２を本体部分１２上に含んでいる。第１の面部分３２は、中心軸線２０に対し種々の傾斜角を有する。第１の面部分３２は、工作物がクリンチナット１０と協働する程度を最大にするように働いてこれらの２つの部品を分離する傾向がある軸線方向の荷重に抵抗するようにしている。各第１の面部分３２は、角度又は傾斜を有するか平面的か平坦な複数の面によって形成される多角形とすることができる。この多角形は、クリンチ-ナットの設定工程中、工作物材料を圧縮又は鋳造する不均一の形状として、後に一層詳細に述べるように、大きなプッシュアウト抵抗及びトルクアウト抵抗を発生する。第１の面部分３２(最適の支持領域が円錐であることに注目のこと)の数を増加させることにより支持領域が増加するが、これは、ねじれ抵抗を減少させる。

パンチ部分１４は、図２に示すように、内向きに角度をつけるか傾斜するかテーパを付してパンチ部分１４にアンダーカットを形成するプロフィールを有するパンチ外周面２８を含んでいる。このパンチ外周面２８は、それが複数の第２の面部分３４によって形成される多角形としてもよい。これらの第２の面部分３４は、角度を付けるか、傾斜するか、波うちするか、平面又は平坦とすることができる。パンチ外周面２８は、約６乃至１０の第２の面部分３４か、約８の第２の面部分によって形成することができる。図１に示すように、パンチ外周面２８は、パンチ本体部分１２の第１の面部分３２と周面を一致させた同じ数の複数の面３４によって形成することができる。しかし、パンチ部分１４の外周面２８は、他の形状とすることができることが注目される。

本体部分１２の反対側のパンチ部分１４の外端又は自由端には、穿孔又はせん断エッジ４０が形成されている。このせん断エッジ４０は、金属パネルにクリンチナット１０を取り付け中、金属板又はパネルを穿孔又はせん断する。パンチ部分１４の長さは、工作物材料の厚さに適合する寸法とする。パンチ部分１４の直径は、ロックウェルC硬度計で５０の最大硬さ(約２５５,０００ p.s.i.又は１７００ｍＰａの工作物材料の最大引張り強さ)で厚さ３ｍｍまでクリンチナット１０が材料にそれ自体の孔を空けることができるようにするのに十分なコラム強度を付与するように定められる。より薄く及び／又はより柔軟な材料では、これらの最大値は、大きくなる。より厚く及び／又はより硬い材料では、パンチ部分の形状は、これらの工作物の要件に適合するように定められる。

本体部分１２は、複数の第３の面部分３８によって形成される多角形の外周面を有する。この外周面は、約４乃至１２の第３の面部分３８、又は図３に示されるように、約８つの第３の面部分３８によって形成することができる。図１に示すように、この外周面は、第１の面部分３２及び第２の面部分３４と同じ数の第３の面部分３８によって形成することができる。本体部分１２の外周面の第３の面部分３８は、第１の面部分３２又は第２の面部分３４と周面が一致している。しかし、本体部分１２の外周面は、それに代えて、例えば、円筒の如き他の形状とすることができる。本体部分１２の長さは、その材料強度特性がクリンチナット１０のものに一致するような噛み合い外ねじ部材を、（ねじをすり減らすことなく）、安定して破壊するのに十分に螺合するように定められる。

本体部分１２の環状表面１８上の複数のラグ４２は、クリンチナット１０のトルク抵抗又は回転抵抗を増加させる。これらのラグ４２は、本体部分１２の環状表面１８の上に軸線方向に延びる高い突部又は隆起部とすることができる。これらのラグ４２は、ラグ４２と第１の面部分３２との間の高さの差によって接合部４３が形成されるように、限定された距離で周方向に延びている。接合部４３は、金属基体に対するクリンチナット１０の回転を阻害し又は抵抗する。この接合部４３は、ファスナー又はナットの回転運動に垂直に向いている。

各ラグ４２の上側は、図５乃至図７に関連して述べるように、金属基体６０に係合するように構成される接触面４４を含んでいる。この接触面４４は、中心軸線２０にほぼ垂直となっている。ラグ４２は、環状表面１８に沿って周方向に間隔をあけている。図示のラグ４２の横断面の形状は、矩形又は他の適当な形状とすることができる。

ラグ４２の接触面４４は、凹んだ部分４６を含んでいる。この凹んだ部分４６は、ラグ４２の周囲部分より浅いラグ４２の領域を表わしている。このようにすると、後に述べるように、ラグ４２は、基体６０に対する取付け性が改善される。接触面４４は、金属基体６０に係合する少なくとも１つの第１の部分４８を含んでいる。図１及び図３に示される実施例において、接触面４４は、それぞれ金属基体６０に係合する第１の部分４８と第２の部分５０とを含んでいる。第１の部分４８と第２の部分５０とは、凹んだ部分４６を囲むことができる。この実施例における凹んだ部分４６は、この凹んだ部分４６が中心軸線２０に対する配向角度を有するような幾何学的形状の１つの表面とすることができる。

図１の実施例では、接触面４４の第１の部分４８と接触面４４の第２の部分５０とは、中心軸線２０のまわりを反対方向に傾斜している。これらの２つの部分４８、５０は、凹んだ部分４６に向けて下方へ傾斜している。図３に示される特定の実施例において、凹んだ部分４６は、パンチ部分１４から放射方向に離れる位置よりもパンチ部分１４に近い位置で一層大きな幅４７を有する。この大きい方の幅は、基体から材料を受け取り、凹んだ部分４６を囲む接触面４４の部分と相互作用する材料によって、基体からナットが外れるのを制限するのに役立つ。他の例では、凹んだ部分４６は、くぼみの如き湾曲部を表面に有していてもよい。更に他の例では、図１４に示すように、凹んだ部分４６は、ラグ４２のほぼ湾曲部によって表わされてもよい。

図３に示されるように、ラグ４２の接触面４４は、中心軸線２０のまわりを回転方向に延びる幅５４を有する。接触面４４には放射方向の外側の位置で増加する幅を有するほぼ台形の周面を有する。図１にも示されるように、ラグ４２の幅５４は、それらの接合部でパンチ部分１４の第２の面部分３４の幅３５より小さいか等しくすることができる。

図４を参照すると、第１の面部分３２と凹んだ部分４６とは、中心軸線２０からの相応する放射方向の外側位置で本体の放射方向の端面１２aから実質的に同じ距離に位置しているのが示されている。しかし、凹んだ部分４６は、中心軸線２０に対して複数の配向角度を有する。凹んだ部分４６は、第１の面部分３２より上又は下に位置することができる。更に、他の例では、凹んだ部分４６は、この凹んだ部分４６の一部が第１の面部分３２の上方に位置したり、凹んだ部分４６の一部が第１の面部分３２の下方に位置したりするように、傾斜を有することができる。

図５乃至図７は、クリンチナット１０の取付け、即ち所謂「ナット設定工程」、特に、金属基体６０に１つのラグ４２を取り付けるのを示している。クリンチナット１０が任意の適当な方法によって軸線方向に金属基体６０に向けて相対的に移動される。これらの部品のいずれか一方又は両方を移動させることにより、クリンチナット１０と金属基体６０との間の相対運動を達成することができることが注目される。
せん断エッジ４０が図示されていないが、クリンチナット１０と金属基体６０の間で相対運動があると、せん断エッジ４０が金属基体６０内に切り込む。図５は、丁度、ラグ４２が金属基体６０に食い込み始める時のクリンチナット１０を示している。図６は、ラグ４２が金属基体６０相当に食い込んで接触面４４の第１の部分４８と第２の部分５０とが金属基体６０に係合している時のクリンチナット１０を示している。この時に、第１と第２の部分４８、５０は、中心軸線２０を中心として反対の回転方向に偏移及び／又は変形し始める。図７は、その最終位置にあるクリンチナット１０を示しており、この位置では、クリンチナット１０は、金属基体６０に固定され、またラグ４２は、基体に完全に埋め込まれる。図示のように、第１及び第２の部分４８、５０は、完全に偏移及び／又は変形して、下記に述べられるように、ラグフレア７０、７２を形成する。

上記のように、ラグ４２の各々の接触面４４は、それぞれ、凹んだ部分４６を含んでいる。(図５、６及び７に示されるように)ラグ４２の中心頂部の凹んだ部分４６は、クリンチナット１０が図７の最終位置に達した時に、接合部４３で表されているラグ４２の横側部を外方に広げて基体６０とのありつぎ接続部６４を形成せしめる。図１及び図５-７に示されるように、ラグ４２は、接合部４３を含んでおり、この接合部４３は、接触面４４の第１の部分４８及び接触面４４の第２の部分５０とともに、有効なくさび形又は三角形を形成することができる。これらの関連する接合部４３に対して第１の部分４８及び第２の部分５０がこのように配向されると、横方向の外力成分がラグ４２の接合部４３を離れるように広げて材料とのありつぎ接続部６４を形成する。本質的には、接合部４３が材料に入り込むと、基体からの材料は、第１の部分４８と第２の部分５０との角度を有する配向によって境界が定められた内部領域に入り込む。クリンチナット１０が更に基体内に挿入されると、内部領域内の基体からの材料が第１と第２の部分４８、５０の角度のある配向に沿って滑るにつれて第１と第２の部分４８、５０に対して外方に押されて軸線２０を中心とする反対の回転方向に接合部４３を横方向の外向きに変形する。第１の部分４８が外方に偏倚すると、接触面４４は、金属基体６０にクリンチナット１０が完全に取り付くことによって第１のラグフレア７０を形成する。接触面４４の第２の部分５０は、基体６０中への挿入によって第２ラグフレア７２を形成する。金属基体６０の部分６２は、クリンチナット１０の各ラグフレア７０と本体部分１２との間に捕捉される。金属基体６０の材料の捕捉部分６２は、クリンチナット１０が基体６０から取り外されるのを制限する。この材料の捕捉部分６２は、クリンチナット１０のトルクアウトとプッシュアウトとを改善する。

凹んだ部分４６は、ラグ４２の接合部４３の外方への偏移を更に増加させるために、異なる形及び寸法とを有することができ、それによって、クリンチナット１０を基体６０に一層堅固に取り付けることができる。また、ラグ４２の凹んだ部分４６があると、ラグ４２の係合面積を小さくして基体６０に一層容易に食い込むことができると共に、ラグ４２とクリンチナット１０とを一層正確に位置決めることができるようになる。

図６と図７とを比較すると判るように、クリンチナット１０が基体６０に更に挿入されると、接触面４４の第１の部分４８は、中心軸線２０の周りを横方向の回転方向、図示の例では、左方に、偏移されてラグフレア７０を形成する。更に、この例において、第１の部分４８の角度がある表面は、第１の部分４８の最末端が外方に変形される量を増大さるのに役立つ。ラグ４２の一部分が外方に偏倚させられる限り、第１と第２の部分４８、５０は、他の配向であってもよい。

凹んだ部分４６を有するクリンチナット１０は、少なくとも１つのラグフレア７０を形成し、クリンチナット１０をプッシュアウトする（押し出す）のに必要な力を一層高くするのに役立つ。米国では、クリンチナット１０をテストするために、プッシュアウトテストが用いられている。ファスナーの如きクリンチナット１０は、挿入方向とは反対の方向に金属基体６０から軸方向に抜き出される。固定されたナットは、挿入方向と反対の方向に、パンチ側から基体６０から軸方向に抜き出される。欧州では、クリンチファスナーをテストするために、プルアウトテストが用いられる。このテストでは、ナット本体は、挿入方向の反対方向に軸線方向に引き外される。例えば、シートが備品にクランプされ、スクリューがねじ込まれ、その後、スクリューが挿入方向と反対方向に軸線方向に引かれる。欧州では、クリンチファスナーをテストするために、「プルスルー(pull through)」テストも用いられる。ナットは、それが挿入されるのと同じ方向に材料を貫通して軸線方向に引っ張られる。典型的な用途では、ナットが固定又は静止しているものに螺合してプルスルーテスト荷重に対して付加抵抗を付与する。ラグ４２に凹んだ部分４６を形成することによって、接合部４３を外方に偏倚する働きを有する凹んだ部分４６に材料が付加的に受け入れられるという事実によって、クリンチナット１０を取り外すのに大きな力が必要となる。その上、凹んだ部分４６に受け入れられた材料は、クリンチナット１０の移動を制限する。従って、凹んだ部分４６は、少なくともこれらの理由によって、米国又は欧州のいずれにも改善された結果を付与する。

クリンチナット１０の回転方向のまわりにラグ４２及びラグフレア７０、７２を広げることによって、クリンチナット１０のファスナー締付又はファスナー解放運動のいずれにもトルクアウト抵抗を増大する。クリンチナットを接続部品から解放する方向のトルクアウト抵抗は、振動及び／又はサイクル負荷又はそれらに類したもの受けて使用している間に接続を維持するのに有益である。また、分解中には、腐食が大きな解放回転負荷を必要とし、ナットの大きなトルクアウト抵抗がナットの材料と噛み合いを維持する。更に、スクリューが克服すべきロック性を有する場合には、組み立て中、接続部品との係合方向のトルクアウト抵抗は、有益である。クリンチナット１０によって付与されるトルクアウト抵抗は、スクリューを螺合するのに予期しない抵抗を引き起こすようなスラッグが存在する場合にも有益である。また、スクリュー上に粘着性のパッチがあったり塗料がスクリュー上に蓄積していたりする場合、これらの条件も、更にスクリューの螺合に対する予期しない抵抗を引き起こす場合がある。

ラグフレア７０、７２で付加的に把持すると、クリンチナット１０のプッシュアウト特性を改善する。ラグフレア７０、７２の形成がない場合には、プッシュアウト力の量は、どれだけの材料がパンチ部分１４の基部のアンダーカット部分に捕捉されているかに依存する。パンチアウト・アンダーカットとラグフレア７０，７２とは、組み合わせの大きなプッシュアウト値を付与する。パンチ・アンダーカット部分とラグフレア７０、７２の組み合わせによる大きな把持は、トルクアウト特性を補助し又は増加する。クリンチナット１０の把持が緩んで回転し始めると、ラグは、プッシュアウト方向に材料の上に乗り上げてプッシュアウト力を増大し、且つ同時にトルクアウトを促進するように、フレア形状によって鋤として作用するので、ラグフレア７０、７２からの大きなプッシュアウトは、トルクアウトを増大する。

図８は、第２の実施例による自己穿孔型クリンチナットを示し、この実施例では、同じ参照符号は、同じ構造体を示すのに用いられている。この実施例におけるクリンチナット１１０は、中央のパンチ部分１１４の係方向に相対する側に配置された２つのラグ１４２を含んでいる。図８では、これらのラグ１４２は、これらのラグ１４２の間で央のパンチ部分１１４を包囲する面部分１３４によって間隔をあけて配置されている。各面部分１３４は、中央のパンチ部分１１４に向けて下向き傾斜する円錐形を有している。もちろん、面部分１３４は、面部分３４と同様の複数のより小さな切子面部分から形成されていてもよい。図８に示されるような面部分１３４は、ナット１０と比較して、比較的より大きな面積の受け面を付与するように協働する。この実施例において、ラグ１４２は、それぞれ、凹んだ部分１４６、接触面の第１の部分１４８及び接触面の第２の部分１５０を含んでいる。プッシュアウトとトルクアウトとの増加は、多数のラグとラグフレアによって捕捉される補足金属によって達成される。ラグの他のサイズ、寸法、形状、配向及び数を用いて、パンチ部分１１４を完全に囲むことができる。他のいずれかの図による他のいずれの例でも、パンチ部分を完全に包囲するラグを含むことができる。

図９は、第３の実施例による自己穿孔型クリンチナット２１０を示し、この実施例も同様の参照符号は、同様の構造体を示すのに用いられている。この実施例におけるクリンチナット２１０は、中央のパンチ部分２１４を包囲するラグ２４２を含み、これらのラグ２４２の間に第１の面部分２３２が配置されている。この実施例は、ラグ２４２がパンチ部分２１４の第２の面部分２３４の幅２３５より大きく中心軸線の周りを回転方向に延びる幅２５４を有する点で図１と異なる。このような構造は、基体にクリンチナット２１０を更に固定するのに役立つ。他の例では、ラグ２４２の異なった寸法を使用し、異なった量のラグ２４２を使用して中央のパンチ部分２１４を包囲することができ、また、いずれかの例では、第１の面部分２３２を任意に分散するか、この第１の面部分がなくてもよい。この実施例において、各ラグ２４２は、それぞれ、凹んだ部分２４６、接触面の第１の部分２４８及び接触面の第２の部分２５０を含んでいる。他のいずれかの図による他のいずれかの例では、パンチ部分の第２の面部分の幅より大きい幅を有するラグを含むことができる。

図１０は、第４の実施例による自己穿孔型クリンチナット３１０を示し、この実施例も同様の参照符号は、同様の構造体を示すのに用いられている。この実施例におけるクリンチナット３１０は、中央のパンチ部分３１４を包囲する第３の例のラグ３４２を含み、少なくとも１つの第１の面部分３３２がラグ３４２間に配置されている。この実施例は、ラグ３４２が放射状に切頭円錐形をなし、パンチ部分３１４から間隔をあけてずらせている点で図１と異なる。第１の面部分３３２は、ラグ３４２がパンチ部分３１４からずらせているということによって、１つの連続的な部分となっている。この実施例において、各ラグ３４２は、凹んだ部分３４６、接触面の第１の部分３４８及び接触面の第２の部分３５０を含んでいる。他の例では、ラグ３４２の異なった寸法を使用し、異なった量のラグ３４２を使用して中央のパンチ部分３１４を包囲することができ、また、いずれかの例では、第１の面部分３３２を任意に分散するか、この第１の面部分がなくてもよい。他のいずれかの図による他のいずれかの例でも、放射状に切頭形状をなし、パンチ部分からずらせることができるラグを含むことができる。

図１１は、図１の第1の実施例による自己穿孔型クリンチナット１０のパンチ部分１４の横断面を示す。この横断面では、パンチ部分１４の第２の面部分３４を見ることができる。図１及び図１１の第１の実施例では、８つの第２の面部分３４があるが、異なった量の第２の面部分３４を有する他の幾何学的形状を用いることができる。図１１は、また、パンチ部分１４の頂部と比較して第２の面部分３４の係方向の寸法が小さいことによって、第２の面部分３４がパンチ部分１４にアンダーカットを形成するのにどのように寄与しているかを示している。パンチ部分１４の穿孔又はせん断エッジ４０を備えた部分の直径は、第２の面部分３４の直径より大きい。従って、クリンチナット１０が基体６０に挿入されると、アンダーカットは、基体６０の一部を捕捉してクリンチナット１０が取り外されるのを制限することにより、基体６０にクリンチナット１０を固定するのに役立つ。

図１２は、第５の実施例によるナット４１０を示し、同様の参照符号は、同様の構造体を示すのに用いられている。この実施例におけるクリンチナット４１０は、長く凹んだ凹部の形態のスカラップ状の少なくとも１つの第２の面部分４３４を有するパンチ部分４１４を含んでいる。更に、このクリンチファスナー４１０は、スカラップ状の部分とスカラップ状でない部分との間で交互となる複数の第２の面部分３４、４３４を外面面に沿って含んでいる。更に他の例において、スカラップ状の第２の面部分４３４は、パンチ部分４１４の外周面に沿って任意に配分することができる。他のいずれかの図による他のいずれかの例でも、更にスカラップ状の第２の面部分を含むことができる。

図１３は、第６の実施例によるクリンチナット５１０を示し、同様の参照符号は、同様の構造体を示すのに用いられている。この実施例におけるクリンチナット５１０は、１つの第２の面部分５３４を有するパンチ部分５１４を含んでいる。この第２の面部分５３４は、複数の異なる表面に相対するように、円筒状又は円形表面である。この第２の面部分５３４は、まだアンダーカットを形成するように穿孔又はせん断エッジ５４０より小さい径寸法を有している。他のいずれかの図による他のいずれの例でも、実質的に円形の第２の面部分を含むことができる。

図１４は、第７の実施例によるクリンチナット６１０を示し、同様の参照符号は、同様の構造体を示すのに用いられている。この実施例におけるクリンチナット６１０は、外部位置６８０から内部位置６８２へ下向きに傾斜する少なくとも１つの接触面６４４を含んでいる。この実施例の更なる例において、本体部分６１２の環状面６１８は、ラグ６４２間に位置する第１の面部分６３２を含むことができる。この第１の面部分６３２も、外部の位置６８４から内部の位置６８６へ下向きに傾斜することができる。このように傾斜すると、ラグ６４２の一部は、ラグ６４２の他の部分が基体と接触する前に、基体に接触してこの基体によって偏倚されることになる。他のいずらかの図による他のいずれかの例でも、傾斜面を有するラグを含むことができる。

図１４の実施例は、ほぼ連続的に湾曲している複数のラグ６４２を含んでいる。この実施例において、幾何学的形状は、図１に示されるように、凹んだ部分の設定領域の境界を定めていない。その代わりに、ラグ６４２の接触面６４４は、ほぼ凹んでおり、また、その最も浅い部分がラグ６４２の凹んだ部分６４６を限界している。この実施例の更なる例において、ラグは、その接触面の一部を凹ませるか、この接触面の一部にくぼみを有することができる。この実施例の他の例のどれでも図１４に示されるような凹んだ部分又はその接触面を横切る屈曲部を有するラグを含むことができる。

図１５は、図１４の実施例の上面面図を示す。この実施例において、本体部分６１２は、複数の第３の面部分６３８を含む外周面を有する。各ラグ６４２は、第３の面部分６３８の各々のほぼ中心位置にあるように、相応する第３の面部分６３８の周りに相合わせして配置することができる。更に、この実施例の他の例は、各第３の面部分６３８の周囲の任意の位置にあるラグ６４２を含むことができる。

図１６は、ラグ６４２が基体６０に噛み合っている例を示す。ラグ６４２のこの噛み合いは、前の実施例のいずれにも相応する。この実施例において、ラグ６４２のうちの１つは、金属基体６０とありつぎ接続部６６４を形成するように構成される少なくとも２つのラグフレア６７０、６７２を含んでいる。金属６６２の一部は、ナットの本体部分６１２と各ラグフレア６７０、６７２の間に捕捉されている。ありつぎ接続部６６４は、ラグフレア６７０、６７２とラグ６４２と基体６０の間の噛み合い形状によって表わされている。他の比較的ありつぎ状である接続部を含む他の形状の接続部を形成するために、他の形状及び寸法を使用することができる。ありつぎ接続部６６４は、また、ラグ６４２のいずれかの凹んだ部分６４６に相応する種々の幾何学的形状を有する種々の表面及びへこみを含むことができる。その結果生じるありつぎの形状において、基体にクリンチナットを接続すると、プシュアウトに対する補足抵抗を付与するように、ラグフレアとナット本体との間の金属を捕捉する少なくとも１つのラグフレアが形成される。このようにして、ラグフレアは、金属の捕捉量を増大し、アンダーカットされた中央パンチによって得られる金属の捕捉を補う。ラグフレアの金属捕捉は、中央のパンチから離れた位置で行われ、パンチのコラム強度を減少する傾向があるパンチのアンダーカットをそれ以上増加する必要がなくなる。

図１７は、クリンチナット７１０の第８の実施例を示す。この実施例において、本体部分７１２は、面部分７３８の隅に、複数の第３の面部分７３８を含む外周面を有している。各ラグ７４２は、この各ラグ７４２が２つの異なる第３の面部分７３８の辺りに位置するように相はずれして配置されている。この実施例において、ラグ７４２の各々は、１つの第３の面部分７３８のほぼ半分の位置と他の第３の面部分７３８のほぼ半分の位置とに配置されている。この実施例の他の例では、複数のラグ７４２の大部分は、１つの第３の面部分７３８に配置され、その他の少数のラグは、異なった第３の面部分に配置することができる。この実施例の更に他の例では、複数のラグ７４２の中には相合わせして配置されているものと相はずれして配置されているものとがあってもよい。これらの他のいずれかによるラグも、相合わせしているものと相はずれしているものとがあってもよい。

図１８及び図１９は、第９の実施例を示し、同様の参照符号は、同様の構造体を示すのに用いられている。この実施例におけるクリンチナット８１０は、環状面８１８を備えた本体部分８１２を含んでいる。環状面８１８は、複数のラグ８４２の間に位置する複数の第１の面部分８３２を含んでいる。これらの複数の第１の面部分８３２は、更に、外壁８９０を含んでいる。外壁８９０は、第１の面部分８３２の位置よりもパンチ部分８１４の穿孔エッジ８４０に近い高さに位置する頂面８９２を含んでいる。外壁８９０の頂面８９２は、クリンチナット８１０によって形成されるラグフレアに作用してこれを変更する。

図２０は、上記したクリンチファスナーのいずれもスタッド９１０にいかにして組み込むことができるかを示す。このため、スタッド９１０は、本体部分９１２、パンチ部分９１４及び金属基体又は上記した他のエレメントとの噛み合い用のラグ９４２とを含む。本体部分９１２、パンチ部分９１４及びラグ９４２は、先の実施例のいずれかに記載されたように構成される。スタッド９１２は、先の実施例のねじ孔に代えて、ねじ軸９９０を含んでいる。図示のように、上記（図１−１７）による実施例のいずれも、クリンチファスナーから延びるスタッド又は軸を含むことができる。

図１-１７に示される構成のどれもクリンチファスナーを形成するために任意の数の他の構成と組み合わせることができることが注目される。例えば、いずれかの実施例は、凹んだ部分４６を含むラグ４２、１４２、２４２又は６４２の如き種々のラグを含むことができる。この凹んだ部分４６は、幾何学的形状、不規則な形状、くぼみとすることができ、又はラグの接触面４４よりも一層浅い位置に配置される湾曲面とすることができる。ラグ間でクリンチファスナーに含まれる第１の面部分３２を備えて又は備えることなく、任意の数のラグを本体部分１２上に設けることができる。更に、これらのラグは、図１５及び図１７に示されるように、ラグが相合わせして又は相はずれしているようにして、種々の幾何学形状及び寸法とすることができる。更に、他の例において、種々の第２の面部分３４、４３４、５３４は、スカラップの如き異なる表面及び形状を備えることができる。また、更に他の例において、第１の面部分３２、６３２は、ラグ４２、６４２が種々の配向角度を有するのと同様に、中心軸線に対して種々の様々な配向角度を有することができる。

本発明を上記実施例を参照して述べたが、本明細書を読んで、理解すれば、種々の修正、変更が他に生ずる。本発明の１つ以上の面を適用した実施例は、添付の請求項の範囲内である限り、このような修正及び変更をすべて含むことが意図される。

図２及び図４を参照すると、本体部分１２は、ナット１０の一方の軸末端に対応する放射状端面１２Ａまで延びている。パンチ部分１４は、ナット１０の他方の軸末端に対応する放射状の端面１４Ａまで延びている。

図６と図７とを比較すると判るように、クリンチナット１０が基体６０に更に挿入されると、接触面４４の第２の部分５０は、中心軸線２０の周りを横方向の回転方向、図示の例では、左方に、偏移されてラグフレア７０を形成する。更に、この例において、第２の部分５０の角度がある表面は、第１の部分４８の最末端が外方に変形される量を増大さるのに役立つ。ラグ４２の一部分が外方に偏倚させられる限り、第１と第２の部分４８、５０は、他の配向であってもよい。

図１７は、クリンチナット７１０の第８の実施例を示す。この実施例において、本体部分７１２は、面部分７３８の隅に、複数のラグ７４２を含む外周面を有している。各ラグ７４２は、この各ラグ７４２が２つの異なる第３の面部分７３８の辺りに位置するように相はずれして配置されている。この実施例において、ラグ７４２の各々は、１つの第３の面部分７３８のほぼ半分の位置と他の第３の面部分７３８のほぼ半分の位置とに配置されている。この実施例の他の例では、複数のラグ７４２の大部分は、１つの第３の面部分７３８に配置され、その他の少数のラグは、異なった第３の面部分に配置することができる。この実施例の更に他の例では、複数のラグ７４２の中には相合わせして配置されているものと相はずれして配置されているものとがあってもよい。これらの他のいずれかによるラグも、相合わせしているものと相はずれしているものとがあってもよい。

Claims (25)

1. 塑性変形可能な金属基体に取り付けるべきクリンチナットであって、
   中心軸線を有する本体部分と前記本体部分から延び前記中心軸線と同軸であるパンチ部分とを備え、前記本体部分は、前記中心パンチ部分を包囲する環状面を含み、前記環状面は、前記中心パンチ部分を包囲する複数の間隔をあけたラグを含み、前記ラグの１つは、凹んだ部分を有する少なくとも１つの接触面を含んでいて前記接触面は前記金属基体に噛み合っており、
   前記接触面の第１の部分は、前記ナットを前記金属基体に取り付ける間少なくとも１つのラグフレアを形成するように前記金属基体に挿入する際に前記中心軸線を中心とする回転方向に偏移しており、
   前記回転方向に偏移した前記少なくとも１つのラグフレアは、前記本体部分と協働して前記金属基体の一部を捕捉し、それによって前記クリンチナットが前記基体から軸線方向に外れるのを制限するクリンチナット。
2. 請求項1のナットであって、前記ナットは、前記ナットが前記金属基体から外れるような前記中心軸線を中心とする前記ナットの回転運動が制限されるように配置された少なくとも２つのラグフレアを含んでいるナット。
3. 請求項１のナットであって、前記ラグの１つは、前記金属基体とありつぎ接続部を形成するように構成される少なくとも２つのラグフレアを含むナット。
4. 請求項１のナットであって、前記凹んだ部分は、前記パンチ部分から放射方向に離れた位置よりも前記パンチ部分に近い位置で一層大きな幅を有するナット。
5. 請求項１のナットであって、前記接触面は、ほぼ凹んでいるナット。
6. 請求項１のナットであって、前記 接触面の第１の部分と前記接触面の第２の部分は、前記中心軸線を中心として反対方向に傾斜しているナット。
7. 請求項１のナットであって、前記接触面の第１の部分と前記接触面の第２の部分とは、前記凹んだ部分の各側部に配置されているナット。
8. 請求項７のナットであって、少なくとも1つのラグフレアは、前記基体に取り付けられる際に、前記接触面の第１の部分によって形成されるラグフレアと前記接触面の第２の部分によって形成される第２のラグフレアとを含んでいるナット。
9. 請求項１のナットであって、前記パンチ部分のプロフィールは、アンダーカットを形成するように内向きにテーパが付けられているナット。
10. 請求項１のナットであって、前記 複数のラグは、それぞれ、前記中心軸線を中心とする回転方向に延びる幅を有し、前記幅は、前記パンチ部分の外周面の幅以下であるナット。
11. 請求項１のナットであって、前記 複数のラグは、それぞれ、前記中心軸線を中心とする回転方向に延びる幅を有し、前記幅は、前記パンチ部分の外周面の幅より大きいナット。
12. 請求項１のナットであって、前記ラグの1つは、放射状に切頭されて前記パンチ部分から離れた位置に配置されているナット。
13. 請求項１のナットであって、前記パンチ部分は、その外周面にスカラップ状の少なくとも1つの面部分を含んでいるナット。
14. 請求項１のナットであって、前記パンチ部分は、スカラップ状とスカラップ状でない部分の間が交互となる複数の面を含むナット。
15. 請求項１のナットであって、前記ラグの少なくとも1つの接触面は、外部位置から内部位置に下向きに傾斜しているナット。
16. 請求項1のナットであって、前記本体部分の環状面は、前記複数のラグの間に配置されている複数の第1の面部分を含み、前記複数の第1の面部分は、外部位置から内部位置に下向きに傾斜しているナット。
17. 請求項1のナットであって、前記本体部分は、周りに複数の第３の面部分を含む外周を有し、各ラグは、相応する第３の面部分のまわりに相合わせして配置されているナット。
18. 請求項1のナットであって、前記本体部分は、周りに複数の第３の面部分を含む外周を有し、各ラグは、その各ラグが２つの異なる第３の面部分の辺りに配置されるように、相はずれして配置されているナット。
19. 請求項1のナットであって、前記本体部分の環状面は、前記複数のラグの間に配置される複数の第1の面部分を含み、前記複数の第1の面部分は、この第１の面部分の位置よりも前記パンチ部分の穿孔エッジ接近している高さにある頂面を含む外壁を含んでいるナット。
20. 請求項1のナットであって、それぞれ接触面を有する前記ラグのうち４つのラグは、前記中心のパンチ部分の周りに等間隔をあけており、前記接触面の各々は、前記中心軸線の周り中心とする回転方向に延びる幅を有し、また前記接触面の各々は、前記第1の表面部分と第２の表面部分とを含み、前記第1と第２の表面部分は、前記環状面に対して反対に傾斜する方向に延びているナット。
21. 請求項２０のナットであって、前記 第１と第２の表面部分は、前記凹んだ部分によって幅方向に間隔をあけているナット。
22. 請求項２０のナットであって、前記 第１と第２の表面部分と前記凹んだ部分は、前記接触面に均一に凹んだ形状を備えているナット。
23. 塑性変形可能な金属基体に取り付けるために、一体に取り付けられたクリンチナットまで延びるねじ軸部分を有するスタッドであって、前記クリンチナットは、
    中心軸線を有する本体部分と前記本体部分から延び前記中心軸線と同軸であるパンチ部分とを備え、前記本体部分は、前記中心パンチ部分を包囲する環状面を含み、前記環状面は、前記中心パンチ部分を包囲する複数の間隔をあけたラグを含み、前記ラグの１つは、凹んだ部分を有する少なくとも１つの接触面を含んでいて前記接触面は前記金属基体に噛み合っており、
    前記接触面の第１の部分は、前記ナットを前記金属基体に取り付ける間少なくとも１つのラグフレアを形成するように前記金属基体に挿入する際に前記中心軸線を中心とする回転方向に偏移しており、
    前記回転方向に偏移した前記少なくとも１つのラグフレアは、前記本体部分と協働して前記金属基体の一部を捕捉し、それによって前記クリンチナットが前記基体から軸線方向に外れるのを制限するスタッド。
24. 請求項２３のクリンチナットであって、前記接触面の第１の部分は、前記クリンチナットが軸線方向の力を受けると、回転方向に偏倚するような配向を有するクリンチナット。
25. 請求項３のナットであって、ラグ間の高さの差によって形成された複数の接合部と、前記複数のラグ間に配置された複数の第1の面部分とを更に含み、前記第１と第２の部分の配向によって、横方向の外向きの力成分が金属基体との接続のためのありつぎを形成するように前記ラグの接合部を離れるように広げるナット。

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