JP2019534431A - 複合型パッチを有するねじ付き留め具 - Google Patents
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Abstract
複合型ロック機構を有するねじ付き留め具は、ねじ付き部分を有する軸部と、ねじ付き部分に配置された第1のロック機構と、ねじ付き部分に配置され、第1のロック機構を覆って広がる第2のロック機構とを含む。第1のロック機構は、ねじ付き留め具の最初の使用中に主保持強度をもたらし、及び第2のロック機構は、ねじ付き留め具のその後の使用中に主保持強度をもたらす。ねじ付き留め具を作製する方法は、第1のロック機構材料を軸部に塗布することと、軸部上において第1のロック機構材料を覆って第2のロック機構材料を塗布することとを含む。
Description
以下の説明は、概して、留め具の保持及び外れに対する抵抗を高めるための2つ以上のロック機構を有するねじ付き留め具と、それを作製する方法とに関する。
ねじ付き留め具は、多くの用途で使用されている。しかし、一部の用途では、ねじ付き留め具と、ねじ付き留め具が組み付けられる1つ又は複数の本体とは、振動又は衝撃を受ける。振動又は衝撃により、ねじ付き留め具は、対応するねじ付き開口内で外れ方向に回転することがあり、それによりねじ付き留め具が緩むか、又は最終的にねじ付き留め具が開口から外れる。ねじ付き留め具のこの意図しない外れ又は緩みにより、ねじ付き留め具によって互いに固定された隣接する本体が分離するか、又はさもなければ互いに対して移動する場合がある。これは、本体に損傷を与え得る。結果として、本体を修理し、且つ/又はねじ付き留め具を交換するために時間及び資源を費やさなければならない。
開口内でのねじ付き留め具の保持強度を改善し、意図しない緩み又は外れを阻止するためのロック技術が開発されてきた。そのような技術は、通常、性質的に機械式又は化学的のいずれかである。公知の機械式ロック技術には、雄ねじと雌ねじとの間の境界部にポリマー要素を導入することが含まれる。ポリマー要素は、アプリケータによって留め具のねじ付き部に配置され、且つ留め具のねじ付き部に塗布される。機械式ロック要素は、例えば、パッチ、ペレット及び/又はストリップであり得る。公知のポリマー要素は、例えば、ナイロン材料、特にナイロン11であり得る。
ナイロンパッチは、略円形であり、通常、留め具の周りに約180°広がる。この範囲は、通常、ナイロンアプリケータに向かって露出される留め具の領域に対応する。しかし、ポリマーパッチ、ペレット又はストリップを伴うものなどの機械式ロック技術は、十分な保持強度又はねじ付き留め具の望ましくない外れ若しくは緩みに対する抵抗をもたらすことができない。さらに、機械式ロックを有するねじ付き留め具を組み付けるには、むき出しのねじ付き留め具と比較してより大きいトルクが必要とされ得る。その理由は、機械式ロックにより摩擦が増大するためである。
公知の化学的ロック技術は、ねじ付き留め具上の接着剤被覆の使用を伴う。留め具のねじ付き部分は、液体接着剤スラリーで被覆され得る。液体接着剤スラリーは、その中にキャリア及び接着剤マイクロカプセルを有する。溶剤系キャリアが蒸発すると、接着剤マイクロカプセルは、ねじ付き部分に残ったままとなる。ねじ付き留め具が、対応するねじ付き開口に組み付けられると、接着剤マイクロカプセルが割れ、互いに混ざり、留め具のねじと、対応するねじ付き開口のねじとの間を流れる。接着剤マイクロカプセルは、例えば、樹脂を収容しているマイクロカプセルの第1のセットと、例えば、硬化剤を収容しているマイクロカプセルの第2のセットとを含むことができる。マイクロカプセルが割れると、樹脂及び硬化剤が混ざり、化学反応を引き起こして接着剤を硬化させる。
しかし、化学的ロック技術は、1回限りの使用にのみ適する。すなわち、ねじ付き留め具であって、その上に接着剤などの化学的ロック機構が付着されたねじ付き留め具は、対応するねじ付き開口にそのねじ付き留め具を1回固定するのに適しているだけである。ねじ付き留め具と、対応するねじ付き開口との間の接着剤結合は、ねじ付き留め具を対応するねじ付き開口から取り外すと破壊される。したがって、ねじ付き留め具が繰り返し取り外され且つ組み付けられる場合、所望の保持の恩恵を実現するには、各組付け前に留め具が接着剤で被覆されなければならない。さらに、接着剤などの化学的ロック技術は、硬化するのに時間を要する。したがって、組付け後、接着剤で被覆されたねじ付き留め具は、接着剤が硬化すまでの時間、静かに置かれたままでなければならない。接着剤が硬化する前に留め具が振動又は衝撃を受けると、留め具は、被覆されないままであるのと同様に不測の緩み又は外れを起こしやすくなることがある。したがって、所望の保持の恩恵を得るには、留め具が組み付けられる製品又は機械にとって余分な中断時間が必要とされる。
したがって、保持強度及び複数回の使用にわたる緩み又は外れに対する抵抗を高めるための複合型ロック機構又はパッチを有するねじ付き留め具を提供することが望ましい。
一態様によれば、複合型ロック機構を有するねじ付き留め具であって、ねじ付き部分を有する軸部と、ねじ付き部分に配置された第1のロック機構と、ねじ付き部分に配置され、第1のロック機構を覆って広がる第2のロック機構とを含むねじ付き留め具が提供される。第1のロック機構は、ねじ付き留め具の最初の使用中に主保持強度をもたらし、及び第2のロック機構は、ねじ付き留め具のその後の使用中に主保持強度をもたらす。
別の態様によれば、ねじ付き部分を有する軸部と、ねじ付き部分に配置された第1のロック機構と、ねじ付き部分に配置され、第1のロック機構を覆って広がる第2のロック機構とを含む、複合型ロック機構を有するねじ付き留め具を作製する方法が提供される。この方法は、第1のロック機構材料を軸部に塗布することと、軸部上において第1のロック機構材料を覆って第2のロック機構材料を塗布することとを含む。
本開示の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面シートと合わせて以下の説明から明らかになるであろう。添付の図面シートでは、同様の数字は、同様の部分、要素、構成要素、ステップ及びプロセスを示す。
本開示は、様々な形態の実施形態が可能であるが、本開示が単に例示するためのものであるとみなされ、且つ本開示を説明又は図示される任意の特定の実施形態に限定することを意図されないという理解のもとで1つ又は複数の実施形態が図示され、下記に説明される。
図1は、本明細書で説明される一実施形態によるねじ付き留め具10を示す。ねじ付き留め具10は、その上に形成されている、保持強度並びに緩み及び/外れに対する抵抗を高めるための複合型ロック機構又はパッチ12を有する。ねじ付き留め具10は、例えば、ボルト又はねじであり得、それらに限定するものではないが、鋼又は炭素鋼などの金属材料で形成されることが好ましい。代わりに又は加えて、ねじ付き留め具10は、金属めっきを含むことができる。一実施形態では、ねじ付き留め具10は、特定の用途又は寸法要件に応じて約0.8ミリメートル(mm)〜1.7mmであり得る。しかし、本開示は、そのような留め具に限定されず、本明細書で説明される特徴及び技術は、様々な寸法の留め具に適用可能であることが理解される。
一実施形態では、ねじ付き留め具10は、軸部14を含み、且つ任意選択的にヘッド16を含む。軸部14は、その全長の少なくとも一部分に沿って延びるねじ18を含む。複合型ロック機構又はパッチ12は、第1のロック機構20及び(軸部14を覆う網目線として示される)第2のロック機構22を含むことができる。一実施形態では、第1のロック機構20は、機械式ロック機構であり得、及び第2のロック機構22は、化学的ロック機構であり得る。第1のロック機構20及び第2のロック機構22は、軸部14のねじ18に配置されることが好ましい。一実施形態では、機械式ロック機構20は、軸部14に付着されたポリマーパッチなどの第1のパッチであり得、及び化学的ロック機構は、軸部14に被覆された接着剤などの第2のパッチであり得る。本開示において、「パッチ」という用語は、ねじ付き留め具の保持強度を高めるために設けられ、及びねじ付き留め具の、相手側のねじ付き構成要素からの緩み又は外れに対する抵抗を高めるために設けられた、軸部14上のパッチ、ペレット、ストリップ、被覆及び他の同様の付着物を区別なく指すことが理解される。
一実施形態では、機械式ロック機構20は、ポリマー材料で作製され得る。一実施形態では、ポリマーは、ナイロンなどの熱可塑性材料であり得る。例えば、一実施形態では、機械式ロック機構20は、ナイロン11から形成され得る。しかし、それに限定されるものではないが、NYTEMP(登録商標)などのポリフタルアミド(PPA)樹脂を含む他の材料も同様に想定される。一実施形態では、ポリマー材料は、熱硬化性材料であり得る。さらに、一実施形態では、ポリマー材料は、熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物を含むことができる。さらにまた、一実施形態では、異なる機械式ロック機構20は、同じ留め具10に形成された他の機械式ロック機構20と異なる材料又は異なる配合から形成され得る。
機械式ロック機構20は、略円形の形状を有することができる。しかし、機械式ロック機構20は、この形状に限定されない。さらに、機械式ロック機構20は、軸部14に形成され、特定の用途について所望される様々な直径又は寸法を有することができる。さらに、軸部14の様々な位置に複数の機械式ロック機構20が形成され得る。機械式ロック機構20は、互いに個別であり得、又は1つ若しくは複数の機械式ロック機構20は、互いに部分的に重なり得る。代わりに又は加えて、機械式ロック機構20は、軸部14を完全に囲んで広がることができる。
組付け中、機械式ロック機構20は、ねじ付き留め具10と、材料を圧縮する相手側のねじ付き構成要素との間に楔を形成する。少なくとも部分的に機械式ロック機構20の材料の弾性により、機械式ロック機構20は、機械式ロック機構20のないねじ16の隣接する領域を押して、相手側のねじ付き構成要素のねじと接触させる。したがって、通常の被覆なし又はさもなければ処理なしのむき出しの留め具と比較して、保持力又は緩み及び/若しくは外れに対する抵抗を高めることができる。
化学的ロック機構22は、ねじ付き留め具10の軸部14の少なくとも一部分を覆う接着剤被覆であり得る。一実施形態では、接着剤は、軸部14のねじ付き部分18の全体又は略全体を覆う。化学的ロック機構22は、多要素化学接着剤であり得、複数のマイクロカプセル(図示せず)を含むことができる。一実施形態では、マイクロカプセルは、第1の要素、例えば樹脂を収容しているマイクロカプセルの第1のセットと、第2の要素、例えば硬化剤を収容しているマイクロカプセルの第2のセットとを含む。例えば、一実施形態では、マイクロカプセルの第1のセットは、アクリル樹脂を収容することができ、及びマイクロカプセルの第2のセットは、過酸化物硬化剤を収容することができる。別の実施形態では、マイクロカプセルの第1のセットは、エポキシ樹脂を収容することができ、及びマイクロカプセルの第2のセットは、エポキシ硬化剤を収容することができる。マイクロカプセルは、スラリー又はペースト形態の溶剤系キャリア又は水性キャリアなどのキャリアに担持され得る。別の実施形態では、液体スラリー又はペーストは、マイクロカプセルの第1のセット及びマイクロカプセルの第2のセットの一方のみを収容することができ、及びマイクロカプセルの第1のセット及びマイクロカプセルの第2のセットの他方は、後に軸部14に塗布され得るか、又はねじ付き留め具10が係合するように構成された相手側のねじ付き構成要素に塗布され得る。一要素又は二要素形態の他のマイクロカプセル化接着剤も同様に想定される。
一実施形態では、マイクロカプセルの第1のセット及びマイクロカプセルの第2のセットを含むマイクロカプセルは、軸部14に配置される。軸部14が相手側のねじ付き構成要素に組み付けられると、相手側のねじ付き構成要素間の接触により、マイクロカプセルが圧壊し、マイクロカプセル内に保持された内容物を放出する。次いで、マイクロカプセルの内容物が互いに混ざり合い、化学反応を引き起こすことができ、その後、接着剤の固化又は硬化を引き起こすことができる。したがって、接着剤は、保持強度及び相手側のねじ付き構成要素内でのねじ付き留め具の緩み又は外れに対する抵抗を高めることができる。別の実施形態では、マイクロカプセルの第1のセット及び第2のセットの一方のみが軸部14に塗布され得、及び他方は、相手側のねじ付き構成要素に塗布される。それにより、軸部14と相手側のねじ付き構成要素との間の接触により、第1及び第2のセットのマイクロカプセルが圧壊し、マイクロカプセル内に保持された内容物を放出する。次いで、内容物が混ざり、化学反応を引き起こすことができ、その後、接着剤の固化又は硬化を引き起こすことができる。
一実施形態では、機械式ロック機構20は、軸部14に塗布される。この場合、化学的ロック機構22は、機械式ロック機構20を覆って、且つねじ18のむき出しの部分を囲んで塗布され得る。相手側のねじ付き構成要素への組付け時、機械式ロック機構20は、ねじ付き留め具10のねじ18を、相手側の構成要素の対応するねじと係合させるか、又はより固く係合させるようにする。同時に、化学的ロック機構22のマイクロカプセルが割れて互いに混ざり合う。それにより、マイクロカプセルの内容物、すなわち接着剤成分は、ねじ付き留め具のねじと、相手側の構成要素の対応するねじとの間を流れる。
硬化後、化学的ロック機構22、例えば接着剤は、初期又は主保持強度、並びに相手側のねじ付き構成要素内でのねじ付き留め具10の緩み及び/又は外れに対する抵抗をもたらす。機械式ロック機構20は、初期又は主保持強度を補う、補助保持強度又はねじ付き留め具10の緩み若しくは外れに対する抵抗をもたらす。
ねじ付き留め具10を相手側のねじ付き構成要素から外すために、第1のトルクをねじ付き留め具10にかけることにより、化学的ロック機構22の保持力を最初に克服することができる。その後、第2のトルクをねじ付き留め具10にかけることにより、機械式ロック機構22の保持力を克服することができる。
相手側のねじ付き構成要素へのねじ付き留め具10の2回目又はその後の組付け時、接着剤は、もはやねじ付き留め具10と相手側のねじ付き構成要素との間に結合を形成するように硬化しないため、化学的ロック機構22の保持強度は、基本的に無効化される。しかし、機械式ロック機構20は、保持強度並びにねじ付き留め具10の緩み及び/又は外れに対する抵抗をもたらすため、上記で説明したように引き続き機能することができる。したがって、2回目又はその後の使用において、機械式ロック機構20は、留め具10を意図しない緩み及び/又は外れに抗して保持するための主保持強度源である。
本明細書で説明される実施形態による、複合型パッチ12を有するねじ付き留め具10を製造するために、ねじ付き留め具10は、所望の温度に予め加熱され得る。一実施形態では、ねじ付き留め具10は、留め具10への材料の塗布時、機械式ロック機構20の材料を溶融させるのに十分な温度に加熱される。したがって、溶融した材料は、低粘度の流体としてねじに流入し、冷却時に固化する。一実施形態では、溶融した材料は、ねじのベース部又は根元部に流入する。例えば、材料がナイロン11である場合、ねじ付き留め具10は、ねじ付き留め具への塗布時にナイロン11を溶融させるために約525F〜550Fの温度に予め加熱され得る。ただし、本開示は、この範囲に限定されず、留め具10の他の適切な予加熱温度が想定されることが理解される。例えば、ナイロン11材料を、約376Fを超えて加熱するのに適した他の予加熱温度も同様に想定される。別の実施形態では、パッチ材料としてPPAが使用される場合、ねじ付き留め具10は、約700Fの温度に予め加熱され得る。しかし、留め具10への塗布時、約602Fを超えてPPAを加熱するのに適した温度を含む他の予加熱温度又は範囲が想定される。好ましくは、ねじ付き留め具は、粘度を十分に低くし、ねじ間での自由流れを可能にするために、材料の融点を十分に超えて材料を加熱するのに適した温度に予め加熱される。すなわち、一実施形態では、留め具10が予め加熱される温度は、留め具10への塗布時、初期溶融相を超えて材料を溶融させるのに十分である。それにより、材料は、初期溶融相よりも低い粘度を有する。
機械式ロック機構20の材料は、最初に、形態において粉末状であり得、アプリケータ(図示せず)からねじ付き留め具10の軸部14に注出される。一実施形態では、アプリケータは、機械式ロック機構20の材料を注出するように構成された1つ又は複数のノズル(図示せず)を含む。ノズルは、ねじ付き留め具10に向けられた空気流中に材料を注出するなどの公知の技術を使用して、材料を注出することができる。軸部14への粉末材料の塗布後、粉末材料は、軸部14の温度に応じて溶融し、ねじに流入し、且つ軸部14に付着して、機械式ロック機構20を形成する。
一実施形態では、化学的ロック機構22の材料は、溶剤系又は水性キャリアなどのキャリアと、マイクロカプセルの第1及び/又は第2のセットとを有する液体接着剤スラリーとして最初に用意され得る。この場合、液体接着剤スラリーは、軸部14のねじ18を覆ってねじ付き留め具10に塗布される。一実施形態では、接着剤スラリーは、機械式ロック機構20を覆って広がる。接着剤スラリーは、軸部14の周囲を完全に囲んで広がることもできる。キャリアが乾くと、例えば溶剤系キャリアが蒸発すると、マイクロカプセルの第1及び/又は第2のセットの被覆が軸部14に残って化学的ロック機構22を形成する。すなわち、化学的ロック機構22は、マイクロカプセルの第1のセット若しくは第2のセットの一方のみが留め具10に配置される一要素機構、又はマイクロカプセルの第1のセット及び第2のセットの両方が留め具10に配置される二要素機構であり得る。一要素機構では、マイクロカプセルの第1のセット及び第2のセットの他方は、相手側のねじ面に配置され得るか、又は後に留め具10に塗布され得る。機械式ロック機構20及び化学的ロック機構22は、共同して複合型ロック要素又はパッチ12を形成する。
したがって、本明細書で説明される実施形態では、機械式ロック機構20、例えばポリマーパッチは、ねじ付き留め具10の2回目又は次の使用中、ある程度の機械式ロック又は緩み若しくは外れに対する抵抗を引き続きもたらすことができる。さらに、最初に液体接着剤スラリーとして提供される化学的ロック機構22は、ねじ付き留め具10を組み付けるのに必要とされるトルクを小さくするための潤滑剤として機能することができ、機械式ロック機構20によって増大した抵抗を部分的に克服することができる。さらに、機械式ロック機構20を覆って配置された化学的ロック機構22のマイクロカプセルは、軸部14上の他の位置におけるマイクロカプセルと比較して、ねじ付き留め具10と相手側のねじ付き構成要素との間のより強力な摩擦及び圧縮力を受けることができ、それによりマイクロカプセルを割ってマイクロカプセルの内容物を混合する際の効率を高める。
さらに、上記の実施形態では、機械式ロック機構20は、化学的ロック機構22が硬化している間、緩み及び/又は外れに抗するある程度の抵抗をもたらすことができ、それにより機械又は構成要素の中断時間を短縮する。化学的ロック機構22は、硬化時、機械式ロック機構20単独よりも高い保持強度又は緩み及び/若しくは外れに対する抵抗をもたらすことができる。
本明細書で説明される複合型ロック機構又はパッチ12を有するねじ付き留め具10は、例えば、電子機器の「現場」修理にとって特に有益であり得る。なぜなら、留め具10は、接着剤を留め具10に再塗布することなく、ロック機能を維持しながら再利用され得るからである。さらに、化学的ロック機構22は、特にねじ付き留め具10が1つ又は2つのねじ山のみを含む用途において、ねじ付き留め具10の最初の使用中、改善されたロック特性をもたらすことができる。
本明細書で説明されるいずれかの実施形態からの特徴は、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明される他の実施形態の特徴と組み合わされるか又は置き換えられ得ることが理解される。
本明細書で言及したすべての特許は、本開示の本文内で具体的にそのように示されたかどうかにかかわらず、参照によりその全体が本明細書に援用される。
本開示では、「1つの(a)」又は「1つの(an)」という文言は、単数形及び複数形の両方を含むと解釈されるべきである。反対に、複数の物品に対する任意の参照は、適切な場合に単数形を含む。
上記から、本発明の新規の概念の真の趣旨及び範囲から逸脱することなく、多くの修正形態及び変形形態が行われ得ることが分かる。例示した特定の実施形態に対する限定は意図又は示唆されていないことが理解されるべきである。本開示は、特許請求の範囲内に入るすべてのそのような修正形態を添付の特許請求の範囲によって包含することが意図されている。
Claims (20)
- 複合型ロック機構を有するねじ付き留め具であって、
ねじ付き部分を有する軸部と、
前記ねじ付き部分に配置された第1のロック機構と、
前記第1のロック機構と異なる第2のロック機構であって、前記ねじ付き部分に配置され、前記第1のロック機構を覆って広がる第2のロック機構と
を含み、
前記第1のロック機構は、前記ねじ付き留め具の最初の使用中に主保持強度をもたらし、
前記第2のロック機構は、前記ねじ付き留め具のその後の使用中に主保持強度をもたらす、ねじ付き留め具。 - 前記第1のロック要素は、機械式ロック要素である、請求項1に記載のねじ付き留め具。
- 前記機械式ロック要素は、1つ又は複数のポリマーパッチである、請求項2に記載のねじ付き留め具。
- 前記1つ又は複数のポリマーパッチは、熱可塑性材料から形成される、請求項3に記載のねじ付き留め具。
- 前記1つ又は複数のポリマーパッチは、ナイロン、ナイロン11及びポリフタルアミドの1つ又は複数から形成される、請求項4に記載のねじ付き留め具。
- 前記1つ又は複数のポリマーパッチは、熱硬化性材料から形成される、請求項3に記載のねじ付き留め具。
- 前記第2のロック機構は、化学的ロック機構である、請求項1に記載のねじ付き留め具。
- 前記化学的ロック機構は、接着剤である、請求項7に記載のねじ付き留め具。
- 前記接着剤は、樹脂を収容しているマイクロカプセルの第1のセット及び硬化剤を収容しているマイクロカプセルの第2のセットの少なくとも1つを含む、請求項8に記載のねじ付き留め具。
- 前記接着剤は、前記マイクロカプセルの第1のセット及び前記マイクロカプセルの第2のセットの両方を含む、請求項9に記載のねじ付き留め具。
- 複合型ロック機構を有するねじ付き留め具を作製する方法であって、前記ねじ付き留め具は、ねじ付き部分を有する軸部と、前記ねじ付き部分に配置された第1のロック機構と、前記ねじ付き部分に配置され、前記第1のロック機構を覆って広がる第2のロック機構とを含み、前記方法は、
第1のロック機構材料を前記軸部に塗布することと、
前記軸部上において前記第1のロック機構材料を覆って、前記第1のロック機構材料と異なる第2のロック機構材料を塗布することと
を含む、方法。 - 前記軸部は、前記第1のロック機構材料が前記軸部に塗布される前に所望の温度に予め加熱される、請求項11に記載の方法。
- 前記第1のロック機構材料は、前記軸部に塗布されるときに粉末の形態である、請求項12に記載の方法。
- 前記第1のロック機構材料は、前記軸部の温度に応じて前記軸部に付着されて、前記第1のロック機構を形成する、請求項13に記載の方法。
- 前記第1のロック機構材料は、熱可塑性材料から形成される、請求項11に記載の方法。
- 前記第1のロック機構材料は、ナイロン、ナイロン11及びポリフタルアミドの1つ又は複数である、請求項15に記載の方法。
- 前記第1のロック機構材料は、熱硬化性材料から形成される、請求項11に記載の方法。
- 前記第2のロック機構材料は、マイクロカプセルの第1のセット及びマイクロカプセルの第2のセットの少なくとも1つをキャリアに収容している、接着剤を含む液体接着剤スラリー又はペーストとして前記軸部に塗布される、請求項11に記載の方法。
- 前記キャリアを前記軸部から蒸発させて、前記マイクロカプセルを前記軸部に付着されたままにすることをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記マイクロカプセルの第1のセットは、樹脂を収容し、
前記マイクロカプセルの第2のセットは、硬化剤を収容する、請求項18に記載の方法。
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