JP2535726B2 - 傾斜リブを有するねじ頭およびかかるねじ頭を製造するためのポンチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、1978年４月18日付けの米国特許第4,084,47
8号に記載され、その第２、３図に概略的に示されてい
るタイプのねじ頭に関する。このねじ頭はそのドライバ
係合面のいくつかにリブを備えており、ドライバの縁と
連動してねじ駆動時およびねじ取り外し時にドライバが
滑ってねじ頭から外れる傾向を低減するようになってい
る。

このようなリブを金属ポンチで製造する際、ねじ頭の
金属がねじ軸線から外方へ、そして軸線方向へ流れる傾
向があり、ねじ頭形成作業中にリブを完全に満たさない
ことがある。

本発明では、リブの不完全な充填についてのこの問題
を解決すべく、リブをねじ軸線から外方へ１°〜10°の
小さい角度、好ましくは、約１°〜６°の角度だけ傾斜
させて金属の流れ角に一致させる。本発明の別の要件で
は、傾斜リブ角に対して直角に測定したリブの頂点角が
充分に大きくて、リブが形成したねじ頭からポンチを引
き抜くときにそれと干渉することがないようにしてい
る。

本発明をより充分に理解するために、以下に図面を参
照して本発明を詳細に説明する。図面において： 第１、２、３図は、米国特許第4,084,478号から採用
したものである。

第3A図は、第３図は同様の図であるが、本発明に従っ
てリブに設けた傾斜面を示す図である。

第3B図は、米国特許第4,084,478号の第３図と同様の
ものであり、側壁がウィングの中心線ならびに断面線ｃ
−ｃの位置から偏位している角度であるウィング角Ｂを
示す図である。

第４図は、第3B図のｃ−ｃ線に沿った拡大断面図であ
り、ベース角と呼ぶ角度Ｄを示す図である。

第５図は、第3A、3B図に示すリブを形成するのに用い
ることのできるポンチの端面図である。

第６図は、第５図に示すポンチの側面図である。

本発明を充分に理解するために、本発明者による、19
78年４月18日発行の米国特許第4,084,478号を参照する
ことができる。上述したように、第１、２、３図は米国
特許第4,084,478号における教示内容の不必要な繰り返
しを避けるためにこの米国特許第4,084,478号から採用
したものである。米国特許第4,084,478号の開示内容は
本発明に関係している。

次に第3A図に関して、この図は第３図と同様である
が、ただし、ねじ頭軸線に平行な線からリブの頂点が偏
位している傾斜角Ａを示している。第3A図においては、
説明の目的で、この角度Ａは誇張して示してある。実際
には、この頚斜角Ａは１°〜10°、好ましくは、１°〜
６°の範囲にあって、金属の流れ角に一致させてなけれ
ばならない。正確な角度は適切な実験によって容易に決
めることができ、ウィング・スロットのサイズ、ねじ頭
の深さ、金属の流れ特性、成形温度などの関数となる。

この傾斜リブを形成するポンチはねじ軸線に対して平
行な方向に形成したねじから引き抜かなければならない
ので、形成したリブがポンチの引き抜きの妨げとなって
はならない。そのために、リブは非常に大きい、好まし
くは、90°よりも大きい頂点角を備える。

この関係を理解するために、第４図を参照する。この
図では、ねじ軸線に対して平行な断面線ｃ−ｃに沿って
見たリブの面が垂直なウィング角に対してベース角Ｄを
持つ。このベース角Ｄは垂直ウィング角Ｂと同等または
それ以下でなければならない。こうすれば、リブの面と
係合するいかなるダイポンチ面もなんら干渉なしにこの
横断面上を垂直方向へ通過することができる。

本明細書では便宜上、角度Ｄはベース角と呼び、角度
Ｂはウィング角と呼ぶ。第3B図および第４図を検討すれ
ばわかるように、頂点角が小さい場合、リブを通る軸線
に対して平行な断面は角度Ｄの増大を示し、ねじ頭の形
成後ポンチを解放できなくなる。

たいていの市販ねじにおいては、ウィング角は４°〜
５°のオーダーである。１°〜６°のリブ傾斜角の場
合、90°以上の頂点角でベース角Ｄがウィング角よりも
小さくなる。頂点角が70°のオーダーにあり、傾斜角が
12°である場合には、ベース角はウィング角よりも大き
い16°となる。この場合、ポンチは引き抜くことができ
なくなる。したがって、本発明にとって重要な点がいく
つかあることは当業者にとって明らかであろう。

リブ傾斜角は、金属の流れ角に合わせるには、１°〜
10°、好ましくは、１°〜６°でなければならない。リ
ブに対して直角に測定したリブの頂点角は、ドライバ係
合面の垂直ウィング角Ｂに依存して充分に大きくなけれ
ばならない。好ましくは、約95°よりも大きくなければ
ならない。ウィング角Ｂがもっと大きくなると、頂点角
がより小さくなる。ウィング角が小さくなると、頂点角
は大きくならなければならない。いずれにしても、リブ
面を通る断面によって生じる、垂直ウィング面に対して
測定したベース角Ｄは垂直ウィング角以下でなければな
らない。

本発明の或る特定の実施例を説明してきたが、基本的
な原理は、ウィング角が０°（たとえば、米国特許第4,
084,478号の第39図）である場合を除いて、米国特許第
4,084,478号に示されるねじ頭におけるリブのすべて
（テーパ付きリブを含む）に適用できる。これについて
は、リブ76の軽微な偏位を明瞭を示している第38図を参
照することができる。しかしながら、このリブはほぼ垂
直な平面内に位置する。

このリブ76は本発明で定義しているような傾斜リブでは
ない。本発明のリブ縁はねじ軸線に対して傾斜してお
り、したがって、ねじ軸線に対して平行でない平面内に
位置している。

上述したリブ形態は市販されているヘッディング機械
における普通の技術によって形成し得る。第５、６図は
第3A、3B図に示すリブを形成するようになっている形態
のポンチを示している。これら第５、６図は米国特許第
4,151,621号の第58、59図と同様の図であるが、本発明
を説明するために修正してある。参照符号150で全体的
に示すポンチは普通のポンチ形成技術に従って形成し得
るが、本発明を含むように修正することもできる。ポン
チ150は面154とこの面154から突出する一体ダボ156とを
有する本体部152を包含する。ダボ156はくぼみの形状の
補体であり、ポンチ150の面154は意図したねじ頭（ここ
では平坦な頭として説明する）のそれの相補形である。
ダボ156は中央コア158と、このコアからほぼ半径方向外
方へ延びる複数の刃160とを包含する。各刃160は一対の
側面162、164と、コア158の外面から上向き外方へ傾斜
する端面156とを有する。刃160は、それぞれの上端のと
ころで、ポンチの面154に合体して一体構造を構成す
る。刃の多数の面162または164あるいはこれら両方は溝
168を備えており、これらの溝は溝側壁170によって構成
されている。これらの溝はくぼみ溝の側壁に形成される
ことになっているリブ26の溝とほぼ同じ横断面積、形状
を構成している。したがって、溝168は数千分の１イン
チまたはそれ以下の深さであり、それらの相対的な寸法
は図面でわかるように誇張してある。溝168は面162のう
ちの１つまたはそれ以上の面に形成してもよいし、ある
いは、所望に応じて面162、164の両方に形成してもよ
い。図示したポンチでは、溝168は駆動壁を構成するこ
とになるいくつかの刃160の面162に形成してある。溝16
8はそれぞれの刃側壁160または162あるいはこれら両方
の下縁172（側壁が端面166と合流するところ）から延
び、所望程度まで上方へ延びる。溝は、刃160の頂部
（ポンチの面154に合体するところ）まで完全に延びて
もよいし、あるいは、製作しようとしているリブ形態に
依存して刃160と面154の合流点の下で終ってもよい。溝
の各々は、三角形の横断面を有し、この三角形の頂点が
ドライバの縁と係合するリブ縁を形成するように形成し
てもよい。溝168の軸線は、ポンチ軸線に対して平行な
平面に対して角度Ａだけ金属の流れ方向にポンチ軸線か
ら上向き外方へ傾いている。この角度Ａ（第3A、６図参
照）は約１°〜10°である。ポンチの対応した側壁面16
2は１°〜10°の小さい垂直ウィング角Ｂ（第3A、６図
参照）だけポンチ軸線から外方へ傾斜している。溝168
は溝（および形成されたリブ）を通る垂直断面が垂直ウ
ィング角Ｂと同じまたはそれ以下のベース角Ｄ（第４図
参照）を溝（およびリブ面）に与えるに充分な大きさの
頂角を有する。この頂角は溝頂点に対して直角な平面で
測定する。

ポンチが最終的なねじ頭に対して正確に相補的な面を
有するので、傾斜角Ａおよびウィング角Ｂにとって好ま
しい範囲はねじ頭について特定した値と同じである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】側壁面からなるドライバ係合面上にリブが
   設けてあり、前記側壁面は、１乃至10度の範囲の小さな
   垂直ウイング角Ｂでねじ軸線から外向きに傾斜してお
   り、リブが真直ぐであり、三角形の横断面を有し、この
   三角形の頂点がドライバの縁と係合するリブ縁を形成し
   ており、ドライバの縁と係合してドライバが滑って側壁
   面との係合から外れる傾向を低減する頂点に通じる面を
   有するねじ頭であって、金属を所定の方向に流動させる
   金属変形ポンチで形成されるねじ頭において、 リブ軸線がねじ軸線に対して平行な平面に対して角度Ａ
   だけ金属の流動方向にねじ軸線から外向きに傾斜してお
   り、前記リブの角度Ａは１乃至10度の範囲であり、前記
   リブが、前記傾斜したリブを通る垂直断面が垂直ウイン
   グ角Ｂと同じまたはそれ以下の角度Ｄ（ベース角）をリ
   ブ面に与えるに十分な大きい三角形の頂角を有し、前記
   頂角がリブ縁に対して直角の平面で測定したものである
   ことを特徴とするねじ頭。
2. 【請求項２】回転可能ファスナの端にドライバ係合面を
   形成するとともに、側壁面からなるドライバ係合面上に
   リブが設けてあり、前記側壁面は、１乃至10度の範囲の
   小さな垂直ウイング角Ｂでねじ軸線から外向きに傾斜し
   ており、リブが真直ぐであり、三角形の横断面を有し、
   この三角形の頂点がドライバの縁を係合するリブ縁を形
   成しており、ドライバの縁と係合してドライバが滑って
   側壁面との係合から外れる傾向を低減する頂点に通じる
   面を有するねじ頭であって、前記ねじ頭は金属を所定の
   方向に流動させる金属変形ポンチで形成され、 軸線を有し、また、この軸線に沿って位置する端部を有
   する本体部を包含し、この端部が形成しようとしている
   主要ドライバ係合面の形状にほぼ対応する主要幾何学形
   状を構成する主要面を有し、また、 前記端部の前記主要面の内の少なくとも一つに比較的小
   さい横断面寸法の少なくとも一つの細長い溝を形成する
   手段を包含し、前記溝が前記軸線のほぼ長手方向に延び
   ており、前記工具の端部が回転可能なファスナ材料に打
   ち込まれた時に、端部の主要面が前記幾何学形状の主要
   ドライバ係合面を形成し、前記細長い溝が前記少なくと
   も一つの主要ドライバ係合面から延びる比較的小さな横
   断寸法の突起を形成するようになっている衝撃工具にお
   いて、 細長い溝が三角形の横断面を有し、この三角形の頂点が
   ドライバの縁と係合するリブ縁を形成しており、溝軸線
   がポンチ軸線に対して平行な平面に対して角度Ａだけ金
   属の流動方向にねじ軸線から外向きに傾斜しており、こ
   の角度が約１乃至10度であり、ポンチの対応する側壁面
   が約１乃至10度の小さい垂直ウイング角だけポンチ軸線
   から外向きに傾斜しており、前記溝が、前記形成された
   リブを通る垂直断面が垂直ウイングＢと同じまたはそれ
   以下のベース角Ｄをリブ面に与えるのに十分な大きさの
   頂角を有し、この頂角が溝に対して直角な平面において
   計測したものであることを特徴とする衝撃工具。