JP4429775B2 - クリンチナットの製造方法およびこの製造方法により製造されたクリンチナット - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも下記の一連の工程を有するクリンチナットの製造方法に関する。
（ｉ） 未加工の金属製の鋳物を切断し、かつ冷間圧造により変形し、少なくとも凹部領域を含む未加工部分を形成する工程、
（ｉｉ） 冷間圧造により凹部領域に隣接する孔を形成する工程、および
（ｉｉｉ）孔（８）の中に内ネジを形成する工程。
また、本発明は、この製造方法により製造されたクリンチナットに関する。

クリンチナットは、このナットが固定要素に固定したときに左右対称に変形される十分に柔軟で可塑性のある凹部領域と、ネジにより与えられる負荷に耐えかつ、変形することのない十分に耐久性のあるタッピングされた部分を有する。部品を固定要素に固定するために、ネジは、ナットのタッピングされた部分に締められる。

クリンチナットの他の部分よりも柔軟で可塑性のある凹部領域を形成するために、熱による焼なまし処理を行うことが知られている。国際公開番号０２／３８３２９号の文献によれば、固着を行う間における変形を円滑に行うために、ナットの適当な部分に部分的に焼なまし処理を行うクリンチナットの製造方法が記載されている。また、この文献には、図１に示すような、連続的な冷間圧造によりクリンチナットの形を作り、内ネジを形成する前に焼なまし処理を行うことが記載されている。焼なまし処理の後に内ネジを形成することにより、冷却効果によってネジ孔を部分的に強固なものとすることができる。しかしながら、このようなクリンチナットに設けられたネジ山は、例えば自動車の構造体や車の安全装置のような特定の用途に対して十分に耐久性のあるものではない。実際、これらはＩＳＯ８９８−１規格における特定のネジの種類に対しては適合することができない。

本発明の目的は、柔軟で可塑性のある凹部領域を有するとともに、変形することなく高負荷に耐えることができるタッピングされた部分を有するクリンチナットを得ることにある。

本発明によれば、この目的は、凹部領域の形成工程と孔の形成工程との間において、未加工部分が熱による焼なまし処理を受けることにより達成される。

本発明の発展としては、未加工部分は打抜き加工およびその後の押出し加工により形成される。

より好ましい具体例としては、孔は押出し加工により形成される。

本発明の他の特徴によれば、内ネジは、据え込み加工によりタッピングを行うことにより形成される。

また、本発明の目的は、上記の製造方法により形成され、タッピングされた部分と凹部領域を有し、タッピングされた部分のヴィッカース硬度に対する凹部領域のヴィッカース硬度の比率が０．４から０．７５までの間となっているクリンチナットを得ることにある。

他の利点と特徴は、本発明の特定の具体例についての下記の記載によって、より明確になる。なお、本発明は、この例に限定されるものではない。

図２に示すように、クリンチナット、好ましくは皿頭状のクリンチナットの製造方法は、例えば円形の針金などの未加工の金属製の鋳物１に凹部領域３を形成する工程を備えている。この工程は、冷間圧造により行われ、これにより未加工部分２またはブランクが得られる。次に、未加工部分は熱による焼なまし処理を受け、その後に内ネジ１０を設けるための孔８を形成するために冷間圧造処理を行う。内ネジ１０は、好ましくは、据え込み加工によりタッピングを行うことにより未加工部分の孔８に形成される。図２に示される製造方法における冷間圧造処理は停止して、焼なまし処理は、孔の形成工程の前であって凹部領域の形成工程の後に行われる。一方、図１に示す製造方法においては、凹部領域および孔は同一の連続的な冷間圧造処理によって形成される。

図３乃至図６に示される特定の具体例において、未加工の鋳物１は図３に示すような対称軸Ａ１を有する円筒型のものである。この鋳物１は、好ましくは、鋼鉄、ステンレス、アルミニウムまたは真鍮より製造されている。鋳物１は、切断され、冷間圧造装置による連続的な冷間圧造工程によって変形され、これにより凹部領域３が得られる。冷間圧造とは、熱間変形ではなく、冷間変形または半熱間変形を未加工の鋳物に対して行う処理のことである。冷間圧造において、未加工の鋳物が、（金属の溶融点に達する前の状態である）中間物のネバネバした状態となるよう熱せられることにより、変形に対してより適応性を持たせることができる。このようにして、ステンレス鋼の未加工の鋳物は、半熱間圧造処理を受ける。

冷間圧造処理の目的の一例は、上部に対して打抜き加工およびその後の押出し加工を行うことにより、未加工部分２を形成することである。そして、図４に示すように、未加工部分２の頂端部に凹部領域３および空洞４が形成される。未加工の鋳物を変形させることにより、未加工部分２の頂端部に表面が凸状となっている周縁が形成される。この周縁は、次にクリンチナットの頭部５を形成するために調整される。図４に示すように、クリンチナットの頭部５は、凹部領域３を形成する冷間圧造処理を行っている間に形成される。頭部５の形状は平面のもの、精密なもの、ギザギザのもの、変形されたものあるいは他の形状のものとすることができる。

冷間圧造が凹部領域３を冷却効果によって強固なものとしたことにより、未加工部分２は熱による焼なまし処理を受ける。この熱なまし処理により、凹部領域を柔軟で可塑性のあるものとすることができる。クリンチナットが使用されるときには、固定道具によって軸方向の力を受けることにより、凹部領域３は左右対称に変形される。図８に示すように、凹部領域３は、例えば金属材料や可塑性材料からなる固定要素７に適合して、クリンチナットの頭部５を保持する縁部６に変形される。例えば、鋼鉄製のクリンチナットに対する熱による焼なまし処理は、加熱炉内が約８００℃の温度となる状態で行われる。

一度未加工部分２が冷却されると、最終工程用の機械に戻される。この最終工程用の機械は冷間圧造装置であり、冷間圧造によって、凹部領域３に隣接する孔８が形成され、図５に示すように、未加工部分２の底部において空洞４が軸方向に引き延ばされる。このことにより、冷却効果によって孔８の一部を部分的に硬化させる効果をもつ。孔８および凹部領域３は、クリンチナットの軸体を形成する。孔８は、好ましくは、押出し加工により形成され、次に、図６に示すように、開口軸を形成するためにナットの軸体の底部が穿孔される。図５および図６に示すように、軸体の自由端は、ナットの対称軸Ａ１に対して約１５°傾いているテーパ面９を有する。また、軸体は、穿孔処理が行われず開口していないものとすることもできる。

次に、クリンチナットの孔８に対して据え込み加工によりタッピングを行うことにより内ネジ１０が形成される。内ネジ１０の構成によって、凹部領域３を柔軟で可塑性のあるものに維持しながら、冷却効果によって孔８を部分的に強固なものとすることができる。そして、クリンチナットは、図７に示すように形成され、その後に、表面処理、より好ましくは防食処理を受ける。

このような方法により形成されたクリンチナットは、孔８および内ネジ１０により形成され凹部領域３よりも硬度が大きいタッピングされた部分を有する。タッピングされた部分のヴィッカース硬度に対するナットの凹部領域３のヴィッカース硬度の比率は０．４から０．７５までの間となる。すなわち、タッピングされた部分の硬度は、凹部領域３の硬度に対して１．３３倍から２．５倍までの間の大きさとなる。この割合は、製造されたナットの組成や種類によって変化する。

比較を行うために、Ｍ６タイプのナットに対してＩＳＯ８９８−２規格に沿って硬度テストを行った。ナットは、標準的な鋼鉄製のものであり、図１に記載の製法および図２の本発明の製法により製造された。従来技術の製法によるナットにおいては、タッピングされた部分のヴィッカース硬度に対する凹部領域３のヴィッカース硬度の平均的な比率は０．８であったのに対し、本発明の製法によるナットにおいては、この平均的な比率は０．５５であった。同様に、アルミニウム製のＭ６タイプのナットにおいては、従来技術の製法によるナットの硬度の比率は０．９５であったのに対し、本発明の製法によるナットの硬度の比率は０．７２であった。

また、硬度テストはＭ８およびＭ１０タイプの、従来技術による製法および図２に記載の本発明の製法による鋼鉄製のナットに対して行われた。Ｍ８タイプのナットにおいては、従来技術の製法によるタッピングされた部分の硬度に対する凹部領域３の硬度の平均的な比率は０．８であったのに対し、本発明の製法による平均的な比率は０．５であった。Ｍ１０タイプのナットにおいては、従来技術の製法によるタッピングされた部分の硬度に対する凹部領域３の硬度の平均的な比率は０．７２であったのに対し、本発明の製法による平均的な比率は０．５３であった。Ｍ１２タイプのナットにおいては、従来技術の製法によるタッピングされた部分の硬度に対する凹部領域３の硬度の平均的な比率は０．９７あったのに対し、本発明の製法による平均的な比率は０．５９であった。異なる種類のナットにおいても、本発明の製法によるクリンチナットの凹部領域に対するタッピングされた部分の硬度の比率は、従来技術の製法によるクリンチナットにおける硬度の比率に対して大きくなることが確認された。

このような製法によって得られたクリンチナットは、より高品質のネジに対して用いることができる。このような製法によって得られた鋼鉄製のクリンチナットは、ＩＳＯ８９８−１規格による１０．９ネジに対して少なくとも適合可能である。一方、従来技術の製法によるクリンチナットは、８．８ネジにしか適合することができない。同様に、本発明の製法によって得られたアルミニウムおよび真鍮のクリンチナットは、それぞれ、ＩＳＯ８９８−１規格による６．８ネジおよび８．８ネジに対して少なくとも適合可能である。一方、従来技術の製法によって得られたアルミニウムおよび真鍮のクリンチナットは、それぞれ、低質のネジ、具体的には、４．８ネジおよび６．８ネジにしか適合することができない。

本発明は上記の実施例に限定されない。クリンチナットの頭部５は、例えば凹部領域３の形成工程を行う間に形成される代わりに孔８の形成工程を行う間に形成されるものであってもよい。クリンチナットの軸体はどのような種類のものを用いてもよく、特に、円筒型のもの、平面を有するもの、ギザギザのもの、多角形の断面を有するものを用いることができる。

従来技術によるクリンチナットの製造方法の概略図 本発明によるクリンチナットの製造方法の概略図 図２による製造方法の異なる過程における断面図 図２による製造方法の異なる過程における断面図 図２による製造方法の異なる過程における断面図 図２による製造方法の異なる過程における断面図 本発明の製造方法によって得られるクリンチナットの部分的な断面図 固定要素に取り付けられた本発明のクリンチナットの部分的な断面図

Claims (11)

1. 少なくとも下記の一連の工程を有するクリンチナットの製造方法において、
   未加工の金属製の鋳物（１）を切断し、かつ冷間圧造により変形し、少なくとも凹部領域（３）を含む未加工部分（２）を形成する工程、
   冷間圧造により凹部領域（３）に隣接する孔（８）を形成する工程、
   孔（８）の中に内ネジ（１０）を形成する工程、
   未加工部分（２）は、凹部領域（３）の形成工程と孔（８）の形成工程との間において熱による焼なまし処理を受けることを特徴とする製造方法。
2. 打抜き加工およびその後の押出し加工により未加工部分（２）を形成することを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 押出し加工により孔（８）を形成することを特徴とする請求項１または２記載の製造方法。
4. 孔（８）の底部が穿孔されることを特徴とする請求項３記載の製造方法。
5. 据え込み加工によりタッピングを行うことにより内ネジ（１０）を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法。
6. 未加工部分（２）を形成する間に、クリンチナットの頭部（５）を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の製造方法。
7. 孔（８）を形成する間に、クリンチナットの頭部（５）を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の製造方法。
8. 内ネジ（１０）の形成後に、表面処理を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の製造方法。
9. 表面処理は防食処理であることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
10. 凹部領域（３）とタッピングされた部分を有し、
    タッピングされた部分のヴィッカース硬度に対する凹部領域（３）のヴィッカース硬度の比率が０．４から０．７５までの間とされていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の製造方法により形成されたクリンチナット。
11. 鋼鉄、ステンレス、アルミニウムまたは真鍮から選択された材料よりなることを特徴とする請求項１０記載のクリンチナット。

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