JP4913319B2 - ねじファスナ形成用ねじ転造ダイス - Google Patents

Description

本特許出願は、特許文献１の米国特許出願公開第１０/３２３２６５号の一部継続出願である。

本発明は、概ねねじファスナの技術分野に関するものであり、より具体的には、補強リードを有するねじファスナ形成用のねじ転造ダイスに関するものである。

ねじファスナを普通に形成するための一つの方法又は技法は、例えば特許文献２に開示されている一対のねじ転造ダイスの間での素材の転造を含んでなるものである。例えば前述の特許文献の図１、１ａ、及び２に相当する図１〜３に示されるそのような在来の製造方法又は技法によると、素材９が一対のねじ転造ダイス１０、１０ａの間に挟まれるように適合させられていて、そこでは例えば、第一のものであるねじ転造ダイス１０が移動ダイスを構成する一方で第二のものであるねじ転造ダイス１０ａが固定ダイスを構成する。ねじ転造ダイス１０、１０ａの各々が、加工面１２を有する工具鋼本体１１を具備しており、また図１で最もよく見られてねじ転造ダイス１０と共に説明された、加工面１２は複数のねじ筋１３を備えており、前記ねじ筋１３は、ねじ山を素材９の上に実際に形成するために、ねじ転造ダイス１０の開始端１４からねじ転造ダイス１０の終了端１６の方に延在して、またねじ転造ダイス１０の軸方向又は縦方向の広がり又は軸線Ｌに対して所定の角度で配設されている。素材９が、ねじ転造ダイス１０の開始端１４からねじ転造ダイス１０の終了端１６の方へ向かって二つのねじ転造ダイス１０、１０ａの間で転造されるとき、素材９を含んでなる材料が、漸次転置されて、ねじ転造ダイスねじ筋１３の中に又はねじ転造ダイスねじ筋１３の間に流動し、そのことによりねじ転造ダイス１０、１０ａのねじ転造ダイスねじ筋１３に噛み合うか又は対応する完全に形成されたねじ山が素材９の上に作り出される。より詳しくは、図３から最良に理解されるように、ねじ転造ダイスねじ筋１３の各一つは複数の山頂部１７と複数の谷底１９とを具備しており、前記複数の山頂部１７は、ねじ山の谷底を素材９上に有効にかつ最終的に形成するように、ねじ転造工程中に素材材料に貫入するようにされており、また前記複数の谷底１９は、ねじ転造工程の終了時にねじ山の山頂部を素材９上に最終的に形成するようにされている。最後に、ねじ転造ダイスねじ筋１３の側面部１８が面を形成しており、前記面に沿って素材材料が、ねじ山の山頂部及び谷底の素材９上への形成の際に流動し、またねじ転造ダイスねじ筋１３の側面部１８は、素材９上に対応するねじ山の側面部を同様に形成する。転造工程が進行するにつれて、素材を構成する材料は、ねじ転造ダイスねじ筋１３の側面部１８に沿って転置され続けて、完全に形成されたねじ山がねじ転造ダイス１０、１０ａの終了端１６で素材９上に作り出されるまでねじ転造工程が続くので、貫入深さが増大してゆく。

ここで図４を参照すると、“高低”のねじ形状が二つの異なるねじ線条、即ち第一主ねじ線条１０２とねじファスナ１００に補強特性を提供する第二補助ねじ線条１０４とを具備しているという事実から、本産業界で“高低”ねじ形状として知られている在来のねじファスナ１００が開示されている。第二補助ねじ線条１０４の一連の部分が、ねじファスナ１００の軸方向の広がりに沿って第一主ねじ線条１０２の一連の部分の間に差し挟まれるように、第一主ねじ線条１０２及び第二補助ねじ線条１０４がねじファスナ１００上に配設され、また、主及び補助ねじ線条１０２、１０４の各々のセットの間に形成される軸方向の間隔又はピッチが符号Ｐで示され、一方、例えば一連の主ねじ線条１０２、１０２又は一連の補助ねじ線条１０４、１０４の間に形成される軸方向の間隔又はピッチは２Ｐであることが特筆される。ねじファスナ１００の谷底が参照符号１０６で開示されており、またねじファスナ１００の谷底１０６から計った第一主ねじ線条１０２の山頂高さが、ねじファスナ１００の谷底１０６から同様に計った第二補助ねじ線条１０４の山頂高さの少なくとも二倍であるようになっていることが特筆される。素材９上へのねじ山の形成に関連するねじ転造ダイス１０、１０ａの前述の使用に類似するやり方で第一主ねじ線条１０２及び第二補助ねじ線条１０４をファスナ素材１０８上に形成するための一対のねじ転造ダイスの一つが、参照符号１１０で開示されており、また第一主ねじ線条１０２及び第二補助ねじ線条１０４をファスナ素材１０８上に最終的に形成するためにねじ転造ダイス１１０は、複数のねじ転造ダイス主ねじ筋１１２と、複数のねじ転造ダイス補助ねじ筋１１４とを具備していることが見られる。第一主ねじ線条１０２及び第二補助ねじ線条１０４のねじファスナ１００上への交互の配置に対応する様態で、複数のねじ転造ダイス主ねじ筋１１２及び複数のねじ転造ダイス補助ねじ筋１１４がねじ転造ダイス１１０上に交互の様態で同様に配設される。

より具体的には、ねじ転造ダイス補助ねじ筋１１４の各一つと共に、ねじ転造ダイス補助ねじ筋１１４の各々の山頂部が一対の山頂部１１４ａ、１１４ｂを具備しているのが見られ、そこでは各々のねじ転造ダイス補助ねじ筋の山頂部１１４ａ、１１４ｂの各一つが、０．０７６２〜０．２５４ｍｍ（０．００３〜０．０１０ｉｎ）の間の側方又は横の広がりを有しており、またさらに山頂部１１４ａ、１１４ｂは、それらの間に第二補助ねじ線条１０４の各一つをねじ転造工程中に実際に形成するように所定の間隔によって互いから側方に又は横に離間されている。特に、ねじ転造ダイスの貫入深さが、ねじ転造工程が続くにつれて深くなるという事実を想起すると、及びねじ転造ダイスねじ筋１１２、１１４の各一つが、ねじ転造ダイス１１０の縦方向もしくは軸方向の広がり又は軸線に対して所定の角度を持って配設されているという更なる事実を理解すると、そのときねじファスナ１００の上へ第一主ねじ線条１０２を完全に形成するために、第二補助ねじ線条１０４が、所定の深さを有するように形成された後に、素材材料１１６の所定の量が、ねじ転造工程中に所定の距離だけ側方又は横に転置又は移動されなければならないことが理解できる。

しかし、ねじ転造の製造技法により、また前記技法に本質的に結び付けられた実際上の制限により、素材材料の所定の量は、良好で信頼度の高い真っ直ぐなねじ山を素材上で実際に達成するために、一対の協働するねじ転造ダイスに沿う素材の各回転又は旋回の間に所定の距離だけを転置されることが可能であることも普通に知られている。したがって、素材材料が転置されなければならない距離が大きくなると、ねじ線条が原素材上に完全に形成されるまでねじ転造工程中に素材が受ける回転又は旋回の回数が多くなる。従って、素材が十分多い数の回転又は旋回を受けなければならないならば、そのとき各ねじ転造ダイスの縦方向又は軸方向の長さは十分に大でなければならず、そのことが次に、ねじファスナの製造コストを比較的高くする実質的に大きなねじ転造機の使用を必要とする。例えば第一主ねじ線条１０２をファスナ素材１０８上に形成することに伴う実際的な問題は、第一主ねじ線条１０２の一連のねじ山の間のピッチ間隔２Ｐと、従って、第一主ねじ線条１０２の一連のねじ山を形成するためにねじ転造工程中に素材材料が移動もしくは転置されなければならない距離とに存在するか、又は前記ピッチ間隔２Ｐと前記距離との関数であることから、この問題に対する一つの解決策は、第一主ねじ線条１０２の一連のねじ山の間のピッチ間隔を短縮することかもしれない。第一主ねじ線条１０２の一連のねじ山の間のピッチ間隔を短縮することは、しかしながらねじファスナ１００に存在するねじ山のインチあたりの数量を増加させる。ねじファスナ１００に存在するインチあたりのねじ山数のこの変更は、しかしながら、例えばねじファスナの基材への打ち込みに伴なって必要な挿入トルクの大きさ、及びねじファスナ１００の基材への挿入又は打ち込みに必要な時間、及びねじファスナ１００の基材に対する引き抜き抵抗等のようなねじファスナ１００の使用特性を低下させるように変える。

従って、製造工程を直ぐに容易にする新しい改良ねじファスナに対する必要性が本技術分野に存在し、ねじ転造工程によるねじファスナのねじ線条を含むインチあたりのねじ山の所定の数量の形成中に、素材上にねじ線条の形成を完了するために素材材料が側方又は横のより短い距離を有効に転置又は移動されることを必要とされて、次にねじ転造ダイスの縦方向又は軸方向の長さが十分に短縮されて、次にねじファスナの製造の費用効果を高める十分に短くされたねじ転造機の使用を要求する、という事実の故に前記製造工程が直ぐに容易にされる。この必要性又は目的は、特許文献１の中で開示されたねじファスナ、ねじ転造ダイス、及び製造方法によって実際に達成された。

しかしながら、前述の特許文献１で開示されたねじファスナは実際にファスナ製造工程を容易にし、そのことにより比較的短いねじ転造ダイスとねじ転造機を費用効果のより高い様態で採用できた一方で、ファスナのシャンク部上への二重第二補助補強リードの準備又は存在により二重第二補助補強リードの一連のねじ山が、ファスナの第一主リードの一連のねじ山の間に置かれ、その結果二重第二補助補強リードのねじ山の前方の一つが下に置かれている工作物又は基材の切り屑又は破片の流れ又は排出をやや妨げるという結果を招くという事実の故に、そのような二重補強リードねじファスナを下に置かれている基材又は工作物の中に打ち込んで完全に挿入するのに必要な挿入トルクが比較的高いことが経験されており、また前記切り屑又は破片は、ねじファスナが下に置かれている工作物又は基材に打ち込まれて挿入されるときにねじファスナのセルフタッピング中に下に置かれている工作物又は基材の事前穿孔の中に生成されるものである。従って、なお更に、ファスナは、下に置かれている基材又は工作物の中に、ファスナの所望の貫入深さまで完全に打ち込まれて挿入されることがしばしばできない。更に詳しくは、ねじファスナを下に置かれている基材又は工作物に回転させて打ち込んで軸方向に挿入するために普通に必要とされる挿入トルクが、ねじファスナが製造される材料のねじり強度特性を超えるか又は前記強度特性より大になるなら、そのとき、下に置かれている基材又は工作物に対するファスナの打ち込み及び挿入作業中に、ねじファスナの頭部が破損を受けるか又は経験することによりそのようなファスナの頭部は、下に置かれている基材又は工作物の中に既に打ち込まれて挿入されているファスナのねじ付きシャンク部から分離される。したがって、ねじファスナは、それ以上回転不可能であり、また、下に置かれている基材又は工作物内の所望の又は所要の貫入の程度を実際に達成するように、下に置かれている基材の中に所望の又は所要の深さまで更に打ち込まれるか又は挿入されることは明らかに不可能である。

それ故、下に置かれている基材の中へのねじファスナの回転打ち込み及び軸方向挿入に伴なってねじファスナを回転させるために必要な打ち込み又は挿入トルクが、ねじファスナが作り出される材料のねじり強度特性を超えないように十分効果的に低減され、そのことによりねじファスナが、ねじファスナの打ち込み頭部の破損又は分離を経験することなく、ねじファスナの完全に所要の又は所望の貫入深さまで下に置かれている基材の中へ挿入されることが可能な新しい改良二重補強リードねじファスナについての必要性が本技術分野に存在する。

米国特許出願公開第１０／３２３２６５号明細書（出願日２００２年１２月１８日、名称「ファスナの製造を容易にするための二重補強リードをもつねじファスナ、ねじファスナを形成するためのねじ転造ダイス、及びねじファスナの製造方法」） 米国特許第４７１６７５１号（１９８８年１月５日、ウォズニアク（Wozniak）に交付）

本発明の目的は、補強リードを有するねじファスナを形成するためのねじ転造ダイスであって、前記ねじファスナの製造を容易にするとともに、ねじ転造ダイスの大きさを比較的短くすることができるねじ転造ダイスを提供することである。

前述の及び他の目的は、本体部と、加工面と、複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋と、ねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の複数のセットと、を具備する、ねじファスナ形成用ねじ転造ダイスであって：前記本体部が、縦軸線を有していて;前記加工面が、前記本体部上に配設されていて;前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋が、複数の第一主ねじ山を含んでなる第一主ねじ線条を素材上に形成するために、前記本体部の前記加工面上に配設されて、前記本体部の前記縦軸線に対して所定の角度で方向を定められており、また軸方向の第一の所定の離間間隔によって互いに離間された第一所定位置で第一主ねじ山が素材上に逐次的に形成されるように、前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋が、前記第一の所定の離間間隔により互いから横に離間されていて；前記ねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の複数のセットが、複数の第二補助ねじ山を各々が含んでなる二重第二補助ねじ線条のセットを素材上に形成するために、前記本体部の前記加工面上に、前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋の間の横に差し挟まれた位置に配置されて、前記本体部の縦軸線に対して所定の角度で方向を定められており、また、前記ねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の複数のセットの各一つを構成する複数のねじ転造ダイス第二補助ねじ筋が、第二の所定の離間間隔によって互いに横に離間されていて、前記ねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の複数のセットの前記配置の結果として、前記二重第二補助ねじ山のセットを前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋の間に形成するために、複数の第一主ねじ山が、第一所定位置で素材上に逐次的に形成されるとき、複数の第一主ねじ山を素材上に形成するために利用される素材の材料部分が移動されることが必要な距離が有効に最小化され、次に最小化されたことにより素材からねじファスナを完全に形成するために必要な前記ねじ転造ダイスの長さ寸法を最小化する、ねじ転造ダイスの準備により、本発明の教示と原理とに従って達成される。

本発明の様々な目的、特徴、及び付随する利点は、添付図面と共に考察されたとき以下の詳細な説明からより完全に理解され、また前記添付図面では、いくつかの図の全てを通して類似の参照符号は、類似又は相当する部品を指し示している。

より詳しく初めに図５を参照すると、本発明の原理と教示に従って造られたねじファスナが開示されており、前記ねじファスナは、前述の特許文献１の中で開示されているものであり、また全体的に参照符号２００により指示されている。ねじファスナ２００及びねじファスナ２００の形成と関連して利用されるねじ転造ダイス２１０が、在来のねじファスナ１００及び在来のねじファスナ１００の形成に関連して利用される在来のねじ転造ダイス１１０に、今後より具体的に記されることを除いて類似しているという事実を考慮して、ねじファスナ２００、ねじ転造ダイス２１０、及びそのような構造体の様々な構成要素は、在来のねじファスナ１００及びそれの製造との関連で使用される在来のねじ転造ダイス１１０の説明と共に使用された参照符号に対応するが、ねじファスナ２００の説明、及びねじファスナ２００の製造と関連して使用されるねじ転造ダイス２１０の説明と共に使用される参照符号は、２００番シリーズである。

在来のねじファスナ１００の場合のように、ねじファスナ２００は、二つの異なるねじ線条、つまり第一主ねじ線条２０２と、ねじファスナ２００に補強の特性を提供する第二補助ねじ線条２０４とが上にあるシャンク部２０１を実質的に具備しているという事実の故に“高低”ねじ山として当該の産業界で知られているタイプのものである。しかし、在来のねじファスナ１００での場合のような、ねじファスナ２００上の単一の第二補助ねじ線条の代わりに、軸方向に離間された一対の第二補助ねじ線条２０４が備えられることが特筆される。

より詳しくは、一対の補助ねじ線条２０４の逐次的部分又はねじ山が、ねじファスナ２００の軸方向の広がりに沿う主ねじ線条２０２の逐次的部分又はねじ山の間に差し挟まれるような様態で、主ねじ線条２０２及び二重補助ねじ線条２０４が、ねじファスナ２００に配設されることが見られる。特に、主ねじ線条２０２と補助ねじ線条２０４との各セットの間に形成される軸方向の間隔又はピッチは、主ねじりード１０２と補助ねじ線条１０４との各セットの間に形成されるものと同じものであり、前記軸方向の間隔又はピッチは在来のねじファスナ１００の特性であり、また前記軸方向の間隔又はピッチは従って参照符号Ｐで表示され、一方、例えば連続する主ねじ線条２０２、２０２の間に、又は補助ねじ線条２０４、２０４の一連のセットの間に形成される軸方向の間隔又はピッチは、例えば一連の主ねじ線条１０２、１０２の間に、又は例えば一連の補助ねじ線条１０４、１０４の間に形成されるような軸方向の間隔若しくはピッチに同じであり、前記軸方向の間隔又はピッチは在来のねじファスナ１００の特性であり又従って参照符号２Ｐで表示される。ねじファスナ２００の谷底が、２０６で開示され、また在来のねじファスナ１００の場合のように、ねじファスナ２００の谷底２０６から計った第一主ねじ線条２０２の山の高さが、ねじファスナ２００の谷底２０６から同様に計った、一対の第二補助ねじ線条２０４の山の高さの少なくとも二倍であるようにされていることが特筆される。

ファスナ素材２０８に主ねじ線条２０２及び補助ねじ線条２０４を形成するための一対のねじ転造ダイスの一つが、ファスナ素材９、１０８上のねじ山の形成と関係するねじ転造ダイス１０、１０ａ、１１０の前述の使用と同様の様態で、参照符号２１０で開示されており、また素材２０８上に主ねじ線条２０２及び補助ねじ線条２０４を最終的に形成するためにねじ転造ダイス２１０が複数のねじ転造ダイス主ねじ筋２１２と複数のねじ転造ダイス補助ねじ筋２１４とを具備している。特に、第一主ねじ線条２０２と第二補助ねじ線条２０４のセットとの、ねじファスナ２００上への交互の配列に対応する様態で、複数のねじ転造ダイス主ねじ筋２１２と複数のねじ転造ダイス補助ねじ筋２１４とがねじ転造ダイス２１０に交互に配設される。更に詳しくは、ねじファスナ２００の最終的な形成に関係して素材２０８上に一対の第二補助ねじ線条２０４のセットを形成するためのねじ転造ダイス補助ねじ筋２１４の各々一つに関係して、各々のねじ転造ダイス補助ねじ筋２１４の山頂部が、三つの山頂部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃを実際に具備していることが見られる。在来のねじ転造ダイス１１０の山頂部１１４ａ、１１４ｂの各々一つの場合のように、山頂部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃの各々一つは、０．０７６２〜０．２５４ｍｍ（０．００３〜０．０１０ｉｎ）の間の側方又は横の広がりを有しており、さらに山頂部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃは、一対の第二補助ねじ線条２０４、２０４の各々一つをねじ転造工程中に山頂部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃの間に実際に形成するように、所定の間隔で互いに側方又は横に離間されている。

新しい改良されたねじファスナ２００を形成することに最終的に使用される素材２０８上に二重のセットの又は一対の第二補助ねじ線条２０４、２０４を形成するための、側方に又は横に離間された三つの山頂部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃを効果的に具備するねじ転造ダイス補助ねじ筋２１４の各々一つを備えることの意義はここで検討される。例えば所定の深さ又は山頂高さ寸法を有するように第二補助ねじ線条の構造が一旦形作られると、特に、ねじ転造ダイスの貫入深さは、ねじ転造工程が第一主ねじ線条の構造を素材上へ最終的に形作るか又は完了するために継続するにつれて増大する。ねじ転造ダイスねじ筋１１２、１１４のそれぞれ一つの場合のように、ねじ転造ダイスねじ筋２１２、２１４のそれぞれ一つは、ねじ転造ダイス２１０の縦方向もしくは軸方向の広がり又は軸線に対して所定の角度で配設されている。その結果として、最終的にねじファスナ２００として機能する素材２０８上に第一主ねじ線条２０２を完全に形成するために、所定の量の素材材料２１６が、側方又は横の所定の距離で移動又は転置されなければならないことが更に理解されるはずである。ねじ転造製造技術と、それに本質的に結び付けられている実際上の制限とに基づいて従来から知られているように、所定の量の素材材料は、良好な、信頼度の高い、真っ直ぐなねじ山を素材の上に実際に獲得するために、協働する一対のねじ転造ダイスに沿う素材の各々の回転又は旋回の間に所定の距離だけを転置されることができることが更に想起される。

例えば素材上への主ねじ線条の完全な形成の間に素材材料が移動又は転置されなければならない距離が大きくなると、主ねじ線条が原素材上に完全に形成されるまでに、ねじ転造工程中に素材が受ける回転数又は旋回数が多くなる。さらに、素材が十分に多い数の回転又は旋回をねじ転造工程の間に受けるならば、その時各ねじ転造ダイスの縦方向の又は軸方向の長さは十分に大でなければならず、このことが今度は、ねじファスナの製造コストを比較的高くする十分大きいねじ転造機の使用を必要とする。例えば第一主ねじ線条２０２のファスナ素材２０８上への形成に関する実際上の問題が、第一主ねじ線条２０２の一連のねじ山の間に形成されるピッチ間隔が２Ｐであることと、素材材料がねじ転造工程中に従って移動又は転置しなければならない距離が、そのようなピッチ間隔２Ｐの関数であることとにあるので、そのときこの問題の解決は、第一主ねじ線条２０２の一連のねじ山の間に形成される距離であって、素材２０８の材料が第一主ねじ線条２０２及びその一連のねじ山のねじ転造工程中の完全な形成に伴なって転置又は移動されることが必要である距離を効果的に縮小または短くすることであると思われることも特筆される。第一主ねじ線条２０２の一連のねじ山の実際のピッチ間隔２Ｐを短くすることは、しかしながら、そのようなことがねじファスナ２００のインチあたりのねじ山数を増加させてそのことが今度はねじファスナ２００の使用上の特性を悪く変えるという事実から、前述の問題に対する実行可能な解決策ではないことが特筆される。

しかしながら、第一主ねじ線条２０２の一連のねじ山の間に形成される同一間隔の範囲内で、つまり同一の間隔又は線ピッチ寸法２Ｐの範囲内で、例えば０．０７６２〜０．２５４ｍｍ（０．００３〜０．０１ｉｎ）の所定の間隔又は距離２１８によって軸方向に離間されている、二重のセットの又は一対の第二補助ねじ線条２０４、２０４の準備の結果として、第一主ねじ線条２０２の一連のねじ山の形成に伴なって素材２０８の材料が相応して移動又は転置されなければならない有効距離２１６、２１６をまた十分に又は顕著に縮小することが可能である。第一主ねじ線条２０２の一連のねじ山の形成に伴って素材材料２０８が相応して移動又は転置されなければならない距離２１６、２１６は、十分に又は顕著に縮小可能であるので、第一主ねじ線条２０２の完全な形成を実際に達成するために素材２０８がねじ転造の全工程の間に受けなければならない回転数又は旋回数は比例的に減少することが可能である。従って、各々のねじ転造ダイスの縦方向又は軸方向の長さは比例して減少又は短縮され、次にそのことによって、ねじファスナ２００の製造の費用効果を高める実質的に縮小された又はより小さなねじ転造機の使用が相応して採用されることが可能である。更に、二重のセットの又は一対の第二補助ねじ線条２０４、２０４のねじファスナ２００上への準備が、ねじファスナ２００に与えられる軸方向の補強特性をねじファスナ２００の軸方向の広がりに対して高める。

ねじ転造ダイスの前述の構造が、ファスナ製造工程を容易にして、そのことにより比較的短いねじ転造ダイスとねじ転造機とを費用効果のより高い様態で採用することができる一方で、そのような二重補強リードねじファスナを下に横たわる基材へ打ち込んで完全に挿入するために必要な挿入トルクが比較的大きいことが経験される。二重第二補助補強リードの一連のねじ山が、ねじファスナの第一主リードの一連のねじ山の間に置かれているところの、ファスナのシャンク部上への二重第二補助補強リードの準備又は存在は、二重第二補助補強リードのねじ山の前方のものが、下に置かれている工作物又は基材の切り屑又は破片により多少妨害されるという結果を招くことが割り出されており、また前記切り屑又は破片は、ねじファスナが下に置かれている工作物又は基材の中に打ち込まれるか又は挿入されるとき、ねじファスナのセルフタッピングの間に下に置かれている工作物又は基材の事前穿孔の中に生成されるものである。

従って、さらにファスナは、下に置かれている基材又は工作物の中にファスナの所望の貫入深さまで完全に打ち込まれて挿入されることができないことがしばしばある。より詳しくは、ねじファスナを下に置いてある基材又は工作物の中へ回転させて打ち込んで軸方向に挿入するために普通に必要な挿入トルクが、ねじファスナが製造される材料の強度特性を超えるかまたは前記強度特性より大きくなると、下に置いてある基材又は工作物に対するファスナの打ち込み及び挿入作業中に、ねじファスナの頭部は破損を被るか又は経験し、そのことによりファスナのそのような頭部は、下に置いてある基材又は工作物の中に既に打ち込まれるか又は挿入されているファスナのねじ山付きシャンク部から分離されるであろう。従って、ねじファスナは、それ以上回転不可能であり、また、下に置いてある工作物または基材の中で所望のまたは所要の貫入の程度を実際に達成するように、下に置いてある基材または工作物の中に所望のまたは所要の深さまで更に打ち込まれるかまたは挿入されることが明らかに不可能である。

従って次に、ここで図６への詳しい参照によると、本発明の原理と教示とにより構成された新しい改良二重補強リードねじファスナが開示されて参照符号３００で全体的に付番されている。新しい改良二重補強リードねじファスナ３００が、例えば図５で開示された二重補強リードねじファスナ２００にかなり類似していることを考慮して、新しい改良二重補強リードねじファスナ３００の詳細な説明は、簡潔さを目的として本明細書には含まれないが、詳細な説明は、二重補強リードねじファスナ２００と新しい改良二重補強リードねじファスナ３００との構造的差異に実質的に集中される。二重補強リードねじファスナ２００と新しい改良二重補強リードねじファスナ３００との間に存在する構造的な類似性を考慮して、二重補強リードねじファスナ２００の構造構成要素に相当する新しい改良二重補強リードねじファスナ３００の構造構成要素は、参照符号が３００番代であることを除いて同じ参照符号で指定されている。そして更に詳しくは、新しい改良二重補強リードねじファスナ３００は、シャンク部３０１、及びシャンク部３０１の第一の端部に一体に形成された六角形頭部３２０、及びシャンク部３０１の反対側の第二の端部に形成された尖った先端部３２２を具備している。頭部３２０は、フランジ部３２４とテーパーの付いた又は面取りされた首部分３２６とによってシャンク部３０１に一体に連結されており、また尖った先端部３２２は、複数の面３２８と、先端部３２２の、正面に対向する側面の間に形成された４３〜４７度の範囲の角度Ａとを含んで成る角錐構造形を有している。

ねじファスナ３００のシャンク部３０１は、ねじ区間３３０を備えており、前記ねじ区間３３０は、図５の中で開示されたねじファスナ２００の形成と共に先に示されて説明された教示及び原理にしたがって、第一主ねじ線条３０２と一対の第二補助ねじ線条３０４、３０４とを具備している。単一の主ねじ線条３０２及び二重補助ねじ線条３０４、３０４は、第一主ねじ線条３０２が、軸方向に離間された複数の一連の主ねじ山３３２を具備する一方で、第二補助ねじ線条３０４、３０４の各々一つが軸方向に離間された複数の一連の補助ねじ山３３４、３３４を具備しているという点で、図５で開示されたねじファスナ２００の、単一の主ねじ線条２０２及び二重補助ねじ線条２０４、２０４に実質的に同じであり、従って前記ねじ線条３０２、３０４、３０４の詳細な説明は簡潔さを重要視して本明細書では省略されている。しかしながら、図６に開示されているようにねじファスナ３００のねじ区間３３０が所定の軸方向の広がりを有しており、前記広がりは、例えばねじファスナ３００が中に打ち込まれて挿入される特定の工作物又は基材、及び所望の挿入トルクと引き抜き抵抗値等のような様々な要因又はパラメータに拠り実際には変化するが、図６に開示されているように例えば、ねじファスナ３００のねじ区間３３０の軸方向の広がりは、ねじファスナ３００の全長の概ね少なくとも二分の一から三分の二の長さを実際には構成することができるということが特筆される。

本発明の独特で斬新な教示及び原理を明確に認識するために、最も前の主ねじ山は、３３２-１、３３２-２、及び３３２-３で付番されていて、第一主ねじ山３３２-１がねじファスナ３００の尖った先端部３２２の直ぐ上流に軸方向に配置されており、一方第二及び第三主ねじ山３３２−２、３３２−３が、第一主ねじ山３３２-１の上流に軸方向に配置されていて、図５と共に示されて説明された構造に関連して特筆された教示及び原理による、２Ｐの軸方向の距離又はピッチによって互いに軸方向にそれぞれ離間されている。図５に示されているようなファスナを下に置かれている基材又は工作物の中に打ち込んで完全に挿入するために必要な挿入トルクは、ねじファスナ２００が下に置かれている工作物又は基材の中に打ち込まれて挿入されるとき、第二補助ねじ線条２０４、２０４のねじ山の前方の一つが、ねじファスナ２００のセルフタッピングの間に下に置かれている工作物又は基材の中に生成される、下に置かれている工作物又は基材の切り屑または破片の流れ又は排出により明らかに若干妨害されるということから比較的大きいものとして経験されることを想起すると、本発明の原理と教示により、第二補助ねじ線条３０４、３０４の補助ねじ山３３４の最も前方の一つが、ねじファスナ３００のねじ区間３３０の前端から除去されていることが見られる。

更に詳しく、ねじファスナ３００の先端部３２２と第一主ねじ山３３２-１との間に形成された、ねじファスナ３００のシャンク部３０１の軸方向区間は、周縁または外周に延在する第一のスペース、凹所、又はポケット３３６−１を効果的に形成するように、第二補助ねじ線条３０４、３０４の補助ねじ山３３４を全体的に欠いており、ねじファスナ３００の尖った先端部３２２、及びねじファスナ３００の第一主ねじ山３３２-１が、工作物又は基材に入り始め、そのことによりそのような切り屑又は破片を生成又は形成し始めるとき、前記周縁または外周に延在する第一のスペース、凹所、又はポケット３３６−１の中に、ねじファスナ３００が打ち込まれて挿入される下に置かれた工作物又は基材の切り屑又は破片が一時的に収容又は堆積されることが可能である。同様の様態で、第一主ねじ山３３２-１と第二主ねじ山３３２-２との間に形成される、ねじファスナ３００のシャンク部３０１の軸方向区間は、周縁または外周に延在する第二のスペース、凹所、又はポケット３３６−２を効果的に形成するように、第二補助ねじ線条３０４、３０４の補助ねじ山３３４を同様に全体的に欠いており、前記周縁または外周に延在する第二のスペース、凹所、又はポケット３３６−２の中に、ねじファスナ３００が打ち込まれて挿入される下に置かれた工作物又は基材の切り屑又は破片が、一時的に収容又は堆積されることが同様に可能である。そのような破片又は切り屑がその次に、下に置かれている工作物又は基材の中の事前穿孔の最低奥部に落下すること、及び凹所又はポケット３３６-１、３３６-２の準備は、そのような破片又は切り屑が事前穿孔の最低領域に実際に落下するまでそのような破片又は切り屑の収容を効果的に提供することが容易に理解可能である。凹所又はポケット３３６-１、３３６-２の中への破片又は切り屑のそのような収容の結果として、そのような破片又は切り屑は、主ねじ山３３２-１、３３２−２の最も前方の一つのセルフタッピングの前進を妨害又は妨げることはなく、そのことにより挿入トルクのレベルは劇的に低減可能である。ポケット又は凹所３３６−１、３３６−２が、第一主ねじ山３３２-１及び第二主ねじ山３３２−２と共に機能するように提供されることが特筆される一方で、挿入トルクレベルが命令又は要求するとき、同様のポケット又は凹所が、例えば第二主ねじ山３３２-２と第三主ねじ山３３２-３との間にあるように、別の主ねじ山と共に設けられてもよい。

このように、ねじファスナを製造するためのねじ転造工程又は技法が十分に容易にされているだけではなく、更に挿入トルクレベルが、ファスナの打ち込み及び挿入段階における、破片又は切り屑とねじファスナとの間のどんな妨害も除去することに起因して劇的に低減されるところの新しい改良ねじファスナが本発明の原理と教示によって造られていることが見られる。更に、前述の挿入トルクレベルの低減の結果として、ねじファスナは、早すぎる破損又は破壊を経験することはなく、それによってねじファスナは、下に置かれている基材又は工作物の中へ所望の貫入深さまで打ち込まれて挿入されることが可能になる。

明らかに、本発明の多数の変形形態及び変更形態が上述の教示の観点から可能である。例えば、ねじファスナの特別な寸法、一連のねじ山の間に規定される軸方向の間隔、又はねじ線条の相対サイズは、そのような寸法、間隔、又はサイズが、本発明の原理及び教示から逸脱することなくねじファスナの動作特性を相応して変えるために望ましくあるようにもちろん変えられることが可能である。従って、特許請求の範囲のなかで本発明は実施されそうでなければ本明細書に詳細に記載されたように実施されることが理解されるはずである。

図１は、在来の従来技術のねじ転造ダイスの平面図である。 図２は、図１に示されたタイプの在来の従来技術の一対のねじ転造ダイスの側面図であり、一対の在来の従来技術のねじ転造ダイスが、その間に挟まれた素材と共にねじ転造工程を実行しているときの、前記ねじ転造ダイスの使用状態を示している。 図３は、図１に示された在来の従来技術のねじ転造ダイスの部分断面斜視図である。 図４は、普通の“高低”ねじ山を素材上に形成するために利用される、一対の在来の従来技術のねじ転造ダイスの一つを示す概略図であり、そこでは“高低”ねじが第一主ねじ線条と第二補助ねじ線条とを具備しており、さらに第一主ねじ線条と第二補助ねじ線条の一連のねじ山が、素材に沿う交互の軸方向の位置で形成されている。 図５は、図４の概略図に類似の概略図であるが、本発明の原理と教示によって造られた一対の新しい改良ねじ転造ダイスの一つを示していて、前記新しい改良ねじ転造ダイスは、特許文献１の中で開示されているようなものであり、また素材上に“高低”ねじ山を形成するために利用され、そこでは“高低”ねじ山が、第一主ねじ線条と、一対の第二補助ねじ線条とを具備しており、またさらに第一主ねじ線条と第二補助ねじ線条との一連のねじ山が、素材に沿う交互の軸方向の位置で形成されている。 図６は、本発明の原理と教示により造られた新しい改良二重補強リードねじファスナの軸方向断面図であり、そこでは前述の特許文献１の中で開示されたような、ねじファスナの所望の特性と特徴は効果的に保たれる一方で、そのようなねじファスナの挿入トルク特性を効果的に低減させることにより、下にある基材又は工作物の中へのそのようなねじファスナの挿入が促進されて、下に置かれた獲得される基材又は工作物の中へのねじファスナの完全な貫入を実際に可能にする。

符号の説明

３００…ねじファスナ
３０１…シャンク部
３０２…第一主ねじ線条
３０４…第二補助ねじ線条
３２０…六角形頭部
３２２…先端部
３３２…主ねじ山
３３４…補助ねじ山

Claims (7)

1. 本体部と、加工面と、複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋と、ねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の複数のセットと、を具備する、ねじファスナ形成用ねじ転造ダイスであって：
   前記本体部が、縦軸線を有していて;
   前記加工面が、前記本体部上に配設されていて;
   前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋が、複数の第一主ねじ山を含んでなる第一主ねじ線条を素材上に形成するために、前記本体部の前記加工面上に配設されて、前記本体部の前記縦軸線に対して所定の角度で方向を定められており、また軸方向の第一の所定の離間間隔によって互いに離間された第一所定位置で第一主ねじ山が素材上に逐次的に形成されるように、前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋が、前記第一の所定の離間間隔により互いから横に離間されていて；
   前記ねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の複数のセットが、複数の第二補助ねじ山を各々が含んでなる二重第二補助ねじ線条のセットを素材上に形成するために、前記本体部の前記加工面上に、前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋の間の横に差し挟まれた位置に配置されて、前記本体部の縦軸線に対して所定の角度で方向を定められており、また、前記ねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の複数のセットの各一つを構成する複数のねじ転造ダイス第二補助ねじ筋が、第二の所定の離間間隔によって互いに横に離間されていて、前記ねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の複数のセットの前記配置の結果として、前記二重第二補助ねじ山のセットを前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋の間に形成するために、複数の第一主ねじ山が、第一所定位置で素材上に逐次的に形成されるとき、複数の第一主ねじ山を素材上に形成するために利用される素材の材料部分が移動されることが必要な距離が有効に最小化され、次に最小化されたことにより素材からねじファスナを完全に形成するために必要な前記ねじ転造ダイスの長さ寸法を最小化する、ねじ転造ダイス。
2. 前記本体部の前記加工面上に配設された前記ねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の複数のセットの各一つが、前記二重第二補助ねじ線条のセットを素材上に形成するために、三本の横に離間されたねじ転造ダイス補助ねじ筋を含んで成る、請求項１に記載のねじ転造ダイス。
3. 素材上に形成された前記二重第二補助ねじ線条のセットの各一つを含んで成る前記第二補助ねじ線条の間に形成される横の間隔が、０．０７６２〜０．２５４ｍｍ（０．００３〜０．０１０ｉｎ）の範囲にあるように、前記三本の横に離間されたねじ転造ダイス補助ねじ筋の各一つが、０．０７６２〜０．２５４ｍｍ（０．００３〜０．０１０ｉｎ）の範囲の横幅寸法を有する、請求項２に記載のねじ転造ダイス。
4. 前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋を互いに離間させる前記第一の所定の間隔にほぼ等しい第三の所定の間隔によって互いに横に離間された位置で、前記ねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の複数のセットが前記本体部の前記加工面上に配設される、請求項１に記載のねじ転造ダイス。
5. 前記本体部の前記加工面上に配設された前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋の深さが、前記本体部の前記加工面上に配設された前記複数のねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の深さの少なくとも二倍である、請求項１に記載のねじ転造ダイス。
6. 前記本体部の前記加工面上に配設された前記複数のねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の深さが所定の深さに到達した後一定であるのに対して、前記本体部の前記加工面上に配設された前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋の深さが、前記ねじ転造ダイスの軸方向長さの全体に渡って連続的に増大する、請求項１に記載のねじ転造ダイス。
7. 前記ねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の複数のセットの各一つが、前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋から所定の第四の間隔で横に離間された、請求項１に記載のねじ転造ダイスであって、
   前記複数のねじ転造ダイス第一主ねじ筋の間に形成された前記第一の所定の横の離間間隔が、前記ねじ転造ダイス第二補助ねじ筋の複数のセットの間に形成された前記所定の第四の軸方向に離間された間隔の二倍に等しい、請求項１に記載のねじ転造ダイス。

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