JPH03121303A - 穴開け及びねじ形成締結具 - Google Patents

穴開け及びねじ形成締結具

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JPH03121303A
JPH03121303A JP2179407A JP17940790A JPH03121303A JP H03121303 A JPH03121303 A JP H03121303A JP 2179407 A JP2179407 A JP 2179407A JP 17940790 A JP17940790 A JP 17940790A JP H03121303 A JPH03121303 A JP H03121303A
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JP
Japan
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wing
drilling
angle
screw
wings
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JP2179407A
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English (en)
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Frank Piacenti
フランク・ピアセンティ
Steven N Flinchum
スティーヴン・ネイル・フリンチャム
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Emhart Industries Inc
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Publication date
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/10Screws performing an additional function to thread-forming, e.g. drill screws or self-piercing screws
    • F16B25/103Screws performing an additional function to thread-forming, e.g. drill screws or self-piercing screws by means of a drilling screw-point, i.e. with a cutting and material removing action
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
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    • F16B25/0036Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
    • F16B25/0089Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw the screw having wings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/89Tool or Tool with support
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    • Y10T408/906Axially spaced

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  • Drilling Tools (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、木のような軟らかい材料を金属のようなより
硬い材料に締結する自己穴開け(ドリル)ねじに関する
。かかるねじは第1の軟らかい材料に穴を開け、ねじ部
分の噛み込みを防止するための突起、即ちウィングを有
する型式のものである。
特に、本発明は、新規な形状のウィングを有し、公知の
ねじよりも短い穴開は時間で済む自己穴開は型ねじを提
供するものである。
(従来の技術及びその課題) 冷間鍛造又はピンチ研削法により製造された先端を有す
る自己穴開は型ねじは公知である。例えば、米国特許筒
3,395,6f13号、同第4,295.76i1号
、同第4.70,175号、及び同第4,787,79
2号はかかる方法により製造されたねじを開示している
穴開けし、木のような第1の軟らかい材料を金属のよう
な第2のより硬いワーク部材に締結するための自己穴開
は型ねじも又公知である。かかるねじは典型的に、水部
分の穴を広げる働きをした後、破断する脆弱なウィング
を有することを特徴としている。例えば、米国特許筒3
,699,841号、同第3,982,464号、同4
,347,027号、同第4,645,396号、同4
,655,661号、同第4,722,107号、英国
特許第1,093,709号及び西独特許筒2,613
,720号は脆弱なウィングを有するかかる自己穴開は
型ねじを開示している。脆弱でないウィングを有するこ
とを特徴とする自己穴開は聾ねじも又公知である。
例えば、米国特許筒3,478,639号及び同第4,
0211,987号は破断不能なウィングを有するかか
るねじを開示している。
米国特許筒3.40,639号は、2つのねじ部分間の
ドエル領域と、ドエル領域に位置決めされかつ第2のピ
ンチ研削法により形成されたウィング状の外形をした突
起とを有する絶縁体ねじを開示している。この突起は基
本的に矩形の外形及び断面形状を有している。当接部又
は能動ストッパとして機能する突起の作用面は、ねじ付
き締結共の軸線に対して垂直である。この突起は能動ス
トッパとして機能し、下部のワークに接触したとき破断
せず、これにより、締結具の侵入を制限し、上部の絶縁
ワークの圧縮又は歪曲を防止する。この突起は、締結具
が何れか一方のワークに切り込み又は穴を開ける機能を
向上させるものではない。
米国特許筒3,699.!141号及び同第3,982
,464号は木を鋼に締結するよう場合のように、2つ
の異なる材料を締結するのに典型的に適用される自己穴
開は型ねじ先を開示している。これらのねじ先は基本的
な穴開けねじ先を形成する工程と、別個の鍛造又はピン
チ研削法によって、ウィングを形成する工程という、2
つの別個の工程により形成される。かかる別個の工程に
おいて、ねじ先の方向は重要であり、ウィングを正確に
位置決めして形成するためには、付加的な固定、加工及
びセット時間を必要とする。米国特許筒3,699,8
41号に記載されたウィングは締結具の回転軸に対して
負の(前方)スクイ角を有している。かかる負のスクイ
角度は障害又は妨害体として作用し、切屑が逃げるのを
阻止する傾向がある。これに対し、本発明は、ウィング
が切削動作及び切屑が逃げるのを促進させ得るような改
良された形状を備え、−回の鍛造工程により完全に形成
される穴開けねじ先及びウィングを提供することである
米国特許筒4.ON、987号は、ウィングを有する変
形した形状の穴開けねじ先を備える自己穴開は型締結具
を開示している。この特許に記載されたウィングは、ワ
ークと接触したときに破断じない。
これらウィングは穴開けねじ先の一体部分であり、穴開
けねじ先が正確に機能するためには、完全な状態に維持
されなければならない。木を鋼に締結する場合のように
、2つの異なる材料を効果的に締結するためには、ウィ
ングは接触したとき破断するものであることが必須であ
る。
米国特許筒4,347,027号及び英国特許第1,0
93,709号は木を鋼に締結する場合のように、2つ
の異なる材料を締結するのに典型的に適用される自己穴
開は型ねじ先を開示している。この場合にも、これらね
じ先は、基本的な穴開けねじ先を形成する−工程と、鍛
造又はピンチ研削法によってウィングを形成する別の工
程という2つの別個の工程により形成される。この特許
のウィングは第1の実施例において、円形ダイにより形
成される直径方向に対向する略円形の2つの半円形すり
ゎり及びイヤーとして説明されている。これらウィング
の第2の実施例は、ダイにより形成された直径方向に対
向する2つのイヤーを備え、細部から伸長する該イヤー
が軸部の中心線に対して略直角となる後方端縁、軸部の
中心線に対して小さい角度にて伸長する前方端縁、及び
大部分が湾曲した外側部分を有している。この形態のイ
ヤーは、ねじの頭部が破断する前に、該頭部を受は入れ
るためのざら穴をワークに開けることを目的とするもの
である。第3の実施例は、各イヤーの前方端縁に切欠き
が形成されている点を除いて、第2の実施例と同一であ
る。このようにして、各イヤーは、ざら穴を開け、その
穴を凹状にする正面部分と、半径方向の寸法が拡大され
た第2の部分とに分割される。これらねじ先の設計に必
須のことはねじの強度を増大させなければならないこと
である。これは、必要とされる加工工程、及びねじ転造
のようなその後の工程における取扱い及び送り工程が困
難であるため、原材料コストのみならず、製造コストも
増大する。
これに反して、本発明は1つの工程にて完全に形成する
ことが出来、ねじの強度を増大させる必要のないねじ先
を提供するものである。
米国特許第4,645,396号は木を鋼に締結する場
合のように、2つの異なる材料を締結するのが典型的な
適用例である自己穴開は型ねじ先を開示している。この
場合にも、先端はその1つの工程が鍛造(ピンチ研削法
)によりウィングを形成する工程である2つの工程によ
り形成される。この設計における連続的な切り刃は、ウ
ィングの肉厚と共に熱処理の臨界的条件を必要とする。
この設計の場合、熱処理が不適切であるならば、ウィン
グは下部のワーク、即ち金属ワークと最初に接触したと
き直ちに又はきれいに破断せず、この設計の連続的な切
り刃が、当然金属ワークまで穴を開け、ねじのかみ合い
及び保持強度を望ましくない程度にまで低下させる結果
となる。これに反し、本発明は、ウィングが下部のワー
ク、即ち金属ワークに係合する前に正確な径の穴を完全
に形成し、これにより、トルク差を生じさせ、ウィング
が容易に破断され、好適なねじかみ合い及び保持機能が
得られるように穴の径を適正に維持する、穴開けねじ先
を提供するものである。
米国特許第4,655,661号は、木材を金属に締結
する場合のような、2つの異なる材料を締結するための
典型的な適用例である自己穴開は型ねじ先を開示してい
る。このねじ先は1つの鍛造(ピンチ研削法)工程によ
り形成されるようである。ダイの製造には、幾分精巧が
必要とされるようである。この米国特許は、母線上にて
ねじ先からある距離をおいて対向するように取り付けら
れた2つの切り刃を有する、約30°の頂角の円錐形の
穴開けねじ先としてそのねじ先を説明しており、これら
切り刃は、湾曲した望ましくは略半円形の外端縁を有す
る小さい平坦なタブ形状としである。2つの切り刃は、
穴開けねじ売上にて同一の軸方向高さの位置に位置決め
される一方、同一の半径方向の寸法を有している。この
ねじ先の欠点はその設計が精々比較的肉厚の薄い(0,
040インチ)金属基板に穴を開は又は穿孔するのに適
して゛いることである。
米国特許第4,722,107号は穴開けねじ先を製造
するのと同一の鍛造法又はピンチ研削法により形成され
る垂直ウィング30を有する水対金属の穴開けねじを開
示している。ねじ先及びウィングを整形する一対のダイ
も又開示されている。ウィングは矩形のキャビティの形
態に形成される。当該技術分野で公知のように、かかる
キャビティを採用する結果、特に、丸形又は充填の不十
分な形状誤差のあるウィングが形成される。丸形又は充
填の不十分なウィングの結果、切り刃に沿って望ましく
ない負の逃げ角が生じる。さらに、垂直方向な形態は正
の迎え角を提供しない。これに反し、本発明は、切り刃
の正の逃げ角及び正の迎え角を含む改良された形態を備
え、切削動作及び切屑が逃げるのを容易にする穴開けね
じ先及びウィングを提供するものである。
(課題を解決するための手段) 本発明は、冷間鍛造又はピンチ研削法によって同時に製
造される穴開けねじ先及びウィングを有する改良された
穴開は型ねじを提供するものである。このウィングは、
約1°乃至約5°の正の切り刃迎え角B1約10°乃至
約50°の正の切り刃逃げ角、約5°乃至約35°の後
端縁角及びナイフ状の切り刃を許容する水滴型の三日月
形断面を有する改良された形態を特徴とする。この改良
された形態の結果、木に対して予期し得ない程迅速な穴
開けを行うことが出来る。
(実施例) 細長い軸部12、及び頭部14を備えるねじブランクが
一対のダイア1.72の間に位置決めされ、冷間鍛造又
はピンチ研削法にて加工される。
冷間鍛造又はピンチ研削法により、以下により詳細に説
明する溝又はすりわり22.24、及び穴開けねじ先本
体ランド46.46A及び48.48Aを有する略楕円
形の交軸形態のねじ先部分20が形成される。この冷間
鍛造又はピンチ研削工程中、ざら76.78内に位置決
めされ、溝表面26.34の第2の切り刃30,38に
沿って穴開けねじ先部分20に取り付けられたウィング
状突起87.88が形成される。次に、ブランクはねじ
転造工程に送られ、この工程にて、端部80及びさら7
6.78の不要部分を転造してブランクから除去する一
方、ねじ軸部にねじ50が転造される。ウィング状突起
87.88が転造工程中妨害されずかつ損傷されずに通
過し、これと同時に端部80及びさら76.78の不要
部分に接触しかつこれらを分離させるのに十分な隙間を
提供し得るように転造ダイか変形されているため、ウィ
ング状突起87.88は転造工程による影響を受けない
。かかる隙間は、当該技術分野にて公知であるように、
スペーサブロックを利用するか又は転造するダイ自体に
隙間スペースを提供することにより得ることが出来る。
第2図を参照すると、完成されたねじ10はねじ50と
、及びその後端と一体にされた頭部14とを有する細長
い軸部12を備えている。この頭部14には、工具と協
働し、ねじを回転させ挿入又は引き抜く任意の便宜な従
来の手段を設けることが出来る。
ねじ10は第4図に図示するように略楕円形の交軸形態
の案内端20を有している。ここで使用する楕円形とい
う用語は、本発明の説明上使用するものであり、厳密な
数学的意味で使用するものではない。本発明によるねじ
は、任意の数の穴開けねじ先又は案内端の形態を採用す
ることが出来る。例えば、米国特許第3,395,60
3号、同第4,295゜768号、同第4,725,1
75号又は同第4,787,792号に記載されたもの
とすることが出来る。一般にかかる案内端部分は、該案
内端の対向する四半分部分に形成された縦方向に伸長す
る溝又はすりわり22.24を有することを特徴として
いる。この溝22は案内切り刃28(第1の切り刃)及
び30(第2の切り刃)、ウィング切り刃81、ウィン
グ後端縁82及びドラグ面(溝壁)32を有する溝面2
6により画成される。この溝24は案内切り刃36(第
1の切り刃)及び38(第2の切り刃)、ウィング切り
刃83、ウィング後端縁84及びドラグ面(溝壁)40
を有する溝面34により画成される。
これら溝面26.34は僅かに円弧状であり、ねじの縦
軸に対して小角度を有する面内に略位置しており、これ
により、切削工程中切り刃から材料の除去を容易にする
。溝面26.34の輪郭は、第3図及び第4図に図示す
るように、切り刃28.81.36.83に適正な切削
角及びスクイ角を提供する。ドラグ面32.40又ねじ
の縦軸に対し角度を成して配設されており、切削工程中
に除去された材料の排出を容易にする。
第4図に明確に図示するように、文字「a」は文字「b
」で示したドラッグ面32.40の最大幅より大きい切
削面28.36の最大幅を示す。
溝面26.34は楕円形案内端の横方向長軸(a)から
略オフセットされかつ該長軸に対し千鳥に位置しており
、これにより、全体として長軸を画戊する。ドラッグ面
は横方向軸(b)に対して同様の関係に位置している。
文字「C」は長軸の幅寸法プラスウィング切り刃81.
83の合計寸法を示す。この幅寸法は十分に大きくし、
ウィングによって開けた穴がねじ50に対して十分な隙
間を提供し得るようにする必要がある。
従って、溝面26.34の切り刃28.30及び36.
38の協働動作によりそれぞれ上部ワーク(木又は同等
の材料)及び下部ワーク(鋼又は同等の材料)に開けら
れた最初の案内穴は、ねじ先の長袖(b)よりも大きく
なる。このため、短軸(b)を画成すると見なすことの
出来るドラグ面32.40は、切り刃により開けられた
案内穴の側壁に係合しない。
同様にして、切削面とドラグ面との中間にある以下ラン
ド46.48と称する穴開けねじ先本体の円弧状部分は
、案内穴の側壁に係合しない。即ち、ランド46.48
はドラグ面の最小半径から切削面の最大半径まで略円弧
状の輪郭にて横方向に徐々に横断する。長袖及び短軸の
長さの差を約10%程度にすれば、ランド46.48に
よる隙間を確保するのに十分であり、従ってかかる寸法
差が望ましいことが分かった。
同様の方法により、それぞれ溝面26.34に取り付け
られたウィングのナイフ状の切り刃81.83の協働動
作により開けられた第2の案内穴は案内端の長軸(a)
よりも大きく、上部ワークのら旋状ねじ部分50の外径
よりも大きい。ウィングの切り刃81.83がそれぞれ
下部ワークに接触すると、切り刃81.82.85及び
83.84.86により画成されたウィングの強度を上
進るトルク差が生じ、ウィングを溝面26.34から破
断させ、これにより、切り刃28.30及び36.38
により下部ワークに開けられた最初の案内穴の直径の寸
法を変えることがない。
ウィング87.88は改良された形態を有しており、そ
の結果、その他の設計のウィングと比べ穴開は時間が短
縮される。第2図に見るとき、ウィング87.88は略
三角形の形状を有するように見える。極めて重要なこと
は、切り刃81が、締結具lOの回転軸に対し垂直では
なく、切り刃81が溝面26に合う箇所に位置決めされ
た縦方向回転軸に対し垂直な面に対しである角度を成し
て位置決めされるようにすることである。この角度は切
り刃の正の逃げ角と称する。この切り刃の正の逃げ角は
lGo乃至50°の範囲内とし、約20°乃至40°の
範囲とすることがが特に望ましい。ウィングの外端縁は
上記軸(c)から鍛造方法及び材料の流動点により決ま
る角度にて後方に勾配を付け、ねじ本体に合う箇所まで
伸長するようにするか、又は別の実施例において、成形
ダイに設計したウィングの所定の寸法に達するようにす
る。その箇所にてウィングの切り刃81,83に対し平
行にある角度を成して上記所定の寸法に従い、かつ主た
る案内本体に戻る。第2図に最も明確に図示するように
、後端縁82.84はねじの後端に向けてテーパが付け
られている。即ち、ウィングの直径(c)に交わる横方
向長軸は後端の方向に長さが短くなる。このことは、又
切削工程中に除去された材料が逃げるのを容易にし、か
つ有効切削接触面積を小さくし、これにより、上部ワー
クに対する摩擦ドラグを最小にする。この角度は後端角
と称する。この後端角は約5°乃至約35°の範囲内と
し、約10°乃至約25°の範囲とすることが特に好ま
しい。
第3図を参照すると、ウィングの肉厚は水滴状の三日月
形の形状をしているが、このことは又穴開は時間を短縮
するのに寄与する。穴開は時間の短縮に重要なことは、
ねじ光位置30A1ウィング後端縁82、ウィング切り
刃81、及びその第2の切り刃30との交点、ねじ光位
置38A1ウィング後端縁84、ウィング切り刃83、
及びその第2の切り刃38との交点により画成される凹
状溝面26.34のそれぞれ伸長部分である進み面26
A、34Aが、縦方向回転軸を通る面に対し平行となら
ないようにすることである。進み面26A、34Aはか
かる面に対しある角度を成して位置決めされており、そ
の角度は正の迎え角と称する。この正の迎え角Bの好適
な値は約1°乃至5°であり、約3°乃至5°の範囲が
特に好ましい。さらに、水滴状の三日月の形状により、
切り刃81.83はナイフ状の尖鋭なねじ先を備えるこ
とが出来る。ウィングの肉厚Tは十分に大きくし、木の
ワークを切削するとき破断しないようにすると共に、金
属ワークを切るとき、ウィングが破断するのを阻止しな
い程度の肉厚とする必要がある。この肉厚Tの好適な範
囲は約0.010インチ乃至0.020インチであり、
0.010インチ乃至0.015インチが特に望ましい
ウィング87.88は溝面26.34の凹状の円弧部分
に沿って所定の箇所に形成され、ねじの軸線から半径方
向にねじ先本体の外径(a)の軸線を上回る所定の寸法
(c)まで伸長する。ウィングの凹状内面は、案内端2
0の溝面26.34の凹状面に等しくかつ平である凹状
面に位置している。第2図及び第8図を参照すると、こ
のウィングは切り刃28から幾多の距離にて溝面22の
端縁に沿って位置決めすることが出来る。一般に、切り
刃28から十分に離して位置決めし、ウィングが穴に接
触する前に、案内ねじ先が金属ワークに穴を開けること
が出来るようにする。ウィングを穴開けねじ先から幾多
の距離にて位置決めすることが出来ることが本発明の重
要な特徴である。
これにより、各種の状況にて優れたウィングを設計する
ための7レキシビリテイを得ることが出来る。溝面26
.34に沿ったウィングの位置を変える計算方法につい
て以下に詳細に説明する。
第10図乃至第13図を参照すると、例えば、正の切り
刃逃げ角のようなある角度を成して位置をすることの出
来るリブRを付加することによりウィングをさらに補強
することが出来、リブが切り刃に対し平行となり、又は
回転軸線に対し垂直となるようにすることが出来る。支
持リブの断面形状は製造が容易であるように、角度付き
の形状(第10図及び第11図)又は半径方向の形状(
第12図及び第13図)が最適であるが、変えることも
出来る。
支持リブを利用する利点は、硬質/頑強な木に適用され
る小径の締結具において特に顕著である。
標準的な穴開は型ねじの熱処理は約0.00?インチの
深さまで表面硬化させ、ウィングの前面及び背面に対し
て2回行えば、0.014インチの深さまでになる。典
型的な肉厚0.100インチのウィングは70%熱処理
されたウィングであり、かかるウィングは硬質又は堅牢
な木の適用において過早破断を促進する傾向のある脆性
を備えるに至る。ウィング全体の肉厚を大きくし、表面
硬化の深さを浅くすれば、そのようにして製造されるウ
ィングの寸法により十分な強度が得られ、鋼ワーク中で
の破断を阻止することが出来る。さらに、この肉厚の厚
いウィングを製造するのに必要とされる材料の量はウィ
ングの直径に使用される材料から振り分けなければなら
ず、このt;め、寸法不足のウィング直径となる可能性
がある。支持リブにより特定の領域に最小量の材料を位
置決めし、ウィングを補強しかつ支持することが可能と
なり、これはトラスが性能を損なうことなく、補強しか
つ支持するのと全く同じ方法である。支持リブは同一の
0゜00フインチの深さの熱処理により70%表面硬化
される。リブ及びウィングの外面が境を接する材料の芯
は延性のままであり、このため所望の破断を妨害するの
に十分な程度にまで強度を増大させることなく、過早破
断を阻止することが出来る。
ら旋ねじ50が軸部12の後縁部分に形成されている。
切り刃28.30及び36.38により画成される略楕
円形の案内端20の長軸(a)は軸部12のねじの谷の
径よりも長い一方、切り刃81.82及び83.84に
より画成されるウィングの長軸(c)は軸部12のねじ
の外径よりも長い。特に、第2図及び第4図を参照。こ
のように、切り刃28.30及び36.38により画成
される案内端は軸部12の谷の径よりも大きい径の案内
穴を開ける一方、切り刃81、後端縁82及び切り刃8
3、後端縁84により画成される案内端は軸部12の外
径よりも大きい径の案内穴を上部ワークに開ける。
破断線93.94は、水滴状形状のウィング面85.8
6及び穴開けねじ先本体のランド46.48のそれぞれ
の鍛造工程中に、材料を交差させることにより形成され
る。これら破断線93.94の始点は面92.98と共
にダイア1.72上に形成された要素93A、94Aと
して第6図に示されている。
第9図を参照すると、ウィングは非対称状に位置決めす
ることが出来る。又、第7図に示すように、2つではな
く、1つのウィングのみを提供することが望ましいこと
もある。これら及びその他同等の構成も本発明の一部で
あると考えられる。
本発明の形態を有するウィングによる穴開は時間の短縮
の効果を示すため、次の試験を行った。
IFI−113及び5AE−J7Bに記載されたような
標準をの穴開は試験装置を使用して穴開は比較試験を行
った。3つのウィング各々の10個の標本を使用して、
6.8k g (15ボンド)の荷重及び2.50OR
PMの回転速度にて肉厚2.22c m (77Itイ
ンチ)の乾燥させたホワイトオーク材に穴を開けた。以
下の試験結果において、デザインNo、1は発明の設計
によるウィングが迎い角2°、及び切り刃の逃げ角20
°にて対称状に配設された4プラスねじ先ねじである。
デザインNo、2は本発明による設計によるウィングが
非対称状に位置決めされ(第9図に示すように)、第1
のデザインと同一の迎い角及び切り刃の逃げ角を有する
4プラスねじ先ねじである。デザインNo、3は米国特
許第4.70,107号に記載されたねじの商業的変形
例であるHX2−1/lのシンジョーリーマである。
試験結果は次の通りである。
6.3g            3.83     
      6.302.29           
5.09           4.622.14  
        2.58          8.4
7241           4.23      
     6j94.71X−4,483,44X=3
j8     2.94X=5.672.3g    
         6.30            
5.455、月      3.16      3.
276.05           3.82    
       7.068.88          
 3.60           5.163.96 
          2.27           
7.06上記試験結果から明らかであるように、本発明
によるデザインNo、1及びデザインNo、 2は従来
のねじであるデザインNo、3よりも著しく短い穴開は
時間を示した。
次に、第6図を参照すると、第1図乃至第5図に示した
締結具を製造するための一対のかみ合いダイア1.72
が示されている。これらダイア1.72は米国特許第3
,395,603号に示されたものと同様であるが、第
1図乃至第5図、及び第8図乃至第13図に示した締結
具を提供する改良点を包含するものである。ダイア1.
72はワーク上に溝面26.34を形成し得るように配
設されたサドルと称される凸状部分95.96及び当該
技術分野にて周知の鍛造工程中、締結具の穴開けねじ先
部分20を形成する関係面を備えている。
本発明の目的を達成するためには、凹状面97.98に
は、通路とも称されるより急峻な凹状面97.98が形
成される。このようにして、鍛造工程中、ダイア1.7
2が相互に接近し、凹状面97.98がそれぞれサドル
96.95に係合すると、通路91.92はこれら面間
に空所を形成し、金属が自然に流動し、ウィング87.
88を形成するだめの逃げ路を提供する。
ダイア1.72の製造中又は調整中、凹状面98.97
上における通路91.92の位置を調節することにより
、第7図乃至第9図に示すような、本発明の別の実施例
を得ることが可能となる。
さらに、ダイア1.72をさらに製造し又は調整するこ
とにより、即ち、サドル95.96に対して所定の断面
積及び位置を有するそれ自体の通路を提供することによ
り、第1θ図乃至第13図の別の実施例に示すような支
持リブRをウィング87.88を有する穴開けねじ先部
分20と同一の鍛造工程中に製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による鍛造又はピンチ研削工程後でねじ
形成工程前における金属ねじブランクの側面図、 第2図は第1図に示したねじブランクにねじを形成して
作られた本発明によるウィングを有する完成した金属ね
じの側面図、 第3図は第2図に示したねじの90°の角度から見た拡
大図、 第4図は第2図及び第3図に示したねじの挿入部分又は
案内端の端面図、 第5図は第2図、第3図及び第4図に示したねじの挿入
部分又は案内端の斜視図、 第6図は鍛造又はピンチ研削工程によって第1図に示し
たねじを特に形成し得るようにした一対のダイの斜視図
、 第7図乃至第13図は本発明による別の実施例のねじを
示す図である。 10:ねじ     12:軸部 14:頭部     20:ねじ先部分22.24:す
りわり 26:溝面     28.30:切り刃32ニドラグ
面   34:溝面 36.38:切り刃 40ニドラグ面 46.48;ランド 50:ねじ 71.72:ダイ 76.78:さら 80:端部 81.83.85:ウィング切り刃 82.84.86:ウィング後端縁 87.88:ウィング 91.82:通路 93.94:破断線 93A、94A:要素 95.96:サドル 97.98:凹状面 FIG、 1 FIG、2 4 FIG、3 FIG、4 手 続 補 正 書(方力 平成 2年り0月/7日 平成2年特許願第179407号 2、発明の名称 穴開は及びねじ形成締結具 3゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、軟らかいワークを硬いワークに締結する穴開け及び
    ねじ形成締結具にして、 ねじ付き軸部と、 案内端と、 前記案内端に沿って縦方向に伸長し、各々が溝面及びド
    ラグ面を画成する複数の溝と、 前記案内端から半径方向外方に伸長しかつ該案内端に脆
    弱に接続された、材料を除去する少なくとも1つのウィ
    ングにして、前記締結具の縦軸に対して約1乃至5゜の
    範囲の角度を画成する進み面が関係する溝面の一部と連
    続するようにされた前記ウィングと、 前記案内端に合流し、前記進み面と共に、前記ウィング
    を半径方向に見たとき、水滴状の形状の三日月状のリブ
    を画成する後縁凸状面と、を備え、前記面が下方の切り
    刃に端末があり、前記縦軸に対し垂直な面に対する約1
    0゜乃至50゜の逃げ角を形成し、 前記リブが該リブが前記案内部分に合流する箇所まで前
    記切り刃の最外側端から半径方向内方にテーパが付けら
    れるようにしたことを特徴とする締結具。 2、請求項1記載の穴開け及びねじ形成締結具にして、 前記各ウィングの外径が前記ねじ付き軸部のねじ径より
    大きいことを特徴とする締結具。3、請求項2記載の穴
    開け及びねじ形成締結具にして、 前記支持リブが前記ウィングの切り刃に対して平行であ
    ることを特徴とする締結具。 4、請求項2記載の穴開け及びねじ形成締結具にして、 前記支持リブが前記締結具の回転縦軸に対して垂直であ
    ることを特徴とする締結具。 5、請求項4記載の穴開け及びねじ形成締結具にして、 前記溝の数に対応する所定の数のウィングが設けられる
    ことを特徴とする締結具。
JP2179407A 1989-07-06 1990-07-06 穴開け及びねじ形成締結具 Pending JPH03121303A (ja)

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