JPH0681828A - 薄板金ナットおよびその製法 - Google Patents

薄板金ナットおよびその製法

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JPH0681828A
JPH0681828A JP3255379A JP25537991A JPH0681828A JP H0681828 A JPH0681828 A JP H0681828A JP 3255379 A JP3255379 A JP 3255379A JP 25537991 A JP25537991 A JP 25537991A JP H0681828 A JPH0681828 A JP H0681828A
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lobe
radius
lobes
nut
barrel portion
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JP3255379A
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Richard L Reynolds
リー レイノルズ リチャード
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Pac Fasteners
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    • B21D53/24—Making other particular articles nuts or like thread-engaging members
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 平たんな薄板金素材から形成し得る、高い比
強度をそなえた軽量ねじ付きナットを提供すること。 【構成】 薄板金で形成された管状のバレル部分と、バ
レル部分に沿い軸線方向に延び、且つ半径方向にそれぞ
れ外方および内方へ延びてそれぞれバレル部分の外径お
よび内径を画定する、円周方向へ交互に均等に隔置され
た複数の外側および内側ローブと、円筒状のリング部分
および内側ローブのそれぞれの内面にそれぞれ設けられ
た連続ねじおよびローブねじとを主要な構成要素とする
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全体として薄板金から
スタンピングにより形成されるねじ付きナット部材に関
する。
【０００２】
【従来の技術】概ね平たんな薄板金原料からスタンピン
グによって作られるねじ付きナット部材は周知されてお
り、この種のナット部材の例は、１９４５年６月２６日
付発行の締結装置に関する米国特許第２，３７８，９５
７号および１９３７年８月２４日付発行のキャップ付き
ナットとその製作技術に関する米国特許第２，０９０，
６４０号により知ることができる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明の場合には、平た
んな薄板金原料から形成できる軽量なねじ付きナットが
高い比強度を以て提供される。例えば本発明の構成によ
り、類似サイズの在来のフランジ付き中実ナットのわず
かに約３分の１の重量でありながらその強さの約８０％
を有する、軽量なフランジ付きナットを形成することが
できる。
【０００４】本発明には独特のスカラップ状の形状が利
用されており、それにより、在来の多辺スパナによる把
握を容易にさせる外側輪郭と、はまり合うねじ付きボル
トおよびその他のねじ付き部材との高率のねじ係合を行
うねじ山の形成を容易にさせ従って高力ねじ山を提供す
る内側輪郭とを備えるナット部材が得られる。従って本
発明のナット部材は、平たんな薄板金から、一端に拡張
フランジを有する本質的に一様な円筒上バレルを備えた
構造体に形成される。ナットは、フランジ無しで構成す
ることもできる。次いでバレルは、複数の位置で半径方
向に内方へ変形されて、弧状の面を有する半径方向に外
方へ延びるローブから隔置された、弧状の面を有する半
径方向に内方へ延びるローブを形成する。次いで内側ロ
ーブ上に、内面ねじ即ちめねじが形成される。ねじ山形
状は切削の際の金属除去により作ることができるが、な
るべくならフォーム・タップ、即ち金属を切離する代わ
りに金属を移動させるタップで作ることが望ましい。分
かる通り、その結果は、高い比強度を有する比較的に安
価な、軽量締結具となる。
【０００５】この独特のナット構成はまた、有効なトル
ク特性の付与を容易にさせる。更に、連続ねじを備える
ナットのバレルの頂部へ連続するリングまたはカラーを
付加して、その端部のシーリングとねじ強さの若干の増
大とを得ることができる。本発明のナット構成および方
法はまた、ナット構造体が、ブラケットや本体部材のよ
うな更に大きい薄板金材料と一体に形成されることを容
易にする。
【０００６】従って本発明の目的は、薄板金で形成され
且つ、円周方向へ交互し、半径方向に内側および外側へ
延びるローブにより画定されるスカラップ構造を有する
独特の軽量なナット部材を提供することにある。
【０００７】本発明の別の目的は、独特の薄板金ナット
およびその構成方法を提供することにある。
【０００８】本発明のその他の諸目的、諸特徴および諸
利点は、添付図面についてなされる次の説明および添付
クレイムにより明らかとなろう。
【０００９】
【実施例】ここで図１ないし図５について考察する。同
図にはナット部材１０が示され、一端で、拡張された概
ね平たんなフランジ１４に終わるバレル部分１２を包含
している。バレル部分１２の反対側の端は、環状のリン
グ部分１６に終わる。ナット部材１０は平たんな薄板金
原料で形成され、従ってバレル部分１２、拡張フランジ
１４およびリング部分１６の肉厚は、ほぼ同一である。
【００１０】バレル部分１２は、半径方向に内方へ延び
るローブ２０と交互する、円周方向へ等しく隔置されて
半径方向に外方へ延びる複数のローブ１８で形成され
る。図１ないし図５の本発明の形式においては、６組の
内側ローブ２０と交互する６組の外側ローブ１８が示さ
れている。因に、ローブ１８，２０により画定される全
体的な外側輪郭は、スパナ工具でつかむことを容易にさ
せる不規則な面である。この外側輪郭は、在来の、即ち
在来の六角形ナットをつかみ得る、スパナによってつか
まれるように作ることができ、あるいは特殊工具での把
握を可能とすべく特別に形成することができる。
【００１１】ナット部材１０には内面ねじ２４を備える
通り孔２２があり、ねじ２４には、内側ローブ２０を横
切って形成されたローブねじ部分２６と、リング部分１
６へ連続的にローブねじ部分２６を形成されたリングね
じ部分２８とが包含されている。
【００１２】外側ローブ１８は、概ね半径Ｒ１を有する
弧状の形を備えるように形成される。同様に内側ローブ
２０が、内面ねじ２４のローブねじ部分２６の形成前に
概ね半径Ｒ２を有する弧状の形を備えるように形成され
る。
【００１３】結果として生ずる内側ローブねじ部分２６
は、円周方向および半径方向の双方へ極力完全にねじ山
を画定することが望ましい。完全な円周方向ねじ山を有
する在来のスタンピングされた金属ナット構造体上での
ねじ山の形成においては、ねじ山形状の金属が移動され
る際、タップ上に作り上げられる可能性のある極めて高
い集中圧力の結果として、フォーム・タップによるねじ
山の半径方向の形成が制約される。それ故、フォーム・
タップの適正な寿命を得るため、半径方向に浅いねじ山
がしばしば設けられる。これは、結合されるボルトのは
まり合うねじ山に係合する、より少ない有効面積を結果
として生じ、結果的な更に弱いねじ込み連結をもたら
す。本発明においては外側ローブ１８が内側ローブ２０
間に、軸線方向へ延びる凹所または空げきを画定し、従
ってローブねじ部分２６を形成する際、フォーム・タッ
プによるタッピング作業中に移動される金属は円周方向
へ容易に流れてフォーム・タップ上の負荷を減少させ
る。その結果、結果として生ずるねじ山が可成り充分な
半径方向深さを有することを許容しながら、ローブねじ
部分２６の円周方向の範囲が増大される。
【００１４】因に、内側ローブ２０の半径Ｒ２は、外側
ローブ１８の半径Ｒ１よりも可成り大である。このこと
が、内側ローブ２０のそれよりも可成り小さい外側ロー
ブ１８の円周方向長さを結果として生じさせ、それによ
り、ローブねじ部分２６の形成のため円周方向に利用可
能な材料の高い比率が保障される。本発明の一形式にお
いては、内側ローブ半径Ｒ２が、外側ローブ半径Ｒ１の
約１．７５倍であった。
【００１５】更に、通り孔２２内への内側ローブ２０の
半径方向範囲は、ねじ形成のため金属の容積に余剰を設
けて、フォーム・タップのねじ山形状のほぼ完全な充足
を結果として生ずるように選定された。従って、ここで
図５をみると、内側ローブ２０はねじ山形成前に、関連
するフォーム・タップの谷径Ｄ１’よりも小さい直径Ｄ
を有する如くに選定された。直径Ｄ１’はまた、内側ね
じ部分２６の山頂直径である。本発明の一形式において
は、半径Ｒ２と直径Ｄ１とが、直面する山頂と谷底とに
より画定される容積の約１２０％の局所容積を画定する
ように選定された。その結果、ローブねじ部分２６の円
周方向長さが、フォーム・タップにより画定される最終
的な全ねじ山容積の１００％となるように形成された
が、更に、隣接する円周方向の空げきおよびそれらの空
げき内への金属の流れのため、形成されたねじ部分２６
は、外側ローブ１８により画定された隣接空げき内へ円
周方向に延び、それにより、ねじ山の円周方向長さを増
大させる。本発明の一形式においては、これが、同じ半
径の通り孔２２の全円周の約６５％ないし約７０％の円
周方向弧状長さを備えたローブねじ部分２６を結果とし
て生じている。
【００１６】本発明の一形式においては、ナット部材１
０が、約２．５４mm（０．１０in）の厚さを有する中炭
素鋼、１０５０鋼、で形成された。ナット部材１０は、
約４．５７２mm（０．１８in）の外側ローブ半径Ｒ１
と、約７．７４７mm（０．３０５in）の内側ローブ半径
Ｒ２とを備えていた。直径Ｄ１は約２５．４mm（１．０
in）、直径Ｄ２は約３８．１ミリ（１．５in）、直径Ｄ
３は約４４．４５ミリ（１．７５in）であった。ナット
部材１０には、熱処理に先立ち、ねじ２４が形成され
た。内側ローブねじ部分２６の形成に先立ち、フォーム
・タップの完全ねじ形成部分の直面する容積の約１２０
％の局所化された容積が内側ローブ２０により画定され
た。結果は、フォーム・タップのねじ山形状の輪郭のほ
ぼ完全な反転である輪郭をローブねじ部分２６が有し、
従って、フォーム・タップの谷底と山頂とで画定された
容積をほぼ完全に充足した、即ちほぼ１００％の充足、
ということである。同時に、内側ローブ２０の金属の円
周方向移動のため、ローブねじ部分２６は、ねじ部分２
６の領域における全円周の約６５％ないし約７５％の円
周方向長さを備えていた。ナット部材１０の形成後、そ
れは、上述の如く、約Ｒｃ３２ないし約Ｒｃ４２のロッ
クウェル硬さに熱処理された。言及された形式のナット
部材１０に関する一用途においては、結合されるボルト
またはおねじ付き部材上のはまり合うねじ山の有効容積
の約９０％が内側ローブねじ部分２６によって得られ
た。結果として得られたナット部材１０のローブねじ部
分２６は、約Ｒｃ２６ないし約Ｒｃ３６のロックウェル
硬さを有する中実ナット上の同数のねじ山の強さの約８
０％を備えていた。
【００１７】ナット部材１０がその関連するボルト部材
へねじ込まれる際にそれを助けるため、ナット部材１０
の前端に、ナット１０の引込側における内側ローブ２０
の円周の回りに延びる面取り部３０が設けられる。面取
り部３０には約４５°の角Ａを備えることができる。
【００１８】若干の用途にあっては、ナット部材１０の
頂部または外端部にシーリングを施すことが望ましいこ
とがある。これは、ほぼ完全且つ一様な、円形形状を画
定するリング部分１６によって得られる。リング部分１
６は、少なくとも１本の完全なねじ山を画定するに充分
な軸線方向長さＬを以て形成される。図１に示された実
施例および上述の如き特定の形式の場合、リング部分１
６の軸線方向長さＬは約２．５４mm（０．１０in）、即
ちリングねじ部分２８が１ないし約２本の完全ねじ山と
なるに充分なものであった。リングねじ部分２８により
付加的な強さが得られたとしてもそれは、ねじ山の限定
された範囲の故に、全体的な強さの比較的にわずかな比
率である点に留意すべきである。更に、形成工程におい
て、リング部分１６の内径および外径部が面取りされ且
つ収束し、従ってリングねじ部分２８の形成のための材
料の有効容積がローブねじ部分２６のためのそれよりも
少ないことに留意すべきである。孔２２内に完全なねじ
２４を形成する際、フォーム・タップが引込側（即ちフ
ランジ部分１４のある側）から始動され、従ってリング
ねじ部分２８の限定された軸線方向の範囲のフォーム・
タップへの影響が最小化されることに留意すべきであ
る。
【００１９】言及した如く、本発明にとっての一つの利
点は容易さおよび正確さであり、それにより、有効なト
ルク特性をナット部材に付与することができる。これ
は、図１ないし図５の実施例中の同様な構成諸要素と類
似の構成諸要素に添え字「ａ」を付加して同一の数字表
示を行った図６ないし図１０の実施例に示されている。
後段で変更された場合を除き、同一番号を付した構成諸
要素は同一と見なすべきものとし、簡素化のため、反復
しないこととする。
【００２０】従ってここで図６について考察する。ナッ
ト部材１０ａは、複数のボール部材３４を有する取付具
３２（仮想線で示す）内に示されている。図６に示す形
式においては３個のボール部材３４が利用され、３組の
内側ローブ２０ａと係合すべく、円周方向へ均等に隔置
されている。ボール部材３４は、取付具３２の使用に先
立ち、直径Ｄ４より小さい予め選定された量である直径
Ｄ４’を画定すべく位置する。従って、バレル部分１２
ａがボール部材３４と相対的に軸線方向へ動かされる
と、係合された３組の内側ローブ２０ａが半径方向に内
方へ変形されて、予め選定された更に小さい直径Ｄ４’
まで直径Ｄ４を減少させる（図７および図１０の半径方
向に変形された面３６参照）。この半径方向の内方への
変形の軸線方向の範囲は、所望程度の有効なトルクの特
性が得られるように制御することができる。外側ローブ
１８ａによって得られる内側ローブ２０ａ間の隔置によ
り、ボール部材３４に係合される内側ローブ２０ａのみ
が半径方向へ内方に変形される。従ってバレル部分１２
ａの一般の全体的な円形輪郭は、言及した局所的変形が
なければ、保持される。このようにして、他の形式のナ
ット構造体についてと同様に、だ円形状の形成は回避さ
れる。また矢張り、全体的な有効なトルク特性は、選定
された内側ローブ２０ａの半径方向の変形の量によるの
みならず、変形の軸線方向の範囲によっても注意深く制
御することができる。言及した本発明の特定の形式にお
いては、局所的な半径方向の減少が約０．３８１mm
（０．０１５in）ないし０．５０８mm（０．０２０i
n）、即ち直径Ｄ４の約１％未満であった上、それらは
関連するローブねじ部分２６ａの軸線方向長さの半分に
わたって得られた。リング部分１６ａの、テーパを付し
または面取りを付した形状の故に、その部分がボール部
材３４と左程の係合をなさず、従って概ね影響を及ぼさ
れなかったことは留意すべきである。また、ローブねじ
部分２６ａの変形が軸線方向に限定され、少なくとも約
１ないし約２本のねじ山を前端、即ちフランジ１４ａに
残し、結合されるボルトのねじ山への最初のねじ込みを
容易にさせていることにも留意すべきである。言及した
変形段階は、その作業を容易にするため、ナット部材１
０ａの、その所要の硬さへの熱処理前に行われる。有効
なトルク特性が３組の内側ローブ２０ａへ付与されるよ
うに示したが、それは、３、４組または全６組の内側ロ
ーブ２０ａへ容易に付与されることに留意すべきであ
る。
【００２１】言及した如く、本発明のナット構造体は、
ブラケットや薄板金部品のような、より大きな薄板金構
成要素と一体に形成することができる。この種の構成
は、図１ないし図５の実施例中の同様な構成諸要素と類
似の構成諸要素に添え字「ｂ」を付加して同一の数字表
示を行った図１１に示されている。別に記述されない限
り、同様に番号を付された構成要素はほぼ同じであり、
従って簡素化のため、その説明は反復しないこととす
る。
【００２２】こうして図１１には、ナット部材１０ｂ
が、ブラケットやより大きな薄板金部品の部分のよう
な、更に大きい薄板金構成要素と一体に形成して示され
ている。従ってこの構成は、固定されるべき薄板金構成
諸要素の一つと一体をなす高力ナット構造体との、薄板
金構成諸要素の組立てを容易にさせ得るものである。
【００２３】開示された本発明の好適な実施例が上述の
諸目的を達成すべく充分に考慮されていることは明白と
なろうが、本発明の適正な範囲と正当な意味とを逸脱す
ることなく本発明を修正、変形および変更し得ることは
理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄板金ナット部材の一形式の絵画図。
【図２】図１のナット部材の平面図。
【図３】図２の概ね矢印３−３の方向についての図１の
ナット部材の断面図。
【図４】図２の概ね矢印４−４の方向についての図１の
ナット部材の断面図。
【図５】中にローブねじ部分が形成される前のバレル部
分を実線で示し且つ金属の移動により形成されたねじ部
分を仮想線で描いた、図１の概ね矢印５−５の方向につ
いての図１のナット部材の拡大部分断面図。
【図６】有効なトルク特性を付与する取付具を仮想線で
示した、図１に示す如きナット構造体上での有効なトル
ク特性の形成を示す平面図。
【図７】有効なトルクの特徴点が付加された後のナット
部材を描いた図１のそれと類似の絵画図。
【図８】図７の概ね矢印８−８の方向についての図７の
ナット部材の断面図。
【図９】有効なトルク特徴点が付加された後の、図６の
矢印９−９の方向についての、図６のみのナット部材の
みの断面図。
【図１０】図９の、全体として円１０内に指示したナッ
ト部材の部分の拡大部分断面図。
【図１１】薄板金のブラケットまたは本体部分の一部分
として形成されて示された、図１に描かれた形式のナッ
ト構造体の絵画図。
【符号の説明】
１０ 薄板金ナット １２ バレル部分 １６ リング部分 １８ 外側ローブ ２０ 内側ローブ ２６ ローブねじ部 ２８ 連続ねじ部 Ｄ１ 内径 Ｒ１ 第一半径 Ｒ２ 第二半径

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 薄板金ナットにして、 管状バレル部分と、 前記バレル部分に沿い軸線方向に延びて前記バレル部分
    の外径を画定する、半径方向に外方へ延びる複数の外側
    ローブと、 前記外側ローブ間を円周方向へ前記バレル部分に沿い軸
    線方向に延びて前記バレル部分の内径を画定する、半径
    方向に内方へ延びる複数の内側ローブとを含み、 前記外側ローブが、前記内径において前記内側ローブ間
    に、円周方向へ隔置された空げきを画定し、 前記内径において前記外側ローブの半径方向に内側の表
    面に形成されたローブ内面ねじを含み、 前記ローブ内面ねじが、前記外側ローブの隣接するもの
    により画定される空げき内に円周方向へ部分的に延び、 前記内側ローブが、前記外側ローブのそれよりも可成り
    大きい円周方向長さを有し、 前記ローブ内面ねじが、前記内径の円周の約６５％ない
    し約７０％の円周方向の弧状長さを有するようにした薄
    板金ナット。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のナットにおいて、第一
    半径を有する概ね弧状の輪郭を各前記外側ローブが備
    え、前記第一半径より可成り大きい第二半径を有する概
    ね弧状の輪郭を各前記内側ローブが備えるようにしたナ
    ット。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のナットにおいて、第一
    半径を有する概ね弧状の輪郭を各前記外側ローブが備
    え、前記第一半径より可成り大きい第二半径を有する概
    ね弧状の輪郭を各前記内側ローブが備え、前記第二半径
    が前記第一半径の約１．７５倍であるようにしたナッ
    ト。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載のナットにおいて、前記
    ナット部材が前記バレル部分の一端に連続リング部分を
    備え、前記リング部分が前記ローブ内面ねじの延長とし
    て連続めねじを備えるようにしたナット。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載のナットにおいて、前記
    内側ローブの少なくとも若干が、ねじ山形成後、半径方
    向に内方へずれて、有効なトルク特性が得られるように
    したナット。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載のナットにて、より大き
    い薄板金部材の一体部分として形成されるナット。
  7. 【請求項７】 薄板金ナット部材を作る方法にして、 管状バレル部分を形成する段階と、 前記バレル部分の長さに沿い軸線方向へ延びる、円周方
    向に隔置された、半径方向に外方へ延びる複数の外側ロ
    ーブを形成する段階と、 前記バレル部分の長さに沿い軸線方向へ、且つ前記外側
    ローブの隣接するものの間に延びて前記バレル部分上に
    直径を画定する、円周方向に隔置された、半径方向に内
    方へ延びる複数の内側ローブを形成する段階と、 前記内側ローブの材料を半径および円周方向の双方へ移
    動させることにより前記内側ローブの前記内径にねじ山
    を形成し、それにより、形成されたねじ山が、前記外側
    ローブにより前記内側ローブ間に生成された空げき内へ
    少なくとも部分的に延びるようにする段階とを含み、 前記ローブ内面ねじが、前記内径の円周の約６５％ない
    し約７０％の円周方向の弧状長さを有するようにする方
    法。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の方法にして、第一半径
    を有する概ね弧状の輪郭を各前記外側ローブが備え、第
    二半径を有する概ね弧状の輪郭を各前記内側ローブが備
    え、前記第二半径が前記第一半径より可成り大であるよ
    うにする段階を含む方法。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載の方法にして、第一半径
    を有する概ね弧状の輪郭を各前記外側ローブが備え、第
    二半径を有する概ね弧状の輪郭を各前記内側ローブが備
    え、前記第二半径が前記第一半径の約１．７５となる如
    く形成されるようにする段階を含む方法。
  10. 【請求項１０】 請求項７に記載の方法にして、前記バ
    レル部分の一端に連続リング部分を形成し、前記リング
    部分が前記ローブねじの延長として連続内面ねじを備え
    るようにする段階を含む方法。
  11. 【請求項１１】 請求項７に記載の方法にして、ねじ山
    形成後、前記内側ローブの少なくとも若干を半径方向に
    内方へずらせて、有効なトルク特性を得る段階を含む方
    法。
  12. 【請求項１２】 請求項７に記載の方法にして、より大
    きい薄板金部材の一体部分としてナットを形成する段階
    を含む方法。
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