JPH08505925A - ファスナ及びこれに用いるスクリュ手段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ファスナは、ねじ付きシャフトを有するスクリュと、スクリュ手段のねじ付きシャフトを収容する寸法及び形状とされた少なくとも部分的に螺旋状のねじ型画成縁部を有するように前形成された孔を備える隆起部を有する締付け片或はシートとから成る。スクリュ手段のねじ付きシャフトから成る頂は、ねじ付きシャフトの軸方向において非対称面形状を有し、以てシャフトはより大きな付加トルクに耐えられる。

Description

【発明の詳細な説明】 ファスナ及びこれに用いるスクリュ手段 本発明は、ファスナに関し、特にスクリュ手段から成るタイプのファスナに関 する。 シートメタル製ねじ型ファスナは、従来から知られており、低トルク締付けの 業界で利用されている。この種のファスナは、複数の隣接リム（limb）を有する ほぼＵ字形のクリップから成り、これらのリムの１つは、ボルト又はスクリュか ら成るスクリュ手段のねじ付きシャフトが嵌合するようなされたねじ山孔部を有 し、他のリムは該シャフトが通過するプレーンオリフィスを有する。 我等は、上述のごとき従来型ファスナで達成可能なものより高いトルクが要求 される用途への使用に適した改良型ファスナを考案した。 本発明によれば、ファスナであって、 ａ）ねじ山付きシャフトを有し、前記ねじ山付きシャフトの頂が、前記シャフ トの軸方向において非対称の表面形状を有するスクリュ手段と、 ｂ）孔が貫通する隆起部を有する締付け片若しくはシートと、から成り、前記 孔は、前記スクリュ手段の前記ねじ山付きシャフトが螺合する形状及び寸法とさ れた少なくとも部分的に螺旋状のねじ画成縁部を有するように形成されて成るフ ァスナが提供された。 記載のようなスクリュ手段と締付け片若しくはシートとから成る本発明のファ スナに加え、本書に記載したスクリュ手段自体も新規なものと信じる。 スクリュ手段のねじ山の頂の半径方向最外部は、実質的にフラットであるのが 好ましい。 典型的に、ねじ山の頂は対応するフランク（flank）によって形成されており 、フランクは、好ましくは対応の実質的に平坦な部分から成る。 フランクは、ねじ付きシャフトの軸に対してそれぞれ角度の異なる方向に向け られているのが好ましい。対応するフランクの１つはねじ付きシャフトの軸に対 してほぼ直角方向とされており、対応する平坦部分の他の１つは軸に対して鋭角 に、好ましくは５０゜〜７０゜の範囲で傾斜している。望ましくは、ヘッドの頂 の各フランクは対応するフランクに対して巾方向に延びる頂部によって連結され ている。 ねじ付きシャフトの軸に対してほぼ直角に配置された平坦なフランクは、シャ フトの軸に対して鋭角に配置された平坦部より半径方向の広がりを少なくするの が好ましい。 ねじ付きシャフトは、トルクが付加されるボルト若しくはスクリュヘッドなど の駆動可能端部若しくは頭部を備えるのが望ましい。 典型的に、使用時、ねじ付きシャフトは、（１つ又はそれ以上のプレート部材 などの）少なくとも１つの孔付き物品本体にねじ込まれ、物品本体がねじ付きシ ャフトの駆動可能端部若しくは頭部と締付け片との間に保持、固定されるように 、締付け片若しくはシートを介して所定位置に固定される。 特に好ましくは、ねじ付きシャフトの谷の径と内径との間にねじを含む材料の 容積が、ねじ付きシャフトの谷の径と内径との間の隣接するねじ部の間の空間の 容積より小さくならず、それ以上になるようにすることが特に望ましい。 典型的に、スクリュ手段及び締付け片或はシートの一方、好ましくは両方がメ タル製とされている。 有益なことに、締付け片或はシートは、互いに隣接し、かつ、相互連結部から 離れる方向に延びる第１及び第２のリムを有するほぼＵ字形のクリップから成る 。典型的に、ねじ付き孔を備える締付け片の隆起部がリムの１つに設けられてい る。 典型的に、締付け片の隆起部の孔部のねじ型画成縁部は、少なくともその一部 において螺旋状となっている。有益にも、ねじ型画成縁部の螺旋状部は、螺旋が ほぼ１回転になっている。典型的に、ねじ型画成縁部の螺旋１回転離れた部分は 、ねじ付きシャフトのねじのピッチにほぼ等しい距離だけ軸方向に離隔している 。 望ましくは、ねじ型画成孔部のすぐ近くの締付け片の隆起部は、対応フランク の鋭角に曲った平坦部に連続して延びるよう曲げられている。 ここで、例示としての具体的実施例に基づき、添付図面を参照しながら本発明 をより詳細に説明する。図面中、 図１は、従来型ファスナの部分断面図であり、 図２は、本発明のファスナを使用状態において示す部分切欠き概略図、 図３は、図２のファスナに用いたスクリュの部分説明図、 図４は、図２のファスナの締付け片若しくはシートの部分断面図、 図５は、図２のファスナの締付け片若しくはシートの形成方法を説明図、 図６は、本発明を包含するＶ字形クリップファスナを使用状態において示す部 分切欠き斜視図、そして、 図７は、スクリュ手段のねじ付きシャフトに代る代替ねじ型を用いた、本発明 によるファスナの代替実施例の部分断面図である。 図面中の特に図１には、シート状金属のねじ型ファスナと一般には呼称される 形式のファスナが部分的に示されている。このファスナは、金属ファスナ片（st rip）又はシート３の隆起部におけるねじ型孔に螺合するボルト又はスクリュの ねじ切りされたシャフト２を備える。シート３のスクリュねじの断面形は、典型 的にはＩＳＯ（International Organization for Standardization）メートルね じ或いはウイットウォースねじに見られるような対称的な「Ｖ」形状の頂（cres t）４及び谷（root）底５ を含む。 孔のねじ型に画成された縁部６は略々螺旋状であり、図示のようにねじ山の「 Ｖ」形状の断面形に係合する。把持されるべきシート部材又はプレート部材が、 ねじ又はボルトの頭とファスナ片又はシート３との間に典型的な状態でクランプ されており、シャフト２は把持されているシート部材又はプレート部材に設けら れた孔を貫通しており、ファスナ片又はシート３におけるねじ型孔に螺合してい る。 この形式のファスナは、典型的には、比較的小さなトルクがスクリュ又はボル トに作用される適用分野に適合している。このトルク範囲以上であると、ファス ナ片又はシート３の隆起部における（線Ａ，Ｂに沿っての）座屈又は崩れによっ て、或いはねじ切りされたシャフト２のねじ山のすり減りによって、ファスナの 欠損が生じる。 図２乃至図５には、本発明の第１実施例に係る改良されたファスナが示されて おり、符号７で全体的に示されているファスナは、ねじ切りされたスクリュ又は ボルト８を備えており、該ねじ切りされたスクリュ又はボルト８は、ファスナ片 又はシート１３の隆起部１２におけるねじ型孔１１のねじ型を画成する縁部１０ に螺合可能なねじ切りされたシャフト９を有する。使用に際して、ボルト８はね じ型孔１１内に締めつけられ、対象シート部材又はプレート部材２１をボルトの 頭１４とファスナ片又はシート１３との間にクランプする。 図３に示されるように、ねじ切りされたシャフト９は頂１５及び谷１６を含む ねじ切りされた断面形を有し、該頂１５及び谷１６は該シャフトの軸方向におい ての断面形に関して不均整となっている。此等の頂１５及び谷１６はねじ山にお ける内径（大きな径）ａ及び谷径（小さな径）ｂをそれぞれ画成するそれらの限 界に平坦部１７，１８をそれぞれ有する。注目すべきは、平坦部１７の軸方向の 長さ（寸法ｃ）は平坦部１８ の軸方向の長さ（寸法ｄ）より大きいことである。この特徴は、ねじ山の頂１５ 内の材料が２つの隣接する頂の間における空間の体積と比べて非常に大きな体積 を占めているねじを提供する効果を提供し、それによって、ねじの剪断強さを改 良し、それによって、ねじ山がすり減る前にシャフト９に作用又は付加され得る トルクを改良する。ねじ山の頂１５のフランク（flank）１９及び２０は、それ ぞれ、シャフトの軸２３に対して、６０゜及び直交するように方向づけられてい る。フランク１９，２０の角度的な方向づけ（或いは形態）におけるこの違いは 、シャフトの軸方向における不均整な断面形を有するねじ切りされたシャフトに よって意味されるものをもたらしており且つそれ自体である。 図４に示されたファスナ片又はシート１３は、上述した先行技術に係るファス ナ片又はシート３と略々同様である。しかしながら注目されるべきは、孔１１の ねじ型を画成する縁部１０に直に隣接する片又はシート１３の部分は、ねじ切り されたシャフト９のフランク１９の余角を形成している（即ち、シャフト９の軸 に対して６０゜傾斜している）。 先行技術に係るファスナ片の製造において、隆起部１２、孔１１、ねじ型画成 縁部１０の首尾一貫した形状及び寸法を達成することに関しては、種々の問題が 存在していた。図５に示されるように、本発明のファスナ片１３は、先ずファス ナ片又はシート１３に打抜きで孔１１を形成することによって製造される。孔１ １は略々鍵孔の形状であり、渦巻き形状部（打抜きされた時、先行技術に係るね じ型孔の場合のような実質的な円ではない）と外側に延びるフィンガー形状スロ ット１１ａとを有する。続いて、隆起部１２及び螺旋状のねじ型を画成する縁部 １０は、孔１１を取り囲む片の部分を２つの相補的に形成された巻型（一方のみ が図示されている）の間で塑性変形することによって形成され得る。それからこ のファスナ片は一定の大きさに切り出され、そして特定の適用 分野のためには、引き続いて典型的な「Ｕ」形状クリップに変形される。 先行技術に係るファスナ片用には、隆起部１２におけるねじ型孔１１の形成に 続いて、（熱処理或いは他の方法で）ファスナ片材料を硬化することが必要であ る。本発明のファスナに従ったファスナ片用としては、そうしたファスナ片材料 を続けて硬化することは常には必要とされない。図６には、使用中の本発明に従 った「Ｕ」形状クリップファスナ２７が示されている。一対のプレート部材２５ ，２６はこのクリップファスナのアーム１３，１３ａの間に配置されており、ボ ルト状シャフト８は、ボルト状シャフト８は、肢１３ａ及びプレート部材２５， ２６の整合状態の孔に挿入されると共に、該シャフト８のねじ山はアーム１３の 隆起部１２におけるねじ型孔に螺合している。ボルトの頭が締めつけられことに よって、プレート部材２５，２６はアーム１３，１３ａの間に確実にクランプさ れる。 図７には、本発明に従ってのファスナの代替実施例が示されている。図示され る実施例において、ファスナ片１３のねじ型孔１１及び隆起部１２は、図２乃至 図６に関連して上述したファスナ片１３の対応部分と略々同等である。しかしな がら、ねじ切りされたシャフト９のねじ型の断面形は、該シャフトの軸方向にお いて不均整である一方、図２乃至図６で説明したねじ型の断面形とは異なってい る。図７に示された実施例において、図３に示される実施例での谷１８とフラン ク２０との間の角度９０゜が、角度付けされた面３０で置き換えられている。ね じ切りされたシャフト９のねじ型断面形の形成時に、該シャフトからより少量の 材料が削られて、（谷底１８とフランク２０との間の）９０゜肩部の必要性が不 要にされている。これは１つの改良点であると考えられ、その理由としては、ね じ型断面形の製作が容易となり、且つまた、そうした９０゜肩部に現れる応力集 中が軽減されるためにシャフトの構造的強さ が改良されるからである。 以上、本発明に従うファスナは、先行技術に係るファスナで達成可能なもので は著しく過剰となるトルクの作用に耐え得ることを示したが、それ故に、先行技 術に係るファスナには適合しない広範な適用分野における使用に適合するもので ある。例えば、本発明に従うファスナは、公知のねじ型ファスナの代替として使 われることに加えて、従来のスクリュ／ナット型ファスナ、スクリュ／溶接ナッ ト型ファスナ等々の代替として使用可能である。 更に、本発明に従う（と共に、例えば図２、図３、図６並びに図７で示された ような）スクリュ手段の数々の試みは、スクリュ手段自体が、木、プラスチック 、金属等々における固定用として、他の適用分野での従来のスクリュに置き換え 可能であることを示した。そうした適用分野において、本発明に従うスクリュ手 段は、公知のスクリュ手段と比較して、改良されたトルク特性及び他の特性を有 することが示された。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１１月２８日 【補正内容】 請求の範囲 １．ファスナであって、 ａ）ねじ付きシャフトを有するスクリュ手段であって、前記ねじ付きシャフト の頂が前記シャフトの軸方向において非対称の表面形状を有し、前記シャフトの 軸に対して所定角度傾斜するフランク部から成るスクリュ手段と、 ｂ）貫通孔を備える隆起部を有する締付け片或はシートと、 から成り、前記孔は、前記スクリュ手段の前記ねじ山付きシャフトが螺合可能 な形状及び寸法とされ、かつ、ほぼ完全に１螺旋回転分にわたって連続的に延び る少なくとも部分的に螺旋状のねじ画成縁部を有するよう前形成されており、前 記孔の前記ねじ型画成縁部に近接する前記締付け片或はシートの前記隆起部は、 前記孔の前記ねじ型画成縁部のほぼ全体に沿って前記スクリュ手段の前記ねじ付 きシャフトの前記ねじ山の前記傾斜したフランク部と対応して傾斜しているファ スナ。 ２．前記前形成孔は、螺旋状の前記ねじ型画成縁部と連結する非螺旋状縁部を有 している請求項１に記載のファスナ。 ３．前記スクリュ手段の前記ねじ付きシャフトの前記ねじ山の前記頂の半径方向 最外部分は、実質的に平坦である請求項１又は２に記載のファスナ。 ４．前記スクリュ手段の前記ねじ付きシャフトの前記ねじ山の前記頂は、更に別 のフランク部から成る請求項１乃至３のいずれか１項に記載のファスナ。 ５．前記ねじ山から成る前記フランク部は、前記ねじ付きシャフトの軸に対して それぞれ角度の異なる方向に向けられている請求項４に記載のファスナ。 ６．前記更なるフランク部は、前記ねじ付きシャフトの軸に対してほぼ直角に配 設されている請求項５に記載のファスナ。 ７．前記ねじ付きシャフトの軸に対してほぼ直角の向きとされた前記フランク部 は、前記シャフトの軸に対して鋭角に傾斜した前記フランク部よりも半径方向の 広がりが少ない請求項６に記載のファスナ。 ８．前記スクリュ手段の前記ねじ付きシャフトの内径と谷径との間の領域のねじ から成る材料の体積は、前記シャフトの内径と谷径との間の領域のねじの隣接す るねじ部間の空間の容積以上である請求項１乃至７のいずれか１項に記載のファ スナ。 ９．前記ねじ型画成縁部の１螺旋回転離れた隣接部分は、前記スクリュ手段の前 記ねじ付きシャフトの前記ねじのピッチとほぼ等しい距離だけ軸方向に離隔して いる請求項１乃至８のいずれか１項に記載のファスナ。 １０．前記ねじ型画成孔は、前記隆起部の前形成に先立って前記締付け片或はシ ートに設けられた鍵穴状の穴から形成されている請求項１乃至９のいずれか１項 に記載のファスナ。 １１．前記鍵穴状の穴は、外方に延出する指部に接続する渦巻き状縁部から成る 請求項１０に記載のファスナ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＣＮ，ＪＰ，ＵＳ (72)発明者 デイビース，フリップ・アーサー 英国ウェスト・グラモーガン・ＳＡ４・４ ＢＹ，スワンジー，ゴージィノン，セシ ル・ロード・36

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ファスナであって、 ａ）ねじ山付きシャフトを有し、前記ねじ山付きシャフトの頂が、前記シャフ トの軸方向において非対称の表面形状を有するスクリュ手段と、 ｂ）孔が貫通する隆起部を有する締付け片或はシートと、から成り、前記孔は 、前記スクリュ手段の前記ねじ山付きシャフトが螺合する形状及び寸法とされた 少なくとも部分的に螺旋状のねじ画成縁部を有するように形成されて成るファス ナ。 ２．前記ねじ型画成縁部の螺旋状部は、ほぼ１回螺旋状回転しており、ほぼ１螺 旋回転分だけ離れたねじ型画成縁部の部分は、前記スクリュ手段の軸方向に互い に離隔している請求項１に記載のファスナ。 ３．前記孔は、螺旋状の前記ねじ型画成縁部と連結する非螺旋状縁部を有してい る請求項１又は２に記載のファスナ。 ４．前記スクリュ手段の前記ねじ付きシャフトの前記ねじ山の前記頂の半径方向 最外部分は、実質的に平坦である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のファス ナ。 ５．前記スクリュ手段の前記ねじ付きシャフトの前記ねじ山の前記頂は、対応の フランク部によって画成されており、前記フランク部は、実質的に平坦な部分か ら成る請求項１乃至４のいずれか１項に記載のファスナ。 ６．前記対応フランク部から成る前記平坦部分は、前記ねじ付きシャフ トの軸に対しそれぞれ異なる角度の向きで配設されている請求項５に記載のファ スナ。 ７．前記フランク部から成る前記平坦部分の１つは、前記ねじ付きシャフトの軸 に対してほぼ直角に配置されており、前記平坦部分のもう一方は鋭角に傾斜して いる請求項６に記載のファスナ。 ８．前記ねじ付きシャフトの軸に対してほぼ直角の向きとされた前記平坦部分は 、前記シャフトの軸に対して鋭角な向きとされた前記平坦部分よりも半径方向の 広がりが少ない請求項７に記載のファスナ。 ９．前記スクリュ手段の前記ねじ付きシャフトの内径と谷径との間の領域のねじ から成る材料の体積は、前記シャフトの内径と谷径との間の領域のねじの隣接す るねじ部間の空間の容積以上である請求項１乃至８のいずれか１項に記載のファ スナ。 １０．前記締付け片或はシートの前記隆起部の前記孔の前記ねじ型画成縁部は、 少なくとも一部において螺旋状となっている請求項１乃至９のいずれか１項に記 載のファスナ。 １１．前記締付け片或はシートの前記隆起部の前記孔の前記ねじ型画成縁部の前 記螺旋状部は、ほぼ１回の螺旋回転から成る請求項１０に記載のファスナ。 １２．前記ねじ型画成縁部の１螺旋回転離れた隣接部分は、前記スクリュ手段の 前記ねじ付きシャフトの前記ねじのピッチとほぼ等しい距離だ け軸方向に離隔している請求項１１に記載のファスナ。 １３．前記ねじ型画成孔は、前記隆起部の前形成に先立って前記締付け片或はシ ートに設けられた鍵穴状の穴から形成されている請求項１乃至１２のいずれか１ 項に記載のファスナ。 １４．前記鍵穴状の穴は、外方に延出する指部と結合する渦巻き状縁部から成る 請求項１３に記載のファスナ。 １５．ねじ付きシャフトから成り、前記ねじ付きシャフトの頂が前記シャフトの 軸方向において非対称面形状を有しているスクリュ手段。 １６．前記頂の半径方向最外部は、実質的に平坦である請求項１５に記載のスク リュ手段。 １７．前記ねじ山の前記頂は、対応のフランク部から成り、前記フランク部は、 前記対応フランク部の概ね半径方向に向けられた頂部によって連結されている請 求項１５又は１６に記載のファスナ。 １８．前記頂の前記フランク部は、前記ねじ付きシャフトの軸に対してそれぞれ 異なる角度の向きに配設されている請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の スクリュ手段。 １９．前記頂の前記フランク部は、実質的に平坦である請求項１５乃至１８のい ずれか１項に記載のスクリュ手段。 ２０．前記フランク部の１つは、前記ねじ付きシャフトの軸に対してほぼ直角な 向きに配置されており、前記対応フランク部の他方は、前記軸に対して鋭角に傾 斜している請求項１９に記載のスクリュ手段。 ２１．前記ねじ山の内径と谷径との間の領域のねじから成る材料の体積は、前記 ねじ付きシャフトの内径と谷径との間の領域の軸方向において隣接するねじ部間 の空間の容積以上である請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載のスクリュ手 段。