JPS586085B2 - 溝部付自動ねじ切り型インサ−ト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加工物内に形成された凹部内にねじ込まれるよ
う構成された型の金属ファスナ或はインサートに係る。

種々のプラスチック材料にはしばしば金属インサートが
埋め込まれ、これと嵌り合うファスナ要素を受けるよう
にされる。

この目的のためには従来ねじ孔を有する円筒状インサー
トが用いられており、かかるインサートがプラスチック
加工物の表面に形成された凹部内に嵌挿されれば、その
まま該インサートは共働するファスナ要素上に形成され
た外ねじを受ける金属製内ねじを有する穴或は凹部を与
えるものである。

従つて本発明は一般的にはファスナの分野に属するもの
であり、より詳細にはプラスチック加工物の表面内に固
定的に埋め込まれる金属ファスナを提供することに関す
るものである。

上述の型の金属インサートはそれ自身周知であり、プラ
スチック加工物に形成された初めは滑らかな壁面の凹部
内にねじ切りしつゝねじ込まれるよう雄ねじを有してい
る。

従って自動ねじ切り型インサートはそれ自身新規ではな
い。

またかかる型のインサートに於て一様に角方向に隔置さ
れた溝部を設けることも新規ではない。

更にかかる型のインサートの端部にテーパを施すことも
周知である。

しかし今日までかかる一般的型式のねじ付インサートを
製造し又装着する際に遭遇する問題に対する充分満足で
きる解決は得られていない。

例えば、従来溝部は、インサートがプラスチック加工物
の穴にねじ立てする際インサートねじのねじ切り作用に
よって生ずるチップを受くべく設計されている。

インサートの周縁上に角度間隔を置いて溝部を形成する
ことにより、従来のインサートは加工物からのチップに
対してある程度便宜を与えてはいるが、前記インサート
のチップ受容機能は従来比較的非効率的であったことが
知られている。

これは溝部の深さと溝部の横断面形状とインサートのテ
ーパ端部との間の関係及びねじの谷に対する溝部底面の
関係に関し、インサートが加工物内に充分嵌め込まれた
ときチップによってセルフロック作用を生ぜしめるよう
特別に科学的に計画されていなかったことによるもので
ある。

上述の如くテーパが施され角方向に隔置された長手方向
溝部が形成された雄ねじ付自動ねじ切り型インサートを
提供することは新規ではない。

本発明によれば、この周知の基本的インサート構造は、
この型式の溝部の種々の基本的要件に対して特定の関係
と形状とを提供すべき方法にて形成される。

簡単に言えば、本発明は溝部の各端部がインサートの円
錐台状テーパ部分にて終ると言う概念を含み、且かかる
特徴と共にインサートは、その溝部が平らな底面と平ら
な側面とを有し、該平側面は互に約６０°の角度関係を
有すべく形成される。

かかる構造により、溝部が終る位置に於けるインサート
のテーパ部分の直角よりも大きくない直径の穴内に該イ
ンサートがねじ込まれると、該インサートが該穴内にね
じ込まれる際、プラスチック材より生じた全てのチップ
は溝部内に閉じ込められる。

更にかかる構造により、前記チップは各溝部内にて凝集
性の固体に圧縮され、周囲の切り崩されていない加工物
の材料と一体とされる。

このことは既に述べた特徴と、更に装置の雄ねじの谷径
よりも深く溝部を形成すると言う概念により得られる。

以下に添付の図を参照しつつ本発明の好ましい実施例に
ついて説明する。

本発明を構成するインサート１０について、該インサー
トを受くべく表面より内側に向って延びている円筒状凹
部を有するプラスチック加工物Ｗに関連して説明する。

インサート１０は好ましい実施例に於ては金属材料でで
きており、また共働する外ねじファスナ要素（図示せず
）のねじに螺合するねじ孔１４が軸線方向に形成された
円筒状伸長体１２を含んでいる。

インサートは内側にねじ切りされたねじ孔を有する代わ
りに、インサート体の外径よりも小さい直径の外周にね
じ切りされた延長部分を有する雄部材であってよく、該
延長部分はインサートが充分に嵌め込まれた場合には加
工物の表面より外側方向へ突出しているであろうと言う
ことは十分明らかである。

かくして本発明は共働するファスナ要素を提供するだめ
の装置に関するものではなく、該要素は必要に応じて雄
型或は雌型のいづれであってもよい。

本発明は加工物Ｗの凹部Ｒ内にインサートを嵌め込むべ
く、インサート内に組み込まれている装置に関するもの
である。

この目的のためにインサートには雄ねじ１６が設けられ
ておシ、該雄ねじは使用者の必要乃至は所望に応じて種
々の型式、ピッチ、ねじ山寸法であってよい。

図示の例に於ては装置はアメリカ合衆国規格ねじで示さ
れているが、これはただ単に説明のためであり本発明を
成功裏に実施するのに重要なことではない。

図示の例に於てはより明確に発明の概念を説明するため
、インサートのねじ１６は幾分寸法が誇張されており、
商業的実施例に於ては該ねじの外径はおそらく加工物の
凹部の直径Ｒの大きさに対比してもう少し小さいであろ
う。

図示の実施例に於てはインサートの周縁の周りに一様に
角方向に隔置された三本の溝部が存在する。

該溝部は符号１８にて示されており、且各溝部は平らな
底面２０及び６０°の開先角度を郭定している平らな側
面２２を有する形に形成されている。

第１図に関して述べるならば溝部はインサートの長手方
向に延び、各溝部はそれに隣接するイ．ンサート体の先
端部２７の近くの手前に位置する溝端部２６を有する。

インサート体の両端部は円錐台状に形成され、符号２８
にて示されている。

端部２８の各々は、該円錐台端部に接し且該端部のテー
パ角度に一致した平面Ａ−Ａが、インサートの両先端部
２７の間にある溝部の各底面２０がなす平面Ｂ−Ｂ、及
びインサートの中間、部分３０に接する面Ｃ−Ｃに交差
する態様にてテーパが付けられている。

その結果溝部の各々はインサートの先端部２７から中央
方向に短かい距離を置いた所にて円錐台端部２８の途中
に終っている。

第２図に詳細に示す如く、雄ねじ１６の谷径はインサー
トの中心からいづれかの溝部の底面２０までの半径方向
距離Ｄの二倍よりも長いと言うこともまた重要である。

換言すれば、各溝部の深さはねじ１６の深さよりも深い
と言うことである。

本発明を含むインサートを使用するに際しては、通常先
ず凹部Ｒが加工物Ｗ内に形成される。

該凹部は鋳造により形成されてよく、或は鋳造完了後キ
リもみされてもよい。

いづれに於てもインサートは、商業上周知の任意の適当
な駆動工具（図示せず）により凹部内にねじ込まれる。

本発明のインサートが使用される場合には、加工物の凹
部Ｒの直径はインサートの先端部２７の直径よりも大き
く、且底面２０が接している前述の想像円の直径と等し
いか或はそれよりも小さく且インサート１０の中間部分
の任意の点に於ける雄ねじ１６の外径よりも小さく選択
されている。

インサートが凹部内にねじ込まれる場合には、その直径
が減小した先端部２７が凹部内にて該インサートを芯出
しするための案内部を提供する。

インサートが第３図の位置より第５図の位置へ連続的に
軸線方向運動及び回転運動をすることによって、その溝
部に隣接する溝端部２６（第１図参照）の追い側エツジ
３４は、螺旋状に形成されたチツブＣ（第６図参照）を
発生しつつ凹部Ｒの壁を切り崩す。

各溝部の底面２０とインサートの中心域は軸線との間の
半径方向距離Ｄは、凹部Ｒの半径と等しいか或は長いの
で（例に於ては前記半径と同じ入チップＣは溝部より凹
部内へ逃れることはできない。

即ち前記チップは凹部の底部に落下することはできず、
その代わり溝部内に捕捉される。

インサートが凹部内にてねじを切り込み続ける場合には
、前記チップはそれに応じて該インサートの軸線方向に
押しやられ溝部の底面２０とねじ１６の谷径ＲＤとの間
に郭定された限定された領域中を通過する。

かかる限定された領域はねじ山の頂によって溝部内に郭
定された隣接するキャビテイ３８間にできるものである
。

結果として連続エッジ４０ ．４２（第１図参照）が四
部の壁面に当たり該壁面を切り崩すと、凹部内にてイン
サートが連続的にねじ込まれることによりチップが次々
と発生する。

自動ねじ切り型インサートのねじを受けるべく凹部の壁
より削り出されたチップ材は全て溝部内に捕捉されるが
、これは溝部の半径方向距離Ｄに対する凹部の半径Ｒの
関係が上述の如く前記半径方向距離と等しいか或はより
小さく選択されているために、前述の如く溝部のリーデ
ィングエンド部は閉塞されているという事実に基づく。

凹部内へインサートをねじ込み続けることによって究極
的にはその中間部分３０が凹部Ｒ内へ入って行くが（第
７図参照）、ねじ山が入るとそれに付随して凹部の壁よ
り材料を更に切り崩す。

このことに関して実際には、螺線状に曲がりつつ加工物
から切り崩された材料をよりよく緻密化するためには、
各溝部の角度がその横断面で見て特定の角度であるのが
特に望ましいと言うことが解っている。

前記切り崩された材料は緻密化する圧力を受け、究極的
には各溝部内にて高密度且非常に緻密な固まりを形成し
、該密度はインサートが第９図に示されている如く溝部
内に充分ねじ込まれる時に最大となると言うのがその結
果である。

全ねじ込み作業を通じて限定された領域３６はいわばリ
リーフバルブとして作用し、チップが溝部の全長中を流
動するのを可能ならしめ、究極的には前記チップはその
追い側端部１で充分に該溝部を充満する。

しかしかかるチップ材料の流動は、該溝部内にて前記チ
ップ材料を緻密化したり圧力を及ぼしたりするのを妨げ
る程自由ではない。

緻密化及び加圧する追い側端部に於て該溝部は実質的に
は閉塞されており、勿論既述の如くそのリーディング端
部に於て充益に閉塞されている。

従って四部の直径及びねじ山寸法に対する溝部の横断面
積の関係を選択することにより、数本の溝部内に捕捉さ
れるであろうチップ材料の総量を予め決定することがで
きる。

またこれによって上述の態様にて溝部内に捕捉された前
記チップ材料の緻密化成は加圧の程度を予め決定するこ
とができる。

インサートが凹部内に充分ねじ込まれる際には第１０図
に示される緻密化されたチップ材料は、該凹部の周囲の
加工物本体の密度に匹敵する或はそれに近い密度であり
、かくしてそれにより該チップ材料は事実上周囲の材料
と一体となると言うのが最終結果である。

これによって非常に効果的な固定作用が得られ、該固定
作用によってインサートは凹部Ｒ内にて固定的に埋め込
まれ、まだインサートが該凹部内に充分嵌め込まれた後
には該インサートがいづれの方向にも回転するのを阻止
される。

それ以後はインサートはねじ付ファスナの一成分として
機能しまた若し凹部内にて回転運動を受けても該インサ
ートはこの機能を失うことはないので、勿論この固定作
用は重要である。

インサートの全長、円錐台端部の長さに対する中間部分
の長さ、ねじ山の寸法及び溝部の本数等は特定の適用例
に応じて所要の値に変化されてよいが、全ての例に於て
以下の特徴は本発明に固有なものである。

即ち自動ねじ切り型インサートにより切り崩されたチッ
プをそれを緻密化し且重圧下に置く程度にまで溝部内に
捕捉する。

そして遂にはその密度は該チップを事実上周囲の材料と
一体にならしめ、従って従来達成されなかった効果的固
定作用ケ与えると言う事は理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は加工物内に部分的にねじ込まれたインサートを
一部断面にて一部正面図にて示す、インサート及び加工
物の部分図である。 第２図はインサートを貫通して実質的には第１図の線２
−２に沿った横断面図である。 第３図は将に凹部に入らんとするインサートと共に力ｍ
部分的に且断面にて示す図である。 第４図は第３図の線４−４より見たインサート及び加工
物の図である。 第５図はインサートが凹部に入った場合に於ける第３図
と同様な図である。 第６図は第５図の線６−６より見たインサートの図であ
る。 第７図はインサートが更に深く凹部内にねじ込まれた場
合に於ける第３図と同様な図である。 第８図は第７図の線８−８より見たインサートの図であ
る。 第９図はインサートが完全に凹部内にねじ込まれた場合
に於ける第３図と同様の図である。 第１０図はインサート及び加工物を貫通して実質的には
第９図の線１０−１０に沿った図である。 １０〜インサート（一括）、１２〜円筒状伸長体、１４
〜ねじ付軸線方向ボア、１６〜雄ねじ、１８〜凹部、２
０〜凹部底面、２２〜凹部側面、２６〜端部、２７〜先
端部、２８〜円錐台端部、３０〜中間部分、３４〜追い
側エッジ、３６〜限定された領域、３８〜キャビテイ、
４０ ．４２〜連続エッジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プラスチック製品の凹部内にねじ込まれ、共働する
   ファスナ要素と係合する手段を有する溝部付自動ねじ切
   り型インサーとして、外周に雄ねじが形成され具周縁の
   周りに周方向に隔置された複数個の溝部が形成された円
   筒体を含み、前記円筒体は切頭円錐状のテーパ端部を有
   し、前記溝部は前記雄ねずの谷を越えてこれより深く切
   り込まれているが前記テーパ端部め小径端には達せず前
   記テーパ端部の途中で終る深さまで切り込まれており、
   これによって前記テーパ端部の小径端の直径より大きく
   前記円筒体の軸心に中心を有し前記溝部の最深部を通る
   円の直径よりは大きくない直径の凹部内にねじ込まれる
   と、前記溝部により限られた前記雄ねじの縁により削り
   取られたチップが前記溝部内に捕捉され且緻密化される
   ことにより該凹部内に固定されるよう構成された溝部付
   自動ねじ切り型インサート。