(57)【要約】ねじ転造及びセルフロック型固定具が提供される。該固定具のシャフトに沿ってねじ転造用の雄ねじが配設される。該シャフト上に非連続的なコアねじも配設される。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドであって、該ヘッドから第１の軸に胴が延び、該胴にねじ転造用の螺旋ねじが形成されている、ヘッドと、
該胴に沿って配設された１つ以上のコアねじと
を備えている固定具。
【請求項２】
前記胴が円形の断面を有する、請求項１に記載の固定具。
【請求項３】
前記胴が３つの葉状部を有する断面を有する、請求項１に記載の固定具。
【請求項４】
前記１つ以上のコアねじが、前記胴に沿ってほぼナット部材の幅だけ隔置されている、請求項１に記載の固定具。
【請求項５】
前記１つ以上のコアねじが、前記胴に沿って前記ねじ転造用の螺旋ねじのねじ山間に配設される、請求項１に記載の固定具。
【請求項６】
第１の軸に沿って延びる胴であって、該胴の第１の端部にヘッドが接続されており、該ヘッドが前記第１の軸と垂直に延び、該ヘッドが駆動力を受容するよう構成されている、胴と、
該胴に沿って前記ヘッドから該胴の実質的に第２の端部まで配設された第１のねじ山であって、ナット部材に雌ねじを形成するように構成されている、第１のねじ山と、
該胴の１つ以上の部分に沿って配設された第２のねじ山であって、該固定具が前記ナット部材内に挿入された際に該ナット部材の材料をロック機構へと成形する、第２のねじ山と
を備えている固定具。
【請求項７】
該固定具が取り外された際に前記ナット部材の材料を前記第２のねじ山が再形成する、請求項６に記載の固定具。
【請求項８】
前記第１のねじ山がセルフタッピングねじ山である、請求項６に記載の固定具。
【請求項９】
前記第２のねじ山が、前記ヘッドから前記胴の前記第２の端部まで該胴に沿って実質的に周期的に配設されている、請求項６に記載の固定具。
【請求項１０】
第１のねじ山及び第２のねじ山が配設された固定具であって、該第１のねじ山がねじ転造用のねじ山であり、該第２のねじ山がコアねじ山である、固定具と、
ナット部材であって、該固定具と該ナット部材とがロックされるように挿入時に前記第２のねじ山により変形され、及び取り外し時に前記第２のねじ山により再形成される、ナット部材と
を備えているシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ねじ転造型固定具に関し、より詳細には、ねじ転造型固定具及びねじロック型固定具に関する。
【背景情報】
【０００２】
高性能のねじ転造型（thread rolling）固定具、すなわち、ボルトに雌ねじを形成する固定具が、長年にわたって利用されてきた。同様に、ねじロック型（thread locking）固定具もまた、長年にわたり固定具要素として利用されてきた。ねじ転造型固定具又はねじロック型固定具のそれぞれの機能に関連する従来の固定具の例は、例えば、「BLANK FOR SELF-TAPPING FASTENER」と題する米国特許第6,089,806号、「THREADED FASTENER SYSTEM」と題する米国特許第5,722,808号、及び「SELF-LOCKING THREADED FASTENER」と題する米国特許第4,351,626号に記載されており、それぞれの内容は上記引用をもって本書に組み込まれる。
【０００３】
図１は、当業界で現在知られているセルフロック型（self locking：自己係止型）固定具及びナットの組み合わせ100の例示的な側面図である。該固定具は、ヘッド105、ねじ無し胴部115、及びねじ付き胴部110を含む。ねじ付き胴部110は、ねじ付きナット部材120と動作的に相互作用して、セルフロック型固定具の結合体を形成する。典型的には、ねじ部110は、特殊なねじ設計を含み、該特殊なねじ設計は、堅固な金属間接触を生じさせ、及び振動力を受けた際に固定具が緩んで固定具及びナットが互いに横方向に移動するのを防止する働きをする。
【０００４】
図２は、当業界で現在知られている例示的なねじ転造型固定具200の例示的な側面図である。固定具200は、基部210を有するヘッド205を備えている。ねじが形成された部分215及びねじ転造部225を有する胴部225は、該基部210から延びている。ねじ転造部225は、ヘッド205を介して固定具200に適当な回転力が加えられた際に（ねじ山のないナット部材（図示せず）等の）材料に適当なねじ山を形成するように例示的に設計されている。該固定具は、SAE-J1237 1979で定義されるようなものとすることが可能であり、SAE-J1237 1979の内容はその参照により本書に組み込まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、セルフロック能力を有する固定具は当業界で既知のものである。同様に、ねじ転造型固定具もまた当業界で既知のものである。しかし、ねじ転造とセルフロックの両方を行う固定具は存在しない。設計の選択を単純化することができるので、両方の特徴を有する単一の固定具を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
先行技術の顕著な欠点は、ねじ転造及びセルフロック型固定具（ねじ）を提供することにより克服される。該ねじ（又はその他の固定具）は、高性能のねじ転造能力、並びに、ねじ山の新規の設計に基づいてナット（又はその他の材料）内に新しく形成されたねじ山との間に交互の逐次的な干渉を例示的に生じさせる機械的なロック機能を提供する。そのロック要素（コアねじ）は、嵌合面に位置する圧力に依存する従来技術のシステムとは異なるものである。嵌合面に位置する圧力に依存するのではなく、該固定具のロック要素は、該固定具のコアねじの周りのナットねじ材料を再形成することにより、ねじ山の界面を発達させて、固定具・ナットアセンブリに外部の（例えば、振動の）力が加えられることにより生じ得る緩み傾向に抗する機械的な界面を提供する。
【０００７】
ロック要素は、固定具の雄ねじよりも小さい直径を有するコアねじを含む。コアねじは、固定具の本体に沿って連続的なものではない。動作時、ロック要素、すなわちコアねじは、以前に形成された雌ねじを変形させ、その結果として内圧領域が形成される。これにより雌ねじの一部のみが変形するが、完全に形成された雄ねじと雌ねじがピンチ（pinch）として作用し、これにより内部的なロックが形成される。ロック要素が雌ねじの一部を変形させた後、固定具の雄ねじが雌ねじを再形成することになる。ロック要素が連続的ではないため、固定具を取り外すと、雄ねじが雌ねじをその元の形状に再形成し、これによりナット部材の再使用が可能となる。
【０００８】
予めタップ加工されたナット部材を使用する場合も同様の原理が適用される。固定具が挿入されているとき、雄ねじが雌ねじに従う一方、ロック要素が雌ねじを変形させることになる。雄ねじは、挿入及び取り外し中に雌ねじを維持し再形成することになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的なセルフロック型固定具アセンブリの側面図である。
【図２】例示的なねじ転造型固定具の側面図である。
【図３Ａ】本発明の例示的な実施形態による例示的なねじ転造及びセルフロック型固定具の側面図である。
【図３Ｂ】本発明の例示的な一実施形態によるロック要素（コアねじ）の配置を示す例示的なねじ転造及びセルフロック型固定具の側面図である。
【図４】本発明の例示的な一実施形態による雄ねじ及びコアねじの例示的なねじ山輪郭を示す説明図である。
【図５Ａ】本発明の例示的な一実施形態による例示的なねじ転造及びセルフロック型固定具の縦断面図である。
【図５Ｂ】本発明の例示的な一実施形態による例示的なねじ転造及びセルフロック型固定具の横断面図である。
【図５Ｃ】本発明の例示的な一実施形態による例示的なねじ転造及びセルフロック型固定具の横断面図である。
【図６Ａ】本発明の例示的な一実施形態による固定具の一部の側面図である。
【図６Ｂ】例示的な固定具の一部の側面図であり、本発明の例示的な一実施形態によるコアねじの始まりを示している。
【図６Ｃ】例示的な固定具の一部の側面図であり、本発明の例示的な一実施形態によるコアねじを示している。
【図６Ｄ】例示的な固定具の一部の側面図であり、本発明の例示的な一実施形態によるコアねじを示している。
【図７】本発明の例示的な一実施形態による、ねじ山が形成されていないナット部材内における例示的な固定具を示す断面図である。
【図８】本発明の例示的な一実施形態による、ねじ山が形成されたナット部材内における例示的な固定具を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の上記の利点及び更なる利点は、添付図面に関連して本書中で説明されており、同図面における同様の符号は同一の又は実質的に同一の構成要素を示している。
【００１１】
本発明は、例示的なねじ転造及びセルフロック型固定具を提供する。該固定具では、ねじ転造用の雄ねじが例示的に使用される。コアねじを含む複数の新規のロック要素は、該固定具の胴に沿って不連続な位置で雄ねじ間に配置されてロック機能を提供する。該コアねじはナット材料を変形させてセルフロック機能を提供する。雄ねじは、ナットの雌ねじを再形成して、該ナットの再使用を可能にする。
【００１２】
図３Ａは、本発明の例示的な一実施形態による例示的な固定具300Aの側面図である。固定具300Aは、例示的に、基部310を有するヘッド305を備えている。基部310から、胴340が該固定具の軸に沿って固定具端部325まで延びている。胴340の一部に沿って、雄ねじを有する例示的な螺旋ねじ315が配設されている。例示的に、螺旋ねじ315は、上述したSAE-J1237 1979で定義されているようなねじ転造ねじ用のねじ山を含み、IFI 510で定義されているようなねじ山大きさを有することが可能であり、IFI 510もまたその引用により本書に組み込まれる。シャフト340はまた、例示的に、本発明の代替的な実施形態に従ってナット部材（図示せず）内に固定具をセットするために利用することができる先細の先端挿入部320を含む。実例として、例示的なロック要素（コアねじ）330は、以下で更に説明するように、螺旋ねじ315を有する胴340の部分に沿って分散させて新規のロック能力を提供することが可能である。
【００１３】
当業者には理解されるように、ヘッド305は、例示的に、ナット部材に対する挿入／取り外しを目的として回転力を与えるためにねじ回し等の工具と係合するための適当な機構を含む。ヘッド305は、工具と係合するための任意の種類の機構を利用することが可能である。
【００１４】
胴340は、実質的に円形の断面を有することが可能であり、又は上記で引用した米国特許第6,089,806号で説明されているような３つの葉状部（lobes）を有する断面等の代替的な断面を有することが可能である。
【００１５】
図３Ｂは、本発明の例示的な一実施形態による固定具300Bの例示的な側面図である。図３Ｂに示すように、複数のロック要素330が胴340に沿って配置されている。ロック要素は、以下で更に説明するように、例示的にコアねじとして実施されている。用語「ロック要素」及び「コアねじ」は、本説明中で交換可能に使用可能であることに留意されたい。本発明の例示的な一実施形態によれば、ロック要素330は、ナット部材が常に胴の長さに沿って係合されることになるように間隔を置いて配設される。例示的に、ロック要素は、雄ねじ315のねじピッチ（すなわち、隣接するねじ山の頂点間の距離）の約２倍よりも近くには２つのコアねじが配置されないように胴340に沿って配置される。これは、例示的な距離であり、本発明の代替的な実施形態では、ロック要素330間の距離は、雄ねじのピッチの２倍よりも長く及び／又は短くすることが可能であることに留意されたい。更に、本説明は、胴に沿って不連続に分布するロッキング要素に関して記載しているが、本発明の代替的な実施形態では、ロッキング要素は、胴に沿って実質的に均等に及び／又は連続的に分布させることが可能である。したがって、ロック要素330の個数及び頻度（frequency）は、ナット部材の種類及び厚さに関する設計上の選択に基づいて様々な固定具間で異ならせることが可能である。このため、図３Ａ及び図３Ｂにおけるロック部材330の存在の説明及び例示は、例示としてのみ解釈されるべきである。
【００１６】
図４は、本発明の例示的な実施形態による、雄ねじ315及びコアねじ330の例示的なねじ山輪郭を示す説明図である。ねじ山間の最低点は互いにピッチＰだけ離れており、すなわち、１つのねじ山に沿った任意の点において、次のねじ山の対応する位置は、距離Ｐだけ離れていることになる。実例として、雄ねじは、完全な三角形の断面を有さず、切頭状態の断面を有している。実例として、非切頭状態の雄ねじの高さは、Ｐの高さの約0.8660254倍である。代替的な実施形態では雄ねじの高さは設計上の選択に応じて変化させることが可能であることに留意されたい。このため、本書で用いる高さは、単なる例示として解釈されるべきである。
【００１７】
図４は、３つの測定基準を示している。
【００１８】
Ｔmax = 0.40714 × Ｐ
Ｔ = 0.433013 × Ｐ
Ｔmin = 0.37886 × Ｐ
これらの値は、例示的なものであり、本発明の代替的な実施形態では変化し得るものであることに留意されたい。Ｔは、例示的に、小さいねじ山のピッチ円直径と大きいねじ山のピッチ円直径とが整列している場合の測定値である。Ｔmaxは、例示的に、ピッチ円直径の公差の約1/2だけＴの上方に位置する小さいねじ山の上側測定値である。同様に、Ｔminは、ピッチ円直径の公差の約1/2だけＴの下方に位置する小さいねじ山の下側測定値である。
【００１９】
図５Ａは、本発明の例示的な一実施形態による例示的な固定具500Aの例示的な断面図である。図５Ａは、直径線A-Aに沿った例示的な固定具の長手方向の図を示している。図５Ｂは、図５Ａの線断面線B-Bに沿った例示的な固定具500Bの側面図である。図５Ｃは、図５Ａの線C-Cに沿った本発明の例示的な一実施形態による固定具の例示的な断面図500Cである。断面図500B,500Cは、例示的な雄ねじ外形315並びにロック要素330を示している。例示的な断面500B,500Cから分かるように、コアねじ330は、胴の部分に沿って回転し、雄ねじ315の直径を超えないものである。例示的な断面500B,500Cは、例示的な３つの葉状部を有する（three-lobed）断面設計のものであることに留意されたい。更に、本発明の代替的な実施形態では、本発明の目的を達成するために異なる断面を使用することが可能であることに留意されたい。このため、３つの葉状部を有する断面の説明は例示としてのみ解釈されるべきである。
【００２０】
これは本書で説明する図６Ａないし図６Ｄに更に示されている。図６Ａは、本発明の例示的な一実施形態による固定具の例示的な側面図及び断面図600Aである。断面605は、図６Ａから分かるように、雄ねじ315の直径を示している。固定具に沿った特定の点には、ロック要素は存在しない。しかし、図６Ｂでは、雄ねじ315間の空間内にロック要素330が現れ始めている。固定具が回転し続けるにつれて、ロック要素330は、図６Ｃに示すように、そのサイズが増大し続ける。これは、図６Ｄに続き、ロック要素330が雄ねじ315間でその最大サイズに達する。
【００２１】
図７は、本発明の例示的な一実施形態に従って挿入された例示的な固定具を有する例示的なねじが形成されていないナット部材705の断面図である。例示的なナット705が示される一方、該ナットの断面が示されており、該ナットの断面は、ねじが形成されていないナット部材705並びに該ナット部材705の内縁710を示している。ねじ315は、本発明の例示的な実施形態に従って、ねじが形成されていないナット部材の適当な雌ねじを形成する。更に、ロック要素330は、ねじが形成されていないナット部材を上述のように変形させてロック機構を作り出す。
【００２２】
図８は、本発明の例示的な一実施形態による、雌ねじ810を有するねじが形成されたナット部材805内に挿入された固定具の例示的な断面図である。ロック部材330は、ロック機構を作り出すためにナット部材805を変形させるよう示されている。
【００２３】
本説明は、本発明の様々な例示的な実施形態に関して書かれている。当業者には理解されるように、本発明の思想又は範囲から逸脱することなく、本書に記載する実施形態に対して様々な修正を加えることが可能である。このため、上記実施形態は例示としてのみ解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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