(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトの軸部と、
前記ボルトの先頭部分の差込部
を有するシステムであって、
前記ボルトの軸部は、ナット部材に予め形成されためねじとかみ合うように形成されたおねじを有し、該軸部の前記おねじのねじピッチ及びねじれ角は、前記ナット部材の前記めねじのねじピッチ及びねじれ角とそれぞれ同じであり、
前記ボルトの先頭部分の前記差込部はねじを有し、該差込部のねじは、前記軸部のねじピッチよりも大きい差込部ねじピッチを有し、前記差込部のねじは、前記ボルトの前記軸部のねじのねじれ角よりも大きな差込部ねじれ角を有し、
前記先頭部分の差込部の外径は、前記ナット部材のねじの内径にほぼ等しいことからなる、システム。
【請求項２】
前記差込部のねじピッチは、前記ねじピッチの約１．５６２倍である、請求項１のシステム。
【請求項３】
前記差込部のねじのピッチは、前記ボルトの軸部のねじのピッチの１．４倍〜１．６倍の範囲内にある、請求項１のシステム。
【請求項４】
前記先頭部分の差込部に沿ったねじの谷の径は、前記軸部に沿ったねじの谷の径と同じかまたはそれより小さい、請求項１のシステム。
【請求項５】
前記差込部のねじの外径と前記ナット部材の前記内径において干渉パターンを生じることなく滑りばめを生じることができるようにするために、前記外径は前記内径よりも小さい、請求項１のシステム。
【請求項６】
前記差込部のねじピッチは、前記ねじピッチの約１．５６２倍である、請求項５のシステム。
【請求項７】
前記差込部のねじのピッチは、前記ボルトの軸部のねじのピッチの１．４倍〜１．６倍の範囲内にある、請求項５のシステム。
【請求項８】
前記先頭部分の差込部に沿ったねじの谷の径は、前記軸部に沿ったねじの谷の径と同じかまたはそれよりも小さい、請求項５のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１５年５月１日に出願された米国仮出願第61/987,138に基づく優先権を主張するものであり、該仮出願の内容は参照によって本明細書に組み込まれるものとする。
【０００２】
一般的に、また図１を参照すると、標準的なサイズのおねじ（雄ねじ。ボルトに形成されたねじ）１を標準的なサイズのめねじ（雌ねじ。ナットに予め形成されたねじ）２に差し込むことを必要とする組立て部品（アセンブリー）は、しばしば、該おねじの山の頂１０、１０ａが該めねじの谷底と最初に接触する状況になりうることが理解される。その場合、めねじとおねじの逆回りの回転によって、それらのねじが互いに押し込み合い（３、３ａ）、嵌合するねじの動作によるナットアンカーとボルトの軸方向の相対的な動きがさらに制限される可能性がある。当業者にはよく知られているように、この作用は、「クロススレッディング」と呼ばれる。
【０００３】
当業者には理解されるように、クロススレッディングは、組立ての初期の時点（ないしポイント）においておねじの軸４とめねじの軸５の角度が合致していない場合により大きくなる。軸４と５の間のわずかな不一致によってこの望ましくない組立て（アセンブリー）状態が生じる。
【０００４】
この望ましくない組立て状態を解消するために、ボルトの先頭部分（リード部分）の差込部（ナットに差し込まれる側のボルトの先の部分）のねじ山及び/またはナットの差込口のねじ山に対して多くの試みがなされてきた。例示的な対クロススレッディング装置が、「FASTENER ASSEMBLY」と題するJungman他による米国特許第7,334,975、「U-BOLT ASSEMBLY」と題するJakuszeski他による米国特許第7,438,512、及び、「ANTI-CROSS THREADED FASTENER」と題するGoodwin他による米国特許第5,836,731に記載されており、これらの内容は、参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【０００５】
現在使用されているそれらのシステム（ないし装置）の１例を図２に関して考察することができる。従来のシステムは、ボルトの先頭部のねじ山（リードスレッド）が、ナットのねじ山の谷の径の上を滑らかに動くようにし、嵌合し合うねじがねじピッチのかみ合いを生じるのを助け、かつ、クロススレッディングを最小にすることを目的とした、ボルトの先頭部分（ボルト先）の差込部の幾何学（的）な形状ないし構造１４に対する変更に依存している。上記の従来技術は、ボルトの先頭部分の差込部のねじ山１４の円形断面（または半径方向に沿った断面）は、かかる目的を達成することができないことを認識しており、また、ナットのねじ（めねじ）とボルトのねじ（おねじ）がクロススレッディングを生じないようにするために、断面の大きさが該ボルトの差込端部に近いほど小さくなる円形断面もしくは特殊な形状をなす追加の平坦な棒先が必要でありうることを予期している。
【０００６】
これらのいずれの場合においても、ボルトの先頭部分の差込部のねじの軸方向のピッチ１２（軸方向ピッチ１２）は、該ボルトのねじとナットのねじの標準的なピッチと同じ数値に維持される。延長された棒先の特徴を有しておらず、かつ、ナットの軸とボルトの軸の間に小さなずれ（小さな位置合わせ不良）がある場合には、図１に関して概説した初期の組立て状態が存在する可能性があり、一定のねじピッチ１２の影響によってクロススレッディングが依然として生じるだろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】（補充可能性あり）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、組立て時における、ねじが形成されたボルト（すなわちねじ山付きボルト）と予めねじが形成されたナット（すなわちねじ山付きナット）のクロススレッディングを回避するためのファスナシステム（ファスナ装置）に関し、具体的には、組立て時にクロススレッディングが生じない（もしくは生じにくくする）ようにするための革新的なボルト先頭部分の差込部に関する。より具体的には、本発明は、組立て品において、ナットのねじ（すなわちめねじ）の軸とボルトのねじ（すなわちおねじ）の軸を合致させるようにすると共に、ボルトのねじ（おねじ）のねじ山の頂１０及び１０ａがナットのねじ（めねじ）１１の谷の径に干渉接触する（干渉を生じるように接触する）可能性をなくすことを目的とした、ねじもしくはボルト先頭部分の差込部のねじの開発に向けられている。さらに、該先頭部分の差込部の新規な設計ないし構造によって、組立ての初期において、ボルトのねじ１とナットのねじ２の間の軸方向の相対的な動きの高速化が可能になり、及び、ナットのねじとボルトのねじのクロススレッディング（ジャミング）が回避される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
以下の説明及び添付の図面を参照することによって、本発明の構成及び方法並びに本発明のさらなる目的及び利点を最も良く理解することができる。添付の図面において、同じ参照番号は同じ要素もしくは機能的に同じ要素を示している。
【図１】前述した、クロススレッディングのある望ましくない組立て状態を生じる状況、及び、該組立て状態を引き起こし得る状況を示す略図である。
【図２】クロススレッディングを解消するための前述の従来技術の方法を示す略図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態にしたがうボルトの略図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態にしたがう、ナットのねじの軸とボルトのねじの軸の軸合わせにおいて可変ピッチの先頭部分のねじ山（可変ピッチのリードスレッド）が有する効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、本発明の例示的な実施形態の原理の例示であって、本発明を、図示され及び本明細書に記載されているそれらの実施形態に限定することは意図されていない。システム及び原理は、詳細に説明されている形態とは異なる形態の実施形態をとることができる。
【００１１】
再度図１を参照するが、図１は、本発明にしたがうボルト、及び該ボルトが取り付けられるナット（予めねじが形成されたナット）を有するファスナシステム（またはファスナ装置）の略図である。ボルトに関して説明するが、本発明の代替の実施形態にしたがって、外面ないし外側にねじが形成された任意のファスナを使用することができることに留意されたい。説明中の「ナット」という用語を、本発明の代替の実施形態にしたがって使用することができる内面ないし内側にねじが形成された任意のファスナに関連付けることができることにさらに留意されたい。したがって、使用されているボルトとナットの説明は単なる例示であるとみなされるべきである。
【００１２】
ボルトとナットは、有効に（もしくは動作可能に）組み立てられ、これにより、ボルトのねじ（すなわち、おねじ）の山の頂１０がナットのねじ（すなわち、めねじ）の谷底１１に接触してねじの干渉可能性が生じる。これらの接触領域では、組立て品（アセンブリー）のボルトの頭部（ヘッド）の先端（矢印Ｘで示されている）からみたときに、ボルトはナットに対して時計回りの方向に回転し、選択されたねじの軸方向ピッチ１２と外径３０から生じるおねじのねじれ角とめねじのねじれ角に起因して、ボルトは、ナットに対して軸方向に前進しようとする。しかしながら、めねじのねじれ角とおねじのねじれ角が同じ大きさであるために、おねじの山の頂は、めねじの谷底と最初に接触した位置を維持し、該接触領域における干渉が大きくなる。このように干渉が大きくなると、おねじとめねじは停止するかまたはその他の態様で動かなくなる。
【００１３】
図２は、この望ましくない初期の組立て（もしくは取り付け）状態を解消するために開発された所有権（たとえば知的財産権）によって保護されているシステムを示している。図示のシステムは、参照により組み込んだ上記のいくつかの特許に関連している。該システムは、例示的に、ナットのピッチ１２及びボルトのピッチ１２と同じ大きさのボルト差込部のねじのピッチ１２を有している。しかしながら、そのようなシステムの有名な欠点は、初期のねじ山接触がおねじの山の頂１０がめねじの谷底１１に接触できるようにするものである場合には、上で概説した組立て状態と類似の望ましくない組立て状態が生じ得ること、すなわちボルトとナットがクロススレッディング状態になりうることである。
【００１４】
図３は、本発明の例示的な実施形態にしたがう、頭部（ヘッド）２０、軸（または本体）部２１、及び先頭部分の差込部２２を有するボルトの略図である。頭部２０の構成ないし構造を、ファスナ駆動システムを用いて該ボルトを回転運動させるために使用できる任意の構成ないし構造とすることができる。軸部２１を円筒形とすることができ、または、軸部２１は、当業者に既知の小葉状断面（lobular cross-section）を有することができる。
【００１５】
軸部２１は、例示的に、該軸部に形成されたねじ山２５を有している。ねじ山２５は、例示的に、ねじ山の高さ２７が規定のサイズのボルトに対して一定となるように芯（コア）２６のまわりに螺旋状に形成されている。形成されている螺旋状のねじ山は、例示的に、既知の国際標準規格／国家標準規格に準拠しており（すなわちしたがっており）、または、国際標準規格及び/または国家標準規格に準拠していない場合がある所有権（たとえば知的財産権）によって保護されているねじ式ファスナシステム（またはねじ部品システム）に準拠した（すなわちしたがった）ものでありうる。軸部２１上のねじ山は、例示的に、軸方向ピッチ１２を有し、軸方向ピッチ１２は、軸方向ピッチ１２及びおねじ（ここではボルトに形成されたねじ。以下同じ）の外径３０との関係でねじれ角２８を生じさせている。おねじ２５は、ボルトの軸の全長にわたって延びることができ、または、ボルトの軸の一部分だけにわたって延びることができる。
【００１６】
本発明の例示的な実施形態によれば、おねじのピッチ１２は、組立て品の製作者によって選択された予めねじが形成されたナット（すなわちめねじ）のピッチと同じである。
【００１７】
ボルトの先頭部分にある差込部のねじ（山）の外径３１は、例示的に、めねじ（ここでは、ナットに形成されたねじ）の谷の径（谷径）３６に名目上等しい。本発明の例示的な実施形態では、ねじの外径３１は名目上一定である。実際には、ボルトの先頭部分にある差込部のねじ２２が、ことさらの干渉を起こすことなくめねじ２に入ることができるように、該先頭部分のねじ山の外接円の直径３１は、めねじの内径３６よりも小さくされるであろうことが理解される。
【００１８】
本発明の例示的な１実施形態によれば、先頭部分の差込部のねじは、ボルトの本体部のねじの軸方向ピッチ１２の約１．５６２倍に等しいねじピッチ３９を有する。より一般的には、先頭部分の差込部のねじピッチ３９を、本体部のねじの軸方向ピッチ１２の約１．４０倍〜約１．６０倍の範囲内とすることができる。
【００１９】
図４を参照すると、ボルトの先頭部分の差込部のねじ２２は、ナットのねじ山形状２とはかみ合わないことがわかる。ねじ山２２は、めねじの谷の径３６（すなわち谷の径３６を有するめねじの谷底）に接触し、そして、該差込部のねじ山のピッチ３９の方が大きく、かつナットのねじれ角２８よりも（該差込部の）のねじれ角３８の方が大きいために、すべてのねじ山が同じピッチである場合よりも、めねじに対するボルトの軸方向の動きは速くなるだろう。
【００２０】
加速された前進運動が起こると、ナットの軸とボルトの軸が合致し（すなわちそれら２つの軸の軸合わせが起こり）、これによって、従前の設計された（従来技術の）システムが直面しているクロススレッディングの高い可能性が除去されるように、本体部のねじ（またはねじ山）２５がめねじの空洞（キャビティ）２に近づいて接触する。
【００２１】
先頭部分の差込部のねじのボルトの角度の幾何学的構成、及び、本体部のねじと先頭部分の差込部のねじを相互に関連付けるやり方は、先頭部分の差込部のねじのねじれ角３８が本体部のねじのねじれ角２８よりも大きいことを確保するように作用する。図４からわかるように、ボルトがめねじの軸と一致しない角度で挿入され、かつ、先頭部のねじ山の頂がめねじの谷底と接触する場合でも、ボルトの先頭部分のねじのねじれ角の方が大きいために、ねじれ角が同じ場合に名目上達成されるであろう速度よりも早い速度にボルトのねじ（おねじ）の前進運動が加速されるだろう。この作用は、（１以上の）関連するねじ形成部分の軸を合致させる傾向がある。
【００２２】
さらに、めねじに対する先頭部分の差込部のねじの前進運動を促進するこの作用は、図１に関する所定のやり方におけるおねじの山の頂がめねじの谷底と干渉を起こす可能性を除去しかつクロススレッディングの可能性を除去することがわかる。
【００２３】
これらの状況下で、本体部のねじは、許容可能な所定のやり方で嵌合ねじの初期の接触を達成し、かつ、懸念事項とされてきたクロススレッディングを除去する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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