(57)【要約】本発明は、特にネジ転造あるいはセルフタッピングスクリュー（１００）あるいはナットのそれぞれのためのネジ山（４００）に関するものであり、該ネジ山は、前方ネジ面（４２２）及び後方ネジ面（４２４）を有する非三角形ネジ山輪郭（３００）を有しており、前記前方ネジ面（４２２）及び後方ネジ面（４２４）のうちの少なくとも１つが、第１の半径（Ｒ）の凸曲率を備えている。前記非三角形ネジ山輪郭（４００）の先端（４４２）はまた、第２の半径（ｒ１）の凸曲率を有しており、第１の半径（Ｒ）の値が第２の半径（ｒ１）の値と異なっている。
2006514236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にネジ転造あるいはセルフタッピングスクリュー（１００）あるいはナットのための、前方ネジ面（４２２）及び後方ネジ面（４２４）を有する非三角形ネジ山輪郭（４００）を有したネジ山であって、
前記前方ネジ面（４２２）及び後方ネジ面（４２４）の少なくとも一方が、第１の半径（Ｒ）を有する凸曲率を備え、
前記非三角形ネジ山輪郭（４００）の先端（４４２）がまた、第２の半径（ｒ１）の凸曲率を有し、
前記第１の半径（Ｒ）の値が、前記第２の半径（ｒ１）の値と異なっていることを特徴とするネジ山。
【請求項２】
請求項１に記載のネジ山において、
前記第１の半径（Ｒ）が、前記第２の半径（ｒ１）より大きいことを特徴とするネジ山。
【請求項３】
請求項１または２に記載のネジ山において、
前記前方ネジ面（４２２）及び後方ネジ面（４２４）の少なくとも一方からの移行部が凸曲率を備え、
前記非三角形ネジ山輪郭（４００）の先端（４４２）が連続的であることを特徴とするネジ山。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のネジ山において、
２つの続いた非三角形ネジ山輪郭（４００）間の根元（４４４）が、第３の半径（ｒ２）の凹曲率を有していることを特徴とするネジ山。
【請求項５】
請求項４に記載のネジ山において、
前記第３の半径（ｒ２）の値が、前記第１の半径（Ｒ）の値より小さい、好ましくは前記第２の半径（ｒ１）の値より小さいことを特徴とするネジ山。
【請求項６】
請求項４または５に記載のネジ山において、
前記前方ネジ面（４２２）及び後方ネジ面（４２４）の少なくとも一方からの移行部が凸曲率を備え、
２つの続いた非三角形ネジ山輪郭（４００）間の底部（４４４）が連続的であることを特徴とするネジ山
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のネジ山において、
非三角形ネジ山輪郭（４００）の前記前方ネジ面（４２２）及び前記後方ネジ面（４２４）が、互いに対称な形状であることを特徴とするネジ山。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載のネジ山において、
非三角形ネジ山輪郭（４００）の前記前方ネジ面（４２２）及び後方ネジ面（４２４）が、互いに非対称であることを特徴とするネジ山。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のネジ山において、
該ネジ山のピッチ（ｐ）が、該ネジ山の公称直径の０．１５〜０．５倍であることを特徴とするネジ山。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のネジ山において、
前記ネジ山輪郭（４００）の第１の半径（Ｒ）が、該ネジ山のピッチ（ｐ）の０．８〜１．２倍であることを特徴とするネジ山。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のネジ山において、
前記ネジ山輪郭（４００）の深さ（ＴＤ）が、該ネジ山のピッチ（ｐ）の０．４〜０．６５倍であることを特徴とするネジ山。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のネジ山において、
前記ネジ山輪郭（４００）の第２の半径（ｒ１）が、該ネジ山のピッチ（ｐ）の０．１倍までであることを特徴とするネジ山。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載のネジ山において、
前記ネジ山輪郭（４００）の第３の半径（ｒ２）が、該ネジ山のピッチ（ｐ）の０．０８倍までであることを特徴とするネジ山。
【請求項１４】
締結システムのためのスクリューであって、
該スクリュー（１００）が、請求項１〜１３のいずれかによる構成の非三角形雄ネジ（１３０）を含んでいることを特徴とするスクリュー。
【請求項１５】
請求項１４に記載のスクリューにおいて、
該スクリュー（１００）が、ネジ転造スクリューであることを特徴とするスクリュー。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載のスクリューにおいて、
該スクリューの雄ネジが、円形横断面を有していることを特徴とするスクリュー。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれかに記載のスクリューにおいて、
該スクリュー（１００）の雄ネジが、非円形の小葉状横断面（２００）を有していることを特徴とするスクリュー。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれかに記載のスクリューにおいて、
該スクリュー（１００）の雄ネジが、該スクリュー（１００）のポイント（１４０）に案内セクション（１４５）を有していることを特徴とするスクリュー。
【請求項１９】
請求項１８に記載のスクリューにおいて、
前記案内セクション（１４５）の長さが、該スクリュー（１００）のネジ山のピッチ（ｐ）の２．０倍までであることを特徴とするスクリュー。
【請求項２０】
締結システムのためのナットにおいて、
該ナットが、請求項１〜１３のいずれかによる構成の非三角形雌ネジを含んでいることを特徴とするナット。
【請求項２１】
請求項２０に記載のナットにおいて、
該ナットが、ネジ転造ナットであることを特徴とするナット。
【請求項２２】
請求項１４または１５に記載のナットにおいて、
該ナットの雌ネジが、円形の横断面を有していることを特徴とするナット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１による、特にセルフタッピングスクリューあるいはナットのそれぞれのためのネジ山と、請求項１４及び２０による、締結システムのためのそれぞれのスクリュー及びそれぞれのナットとに関するものである。
【０００２】
詳細には、本発明は、新しくて改良されたネジ山成形構造を目的としており、該ネジ成形構造は、特に非三角形あるいは非台形のそれぞれのネジ山輪郭を有し、各ネジ山は、前方ネジ面及び後方ネジ面である側面を有し、前記前方及び後方ネジ面の少なくとも１つが、第１の半径を有する凸曲率を備えているものである。
【０００３】
より詳細には、本発明は、雄あるいは雌ネジのいずれかを備えたネジ山成形締結装置のための改良されたネジ山構造に関するものであり、該雄あるいは雌ネジは、嵌め合いコンポーネントあるいはアンカー材料のそれぞれ内に生成される内力の改良された分配を提供し、該嵌め合いコンポーネントあるいはアンカー材料は、ネジ山成形締結装置によって成形された、相補的に成形された雄あるいは雌ネジを含んでいる。そのような締結装置は、低延性を有するものとして特に分類されうるアンカー材料と本発明の実施例によるセルフタッピングスクリューとからなる結合構造の性能を改良するために使用されることができる。
【背景技術】
【０００４】
ネジ山成形タイプの従来のセルフタッピングあるいはネジ転造スクリューは、低延性材料内に嵌め合い雌ネジを生成するために使用される場合に、組み立て及び点検における信頼性が制限されるであろうことが、当業者によって認識されている。
【０００５】
周知のネジ付き締結具技術に関して、雄ネジ付き締結具の構造は、材料変位によって相補的な雌ネジを生成するように特に構成されている。つまり、例として、そのような雄ネジ付き締結具をプレインボア案内孔に挿入して、雄ネジ付き締結具とプレインボア案内孔を含むコンポーネントとの間に回転を作用させると、コンポーネントのプレインボア案内孔の表面内に、雌ネジが冷間で成形あるいはスエージ加工される。したがって、雄締結具が移動する方向での公称軸線方向力が、コンポーネントのプレインボア案内孔の表面の方へ方向転換される。望ましくは、コンポーネント材料は、雌ネジの冷間成形によってコンポーネントから切除あるいは除去されるべきではない。その理由のため、低い延性を有する材料がそのようなネジ山成形締結具によって組み立てられる場合、締結具軸線への方向における材料流れは避けるべきである。
【０００６】
さらに、一般に周知のネジ山成形ジオメトリーは、６０°以下のネジ側面先端角を有する三角形あるいは台形の横断面である。そのようなネジ山成形ジオメトリーを使用して、セルフタッピングあるいはネジ転造のそれぞれのネジ山成形手段により、マグネシウム合金タイプあるいはこれに等価な低延性アンカー材料内に嵌め合い雌ネジを製造することが、嵌め合いネジ山の構造完全性をもたらすために知られている。
【０００７】
特に、アンカー材料内に生成される雌ネジは、摩損と、アンカー材料の層の噴出と、組み立てに有害なチップ及び細片の生成とを被ることがある。プレイン案内孔のスクリュー入り口端部に隣接するアンカー材料の一部分が、崩れて裂けるのが見られるであろう。これらの効果は、従来技術の結合構造７００を詳細に示す図７に図示されている。周知のネジ山構造ジオメトリーを有するスクリュー７１０は、低延性を有しているとされるアンカー材料７２０に嵌まり合っている。見られるように、スクリュー７１０によってアンカー材料７２０内に導入される力のために、アンカー材料が下へ流れてネジ側面肉盛噴出部７３０となる。低延性アンカー材料７２０のこれらの噴出部７２０は、例えば点検の目的のために使用期間中に数回あるいは定期的のそれぞれで緩められる接続部において、特に崩れて裂けることになるであろう。したがって、チップ及び細片が生成される。
【０００８】
さらにまた、プレインボア孔が一般に「スルーホール」の形状と考えられて、該孔がアンカー鋳造物内にキャビティを形成し、そのようなキャビティが油あるいは他の液体を含むためのものとされている場所、あるいは、プレイン孔が電子機器を含む領域に侵入している場所では、組み立てられるユニットへの致命的な損傷の可能性とともにユニット組み立て不具合が生じるおそれがある。
【０００９】
これらの有害な特徴は、アンカー案内孔に対するスクリューの軸線方向の移動を生じさせる回転移動がセルフタッピングスクリューに作用したときに、アンカー材料内に誘発される応力及び歪みによって引き起こされることが、当業者によってさらに認識されている。
【００１０】
材料変位によって相補的な嵌め合いネジ山を生成するための例としての前述のネジ転造スクリューは、プレインボルトにねじ込まれるネジ転造ナットにも容易に適用することができる。
【００１１】
特許文献１は、図８に示されたネジ山成形スクリュー８００を開示しており、該ネジ山成形スクリューは、マグネシウムなどの低延性材料からなるワークピースの雌ネジ冷間成形のためのものである。スクリューは、ワークピースに雌ネジを成形するために主として圧縮力を使用する。スクリューは、入口端部とヘッド端部とを有するシャンクを有している。雄ネジは、シャンクに配置されている。雄ネジは、略９０°〜１２０°の範囲の測角を有するネジ山構造を画成している。この構造では、セルフタッピング操作中の雌ネジ成形中に、低密度アンカー材料の主に圧縮が生じる。（６０°を越える）増大したネジ山輪郭角度へのそのような移動は、組み立てられた嵌め合いネジ山の耐負荷能力を改良する反面、アセンブリを汚染するおそれのある細片及び崩れ材料に関連する問題を問題をなくすことはない。
【特許文献１】欧州特許第０５５３９０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明の目的は、締結具が締結されるアンカーコンポーネントの材料内への力の分配を提供して、雌あるいは雄ネジの冷間成形によるアンカーコンポーネントからの切除あるいは除去材料を、できる限り大きな範囲で防止する、ネジ山成形ネジ付き締結具のためのネジ山を提供することである。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、スクリュー上の新しいネジ山輪郭ジオメトリーが、セルフタッピング原理によって嵌め合いネジ山構造を生じさせ、該嵌め合いネジ構造が、周知のシステムに代えて改良されたアセンブリのための特徴を提供するだけではなく、マグネシウム合金などの低延性アンカー材料からなるコンポーネントに雌（嵌め合い）ネジをネジ山成形する場合に顕著となるチップ、細片及び他の破片の減少及び／または除去につながるであろう、ネジ付き締結システムシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって、前方及び後方ネジ面を有する非三角形ネジ山輪郭を有しているとともに、前記前方及び後方ネジ面の少なくとも１つが第１の半径の凸曲率を有したネジ山は、第２の半径の凸曲率を有した前記非三角形ネジ山輪郭の先端を有しており、第１の半径の値が第２の半径の値と異なっている。
【００１５】
好ましくは、第１の半径が第２の半径より大きい。そのようなネジ山は、マグネシウムあるいはそれらの合金などの特に低延性を有する材料のための、ネジ転造スクリューあるいはナットに使用することができる。
【００１６】
２つの連続する非三角形ネジ山輪郭間に位置する基部あるいは根元はそれぞれ、第３の半径の凹曲率を有している。したがって、ノッチ効果あるいは応力集中が低減し、本発明によるネジ山を備えたスクリューあるいはナットはそれぞれ、対応する寸法を有した周知のスクリューあるいはナットのそれぞれと比較して、より大きな応力に耐えることができるようになる。
【００１７】
好ましくは、第３の半径の値が、第１の半径の値より小さく、好ましくは第２の半径の値より小さい。
【００１８】
さらに、前方及び後方ネジ面の少なくとも一方からの移行部は凸曲率を有していて、非三角形ネジ山輪郭の先端が連続的となっている。有利には、本発明のネジ山の構造により、従来のネジ山よりも嵌め合いコンポーネントに垂直な大きな力成分で、力が嵌め合いコンポーネント内に導入される。したがって、本発明によるネジ付き締結具で締結したときには、嵌め合い材料に影響を及ぼす圧縮力と、嵌め合い材料内への相補的なネジ山成形中のより小さな剪断力とが主として存在する。低延性材料の耐圧強度は剪断強度より大きいのため、そのような材料は、剪断力よりも少ない破壊的効果とともに、難なく圧縮力を受け入れることができる。さらにまた、前方及び後方ネジ面の少なくとも１つからの移行部は凸曲率を有していて、２つの連続する非三角形ネジ山輪郭間の基部あるいは底部のそれぞれが連続的となっている。
【００１９】
本発明のネジ山の第１の実施例では、非三角形ネジ山輪郭の前方及び後方ネジ面が、互いに対称な形状とされている。特に優れた延性を有する材料に関する他の実施例では、非三角形ネジ山輪郭の前方及び後方ネジ面が互いに非対称であることが考えられる。非対称の場合、用途の必要性に関して、少なくとも部分的に１つの平坦なネジ面あるいは凹でさえあるネジ面を有していることも可能である。
【００２０】
本発明によるネジ山の特徴に関して、ネジ山のピッチは、好ましくはネジ山の公称直径の０．１５〜０．５倍の範囲で変動する。小葉状横断面の場合、スクリューは、小葉状断面に外接する円を直径とする。ネジ山のピッチのための好ましい範囲によれば、本発明によるスクリューあるいはナットのためのネジ山を規定するさらなるパラメータは、以下のように引き出されることができる。
−ネジ山輪郭の第１の半径が、好ましくはネジ山のピッチの０．８〜１．２倍である。
−ネジ山輪郭の深さが、ネジ山のピッチの０．４〜０．６５倍である。
−ネジ山輪郭の第２の半径が、ネジ山のピッチの０．１倍にほぼ一致する。
−ネジ山輪郭の第３の半径が、ネジ山のピッチの０．０８倍にほぼ一致する。
【００２１】
ネジ転造スクリューあるいはネジ転造ナットのそれぞれに本発明の教示を適用することによって、ネジ付き締結システムのためのスクリュー及びナットが提供される。そのようなネジ付き締結システムでは、スクリューあるいはナットのそれぞれが、本発明による構成である非三角形の雄あるいは雌ネジのそれぞれを含んでいる。
【００２２】
そのような締結システムのスクリューは、本発明による雄ネジを備え、円形の横断面領域あるいは横断面をそれぞれ有している。他方、それぞれのナットは、円形の横断面領域を有する雌ネジを有している。しかしながら、スクリューのネジ山が、非円形、好ましくは小葉状横断面（lobular cross-section）、より好ましくは三小葉状横断面（trilobular cross-section）を有していることも可能である。小葉状横断面構成のために、嵌め合いコンポーネント内あるいは嵌め合いコンポーネント上への本発明によるネジ山をそれぞれ備えるようにスクリューにネジ付けした後では、より高い耐振動性が存在する。
【００２３】
組み立て中の使用における優れたハンドリングのため、スクリューは、該スクリューの間際に、スクリューがねじ込まれるコンポーネントのプレインボア案内孔内へのスクリューのより簡単な挿入をサポートするため、案内セクションを有していてもよい。案内セクションの長さは、好ましくはスクリューのネジ山のピッチの２．０倍である。
【００２４】
要約すると、ネジ山輪郭の本発明の性質は前記輪郭を提供するものであり、該輪郭は、好ましくは、非三角形及び／または非台形の形状であり、かつ、本発明に従う少なくとも２つの規定された半径から展開された、規定されて構成された弧状形状である。組み合わせにおいては、少なくとも２つの半径が、達成されるべき本発明の目的に従う組み立て条件を提供する。
【００２５】
本発明の上述した及び他の目的、特徴、及び効果は、添付図面と組み合わされた１つの好ましい実施例の以下の説明から、より明らかになるであろう。図面において、参照符号がそれぞれの図面の番号を最大桁数で示していることに留意されたい。すべての図面は、本発明のいくつかの特色及び実施例を図示することを目的としている。さらに、異なる実施例の場合には、その違いだけが説明されていることに留意されたい。全ての代替例及びオプションが示されていないことは言うまでもなく、したがって、本発明は、添付図面の内容によって制限されて理解されるものではない。
【００２６】
以下、本発明が、添付図面を参照しつつ一例としてより詳細に説明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は異なる形態の実施例に対する余地がある一方で、本開示を本発明の原理の例証として考慮し、ここで図示されて説明されるものに本発明を限定することを意図しないという理解の下で、特定の実施例が図面に示されて詳細に説明されている。
【００２８】
したがって、図１を参照すると、本発明の実施例によるネジ山を有したネジ転造スクリュー１００の概略側面図が示されている。スクリューは、凹所１１２が含まれるヘッド１１０を備えており、この凹所は、適切に適合する駆動ツールが該凹所に係合したときに、駆動ツールを介してスクリューの軸線１０９に関する回転移動を与えることが可能なものとなっている。螺旋スクロールに関連するこの回転移動は、以下で参照されるように、嵌め合いアンカー材料におけるプレインボア案内孔内へスクリューを駆動する手段を提供する。（図示せず）。スクリューに回転移動を与えるために使用される駆動手段は、凹所駆動システムに限定されない。外部駆動システムも適切に見受けられるであろう。
【００２９】
スクリューのヘッドの下側に隣接し、かつスクリューに沿って、螺旋スクロールあるいはスクリューネジ山１３０を含むスクリュー本体１２０が設けられている。前記スクロールあるいはスクリューネジ山は、スクロールの輪郭が、図１の円Ｄ内に含まれるネジ山輪郭１３０の一部分の拡大図とともに図３に関して以下で詳細に説明される本発明によるジオメトリーを有するように、構成されている。
【００３０】
スクリューのヘッドから最も遠く離れたものであって符号１４０で示されたネジ山入口領域は、スクリューの最初の利用中における容易な挿入及び孔検出機能のための案内ポイントを備えている。この案内ポイントは、この特定の実施例において、２つのネジ山ピッチ１４５を含んでいる。この例でのネジ山ピッチは、ネジ山のうちの１つの選択されたポイントと隣接するネジ山の同一ポイントとの間の距離とされている。
【００３１】
本発明の実施例によるネジ山ピッチは、スクリュー公称外径１０８の０．１５〜０．５倍の範囲となるように選択されている。
【００３２】
言い換えると、ヘッド１１０に隣接してシャンク１２０が後に続いており、該シャンクは、図１の円Ｄ内に含まれるネジ山輪郭１３０の一部分の拡大図とともに図３に関して以下でより詳細に説明されるような本発明による改良されたネジ山輪郭１３０を提供する。ネジ山輪郭１３０は、ネジ山先端１３２とネジ山基部あるいは根元１３４とをそれぞれ備えている。図１のスクリュー１００は、ヘッド１１０の反対側に案内端部１４０を有しており、該案内端部は、図１には示されていないが、それぞれの用途におけるそれぞれのボア案内孔への容易な挿入のために適合されている。スクリュー１００の案内端部１４０は、この実施例において、スクリュー１００の２つのピッチの長さに対応する２ターンあるいは２巻きのネジ山輪郭１３０を備えており、該ピッチは、２つの続いたネジ山先端１３２の、あるいは２つの続いたネジ山根元１３４の距離のそれぞれによって規定されている。本発明によれば、ネジ山のピッチの寸法は、ネジ山の公称直径の０．１５〜０．５倍の範囲から選択されている。本発明によるネジ山構造あるいは輪郭１３０を有するスクリュー１００の構造は、小葉状横断面（lobular cross-section）あるいは他の形状を有していてもよく、これは、雄ネジ付きスクリュー１００の組み立て中に雌ネジの効率的な成形のために適用可能であることが分かっている。複数の小葉（lobes）を有する典型的な小葉状横断面スクリューの概略は、図２の平面図で示されている。
【００３３】
図２は、３つの小葉２１０，２１２，２１４が存在する小葉形状を示す概略図であり、該小葉は、断面の周囲に等間隔に位置している。小葉の数は３つに限定されることはなく、マグネシウム合金及び他の低延性材料に使用される場合には、任意の奇数の小葉が締結目標を支持するめに適用可能であろう。
【００３４】
ネジ山成形セルフタッピングスクリューのための小葉状横断面構造の利点は、Phippard, jr. による米国特許第３，１９５，１５６号明細書及び以降の国際出願の教示において明確に規定されている。例えば、有利には、三小葉状横断面（trilobular cross-section）が、例えば自動車組み立てなどのいくつかの用途において、スクリュー接続部を緩めてしまう効果を生じさせる振動に対して優れた耐性を提供する。
【００３５】
言い換えると、図２は、小葉状横断面とされた図１のスクリュー１００の横断面２００の概略平面図を示している。横断面２００から明らかに見ることができるのは、図１のスクリュー１００が３つの小葉２１０，２１２，２１４を有しており、該小葉が、２つの小葉同士の間のそれぞれに略１２０°の角度が存在するように配置されていることである。小葉の数に関して、示された横断面を有するスクリューは、三小葉状スクリュー（trilobular screws）としても知られている。破線の円２２０は、三小葉状横断面のそれぞれの外周に対応している。有利には、三小葉状横断面は、例えば自動車組み立てなどのいくつかの用途において、スクリュー接続部を緩めてしまう効果を生じさせる振動に対して優れた耐性を提供する。
【００３６】
図３に関して、図１における円Ｄによって示された図１のスクリュー１００のネジ山輪郭３００が、より詳細に示されている。スクリューの対称軸線と一致する一点鎖線３１０が存在している。再び、図３において、低延性を有する材料でのスクリューの使用のために改良されたネジ山輪郭３００を明らかに認めることができる。本発明によるスクリューの第１の実施例の対称なネジ面３２０により接続されたネジ山先端３４２及びネジ山根元３４４が存在している。一点鎖線３１０の一方の端部における矢印先端によって図３に示された、スクリューがプレインボア案内孔に挿入されるときの移動方向に関して、移動方向に向けられるネジ面が前方ネジ面３２２であり、反対側のネジ面が後方ネジ面３２４である。さらなる実施例とともに以下で説明される本発明は、対称構造のネジ面３２０に限定されないことに留意すべきである。
【００３７】
図４では、本発明によって構成された雄ネジ山輪郭の１つのネジ山４００、つまり図１におけるスクリュー１００のネジ山輪郭１３０に対応したネジ山４００の拡大横断面図が示されている。ネジ山４００の横断面は、スクリューの外側に成形されたネジ山４００における２つの隣接するネジ山のターンあるいは巻きのそれぞれを通っている。ネジ山ピッチｐは、隣接するネジ山の巻きの中心４６０及び４６２間の距離として示されており、２つの続いたネジ山先端に関連して上記で概説したようなピッチ定義に等しい。ネジ山の深さＴＤは、ネジ山のピッチｐの０．４〜０．６５倍とされている。
【００３８】
本発明によれば、ネジ山４００のネジ山輪郭は、ネジ山輪郭が仮想対称軸線ＰＡに関して対称に構成されるように、半径Ｒから展開されている。本発明のネジ山の第１の半径である半径Ｒの値は、ネジ山のピッチｐの０．８〜１．２倍の範囲とされている。
【００３９】
ネジ山４００は、ネジ山根元４４４から離れるように延びるネジ面４２０を有し、ネジ山先端４４２で終端している。ネジ山先端４４２は、少なくとも略凸面とされる該ネジ山先端４４２において、両ネジ山表面４２０間で凸面湾曲移行部を成形している。湾曲ネジ山先端４４２は、ネジ山のピッチｐの実質的に０．１倍までとされる本発明のネジ山の第２の半径を形成する半径ｒ１から展開されている。半径ｒ１は、湾曲ネジ山先端４４２も仮想対称軸線ＰＡに関して対称となるように構成されている。その湾曲ネジ山先端４４２は、有利には、低延性材料内に相補的なネジ山の冷間成形中に生じる剪断力を制御して最小化する。
【００４０】
さらに、続いたネジ山表面４２０間に凹面湾曲移行部を形成する湾曲ネジ山根元４４４も存在している。湾曲ネジ山根元４４４は、ネジ山のピッチｐの実質的に０．０８倍までとされる本発明のネジ山の第３の半径を形成する半径ｒ２から展開されている。半径ｒ２は、湾曲ネジ山根元４４４も仮想対称軸線ＰＡに関して対称となるように構成されている。
【００４１】
半径ｒ１及びｒ２の中心が、ネジ山先端４４２の対称軸線とネジ山根元４４４の対称軸線とにそれぞれ位置決めされていることが明らかである。凸状ネジ面４２０を画成する半径Ｒの中心は、２つの条件が満たされるように位置決めされており、第１の条件は、ネジ山先端４４２からネジ面４２０への移行ポイントにおいて、ネジ面４２０を画成する半径Ｒを有する円に対する接線と、ネジ山先端４４２を画成する半径ｒ１を有する円に対する接線とが略等しいことである。第２の条件は、ネジ山根元４４４からネジ面４２０への移行ポイントにおいて、ネジ面４２０を画成する半径Ｒを有する円に対する接線と、ネジ山根元４４４を画成する半径ｒ２を有する円に対する接線とが略等しいことである。図４において、半径Ｒは、半径Ｒの中心がネジ面４２０からより遠く離れているようにして引かれている。ネジ面４２０の割線とされる線により、ネジ面４２０の両方の端部における移行部分を接続すると、半径Ｒの中心ポイントは、割線の対称軸線上に見つかる。
【００４２】
図４を反復すると、本発明のネジ山４００のネジ山先端４４２とネジ山根元４４４とネジ面４２０とを画成する半径間の移行部が、ネジ山輪郭の全体の経路が連続的となるように形成されているのを明らかに見ることができる。言い換えると、ネジ山輪郭の経路内には、鋭い曲がり部あるいは分断部が存在しない。したがって、本発明のネジ山成形スクリューあるいはナットのそれぞれによって、それぞれの嵌め合いコンポーネント内へ内力を導入することにより、嵌め合い材料内の応力集中が最大値になることが可能な限り避けられる。さらに、ネジ山先端の半径形状と凸ネジ面輪郭の形状とは、アンカー材料内での嵌め合いネジ山のセルフタッピング中に、主に圧縮である内力を生じさせるための機能を有している。この特徴は、他のネジ山輪郭構成に存在しうるどんな剪断力の大きさをも最小化する。その後、マグネシウム合金ナットアンカーにおける層のチップ、バリ、細片及び噴出を生成してしまう誘発された剪断力の破壊的影響が取り除かれる。
【００４３】
図５は、セルフタッピング原理を使用して嵌め合いナットネジ山の生成中における、マグネシウム合金材料の圧縮を生じさせる力の方向を指し示す概略図である。それは、本発明の革新的な輪郭構造を使用して達成される利点を示している。
【００４４】
この図はさらに、ネジ付きスクリュー本体あるいはスクリューシャンクのそれぞれに沿って連続的となる滑らかな弧状ネジ山構造を可能にする半径ネジ山輪郭の展開を図示している。この連続的な弧状構造は、遮断された接触面に生じるナット材料の損傷を克服する点において有利である。
【００４５】
より詳しくは、図５は、コンポーネント内に嵌め合いネジ山を冷間成形するために使用される、本発明の第１の実施例によるスクリューの１つの雄ネジ５００と、成形工程中にネジ山の材料に作用する、黒い矢印として示された力とを示している。例えば、雄あるいは雌ネジに作用する合力５０５は、コンポーネント内に形成されたプレインボア案内孔の半径に沿って方向付けられた半径方向成分５１０と、スクリューの長手軸線に沿って方向付けられた軸線方向成分５２０とを有している。先端への湾曲にしたがって、軸線方向成分５２０が減少し、圧縮半径成分５１０が増大する。
【００４６】
図５のネジ山がマグネシウムなどの低延性材料からなるコンポーネント内にねじ込まれたときに、上述した図５に示された力は、このように成形された雌ネジの構造完全性に悪影響を与えないであろう。有利には、コンポーネント材料の摩損、細片、層噴出、及びチッピングが避けられる。さらに、ボア案内孔に隣接するコンポーネント材料の一部分は、崩れたり裂けたりしない。加えて、細片が、雌ネジのネジ山先端のすぐ近くに形成されることはなく、かつ剥離することはない。雌ネジの構造完全性が損なわれず、ネジ山の駆動に対する干渉は存在しない。
【００４７】
さらにまた、ネジ山輪郭の連続的な形状のため、生じる力の分配も同様に連続的となる。したがって、雌ネジの基部のすぐ近くの応力破損形状が避けられる。雌ネジに作用する合力の半径方向成分の相対的に増大した大きさはまた、コンポーネントのネジ山の破損や剪断の傾向を減少させる。雌ネジは、したがって、かなり改良された負荷支持潜在能力及び再利用性を有する。
【００４８】
図６は、概説した本発明に関して生じてもよい逸脱例である。この逸脱例は、ネジ山輪郭が非対称形状とされることを許容している。しかしながら、輪郭の前方面が本発明に開示されたすべてのエレメントに一致しており、後方面がネジ付きスクリューシャンクの長さに沿った連続的な弧状形状を提供するようになっていることに留意されたい。
【００４９】
図５と比較した図６には、本発明による非対称ネジ山構造のための例が存在している。図６には、スクリューの実施例の１つの雄ネジ６００が示されており、凸状後方ネジ面６２４は、凸状前方ネジ面６２２よりも急勾配となっている。したがって、ネジ面構造によって方向転換した力から容易に理解できるように、合力６０５の半径方向成分６１０の相対的な大きさが減少する一方、合力６０５の軸線方向成分６２０の相対的な大きさが増大さする。したがって、雌ネジに作用する軸線方向成分６２０は、ボア案内孔及びスクリューのそれぞれの方向に、より多くの圧力を提供する。したがって、そのようなネジ山輪郭は、より高い締め付け力が必要とされ、ナット材料の延性がそれを許容する場合には、どんな用途にも適用可能であろう。
【００５０】
本発明による教示の有用性は、雌及び雄部分のそれぞれの輪郭を、ナット及びボルトのそれぞれとして、共通の用語で規定されるエレメントに関連付けることである。本概念を利用する任意のかつすべての組み立て工程は、略三角形形状で他の全てのファクターが等しいネジ山輪郭を有して構成された従来のシステムよりも大きな軸線方向作用力に耐えるための本発明の締結システムの能力から、恩恵を得るであろう。
【００５１】
本発明の特定の実施例が図示されて詳細に説明されたものの、その様々な特色における本発明の変更及び改良が、本発明から逸脱せずになされていてもよいことは当業者にとって明白であり、そのような変更及び改良のいくつかは、通常のエンジニアリングあるいは設計の問題と研究の後でのみ明らかになることである。このように、本発明の範囲は、ここに開示された特定の実施例の構造によって制限されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例によるネジを有するセルフタッピングスクリューの概略図である。
【図２】図１によるスクリューの好ましい小葉断面を示す、スクリューの本体の概略横断面図である。
【図３】図１におけるスクリューのネジ輪郭からの部分拡大図である。
【図４】図１におけるスクリューの１つのネジであって図３の輪郭部分の概略詳細図であり、特定の設計パラメータが示されている。
【図５】嵌め合いコンポーネント材料内へ方向転換される公称合力に関して、本発明によるネジ輪郭の効果を示す概略図であり、ネジ輪郭がスクリューの中心軸線に垂直な線に関して対称となっている。
【図６】嵌め合いコンポーネント材料内に方向転換される公称合力に関して、本発明によるネジ輪郭の効果を示す概略図であり、ネジ輪郭がスクリューの中心軸線に垂直な線に関して非対称となっている。
【図７】周知の構造の台形ネジで直面する問題を示した従来技術の概略図である。
【図８】特許文献１によるネジ輪郭の従来技術の概略図であり、チップ、細片及び破片などに関連する継続的な問題を示している。
【符号の説明】
【００５３】
１００  スクリュー
４００  ネジ山
４２０  ネジ面
４２２  前方ネジ面
４２４  後方ネジ面
４４２  先端
４４４  根元
Ｒ  第１の半径
ｒ１  第２の半径
ｒ２  第３の半径
ｐ  ピッチ
ＴＤ  深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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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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