(57)【要約】雌型締結要素は、タッピングなしでプリベリングトルクを有する実質的に連続的な雌ねじを形成する通常の雄型締結要素のねじ切りを受けるために自己ねじ切り孔を有する。この孔は円筒状の内壁面及び周方向に複数の凹状の逃げを有し、逃げの総容積が、大きい方の径と、逃げの総容積より少ない円筒状の内壁面の内径とによって定義される環と同等である。自己装着雌型締結要素の製造方法は、中央突出部を有する連続する金属板をロール成形して、自己ねじ切り孔を突出部を通して貫通させて、突出部か板を切って、個々の締結要素を脆弱な接合要素によって接続するようにしもよい。
2006509169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常のらせん状にねじ切られた雄型締結要素のねじ切りを受けるための自己ねじ切り孔を有する雌型締結要素であって、
貫通して形成された孔を有する金属の本体部を備え、
前記形成された孔は、前記らせん状にねじ切られた雄型締結要素の小さい方の径にほぼ等しい内径を有するほぼ円筒状の内壁面と、前記円筒状の内壁面に周方向に離間され、対向する逃げの半径方向の外壁面の間で測定される前記形成された孔の大きい方の径と前記逃げの総容積より小さい前記円筒状の内壁面の内径とにより定義される環にほぼ等しい総容積を有する複数の凹状の逃げとを有し、
前記らせん状にねじ切られた雄型締結要素の前記孔へのねじ込みにより、前記ほぼ円筒状の内壁面から前記逃げに金属を変形させて前記孔に実質的に連続した雌ねじが形成される、雌型締結要素。
【請求項２】
前記凹状の逃げそれぞれは、ほぼ円筒状の内壁面を有する、請求項１に記載の雌型締結要素。
【請求項３】
前記孔の前記ほぼ円筒状の内壁面は、前記雄型締結要素を受け入れ、前記孔の中間部より大きい内径を有する導入部を有する、請求項１に記載の雌型締結要素。
【請求項４】
前記導入部は、円錐台状で、前記孔の前記中間部より大きい長い方の内径を有する、請求項２に記載の雌型締結要素。
【請求項５】
前記孔の前記大きい方の径は、前記らせん状にねじ切られた雄型締結要素の大きい方の径にほぼ等しい、請求項１に記載の雌型締結要素。
【請求項６】
通常のらせん状にねじ切られた雄型締結要素のねじ切りを受けいれるための自己ねじ切り孔を有する雌型締結要素であって、
前記雌型締結要素は、貫通して形成された孔を有する金属体部を有し、
前記形成された孔は、前記らせん状にねじ切られた雄型締結要素の大きい方の径より大きい径を有するほぼ円筒状の内壁面と、ほぼアーチ状の凹状の離間された複数の逃げとを有し、
前記らせん状にねじ切られた雄型締結要素の前記孔へのねじ込みにより、前記ほぼ円筒状の内壁面から前記逃げに金属を変形させて前記孔に実質的に連続した雌ねじが形成される、雌型締結要素。
【請求項７】
前記孔の前記ほぼ円筒状の内壁面は、前記雄型締結要素を受け入れ、前記孔の中間部より大きい内径を有する導入部を有する、請求項６に記載の雌型締結要素。
【請求項８】
前記導入部は、円錐台状で、前記中間部の内径より大きい長い方の径を有する、請求項７に記載の雌型締結要素。
【請求項９】
前記ほぼ円筒状の表面は、前記らせん状にねじ切られた雄型締結要素の小さい方の形にほぼ等しい内径を有する、請求項６に記載の雌型締結要素。
【請求項１０】
前記孔は、対向する前記ほぼ円筒状の逃げの間で測定され、前記らせん状にねじ切られた雄型締結要素の大きい方の径にほぼ等しい大きい方の径を有する、請求項９に記載の雌型締結要素。
【請求項１１】
前記離間された複数のほぼ円筒状の逃げの総容積は、対向するほぼ円筒状の逃げの半径方向の外壁面の間で測定される大きい方の径と前記逃げの前記総容積より小さい前記ほぼ円筒状の表面の径とにより定義される環の容積にほぼ等しい、請求項６に記載の雌型締結要素。
【請求項１２】
通常のらせん状にねじ切られた雄型締結要素のねじ切りを受けるための自己ねじ切り孔を有する雌型締結要素であって、
前記雌型締結要素は、貫通して形成された孔を有する金属の本体部を有し、
前記形成された孔は、前記らせん状にねじ切られた雄型締結要素小さい方の径にほぼ等しい内径を有し、円錐台状の導入部と円筒状の出口部とを含むほぼ円筒状の内壁面を有し、前記ほぼ円筒状の内壁面は、対向する凹状のアーチ状の逃げの半径方向の外表面の間で測定され、前記形成された孔の大きい方の径と前記逃げの前記総容積より小さい前記ほぼ円筒状の表面の径とにより定義される環にほぼ等しい総容積を有する凹状のアーチ状の複数の離間された逃げとを有し、
前記らせん状にねじ切られた雄型締結要素の前記孔の前記導入部へのねじ込みにより、前記ほぼ円筒状の表面から前記逃げに金属を変形させて前記孔に実質的に連続した雌ねじが形成される、雌型締結要素。
【請求項１３】
対向する逃げの前記半径方向の外表面の間で測定される前記孔の前記大きい方の径は、前記らせん状にねじ切られた雄型締結要素の大きい方の径にほぼ等しい、請求項１２に記載の雌型締結要素。
【請求項１４】
自己装着雌型締結要素を有する連続板の形成方法であって、
端面を有する連続した突出部と連続した突出部の対向する側の連続したフランジ部とを有する前記雌型締結要素の断面を有する金属板をロール成形し、
前記突出部の前記端面を貫通する自己ねじ切り孔を貫通させて、該孔は、ほぼ円筒状の内壁面と、対向するその半径方向の外壁面の間で測定される該孔の大きい方の径と離間された逃げの総容積より小さい前記円筒状の表面の内径とにより定義される環とほぼ等しい総容積を有し、前記円筒状の表面に円周上に離間された複数の凹状の逃げとを有し、これにより、らせん状にねじ切られた雄型締結要素を前記円筒状の表面の前記内径より大きい長い方の径を有する前記孔にねじ込み、前記逃げに金属を変形させて、前記孔に実質的に連続した雌ねじを形成する、
ステップを備える形成方法。
【請求項１５】
前記板を分離して前記自己ねじ切り孔を有する分離した自己装着雌型締結要素を形成する、ことを含む請求項１４に記載の自己装着雌型締結要素を有する連続板の形成方法。
【請求項１６】
前記分離した自己装着雌型締結要素を、該締結要素を再配列することなく、脆弱な結合要素と相互結合する、ことを含む請求項１５に記載の自己装着雌型締結要素を有する連続板の形成方法。
【請求項１７】
前記突出部の前記端面を通過して前記孔を貫通させて、前記端面に対向する前記板の背面を通る円錐台状の開口部を形成する、請求項１４に記載の自己装着雌型締結要素を有する連続板の形成方法。
【請求項１８】
前記ほぼ円筒状の内壁面に、実質的に円筒状の離間された逃げを有する前記孔を前記突出部を通って貫通させる、請求項１４に記載の自己装着雌型締結要素を有する連続板の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標準または通常のねじ切り雄型締結要素を受けるための自己ねじ切りまたはセルフタッピング孔を有し、雌型締結要素に形成された孔を貫通させることにより形成され、ねじ又はボルトのような通常のらせん状のねじ切り雄型締結要素のねじ切りを受けて連続したらせん状のめねじを形成する締結要素に関するものである。
本発明の自己ねじ切り雌型締結要素は、また、プリベリングトルクを有する。
本発明は、また、自己ねじ切り孔を有する自己装着雌型締結要素の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術は、ボルトやねじを含んだ、自己ねじ切り(self-threading)及びねじ転造(thread rolling)雄型締結要素を含んでおり、この雄型締結要素は、ナットを含んだ、雌型締結要素の孔にらせん状のねじを形成する。
ところが、このような自己ねじ切り、または、ねじ転造雄型締結要素は比較的高価であり、それゆえに大量生産の応用には広く用いられていなかった。
従来技術は、また、プリベリングトルクを有し、一般に小裂片の断面(lobular cross-section)を有するボルトやねじを含む。
理解されるであろうように、“プリベリングトルク”という用語は、雄型締結要素を雌型締結要素にねじ切りさせるのに必要なトルクが、一般的に減少するレベルで、雄型締結要素を雌型締結要素に再移動及び再ねじ切りそれぞれさせるのに、保持されることを意味する。
一般的な雄型及び雌型締結要素は、ねじの間にクリアランスを有しており、したがって、例えば、雌型締結要素は振動荷重の下でねじ切りされることがない。
ところが、プリベリングトルクをもつ雄型締結要素は、一般的に相対的に製造するのに費用がかかり、それゆえにプリベリングトルクが必要な用途にしか利用されない。
【０００３】
従来技術は、また、一般的に鋼板から形成された、ねじのような雄型締結要素をねじ止めする、型で打ち抜かれた開口部を有する雌型締結要素を含む。
“ティナーマン”のファスナーはこのタイプのファスナーの典型である。
ところが、従来技術は、雌型締結要素の本体部を貫通する自己ねじ切り孔を有し、プリベリングトルクを備えた自己装着ナットを含む通常のナットのような市販の雌型締結要素は含まれない。
【０００４】
当業者により理解されるであろうように、通常の雌型締結要素のコストのうち多くの部分は、ねじ切り孔を形成するか、タッピングするコストである。
通常のナットでは、例えば、最初、円筒形の孔がナットの本体に貫通され、それから、その孔はタッピングされて、連続するらせん状のめねじが形成されるが、高価なタッピングマシンと処理技術が要求される。
面取りまたは段つき孔は、ばりを減らし、ねじ、ボルト、または、雄型締結要素にリードを与えるのにしばしば必要とされる。
タッピングの操作は、一般的に通常の雌型締結要素の製造においては最もゆっくりしたステップであり、タッピングの道具には継続的に油がささられねばならず、したがって、雌型締結要素は、タッピングの後で、潤滑油、切り屑、ばりを落とさねばならない。
このように典型的な利用においては、雌型締結要素は、めねじを切るタッピングマシンのラインからはずされなければならず、タッピングに続いて清掃されねばならない。
タッピングの操作は、一般的に雌型締結要素の製造においては最もゆっくりしたステップであるので、いくつかの高価なタッピングマシンが、雌型のファスナーの製造においては連続的な製造工程を維持するために通常用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した雌型締結要素のタッピングについての課題は、ピアスナット、クリンチナット、および、溶接ナットを含んだ、自己装着型雌型締結要素の製造に特別の課題である。
例えば、本出願人との関係で前任者である出願人にすべて与えられた米国特許第３，１８７，７９６号、米国特許第３，６４８，７４７号及び米国特許第３，７１１，９３１号に開示された自己装着雌型締結要素は、連続的に突出した突出部とこの突出部の反対側にあるフランジ部とを有する雌型締結要素の所望の断面を有する連続金属板をロール成形することにより形成される。
ロール成形された板は、次いで、孔開けされて円筒状の孔が形成される。次いで、このロール成形板は、切断または裁断されて、別体の(discreet)自己装着雌型締結要素を形成し、円筒状の孔が、次いで、パネル装着後の、ボルトのような雄型締結要素を受けるための孔に連続的ならせん状のめねじを形成するタッピングマシンによって、ねじ切りされる。
これらの特許に開示されたピアスナットまたはクリンチナットは、特に自動車に用いられる大量生産技術や電気製品産業において、かなりの商業的成功をおさめている。ところが、ねじ切り作業は他の製造ステップよりもゆっくりしており、いくつかの高価な高速のタッパー、労働力や時間を必要とする。
【０００６】
上述の関連した特許に開示された自己装着雌型締結要素が、ファスナーの装備されたヘッドに送られるために、金属板に相互に連結する場合には、上述した米国特許第３，７１１，９３１号に開示されたように、締結要素は金属板が切断された後にホッパーに集められ、上述したタッピングマシンに運ばれる。
ねじ切り及び油、切り屑、ばりを落とした後には、自己装着雌型ファスナーは相互に端と端をくっつけて再び集められ、脆弱な接続要素によって相互に連結される。
このように、タッピングの作業は、この特許に開示したように、著しく自己装着雌型締結要素の製造を遅らせ、労働力や時間を増加させる。
参照は、また、米国特許第３，７７５，７９１号及び米国特許第３，９９９，６５９号についてもされ、これらの特許においては、締結要素は金属板と一体のままであり、製造プロセスをまた遅らせる連動ねじ切り作業を必要とし、また、タップを定期的に取り替えるか研がなければならかったり、金属板の切り屑、油、ばりを落とさねばならない。
【０００７】
それゆえに、ねじ切り作業を排除する孔開けによって形成される自己ねじ切り孔を有し、通常のボルトやねじを含んだ標準の雄型締結要素に利用できる、ナットのような雌型締結要素が長い間必要とされている。
本発明の自己ねじ切り、または、セルフタッピング雌型締結要素は、雌型締結要素の製造におけるねじ切り作業を排除する。よって、大幅にコストを削減できるとともに、プリベリングトルク雌型締結要素を含むというさらなる利点を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る自己ねじ切り雌型締結要素は、通常のボルトやねじのような通常または標準のらせん状雄型締結要素を受けて適用される。
本発明の雌型締結要素は、貫通して形成された孔を有する金属の本体部を備え、この孔はほぼ円筒状の内壁面、または、より具体的には、雄型締結要素の大きい方または頂径よりも小さい径を有する周方向に配置された円筒状の面を有する。
好適な実施形態では、円筒形の一つまたは複数の表面の内径は、ほぼ雄型締結要素の小さい方の径または谷径とほぼ等しい。
雌型締結要素の孔は、さらに、円筒状の表面の間に等しく周方向に離間された複数の逃げを有する。ここでは、雄型締結要素の孔へのねじ込みにより円筒状の一つまたは複数の表面から逃げに金属を変形させて、実質的に連続したスパイラル状のめねじが形成される。
雄型締結要素のねじ及び雌型締結要素に形成されたねじはライン間コンタクトであるために、通常のナットやボルトととは違って、雄型と雌型の締結要素のねじは配置され、本発明の雌型締結要素はまたプリベリングトルクを有する。
【０００９】
本発明の自己ねじ切り雌型締結要素の一つの好適な実施形態は、ほぼ円筒形の内壁面の逃げが円筒形の凹状の表面であり、孔は導入部を有しており、ほぼ円筒形の表面は円錐台形状であり、雄型締結要素の導入部が備えられ、雄型締結要素のねじ切りの間にばりが生じて自己ねじ切り雌型締結要素に入るのを減少させたりあるいはなくしたりすることができる。
雌型締結要素の実質的に十分ならせん状のめねじの作成を確実にするためには、逃げの総容積を、対向する逃げの半径方向の外壁面の間で測定される孔の大きい方の径と逃げの総容積より小さいほぼ円筒状の面の内径とにより定義される環にほぼ等しくし、したがって、各逃げの容積は、孔の小さいほうの径を定義する円筒状の表面を含んだ近接する環状部の容積とほぼ等しい。
理解されるであろうように、ところが、ねじ切りの間には、自己ねじ切り孔に雄型締結要素がバインディングしないように、逃げへと変形する近接する環の容積は好ましくは逃げよりもやや小さいほうが好ましい。
好ましい実施形態では、各逃げに近接した環の容積が、上述したように、逃げの総容積の８０〜９５％であり、実質的に十分に形成された連続的ならせん状のめねじ、及び、プリベリングトルクを備えられる。
円筒形の逃げは、Ｍ６ナットのような小さい雌型締結要素に好ましい。
ところが、逃げの他の形を利用してもよいと考えられ、特に大きい雌型締結要素にはアーチ状でもよく、くぼんだ矩形状の逃げでもよい。
【００１０】
本発明の自己装着雌型締結要素を有する連続板の形成方法は、ナットの本体がローリングミルによって連続的に形成されたり、上述したように脆弱な接続要素によって同じ方向に再接続される場合に、特に、付加的な利点を有する。
この方法は、端面を有する連続した突出部と連続した突出部の対向する側の連続したフランジ部とを有する雌型締結要素の断面を有する金属板をロール成形することが含まれる。
この方法は、それから、上述した自己ねじ切り構成を有する板の連続した突出部の端面を通過して等間隔の形成された孔を貫通させることが含まれる。
突出部は、それから、米国特許第３，７７５，７９１号及び米国特許第３，９９９，６５９号に開示されたように、切断されるが、一体となって搬送部を有する板に保持されてもよいし、板は切られて、望む場合に脆弱な接続要素で相互接続する準備をした、整列した別体の自己装着締結要素を形成してもよい。
【００１１】
本発明の自己装着雌型締結要素を有する連続板の形成方法は、さらに、締結要素が脆弱な接続要素によって相互接続されて、上述したようにタッピングのために締結要素をラインからはずす必要性をなくす場合に利点を有する。
本発明の方法は、それから、自己ねじ切り孔の間で板を切断して、別体の雌型締結要素を形成し、それから別体の雌型締結要素を脆弱な接続要素により相互接続して、タッピングやクリーニングや再調整の必要性をなくすようにしてもよい。
このように、板を切断して、別体の締結要素を脆弱な接続要素で相互接続した後に、別体の雌型締結要素の方向を維持するようにしてもよい。
【００１２】
本発明の自己ねじ切り雌型締結要素及びその製造方法の他の利点及び有利な特徴は、好ましい実施形態、添付された請求の範囲、図面、簡単な説明についての以下に続く記載から完全に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上述したように、本発明の雌型締結要素及び方法は、特別に、しかし大量生産用途に適用できるだけでなく、雌型締結要素の孔をねじ切りまたはタッピングする必要性を排除することができる。
雌型締結要素の形成された貫通孔に実質的に連続するらせん状のねじを形成することについての以下の記載から理解されるように、雌型締結要素の形成された貫通孔に雄型締結要素をねじ切りするのに、大量生産用途において用いられるように、力が必要とされる。大量生産用途においては、トルクパワードライバかレンチが、通常の雄型締結要素上に雌型締結要素をねじ切りさせるか、雌型締結要素の孔に雄型締結要素をねじ切りさせるために用いられるように、雌型締結要素の形成された貫通孔に雄型締結要素をねじ切りするには、力が必要とされる。
さらに、雌型締結要素の貫通孔に雄型締結要素をねじ切りする間に、雌型締結要素に形成されたらせん状にねじ切りされた孔は、ライン間接触であるので、本発明の雌型締結要素は、加えてプリベリングトルクを備える。
【００１４】
図１から図３は本発明の形成された貫通した自己ねじ切りまたは自己タッピング孔２２を有する雌型締結要素２０の一実施例を表している。
図１から図３に示した雌型締結要素２０は、第１の端面２６、第２の端面２８及び六角形の側面３０を有する通常の本体部２４を有し、形成された貫通自己ねじ切り孔２２が第１の端面２６と第２の端面２８との間を通じている。
本発明の雌型締結要素及び方法の以下の記載から理解されるように、雌型締結要素２０の本体部２４の構成は、雌型締結要素を通常もしくは標準の雄型締結要素にねじ切りさせ、ナットかボルトが固定されるか拘束されるのに適した、多数の側面を有する締結要素を含んだ、通常の雌型締結要素でもよい。
本発明の自己ねじ切りナットは、また、特に溶接ナットもしくは溶接スタッドに適合する。
さらに、以下で述べるように、本発明の雌型締結要素及び方法は、特に自己装着もしくは溶接された雌型締結要素に適合する。
【００１５】
本発明の雌型締結要素２０の貫通形成孔２２は、複数個の間隔のあいた逃げ３４を有するほぼ円筒状の内壁面３２を有する。
別の言い方をすれば、形成された孔の内壁面３２は、くぼんだ逃げ３４によって周方向に等間隔に複数個の円筒状の壁面３２を含んでいる。
図２に示し、より詳細に後述するように、円筒状の内壁面３２の内径ｄ１は、形成された貫通自己ねじ切り孔２２の小さいほうの径であり、図４に示すように雌型締結要素２０の孔２２にねじ切りをするボルト３６の大きいほうもしくはねじ山の頂の径Ｄ１よりも小さい。
好ましい実施形態では、小さいほうの径ｄ１は、おおよそ等しいがボルト３６のねじ軸３８の小さいほうの径Ｄ２よりも小さく、図２に示された、対向する逃げ３４の半径方向の外面間で測定された大きい方の径ｄ２は、おおむね等しいが好ましくは少し図４に示されるボルト３６のねじ軸部３８の大きい方の径Ｄ１よりも大きい。
図４に示されるボルト３６は、六角形の頭部４０及び通常のねじ軸部３８を有する通常のボルトである。
雌型締結要素２０の貫通孔２２に連続するめねじが形成されることについての後述する記載でわかるように、雌型締結要素に受け入れられた雄型ねじ切り締結要素は、どんな通常の雄型ねじ切り要素であってもよく、通常のボルトやねじに限られないが、８．８クラスのファスナーの硬さかそれ以上の硬さをもち、雌型締結要素よりも硬いべきである。
【００１６】
一つの好ましい実施形態では、逃げ３４の間のほぼ円筒状の単数または複数の内壁面３２は、図３に示すように、円錐台形状の導入面３２ａを含み、ここで、角度ａは、３度、もしくは、２〜６度の間にほぼ等しい。
別の言い方をすれば、円錐台形状の面３２ａのねじ山の角度は、ほぼ６度か４〜１２度の間にほぼ等しい。
当業者には理解されるであろうように、円錐台形状の面３２ａは、端面２６を貫いて自己ねじ切り孔２２を貫通させることによって、形成されるようにしてもよい。ここで、貫通される面２６に隣接する孔のほぼ三分の一が円筒状であり、残りの三分の二が正確にコントロールできるであろう所望の始動角度(break-out angle)を含む。
円錐台形状の面３２ａは、それによって、ボルト３６の導入部を備え、自己ねじ切りまたは自己タッピングナット２０へのボルト３６のねじ切りの間に、導入面２８でのばりの発生を削減または防止する。
更に以下で述べるように、逃げ３４間の容積関係及び小さい径ｄ１及び大きい径ｄ２の間で定義される環４２は、貫通自己ねじ切り孔２２に雄型締結要素３６をねじ切りして、その結果、本発明の自己ねじ切りもしくはタッピング雌型締結要素にめねじが形成される間に、逃げ３４を満たす容積若しくは度合いを定義する。
【００１７】
図５及び図６は、本発明の雌型締結要素４４の他の実施形態を表しており、ここでは雌型締結要素は自己装着ナットであり、例えば上述した米国特許第３，６４８，７４７号において開示されたピアスナットまたはクリンチナットとして利用されてもよい。
雌型締結要素４４の開示された実施形態は、端面４８と、突出部４６に対向して設けられ、突出部の端面４８の平面よりも下に位置することが好ましいが必ずしも必要としない端面５２をそれぞれ有するフランジ部５０と、フランジ部５０によって定義される溝５４とを有する中央の突出部４６を備える。
この開示された実施形態では、内部及び外部の溝の壁５６、５８はそれぞれ互いに向かって内向きに傾いており、装着後のパネル(図示せず)上の雌型固定要素の改善された保持力を備えているために、溝５４は当業者によって凹の溝として参照される。
一つまたは両方の側壁５６，５８が内向きに傾いている。
雌型締結要素４４は、例えば上述した米国特許第３，７１１，９３１号に開示されたように、さらに、脆弱な接続要素を受けるための溝６２を有する背面６０を有している。
【００１８】
当業者によっては理解されるであろうように、図６に示した雌型締結要素４４の断面構成は、圧延装置での継続的作業で金属線をローリングすることによって形成するようにしてもよい。
図５及び図６に示した雌型締結要素４４は、さらに、図１から図３に関して上述したように、周方向に等間隔にくぼんだ凹部６８を有する実質的に円筒状の内面あるいは周方向に位置する面６６を有する、形成された自己タッピング貫通孔６４を備えており、ここで、ほぼ円筒状の面６６は、上述したように雄型ねじ切り締結要素を受けるための広がった導入開口部を備えた背面６０に隣接して円錐台状である。
【００１９】
図７は、図５及び図６に示した雌型締結要素４４の連続した金属板を形成する方法を表してており、ここで、複数の雌型締結要素４４は、上述した米国特許第３，７１１，９３１号に開示されたように、脆弱な接続要素８０によって、連続した金属片に再接続され、もしくは、相互接続される。
本発明の方法は、端面４８と、突出部４６に対向して設けられ、それぞれが端面５２を有するフランジ部５０と、上述のフランジ部による凹の溝５４とを有する連続してロール成形された中央突出部４６を備えた、図５及び図６に示す自己装着雌型締結要素４４のような、形成される雌型締結要素の所望の断面を有する連続したナット金属片７０から始まる。
この方法は、それから、図５及び図６に示した本発明の形成された孔６４を、通常の貫通器具７２を用いることにより貫通することが含まれる。
一つの好適な実施例においては、二つの形成された孔６４が、図７に示すように、連続した金属片７０に同時に貫通される。
矢印７４によって示されるように、金属片が、形成された自己ねじ切り孔６４を貫通するために一時的に停止させられて、貫通器具７２は往復運動する。
この金属片は、刃物７６によって同時に切られまたは切断され、連続的な金属片７０は、図５及び図６に示すような別体の締結要素４４に分離される。
すなわち、貫通器具７２が形成された自己タッピング孔または開口部６４を貫通して形成すると、刃物７６は矢印で示すように往復運動する。
自己装着締結要素４４は、上述した米国特許に開示されたように、まとめて集めて、パネルへの装着のために利用してもよい。
【００２０】
その代わりに、締結要素４４の方向を維持して、上述した米国特許第３，７１１，９３１号に開示されたように、締結要素を装備されたヘッドに供給するために連続した金属片に相互接続するようにしてもよく、ここで、締結要素４４は、図７に示すように、ローラ８２によって溝６２へとロールされローレット切りされ、また、上述の米国特許により詳細に開示された脆弱な接続要素８０によって相互接続される。
図７に示す雌型締結要素の連続した金属片を形成する方法は、このように、雌型締結要素４４を連続的な金属片に相互接続して、原型のナット金属片７０と同じ方向に維持するようにしてもよく、さらに雌型締結要素の製造コストを減少させるという付加的な利点を有する。
すなわち、雌型締結要素は、自己ねじ切り、または、自己タッピング孔６４がタッピングの必要性をなくすために、タッピングのために金属片を切った後にラインから取り去る必要はないが、本発明の方法は、また、連続した金属片の装着のためにタッピングの後に締結要素を整列させる必要性も除去する。
【００２１】
図８〜図１１は、図４に示された例えばボルト３６のような通常の雄型締結要素を用いた、図１〜図３に示した貫通した形成孔２２及び図５及び図６に示した孔６４への実質的に連続したらせん状のめねじの形成を概略的に図解したものである。
図１〜図４の参照番号は説明のためだけのものである。
理解されるであろうように、雄型締結要素のねじ軸３８は、図４及び図９に示すように、通常は面取りされた頂部８６及び面取りされた谷部８８を有するらせん状のねじ８４を備えている。
図８においては、雄型締結要素のらせん状のおねじ８４は、雌型締結要素の貫通孔にらせん状のめねじの形成を概略的に図解するために、９０度回転されている。
ところが、理解されるであろうように、らせん状の雄型ねじ軸が自己ねじ切りまたは自己タッピング孔２２へねじ切りされるにつれて、らせん状のおねじ８４は、実際には、自己ねじ切りまたは自己タッピング孔２２において、半径方向かつ軸方向に金属を変形をさせている。
【００２２】
おねじ軸３８が自己ねじ切り孔２２へとねじ切りするにつれて、らせん状のねじ８４の先導する側面９０が逃げ３４間の円筒状部３２を図８及び矢印９２に示すような凹部へと変形させる。
理解されるであろうように、ところが、円筒状部３２は半径方向及び軸方向に変形する。
ところが、図８は、らせん状おねじ３８と形成された自己タッピング孔２２との間の好ましい容積の関係を図解している。
【００２３】
上記に示し記載したように、内部の円筒状の面３２の内部の小さい径ｄ１は、ねじ軸３８の小さい径Ｄ２とほぼ同じで少し大きく、対向する逃げ３４の半径方向の外面の間で測定された大きい径ｄ２は、図４に示すような軸部３８の大きい径Ｄ１とほぼ同じで好ましくは少し大きい。
このように、おねじの先導する側面９０が、円筒状部３２を横切ってまたは貫いて通過するにつれて、金属は、図８に示すように軸方向及び半径方向に、図８に示すような逃げ３４へと変形する。
好ましい実施形態では、凹部の総容積はほぼ小径ｄ１及び大径ｄ２それぞれによって、または、その間で定義される環４２にほぼ等しく、凹部３２の総容積よりは少ない、したがって、環４２の円筒状部３２の容積はほぼ凹部の容積とほぼ同じでありやや少ない。
実質的に連続するらせん状のめねじは、それから、実質的にらせん状のおねじ締結要素３８の鏡像である雌型締結要素の形成された孔２２に形成される。
【００２４】
図１０及び図１１は、形成された孔へのらせん状のねじ軸３８のさらなる前進を図解する。ここでは、らせん状のねじ８４が孔２２をねじ切りするにつれて、図１１に示すより実質的に完全なめねじ９４が自己ねじ切りまたは自己タッピング孔２２に形成されている。
上述したように、環４２の円筒状部３２の容積は、ねじ切りの間に自己ねじ切り孔に雄型締結要素が結合するのを避けるために、逃げ３４の総容積よりもやや少なくするべきである。
実験によって、逃げ３４間の環４２の容積は好ましくは凹部の総容積の８０〜９０％であって、実質的に十分に形成されたらせん状のめねじを備えさせることができ、最も好ましくは約９０％であることが明らかになった。
【００２５】
理解されるであろうように、雌型締結要素の孔２２に形成された実質的に連続したらせん状のめねじ９４は、実質的にめねじを形成する雄型締結要素３６のおねじ８４とはライン間接触である。
このように、雄型締結要素によって形成されたらせん状のめねじは、またプリベリングトルクを備える。
例えば、貫通した自己タッピング孔を有するＭ６のナットは、最初の取り外しの後では、０．４５Ｎｍのプリベリングトルクを有しており、雄型締結要素からナットを５回取り外した後では、０．３Ｎｍのプリベリングトルクを有していた。
雌型締結要素のプリベリングトルクは、実質的にゼロクリアランスを備えることができるので、本発明の自己ねじ切りまたは自己タッピング雌型締結要素の重要な特徴である。
すなわち、雌型締結要素は振動や他の負荷がかかっても、ボルトまたはねじから緩むことはない。
凹部の好適な形状及び数は、ナットのサイズに依存すると考えられている。
Ｍ６のナットでは、所望の凹部間の容積関係と円筒状の表面はＭ６ナットにおいては６つの円筒状の凹部で達成されるために、６つの円筒状の凹部が好ましいことがわかった。
ところが、大きな雌型締結要素において所望の容積関係を達成するためには、凹部の他の形状を用いるようにしてもよい。特に大きな雌型締結要素では、凹部は弓形もしくはほぼ矩形であってさえもよく、この場合、角が弓形になる。
【００２６】
当業者によって理解されるであろうように、様々な改良が、本発明の自己ねじ切りもしくは自己タッピング雌型締結要素と方法にはなされてもよい。
上述したように、自己ねじ切り孔は、図１〜図３に示されるような通常のナット、もしくは、ピアスナット、クリンチナットや溶接ナットのような自己装着雌型締結要素を含んだ専門的な雌型締結要素を含んだ、どんな雌型締結要素に用いてもよい。
【００２７】
自己装着雌型締結要素のために選択される材料は用途に依存する。
ところが、５０〜７０の間のロックウェルｂの硬さを有する鋼が特に適合するとわかっている。
本発明の方法は、また、上述参照した米国特許第３，７７５，７９１号及び米国特許第３，９９９，６５９号に開示された自己ねじ切りまたはセルフタッピングの自己装着雌型締結要素を形成するのに用いてもよい。
ここでは、自己装着雌型締結要素は、装着後にはフランジ部としての役割も果たす、突出部に対向して設けられた搬送部を有する一体の金属板に保持される。
自己装着雌型締結要素の構成は、また、技術に依存し、パネル保持溝は、また、例えば上述参照した米国特許第３，１８７，７９６号に開示されたようにフランジ部の近接する突出部の側面に位置するようにしてもよい。
【００２８】
本発明の自己ねじ切り雌型締結要素は、それゆえに、雌型締結要素の孔をねじ切りもしくはタッピングをすること、また、バルクを取り扱うことや、切り屑、ばりや切削油を落とすことも必要なくし、極めてコストを削減することができ、製造物を増やすことができる。
本発明の自己ねじ切り雌型締結要素は、また、プリベリングトルクを備え、振動や他の負荷によっても雌型締結要素の緩みを解消することができる。
本発明の自己ねじ切り雌型締結要素及び方法の好ましい実施形態を述べてきたので、ここで、以下のように、本発明がクレームされる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の自己ねじ切り孔を有する通常のナットの斜視図である。
【図２】図１に示した自己ねじ切りナットの平面図である。
【図３】図２の３−３線における横断面図である。
【図４】通常のねじ切りボルトの部分横断面図である。
【図５】雌型締結要素の他の実施形態を図解する本発明の自己ねじ切り孔を有する自己装着雌型締結要素の平面図である。
【図６】図５の５−５線における横断面図である。
【図７】本発明の自己装着雌型締結要素を製造する方法を図解する一部概略斜視図である。
【図８】通常の雄型締結要素を受け入れる間の本発明の自己ねじ切り孔を有する雌型締結要素の概略平面断面図である。
【図９】図８の９−９線における断面図である。
【図１０】雌型締結要素の自己ねじ切り孔においてらせん状のねじ切り孔を形成する間の図８と同様の概略平面断面図である。
【図１１】図１０の１１−１１線における断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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