(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一条のねじ山が連続する一条ねじであり、ねじ本体（２）の少なくとも部分的に非円形なエンベロープ曲線と、穿孔セクション（Ｂ、Ｃ、Ｄ、図１）と、保持セクション（Ａ、図１）とを有するセルフタッピンねじであって、前記穿孔セクションは複数の連続するねじ段（Ｂ１、Ｂ２）を含み、前記ねじ段はそれぞれねじ巻数が少なくとも１であり、そのねじ段において本質的に同一で一線となるエンベロープ曲線を有し、そのエンベロープ曲線は円柱状又は楕円状に延長し、楕円状エンベロープ曲線を有する前記ねじ段（楕円状ねじ段Ｂ１、Ｂ２）はねじ段群のセクション（Ｂ）を形成し、その連続する楕円状ねじ段の長軸は相互にオフセットするように組み合わされ、ねじ本体（２）のねじ頭（１）に向かう後端において、楕円状ねじ段（Ｂ１）と隣合わせに円柱状エンベロープ曲線を有するねじ段のセクション（Ａ）が設けられ、前記ねじ段（円柱状ねじ段）の直径は、楕円状ねじ段（Ｂ１）のエンベロープ曲線の長軸に等しいか又はそれよりも小さいことを特徴とするセルフタッピンねじ。（図４）
【請求項２】
ねじ段群のセクション（Ｂ）は少なくとも２つのねじ段（Ｂ１、Ｂ２）を含み、前記ねじ段の長軸は相互に９０度又は同角度オフセットすることを特徴とする請求項１記載のセルフタッピンねじ。（図２、３、４）
【請求項３】
ねじ段群のセクション（Ｂ）の各楕円状ねじ段（Ｂ１、Ｂ２）のエンベロープ曲線は同一の大きさであることを特徴とする請求項１又は２記載のセルフタッピンねじ。（図４）
【請求項４】
ねじ段群のセクション（Ｂ）の上流（ねじ頭（１）から遠い）に楕円状ねじ段のセクション（Ｃ）が設けられ、前記楕円ねじ段のエンベロープ曲線はその後端に続く楕円状ねじ段（Ｂ２）のエンベロープ曲線よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセルフタッピンねじ。（図５）
【請求項５】
楕円状ねじ段群のセクション（Ｃ）の下流（ねじ頭（１）に向かう）に楕円状ねじ段のセクション（Ｂ）が設けられ、前記楕円状ねじ段のエンベロープ曲線はその前端（ねじ頭部（１）から遠い）に続く楕円状ねじ段（Ｃ１）のエンベロープ曲線よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセルフタッピンねじ。（図７）
【請求項６】
ねじ本体（２）のねじ頭（１）から遠い前端において、楕円状ねじ段（Ｂ２）と隣合わせに円柱状エンベロープ曲線を有するねじ段のセクション（Ｄ）が設けられ、前記円柱状ねじ段の直径は楕円状ねじ段（Ｂ２）の長軸よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のセルフタッピンねじ。（図４）
【請求項７】
前端の円柱状ねじ段は、ねじ巻き数が、好ましくは４巻きまでの少ない巻き数であることを特徴とする請求項６記載のセルフタッピンねじ。（図５）
【請求項８】
円柱状ねじ段のセクション（Ａ、Ｄ）はねじ本体（２）の前端と後端に設けられることを特徴とする請求項６又は７に記載のセルフタッピンねじ。（図４）
【請求項９】
最前端の楕円状ねじ段は、ねじ巻き数が、好ましくは４回までの少ない巻き数であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のセルフタッピンねじ。（図４）
【請求項１０】
複数のねじ段群のセクション（Ｂ、Ｃ）はねじ頭方向に寸法が大きくなるように設けられることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載のセルフタッピンねじ。（図４）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ねじ本体が少なくとも部分的に非円形なエンベロープ曲線と、穿孔セクションと保持セクションとを有するセルフタッピンねじに関する。
【０００２】
このようなセルフタッピンねじはヨーロッパ特許８６８５２に開示されている。この特許は、セルフタッピンねじのねじ本体の異なるねじエンベロープ曲線について記載する。すなわち、穿孔領域においては、エンベロープ径が増大する三葉ねじ形状を有するものを、中間領域においては、同様な三葉ねじ形状であるが、エンベロープ径は一定のものを、最終領域においては、円柱状エンベロープ曲線を持つものを記載する。さらに、この特許は、三葉ねじ形状であるよりもむしろ本質的に楕円状エンベロープ曲線に類似する２つの集中点を持つねじエンベロープ曲線を開示する。この場合、円柱状エンベロープ曲線を持つ領域は保持セクションを形成する。
【０００３】
ドイツ特許２７０６２４６は、ねじ全長にわたり、アーチ状多角形横断面を有するセルフタッピンねじを開示する。この特許の図面は、この目的のために、特定の専門的表示として、三角形的形状を表示する。（上記ヨーロッパ特許８６８５２の三葉形状に類似する）。ドイツ特許２７０６２４６に係るセルフタッピンねじは、穿孔セクションと保持セクションを有する。その穿孔セクションの領域において、多角形的形状は保持セクションにおけるよりも顕著である。保持セクションの多角形の頂点を結ぶ曲線は穿孔セクションの領域のものよりも丸みがある。これは穿孔セクションのねじ込みトルクを低下させる。さらに、穿孔セクションは、タッピンねじのねじ込み操作を容易にするため、保持セクションよりも小さなエンベロープ曲線を有するように形成される。この特許に楕円状横断面は示唆されていない。
【０００４】
米国特許３９７８７６０は、ねじ形成ねじの別の形状を開示する。その穿孔セクションの楕円的横断面形状は、保持セクションの方向に円柱状横断面に変化する。
【０００５】
穿孔セクションの特殊なねじ形状によりねじ込みトルクをできるだけ低く保つ考えは、上記タッピンねじにおいては重要である。セルフタッピンねじがねじ込まれるとき、先ず始めに、ねじが切られるべき相手材ナット部がタッピンねじに抵抗する。さらに、ねじ込むねじの回転摩擦のため、ねじ込み操作中、別のトルクも必要である。この問題に関しては外にも多くの文献がある。中でも、重要な先行技術は、セルフタッピンねじの穿孔セクションの先行ねじに平坦部を設けることにより、さらにねじ込むときのねじ切りと摩擦を残りのねじ部分に限定することを提案している。このような努力にもかかわらず、保持セクションまでセルフタッピンねじを強固にねじ込むトルクを低下させる作業にはまだ問題が残っている。
【０００６】
本発明の目的は、上記のねじ込みトルクの低減を保証し、かつタッピンねじを相手材ナット部に強固にねじ止めする優れた性能を有する方式のセルフタッピンねじを提供することにある。本発明に係るセルフタッピンねじは、穿孔セクションが複数の連続するねじ段を有し、各ねじ段は少なくとも１つのねじ巻き数を有し、かつそのねじ段において本質的に同一で一線となる円柱状又は楕円状に回るエンベロープ曲線を有し、楕円状エンベロープ曲線を有する複数のねじ段（楕円状ねじ段）は、ねじ段群を形成し、連続する楕円状ねじ段の長軸が相互にオフセットするように組み合わされることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るタッピンねじは、楕円状エンベロープ曲線の性質を利用するものであり、正確には、少なくとも２つの楕円状エンベロープ曲線を有するねじ段（ねじ段群）が、楕円状ねじ段の長軸が相互にオフセットするように前後に続き、ねじがねじ込まれるにつれて、後者が相手材ナット部に関して安定な位置を保持するという効果に基づく。これは、タッピンねじのねじ本体が相手材ナット部に、特に始めは直径方向に相対する２点（長軸の両端）において支持され、オフセットする楕円状エンベロープ曲線を持つ後続のねじ段が穿孔するに従い、タッピンねじは後続ねじ段の長軸の両端に支持点を得る結果となる。かくして、少なくとも２組の直径方向の支持点が存在し、その支持点の組は相互にオフセットすることにより、ねじ込まれるタッピンねじが、相手材ナット部において上記のように安定に位置するという結果となる。これは、ねじ段群がねじ込まれるとき、タッピンねじが相手材ナット部に関して傾斜しないように支持し、それによりねじ込み操作が特別な調心手段なしにほとんど自動的になされるという結果になる。
【０００８】
エンベロープ曲線は当該ねじ段を囲む側面域の進行を表示するものであり、その側面域はねじ段のそれぞれの半径方向の最外点を通過する。楕円状ねじ段の場合、エンベロープ曲線は楕円である。その反対に、ねじ段が円柱状であれば、そのエンベロープ曲線は円を描く。
【０００９】
最も簡単な本発明の態様はねじ段群が２つの楕円状ねじ段を含み、そのねじ段の長軸は相互に９０度オフセットする。又、そのねじ段群に別の楕円状ねじ段を含めることも可能である。その場合、１つのねじ段から次のねじ段に移るたびに、後者の長軸は９０度だけオフセットする。
【００１０】
別の態様は３つのねじ段からなるねじ段群である。この場合、１つのねじ段から次へ移るとき、後者の長軸は相互に６０度だけオフセットする。又、別のねじ段がそのねじ段群に含まれる形状にすることも可能である。その場合、各ねじ段はそれぞれ隣のねじ段に関して６０度だけオフセットする。
【００１１】
さらに別の態様として、便宜的に、４つのねじ段を持つねじ段群を形成する。この態様はねじ段の長軸が順次相互に関して４５度だけオフセットする。この場合も、別のねじ段を同じオフセット関係でこのねじ段群に含めることが可能である。
【００１２】
最後に、特に長い穿孔セクションを設けるために、ねじ段群が６つのねじ段から形成される態様においては、ねじ段の長軸が順次相互に関して３０度だけオフセットする。この場合、さらに別の同じようにオフセットするねじ段を追加することも可能である。
【００１３】
１つのねじ段群の楕円状ねじ段のエンベロープ曲線が同じ寸法に設定されると、タッピンねじを相手材ナット部にねじ込むにつれて、特に具合よく安定させることができる。この場合、１つのねじ段群の複数のねじ段は相手材ナット部に順次対称にかつ一様に支持される。
【００１４】
ねじ段群の上流（ねじ頭から遠い）に、エンベロープ曲線が後続する楕円状ねじ段のエンベロープ曲線よりも小さい楕円状ねじ段を設けることにより、操作を容易にすることができる。
【００１５】
より小さいエンベロープ曲線を持つ上流の楕円状ねじ段は、ねじのプレカット工程のために使用され、ついで、後続のねじ段群が本カット工程を行う。
【００１６】
又、ねじ段群の下流（ねじ頭に向かう）に、エンベロープ曲線が前方へ続く楕円状ねじ段のエンベロープ曲線よりも大きい楕円状ねじ段を設けることにより、ねじ段群を補足することが可能である。このねじ段群に続く楕円状ねじ段は仕上ねじの較正を実施するために使用される。
【００１７】
直径が楕円状ねじ段のエンベロープ曲線の長軸よりも小さい円柱状エンベロープ曲線を持つねじ段（円柱状ねじ段）をねじ頭から遠い楕円状ねじ段のねじ前端に設けることにより、ねじ込まれるにつれてタッピンねじを調心させることができる。
【００１８】
円柱状エンベロープ曲線と後続の楕円状ねじ段のエンベロープ曲線の長軸よりも小さい直径を持つ円柱状ねじ段は、ねじ込まれるにつれて、相手材ナット部において一様に支持されるから、ねじ込まれるタッピンねじのガイドとなる。わずかなねじ巻き数、好ましくは４回までのねじ巻き数が円柱状ねじ段に設けられる。
【００１９】
保持セクションの望ましい形状は、ねじ本体のねじ頭に向かう後端において、楕円状ねじ段と隣合わせに、直径が楕円状ねじ段のエンベロープ曲線の長軸に等しいか又はそれよりも小さい円柱状エンベロープ曲線を持つねじ段（円柱状ねじ段）を設けることにより形成される。このねじ本体のねじ頭に向かう後端の円柱状ねじ段は保持セクションのための最大のフランク重合となり、それにより相手材ナット部へねじ込んだタッピンねじを良好に支持する。ここで、円柱状ねじ段の直径は続く楕円状ねじ段のエンベロープ曲線の長軸よりわずかに小さくすべきである。実際には、保持セクション領域においては、常に充分なフランク重合と、それによる相互接触があるけれども、このことは保持セクション領域におけるねじ摩擦の低減に特に好都合である。
【００２０】
すべての好都合な効果を利用することを可能にするため、円柱状ねじ段はねじ本体の前端と後端に設けられる。
【００２１】
最前の楕円状ねじ段にはわずかな、好ましくは４巻きまでのねじ巻き数が設けられる。その理由は、タッピンねじが相手材ナット部にねじ込まれるときに、このねじ段によりプレカット工程の一部だけが実施されるようにする。
【００２２】
又、タッピンねじは、複数のねじ段群を前後に設けた形状とすることも可能である。この場合、前後の複数のねじ段群は本カットを行う。始めに相手材ナット部を穿孔するねじ段群のエンベロープ曲線は、続くねじ段群よりも小さい形状とし、カットされるねじが段階的に大きくなるようにする。
【００２３】
次に、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
【００２４】
本発明に係るタッピンねじの実施例は図１の側面図に示される。そのタッピンねじはねじ頭１と、それに接合するねじ本体２を有する。ねじ本体２は、図４〜図７により説明する２つの部分、正確には、穿孔セクションＤ、Ｃ、Ｂと保持セクションＡを備える。この場合、穿孔セクションＤ、Ｃ、Ｂは複数のカットゾーンＤ、ＣとＢに分かれる。これらについては後記する（図４〜図７）。
【００２５】
ねじ本体２はねじ段を含み、各ねじ段は少なくとも１つのねじ巻き数を有する。ねじ段はねじ山頂点が本質的に一定の一線となるエンベロープ曲線を描く。エンベロープ曲線は、その寸法と位置により異なるものを設けることができる。これば、図２、３の断面図によって次に説明する。これらの断面図は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿うものである。
【００２６】
図２に示すタッピンねじは、複数のねじ軸方向に連続する楕円状ねじ段（楕円状エンベロープ曲線を有するねじ段）を備え、その楕円状エンベロープ曲線の長軸は相互に９０度オフセットする。図において、１点鎖線３、４はそれぞれの長軸を示す。これらの楕円状ねじ段のねじ軸方向の連続については図４〜７により後に説明する。
【００２７】
図３の断面図は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿うものに相当するが、連続する楕円状ねじ段は相互に６０度づつオフセットし、それらの長軸は一点鎖線５、６、７で示される。
【００２８】
ここで、図２、図３がエンベロープ曲線の程度を誇張して示すものであることを特に指摘しておかなければならない。これは本発明のタッピンねじを図示する以下の図面についても同様である。
【００２９】
図１のタッピンねじのねじ本体２において、それぞれのねじ段とねじ段群の連続を説明するため、図４〜７において選択された図法は、ねじ本体２の断面において、その部分を決定するねじ段のエンベロープ曲線を断面として描いた。したがって、図４〜７に描かれた断面は原則的に図２、図３のものに相当する。
【００３０】
図４は本発明の別の実施例のタッピンねじを示すものであり、そのねじ本体２は複数のセクションＡ、Ｂ、Ｄを備える。セクションＤはタッピンねじの先端（ねじ頭から遠い）である。セクションＤは円柱状エンベロープ曲線を持つねじ段である。セクションＤは２つの楕円状ねじ段Ｂ１、Ｂ２を含むセクションＢに接続する。２つのねじ段Ｂ１、Ｂ２は同じ楕円状エンベロープ曲線を有するが、ねじ段Ｂ１、Ｂ２のエンベロープ曲線の長軸は相互に９０度オフセットし、図２のものに相当する。ねじ段Ｂ１、Ｂ２は共にねじ段群Ｂを形成する。図から明らかなように、セクションＤの円柱状エンベロープ曲線の直径はセクションＢのエンベロープ曲線の短軸よりも少し小さい。図４のタッピンねじがねじ込まれたとき、始めにねじの最小径のセクションＤによって相手材ナット部はプレカットされ、ついで、ねじ段Ｂ２によりカットされ、最後に、ねじ段Ｂ１によりカットされる。図４のセクションＢ、Ｄはねじ本体２の穿孔セクションを形成する。これにねじ本体２の保持セクションとしてのセクションＡが続く。保持セクションは、正確には、ねじ部の残余すべては円柱状エンベロープ曲線を持つ。セクションＡのエンベロープ曲線の直径は、セクションＢの長軸よりも少し小さい。これにより、タッピンねじのねじ本体２が全部ねじ込まれるとき、保持セクションにおいて、特に大きな摩擦力に打ちかつ必要はない。この場合、セクションＡのエンベロープ曲線の直径はセクションＢの長軸に対してわずかに小さいだけであるから、保持セクションＡにおいて、タッピンねじは強固な嵌合を保持する。
【００３１】
図５に示す別の実施例は、図４のタッピンねじを変形したタッピンねじであり、セクションＢの上流に２つのセクションＣ、Ｄを有し、そのセクションＤは図４のセクションＤに相当する。図５のセクションＤとセクションＢの間に配置されたセクションＣは、楕円状エンベロープ曲線を、正確には、セクションＢの短軸の長さに相当する長さの長軸を持つ１つのねじ段である。このセクションＣの挿入は３つのねじ段、すなわち、セクションＤ、Ｃ、Ｂによりなされるねじ本体２のプレカットを容易にする。
【００３２】
ねじ本体２の別の変形の実施例は図６に示される。この実施例は、図５のタッピンねじとは異なり、セクションＣは１つのねじ段群からなり、セクションＢとセクションＤの間に配置される。１つの楕円状ねじ段を含む図５のセクションＣは、図６のねじ本体２において、２つの楕円状ねじ段Ｃ１、Ｃ２からなる１つのねじ段群のセクションＣに置換される。２つの楕円状ねじ段Ｃ１、Ｃ２のエンベロープ曲線は同じであるが、相互に９０度オフセットする（図４、５の段群Ｂと同様に）。セクションＤとセクションＢの間にねじ段群のセクションＣを配置することは、相手材ナット部にねじをプレカットするためのねじ込みトルクをさらに低減させる。
【００３３】
この場合、図６に示すねじ段群Ｂは、（図５のねじ段群Ｂとは異なり）３つの楕円状ねじ段を有し、その３つのねじ段は同じであるが、相互に６０度だけオフセットするエンベロープ曲線を持つ。そのエンベロープ曲線は図３のものに相当する。これはタッピンねじがナット部にねじ込まれるときに、タッピンねじのねじ込みトルクの低減と安定化に役立つ。
【００３４】
図７に示す別の実施例のタッピンねじは図６のものを簡略化したものである。正確には、３つの楕円状ねじ段からなる１つのねじ段群を持つ図６のタッピンねじの部Ｂが、図７において１つのねじ段Ｂに置換されている。このセクションに配置されたねじ段Ｂは楕円状エンベロープ曲線を持ち、その副軸の長さはセクションＣの長軸の長さに相当する。図７のねじ段のセクションＢは前図において説明したように、保持セクションとしてのねじ段のセクションＡに接続する。
【００３５】
図６及び図７に示すように、セクションＤの円柱状エンベロープ曲線の直径はセクションＣ２のエンベロープ曲線の短軸と同程度であることは絶対に必要であることを指摘しておかなければならない。又、セクションＤの円柱状エンベロープ曲線の直径はわずかにより小さくすることも可能である。同じことは、セクションＣのエンベロープ曲線の長軸がセクションＢ２のエンベロープ曲線の短軸と同一であることを示す図５のタッピンねじの形状にも適用される。ここでも、セクションＣの長軸をわずかにより小さくすることは可能である。さらに、図４ないし図７のセクションＡの円柱状エンベロープ曲線の直径は、隣接するセクションＢの長軸と同程度にすることも可能であることを指摘しておかなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  穿孔セクションと保持セクションを有する実施例タッピンねじの側面図、
【図２】  長軸が相互に９０度オフセットするねじ段群を有する図１のタッピンねじのＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、
【図３】  ねじ段の長軸が６０度オフセットする別の実施例タッピンねじの図２と同様な（ＩＩ−ＩＩ線）断面図、
【図４】  円柱状ねじ段と、続くねじ段群と、後端の円柱状ねじ段の連続配置を有する別の実施例を示す図、
【図５】  後端の円柱状ねじ段とねじ段群の間に１つの楕円状ねじ段が設けられた同様な配置を有する別の実施例を示す図、
【図６】  連続する２つのねじ段群の配置を有する別の実施例を示す図、
【図７】  １つのねじ段群の上流に１つの円柱状ねじ段が、下流に１つの楕円状ねじ段が設けられた配置を有する別の実施例を示す図、
【符号の説明】
１                      ねじ頭
２                      ねじ本体
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ          セクション
Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２  ねじ段
【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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