JP2019505748A - 固定具 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじの緩みを、早い段階で検出することのできるねじを提供する。
【解決手段】ねじ領域を備える固定具（１０，３０，４０）である。回転締付方向（Ｂ）およびクランプ方向（Ｋ）が、ねじの形状によって決定される。固定具（１０，３０，４０）はヘッド（１２，３２，４８）を含み、ヘッドは、クランプ方向（Ｋ）に面するヘッドの底面（４４）を有しており、圧力ばめにより部品と結合する。ヘッド（１２，３２，４８）は、ヘッドの中心から半径方向に形成されるエッジ領域（１６，４２）をヘッドの底面（４４）に有すように構成される。ヘッドの底面（４４）は、エッジ領域（１６，４２）からヘッドの中心に向かって、クランプ方向（Ｋ）と逆の方向に延びており、これによりばね効果が生み出される。エッジ領域（１６，４２）は、円周部の高さが軸方向に変化する。回転締付方向（Ｂ）と逆の方向に、円周部の高さが、少なくとも６５°の中心角度（β）にわたって、クランプ方向（Ｋ）において最大１５°のピッチ角度（α）上昇する。
【選択図】図６ａ

Description

この発明は、請求項１の前提部分に特定されている、固定具に関するものである。

先行技術において、ねじの設けられたシャンクおよびヘッドを備えるねじは、ねじ込む方向が明確となるデザインのねじである。ヘッドは、シャンクに面する一方端に、軸部の直径よりもさらに大きな直径を有している。ヘッドは以下のように設計されている。すなわち、シャンクに向かう軸方向において、ヘッドのエッジ領域は、シャンクとの接続する領域から離れている。したがって、予圧が発生することを許容する。このタイプのねじは、スプリングヘッドねじとして知られている。

ＷＯ２０１２／０７６３６０Ａ１（特許文献１）に開示されているように、一般的なねじは、エッジ領域に起伏をもつフランジを有している。円錐形のヘッドであるため、予圧が部品から生じうる。その予圧は、部品に向かって起伏を平らな形態になるように付勢することによって生じる。

この種のスプリングヘッドねじでは、特に強い動的荷重がかかった場合に、ねじを緩める可能性がある。

ＥＰ００２８７４６Ａ１（特許文献２）に従った、一般的なスプリングヘッドねじは、付与された接触力を表示することができるねじとして用ることができる。特許文献２では、平らで円形の底面を備えるねじや、スプリング部分を備えるねじについて開示されている。スプリング部分は、円周状の起伏エッジ部を有する。このエッジ部は、シャフト部から同軸上にオフセットし、なおかつ接続部から半径方向にオフセットをしている。起伏のあるエッジ部はねじが締め付けられると平らになる。したがって、時間の経過によってねじが緩むならば、最大限の締付トルクが付与されていることが示される。ねじの緩みは、エッジ部の起伏が再び見えた場合に示される。

ＷＯ２０１２／０７６３６０Ａ１ ＥＰ００２８７４６Ａ１

本発明は、ねじの緩みを早い段階で検出できるようにしたものである。

この発明の目的は、スプリングヘッドねじのトルクの放出を増やし、力学性状を改善する固定具を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の特徴、および請求項１の前提部分に記載の特徴によって達成される。

従属請求項は、本発明の有利な実施の形態を提供する。

よく知られているように、固定具はねじ部を備え、ねじの形状によって、回転締付方向およびクランプ方向が決定されている。さらには、固定具はヘッドを有しており、ヘッドの底面はクランプ方向に面しており、ヘッドの底面は圧力ばめにより部品と接続したものを生産することに利用することができる。ヘッドは、ヘッド底面のエッジ領域がヘッドの中心から半径方向に離れるように構成され、ヘッドの底面の形状は、エッジ領域から開始され、ヘッドの中心に向かっており、さらには、クランプ方向と反対方向に延びていることで、ばね効果が生み出される。さらにエッジ領域は、軸方向に沿って、高さが変動する円周部を有する。

本発明によれば、回転締付方向と反対方向に回転すると、円周部の高さは上昇する。クランプ方向における最大ピッチ角度（α）が１５°となるとともに、円周部の高さは中心角度（β）が少なくとも６５°にわたって上昇する。頂点に到達した後、円周部の高さはクランプ方向と反対方向に向かって再び低下する。

ヘッドがクランプされるべき要素上で、徐々に圧力を高めるように押し下げられると、ヘッドの底面の中心領域もまた、クランプされるべき要素と接するように付勢される。スプリングヘッドは、締め付けられて、ヘッドの弾性領域に予圧を生じさせる。

高さレベルの僅かな上昇は、低摩擦力の締め付け操作を保証しており、クランプされるべき要素の表面にダメージを与えることを防ぐ。これは特にコーティング加工された素材に対して有効である。さらに、ねじの接続に利用されるトルクのほとんどは、クランプされるべき要素に予圧を与えるよう利用されているため、トルクは摩擦エネルギーに変換されない。

好ましくは、上昇部は単調なのぼり上昇部であり、特に厳密に単調である。このことは、スプリングヘッドが要素に対して連続して圧力を与えることを保証する。

さらに別の有利な実施形態によると、上昇部の高さは中心角度が少なくとも７０°にわたって上昇している。好ましくは、上昇部の高さはピッチ角度が最大１０°上昇し、特に最大で５°上昇する。

これにより、穏やかな方法で接触圧力を増加させることができ、要素の表面のダメージを防ぐことができる。

一貫して、ぞれぞれの上昇部の高さが上昇した後、上昇部の高さは上昇に続いて急に下降する。望ましくは、下降角度（δ）は４５°以上であり、特に６５°以上であるが、とりわけねじ軸に垂直な面に対して、角度が９０°と同等または９０°未満の場合がよい。

結果として、尖ったエッジは、アンダーカットを必要とすることなく、ねじが緩まないように、ねじを固定するはたらきを引き起こす。このことは、固定具の製造を容易にする。

これは、高さレベルにおいて、中心角度（β）が最大１５°にわたって下降することを、さらに提供する。

上昇部の、とても単調な上昇および急な下降のおかげで、要素の表面にダメージを与えることなく、穏やかに予圧を与えることができる。このため固定具は、ねじの緩みに対する固定も可能にすることができる。

後に続く下降部を伴った上昇部は、カムとなる。本発明によると、１つから５つのカムを、ねじのヘッドの底面に形成することができる。上昇部が１つの場合は、上昇部の中心角度は、およそ３４５°から３６０°の範囲内であることが好ましい。仮に上昇部が３つの場合は、上昇部の中心角度は、およそ１０５°から１２０°の範囲とすることが可能である。

カムの形状のため、中心軸からの半径方向の距離が同等である場合、上昇部の深さはＡｎであり、下降部の深さはＡｂである。展開図を参照すると、上昇部の表面が巻き戻された状態では、Ａｂ（γ）＊ｔａｎ（δ）＝Ａｎ（β）＊ｓｉｎ（α）の関係を満たす。

好ましくは、固定具はねじとして形成される。従来からよく知られているように、本実施の形態では、ねじのシャンクは、ねじのヘッドの底面と同軸となるよう接続する。特に、ヘッドは駆動部の形状を有しており、これはヘッドの底面の反対側である、ヘッドの上面に配置されることが好ましい。

他の実施の形態では、固定具はナットとしても形成され、この実施形態では、雌ねじは、ねじのヘッドと同軸上に配置され、特に駆動部は、側面に沿って形成される。さらに有利な点は、本発明の特徴と応用可能性は、図示した実施形態を参考にした、後述の説明によって明らかにしている。

図１は、リテイニング（力の保持）構造を持つ固定具（ねじ）の部分断面図である。 図２は、１つのリテイニング構造をもった本発明に係る固定具のヘッドの斜視図である。 図３は、３つのリテイニング構造をもった本発明に係る固定具のヘッドの斜視図である。 図４は、図３のねじのヘッドの下面の平面図である。 図５は、図３のヘッドのエッジ領域の展開図である。 図６ａは、オフセットされた３つのリテイニング構造をもった本発明に係る固定具の斜視図であり、図６ｂは、図６ａのヘッドの側面図である。

図１は、本発明に係るヘッド１２を有するねじ１０の形状であり、固定具の部分断面図である。ヘッド１２は、ねじの設けられたシャンク１４へと移る。ねじについて、回転締付方向Ｂ、クランプ方向Ｋを定める。ヘッド１２は、ヘッドの中心から半径方向に離れたエッジ領域１６を有している。エッジ領域１６は、クランプされるべき要素と接する。

図１に示すように、ヘッドの底面において、ヘッドの形状は、エッジ領域１６から開始し、クランプ方向Ｋと逆の方向に向かって延びている。この構造は、ヘッドの中心と比較して、エッジ領域１６のばね効果を生みだす。エッジ領域１６は、中心角度βが３５８°にわたってある、クランプ方向Ｋにある上昇部とともに、軸方向の高さレベルに応じて変化する（この内容については、後述する図において詳細に説明する）。

上昇部の角度が少なくとも２°増加すると、ヘッド１２はクランプされるべき要素に押し付けられ、非常に穏やかに固定されることを保証する（図示せず）。上昇領域が増加したあと、高さレベルは再び下降し、クランプ方向Ｋと反対方向に向かって、遷移領域２０の中心角度γが２°にわたる初期段階へと戻る。

この急な下降部は、回転締付方向Ｂに対してねじが緩まらないようにすることを保証する。エッジ領域１６の高さレベルがわずかに上昇することは、ねじが緩まることを防ぎ、ねじが要素の表面に固定されることを容易にする。

図２は、図１と類似した本発明に係る固定具のヘッド１２を、底面からみた斜視図である。図２は、エッジ領域１６および遷移領域２０を明確に示しており、ヘッド部１２は帽子のような形状をしている。

図３は、本発明の右ねじに係る固定具３０のヘッド３２の斜視図である。明確にするため、図３においてシャンク１４の図示は省略している。図３に対応する固定具３０は、ヘッド３２を有する固定具３０の形状より構成される。図３の実施形態では、３つの上昇部３４ａ，３４ｂ，３４ｃを有しており、下降部の中心角度γが２°にわたるとき、各上昇部の中心角度βは１１８°にわたる。

これら３つの上昇部は、ヘッド３２が均一な接触圧力を、クランプされるべき要素（図示せず）に与えることを可能にする。さらに、多数のリテイニング構造３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、図１の実施形態と比較して急落することで、ねじのトルク放出が増加し、ヘッド３２にかかる圧力をより均一に分布するという効果をもたらす。

図４は、図３のヘッド３２を底面からみた平面図である。３つの上昇部３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、リテイニング構造３６ａ，３６ｂ，３６ｃの高さレベルが、開始時の高さへと、およそγ＝２°下降することによって提供され、各上昇部の中心角度βは１１８°にわたる。

図５は、図３のヘッド３２のエッジ領域の展開図である。図５では、エッジ領域の高さレベルの変化がより明確にわかるよう図示されている。図５では、回転締付方向Ｂと逆方向におけるクランプ方向Ｋの高さレベルが中心角度δにわたって変化していることを示す。

図５からわかるように、高さレベルは、クランプ方向Ｋに向かっておよそ１°の傾斜を伴いながら、１１８°にわたる上昇部が上昇する。さらに、高さレベルは、その後、上昇した高さから、２°にわたる範囲の傾斜で下降することによって、開始時の高さへと戻る。これにより、図３を参照して既に説明した、リテイニング構造３６ａ，３６ｂ，３６ｃが生じる。リテイニング構造３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、要素の表面を傷つけない固定方法によって、トルク放出を増加させる効果が得られることを保証する。

図６ａは、本発明の右ねじに係る固定具４０の他の実施形態のヘッド４８の斜視図である。明確にするために、シャフト１４の図示は省略している。本実施形態において、ヘッドの底面４４のエッジ領域４２の高さの違いは、本実施の形態のヘッドの上面４６と類似している。

オフセット５０は、ヘッド４０のエッジ領域４２において均一の厚さである。オフセット５０は、固定具４０がまっすぐに張った状態のとき、ヘッドに均一に圧力が分散することを保証する。同時に、オフセット５０は、製造過程中の成型時において、容積の変位を維持する。

図６ｂは、図６ａのヘッド４８の側面図である。図６ｂは、オフセット５０を明確に図示している。

１０，３０，４０，固定具、１２，４８，ヘッド、１４，シャフト、１６，４２，エッジ領域、２０，遷移領域、３２，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，上昇部、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，リテイニング構造、４４，底面、４６，上面、５０，オフセット。

Claims (9)

1. 固定具（１０，３０，４０）はねじ部を備え、
   回転締付方向（Ｂ）およびクランプ方向（Ｋ）は、ねじの形状によって決定されるものであり、
   前記固定具（１０，３０，４０）はヘッド（１２，３２，４８）を含み、
   ヘッドの底面（４４）は、前記クランプ方向（Ｋ）に面しており、圧力ばめにより部品と結合したものを生産し、
   前記ヘッド（１２，３２，４８）は、前記ヘッドの中心から半径方向に形成されるエッジ領域（１６，４２）を、前記ヘッドの底面（４４）に有すように構成され、
   前記ヘッドの底面（４４）の形状は、前記エッジ領域（１６，４２）から前記ヘッドの中心に向かって、前記クランプ方向（Ｋ）と逆の方向に延びており、これによりばね効果が生み出され、
   前記エッジ領域（１６，４２）は、円周部の高さが軸方向に変化し、
   前記回転締付方向（Ｂ）と逆の方向に、
   前記円周部の高さが、少なくとも６５°の中心角度（β）にわたって、
   前記クランプ方向（Ｋ）において、最大１５°のピッチ角度（α）で上昇することを特徴とする、固定具。
2. 前記上昇部（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）は単調なのぼり上昇部であり、特に厳密に単調であることを特徴とする、請求項１に記載の固定具（１０，３０，４０）。
3. 前記上昇部（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）は、中心角度（β）が少なくとも７０°にわたることを特徴とする、請求項１または２に記載の固定具（１０，３０，４０）。
4. 前記上昇部（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）は、最大１０°のピッチ角度（α）で延在し、
   特に最大５°のピッチ角度で延在していることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の固定具（１０，３０，４０）。
5. 前記上昇部（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）に続く下降部（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ）は、下降角度（δ）が４５°以上であり、とりわけねじ軸に垂直な面に対して、角度が６５°以上であり、９０°と同等または９０°未満であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の固定具（１０，３０，４０）。
6. 前記下降部（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ）は、最大１５°の中心角度（β）にわたって延在していることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の固定具（１０，３０，４０）。
7. 前記上昇部の深さはＡｎであり、前記下降部の深さはＡｂであるとき、Ａｂ＊ｔａｎ（δ）＝Ａｎ＊ｓｉｎ（α）の関係を満たすことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の固定具（１０，３０，４０）。
8. 前記固定具（１０，３０，４０）は、ねじの設けられたシャンク（１４）をもつねじ（１０）であり、
   前記シャンクは、前記ヘッドの中心に配置され、前記クランプ方向（Ｋ）に延びることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の固定具（１０，３０，４０）。
9. 前記固定具（１０，３０，４０）は、前記ねじのナットであり、前記ヘッドの中心に配置されることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の固定具（１０，３０，４０）。

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