JP2012087940A - ねじ山交換方法と器具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ねじ山インサートと該ねじ山インサートが挿入される物体に形成されたねじ穴との間でシールを形成する該ねじ山インサートは、ねじ付き軸部を含み、該ねじ付き軸部が駆動頭部から先端まで中心軸線に沿って伸長しており、前記ねじ付き軸部のねじ山の少なくとも1つが、前記ねじ付き軸部の外径を規定するねじ山の頂と、前記ねじ付き軸部の谷径を規定する谷底と、該谷底の底縁から前記ねじ山の頂の上縁まで延在する上面とを有し、該上面が、前記ねじ山の頂へ向かって、前記ねじ付き軸部の前記中心軸線と直角である基準平面に対してゼロ度を超える角度で延在する部分を有しており、さらに、前記ねじ山インサートが、前記ねじ付き軸部の最上位ねじ山と前記駆動頭部の下部との間にあるポケットを有する。
【選択図】図1
Description
損傷したねじ山を原組立体のねじ山と同じねじ山に交換するには、損傷ねじ山を穴あけして削除し、元のねじ山をねじ山インサートで置換する必要があるが、ねじ山インサートは、より大きな、穴あけされたねじ穴にねじ込むことができ、かつ元のねじ山と同じ雌ねじを有しなければならない。このようなねじ込みインサートは入手可能だが、その雄ねじは、通常、在来型の螺旋構造である。在来型のねじ山インサートは、小ねじを取り外そうとすると、緩む傾向があり、また或る場合には、取付けねじを外そうとすると、ねじ山インサートが物体から外れることがあり、このため、分解工程が複雑になる。また、取付けねじを物体と密封係合しなければならない場合、従来型のねじ山インサートでは、通常、雄ねじ部分と物体壁部との間の密封がなされない。
本発明の別の目的は、単数または複数の物体の組立てや分解に、異なる寸法や複数の締着具を必要とする煩雑さを避けるために、未損傷の元のねじ山と同じねじ山を有するねじ山インサートを提供することである。
本発明により、第一に、従来技術の前記欠点が克服され、ねじ山インサート外面の雄ねじ構造と、開成された穴内に形成される対応雌ねじとを利用して物体の穴内に締着されるねじ山インサートが得られる。
かくして、
本発明の更に別の目的は、雄ねじを設けることによって、分解時に弛む傾向をなくすねじ山インサートを提供することであり、その場合の雄ねじは、ねじ山インサートの駆動頭部へ向かってねじ山面が角度をなして上方へ傾斜するとともに、物体の取り換え穴内にねじ山インサートを確実に錠止(ロック)する。
本発明の更に別の目的は、頸部と最上位ねじ山の上面との間にポケットが形成されたねじ山インサートを提供することであり、その場合、ねじ山インサートの締着時には、対応ねじ山を形成している物体の金属がポケット内に流入し、それによってインサートと物体の壁部との間に密封が作られる。
本発明の更に別の目的は、一般に入手可能なトルク付加器具によって駆動できる駆動頭部を有するねじ山インサートを提供することである。
本発明の更に別の目的は、雄ねじ(外表面ねじ)によって、ねじ山インサートがねじ穴から外れないようにしたねじ山インサートを提供することである。
本発明の更に別の目的は、相補形状になされたねじ穴内に有限長さ範囲だけねじ込まれるように設計されたねじ山インサートを提供することである。
本発明の更に別の目的は、雄ねじ(外表面ねじ)の山同士が互いに僅かな間隔を置いて存在するとともに、耐久性のあるねじ山であるという条件の下で、谷底とねじ山の頂との間におけるねじ山の厚さが極小厚さに維持されたねじ山インサートを提供することである。
本発明の更に別の目的は、簡単かつ安価に製造でき、しかも耐久性ある構造を有するねじ山インサートを得ることにある。
ねじ山インサート10は、その頂面21が物体12の上面と実質的に整合するまで、物体のねじ穴内にねじ込まれる。頂面21が物体12から突出する場合には、そのままの状態にしておくか、または、整合するまで研磨される。図1Aに見られるように、直径d1を有する外側円筒面として付形された頸部13によって、ポケット11が画成されている。逃げ面15は、先端17において、角度デルタ(Δ)で頸部13と交差している。先端17は、物体の材料に押し込みによって変形を生じさせる作用面である。実際には、先端17が、穴18の最上位のねじ山26を再成形して、固定リング26’に変形させる。逃げ面15は、直径d2を有する内側円筒面29と交差する。逃げ面15と円筒面29のなす角度βは、好ましくは鋭角であり、80°が好ましい。直径d1が直径d2よりも大きい点に留意されたい。頸部13と内側円筒面29とは、平行かつ同心的である。最上位のねじ山面68は、角度イプシロン(ε)(好ましくは90°)で内側円筒面29と交差する。鋭角Δ、逃げ面15、内側円筒面29、および、ねじ山面68によって形成されたポケット11により、穴18の最上位のねじ山26を形成する金属が流れるように強制される。この金属の流れは、ねじ山インサートの最上位ねじ山で、密封固定リング26’を形成している。密封固定リング26’は、物体12とねじ山インサート10の間で永久液密結合部を形成する。
図2には、ねじ山インサート10の外側に設けた雄ねじ20が拡大詳細図として示されている。この雄ねじは、螺旋状に形成され、外径62を形成する山の頂64と、谷の径60を形成する谷底66とを含む。雄ねじは、谷底66の下縁67から山の頂64の上縁69まで延びる上面68を有する。雄ねじ20は、また谷底66の上縁74から山の頂64の下縁76まで延びる下面70を含む。上面68と下面70の両者が、ねじ山インサートの頂部側へ向かって傾斜している。山の頂64および谷底66は、中心軸線63から一定距離を有する。上面68は、中心軸線63に対して直角の基準平面65とアルファ(α)の上面角度をなして、谷底66から延在している。上面角度αは好ましくは20°であるが、0°〜90°の角度が可能である。下面70は、山の頂64でのねじ山厚が隣接する谷底と谷底との間のねじ山厚さよりも小さくなるように、下面角度ベータ(β)で谷底66から頂64まで延在している。したがって、ねじ山は、谷径60に隣接する位置で、厚さが大きく、したがって強度が大きく、図1に示す密封を形成するために必要な荷重に耐えることができる。
さらに、以上に説明し、かつ特許請求の範囲に記載された本発明の範囲および公正な意味を逸脱することなく、多くの構成上の変形および修正が可能である。
11 ポケット
13 頸部
15 逃げ面
17 先端
18 穴
26 ねじ山
26’ 固定リング
Δ 夾角
Claims (30)
- ねじ山インサートと該ねじ山インサートが挿入される物体に形成されたねじ穴との間でシールを形成する該ねじ山インサートにおいて、
前記ねじ山インサートが、ねじ付き軸部を含み、該ねじ付き軸部が駆動頭部から先端まで中心軸線に沿って伸長しており、前記ねじ付き軸部のねじ山の少なくとも1つが、前記ねじ付き軸部の外径を規定するねじ山の頂と、前記ねじ付き軸部の谷径を規定する谷底と、該谷底の底縁から前記ねじ山の頂の上縁まで延在する上面とを有し、該上面が、前記ねじ山の頂へ向かって、前記ねじ付き軸部の前記中心軸線と直角である基準平面に対してゼロ度を超える角度で延在する部分を有しており、
さらに、前記ねじ山インサートが、前記ねじ付き軸部の最上位ねじ山と前記駆動頭部の下部との間にあるポケットを有するねじ山インサート。 - ねじ山インサートのポッケット部分において、
該ポケット部分が、前記ねじ山インサートの、最上位ねじ山と、駆動頭部の下に位置する頸部との間にあり、
前記最上位ねじ山と前記頸部が、これらを通る共通中心軸線方向で間隔を置いて位置しており、前記頸部が、直径d1の外側円筒面によって形成され、
前記ポケット部分が、複数の表面によって画成され、
該複数の表面が、逃げ面と、前記内側円筒面と、前記最上位ねじ山の前記共通中心軸線に対して或る角度をなす上面とを含み、
前記逃げ面が、前記直径d1を有する前記頸部と鋭角をなして交差するとともに、直径d2を有する内側円筒面と前記鋭角をなして交差し、その際、前記直径d1が該直径d2より大きく、前記円筒面が、前記ねじ山インサートの前記共通中心軸線に対して互いに平行かつ同心である、ねじ山インサートのポケット部分。 - 前記ポケットが、前記駆動頭部の前記下部に形成された先端を含み、該先端が前記物体を変形させるようになっている請求項1に記載されたねじ山インサート。
- 前記先端が逃げ面によって形成され、該逃げ面が、前記直径d1を有する前記駆動頭部の下に位置する頸部と鋭角で交差するとともに、直径d2を有する内側円筒面と前記鋭角をなして交差し、その際、前記直径d1が該直径d2より大きく、前記円筒面が、前記ねじ山インサートの前記中心軸線に対して互いに平行かつ同心である請求項3に記載されたねじ山インサート。
- 前記ポケットが、前記ねじ付き軸部の前記最上位ねじ山の上面を含む請求項4に記載されたねじ山インサート。
- 前記ねじ山上面が、前記内側円筒面と90°の角度で接触する請求項5に記載されたねじ山インサート。
- 前記先端が、前記中心軸線に対して55°の夾角を有する請求項6に記載されたねじ山インサート。
- 前記逃げ面が前記直径d1を規定する円筒面と鋭角で交差することにより、先端が形成され、該先端が前記直径d2の前記内側円筒面と同心をなす前記直径d1の円形切削リングを形成し、該切削リングが前記物体の材料を変形させ、それによりシールが形成されるようになっている請求項2に記載されたポケット部分。
- 前記最上位ねじ山の前記上面の前記角度が90°である、請求項8に記載されたポケット部分。
- 前記逃げ面の前記鋭角が55°である請求項9に記載されたポケット部分。
- 前記ねじ山インサートの前記駆動頭部と前記頸部とが、前記直径d1の外側円筒面と、前記直径d1未満の前記直径d2の、単一の内側円筒面とを作っている請求項10に記載されたポケット部分。
- 前記ねじ山インサートの前記駆動頭部と前記頸部とが、複数の円筒直径dnを有し、該複数の直径dnが、前記直径d1と前記直径d2の間の大きさである請求項10に記載されたポケット部分。
- ねじ山インサート自体と該ねじ山インサートが挿入される物体のねじ穴との間を密封するねじ山インサートにおいて、該ねじ山インサートが、
第1と第2の端部を有するねじ付き軸部と、
前記ねじ付き軸部の前記第1端部を形成する駆動頭部と
逃げ面とを含み、
前記駆動頭部の一部分の直径が外径を規定し、該外径が前記ねじ付き軸部のどの直径よりも大きく、
前記逃げ面が、前記ねじ付き軸部から延び、前記外径を規定する円筒面と鋭角で交差して先端を形成し、該先端が前記物体内で変形を生じさせる、ねじ山インサート。 - 前記外径が、前記駆動頭部の最大直径によって規定される請求項13に記載されたねじ山インサート。
- 前記駆動頭部に最も近いねじ山の上面が、前記軸部と90°の角度で接触している請求項14に記載されたねじ山インサート。
- 前記駆動頭部に最も近いねじ山の上面が、前記軸部と90°未満の角度で接触している請求項14に記載されたねじ山インサート。
- 前記外径が、前記駆動頭部の中間の直径により規定され、該中間直径が、前記ねじ付き軸部の前記直径より大きいが、前記駆動頭部の最大直径より小さい請求項13に記載されたねじ山インサート。
- 前記駆動頭部に最も近いねじ山の上面が、前記軸部に90°の角度で接触する請求項17に記載されたねじ山インサート。
- 前記駆動頭部に最も近いねじ山の上面が、前記軸部に90°未満の角度で接触する請求項17に記載されたねじ山インサート。
- ねじ山インサート自体と該ねじ山インサートが挿入される物体のねじ穴との間を密封するねじ山インサートにおいて、該ねじ山インサートが、
第1と第2の端部を有する軸部と、前記軸部の前記第1端部を形成する駆動頭部と、前記軸部のねじ山部分と、前記駆動頭部と前記ねじ山部分との間にある先端を含み、
前記軸部の直径が、内側円筒直径を規定しており、
前記駆動頭部の直径が、外側円筒直径を規定しており、その際、該外側円筒直径が前記内側円筒直径より大であり、
前記ねじ山部分が、前記駆動頭部下部から前記軸部の前記第2端部まで伸長しており、
前記先端が、前記内側円筒面から外方へ突出する逃げ面と前記外側円筒面とが鋭角で交差することにより形成され、前記先端が、切削リングを形成し、ねじ穴の周囲の前記物体の材料を変形させるようになっている、ねじ山インサート。 - 前記外側円筒の直径が、前記駆動頭部の最大直径によって規定されている請求項20に記載されたねじ山インサート。
- 前記駆動頭部に最も近いねじ山の上面が、前記軸部と90°の角度で接触している請求項14に記載されたねじ山インサート。
- 前記駆動頭部に最も近いねじ山の上面が、前記軸部と90°未満の角度で接触している請求項14に記載されたねじ山インサート。
- 前記外側円筒直径が、前記駆動頭部の中間の直径により規定され、該中間直径が前記ねじ付き軸部の前記直径より大きいが、前記駆動頭部の最大直径より小さい請求項13に記載されたねじ山インサート。
- 前記駆動頭部に最も近いねじ山の上面が、前記軸部と90°の角度で接触する請求項17に記載されたねじ山インサート。
- 前記駆動頭部に最も近いねじ山の上面が、前記軸部と90°未満の角度で接触する請求項17に記載されたねじ山インサート。
- ねじ山インサート自体と該ねじ山インサートが挿入される物体のねじ穴との間を密封するねじ山インサートにおいて、該ねじ山インサートが、
一端に駆動頭部を有するねじ付き軸部を含み、該ねじ付き軸部が、その長手軸線に沿って中空で、雌ねじがねじ切られており、また、
前記駆動頭部の下に先端を含み、該先端が、前記物体の材料を変形させ、金属流を生じさせるようになっている、ねじ山インサート。 - ポケットが、前記駆動頭部の下であって、前記先端と前記駆動頭部に最も近いねじ山の上面との間に形成されるとともに、前記雌ねじが原ねじ穴の雌ねじと合致する請求項27に記載されたねじ山インサート。
- 前記駆動頭部に最も近いねじ山の上面が、前記軸部と90°の角度で接触する請求項28に記載されたねじ山インサート。
- 物体内の損傷ねじ穴をねじ山インサートを用いて修復する方法において、該方法が、
前記損傷ねじ穴をドリル加工により削除し、損傷ねじ穴より大直径の穴を設ける段階と、
前記穴の頂部を、前記ねじ山インサートの形状に適合するように切削する段階と、
前記穴内にねじ山インサートを受容するためにねじをねじ切り、それにより2次的なねじ穴を形成する段階と、
前記2次的なねじ穴内にねじ山インサートを着座するまでねじ込む段階と、
前記ねじ山インサートを2次的ねじ穴内へ更にねじ込むことで金属流を生じさせ、ねじ山インサートと2次的ねじ穴との間を密封する段階と、
前記ねじ山インサート内に前記損傷ねじ穴のねじに合致するねじをねじ切る段階とを含む、物体内の損傷ねじ穴をねじ山インサートを用いて修復する方法。
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