JP2000074027A - 戻り止めタッピンねじ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低いねじ込みトルクで繰り返し使用できる戻り
止めタッピンねじを得る。 【解決手段】頭部２と一体でねじ山１０を有する脚部４
とからなるタッピンねじ１において、ねじ山１０のリー
ド線に対して９０度より小さい角度αで交叉してリード
線とは逆方向へ傾斜する複数状の逃げ溝２０を形成し、
逃げ溝２０の幅を頭部側を狭く、脚部側を広く形成し、
しかも、逃げ溝２０のねじ込み方向の前進側斜面２１と
後退側斜面２２との間に脚部４の谷底と平行に位置する
とともにねじ山外径線から多くともねじ山高さの７０％
の深さの底面２３を形成し、ねじ山１０と逃げ溝２０を
交互に形成した戻り止めタッピンねじであって、ねじに
軸力が加わると、ねじ山の圧力側フランク面の縁部の周
囲の樹脂材が逃げ溝内に回り込んでダレ部を形成でき、
戻り方向の回転を阻止できる。また、樹脂材が比較的硬
くても逃げ溝に僅かでも進入することで十分な戻り止め
作用が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動環境下や温度
変化の激しい場所に使用されるプラスチック樹脂材等の
ワークの経時変化による保持力の低下時においてねじの
戻り回転をし難くするのに好適であるとともに繰り返し
使用を可能にした戻り止めタッピンねじの改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、各種プラスチック樹脂材の開発が
進み、プラスチック樹脂材が各方面で広く使用されるよ
うになっている。これに伴い、このプラスチック樹脂材
を振動環境下あるいは温度変化が繰返し生じるような悪
環境下での使用も増大している。このような悪環境下で
はプラスチック樹脂材の性質上、常温時には粘弾性体
で、ゴムと金属との中間的な性質を示すが、周囲温度が
高くなると変形が著しく、またその後に周囲温度が降下
すると、その体積を縮小する。そのため、この種のプラ
スチック樹脂材からなるワ―クをセルフタッピングねじ
により締結する場合、経時変化による応力緩和に加え、
プラスチック樹脂材の熱膨脹や収縮によりプラスチック
樹脂が塑性変形してねじの軸力が低下したり、またこの
ように締結した互いのワークに振動が加わると、ねじ軸
に対して直角方向に振動による外力が加わることにな
り、この振動でねじに緩みが生じたり、一方、ねじの緩
め方向に小さな外力が加わっただけで、このタッピンね
じが緩み方向に回転し、ねじが緩むことがある。

【０００３】このため、最近では実公昭５６−４５７０
８号公報及び実開昭６１−２９１１６号公報に示すよう
なタッピンねじが開発されている。これは圧力側フラン
ク面を傾斜角度の小さい斜面とし、進み側のフランク面
を前記圧力側フランク面より傾斜角度の大きい斜面とし
た不等辺山形のねじ山が形成されている。しかも図７に
示すように、このねじ山１１０にはねじ山１１０のリー
ド角に対して直角な方向に並んだ断面Ｖ字状の条溝１２
０が形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＶ
字状の条溝にはこのタッピンねじをプラスチック樹脂材
へねじ込み後に樹脂材が変形してはまるが、条溝が狭い
ので、樹脂材の変形量が僅かであるとともに、この条溝
がねじ山の外径線に向かって拡がるように、即ち、逆三
角形状に形成されているだけなので、ワークとしての樹
脂材に形成された雌ねじの稜線側がねじ山のこの条溝に
ほとんど進入することができず、完全な戻り止め効果は
得られない。また、この樹脂材が比較的硬いと条溝への
樹脂材の流れはほとんどなく、タッピンねじの戻り止め
作用が得られない。更に、通常、樹脂材の締結では、ね
じのねじ込み深さがねじの呼び径の二倍以上必要である
が、最近多く使用されているガラス繊維強化樹脂や高剛
性樹脂等を使用すると、ねじ込み深さが深いので、ねじ
込み時の摩擦によるねじ込みトルクが大きく、脚部が完
全にねじ込まれなかったりする。しかも、ガラス繊維の
混入していない樹脂材はねじの締結強度の点から通常、
ねじの呼び径の二倍以上のねじ込み深さが必要であるの
で、必然的にワークの厚さが厚くなっており、ワークの
厚みに限界がある。その上、一般にタッピンねじを繰り
返し使用すると、ねじ山と雌ねじとの間で摩擦粉が発生
し、これがねじ山と雌ねじとの間で摺り合うことで雌ね
じの破壊に繋がっている等の課題を有している。

【０００５】本発明の第１の目的は、このような課題を
解消するとともに繰り返し使用時にタッピンねじの逃げ
溝に回り込んでいるワークの雌ねじを削り取る等の破壊
することがないようにした戻り止めタッピンねじの提供
である。

【０００６】本発明の第２の目的は、各種の樹脂材から
なるワークへのねじ込み開始時のねじ込みトルクを低減
するとともにねじの戻り止め効果を向上させ且つワーク
に対する保持力を向上させた戻り止めタッピンねじの提
供である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
トルク伝達工具との係合部を有する頭部２とこの頭部２
と一体でねじ山１０を有する脚部４とからなるタッピン
ねじにおいて、所定のリード角で傾斜するねじ山１０の
リード線に対して９０度より小さい角度αで交叉して前
記リード線とは逆方向へ傾斜する複数状の逃げ溝２０を
形成し、この逃げ溝２０の幅を頭部側を狭く、脚部側を
広くなるよう形成し、しかも前記ねじ山１０の逃げ溝２
０を形成するねじ込み方向の前進側斜面２１と後退側斜
面２２との間に脚部４の谷底と平行に位置するとともに
ねじ山外径線から多くともねじ山高さの７０％の深さの
平面状の底面２３を形成し、しかもねじ山外径線におい
て前記ねじ山１０と逃げ溝２０を交互に形成した戻り止
めタッピンねじを提供することで達成される。

【０００８】本発明の第２の目的は、逃げ溝２０の合計
長さが一周当たり頭部側においては脚部４の円周の１／
２以下で、脚部先端側においては円周の１／２以上にし
た戻り止めタッピンねじを提供することで達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図６に基づき説明する。図１及び図２において、１
はタッピンねじであり、このタッピンねじ１はトルク伝
達工具（図示せず）と係合してタッピンねじ１にねじ込
み力を伝達する係合部の一例をなす係合穴３を有する頭
部２とこの頭部２と一体に連なる脚部４とからなってい
る。この脚部４には頭部２の下部に位置する首部５から
先端にかけてねじ山１０が形成してあり、この脚部４の
先端部は僅かに先細となるように傾斜している。このね
じ山１０は脚部４の軸線に沿う縦断面形状において図３
及び図４に示すように、非対称な三角形状をなしてい
る。即ち、このねじ山１０の進み側フランク面１１を特
定する進み側フランク角と圧力側フランク面１２を特定
する圧力側フランク角とは異なる角度を有し、前記進み
側フランク角は約３０度、圧力側フランク角は約１０度
に形成されている。これは、ねじ込み時に圧力側フラン
ク面１２によるワーク３０の下穴（図示せず）に形成さ
れる雌ねじ３１への反力を押えてワ―ク３０の一例をな
すプラスチック樹脂材の疲労を緩和するとともに、ワー
ク３０に雌ねじ３１を成形してねじ込みを完了して後、
圧力側フランク面１２が食込む際にフランク角を小さく
することにより周囲に高い肉回りを得、後記する逃げ溝
２０へのワーク３０の肉回りを向上させて戻り止め効果
を高めるためである。しかも、このように圧力側フラン
ク角を小さくすることは、タッピンねじ１に軸力が加わ
る際にこの半径方向への分力が小さくなり、下穴の破壊
を防止するためである。

【００１０】また、図３に示すように、前記脚部４のね
じ山１０にはそのリード角の傾斜方向と逆方向でねじ軸
線に対して鋭角でしかも前記ねじ山１０のリード線に対
して９０度より小さい角度αで交叉して延びる二条の逃
げ溝２０がねじ山１０に沿い且つ脚部４の先端に達する
に従って広い幅となるよう構成して削設されている。こ
の逃げ溝２０は脚部４の円周上に等間隔をあけて形成さ
れている。そして、この逃げ溝２０がねじ軸線に対して
ねじ山１０とは逆方向に傾斜しているのは、ねじ込み時
にはねじ込み易く、ねじ１の緩む方向にトルクが加わっ
ても、この逃げ溝２０の後記する後退側斜面２２の全面
でワーク３０の後記するダレ部３２を押圧してダレ部３
２を破壊し難くし、ねじ１の緩む方向に対しては回転し
難くするためである。尚、上記の説明では、逃げ溝２０
を二条としたが、これにこだわることなく三条〜六条の
複数条であってもよい。

【００１１】更に、前記逃げ溝２０の前進側斜面２１は
圧力側フランク面１２との交叉縁においては図５に示す
ように、脚部４の軸心からの放射線に対して所定角度θ
だけ緩やかに傾斜しており、進み側フランク面１１との
交叉縁は前記圧力側フランク面１２との交叉縁とは反対
側に傾斜している。この前進側斜面２１は図３に示すよ
うに、前記逃げ溝２０の傾斜角αより更に小さい角度β
１の角度で傾斜している。一方、この前進側斜面２１に
対向して形成された後退側斜面２２は圧力側フランク面
１２との交叉縁においては脚部４の軸心からの放射線に
対してほぼ並行となっており、進み側フランク面１１と
の交叉縁においては前記放射線に対して緩やかに傾斜し
ており、この後退側斜面２２は前記逃げ溝２０の傾斜角
αより僅か大きい角度β２の角度で傾斜している。この
後退側斜面２２が僅かだけ傾斜しているのはねじ戻し時
に前記後退側斜面２２が前記ダレ部３２を削ることなく
押し退けるようにすることで繰り返し使用を可能にする
ためである。

【００１２】しかも、これら斜面２１，２２の間には所
定長さで且つねじ山１０の谷底に平行に位置する平面状
の底面２３が形成してあり、これら前進側斜面２１、後
退側斜面２２及び底面２３で前記逃げ溝２０が構成され
ている。この逃げ溝２０の深さはねじ山１０のねじ山高
さよりも浅く、多くともねじ山高さの７０％程度に形成
されており、この逃げ溝２０のねじ山１０の外径線側は
前記底面２３の長さより長くなっている。この逃げ溝２
０の深さはタッピンねじ１の脚部４の径とワーク３０に
設けられた下穴の径とにより決まる引っ掛かり率７０％
を基準にしており、ワーク３０の強度に応じて逃げ溝２
０の深さを５０％〜７０％程度で調整し、ねじ山１０に
より盛上げられる前記ワーク３０が逃げ溝２０内に回り
込めるように構成されている。

【００１３】また、この逃げ溝２０は頭部側が狭く、脚
部４の先端に達するに従って広くなっており、頭部側の
逃げ溝２０はねじ山外径線において一周当たりの溝の長
さは円周の１／２以下となっており、即ち、逃げ溝２０
の長さは、１ピッチ当たりのねじ山長さに形成された二
本の逃げ溝２０を合わせると、１ピッチ当たりのねじ山
長さの約１／２以下になるように構成されている。一
方、脚部４の先端位置において、この逃げ溝１０はねじ
山外径線において一周当たりの溝の長さは円周の１／２
以上となっており、即ち、逃げ溝２０の長さは、１ピッ
チ当たりのねじ山長さに形成された二本の逃げ溝２０を
合わせると、１ピッチ当たりのねじ山長さの約１／２以
上になるよう構成されている。しかも、この逃げ溝２０
を広くしているのはワーク３０に接するねじ山１０を少
なくして、ねじ山１０がワーク３０にねじ込まれる際
に、ねじ込みトルクを集中させて堅い樹脂等のワーク３
０でもスム―ズにねじ込めるようにするためである。

【００１４】このように構成されたタッピンねじ１の係
合穴３にトルク伝達工具を係合させてトルクを加え、こ
のタッピンねじ１をワーク３０の下穴に螺入する場合、
脚部４の先端に設けられたねじ山１０が前記下穴の周壁
に食付き、スム―ズに雌ねじ３１が成形される。この
時、ねじ山１０は下穴の周囲をかじることなく、円滑に
下穴の周壁に螺合して雌ねじ３１を成形することができ
る。更に、図４に示すように、タッピンねじ１がねじ込
まれて脚部４に設けられたねじ山１０が前記雌ねじ３１
を徐々に拡開しながら、所望形状の雌ねじ３１を成形す
る。この時、ねじ山１０には逃げ溝２０が所定間隔をお
いて形成されているため、タッピンねじ１に伝達される
トルクはねじ山１０に集中して加えられることになり、
ワーク３０が少々堅くても、スム―ズに雌ねじ成形を行
うことができる。

【００１５】また、ワーク３０にタッピンねじ１がねじ
込まれてタッピンねじ１に軸力が加わると、ねじ山１０
の圧力側フランク面１２がワーク３０に食込む。同時
に、図６に示すように、ねじ山１０の後退側斜面２２の
縁部付近のワーク３０が逃げ溝２０内に回り込み、逃げ
溝２０内にダレ部３２が形成される。この時、圧力側フ
ランク面１２により押出されるワーク３０の移動量は進
み側フランク面２１に比べて少ないが、ねじ１に軸力が
加わった状態では、圧力側フランク角が小さいと、圧力
側フランク面１２により押出されるワーク３０は多くな
り、逃げ溝２０内に十分に回り込むことができ、ダレ部
３２が大きくなってねじ山１０の緩み方向の回転を阻止
し、タッピンねじ１の緩みを防止することができる。

【００１６】また、ワーク３０にタッピンねじ１がねじ
込まれた状態で、ワーク３０に振動が加わったりあるい
は周囲の温度が大きく変動して高温から低温の変化が繰
返し行われると、高温時にはワーク３０は延びるので、
前記ダレ部３２は更に逃げ溝２０内に回り込む。その
後、周囲温度が低下して常温に復帰すると、ワーク３０
はその体積を縮小して硬化する。そのため、このダレ部
３２に接するねじ山１０がタッピンねじ１の戻り方向に
回転しようとしてもこれを完全に阻止することができ
る。その上、経時変化による応力緩和に加え、周囲温度
の変動の繰返しによりワーク３０が塑性変形により、進
み側フランク面１１と雌ねじ３１との接触面積が少なく
なってタッピンねじ１の軸力が低下するが、ねじ山１０
が戻り方向に回転しようとしても、逃げ溝２０の後退側
斜面２２はねじ軸線に対して傾斜しているため、圧力側
フランク面１２の後退側斜面２２の縁部の角度は鈍角を
なし、しかもねじ山１０の後退側斜面２２の全面でダレ
部３２を押し退けようとするので、ダレ部３２への食込
みがなく、ダレ部３２はつぶれにくく、大きな戻しトル
クが得られ、タッピンねじ１の保持トルクの減少を押え
ることができる。

【００１７】更に、このタッピンねじ１を強制的に取り
除き、再度ワーク３０に対して繰り返し使用する場合
は、このタッピンねじ１を強制的に緩めることで、ダレ
部３２は削られることなく後退側斜面２２で押し退けら
れることになる。この後、このワーク３０の雌ねじ３１
に再度タッピンねじ１をねじ込めば、締結に十分な阻止
力が得られるものである。

【００１８】

【発明の効果】本発明は以上説明した実施の形態から明
らかなように、トルク伝達工具との係合部を有する頭部
２とこの頭部２と一体でねじ山１０を有する脚部４とか
らなるタッピンねじ１において、所定のリード角で傾斜
するねじ山１０のリード線に対して９０度より小さい角
度αで交叉してリード線とは逆方向へ傾斜する複数状の
逃げ溝２０を形成し、この逃げ溝２０の幅を頭部側を狭
く、脚部側を広くなるよう形成し、しかも前記ねじ山１
０の逃げ溝２０を形成するねじ込み方向の前進側斜面２
１と後退側斜面２２との間に脚部４の谷底と平行に位置
するとともにねじ山外径線から多くともねじ山高さの７
０％の深さの平面状の底面２３を形成し、しかもねじ山
外径線において前記ねじ山１０と逃げ溝２０を交互に形
成した戻り止めタッピンねじである。

【００１９】このため、ねじ込みが完了してタッピンね
じに軸力が加わると、ねじ山の圧力側フランク面がプラ
スチック樹脂材に食込むので、ねじ山の圧力側フランク
面の縁部の周囲のプラスチック樹脂材が逃げ溝内に回り
込んでダレ部を形成でき、このダレ部によりねじの戻り
方向の回転を阻止できる。しかも、樹脂材の変形量が僅
かであっても、逃げ溝が長いので、ワークとしての樹脂
材に形成された雌ねじの稜線側がねじ山の逃げ溝に十分
に進入することができ、完全な戻り止め効果が得られ
る。また、この樹脂材が比較的硬くても樹脂材が逃げ溝
に僅かでも進入することができ、十分なタッピンねじの
戻り止め作用が得られる。更に、最近多く使用されてい
るガラス繊維強化樹脂や高剛性樹脂等にこれを使用して
も、摩擦によるねじ込みトルクを最大限小さくすること
ができるので、脚部が完全にねじ込まれないといったこ
とが皆無になる。しかも、このタッピンねじを繰り返し
使用してねじ山と雌ねじとの間で摩擦粉が発生しても、
これが逃げ溝に入ることになり、摩擦粉がねじ山と雌ね
じとの間で摺り合うことがなく、雌ねじの破壊に繋がる
こともない。また、逃げ溝の最大深さを多くともねじ山
の高さの７０％とすることで、プラスチック樹脂材の軟
質なものから硬質なものまで十分に対応でき、適切なね
じ込み及び戻り止め効果が得られるとともに製造工程に
おいてねじ込み相手材に合わせてこの逃げ溝を形成する
ための工具の微調整が省略できる。

【００２０】その上、逃げ溝の合計長さが一周当たり頭
部側においては脚部の円周の１／２以下で、脚部先端側
においては円周の１／２以上にした戻り止めタッピンね
じであるので、タッピンねじの脚部の頭部側はこの逃げ
溝が少なくなっており、ガラス繊維の混入していない樹
脂材でも高い保持力が得られる。また一般に樹脂材で
は、ねじの締結強度の点から通常、ねじの呼び径の二倍
以上のねじ込み深さを必要としており、このため、硬化
樹脂ではねじ込みトルクは高くなるが、脚部先端側の逃
げ溝が長いので、ねじ込みトルクを低くすることができ
る。更に、本発明は周囲温度の変動によりプラスチック
樹脂材が塑性変形してタッピンねじの軸力が低下し、ね
じ山の圧力側フランク面とプラスチック樹脂材との摩擦
力が減少しても、周囲温度の低下により前記ダレ部が硬
化し、しかもこのダレ部にはねじ山のほぼ直立した後退
側斜面の全面が鈍角で当接するので、ダレ部をつぶれに
くく、戻しトルクの作用が阻止される等の特有の効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す戻り止めタッピンね
じの正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１の要部拡大正面図である。

【図４】ねじ込み状態を示す一部拡大断面図である。

【図５】図２の要部拡大図である。

【図６】ねじ山が樹脂材と嵌合する状態を示す要部拡大
断面図である。

【図７】本発明の従来例を示す断面正面図である。

【符号の説明】

１ タッピンねじ ２ 頭部 ３ 係合穴 ４ 脚部 ５ 首部 １０ ねじ山 １１ 進み側フランク面 １２ 圧力側フランク面 ２０ 逃げ溝 ２１ 前進側斜面 ２２ 後退側斜面 ２３ 底面 ３０ ワーク ３１ 雌ねじ ３２ ダレ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トルク伝達工具との係合部を有する頭部
   ２とこの頭部２と一体でねじ山１０を有する脚部４とか
   らなるタッピンねじにおいて、 所定のリード角で傾斜するねじ山１０のリード線に対し
   て９０度より小さい角度αで交叉して前記リード線とは
   逆方向へ傾斜する複数状の逃げ溝２０を形成し、この逃
   げ溝２０の幅を頭部側を狭く、脚部側を広くなるよう形
   成し、しかも前記ねじ山１０の逃げ溝２０を形成するね
   じ込み方向の前進側斜面２１と後退側斜面２２との間に
   脚部４の谷底と平行に位置するとともにねじ山外径線か
   ら多くともねじ山高さの７０％の深さの平面状の底面２
   ３を形成し、しかもねじ山外径線において前記ねじ山１
   ０と逃げ溝２０を交互に形成したことを特徴とする戻り
   止めタッピンねじ。
2. 【請求項２】 逃げ溝はその合計長さが一周当たり頭部
   側においては脚部４の円周の１／２以下で、脚部先端側
   においては円周の１／２以上であることを特徴とする請
   求項１に記載の戻り止めタッピンねじ。