JP2005030482A

JP2005030482A - タッピングねじ

Info

Publication number: JP2005030482A
Application number: JP2003195710A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Chiba; 裕之千葉
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】樹脂締結部材の割れを防止することができるタッピングねじを提供する。
【解決手段】先端部１側にテーパー部２を有する軸部３の長手方向全域にねじ山を螺旋状に形成し、樹脂締結部材８を塑性変形させながらねじ込まれるタッピングねじにおいて、先端部側に数山形成された標準ねじ山４と、頭部１０側に形成され標準ねじ山４の外径より小さく、標準ねじ山４とねじ山の肉厚およびねじ山角が同等であると共に、軸部３の外径より外径の大きい低ねじ山５とを有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂部材への締結に好適なタッピングねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来のタッピングねじの正面図、図１０は図９に示す従来のタッピングねじの締結により樹脂締結部材が割れた状態を示す図である。タッピングねじにおいては、先端部１と頭部１０の間の軸部３には、先端部１側にテーパー部２が形成されている。また軸部３の長手方向（軸方向）全域に標準ねじ山４が形成されている。
従来のタッピングねじは、被締結部材のネジ孔内にねじ込むに連れ、トルクの上昇が大きいため、ねじ込み装置の設定値が高くなる。このため、頭部１０が着座する際の応力により、図１０に示すように樹脂締結部材８に割れ１１が発生する。またねじ込み完了後、樹脂締結部材８には大きな残留応力が掛かっているため、経時によっても樹脂締結部材８に割れ１１が発生する。
ねじ込み完了後の緩み止めは、頭部１０の着座による応力と残留応力で成り立っているが、樹脂締結部材８が環境変化により膨張、収縮が繰り返され、また振動等により、頭部１０の着座による応力と残留応力は大きな影響を受けるため緩むことがある。
上記の不具合を解消するための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されているように、軸部の先端に標準ねじ山より外径が大きい特殊形状をした加工ねじ部を数山形成し、以降標準ねじ山を形成し、この加工ねじ山部で標準ねじ山より大きく締結部材を塑性変形させることで、標準ねじ山ねじ込み時のねじ込みトルクを低下させるように構成したタッピングねじがある。また、特許文献２〜５にも関連する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−３５０１６公報
【特許文献２】実開平７−１８０１６号公報
【特許文献３】特開２０００−７４０２６公報
【特許文献４】実公平６−２０１９号公報
【特許文献５】特開平７−２６９５４２号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしなから、特開２０００−３５０１６公報に示すタッピングねじは、標準ねじ山よりも外径が大きい加工ねじ山で締結部材を塑性変形させるため、締結部材には大きな応力が発生し、締結部材が割れる問題がある。
本発明は、樹脂締結部材の割れを防止することができるタッピングねじを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、先端部側にテーパー部を有する軸部の長手方向全域にねじ山を螺旋状に形成し、樹脂締結部材を塑性変形させながらこの樹脂締結部材にねじ込まれるタッピングねじにおいて、先端部側に数山形成された標準ねじ山と、頭部側に形成され標準ねじ山の外径より小さく、標準ねじ山とねじ山の肉厚およびねじ山角が同等であると共に、軸部の外径より外径の大きい低ねじ山とを有するタッピングねじを最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、標準ねじ山部と低ねじ山部を繋ぐ連携ねじ山は緩やかに変化していく請求項１に記載のタッピングねじを主要な特徴とする。
本発明は、ねじ込みトルクを軽減させ、ねじ込み装置のトルク設置を軽減させることで、頭部着座時応力による樹脂締結部材の割れを防止し、また低ねじ山部がねじ込まれた範囲は残留応力を残留応力に軽減することで、樹脂締結部材の割れを防止する。
またねじ込み完了後、緩み止め効果が得られ、故意にねじを緩める時には樹脂締結部材８削り取ることがないようにする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
図１ないし図３に示すように、本発明の一実施形態に係るタッピングねじは、先端部１に続くテーパー部２を有する軸部３に、先端部１側から頭部１０側に向かって標準ねじ山部４と低ねじ山部５が同ピッチで螺旋状に形成されており、標準ねじ山部４と低ねじ山部５を繋ぐ連携ねじ山Ｃ（図２）は緩やかに変化するように形成されている。
標準ねじ山部４の断面は、例えばＪＩＳ規格で定められたねじ山に形成されており、低ねじ山部５は、そのねじ肉厚とねじ山角が標準ねじ山４のねじ肉厚ａおよびねじ山角ｂと同等であり、外径は標準ねじ山部４外径ｄ１よりも小さく、軸部３外径ｄ２よりも大きく形成されている。
【０００６】
このタッピングねじを使用し、被締結部材９を樹脂締結部材８に締結する動作を図４および図５に示す。樹脂締結部材８の穴８ａ内に先端部１より徐々にねじ込みが始まり、標準ねじ山部４により樹脂締結部材８が塑性変形し、雌ねじ形状ｅが形成される。更にねじ込みが進むと低ねじ山部５が標準ねじ部６により塑性変形した雌ねじ形状ｅに沿ってねじ込まれる（図６）。
この時、低ねじ山部５の外径ｄ３は、標準ねじ山部４の外径ｄ１よりも小さく形成されているため、図７のように標準ねじ山部４が通過した後、低ねじ山部５がねじ込まれることで、樹脂締結部材８の標準ねじ山部４で形成された雌ねじ形状ｅは塑性変形回復形状ｆとなり、図６の樹脂締結部材８を標準ねじ山部４で塑性変形させ続ける応力ｇは低ねじ山部６で塑性変形させ続ける応力ｈへと軽減する。
また、樹脂締結部材８を標準ねじ山部４が通過した後、低ねじ山部５がねじ込まれることで、ねじ山の表面が樹脂締結部材８に接触する面積が減少するため、ねじ込み時の摩擦抵抗の上昇が軽減される。このように、応力の軽減および摩擦抵抗の上昇の軽減により、ねじ込みトルクの上昇を軽減することができる。
【０００７】
ねじ込みトルクの上昇を軽減することで、ねじ込み装置の設定トルクも低下できることから、図５のねじ込み完了時の頭部１０の着座による応力ｉ（図５）も軽減するため、ねじ込み完了時の頭部１０着座の応力ｉによる割れ１１を防止することができる。
また、ねじ込み完了後の樹脂締結部材８には塑性変形時の残留応力ｊが作用しているため、従来のタッピングねじを使用した場合は、樹脂締結部材８には、タッピングねじねじ込み口よりねじ山が複数の山掛かる範囲に常時残留応力ｊが作用している。
しかし、本発明のタッピングねじでは、同範囲のねじ山を低ねじ山５にし、標準ねじ山４で形成された雌ねじ形状ｅとの容積偏差範囲以内で、図７の雌ネジ形状ｅから塑性変形回復形状ｆとなることで、残留応力ｊは残留応力ｋに軽減される。よって、ねじ込み完了後の残留応力ｊによる経時的な樹脂締結部材８の割れ１１を防止することができる。
更に、低ねじ山部５が掛かる樹脂締結部材８の雌ねじ形状ｅ形成部は、塑性変形回復形状ｆとなっているため、ねじ緩みトルクが作用しても標準ねじ山部４は塑性変形回復形状ｆを雌ねじ形状ｅに塑性変形させる応力が必要であり、これによりねじ緩みを防止することができる。
また、故意にタッピングねじを緩める時は、標準ねじ山部４と低ねじ山部５を繋ぐ連携ねじ山ｃは緩やかに変化するように形成されているため、塑性変形回復形状ｆ部分を削ることなく緩めたり、外すことができる。
【０００８】
本発明の実施の形態においては上述の説明で明らかなように、標準ねじ山部４により樹脂締結部材８が塑性変形し、雌ねじ形状ｅが形成され、更にねじ込みが進むと低ねじ山部５が標準ねじ部６により塑性変形した雌ねじ形状ｅに沿ってねじ込まれることで、樹脂締結部材８を標準ねじ山部４で塑性変形させ続ける応力ｇは低ねじ山部６で塑性変形させ続ける応力ｈへと軽減し、また、樹脂締結部材８の標準ねじ山部４で形成された雌ねじ形状ｅは塑性変形回復形状ｆとなることで残留応力ｊが残留応力ｋに軽減し、経時的な樹脂締結部材８の割れ１１を発生させることなく安定したねじ締結力を得られる。
また、樹脂締結部材８の穴を標準ねじ山部４が通過後、低ねじ山部５がねじ込まれることで、ねじ山の表面が樹脂締結部材８に接触する面積が減少するため、ねじ込み時の摩擦抵抗の上昇が軽減され、ねじ込みトルクの上昇を軽減することから、ねじ込み装置の設定トルクも低下でき、ねじ込み完了時の頭部１０着座による応力ｉも軽減するため、ねじ込み完了時の頭部１０着座の応力ｉによる割れ１１を発生させることなく安定したねじ締結力が得られる。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、先端部側にテーパー部を有する軸部の長手方向全域にねじ山を螺旋状に形成し、樹脂締結部材を塑性変形させながらねじ込まれるタッピングねじにおいて、先端部側に数山形成された標準ねじ山と、頭部側に形成され標準ねじ山の外径より小さく、標準ねじ山とねじ山の肉厚およびねじ山角が同等であると共に、軸部の外径より大きい低ねじ山とを有し、また標準ねじ山部と低ねじ山部を繋ぐ連携ねじ山は緩やかに変化していくようになっているので、所期の目的を達成するたことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るタッピングねじの正面図。
【図２】図１のア−ア断面図。
【図３】図２のイ−イ断面図。
【図４】標準ねじ山部のねじ込み状態を示す正面断面図。
【図５】低ねじ山部のねじ込み状態を示す正面断面図。
【図６】図４の標準ねじ山のねじ込み状態を示す拡大断面図。
【図７】図５の低ねじ山のねじ込み状態を示す拡大断面図。
【図８】図７のウ部を示す拡大断面図。
【図９】従来のタッピングねじの正面図。
【図１０】樹脂締結部材が割れた状態を示す図。
【符号の説明】
１先端部、２テーパー部、３軸部、４標準ねじ山、５低ねじ山、８樹脂締結部材、９非締結部材、１０頭部、１１割れ、ａねじ肉厚、ｂ標準ねじ山部外径、ｃ連携ねじ山、ｄ１標準ねじ山部外径、ｄ２軸部外径、ｄ３低ねじ山部外径、ｅ雌ねじ形状、ｆ塑性変形回復形状、ｇ応力、ｈ応力、ｉ応力、ｊ残留応力、ｋ残留応力

Claims

先端部側にテーパー部を有する軸部の長手方向全域にねじ山を螺旋状に形成し、樹脂締結部材を塑性変形させながらこの樹脂締結部材にねじ込まれるタッピングねじにおいて、先端部側に数山形成された標準ねじ山と、頭部側に形成され標準ねじ山の外径より小さく、標準ねじ山とねじ山の肉厚およびねじ山角が同等であると共に、軸部の外径より外径の大きい低ねじ山とを有することを特徴とするタッピングねじ。
標準ねじ山部と低ねじ山部を繋ぐ連携ねじ山は緩やかに変化していくことを特徴とする請求項１に記載のタッピングねじ。