JP2006125541A - ねじ形状およびそれを具えるねじ部品 - Google Patents

Abstract

【課題】現行のメートル並目ねじでは３山分のはめあいねじ山数が確保出来ないような薄板や薄肉部品について、メートル並目ねじの場合に比べてねじ締結が安定し、強度的にも優位で、振動を加えた後のゆるみトルクも優れたねじ形状を提供することにある。
【解決手段】薄板や薄肉形状部品の締結用のねじ形状において、各種ねじ規格の並目ねじよりもその並目ねじのそれぞれの呼び径（Ｄ）に対するピッチ（Ｐ）の比率（Ｐ／Ｄ）の値を小さくするとともに、ねじ条数を２条以上としたことを特徴とするねじ形状である。
【選択図】図１

Description

本発明は、締結用のねじ部品に関し、特には、薄板や薄肉形状部品の締結用の、締付け易く・緩み難い「細密多条ねじ」のねじ形状およびそれを具えるねじ部品に関するものである。

「三角ねじ」とは、JIS B 0101「ねじ用語」に「ねじ山の形が正三角形に近いねじの総称。メートルねじ・ユニファイねじ・ミニチュアねじなどは、これに属する。」と定義されている。

また、「並目ねじ」とは、JIS B 0101「ねじ用語」に「直径とピッチとの組合せが一般的で、最も普通に使用されている三角ねじ。」と定義されている。

本発明の以下の説明は、三角ねじの中で最も一般的な「メートルねじ」を例に説明するが、本発明は「メートルねじ」以外の各種のねじ規格の「ねじ」についても、同様に適用することができる。

一般用のねじ部品のうち、おねじ形状のものには、大別して「小ねじ」と「ボルト」があるが、本発明に関わる小径のものについては、「ＪＩＳ Ｂ １１０１ すりわり付き小ねじ」（非特許文献１参照）や「ＪＩＳ Ｂ １１１１ 十字穴付き小ねじ」（非特許文献２参照）などがある。
日本規格協会発行のＪＩＳ Ｂ １１０１「すりわり付き小ねじ」 日本規格協会発行のＪＩＳ Ｂ １１１１「十字穴付き小ねじ」

かかる従来のＪＩＳ Ｂ １１０１やＪＩＳ Ｂ １１１１などの小ねじ類の規格では、メートル並目ねじの呼び径とピッチとの組合せしか規定されていない。

一方、ねじの締結においては、その安定性や強度上から考えると、一般には、ねじのはめあいねじ山数は最低でも３山程度必要と言われている。これは六角ナットの厚さやメートルねじのはめあい長さの最小値からも近似的に導き出すことができる。

メートル並目ねじは、周知の通りメートルねじの呼び径とピッチとの組合せの中で一番粗いものを意味し、そのピッチは、M１では０．２５ｍｍ、M２では０．４ｍｍ、M３では０．５ｍｍ、M４では０．７ｍｍというようになっている。

それゆえ、ねじの締結の安定性や強度上から、はめあいねじ山数が最低３山分必要とすると、Ｍ１では０．７５ｍｍ、Ｍ２では１．２ｍｍ、Ｍ３では１．５ｍｍ、Ｍ４では２．１ｍｍの板厚や肉厚が必要となる。

しかしながら、近年、産業界全体に軽薄短小化の傾向が拡大しており、特にＩＴ関連機器の業界においてはこの傾向が顕著で、薄板や薄肉形状部品のねじ締結が非常に増えてきている。

それゆえ、ＩＴ関連機器などの部品設計においては、薄板や薄肉形状部品をそのまま使用したのではメートル並目ねじ３山分のはめあいねじ山数を確保することができない場合が多い。こうした場合一般的には、その薄板や薄肉形状部品をメートル並目ねじ３山分より薄い板厚や肉厚にし、めねじを加工する部分だけ、薄板では「バーリング」を、薄肉形状部品では「肉盛り」などを施して、３山分のはめあいねじ山数を確保している。

しかしながら、「バーリング」や「肉盛り」は、技術的に高度であり、部品の構造が複雑になり、コストアップにもなるので、こうした加工をしないで済めば、生産効率が向上して、低コスト化が図れる。

本発明は、そのままではメートル並目ねじ３山分のはめあいねじ山数を確保することができない薄板や薄肉形状の部品において、上述した課題を有利に解決すると同時に、「バーリング」や「肉盛り」を施して現行のメートル並目ねじを使用した場合に比べて、ねじの締結に必要不可欠な強度上で同等もしくは優位であり、かつ、ねじを締付ける場合の作業性やねじの緩み難さに関しても現行のメートル並目ねじと比べて劣らない機能を持つねじ形状を提供することを目的とし、さらにそのねじ形状を具えるねじ部品を提供することを目的としている。

本発明のねじ形状は、薄板や薄肉形状部品の締結用のねじ形状において、各種ねじ規格の並目ねじよりもその並目ねじのそれぞれの呼び径（Ｄ）に対するピッチ（Ｐ）の比率（Ｐ／Ｄ）の値を小さくするとともに、ねじ条数を２条以上としたことを特徴とするものである。

すなわち、上述した課題を有利に解決するために、本願発明者は、ＪＩＳ規格のメートルねじの呼び径（Ｄ）とピッチ（Ｐ）の比率（Ｐ／Ｄ）に着目した。

以下の表１は、ＪＩＳ Ｂ ０２０５のメートル並目ねじの呼び径（Ｄｍｍ）とピッチ（Ｐｍｍ）の比率（Ｐ／Ｄ）を示したものであるが、これを見ると並目ねじは、呼び径が小径になる程、比率（Ｐ／Ｄ）の値が大きく、粗めのピッチになっている。

また、メートル細目ねじでも一部例外はあるが、呼び径が小径のものになる程、比率（Ｐ／Ｄ）が大きく、ピッチが粗めの傾向になっている。このことについて考察してみると、現在のねじの規格のベースは、５０年以上も前に作られたため、当時の加工や測定の技術レベルで保証可能な水準で規格化されたからではないかと考えられる。数十年も前の加工や測定の技術では、小径で細目のピッチになるほど、めねじ穴の加工や小ねじ類の製作が難しくなり、それ故ねじ規格では、小径のねじほど、呼びとピッチの比率（Ｐ／Ｄ）が大きく、粗めのねじになっているのではないかと推察される。

上述のように、現行の小ねじ類の規格は数十年も前の技術レベルをベースにしているため、小径になるほど粗めのピッチになっており、軽薄短小化の著しいＩＴ関連機器等の薄板や薄肉部品の締結には適応できなくなって来ている。

本発明のねじ形状は、軽薄短小の薄板や薄肉部品の締結用として、締結強度や緩み難さに対して必要なはめあいねじ山数を確保するために、現行のねじ規格の並目ねじや細目ねじよりも、呼び径（Ｄ）とピッチ（Ｐ）の比率（Ｐ／Ｄ）の値を小さくした「細密ねじ」と、そのように比率（Ｐ／Ｄ）の値を小さくしてねじのピッチを細密にすることで起こる、ねじの１回転の進み量が小さくなることによる締め付け時の作業性の低下等の不都合を補うための「多条ねじ」とを組み合わせて形成されており、これを本願発明者は「細密多条ねじ」と呼んでいる。

さらに、本発明のねじ部品は、上記本発明のねじ形状を具えてなるものである。

以下の表２は、本発明のねじ形状の呼び径（Ｄ）とピッチ（Ｐ）およびその比率（Ｐ／Ｄ）とリード（Ｌ）の一例を示す。本発明のねじ形状に基づく「細密多条ねじ」の呼び径（Ｄ）とピッチ（Ｐ）や条数については、この例以外にも様々な組合せが考えられるが、この例では、ＪＩＳ規格のそれぞれの呼びのメートル並目ねじのピッチ（Ｐ）の１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）に相当する値またはその近似値をねじのピッチとし、それぞれＮ条ねじとした。

なお、表２中の下線部分は、メートル並目ねじのピッチの１/Ｎの近似値をピッチとしたものである。

本発明のねじ形状に基づく「細密多条ねじ」は上記のように構成されていることから、現行のメートル並目ねじを使用すると３山分のはめあいねじ山数が確保出来ないような薄板や薄肉部品でも、この「細密多条ねじ」を使用すれば、表２の条数の最も少ない２条のねじでもメートル並目ねじの２倍のはめあいねじ山数が確保できることから、メートル並目ねじの場合に比べてねじ締結が安定し、後述のように強度的にも優位性が確認されている。また、振動を加えた後のゆるみトルクの測定結果でも、後述のようにメートル並目ねじに比べて、この「細密多条ねじ」の方が優位なデータが得られている。

現行のＪＩＳ規格のメートル並目ねじの小ねじによる締結では、薄板や薄肉部品にめねじを加工する場合には、３山分のはめあいねじ山数を確保するために、薄板部品では「バーリング」を、薄肉部品では「肉盛り」を施さなければならないが、本発明のねじ形状に基づく「細密多条ねじ」を使用すれば、「バーリング」や「肉盛り」をせずに、安定したねじ締結が可能になり、複雑な部品構造を避けることができる。また、部品自体の強度上からだけでなく、「バーリング」後のねじの山高を考慮して板厚を決めているような場合は、本発明のねじ形状に基づく「細密多条ねじ」を使用することによって、ねじの山高が低くなって、部品自体の板厚を薄くすることが可能になり、材料費の削減を図ることができる。

なお、本発明のねじ形状においては、各種ねじ規格の並目ねじのそれぞれの呼びのピッチ(Ｐ)の１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）に相当する値をピッチとし、ねじ条数を前記Ｎとしても良く、このように、例えば現行のＪＩＳ規格のメートル並目ねじのピッチの１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）に相当する値をピッチとするとともに、Ｎ条ねじとすれば、本発明のねじ形状のリードは、ＪＩＳのメートル並目ねじと同じになることから、メートル並目ねじのねじ部品と比較してピッチを細密にすることによって起こる、ねじ締付けの作業性の効率が損なわれる不都合を解決することができる。

小径のねじ部品の締結においては、エアー駆動や電動式のドライバー等を用いて小ねじやボルトを締め付ける際、ねじ穴におねじが斜めに食い付き、ねじ山を損傷するトラブルが発生することが多いが、本発明のねじ形状に基づく「細密多条ねじ」を採用すれば、多条ねじゆえ、めねじ側にねじ山の入口が複数あるため、おねじ挿入時の安定性があり、上述した損傷トラブルを解消することもできる。

以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、本発明のねじ形状に基づく「細密多条ねじ」の第１実施例を具える本発明のねじ部品の一実施例としての小ねじの平面図、正面図および断面図であり、この第１実施例の「細密多条ねじ」を具える小ねじ１は、ストレートねじを持つ十字穴付き小ねじで、ねじ部２のねじ山２ａが３条のものである。また、図１（ｄ）および（ｅ）はそれぞれ、本発明のねじ形状に基づく「細密多条ねじ」の第２実施例および第３実施例を示す断面図であり、これら第２実施例および第３実施例は、ねじ部２のねじ山２ａがそれぞれ４条および２条である点のみ第１実施例と異なるものである。なお、これら第１乃至第３実施例は、「細密ねじ」であってかつ「多条ねじ」である点に特徴があり、呼び径については以下の例に限定されるものではない。また、これら第１乃至第３実施例のねじ形状は、図１に示すおねじ形状だけでなく、めねじ形状の場合も含んでいる。そして、図１（ｃ），（ｄ），（ｅ）におけるねじ山部の断面形状は、リード直角断面を軸線方向から見たものである。

図２（ａ）は、上記第１実施例の「細密多条ねじ」を具える小ねじ１で薄板３に部品４を固定する場合の使用実態を示す断面図で、そのままの薄板３に形成しためねじ３ａに締結した小ねじ１で部品４を固定でき、バーリング加工の必要がない。一方、図２（ｂ）は、従来の並目ねじの小ねじ１１で薄板３に部品４を固定する場合の使用実態を示す断面図で、めねじ３ａはバーリング部３ｂをバーリング加工された薄板３に形成しており、そのめねじ３ａに締結した小ねじ１１で部品４を固定している。

ここで、呼び径２ｍｍのものを例にとり説明すると、メートル並目ねじＭ２はピッチが０．４ｍｍであるので、はめあいねじ山数が最低３山分必要とすると、板厚でいえば１．２ｍｍ以上の厚さが必要であるし、１．２ｍｍ未満、例えば、０．６ｍｍの板厚であれば、図３（ｃ）に断面図で示すように、その薄板３にバーリング部３ｂをバーリング加工を施さなければならない。これに対し、例えば上記３条ねじの第１実施例の「細密多条ねじ」では、０．１２５ｍｍピッチであるので、図３（ａ）に示すように、０．６ｍｍの板厚で４．８山分のはめあいねじ山数が加工でき、また上記４条ねじの第２実施例の「細密多条ねじ」では、０．１ｍｍピッチであるので、図３（ｂ）に示すように、０．６ｍｍの板厚で６山分のはめあいねじ山数が加工でき、何れもバーリング加工を施す必要がない。

また、締付けに必要な時間は、例えば０．１２５ｍｍピッチの上記３条ねじの第１実施例の場合は、リードが０．３７５ｍｍとなって、並目ねじより極僅かに短いリードになり、正確には少し余計になるが、実質的には並目ねじと殆ど差がない。一方、０．１ｍｍピッチの上記４条ねじの第２実施例の場合は、並目ねじと同じリードとなり、並目ねじと全く同じ時間で締付けできる。

また、ねじ込み時の作業性については、多条ねじは、めねじ側にねじ山の入口が複数あるため、おねじがねじ穴に入るときに入り易く、１条ねじのものに比べると優れていると言える。

さらに、ねじ締結強度の指針の１つである静的引張強度について本願発明者は以下の実験を行った。すなわち、板厚を０．８ｍｍとし、Ｍ２の並目ねじピッチ０．４ｍｍの１条ねじのめねじと、上記２条ねじの第３実施例でＭ２のピッチ０．２ｍｍのめねじとを加工し、各々おねじを嵌めた状態で軸方向に引張り、めねじのねじ山が破断するときの荷重を測定した。その結果、上記２条ねじの第３実施例でＭ２×０．２のねじの破断加重はＭ２×０．４の１条ねじの１０６％であった。これにより、並目のピッチではめあいねじ山数が３山分確保できない板厚でも、上記実施例の「細密多条ねじ」によれば安定した強度が確保できることが明らかになった。

さらに、ねじ締結時の緩み試験について本願発明者は以下の実験を行った。すなわち、緩み試験装置の関係で、Ｍ２でなく、Ｍ１０の並目ねじピッチ１．５ｍｍの１条ねじのめねじと、上記３条ねじの第１実施例でＭ１０のピッチ０．５ｍｍのめねじとを、板厚３ｍｍのＳ５０Ｃ板材に加工し、それらのめねじに、対応するおねじを並目ねじの弾性変曲点（降伏点）以下のトルク値で締付けた状態で、振動加振機に一定時間かけた後、おねじを緩める時のトルクをトルクレンチにて測定した。その結果、上記３条ねじの第１実施例でＭ１０×０．５のねじの緩みトルクはＭ１０×１．５の１条ねじの緩みトルクの１１５％であった。この関係は他の呼び径についても同様のことが言え、これにより、並目ピッチの１条ねじと比べて上記実施例の「細密多条ねじ」は同等以上の緩みトルクを持つことが明らかになった。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で適宜変更でき、例えば、ねじ山の形状は「三角ねじ」には限定されない。また、ねじ条数も５条以上でも良い。そして本発明のねじ形状は、上記実施例のＪＩＳ規格のメートル並目ねじに限られず、他の種類のねじ規格の並目ねじに対応していても良い。さらに、本発明のねじ部品は、上記実施例の小ねじには限定されない。

かくして本発明の「細密多条ねじ」によれば、従来は並目ねじを使用している関係で薄板では必須とされていたバーリング加工が必要なくなり、大幅なコスト削減をもたらすことができる。しかも、ねじの機能としては、従来の並目ねじと比較して何ら遜色ない機能を確保することができる。

（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、本発明のねじ形状に基づく「細密多条ねじ」の第１実施例を具える小ねじの平面図、正面図および断面図であり、（ｄ）および（ｅ）はそれぞれ、本発明のねじ形状に基づく「細密多条ねじ」の第２実施例および第３実施例を具える小ねじの断面図である。 （ａ）は、上記第１実施例の「細密多条ねじ」を具える小ねじで薄板に部品を固定する場合の使用実態を示す断面図、（ｂ）は、従来の並目ねじの小ねじで薄板に部品を固定する場合の使用実態を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記３条ねじの第１実施例の「細密多条ねじ」で呼び径２ｍｍ×ピッチ０．１２５ｍｍのめねじおよび上記４条ねじの第２実施例の「細密多条ねじ」で呼び径２ｍｍ×ピッチ０．１ｍｍのめねじをそれぞれ０．６ｍｍの板厚の薄板に３山分以上加工した状態を示す断面図、そして（ｃ）は、メートル並目ねじＭ２×ピッチ０．４ｍｍのめねじを０．６ｍｍの板厚の薄板にバーリング加工して３山分程度加工した状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 本発明のねじ形状に基づく「細密多条ねじ」の第１実施例を具える小ねじ
２ ねじ部
２ａ ねじ山
３ 薄板
３ａ めねじ
３ｂ バーリング部
４ 部品
１１ 従来の並目ねじの小ねじ

Claims (3)

1. 薄板や薄肉形状部品の締結用のねじ形状において、
   各種ねじ規格の並目ねじよりもその並目ねじのそれぞれの呼び径（Ｄ）に対するピッチ（Ｐ）の比率（Ｐ／Ｄ）の値を小さくするとともに、ねじ条数を２条以上としたことを特徴とする、ねじ形状。
2. 各種ねじ規格の並目ねじのそれぞれの呼びのピッチ(Ｐ)の１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）に相当する値をピッチとし、
   ねじ条数を前記Ｎとすることを特徴とする、請求項１記載のねじ形状。
3. 請求項１または２記載のねじ形状を具えてなる、ねじ部品。

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