JP2007187305A

JP2007187305A - タッピングねじ用下穴形状

Info

Publication number: JP2007187305A
Application number: JP2006173854A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Chiba; 裕之千葉
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】
下穴軸心ｂに対するタッピングねじ３の傾きを小さく抑えて、傾いた状態でねじ込んだ際の、ねじ込みトルクの異常な増大や、下穴４を押し広げようとする応力ｆが大きくなって、ボス１に亀裂７を発生させることを防止でき、また、タッピングねじ３を繰り返しねじ込んでも常にねじ込み開始位置ａが変わらずに、下穴４に形成された雌ねじ部が破壊されることがない下穴形状を工夫すること。
【解決手段】
タッピングねじがねじ込まれる下穴形状であって、当該下穴形状の入口部が上記タッピングねじのねじ山の１ピッチ分の高さにおいて大径であり、当該大径部の底面が螺旋傾斜であり、当該螺旋傾斜面の傾斜角度がタッピングねじのネジ山の傾斜角度に等しいこと。
【選択図】図５

Description

この発明は、タッピングねじの締結に好適な下穴形状に関するものであり、タッピングネジ軸心とねじ下穴軸心とを正確に一致させ、傾きのない状態で安定的にねじ込むことができるものであり、例えば、樹脂部材、金属部材等を樹脂部材へ取り付ける場合のタッピングねじ穴に有効に利用できるものである。

従来、図６、図７のような、単純円筒状の下穴を設けてあり、これにタッピングねじをねじ込むのが一般的である。ところが、このような下穴形状による場合は、次のような問題がある。
（ａ）図３のように、ねじ込み初期に下穴軸心ｂに対して、タッピングねじ３が傾いてしまうため、この状態でねじ込むと、ねじ込みトルクが著しく増大する。
（ｂ）下穴軸心ｂに対して、タッピングねじ３を傾いたままねじ込むと、図８のように下穴４を押し広げようとする大きな応力ｆが加わり、部材のボス１に亀裂７を発生させてしまい、その結果、所定の締結力が得られないことになる。

上記（ａ）（ｂ）の問題に対応するものとして、次のような公知技術がある。
図１０に示すように、固定物６の下側にある取付ボス１１の下穴１２の入り口部分にタッピングねじ１８のねじ径よりも僅かに大径の仮固定穴１４を設け、これにより、ねじ締め込み前の仮固定をするようにしたものがある（例えば、実開平５−００３６１１公報、特許第３４５６８５４号公報）。しかし、タッピングねじを安定的に仮固定するには、ねじ山を複数使用するだけの深さが必要であり、その分、使用するねじの長さが長くなってしまうことや、一度タッピングねじ３を締め込んだ仮固定穴１４に再度タッピングねじをねじ込む際は、ねじ込み開始位置が異なる可能性が高く、これを繰り返すと、同穴１４に形成された雌ねじ形状が破壊されてしまい、締結力が低下してしまうという問題がある。

また、下穴入口部を下穴よりも大径の円錐形状にし、タッピングねじ先端部の刃の頭頂部が少なくとも１周分接触するように設定されたものがある（例えば、特許第３０８２５１３号公報）。しかし、タッピングねじ先端部の刃の頭頂部からガイドとなる座面を形成すると、タッピングねじ先端部はテーパー形状となっているため、先端部の刃の頭頂部の外径は相手部材の下穴内径より小さくなっており、少なくともガイドとなる範囲においては、下穴内径より小さくなっているため、ねじ込む際には雌ねじを切るために内径を押し広げる応力が大きくなり、ねじ込みトルク（ねじ込み抵抗）が大きくなったり、相手部材（例えばボス）が破損する恐れがある。

ちなみに、薄板用のものとして、薄板にタッピングねじをねじ込んで締結するについて、その下穴の入口部に大径凹部を設けることが特開２００４−３４７１２３号公報に記載されている。このものは、板厚０．６ｍｍ、０．８ｍｍの板材の下穴に先端がテーパねじのタッピングねじをねじ込んで締結するものであり、上記凹部は板厚の１／４〜１／２に絞り込んで形成したもので、タッピングねじの最大外径よりも０．５〜０．２ｍｍ大きいものである。また、板厚１．０ｍｍの薄板の下穴にタッピングねじをねじ込んで締結するものについて、上記凹部は板厚の１／４〜１／２に絞り込んで形成したものであり、その径がタッピングねじの最大外径よりも０．５〜０．２ｍｍ大きいものである。
以上の締結機構は、タッピングねじが下穴に対して斜めにねじ込まれた場合、ねじ込みの進行につれてこれを矯正する作用を奏し、又上記凹部は、下穴周辺の曲げ強さを高め、さらに、タッピングねじの締め付けによる軸力のため微小に変形してタッピングねじに対して与圧が加えられるものである。
しかし、上記凹部の底面は単純平面であるから、タッピングねじを下穴に進入させるについて、その軸心を下穴軸心と一致させるようにその姿勢を補正する作用を奏するものではない。
実開平５−００３６１１公報特許第３４５６８５４号公報特開２００４−３４７１２３号公報

〔課題１〕
本発明の課題１は、下穴軸心ｂに対するタッピングねじ３の傾きを小さく抑えて、傾いた状態でねじ込んだ際の、ねじ込みトルクの異常な増大や、下穴４を押し広げようとする応力ｆが大きくなって、ボス１に亀裂７を発生させることを防止でき、また、タッピングねじ３を繰り返しねじ込んでも常にねじ込み開始位置ａが変わらずに、下穴４に形成された雌ねじ部が破壊されることがない下穴形状を工夫することである（請求項１の発明、請求項２の発明に対応）。

〔課題２〕
この発明の課題２は、タッピングねじ３をねじ込む際の、ねじ軸心ｃと下穴軸心ｂとを略同軸に一致させ、ねじ頭部の着座を安定させることができる下穴形状を工夫することである（請求項３の発明に対応）。

〔課題３〕
課題３は、タッピングねじ３のねじ込み開始位置ａを固定させ、ねじ込みが繰り返されても安定した締結力が得られる下穴形状を工夫することである（請求項４の発明に対応）。

〔解決手段〕
上記課題１を解決するために講じた手段は、次のとおりである。
締結部材が挿入される穴形状であって、当該穴形状の入口部が、上記締結部材のねじ山の１ピッチ分の高さにおいて大径であり、当該大径部の底面が螺旋傾斜面であり、当該螺旋傾斜面の傾斜角度が締結部材のねじ山の傾斜角度に等しいこと特徴とする穴形状。

上記解決手段における締結部材の主なものはタッピングねじであり、また、穴形状の主なものはタッピングねじの下穴形状である。この場合の構成は次のとおりである。
タッピングねじがねじ込まれる下穴形状であって、当該下穴形状の入口部が上記タッピングねじのねじ山の１ピッチ分の高さにおいて大径であり、当該大径部の底面が螺旋傾斜であり、当該螺旋傾斜面の傾斜角度がタッピングねじのねじ山の傾斜角度に等しいことを特徴とする下穴形状。

さらに具体的には、次の通りである。
上記タッピングねじ用下穴形状の入口部分に形成された螺旋傾斜面２の内径ｄ１は、タッピングねじ３のねじ山径ｄ３より小さく、ねじ谷径ｄ４より大きく形成され、螺旋傾斜面２の外径ｄ２は、タッピングねじ３のねじ山径ｄ３より大きく、ねじ頭部外径ｄ６より小さいことを特徴とする下穴形状。
さらにまた、上記タッピングねじ用下穴形状の螺旋傾斜面の始点と終点を繋ぐ縦面は、下穴軸心ｂに対して略平行に形成されている事を特徴とする下穴形状。
なお、上記解決手段は、締結部材がタッピングねじの他、樹脂による締結手段の穴形状、金属による締結手段の穴形状にも適用できる。
また、上記の「略１ピッチ」は、必ずしも厳格に１ピッチであることを意味するものではなく、略１ピッチ前後意味する。その範囲は、螺旋傾斜面の始点終点を繋ぐ縦面がほぼ垂直な面になり、この発明が次の作用効果をし得る範囲である。

（１）請求項１の発明の効果
締結部材がねじ込まれる穴形状の入口部分に締結部材のねじ略１ピッチ分の上記螺旋傾斜面を設け、上記穴４に締結部材を挿入し、ねじ込みを開始すると、そのねじ山傾斜面が上記螺旋傾斜面に倣って滑り、ねじ山傾斜面と螺旋傾斜面が１周分（＝１ピッチ分）接触することで、上記穴の軸心と締結部材の軸心が略同軸になり、傾きの無い安定した状態でねじ込まれる。

（２）請求項２の発明の効果
タッピングねじ３がねじ込まれる下穴４の入口部分大径部を設け、当該大径部の底面をタッピングねじの略１ピッチｅ分の螺旋傾斜面２にし、下穴４にタッピングねじ３を挿入し、ねじ込みを開始すると、ねじ山傾斜面が螺旋傾斜面２に倣って滑り、ねじ山傾斜面と螺旋傾斜面２が１周分（＝１ピッチｅ）接触することで、下穴軸心ｂとねじ軸心ｃが略同軸となり、傾きの無い安定したねじ締結がなされる。

（３）請求項３の発明の効果
請求項１の螺旋傾斜面２において、内径ｄ１をタッピングねじ３のねじ谷径ｄ４よりも大きく、ねじ山径ｄ３よりも小さくし、外径ｄ２をねじ山径ｄ３よりも大きく、ねじ頭部外径ｄ６よりも小さく形成することで、確実に螺旋傾斜面２にねじ山傾斜面を接触させ、下穴軸心ｂとねじ軸心ｃが略同軸になることで、傾きの無い安定したねじ締結がなされる。

（３）請求項４の発明の効果
タッピングねじ３の再締結を行なっても、ねじ山側面が螺旋傾斜面２に倣って滑り、ねじ込み開始位置ａは変わらないため、最初に下穴４に形成された雌ねじ形状を破壊する事なく、安定したねじの繰り返し締結が出来る。

次いで、図面を参照しつつ実施例を説明する。
〔実施例〕
図１および図５に示すように、樹脂製部材のボス１の中心に下穴４があり、この下穴４にタッピングねじ（締結部材）３がねじ込まれる。当該下穴４の入口部分が大径穴部４ａになっており、この大径穴部４ａの底面が螺旋傾斜面２になっている。螺旋傾斜面２はボス１の着座面（タッピングねじ３の頭部３ａが着座する面）５から下方の位置にあり、その螺旋形状は、例えばＪＩＳ規格で定められたタッピングねじ３の１ピッチｅと同等に形成されている。

ねじ下穴４の径、すなわち螺旋傾斜面２の内径ｄ２は、例えばＪＩＳ規格で定められたタッピングねじのねじ谷径ｄ４より大きく、ねじ山径ｄ３より小さく、また、螺旋傾斜面２の外径（大径穴部４ａの径）ｄ２はねじ山径ｄ３より大きく、ねじ頭部外径ｄ６より小さい。
螺旋傾斜面２の中心にある下穴４に、タッピングねじ３を挿入し、締め込んで行くとそのネジ山の傾斜面（ねじ山傾斜面）が上記螺旋傾斜面２に倣って滑り、螺旋傾斜面２の始点終点を繋ぐ縦面６がねじ込み開始位置ａとなる。
この時、タッピングねじ３を挿入する力により、ねじ山傾斜面と螺旋傾斜面２とが、１周分（＝１ピッチｅ）接触するので、下穴軸心ｂとねじ軸心ｃが略同軸となり、傾きのない安定したねじ締め込みができ、図８に示す従来例におけるような傾いた状態でのねじ締め込みによる締結部材（ボス）１の亀裂７を防止することができる。

更に、螺旋傾斜面２の外径ｄ２は、ねじ頭部外径ｄ６より小さくなっているため、ねじ頭部が着座した際には、確実に被締結部材８を締結する事が出来る。
また、本発明の下穴４の入口部分に設けられた大径穴部４ａの螺旋状傾斜面２は、タッピングねじ３の再締結を行なってもねじ山傾斜面が螺旋傾斜面２に倣って滑り、ねじ込み開始位置ａは変わらないので、最初に下穴４に形成された雌ねじ形状を破壊することなく、安定したねじ込み締結を繰り返し行うことができる。

尚、上記実施例は樹脂製部材のボス１にタッピングねじ３をねじ込んで締結するものであるが、例えばアルミニウム等の軟質金属等の、タッピングねじのねじ込みが可能なものであれば、樹脂以外の部材についても適用し得る。

は、本発明の実施例の下穴形状の斜視図である。は、タッピングねじの正面図である。は、タッピングねじ先端を従来の下穴へ挿入した状態を示す断面図である。は、図１の実施例のボスの断面図である。は、図１の実施例のボスの下穴にタッピングねじを挿入した状態を示す、図９のＡ−Ａ断面の断面図である。は、従来の下穴形状の断面図である。は、従来の他の下穴形状の断面図である。は、締結部材に亀裂が発生した状態を示す図である。は、図１の実施例のボスの平面図である。は、従来のねじの下穴形状とタッピングねじとのねじ込み当初の状態を示す断面図である。

符号の説明

１：締結部材（ボス）
２：螺旋傾斜面
３：タッピングねじ
３ａ：頭部
４：下穴
４ａ：大径穴部
５：着座面
６：縦面
７：亀裂
８：被締結部材
ａ：ねじ込み開始位置
ｂ：下穴軸心
ｃ：ねじ軸心
ｄ１：内径
ｄ２：外径
ｄ３：ねじ山径
ｄ４：ねじ谷径
ｄ５：下穴径
ｄ６：ねじ頭部外径
ｅ：１ピッチ
ｆ：応力

Claims

締結部材が挿入される穴形状であって、当該穴形状の入口部が、上記締結部材のネジ山の略１ピッチ分の高さにおいて大径であり、当該大径部の底面が螺旋傾斜面であり、当該螺旋傾斜面の傾斜角度が締結部材のネジ山の傾斜角度に等しいことを特徴とする穴形状。
タッピングねじがねじ込まれる下穴形状であって、当該下穴形状の入口部が上記タッピングねじのねじ山の略１ピッチ分の高さにおいて大径であり、当該大径部の底面が螺旋傾斜面であり、当該螺旋傾斜面の傾斜角度がタッピングねじのネジ山の傾斜角度に等しいことを特徴とする下穴形状。
下穴４の入口部分に形成された螺旋傾斜面２の内径ｄ１は、タッピングねじ３のねじ山径ｄ３よりも小さく、ねじ谷径ｄ４よりも大きく形成され、螺旋傾斜面２の外径ｄ２は、タッピングねじ３のねじ山径ｄ３よりも大きく、ねじ頭部外径ｄ６よりも小さいことを特徴とした請求項２の下穴形状。
下穴４の入口部分に形成された螺旋傾斜面２の始点終点を繋ぐ縦面は、下穴軸心ｂに対して略平行に形成されている事を特徴とした請求項２の下穴形状。