JP2009036310A - セルフタップねじ用ボス - Google Patents

Abstract

【課題】セルフタップねじを下穴にねじ込む際、雄ねじ部による削り屑の発生を抑制することができるセルフタップねじ用ボスを提供する。
【解決手段】雄ねじ部４１を有するセルフタップねじ４０を締め付けることで、雄ねじ部４１がねじ込まれる下穴１２を有するセルフタップねじ用ボス１１において、下穴１２の内壁面１３から径方向に延びるとともに下穴１２の内壁面１３に沿って形成され、時計回りに回るほどセルフタップねじ４０のねじ込み時の移動方向に向かって傾斜する傾斜面１５と、下穴１２の内壁面１３から径方向に延びるとともに、下端部２０が傾斜面１５と接続し、傾斜面１５から下穴１２の開口部１４側に向かって延びる段差面１９と、が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、セルフタップねじがねじ込まれる下穴を有するセルフタップねじ用ボスに関する。

従来、雄ねじ部を有するセルフタップねじを締め付けることで、当該雄ねじ部がねじ込まれる下穴を有するセルフタップねじ用ボスが知られている（特許文献１参照）。このセルフタップねじ用ボスの下穴の開口端の周縁部は、下穴の軸に対して垂直な環状の面となっている。セルフタップねじを締め付けることにより、雄ねじ部のねじ山の一部が下穴の周縁部の面に食い込む。この食い込んだ部分から雄ねじ部が下穴に入り込み、セルフタップねじがセルフタップねじ用ボスにねじ込まれる。
特開平１１−９３９２８号公報

しかしながら、雄ねじ部のねじ山のリード角と上記周縁部の面とのなす角度は鋭角であるため、ねじ山は周縁部の面に食い込み難い。ねじ山が周縁部の面に食い込んだとしても、食い込み量が浅いため、削り屑が発生しやすい。削り屑が発生することにより、周囲の部品を汚したり、悪影響をもたらしたりするという問題が生じる。

本発明の目的は、セルフタップねじを下穴にねじ込む際、雄ねじ部による削り屑の発生を抑制することができるセルフタップねじ用ボスを提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、雄ねじ部を有するセルフタップねじを締め付けることで、雄ねじ部がねじ込まれる下穴を有するセルフタップねじ用ボスにおいて、
下穴の内壁面から径方向に延びるとともに下穴の内壁面に沿って形成され、時計回りに回るほどセルフタップねじのねじ込み時の移動方向に向かって傾斜面と、下穴の内壁面から径方向に延びるとともに、下端部が傾斜面と接続し、傾斜面から下穴の開口部側に向かって延びる段差面と、が形成されていることを特徴としている。

この構成によれば、下穴には、下穴の内壁面から径方向に延びるとともに下穴の内壁面に沿って形成され、時計回りに回るほどセルフタップねじのねじ込み時の移動方向に向かって傾斜する傾斜面が設けられているので、セルフタップねじの雄ねじ部が傾斜面に沿って案内される。

さらに、下穴には、下穴の内壁面から径方向に延びるとともに、下端部が傾斜面と接続し、傾斜面から下穴の開口端に向かって延びる段差面が形成されている。このため、傾斜面にて案内された雄ねじ部は、この段差面に突き当たる。雄ねじ部が段差面に突き当たった後も、セルフタップねじを締め付けることにより、雄ねじ部にて下穴を削ることなく、雄ねじ部を確実に下穴の内壁面に食い込ませることができる。

請求項２に記載の発明によれば、傾斜面と下穴の軸に対して略垂直な水平面とのなす角度θ１は、セルフタップねじのリード角θ２以上であることを特徴としている。この構成によれば、雄ねじ部のねじ山を段差面に案内させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、傾斜面と下穴の軸に対して略垂直な水平面とのなす角度θ１は、セルフタップねじのリード角θ２とほぼ同じ角度であり、傾斜面の始点部から終点部までの周方向の距離は、下穴の内壁面のほぼ１周分の距離であることを特徴としている。

この構成によれば、傾斜面と下穴の軸に対して略垂直な水平面とのなす角度θ１がセルフタップねじのリード角θ２とほぼ同じ角度であり、傾斜面の始点部から終点部までの周方向の距離が、下穴の内壁面のほぼ１周分の距離であるので、ねじ山が段差面に案内させるときに、ねじ山の側面を全周に亘って傾斜面にて支えることができる。その結果、段差面にねじ山が食い込むまでの不安定な状態であっても、セルフタップねじの軸が下穴の軸に対して傾くことを抑制することができる。

ここで、セルフタップねじの雄ねじ部のねじ山は、略三角形状に形成されている。このため、セルフタップねじを締め付ける際、ねじ山の下穴側の側面は、傾斜面の角部に押し付けられながら、傾斜面に沿って進むこととなる。その結果、角部に応力が集中しやすくなるため、角部が当該側面によって削られる可能性がある。

これに対し、請求項４に記載の発明によれば、傾斜面は、さらにセルフタップねじのねじ山の下穴側の側面と略平行となるように、下穴の軸に向かって傾斜しているので、ねじ山の側面が傾斜面に案内されるとき、傾斜面の角部に応力集中の発生を抑制することができる。このため、ねじ山の側面と傾斜面とが擦れることによる削り屑の発生を抑制することができる。

請求項５に記載の発明によれば、傾斜面および段差面の外周側には、セルフタップねじのねじ頭の外径よりも、内径が小さい段差部が下穴の開口部を全周に亘って囲むように形成されていることを特徴としている。

この構成によれば、傾斜面および段差面の外周側に、セルフタップねじのねじ頭の外径よりも、内径が小さい段差部が、下穴の開口部を全周に亘って囲むように形成されているので、このボスの段差部に他部品を支持させ、セルフタップねじにてボスと他部品とを締結したとき、下穴の開口端と他部品との間に空間が形成される。

このため、下穴にセルフタップねじをねじ込んだときに、微量の削り屑が発生したとしても、この空間にその削り屑を溜めておくことができ、削り屑を外部に排出させないようにすることができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一若しくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明を適用したセルフタップねじ用ボス（以下、ボスと省略していう）を有するケースとケースに取り付けられる他部品とをセルフタップねじにて締結する締結構造を示す。

図１に示すケース１０は、例えば、車両に搭載されるコンビネーションメータの樹脂製のケースであって、ケース１０に取り付けられる他部品３０は、例えばコンビネーションメータに設けられる指針計の指針を駆動するモータを制御する電子回路や、液晶表示パネルを制御する制御回路などが実装される回路基板である。

本実施形態では、ケース１０に設けられるボス１１に他部品３０を載せ、ボス１１に形成された下穴１２にセルフタップねじ４０を締め付けることで、セルフタップねじ４０の雄ねじ部４１をねじ込み、ケース１０と他部品３０とを締結する。

セルフタップねじ４０は、下穴１２にねじ込まれる雄ねじ部４１と、ドライバーなどの工具が嵌め込まれるねじ頭４４とを有する。下穴１２の内径は、雄ねじ部４１のねじ山４２の呼び径よりも小さく、谷径よりも大きくなっている。また、ねじ頭４４の外径は、ボス１１の外径よりも大きい。

ねじ頭４４にドライバーなどの工具を嵌め込み、ねじ頭４４を時計回りに回転させることにより、下穴１２に雄ねじ部４１のねじ山４２を食い込ませる。さらにねじ頭４４を時計回りに回すことにより、セルフタップねじ４０は、ねじ山４２自身で下穴１２にねじを切りながら下方に方向に進む。すると、ねじ頭４４とボス１１との間に他部品３０を挟み込まれ、ケース１０に他部品３０が締結される。

次に、ボス１１の構造を図２から図４に基づいて詳細に説明する。図２は、ボス１１の上端部を拡大した斜視図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図であり、図４は、図２中のＶＩ−ＶＩ線の断面図である。

図２に示すように、ボス１１は円筒状に形成されており、内部には、セルフタップねじ４０がねじ込まれる下穴１２が形成されている。下穴１２の開口部１４の周囲には、螺旋状の傾斜面１５が形成されている。この傾斜面１５は請求項に記載の傾斜面に相当する。

この傾斜面１５は、下穴１２の内壁面１３から径方向に延びるとともに内壁面１３に沿って形成される。傾斜面１５は、時計回りに回るほどセルフタップねじ４０のねじ込み時の移動方向（下方）に向かって傾斜している（図３、図４参照）。

傾斜面１５と下穴１２の軸に対して略垂直な水平面とのなす角度である傾斜角θ１（図２、図３参照）は、セルフタップねじ４０のリード角θ２（図１参照）、すなわち上記水平面とねじ山４２の稜線とのなす角度以上となっている。上記傾斜角θ１は、上記リード角θ２とほぼ同じであることが好ましい。本実施形態では、上記θ１と上記θ２とがほぼ同じであるとして説明する。

傾斜面１５の始点部１６から終点部１７までの周方向の長さは、下穴１２の内壁面１３のほぼ一周分の長さとなっている。傾斜面１５の終点部１７は、始点部１６の下側に位置している。傾斜面１５の傾斜角θ１とセルフタップねじ４０のリード角θ２とがほぼ同じである場合、始点部１６と終点部１７との高さの差は、セルフタップねじ４０のピッチとほぼ同じとなる。

始点部１６と終点部１７との間には、始点部１６と終点部１７とを接続するような段差面１９が形成されている。この段差面１９は請求項に記載の段差面に相当する。

段差面１９は、下穴１２の内壁面１３から径方向に延びるとともに、下端部２０が傾斜面１５の終点部１７に接続し、上端部２１が傾斜面１５の始点部１６に接続する。この段差面１９は、終点部１７から下穴１２の開口部１４の端部に向かって延びるように形成されている（図２、図３参照）。本実施形態では、段差面１９は、下穴１２の軸方向に沿って形成されている。

傾斜面１５および段差面１９のさらに外周側には、セルフタップねじ４０のねじ頭４４の外径よりも、内径が小さい段差部２２が下穴１２の開口部１４を全周に亘って囲むように形成されている（図１、図２参照）。図１に示すように、この段差部２２の上端面にて、他部品３０を支えている。

図１に示すように、ボス１１の段差部２２に他部品３０を支持させた状態で、ボス１１にセルフタップねじ４０をねじ込むことにより、下穴１２の開口部１４と他部品３０との間に閉じた空間が形成される。

次に、ボス１１にセルフタップねじ４０をねじ込むときのボス１１とセルフタップねじ４０との関係を、図５に基づいて説明する。

図５（ａ）は、セルフタップねじ４０をボス１１に挿入し、ねじ山４２の先端部４３が傾斜面１５の始点部１６に接触した状態を示している。図５（ｂ）は、当該先端部４３が当該始点部１６に接触した状態からセルフタップねじ４０を９０°時計回りに回転させた状態を示している。図５（ｃ）は、図５（ｂ）の状態から、さらにセルフタップねじ４０を９０°時計回りに回転させた状態を示している。図５（ｄ）は、図５（ｃ）の状態から、さらにセルフタップねじ４０を１８０°時計回りに回転させた状態を示している。

図５（ａ）に示すように、セルフタップねじ４０をボス１１に挿入させると、ねじ山４２の先端部４３が傾斜面１５の始点部１６に接触する。この状態のねじ山４２の先端部４３の位置を０°とする。この図では、セルフタップねじ４０は、断面を示している。破線で図示する部分は、ねじ山４２である。この図では、破線で示すねじ山４２は、セルフタップねじ４０の断面よりも奥側に設けられているねじ山を示している。

図５（ａ）の状態から、セルフタップねじ４０を９０°時計回りに回転させると、図５（ｂ）の状態となる。本実施形態では、傾斜面１５の傾斜角θ１は、セルフタップねじ４０のリード角θ２とほぼ同じ角度なので、ねじ山４２の先端部４３は傾斜面１５上を滑るようにして段差面１９に向かって案内される。

図５（ｃ）は、図５（ｂ）の状態からセルフタップねじ４０をさらに９０°回転させた状態を示している。図５（ｃ）は、図５（ａ）の状態から、セルフタップねじ４０を１８０°時計回りに回転させた状態である。この図では、セルフタップねじ４０は、側面を示している。図中、２点鎖線で示す線は、下穴１２の断面よりも手前に位置する傾斜面１５の想像線である。この図においても、ねじ山４２の先端部４３は傾斜面１５上を滑るようにして段差面１９に向かって案内される。

図５（ｃ）の状態から、セルフタップねじ４０を１８０°時計回りに回転させると、図５（ｄ）に示す状態となる。図５（ｄ）に示すように、ねじ山４２の先端部４３は、傾斜面１５の終点部１７まで案内され、段差面１９に接触し、セルフタップねじ４０の回転が妨げられる。

この状態からさらにセルフタップねじ４０を時計回りに回転させると、ねじ山４２の先端部４３は段差面１９に容易に食い込む。本実施形態では、セルフタップねじ４０のねじ山４２の先端部４３が下穴１２の周縁部に形成された平面に斜めから食い込ませるような従来技術とは異なり、ねじ山４２の先端部４３の進行を妨げるような段差面１９が傾斜面１５の終点部１７に形成されているので、ねじ山４２の先端部４３が下穴１２に食い込んだときに発生する削り屑を発生させることなく確実に下穴１２にねじ山４２の先端部４３を食い込ませることができる。

ねじ山４２の先端部４３が段差面１９に食い込んだ後、さらにセルフタップねじ４０を時計回りに回転させることにより、ねじ山４２は、リード角θ２に従い下穴１２の内壁面１３にねじを切りながら下方に進行する。

なお、本実施形態では、傾斜面１５の傾斜角θ１をセルフタップねじ４０のリード角θ２とほぼ同じ角度としているが、傾斜角θ１はリード角θ２以上であれば、ねじ山４２の先端部４３を段差面１９に案内することができる。

本実施形態では、傾斜面１５の傾斜角θ１をセルフタップねじ４０のリード角θ２とほぼ同じとし、傾斜面１５の始点部１６から終点部１７までの周方向の距離を、下穴１２の内壁面１３のほぼ１周分の距離としている。これにより、セルフタップねじ４０のねじ山４２の先端部４３を段差面１９に案内させるときに、ねじ山４２の側面を全周に亘って安定して傾斜面１５にて支えることができる。この結果、段差面１９にねじ山４２の先端部４３が食い込むまでの不安定な状態であっても、セルフタップねじ４０の軸が下穴１２の軸に対して傾くことを抑制することができる。

また、本実施形態では、仮に下穴１２にセルフタップねじ４０をねじ込む際に微量の削り屑が発生したとしても、下穴１２の開口部１４と他部品３０との間に形成される閉じた空間に微量の削り屑を収容することができる（図１参照）。このため、微量の削り屑が発生したとしても、極力、削り屑をボス１１の外部に排出させないようにすることができる。

ここで、ボス１１は、金型内に形成された隙間に樹脂材料を流し込むことにより形成される。金型は、ボス１１の外壁側を形作る型と、ボス１１の内壁側、すなわち下穴１２、傾斜面１５、段差面１９を形作るピンとを有する。ボス１１は、上記型に上記ピンを差し込むことにより形成される隙間に樹脂材料を流し込むことにより形成される。

図６は、第１実施形態によるボス１１の変形例の平面図である。図６に示すように、段差面１９ａの段差部２２との境界部、下穴１２の内壁面１３との境界部は、いずれも円弧状に形成されている。このように形成された段差部２２であっても、第１実施形態と同様の効果を有する。

このような形状の段差面１９ａによれば、ピンにおける段差面１９ａを形成する部位の加工が容易となる。上記境界部が円弧状となるように形成すればよいので、上記ピンの上記部位はドリルなどの回転する工具にて加工が可能となる。その結果、ボス１１を形成する金型の加工が容易となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を、図７を用いて説明する。ここでは、上記第１実施形態と異なる部分のみ説明する。図７は、本実施形態のボス１１ａの断面を示し、セルフタップねじ４０の雄ねじ部４１のねじ山４２を下穴１２に形成されている傾斜面１５ａに案内させている状態を示している。

セルフタップねじ４０のねじ山４２は、略三角形状に形成されている。このため、図２（第１実施形態）に示すような傾斜面１５を有する下穴１２にセルフタップねじ４０をねじ込もうとすると、図５（ｂ）に示すように、ねじ山４２は、ねじ山４２の下穴１２側の側面４５が図中、傾斜面１５の角部１８に押し付けられながら傾斜面１５に沿って進むこととなる。その結果、傾斜面１５の角部１８には、応力集中が発生するため、角部１８が当該側面４５にて削られる可能性がある。

これに対し、本実施形態では、第１実施形態の構成に加え、図７に示すように、傾斜面１５ａをねじ山４２の側面４５と略平行となるように下穴１２の軸に向かって傾斜するように形成している。

これによれば、ねじ山４２の先端部４３が段差面１９に案内される際、傾斜面１５ａの角部１８ａに応力集中の発生を抑制することができる。その結果、ねじ山４２の側面４５と傾斜面１５ａとが擦れることによる削り屑の発生を抑制することができる。

本発明の第１実施形態によるセルフタップねじ用ボスを有するケースと他部品とをセルフタップねじにて締結した状態を示す断面図である。 本発明の第１実施形態によるセルフタップねじ用ボスの上端部を拡大した斜視図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。 図２中のＶＩ−ＶＩ線の断面図である。 セルフタップねじ用ボスにセルフタップねじをねじ込むときの状態を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例によるセルフタップねじ用ボスの平面図である。 本発明の第２実施形態によるセルフタップねじ用ボスの断面図である。

符号の説明

１１ セルフタップねじ用ボス（ボス）、１２ 下穴、１３ 内壁面、１４ 開口部、１５ 傾斜面、１６ 始点部、１７ 終点部、１８ 角部、１９ 段差面、２０ 下端部、２１ 上端部、２２ 段差部、４０ セルフタップねじ、４１ 雄ねじ部、４２ ねじ山、４３ 先端部、４４ ねじ頭

Claims (5)

1. 雄ねじ部を有するセルフタップねじを締め付けることで、前記雄ねじ部がねじ込まれる下穴を有するセルフタップねじ用ボスにおいて、
   前記下穴の内壁面から径方向に延びるとともに前記下穴の前記内壁面に沿って形成され、時計回りに回るほど前記セルフタップねじのねじ込み時の移動方向に向かって傾斜する傾斜面と、
   前記下穴の前記内壁面から径方向に延びるとともに、下端部が前記傾斜面と接続し、前記傾斜面から前記下穴の開口部側に向かって延びる段差面と、が形成されていることを特徴とするセルフタップねじ用ボス。
2. 前記傾斜面と前記下穴の軸に対して略垂直な水平面とのなす角度θ１は、前記セルフタップねじのリード角θ２以上であることを特徴とする請求項１に記載のセルフタップねじ用ボス。
3. 前記傾斜面と前記下穴の軸に対して略垂直な水平面とのなす角度θ１は、前記セルフタップねじのリード角θ２とほぼ同じ角度であり、
   前記傾斜面の始点部から終点部までの周方向の距離は、前記下穴の前記内壁面のほぼ１周分の距離であることを特徴とする請求項１に記載のセルフタップねじ用ボス。
4. 前記傾斜面は、前記セルフタップねじのねじ山の前記下穴側の側面と略平行となるように前記下穴の軸に向かって傾斜していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のセルフタップねじ用ボス。
5. 前記傾斜面および前記段差面の外周側には、前記セルフタップねじのねじ頭の外径よりも、内径が小さい段差部が前記下穴の前記開口部を全周に亘って囲むように形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のセルフタップねじ用ボス。

Images