JP2009185998A - ねじ部品の頭部 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ締め初期においてドライバビットの中心と駆動穴の中心との一致を容易にする形状としたねじ部品の頭部を得る。
【解決手段】頭部２と脚部３とから構成され、脚部３にねじ山５が形成されたねじにおいて、頭部２の中心に駆動穴４を形成し、この駆動穴４の中心から放射方向に複数条の係合溝１０を形成し、係合溝１０に隣設するもう一つの係合溝１０との間に形成された丘陵部２０の表面を係合溝１０の底面１１と頭部表面との交叉線に接する周円若しくはこれより内側からねじ１の中心側に達するにつれて脚部３に向かって深くなるよう傾斜角（θ）で傾斜させたねじ部品の頭部であるので、ねじの呼び径の小さいものを自動ねじ締め機でねじ締めする際に頭部の破損が回避される。また、ドライバビットの先端がねじの中心に確実に一致していなくても、ドライバビットを簡単にねじの中心に一致させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品をワークに所定の締結力で締結するねじであって、特に、ねじ締め時に頭部に駆動力を伝達するドライバビットとねじの駆動穴との係合がねじの係合溝を潰すことなく確実に係合可能な形状としたねじ部品の頭部に関する。

近年多く普及している携帯電話、パソコン及び携帯型音楽プレーヤ等の電気製品や自動車部品等においては、その軽量化、薄型化及び小型化等から比較的呼び径の小さいねじが使用されている。このようなねじとしては、主としてＪＩＳ（日本工業規格）に定められているねじが採用されており、前記のように呼び径の小さいねじにおいても図１０に示すように、その頭部形状は同じ形状となっている。この図１０は十字穴付きねじ１０１であって、その頭部１０２にはねじ１０１の中心を基準として放射方向の四方向に係合溝１１０が形成されており、これら溝１１０の間の丘陵部１２０の輪郭はこの溝を形成する壁となった形状であり、ドライバビットの羽根がこの溝に係合してねじ締め駆動力が伝達されるようになっており、このときに潰れないようになっている。

このような丘陵部は前記十字形状の駆動穴以外に例えば、この＋ドライバビットではねじを緩めることのできないＹ字形状の係合溝が形成されたねじ、所謂いじり止め用ねじにおいても同様に形成される。このねじは通常一般に普及している＋ドライバビットでは緩めて内部を勝手に触れることのできない個所に使用されるものであり、この頭部駆動穴の形状では十字形状の駆動穴がねじの中心から放射方向の四方向になっているのに対してＹ字形状の駆動穴は三方向となっているだけの違いであり、どちらも係合溝の間には丘陵部が形成されている。

このため、ドライバビットをねじの駆動穴に係合させるために、特に自動ねじ締め機によりねじ締め作業を行う場合には、ねじの頭部にドライバビットを接触させると同時にドライバビットを回転させてドライバビットの係合羽根をねじの係合溝に係合させるようにしているが、この係合初期に僅かでもねじの中心とドライバビットの中心がずれていたり、ドライバビットの係合羽根が駆動穴の係合溝に嵌らないと係合溝の角を潰すことが多く、特に、ねじが小さいとこの現象が顕著に発生している。

また、従来技術として、実公昭６３−２６５６６号公報に示されるねじがある。これは、複数の部材を固着するに際して使用されるねじに関し、あらかじめねじ下穴を穿設する工程を省略することができる打ち込みねじに関するもので、打ち込み時にねじの頭部の十字溝の周縁部の破損を防止するものである。そのために穴部に突状部を形成してこれの稜部から両側に底部に向かって傾斜した下り傾斜面を形成して、打ち込み時にこの傾斜面に沿って移動し、ドライバビットが十字溝に嵌るように案内するものである。
実公昭６３−２６５６６号公報

しかしながらこのような従来例の中で、ＪＩＳに規定された駆動穴の場合は、既に説明したように、手動ドライバビットによる締結作業においては係合羽根と係合溝とを嵌め合わせてからねじ締め作業を行うので、ねじ締め初期に駆動穴を潰すことはないが、組み立て作業ライン等の機械による自動化された組立工場においては、自動ねじ締め機が使用されているからねじ締め初期において駆動穴が潰れやすい。特に、呼び径の小さいねじにおいては駆動穴が潰れ、ねじが所定締結トルクでねじ締められないという問題が発生している。また、打ち込みねじに採用されている前記穴部の形状にした場合は、ねじ締め初期にドライバビットの係合羽根と駆動穴の係合溝とは比較的係合が容易であるが、これは打ち込み時において十字溝の周縁部の破損を防止することを目的としているので、係合溝には突状部から両側に傾斜面を形成して係合溝に案内するだけであり、ねじ締め作業においては、これが邪魔をしてドライバビットからのトルクの伝達が十分に行えない。このことを解消するためにはドライバビットが駆動穴からねじ締め時に抜け出ないようにするために、大きな推力が必要になり、このため、ワークがへこんだり、破損する等の課題がある。

本発明の目的は、このような課題を解消するとともにねじ締め初期においてドライバビットの中心と駆動穴の中心との一致を容易にすることのできる形状としたねじ部品の頭部を得ることである。

本発明の目的は、駆動穴４を有する頭部２とこれと一体の脚部３とから構成され、この脚部３にねじ山５が形成されたねじにおいて、頭部２の中心に頭部表面側から脚部３にかけて駆動穴４を形成し、この駆動穴４の中心から放射方向に複数条の係合溝１０を形成し、この係合溝１０に隣設するもう一つの係合溝１０との間に形成された丘陵部２０の表面を前記係合溝１０の底面１１と頭部表面との交叉線に接する周円若しくはこれより内側からねじ１の中心側に達するにつれて脚部３に向かって深くなるよう傾斜角（θ）の角度で傾斜させたねじ部品の頭部を提供することで達成される。

また、本発明の目的は、前記構成に加えて、丘陵部の傾斜角（θ）はねじ１の軸線に直交する平面に対して８°３２′より大きく１７°より小さい角度であることから、ドライバビットがねじに接触して僅かな推力が加わると、ドライバビットは確実にねじの中心側に移動することができ、この後、僅かにドライバビットを回転させることによって係合羽根は係合溝に嵌ることができる。

本発明によれば、ＪＩＳに規定されたねじの駆動穴のように自動組み立て作業において、ドライバビットがねじ締め初期にねじの頭部の駆動穴を潰す恐れがなく、特に、ねじの呼び径の小さいものを自動ねじ締め機でねじ締めする際に頭部の破損が回避される。また、頭部の丘陵部はねじの中心側が深くなるよう傾斜しているので、ドライバビットの先端がねじの中心に確実に一致していなくても、ねじの頭部の駆動穴位置に当接させれば、ドライバビットを簡単にねじの中心に一致させることができる。更に、ドライバビットの係合羽根に係合する係合溝は放射方向端側が従来のねじの駆動穴と同様の高さ即ち、丘陵部が傾斜していないねじと同様であるので、ドライバビットからの駆動力の伝達が低下するといったこともない。その上、傾斜角は推力がほとんど加わらなくてもドライバビットの先端がねじの頭部の丘陵部に当接するだけで案内される最適な傾斜角に設定されているので、呼び径の小さいねじであっても、駆動穴を損傷することなく安定したねじ締め作用が得られる等の特有の効果がある。

以下、本発明について最良の実施の形態を図１乃至図９に基づき説明する。図１及び図２において、１は頭部２とこれに一体に形成された脚部３とからなるねじであり、頭部２にはねじ１にドライバビット（図示せず）からねじ締め駆動力が伝達される駆動穴４が形成されている。この頭部２と一体の前記脚部３にはねじ山５が頭部２の座面６の近くから脚部３の先端にかけて形成してあり、この脚部３は断面円形形状となっている。この脚部３と頭部２との間には脚部側が細く頭部側が太い円錐形状の首部７が形成してあり、前記頭部２の駆動穴４はその先端が略円錐穴形状に形成されてこの首部７まで達している。

前記駆動穴４は図３に示すように、ねじ１の中心線上にその中心を有しており、頭部２の表面側から脚部３にかけて駆動穴４が形成されている。この駆動穴４の中心の円錐穴８から放射方向には図２に示すように、円周方向に等間隔をおいて複数条の係合溝１０が形成してあり、これら係合溝１０は互いに隣接することになるもう一つの係合溝１０との間に丘陵部２０を形成している。この丘陵部２０はこの実施例においては係合溝１０がＹ字形状になっているので、係合溝１０の間に夫々形成されており、この丘陵部２０の表面は前記係合溝１０の底面１１と頭部表面との交叉線に接する周円若しくはこれより内側から、より具体的には係合溝１０の放射方向端と同心円状の円周以内の位置からねじ１の中心側（図２の矢印方向）に達するにつれて脚部３の中心に向かって深くなるよう図４に示すように、傾斜角（θ）の角度で傾斜している。

この傾斜した丘陵部２０の傾斜角（θ）は頭部表面からねじ１の中心に向かうにしたがって深くなるよう傾斜していれば十分であるが、この角度の最適角度（θ）は即ち、その最小角はねじ１の頭部２にドライバビット３０の先端あるいは係合羽根３１が接すればほとんど推力（ドライバビットをワークの方に押し付ける力）が加わらなくても滑り出す角度であり、この滑り出すための角度を求めると、次のようになる。ここで一般的なねじ１の摩擦係数μ＝０．１５程度であることが従来から知られており、これから斜面上での物体が静止できる最大角度を（θ）とし、物体の重量（または推力）をＭｇとすると、数式１で釣り合っていることになる（図８参照）。

そして、これから得られる角度（θ）は、ｔａｎ^−１μとなり、約８°３２′となる。これにより、丘陵部２０の斜面の角度が８°３２′を超えれば、物体は斜面を滑ることになるからこれが滑るための最小角度となる。

一方、この最適角度の上限である最大角はドライバビット３０の先端角度（ＪＩＳに規定されている角度である１８°±１°）より小さい値に設定するのがもっともよい。このように斜面の最適角度（θ）を８°３２′〜１７°の範囲に設定することで、図７の（ａ）に示すようにドライバビット３０の先端が傾斜した丘陵部２０の斜面を滑ることになり、これ以上の角度即ち、最適角度の上限より大きい角度（θ＋α）になると、図７の（ｂ）に示すように、ドライバビット３０の先端が傾斜した丘陵部２０の斜面の角に当接することになるから滑りが生じにくくなるので、前記角度の範囲が最適角度となる。しかも、この角度の範囲で傾斜させていることにより丘陵部の中心側内壁は十分な高さに形成され、ドライバビットとの嵌め合わせ（喰い付き）において支障は生じない。

尚、この実施例では頭部２の表面においてＹ字形状の係合溝１０を有する駆動穴４を説明したが、これに代えて、図５及び図６に示す他の実施例のように、十字形状の駆動穴４を有するねじ１の頭部２についても同様に丘陵部２０の表面を係合溝１０の底面１１と頭部表面との交叉線に接する円周上から、ねじ１の中心側へ脚部３の中心に向かって深くなるよう傾斜角（θ）の角度で傾斜させることで可能になる。

このように構成されたねじ１をねじ込む場合は、まず、ねじ１の頭部２に形成されている円錐穴形状の駆動穴４に一致させるよう、ドライバビット３０を押し付ける。このとき、ねじ１の係合溝１０にはドライバビット３０の係合羽根３１が必ずしも一致していないが、ドライバビット３０の先端は頭部表面の丘陵部２０の斜面により、ねじ１の中心側に滑るので、ドライバビット３０の中心がねじ１の駆動穴４の中心と一致することになり、続いてドライバビット３０が僅か回転すれば、係合羽根３１は係合溝１０に嵌ることになる。

この嵌合時におけるドライバビット３０の係合羽根３１と係合溝１０の係合壁との間の嵌合長さ（Ｌ）について図９により説明すると、ねじ１の中心から係合溝１０の放射方向端までの長さ即ち、ＪＩＳに規定されている駆動穴４の翼長さ（ｍ／２）は従来のねじの駆動穴の係合溝の長さと同じであり、しかも、ねじ１の中心から丘陵部２０の傾斜開始位置までの半径（Ｄ／２）は前記翼長さ（ｍ／２）と同じかそれ以下となっている。これにより、係合溝１０の底面１１とこの係合溝１０の係合壁に係合するドライバビット３０の係合羽根３１の外周側に位置する係合部分との嵌合長さ（Ｌ）はこの発明以前の駆動穴と変わらないことから、ねじ締め時の駆動穴の強度低下が生じることもない。

一方、前記丘陵部２０の傾斜面（図９の二点鎖線で示した線）の頭部表面側の端が前記係合溝１０の放射方向端より頭部外周縁側に寸法（ｂ）だけ離れた位置となっていると、係合溝１０とドライバビット３０の係合羽根３１との前記嵌合長さ（Ｌ）は前記と同一形状のドライバビット３０であれば、図示されている寸法（ｔ）だけ当然に短くなり、このような駆動力の伝達の点から外周側の斜面の傾斜開始位置は係合溝１０の放射方向端に接する円周上の位置またはそれよりねじ１の中心側とすることが望ましい。

このようにして、ねじ１の駆動穴４の係合溝１０にドライバビット３０の係合羽根３１が嵌って、ドライバビット３０のねじ締めトルクがねじ１の駆動穴４に伝達されると、ねじ１の脚部３はワーク（図示せず）にねじ込まれる。このねじ締め作用によりねじ１が所定量ねじ込まれてワークに頭部２の座面６が着座すると、ねじ締め完了となる。尚、十字形状の係合溝１０を有する駆動穴４についても同様の作用効果が得られることは言うまでもない。

本発明の実施の形態としての一実施例を示す正面図である。 図１の左側面図である。 図２におけるＡ−Ａ線要部断面図である。 図３の要部拡大断面図である。 本発明の他の実施例を示す平面図である。 図５におけるＢ−Ｂ線要部断面図である。 丘陵部の斜面とドライバビットとの滑り状態を示す作用である。 本発明における力の作用状態を示す説明図である。 ドライバビットと係合溝との嵌合関係を示す説明図である。 本発明の従来例を示す要部断面図である。

符号の説明

１ ねじ
２ 頭部
３ 脚部
４ 駆動穴
５ ねじ山
６ 座面
７ 首部
８ 円錐穴
１０ 係合溝
１１ 底面
２０ 丘陵部
３０ ドライバビット
３１ 係合羽根

Claims (2)

1. 駆動穴（４）を有する頭部（２）とこれと一体の脚部（３）とから構成され、この脚部にねじ山（５）が形成されたねじにおいて、
   頭部の中心に頭部表面側から脚部にかけて駆動穴を形成し、この駆動穴の中心から放射方向に複数条の係合溝（１０）を形成し、この係合溝に隣設するもう一つの係合溝との間に形成された丘陵部（２０）の表面を前記係合溝の底面（１１）と頭部表面との交叉線に接する周円若しくはこれより内側からねじの中心側に達するにつれて脚部に向かって深くなるよう傾斜角（θ）の角度で傾斜させたことを特徴とするねじ部品の頭部。
2. 丘陵部の傾斜角（θ）はねじの軸線に直交する平面に対して８°３２′より大きく１７°より小さい角度であることを特徴とする請求項１記載のねじ部品の頭部。

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