JP2018135994A - 雄ネジ - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ込みが容易であり、かつねじ込んだ後の締め付けトルクが高く、緩みにくい雄ネジを提供する。
【解決手段】本発明に係る雄ネジは、軸部材と、前記軸部材の外周面にらせん状に形成されたネジ山とを有する雄ネジであって、前記ネジ山の進み側フランクのリードをＬａ、前記ネジ山の追い側フランクのリードをＬｂとしたとき、Ｌａ＜Ｌｂを満たすように、前記ネジ山の進み側フランク及び追い側フランクが形成されている。ＬａとＬｂは、０．０２≦（Ｌｂ−Ｌａ）／Ｌｂ≦０．１０を満たすことが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ねじ込みが容易であり、かつねじ込んだ後の締め付けトルクが高く、緩みにくい雄ネジに関する。

ネジは、円筒や円錐の面に沿ってらせん状の山又は溝を設けたものであり、主として別個の部材を接続して固定するために利用される。しかし、ネジは使用している間に緩んでくることがあるため、その対策が検討されている。

特許文献１には、軸部の外周面に形成されるネジ山とこの軸部の一端に工具係合手段を形成した頭部を有する雄ネジにおいて、前記ネジ山は、ネジ山角度の半角を３０度より小さな角度に形成するとともに隣接するネジ山間のピッチを通常のピッチより小さなピッチに形成することで、雄ネジと雌ネジとの間の緩み及び戻りを防止できることが記載されている。

特開平９−４２２６１号公報

しかし、雌ネジが切られていない状態で使用する雄ネジ（タッピングネジや木ネジなど）の場合、どうしても相手方の部材が破壊しやすく、緩みやすいという性質がある。特に、大腿骨近位部骨折の骨接合装置におけるラグスクリュウに使用される雄ネジが緩んでしまうと、接合自体が不安定になってしまい、歩行する際に痛みが発生したり、最悪の場合は骨頭が穿孔して内出血してしまう。また、雄ネジを骨にねじ込もうとしたときに雄ネジが滑ってしまい、正確な位置及び角度でのねじ込みが難しいという問題もあった。

そこで、本発明は、ねじ込みが容易であり、かつねじ込んだ後の締め付けトルクが高く、緩みにくい雄ネジを提供することを目的とする。

本発明に係る雄ネジは、軸部材と、前記軸部材の外周面にらせん状に形成されたネジ山とを有する雄ネジであって、
前記ネジ山の進み側フランクのリードをＬａ、前記ネジ山の追い側フランクのリードをＬｂとしたとき、下記式（１）：
Ｌａ＜Ｌｂ （１）
を満たすように、前記ネジ山の進み側フランク及び追い側フランクが形成されている。

本発明によれば、ねじ込みが容易であり、かつねじ込んだ後の締め付けトルクが高く、緩みにくい雄ネジを提供することができる。

本発明に係る雄ネジの構成例を示す拡大断面図である。 本発明に係る雄ネジの構成例を示す平面図である。 実施例及び比較例で作製した雄ネジの締め付けトルクの測定結果を示すグラフである。

本発明の一実施形態に係る雄ネジの構成を図１（拡大断面図）及び図２（平面図）に示す。この雄ネジは、軸部材２と、軸部材２の外周面にらせん状に形成されたネジ山１とを有している。なお、ネジ山１の側面のうち、雄ネジの進行方向側を向いている側面を「進み側フランク」と呼び、雄ネジの進行方向と反対側を向いている側面を「追い側フランク」と呼ぶ。

雄ネジとしては、１本のらせんに沿ってネジ山が形成された１条ネジ、２本のらせんに沿ってネジ山が形成された２条ネジ、３本のらせんに沿ってネジ山が形成された３条ネジ、４本のらせんに沿ってネジ山が形成された４条ネジ等が知られている。本発明では、図１及び図２に示すように、２条ネジであることが好ましい。

一般的な雄ネジでは、ネジ山の大きさは一定であり、ネジ山の進み側フランクのリードと、ネジ山の追い側フランクのリードは、同一の長さになっている（図１において破線で示したネジ山）。しかし、本発明では、図１及び図２に示すように、ネジ山１の進み側フランク１１のリードＬａ_１及びＬａ_２が、それぞれネジ山１の追い側フランク１２のリードＬｂ_１及びＬｂ_２よりも短く設定されている（Ｌａ_１＜Ｌｂ_１かつＬａ_２＜Ｌｂ_２）。すなわち、本発明では、ネジ山１の進み側フランク１１のリードをＬａ、ネジ山１の追い側フランク１２のリードをＬｂとしたとき、下記式（１）：
Ｌａ＜Ｌｂ （１）
を満たすように、ネジ山の進み側フランク１１及び追い側フランク１２が形成されていることが特徴である。

進み側フランク１１のリードＬａは、追い側フランク１２のリードＬｂに対して３〜１０％短いことが好ましい。すなわち、本発明では、ネジ山１の進み側フランク１１のリードＬａと、ネジ山１の追い側フランク１２のリードＬｂは、下記式（２）：
０．０２≦（Ｌｂ−Ｌａ）／Ｌｂ≦０．１０ （２）
を満たすことが好ましい。式（２ａ）の最左辺は、０．０３が好ましく、０．０４がより好ましく、０．０５がさらに好ましい。式（２ａ）の最右辺は、０．０９が好ましく、０．０８がより好ましく、０．０７がさらに好ましい。

上記のように、進み側フランク１１のリードＬａを追い側フランク１２のリードＬｂより短く形成することで、雄ネジのねじ込みが容易であり、かつ雄ネジをねじ込んだ後の締め付けトルクが高くなって、緩みにくくなる。

なお、上記式（１）（好ましくは上記式（２））を満たす限りにおいて、進み側フランク１１のリードＬａ及び追い側フランク１２のリードＬｂは変化しても構わない。すなわち、図１において、Ｌａ_１＜Ｌｂ_１かつＬａ_２＜Ｌｂ_２を満たしていればよく、Ｌａ_１≠Ｌａ_２及び／又はＬｂ_１≠Ｌｂ_２でも構わない。例えば、雄ネジの回転が進むにつれて進み側フランク１１のリードＬａと追い側フランク１２のリードＬｂの差が小さくなるように設定することもできる。この場合、Ｌａ_１＜Ｌｂ_１かつＬａ_２＜Ｌｂ_２を満たしつつ、Ｌａ_１＜Ｌａ_２かつＬｂ_１＞Ｌｂ_２を満たすことになる。

また、本発明の雄ネジは、ネジ山１の中心のリードをＬとしたとき、進み側フランク１１のリードＬａがネジ山１の中心のリードＬよりｘ（ｘ＞０）だけ短く、追い側フランク１２のリードＬｂがネジ山１の中心のリードＬよりｙ（ｙ＞０）だけ長い、と考えることもできる。すなわち、本発明の雄ネジは、Ｌａ＝Ｌ−ｘ（ｘ＞０）かつＬｂ＝Ｌ＋ｙ（ｙ＞０）を満たしていることになる。この場合、ｘ＝ｙであることが好ましい。

本発明の雄ネジにおいては、進み側フランク１１のリードＬａが、追い側フランクのリードＬｂより短いことから、ネジ山１の大きさは、雄ネジの進行方向に向かうにつれて小さくなっていき、雄ネジの進行方向から離れるにつれて大きくなっていく。そうすると、ある位置を境に、ネジ山１の高さが、あらかじめ定められた雄ネジの外径Ｄ２を超える場合がある。そのような場合、図１及び図２に示すように、ネジ山１のうち、所定の径（あらかじめ定められた雄ネジの外径Ｄ２）を超える部分は切り落とされていることが好ましい。こうすることで、雄ネジの外径を超えずに本発明の効果を得ることができる。なお、ネジ山１が切り落とされていない形態でも、本発明の効果を発揮することができる。

本発明では、ネジ山１の進み側フランク１１のフランク角θａが、ネジ山１の追い側フランク１２のθｂより大きく形成されていることが好ましい。フランク角θａが大きいほど雄ネジのねじ込みが容易になり、フランク角θｂが小さいほど、雄ネジをねじ込んだ後の締め付けトルクが高くなって、緩みにくくなる。

具体的には、ネジ山１の進み側フランク１１のフランク角θａは５〜３０°であることが好ましく、１０〜２０°であることがより好ましく、例えば１５°とすることができる。ネジ山１の追い側フランク１２のθｂは、０〜１０°であることが好ましく、０〜５°であることがより好ましく、例えば０°とすることができる。なお、ネジ山１の追い側フランク１２のθｂは、１°以上でもよい。

このような雄ネジは、最初のねじ込みが容易であり、かつねじ込んだ後の締め付けトルクが高く、緩みにくいことから、雌ネジが切られていない状態で使用するタッピングネジや木ネジなどに使用されることが好ましく、特に、大腿骨近位部骨折の骨接合装置におけるラグスクリュウに使用されることが好ましい。

＜実施例＞
図１及び図２に示す構造を有するステンレス製の雄ネジを作製した。なお、雄ネジの内径Ｄ１＝６．２ｍｍ、雄ネジの外径Ｄ２＝１０．２ｍｍ、進み側フランク１１のリードＬａ＝６．３ｍｍ（一定）、追い側フランク１２のリードＬｂ＝６．７ｍｍ（一定）（（Ｌｂ−Ｌａ）／Ｌｂ＝０．０６）、進み側フランク１１のフランク角θａ＝１５°、追い側フランク１２のフランク角θｂ＝０°とし、雄ネジの外径Ｄ２（１０．２ｍｍ）を超えるネジ山１の部分は切り落とした。

＜比較例＞
進み側フランク１１のリードＬａ及び追い側フランク１２のリードＬｂをいずれも６．５ｍｍ（一定）とすることで、ネジ山１の大きさを一定にしたこと以外は、実施例と同様にして、雄ネジを作製した。

＜評価＞
実施例及び比較例で作製した雄ネジの締め付けトルクを測定した結果を図３に示す。実施例で作製した雄ネジでは、回転角度０°の時点から締め付けトルクがかかっていることから、初期の段階から容易にねじ込むことができたことが分かる。それに対し、比較例で作製した雄ネジでは、回転角度５０°くらいまで締め付けトルクがかかっていないことから、その間はねじ込むことができずに滑っていたことが分かる。また、実施例で作製した雄ネジでは、締め付けトルクの絶対値が高く、回転が進むにつれ締め付けトルクが直線的に高くなった。それに対し、比較例で作製した雄ネジでは、締め付けトルクの絶対値が低く、ある程度回転が進むと締め付けトルクがほぼ一定になった。以上の結果から、実施例で作製した雄ネジは、ねじ込みが容易であり、かつねじ込んだ後の締め付けトルクが高く、緩みにくいことが分かる。

１ ネジ山
２ 軸部材
１１ 進み側フランク
１２ 追い側フランク
Ｌａ_１ 進み側フランクのリード
Ｌａ_２ 進み側フランクのリード
Ｌｂ_１ 追い側フランクのリード
Ｌｂ_２ 追い側フランクのリード
θａ 進み側フランクのフランク角
θｂ 追い側フランクのフランク角
Ｄ１ 雄ネジの内径
Ｄ２ 雄ネジの外径

Claims (7)

1. 軸部材と、前記軸部材の外周面にらせん状に形成されたネジ山とを有する雄ネジであって、
   前記ネジ山の進み側フランクのリードをＬａ、前記ネジ山の追い側フランクのリードをＬｂとしたとき、下記式（１）：
   Ｌａ＜Ｌｂ （１）
   を満たすように、前記ネジ山の進み側フランク及び追い側フランクが形成されている雄ネジ。
2. 前記ネジ山の進み側フランクのリードＬａと、前記ネジ山の追い側フランクのリードＬｂは、下記式（２）：
   ０．０２≦（Ｌｂ−Ｌａ）／Ｌｂ≦０．１０ （２）
   を満たす請求項１に記載の雄ネジ。
3. 前記ネジ山のうち、所定の径を超える部分が切り落とされている請求項１又は２に記載の雄ネジ。
4. 前記ネジ山の進み側フランクのフランク角が、前記ネジ山の追い側フランクのフランク角より大きく形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の雄ネジ。
5. 前記ネジ山の進み側フランクのフランク角が５〜３０°であり、前記ネジ山の追い側フランクのフランク角が０〜１０°である請求項４に記載の雄ネジ。
6. ２条ネジである請求項１〜５のいずれか１項に記載の雄ネジ。
7. 大腿骨近位部骨折の骨接合装置におけるラグスクリュウに使用される請求項１〜６のいずれか１項に記載の雄ネジ。

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