JP2018189113A - 緩み止めねじ - Google Patents

Abstract

【課題】 繰り返し使用しても緩み止め効果を適正に発揮する緩み止めねじの提供。【解決手段】 脚部の上部に形成された上部雄ねじ山の上フランク面の谷側に雌ねじ溝の上フランク面と同一のフランク角を有する第一上フランク面を形成すると共に、同山頂側に該第一上フランク面よりも小さいフランク角を有する第二上フランク面を該第一上フランク面に連続して形成し、上記上部雄ねじ山の山頂面を上方に張り出して上記雌ねじ溝の谷底面の幅よりも幅広に形成し、該山頂面の上端部と上記第二上フランク面の外端部から成る張り出し部を形成すると共に、上記上部雄ねじ山の下フランク面を上記雌ねじ溝の下フランク面のフランク角よりも大きいフランク角で形成し、上記脚部の下部に形成された下部雄ねじ山の上下フランク面を上記雌ねじ溝の上下フランク面とそれぞれ同一のフランク角で形成する構成を有する緩み止めねじを提供する。【選択図】 図１

Description

本発明は、予め雌ねじ溝が成形された下穴にねじ込み、ねじ込み完了後に緩みを防止する機能を発揮する緩み止めねじに関する。

この種の緩み止めねじとして、雄ねじ山の外形を雌ねじ溝の内形と敢えて異ならしめる形状とすることにより、雄ねじ山と雌ねじ溝とを単に嵌合するのではなく、強固に係合させてプリベリングトルク（摩擦トルク）を生起させて緩み止めを図る緩み止めねじが種々開発されている。

下記特許文献１は、雄ねじ山の上下フランク面の谷側に雌ねじ溝のフランク面のフランク角よりも小さいフランク角を有する谷側フランク面を備えると共に、同山頂側に雌ねじ溝のフランク面のフランク角よりも大きいフランク角を有する頂側フランク面を上記谷側フランク面に連続して備える構成を具備する緩み止めねじを開示している。

すなわち下記特許文献１の緩み止めねじは、上フランク面と下フランク面の両面において上記谷側フランク面と上記頂側フランク面との交点付近を膨出させ、該膨出させた交点付近を雌ねじ溝の上フランク面と下フランク面にそれぞれ係合させて緩み止めを図る。

特許第５０２７９１６号公報

既述のように、上記特許文献１の緩み止めねじは、雄ねじ山の上フランク面の一部及び下フランク面の一部を膨出させ、該各膨出部分を雌ねじ溝の上フランク面と下フランク面にそれぞれ係合させることにより、緩み止め効果を発揮することができる。

しかしながら、上記特許文献１の緩み止めねじにあっては、雌ねじ溝の上下フランク面の双方に雄ねじ山の上記膨出部分との係合による変形（摩擦痕）が生ずるため、繰り返し使用すると、なじみ現象、つまり雌ねじ溝の上下フランク面と雄ねじ山の上記膨出部分との係合による摩擦抵抗が低下する現象が生じ、緩み止め効果が適正に発揮できないおそれがある。

本発明は斯かる従来の緩み止めねじが抱える問題点を有効に解消し、繰り返し使用しても緩み止め効果を適正に発揮する一方、ねじ込みトルクを徒に増大しない緩み止めねじを提供する。

要述すると、本発明に係る緩み止めねじは、予め雌ねじ溝が成形された下穴にねじ込む緩み止めねじであって、以下のＡ乃至Ｇの構成を具備することにより、緩み止め効果を適正に発揮しつつも、ねじ込みトルクが増大することを抑止することができる。
Ａ：頭部と該頭部から垂下する脚部と該脚部に等ピッチで複数形成された雄ねじ山とを備え、
Ｂ：該雄ねじ山は上記脚部の上部に形成された複数の上部雄ねじ山と該上部雄ねじ山に連続して上記脚部の下部に形成された複数の下部雄ねじ山とから成る、
Ｃ：上記上部雄ねじ山の上フランク面の谷側に上記雌ねじ溝の上フランク面と同一のフランク角を有する第一上フランク面を形成すると共に、同山頂側に該第一上フランク面よりも小さいフランク角を有する第二上フランク面を該第一上フランク面に連続して形成する、
Ｄ：上記上部雄ねじ山の山頂面を上方に張り出して上記雌ねじ溝の谷底面の幅よりも幅広に形成し、該山頂面の上端部と上記第二上フランク面の外端部から成る張り出し部を形成する、
Ｅ：上記上部雄ねじ山の下フランク面を上記雌ねじ溝の下フランク面のフランク角よりも大きいフランク角で形成する、
Ｆ：上記下部雄ねじ山の上フランク面を上記雌ねじ溝の上フランク面と同一のフランク角で形成すると共に同下部雄ねじ山の下フランク面を上記雌ねじ溝の下フランク面と同一のフランク角で形成する、
Ｇ：上記上部雄ねじ山の張り出し部を上記雌ねじ溝の上フランク面に圧接させると共に、該上部雄ねじ山の下フランク面と上記雌ねじ溝の下フランク面とを面接触させて緩み止めを図る。

好ましくは上記上部雄ねじ山の張り出し部の出隅角部を凸弧面形状に形成し、締結前のねじ込み時に雌ねじ溝の上フランク面を不用意に傷つけることを抑止する。

また、上記上部雄ねじ山の山頂面の幅は上記雄ねじ山のピッチの１／３〜１／５に設定することにより、締結時に雌ねじの上フランク面と有効に係合する上記張り出し部を形成する。

加えて上記上部雄ねじ山の突出高を雌ねじ溝の深さよりも高く設定し、該突出高の２／５〜４／５の範囲に上記第二上フランク面を形成することによっても、締結時に雌ねじの上フランク面と有効に係合する上記張り出し部を形成する。

また、上記上部雄ねじ山の下フランク面のフランク角は雌ねじ溝の下フランク面のフランク角よりも２°〜７°大きく設定し、該上部雄ねじ山の下フランク面と雌ねじ溝の下フランク面とを確実に面接触させる。

好ましくは、上記上部雄ねじ山が形成される上記脚部の上部の長さは該脚部の全長の７／１０〜８／１０に設定し、上記上部雄ねじ山による緩み止め効果の発揮と、上記下部雄ねじ山によるねじ込みトルク増大の抑止を効果的に実現する。

本発明に係る緩み止めねじによれば、締結時には上部雄ねじ山の張り出し部と雌ねじ溝の上フランク面との係合と、該上部雄ねじ山の下フランク面と雌ねじ溝の下フランク面との面接触により有効に緩み止めを図ることができる。

また、ねじ込み時には下部雄ねじ山の上下フランク面が雌ねじ溝の上下フランク面とそれぞれ摺接し、スムーズに後続の上部雄ねじ山を導くと共に、上部雄ねじ山の上下フランク面の内、下フランク面のみが雌ねじ溝の下フランク面と摺接し、ねじ込みトルクが増大するのを有効に抑止する。

本発明に係る緩み止めねじの正面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 上部雄ねじ山の拡大断面図。 雌ねじ溝の拡大断面図。 ねじ込み時の上部雄ねじ山と雌ねじ溝の係合状態を示す拡大断面図。 締結後の上部雄ねじ山と雌ねじ溝の係合状態を示す拡大断面図。 本発明に係る緩み止めねじのねじ込みトルク、締付トルク、瞬間戻しトルク及びプリベリングトルクを示すグラフ。 比較例に係る緩み止めねじのねじ込みトルク、締付トルク、瞬間戻しトルク及びプリベリングトルクを示すグラフ。

以下、本発明に係る緩み止めねじに係る最良の実施形態を図１乃至図８に基づき説明する。

本発明に係る緩み止めねじは、図１に示すように、ドライバービットの先端部と係合する駆動穴１ａを有する頭部１と、該頭部１の座面中央から垂下する脚部２と、該脚部２の外周面に形成された複数の雄ねじ山３を備える基本構成を有し、後記するように、予め雌ねじ溝が成形された相手部材の下穴にねじ込み、締結後に緩み止め効果を発揮するものである。なお、本実施例において、脚部２は、図２に示すように、横断面形状がおむすび形状（角部を凸弧状とした三角形状）となるように形成し、該脚部２の周面に沿って雄ねじ山３を形成して、ねじ込みトルクの軽減を図っているが、本発明はこれに限らず、脚部２の横断面形状を円形や多角形とすることも実施に応じ任意である。

上記雄ねじ山３は、脚部２の上部２ａ、つまり脚部２の頭部直下の部分に形成された複数の上部雄ねじ山３ａと、脚部２の下部２ｂ、つまり脚部２の先端部分に形成された複数の下部雄ねじ山３ｂとから成り、上記上部雄ねじ山３ａは、対応する雌ねじ溝の上下フランク面と異なる形状又はフランク角を有する上下フランク面４，５を有し、上記下部雄ねじ山３ｂは、対応する雌ねじ溝の上下フランク面に沿う上下フランク面８，９を有する。

ここで、雌ねじ溝の上下フランク面のフランク角については、通常、ＪＩＳ規格（日本工業規格）等には３０°を基準とする旨規定されており、以下の説明では、この雌ねじ溝の基準フランク角に基づき説明する。

上記上部雄ねじ山３ａの上フランク面４は、図３・図４に示すように、該上フランク面４の谷側に雌ねじ溝１１の上フランク面１２のフランク角θ４（３０°）と同一のフランク角θ１を有する第一上フランク面４ａを形成すると共に、同山頂側に該第一上フランク面４ａよりも小さいフランク角θ２を有する第二上フランク面４ｂを該第一上フランク面４ａに連続して形成する。

よって上記第一上フランク面４ａのフランク角θ１は３０°であり、上記第二上フランク面４ｂのフランク角θ２は、後記する山頂面６の幅Ｌ１に応じて、０°以上で３０°よりも小さい範囲で設定する。

また、上記上部雄ねじ山３ａの突出高Ｈ１は雌ねじ溝１１の深さＨ３よりも高く設定し、各上部雄ねじ山３ａの突出高を等高にする。加えて上記第二上フランク面４ｂの高さ（第二上フランク面４ｂの内端から外端までの高さ）Ｈ２は上部雄ねじ山３ａの突出高Ｈ１の２／５〜４／５、好ましくは３／５に設定し、適切に緩み止めに貢献する後記張り出し部７を形成する。

また、上記上部雄ねじ山３ａの山頂面６を上方に張り出して、雌ねじ溝１１の谷底面１４の幅Ｌ２よりも幅広の幅Ｌ１に形成し、該山頂面６の上端部と上記第二上フランク面４ｂの外端部とから成る張り出し部７を形成する。上記山頂面６の幅Ｌ１は雄ねじ山のピッチＰの１／３〜１／５に設定し、既述の如く、雌ねじ溝１１の谷底面１４の幅Ｌ２よりも幅広に設定する。

加えて上記張り出し部７の出隅角部７ａ（山頂面６と第二上フランク面４ｂとが交わる角部）は、好ましくは凸弧面形状に形成し、ねじ込み時に雌ねじ溝１１の上フランク面１２と接した場合でも円滑にねじ込めるようにすると共に、締結時には雌ねじ溝１１の上フランク面１２に喰い込まずに圧接して当該圧接による摩擦抵抗により緩み止めを図る。

また、上記上部雄ねじ山３ａの下フランク面５は、図３・図４に示すように、雌ねじ溝１１の下フランク面１３のフランク角θ５（３０°）よりも大きいフランク角θ３で形成し、締結時に雌ねじ溝１１の下フランク面１３と確実に面接触させる。該フランク角θ３は、上記フランク角θ５よりも２°〜７°大きく設定し、すなわち３２°〜３７°に設定し、好ましくは３５°に設定する。

他方、上記下部雄ねじ山３ｂの上フランク面８は雌ねじ溝１１の上フランク面１２のフランク角θ４と同一のフランク角で形成すると共に、同下フランク面９は雌ねじ溝１１の下フランク面１３のフランク角θ５と同一のフランク角で形成する。

また、該下部雄ねじ山３ｂは、上記上部雄ねじ山３ａの突出高よりも突出高を低く、すなわち低背とし、脚部２の下端面に向かって突出高が漸減するように形成する。

上記のとおり、本発明に係る緩み止めねじは、脚部２の上部２ａに形成した上部雄ねじ山３ａにおいては、雌ねじ溝１１のフランク角θ４と同一のフランク角θ１を有する第一上フランク面４ａと該第一上フランク面４ａよりも小さいフランク角θ２を有する第二上フランク面４ｂとから成る上フランク面４を形成すると共に、山頂面６を上方に張り出すように幅広に形成し、該山頂面６と上記第二上フランク面４ｂとで張り出し部７を形成する。加えて下フランク面５を雌ねじ溝１１のフランク角θ５よりも大きいフランク角θ３で形成する。

他方、脚部２の下部２ｂに形成した下部雄ねじ山３ｂにおいては、上フランク面８を雌ねじ溝１１の上フランク面１２のフランク角θ４と同一のフランク角で形成すると共に、下フランク面９を雌ねじ溝１１の下フランク面１３のフランク角θ５と同一のフランク角で形成する。

また、上記上部雄ねじ山３ａが形成される脚部２の上部２ａの長さは該脚部２の全長の７／１０〜８／１０に設定すると共に、下部２ｂの長さを該脚部２全長の２／１０〜３／１０に設定し、後記するように、上記上部雄ねじ山３ａにより締結時の緩み止め効果を適切に発揮すると共に、上記下部雄ねじ山３ｂにより初期ねじ込み時のねじ込みトルクの増大を抑止する。例えば脚部２の全長が１０ｍｍのときに該脚部２の上部２ａの長さを７ｍｍ〜８ｍｍの範囲に、同下部２ｂの長さを２ｍｍ〜３ｍｍに設定する。

次に本発明に係る緩み止めねじの使用について説明する。

実際の使用に際しては、取付部材の取付孔を介して相手部材１０の下穴１０ａに緩み止めねじの脚部２の先端部をねじ込んでいくこととなるが、このねじ込み時には、脚部２の先端部、つまり脚部２の下部２ｂに形成された上記下部雄ねじ山３ｂが初めに雌ねじ溝１１に螺入することになる。

このときには、該下部雄ねじ山３ｂは、既述の如く、その上フランク面８が雌ねじ溝１１の上フランク面１２のフランク角θ４と同一のフランク角で形成されており、同下フランク面９が雌ねじ溝１１の下フランク面１３のフランク角θ５と同一のフランク角で形成されており、且つ突出高が低いため、該上下フランク面８，９がそれぞれ雌ねじ溝１１の上下フランク面１２，１３に摺接又は微小間隔を置いて対面しながら、低いねじ込みトルクでねじ込まれることとなる。

次いで、後続の上記上部雄ねじ山３ａが雌ねじ溝１１に螺入する。このときには、図５に示すように、該上部雄ねじ山３ａに形成された張り出し部７（山頂面６の上端部及び第二上フランク面４ｂの外端部）が雌ねじ溝１１の上フランク面１２と微小間隔を置いて対面しながらねじ込まれることとなるが、該張り出し部７の出隅角部７ａが凸弧面形状を呈しているため、例え該出隅角部７ａが雌ねじ溝１１の上フランク面１２に接する場合にも摩擦抵抗を抑えてねじ込むこととなり、ねじ込みトルク増大を抑止することができる。

また、該上部雄ねじ山３ａの下フランク面５は雌ねじ溝１１の下フランク面１３よりも僅かに大きいフランク角を有しているだけであるので、該雌ねじ溝１１の下フランク面１３と摺接しながら、ねじ込まれることとなる。

そして、頭部１の座面（下面）が取付部材の表面に達するまでねじ込まれて締結完了となる。この締結時には、図６に示すように、上記上部雄ねじ山３ａの張り出し部７が相手部材１０における雌ねじ溝１１の上フランク面１２に圧接して係合し、該圧接係合による摩擦抵抗により緩み止めを図る。加えて上記上部雄ねじ山３ａの下フランク面５が雌ねじ溝１１の下フランク面１３と面接触し、該面接触による摩擦抵抗によっても緩み止めを図ることができる。

ここで、本実施例に係る緩み止めねじの有効性について、確認試験の結果を踏まえて説明する。

確認試験においては、同一頭部形状で且つ同一サイズ（脚部の軸長及び軸径、雄ねじ山ピッチ等）の本実施例に係る緩み止めねじ（以下、実施例の緩み止めねじ）、特許文献１に示した緩み止めねじ（以下、比較例の緩み止めねじ）を用意し、各緩み止めねじにて同一回転数で金属製薄板から成る相手部材に該相手部材と同厚の金属製薄板から成る取付部材を取り付けるように締結し、その後、逆回転して締結を解除することを１０回繰り返して、それぞれの緩み止めねじの各種トルクを測定した。

図７は実施例の緩み止めねじのねじ込みトルク、締付トルク、瞬間戻しトルク及びプリベリングトルク（摩擦トルク）を測定した結果を示すグラフであり、図８は比較例の緩み止めねじのねじ込みトルク、締付トルク、瞬間戻しトルク及びプリベリングトルクを測定した結果を示すグラフである。なお図７・図８中の「ＴＤ」はねじ込みトルクを、「ＴＳ」は締付トルクを、「ＴＬ」は瞬間戻しトルクを、該「ＴＬ」の右側に続く部分は「プリベリングトルク」を指している。

図７・図８から明らかな如く、実施例の緩み止めねじは、ねじ込みトルクについては比較例の緩み止めねじよりやや大きく、締付トルク及び瞬間戻しトルクについては比較例の緩み止めねじと略同等であるが、特にプリベリングトルクについては比較例の緩み止めねじよりも遥かに大きいことが分かる。これは既述した上部雄ねじ山３ａの張り出し部７及び下フランク面５により雌ねじ溝１１との間で効果的にプリベリングトルクが生じ、適切に緩み止め効果を発揮していることを表している。また、特に繰り返し使用においても、安定して緩み止め効果を発揮できることをも証明するものである。

１…頭部、１ａ…駆動穴、２…脚部、２ａ…脚部の上部、２ｂ…脚部の下部、３…雄ねじ山、３ａ…上部雄ねじ山、３ｂ…下部雄ねじ山、４…上部雄ねじ山の上フランク面、４ａ…第一上フランク面、４ｂ…第二上フランク面、５…上部雄ねじ山の下フランク面、６…上部雄ねじ山の山頂面、７…張り出し部、７ａ…出隅角部、８…下部雄ねじ山の上フランク面、９…下部雄ねじ山の下フランク面、１０…相手部材、１０ａ…相手部材の下穴、１１…雌ねじ溝、１２…雌ねじ溝の上フランク面、１３…雌ねじ溝の下フランク面、１４…雌ねじ溝の谷底面、θ１…上部雄ねじ山の第一上フランク面のフランク角、θ２…上部雄ねじ山の第二上フランク面のフランク角、θ３…上部雄ねじ山の下フランク面のフランク角、θ４…雌ねじ溝の上フランク面のフランク角、θ５…雌ねじ溝の下フランク面のフランク角、Ｌ１…上部雄ねじ山の山頂面の幅、Ｌ２…雌ねじ溝の谷底面の幅、Ｐ…雄ねじ山のピッチ、Ｈ１…上部雄ねじ山の突出高、Ｈ２…第二上フランク面の高さ、Ｈ３…雌ねじ溝の深さ。

Claims (6)

1. 予め雌ねじ溝が成形された下穴にねじ込む緩み止めねじであって、以下のＡ乃至Ｇの構成を具備することを特徴とする緩み止めねじ。
   Ａ：頭部と該頭部から垂下する脚部と該脚部に等ピッチで複数形成された雄ねじ山とを備え、
   Ｂ：該雄ねじ山は上記脚部の上部に形成された複数の上部雄ねじ山と該上部雄ねじ山に連続して上記脚部の下部に形成された複数の下部雄ねじ山とから成る、
   Ｃ：上記上部雄ねじ山の上フランク面の谷側に上記雌ねじ溝の上フランク面と同一のフランク角を有する第一上フランク面を形成すると共に、同山頂側に該第一上フランク面よりも小さいフランク角を有する第二上フランク面を該第一上フランク面に連続して形成する、
   Ｄ：上記上部雄ねじ山の山頂面を上方に張り出して上記雌ねじ溝の谷底面の幅よりも幅広に形成し、該山頂面の上端部と上記第二上フランク面の外端部から成る張り出し部を形成する、
   Ｅ：上記上部雄ねじ山の下フランク面を上記雌ねじ溝の下フランク面のフランク角よりも大きいフランク角で形成する、
   Ｆ：上記下部雄ねじ山の上フランク面を上記雌ねじ溝の上フランク面と同一のフランク角で形成すると共に同下部雄ねじ山の下フランク面を上記雌ねじ溝の下フランク面と同一のフランク角で形成する、
   Ｇ：上記上部雄ねじ山の張り出し部を上記雌ねじ溝の上フランク面に圧接させると共に、該上部雄ねじ山の下フランク面と上記雌ねじ溝の下フランク面とを面接触させて緩み止めを図る。
2. 上記上部雄ねじ山の張り出し部の出隅角部を凸弧面形状に形成したことを特徴とする請求項１記載の緩み止めねじ。
3. 上記上部雄ねじ山の山頂面の幅は上記雄ねじ山のピッチの１／３〜１／５であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の緩み止めねじ。
4. 上記上部雄ねじ山の突出高を雌ねじ溝の深さよりも高く設定し、該突出高の２／５〜４／５の範囲に上記第二上フランク面を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の緩み止めねじ。
5. 上記上部雄ねじ山の下フランク面のフランク角は雌ねじ溝の下フランク面のフランク角よりも２°〜７°大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の緩み止めねじ。
6. 上記上部雄ねじ山が形成される上記脚部の上部の長さは該脚部の全長の７／１０〜８／１０であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の緩み止めねじ。

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