JP3437804B2 - 緩み防止ねじ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、緩み防止機能を有
する緩み防止ねじに関し、詳しくは、緩み防止ねじのね
じ軸の断面形状を非円形として、雌ねじ等の寸法公差に
対して適応性が高く、また、繰り返し使用に耐える緩み
防止ねじに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ねじ山の頂部に沿ってスリットを形成し
たセルフロックねじ（緩み防止ねじ）およびその製造方
法は、特開平１１−５１０３３号公報等に記載されてい
るように公知である。特開平１１−５１０３３号公報で
提案されたセルフロックねじは、雌ねじ側のフランクに
よって雄ねじ側のフランクをスリット側へ押圧して弾性
変形させ、この弾性変形の押圧力によりねじの緩みを防
止するものである。また、このセルフロックねじの製造
方法は、まず第１転造により所望ピッチの１／２ピッチ
の２条ねじのねじ山を転造し、それをさらに第２転造に
より所望のピッチの１条ねじに転造することによって、
ねじ山の頂部に沿ってスリットを形成するものである。
第１転造の際のねじ山の谷を広くとることにより、高度
な加工技術と熟練を必要とせずにスリットの深さを深く
形成でき、ねじ山フランクを弾性変形し易くして緩み防
止効果を高めることができた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開平１１−５１０３
３号公報に記載されたセルフロックねじは、このように
種々の利点をもたらすものであったが、組み合わされる
相手の雌ねじあるいは雄ねじ（セルフロックねじが雄ね
じの場合は雌ねじ）の寸法精度に影響を受けやすいとい
う問題点があった。すなわち、相手ねじの寸法公差が大
きくて、予定の寸法からの誤差が大きい場合は、十分な
緩み止め効果が得られないことがあった。極端な場合に
は締結不可能となる場合もあった。

【０００４】これに対応するためには、一つの規格のね
じに対して、寸法が微小量異なる複数種類のセルフロッ
クねじを用意する必要がある。しかし、このようにする
には高度かつ精密な寸法管理や、多種類のねじの製造設
備が必要となり、セルフロックねじの製造効率が低下す
るとともに製造コストが高くなってしまう。このため
に、セルフロックねじの大量生産が行いにくいものとな
っていた。

【０００５】さらに、従来のセルフロックねじを繰り返
し使用して、ねじ締め、緩めを繰り返して行うと徐々に
緩み止め効果が低下するという問題点があった。このた
め、従来のセルフロックねじでは、多数回の繰り返し使
用には耐えられなかった。

【０００６】そこで、本発明は、緩み防止ねじのねじ軸
の断面形状を非円形として、雌ねじ等の寸法公差に対し
て適応性が高く、また、繰り返し使用に耐える緩み防止
ねじを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の緩み防止ねじは、ねじ山の山頂に沿って前
記ねじ山の両側のフランクを分断するスリットが設けら
れ、ねじ軸またはねじ穴の断面形状が非円形であり、前
記ねじ軸または前記ねじ穴の中心軸から前記ねじ山の山
頂までの距離が極大値となる極大径部および前記距離が
極小値となる極小径部が円周方向の全周においてそれぞ
れ複数箇所設けられており、前記極小値は、前記極大値
に対して０．７〜０．９倍の範囲内の大きさであり、前
記極小径部における前記スリットの溝幅は、前記極大径
部における前記スリットの溝幅よりも大きいものであ
る。

【０００８】また、上記の緩み防止ねじにおいて、前記
極大径部は、円周方向に等角度毎に複数箇所設けられて
いるものであることが好ましい。

【０００９】また、上記の緩み防止ねじにおいて、前記
極大径部は、円周方向に３箇所設けられているものであ
ることが好ましい。

【００１０】また、上記の緩み防止ねじにおいて、前記
ねじ山の谷底近傍が前記フランクの延長面から内側にえ
ぐり取られた形状の広底凹部として成形されていること
が好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の緩み防止ね
じの全体図である。図１は十字穴付き小ねじの場合を示
しているが、他の任意の雄ねじ、雌ねじにも適用でき
る。緩み防止ねじ１０は、ねじ軸１の一端部にねじ頭部
４が形成されている。ねじ頭部４には、ねじ締め工具の
先端と係合する十字穴４１が形成されている。また、ね
じ軸１のねじ山２には、ねじ山２の山頂に沿ってスリッ
ト３が設けられている。

【００１２】図２は、緩み防止ねじ１０を図１の右側か
ら見た図である。ねじ軸１の断面形状は非円形であり、
図示のように略おにぎり形を呈している。ねじ軸１の中
心軸１３からねじ軸１の外周（ねじ山２の先端部）まで
の距離は、極大径部１１において極大値となり、極小径
部１２において極小値となる。極大径部１１はねじ軸１
の周方向に１２０度の等角度毎に３箇所設けられてい
る。極小径部１２もねじ軸１の周方向に１２０度の等角
度毎に３箇所設けられている。極小径部１２は極大径部
１１と極大径部１１の中間角度位置にある。

【００１３】ねじ軸１の中心軸１３から極大径部１１ま
での距離と、中心軸１３から極小径部１２までの距離と
の比は、約１：０．８である。これら距離の比は、１：
（０．７〜０．９）とすることが好ましい。また、ねじ
軸１の中心軸１３から３箇所の極大径部１１までの距離
は全て等しい。図２ではねじ軸１の中心軸１３から３箇
所の極小径部１２までの距離も全て等しくなっている。
ただし、中心軸１３から極小径部１２までの距離は必ず
しも全て等しくする必要はない。

【００１４】ねじ軸の外周における極大径部１１の数
は、３箇所に限らず複数箇所であればよいが、偶数より
も奇数の方が好ましい。したがって、極大径部を３箇所
とする以外にも５箇所あるいは４箇所等としてもよい。
製造上の容易さおよび雌ねじへの適合性からは、３箇所
設けて略おにぎり形とすることが最も好ましい。また、
図１および図２に示した緩み防止ねじ１０では、極大径
部１１および極小径部１２の角度位置が中心軸１３の方
向に対して一定であるが、これらの角度位置を中心軸１
３方向に順次変化させ、極大径部１１が中心軸１３方向
に順次ねじれた位置に成形されるようにしてもよい。

【００１５】図３は、図２のＣ−Ｃ矢視で示したねじ軸
１の断面図である。上部は極大径部１１におけるねじ山
２の断面形状を示しており、下部は極小径部１２におけ
るねじ山２の断面形状を示している。図示のように、極
大径部１１においては、ねじ山２の山頂のスリット３の
溝幅が比較的小さくなっているが、極小径部１２におい
てはスリット３が開いて溝幅が比較的大きくなってい
る。

【００１６】図４には、ねじ山２の断面形状をさらに拡
大した図を示す。ねじ山２には山頂に沿って、スリット
３が形成されており、このスリット３によってねじ山２
の山頂両側の斜面であるフランク２１が分断されてい
る。ねじ山２の両側のフランク２１はこれにより弾性変
形可能となっており、ねじを締めた場合にフランク２１
をスリット３側へ押圧して弾性変形させ、この弾性変形
の押圧力によりねじの緩みを防止するものである。

【００１７】ねじ山２は所望のピッチＰを有するように
形成される。また、ねじ山２の両側のフランク２１の交
差する角度であるフランク角Ａも所望の値になるように
成形される。フランク角Ａは通常６０度に設定される。
ねじの有効径Ｄ（ねじ山の中央高さ）の位置が２点鎖線
によって示されている。ねじ山２の谷部は有効径Ｄより
谷底側において、フランク２１の延長面から内側にえぐ
り取った形状の広底凹部として成形されている。広底凹
部の底面２３は従来のねじ溝より広く比較的平坦に成形
されている。また、広底凹部の側面２２の交差する角度
はフランク角よりも小さく設定される。フランク角Ａが
６０度の場合、側面２２の公差角は例えば２０〜４０度
（好ましくは２５度〜３５度）とされる。側面２２の公
差角が小さいため、広底凹部はねじ山２の横断面におい
てほぼ矩形状を呈する。

【００１８】次に、山頂部のスリット３および広底凹部
を有するねじ山２の製造方法を説明する。まず、ねじ素
材に最終的な製品ねじのピッチの１／２のピッチかつ製
品ねじのねじ条数の２倍の条数のねじ山を転造により成
形する。以下、この工程を第１転造工程という。その
後、第１転造工程において成形したねじ溝を１本おき
に、谷底近傍をフランクの延長面から内側にえぐり取っ
た形状の広底凹部として成形し、第１転造工程で成形し
た２条のねじ山を集合して山頂に沿ってスリットを有す
る１条のねじ山として成形する。以下、この工程を第２
転造工程という。第１転造工程において成形するねじ山
の条数は、例えば製品ねじが１条ねじならば２倍の２条
とし、製品ねじが２条ねじならば２倍の４条とする。

【００１９】図５は、第１転造工程を示すねじ山および
第１転造用ダイス５の断面図である。緩み防止ねじ１０
のねじ素材に第１転造用ダイス５によって転造加工を施
し、ねじ軸１に多条のねじ山を成形する。ねじ軸１の素
材は横断面がおにぎり形の棒材である。第１転造工程に
よって成形されるねじ山のフランク角Ａは製品ねじのフ
ランク角と同じ角度である。第１転造工程のねじ山のピ
ッチは製品ねじのピッチＰの１／２とする。第１転造工
程のねじ山の条数は製品ねじの条数の２倍の条数とす
る。製品ねじが１条ねじであれば、第１転造工程のねじ
山の条数は２条とする。したがって、ねじのリード角は
製品ねじと等しくなっている。

【００２０】図６は、第２転造用ダイス６の断面形状を
示す断面図である。第２転造用ダイス６によって、第１
転造工程において成形した隣り合うねじ山２本を集合
し、山頂部にスリット３を有する１本のねじ山として転
造加工する。第２転造用ダイス６のねじ山のフランク角
ＡとピッチＰは製品ねじのものと同一である。第２転造
用ダイス６には、緩み防止ねじ１０の広底凹部を成形す
る広底成形部６０が設けられている。広底成形部６０
は、第１転造工程において成形されたねじ山の谷部（ね
じ溝）を１本おきに成形して広底凹部とする。

【００２１】広底成形部６０により押しやられたねじ素
材の材料は、ねじ山２の山頂部に向かって塑性移動する
ために、広底凹部がない場合よりもスリット３の深さが
深く形成される。したがって、フランクが弾性変形し易
くなりスプリングバック効果が向上する。さらに、ねじ
山の谷底部が広底凹部として広くとられており曲率が比
較的滑らかに変化するため、谷底部に応力集中が生じに
くく、応力破壊や疲労破壊が発生しにくくなる。

【００２２】この第２転造用ダイス６の広底成形部６０
は、広底凹部の底面２３を成形する部分が、中央部が平
坦な平坦部６１として、平坦部６１の両側角部が円弧状
の円弧状角部６２として作成されている。この場合、緩
み防止ねじ１０の広底凹部の底面２３の形状も対応する
形状となる。第２転造用ダイス６の形状の他の例を図
７、図８に示す。

【００２３】図７の第２転造用ダイス６は、広底成形部
６０の底面２３を成形する部分が平坦な平坦部６１のみ
からなるものである。この場合、ダイスの形状が簡単に
なり製作コストが減少する。図８の第２転造用ダイス６
は、広底成形部６０の底面２３を成形する部分が円弧状
の円弧状部６３として作成されたものである。第２転造
用ダイス６の形状を以上のようなものにすれば、緩み防
止ねじ１０の広底凹部の底面２３の形状も対応する形状
となる。

【００２４】なお、第１転造用ダイス５と第２転造用ダ
イス６とは別体に設けて、第１転造工程と第２転造工程
とを順次行うようにしてもよいし、第１転造用ダイス５
と第２転造用ダイス６とを一体の１つのダイスとして設
けて、第１転造工程と第２転造工程とを１回の転造加工
で連続して行うようにしてもよい。

【００２５】横断面がおにぎり形のねじ素材に対して、
ねじ頭部４を形成し、第１転造工程および第２転造工程
によりねじ山２を形成すれば、図１から図３に示す緩み
防止ねじ１０が製造できる。ねじ素材が断面非円形で極
大径部および極小径部を有するので、転造加工により成
形したねじ山２およびスリット３の形状にも図３に示す
ような不均一性が生じる。すなわち、極大径部１１にお
いてはスリット３の溝幅が小さくなり、極小径部１２に
おいてはスリット３の溝幅が大きくなっている。さら
に、ねじの有効径Ｄ（ねじ山の中央高さ）の位置も素材
形状に従って周期的（１２０度ごとに）に変化してい
る。

【００２６】このような、スリット溝幅の不均一性およ
びねじ有効径の不均一性により、緩み防止ねじ１０と雌
ねじとの適合性が大幅に向上した。本発明の緩み防止ね
じは、ＪＩＳやＩＳＯで規格化されている通常の工業製
品の公差、例えばＪＩＳ２級の雌ねじの公差をカバーで
きるものとなった。このため、一つの規格寸法に対して
１種類の緩み防止ねじを用意するだけで、通常の公差を
有する雌ねじと組み合わせて使用することができ、緩み
防止ねじの製造コストを大幅に引き下げることができる
ようになった。そして、緩み防止ねじ製品の寸法管理に
おいても、従来の緩み防止ねじのような非常に精密な寸
法管理が不要となるため、寸法管理のためのコストも大
幅に削減することができる。これらの点により、緩み防
止ねじの製造が低コストかつ高効率となり大量生産が可
能となる。

【００２７】さらにまた、緩み防止ねじのスリット溝幅
の不均一性およびねじ有効径の不均一性により、繰り返
し使用における耐久性が大幅に向上した。従来の緩み防
止ねじでは、ねじ締めを行う度に緩み防止性能が低下す
るため、繰り返し使用は多くても数回が限度であり、好
ましくは初回のみの使用とすることが多かった。本発明
の緩み防止ねじにおいては、スリット溝幅の不均一性お
よびねじ有効径の不均一性により、雌ねじとの接触が不
均一であり、ねじ山のフランクに塑性変形が生じにくく
なっている。これにより従来の緩み防止ねじに比べて、
繰り返し使用における耐久性が大幅に向上し、１０回程
度では緩み防止性能の低下はほとんど見られない。

【００２８】なお、以上の実施の形態では、緩み防止ね
じが雄ねじの場合を説明したが、緩み防止ねじを雌ねじ
に適用することもできる。雌ねじに適用する場合は、ね
じ穴の断面形状を非円形とすればよい。また、緩み防止
ねじが雄ねじの場合には、下穴にねじ溝を成形しながら
ねじ締めを行うタップねじとしても使用することができ
る。タップねじとして使用する場合は、ねじの先端近傍
部分のねじ山にはスリットを設けないようにしてもよ
い。

【００２９】また、ねじの材料としてはねじとして使用
できるいかなる材料でもよく、例えば、ステンレス、
鋼、その他の金属、プラスチック等が使用できる。さら
に、以上の実施の形態においては、製造方法としては、
転造によって成形するものについて説明したが、本発明
の緩み防止ねじのねじ山形状を射出成形等の他の製造工
程によって成形するものであってもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下のような効果を奏する。

【００３１】ねじ山の山頂に沿ってスリットが設けら
れ、ねじ軸またはねじ穴の断面形状が非円形で極大径部
が円周方向において複数箇所設けられているので、組み
合わせる雌ねじあるいは雄ねじとの適合性を大幅に向上
させることができる。また、繰り返し使用における耐久
性を大幅に向上させることができる。

【００３２】ねじ軸またはねじ穴の極大径部を円周方向
に等角度毎に３箇所設けて断面形状を略おにぎり形にし
たものでは、ねじ素材のコストも安価であり、製造コス
トを低減させることができ、大量生産にも有利である。

【００３３】ねじ山の谷底近傍に広底凹部を設けること
により、ねじ山山頂部のスリットの深さが深く形成され
てフランクが弾性変形し易くなり、ねじの緩み防止性能
も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の緩み防止ねじの全体図であ
る。

【図２】図２は、緩み防止ねじを図１の右側から見た図
である。

【図３】図３は、図２におけるＣ−Ｃ矢視断面図であ
る。

【図４】図４は、ねじ山の拡大断面図である。

【図５】図５は、第１転造工程を示す断面図である。

【図６】図６は、第２転造用ダイスの断面形状を示す断
面図である。

【図７】図７は、第２転造用ダイスの断面形状の他の例
を示す断面図である。

【図８】図８は、第２転造用ダイスの断面形状のさらに
別の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…ねじ軸 ２…ねじ山 ３…スリット ４…ねじ頭部 ５…第１転造用ダイス ６…第２転造用ダイス １０…緩み防止ねじ １１…極大径部 １２…極小径部 １３…中心軸 ２１…フランク ２２…側面 ２３…底面 ４１…十字穴 ６０…広底成形部 ６１…平坦部 ６２…円弧状角部 ６３…円弧状部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ねじ山（２）の山頂に沿って前記ねじ山
   （２）の両側のフランク（２１）を分断するスリット
   （３）が設けられ、 ねじ軸（１）またはねじ穴の断面形状が非円形であり、
   前記ねじ軸（１）または前記ねじ穴の中心軸（１３）か
   ら前記ねじ山（２）の山頂までの距離が極大値となる極
   大径部（１１）および前記距離が極小値となる極小径部
   （１２）が円周方向の全周においてそれぞれ複数箇所設
   けられており、前記極小値は、前記極大値に対して０．７〜０．９倍の
   範囲内の大きさであり、 前記極小径部（１２）における前記スリット（３）の溝
   幅は、前記極大径部（１１）における前記スリット
   （３）の溝幅よりも大きいものである緩み防止ねじ。
2. 【請求項２】請求項１に記載した緩み防止ねじであっ
   て、 前記極大径部（１１）は、円周方向に等角度毎に複数箇
   所設けられているものである緩み防止ねじ。
3. 【請求項３】請求項２に記載した緩み防止ねじであっ
   て、 前記極大径部（１１）は、円周方向に３箇所設けられて
   いるものである緩み防止ねじ。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載した緩
   み防止ねじであって、 前記ねじ山（２）の谷底近傍が前記フランク（２１）の
   延長面から内側にえぐり取られた形状の広底凹部（２
   ２，２３）として成形されている緩み防止ねじ。