JP3909767B2

JP3909767B2 - 戻り止め付非円形ねじ

Info

Publication number: JP3909767B2
Application number: JP2003361307A
Authority: JP
Inventors: 司朗北薗
Original assignee: Union Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Union Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2023-10-21
Also published as: JP2005127369A

Description

本発明は、ねじ山の外周形状が非円形で、ワークに形成した下穴にこれをねじ込むことにより、下穴内壁に雌ねじを形成しながら部品を締め付ける非円形ねじに関し、特にこの非円形ねじが振動等によってゆるんで戻り回転することがないようにした戻り止め付非円形ねじに関する。

従来より、例えばアルミダイキャスト、亜鉛ダイキャスト、更にはプラスチック樹脂材等の比較的軟質なワークに各種部材を固定する際、これらの各種部材に形成した孔をゆるく貫通した雄ねじを、ワークに形成した下穴にねじ込むことにより、ワークの下穴内面に雄ねじに対応した雌ねじを形成し、この雄ねじと雌ねじの結合による締め付け力によって前記各種部材をワークに固定することが広く行われている。

このようなねじにおいては、ワークに予め形成した下穴に対して、この下穴よりも幾分大きな最大外径を有するねじ山を備えた雄ねじをねじ込むことによって、下穴の内周面に雌ねじを形成することとなるが、このような作用を行うタッピングねじにおいては、例えば特開平１０−１０３３２１号公報、特開２０００−７４０２７号公報、特開２００１−３４３０１４号公報等に示される様に、雄ねじの外周の一部に切り欠きを設け、雄ねじを下穴内にねじ込むとき、切り欠きの端部によって下穴の内周面を削ることによってタッピング作用を行い、雌ねじを形成することが行われている。このようなタッピングねじにおいては、最終的にねじ込まれた状態では、この切り欠き部にワークの素材の弾性変形の戻りによって素材の一部が入り込み、ねじの戻り防止作用を生じさせることも考慮されている。

しかしながら、このような雄ねじに形成した切り欠きによるタッピング作用によって雌ねじを形成するものは、このタッピング時にワークの下穴の内周面を削ることによって微細な切り粉としての雌ねじ成形屑が発生する。この雌ねじ成形屑はワークに形成した下穴のねじ込み側とは反対側の開口から、ねじの貫通によって落下し、内部の電子部品等に付着することがある。特にワークが金属の場合は、内部の電子部品に対して回路短絡等の障害を引き起こす原因ともなり、極めて好ましくない。また、ワークが樹脂等の場合においても、内部にハードディスク等の精密な回転部材が存在するときには、作動不良の原因となることもある。

その対策として、前記切り欠きをねじの長さ方向の途中にのみに設け、ねじを下穴にねじ込んで締め付けた状態では雌ねじ成形屑が切り欠き内に保持されて下穴から外に出ないようにすることも提案されている。

しかしながら、このような手段を講じても、修理等において部品を分解する際、ねじを取り外すときにこの雌ねじ成形屑が落下し、前記と同様に回路短絡等の障害、回転部材の作動不良等の原因となる。

そのため、雄ねじのねじ込みによってワークの下穴の内周面に雌ねじを形成するに際して、特にワークの素材が樹脂のように柔らかで弾性変形の大きな素材であるときには、例えば図８に示すような非円形ねじ４１を用いることがある。この非円形ねじ４１においては、上端面に図示されないトルク伝達工具と係合して非円形ねじ４１に回転力を伝達する係合部４２を備えた頭部４３と、この頭部４３と一体に連なる脚部４４とからなっており、この脚部４４には頭部４３の下部に位置する首部４５から先端４６にかけて、雄ねじとしてのねじ山４７を形成している。

図８に示す例においてはねじ山４７の外周形状は同図（ｃ）に示すように互いに１２０度の間隔で突出する突出部４８を備えたおむすび形をなしており、脚部４４の外周形状もこのねじ山４７の外周形状と相似形におむすび形をしている。

このような非円形ねじ４１を用いてワークの下穴にこれをねじ込むときには、ねじ山４７における特に突出部４８が下穴の内周面に食い込みむことによってセルフタッピング作用を行いワークの素材を一部塑性変形させつつ弾性変形も生じさせながら雌ねじを形成し、非円形ねじはワークの下穴内にねじ込まれていく。最終的にねじ込まれた状態では、ワークの素材の弾性変形により最大外径をなす突出部４８より小径の小径部４９の外周面部分にもワークの素材が入り込み、ねじが戻り方向に回転することがない戻り防止作用もなす。
特開平１０−１０３３２１号公報特開２０００−７４０２７号公報特開２００１−３４３０１４号公報

図８に示す従来の非円形ねじ４１のように、ねじ山４７の外周形状がおむすび形をなしている非円形ねじにおいては、このねじをワークの下穴内にねじ込むとき、小径部４９周囲へのワーク素材の入り込みによって戻り防止作用も一応行うことができるものであるが、このときの戻り防止作用はワークの素材に対して前記突出部４８のねじ部分で塑性変形によって一旦ねじを形成した後に、小径部４９の周囲部分に素材の弾性によってその上下から戻って密着しているに過ぎないため、製品の大きな振動等によって、一旦ねじを形成した塑性変形部分に突出部４８のねじ大径部がその力によって入り込み、ねじがゆるんで戻ってしまうことがある。

したがって本発明は、ねじ外周に切り欠きを設けることによるタッピング作用で雌ねじを形成することのない非円形ねじにおいて、より確実に戻り止めを行うことができるようにした戻り止め付非円形ねじを提供することを主たる目的としている。

本発明による戻り止め付非円形ねじは、上記課題を解決するため、ねじ回転工具係合部を備えた頭部と、該頭部と一体に形成し外周が非円形をなすねじ山を備えた外周が円形の脚部とからなる非円形ねじにおいて、前記ねじ山の外周が最大径をなす部分より、ねじ込み回転方向に対して遅れ側の外周面において、回転方向先端が前記ねじ山の外周が最大径をなす部分と一致させ、回転方向後端を前記ねじ山の外周が最大径をなす部分と最小径をなす部分との間に配置した窪みを形成し、前記非円形ねじの戻り側フランク面のフランク角を、進み側フランク面のフランク角より小さく設定したものである。

また、本発明による他の戻り止め付非円形ねじは、前記戻り側フランク角を５度以下に設定したものである。

また、本発明による他の戻り止め付非円形ねじは、前記戻り側フランク面と進み側フランク面のなすねじ山角度を３５度以下に設定したものである。

本発明は上記のように構成したので、従来の非円形ねじのタッピング作用と同様に、タッピングによる雌ねじ成形屑を発生することなくタッピングすることができ、このような非円形ねじにおいて、戻り側フランク面のフランク角を、進み側フランク面のフランク角より小さく設定したので、ワークの下穴に対してねじ込みを完了した後において、戻り側のフランク面部分の素材が弾性の戻りによって流動する際に、周囲の素材の肉回りが向上し、非円形ねじの本来の回り止め作用を確実に行うことができる。

更に、非円形ねじの外周面の最大径をなす部分より、ねじ込み回転方向に対して遅れ側の外周面に窪みを形成しているので、前記のような素材の弾性変形の戻りによる素材の流動時に、確実にねじ山の窪み内に盛り上がり部として入り込むことができ、この盛り上がり部によって非円形ねじの回転に対して大きな抵抗を与えることができるため、緩み止め効果を高めることができる。しかも、この窪みによってタッピング作用を行わせないようにすることができ、ねじ山に切り欠きを設けることによりタッピング作用を行わせるもののような雌ねじ成形屑を発生させることがない。

また、前記窪みを円弧状に形成したものにおいては、窪みの成形を容易に行うことができ、窪みの面を円滑な面にすることによって、この窪みによるタッピング作用を確実に無くすことができる。

また、戻り側フランク角を５度以下に設定したものにおいては、戻り側フランク角を従来のものより充分に小さく設定し、前記の素材の流動性を高めて回り止めを確実に行い、また窪み内に盛り上がり部を確実に形成して、この部分での回り止め作用も確実に行うことができる。更に、ねじ込み時に戻り側フランク面によるワークの下穴に形成される雌ねじへの反力を少なくすることができ、したがってワークの素材の疲労を少なくすることができ、しかもねじ込み終了後の製品使用時に、このねじに対して軸線方向に大きな力が作用した場合でも、雌ねじに対してこの軸線の直角方向に対する力を少なくすることができるので、雌ねじを拡径してねじ穴を破壊することによるねじの抜けを防止することもできる。

また、ねじ山角度を３５度以下に設定したものにおいては、従来広く用いられているねじ山角度の６０度よりも充分小さく設定しているので、摩擦抵抗が少なく容易にねじ込むことができ、外周の一部に前記のような窪みを形成していても、ねじ込みトルクが従来のものより増加することがない。

本発明は、非円形ねじの回り止めを確実に行い、容易にねじ込みを行うことができるようにするため、非円形ねじの外周面の最大径をなす部分より、ねじ込み回転方向に対して遅れ側の外周面に窪みを形成し、非円形ねじの戻り側フランク面のフランク角を、進み側フランク面のフランク角より小さく設定することによって解決する。

図１は、本発明の第１の実施例を示している。図１に示す非円形ねじ１においては、全体形状は前記図８に示した従来の非円形ねじ４１とほぼ同様の形状をなしている。即ち、上端面に図示されないトルク伝達工具と係合して非円形ねじ１にねじ込み力、或いは戻し力を伝達するねじ回転工具係合部２を備えた頭部３と、この頭部３と一体に連なる脚部４とからなっており、この脚部４には頭部３の下部に位置する首部５から脚部先端６にかけて、雄ねじとしてねじ山７を形成している。また、ねじ山７の外周形状は同図（ｂ）に示すように互いに１２０度の間隔で外径が最も大きな突出部８を備えたおむすび形をなしており、脚部４の外周形状もこのねじ山７の外周形状と相似形のおむすび形をしている。

図１に示す実施例においては、同図（ｂ）に示すように、ねじ山７の各突出部８において、このねじをねじ込む図中矢印の回転方向Ａに対して回転遅れ側の位置に窪み１０を形成している。同図（ｂ）に示す例においては、この窪み１０を円弧状に形成しており、この窪み１０の先端１１は突出部８の最大径をなす先端部１２と一致するように設けた例を示している。本発明における窪み１０は、少なくともねじ込み方向の遅れ側である後端１３の径が、このねじ山の最大外径部分となることがないようにする。

即ち、窪み１０のねじ回転方向の後端１３の外径が、このねじ山の最大外径部になることによって、下穴内周面に対してタッピング作用を生じ、この部分で雌ねじ形成屑を生じさせることがないようにする。したがって、このようなタッピング作用を生じさせないようにするならば、窪み１０は適宜の位置において、適当な大きさで、各種の形状に形成することができるが、図示のようにできる限り最大外径部に近接していることが、素材の流動の面から好ましく、ねじ山外周の最小外径部９と最大外径部との間に窪み１０を配置することが好ましい。

また、図１に示す実施例におけるねじ山７の拡大断面図である図２（ａ）に示されるように、ねじ山の形状は進み側のフランク面１５の角度が大きく、したがってその傾斜は緩く形成し、一方、戻り側のフランク面１６の角度は小さく、したがってその傾斜が強い鋸歯形をしている。図示の例においては進み側の角度を３０度、戻り側の角度を５度に設定し、したがってねじ山角度はその合計である３５度に設定した例を示している。同図の例においてはねじ山のピッチを０．５７７ｍｍとし、ねじ山先端の幅を０．０５ｍｍにしている。なお、図示の例は一例に過ぎず、特にねじ山ピッチ、ねじ山先端幅等は必要に応じて任意に設定することができる。図２（ｂ）には従来広く用いられているタップねじのねじ山形状を示しており、多くの場合ねじ山角度は６０度程度に設定され、進み側と戻り側のフランク角度は同じ角度に設定している。

上記非円形ねじの使用に際しては、ワークに予め形成した所定大きさの下穴にこの非円形ねじ１をねじ込むと、主として図１（ｂ）に示すねじ山７の最大外径を形成する突出部８によって下穴に雌ねじが形成されていく。したがって従来の非円形ねじのタッピング作用と同様に、タッピングによる雌ねじ成形屑を発生することなくタッピングすることができる。

このねじ込みに際して、ねじ山角度を３５度としており、従来広く用いられているものの６０度よりも小さく設定しているので、摩擦抵抗が少なく雌ねじを形成しながら容易にねじ込むことができる。したがって、本発明のねじ山においては従来の非円形ねじのねじ山とは異なり、外周の一部に窪みを形成していることにより抵抗が増大し、ねじ込む際のトルクが増加することが考えられるが、前記のようにねじ山角度を小さくすることによりこれを解消することができる。なお、このねじ山角度は上記３５度よりも小さくすると、前記効果についてはより向上する。

また、戻り側のフランク面１６の角度、即ちねじ込む際の圧力を受ける側のフランク角度を５度と小さく設定しているので、ねじ込み時におけるねじ山の前記突出部によるセルフタッピング時に、素材がこの戻り側フランク面を円滑に流動し、それによってもねじ込みトルクを低下させることができる。なお、この戻り側のフランク角は上記５度よりも小さくすると、前記効果については寄り向上する。

更に、前記のように戻り側のフランク面１６の角度を小さく設定しているので、ねじ込み時に戻り側フランク面１６によるワークの下穴に形成される雌ねじへの反力を少なくすることができ、したがってワークの素材の疲労を少なくすることができる。

しかも、図３（ａ）に示すような断面形状を有するねじ山７を、同図（ｂ）に示すようにワーク２０の下穴２１に対してねじ込み、そのねじ込みを完了した後において、戻り側のフランク面１６に素材が流動して食い込む際に、上記のようにフランク角が小さいので、周囲の素材の肉回りが向上し、素材内部の戻り力によって確実にねじ山の窪み１０内に盛り上がり部２２として入り込む。したがってこの盛り上がり部２２によってこの非円形ねじが回転しようとするとき大きな抵抗を与えることができ、緩み止め効果、即ち戻り止め効果を高めることができる。

また、戻り側のフランク面の角度を小さくすることにより、ねじ込み終了後の製品使用時に、このねじに対して軸線方向に大きな力が作用した場合でも、雌ねじに対してこの軸線の直角方向に対する力を少なくすることができるので、雌ねじを拡径してねじ穴を破壊することによるねじの抜けを防止することもできる。

上記の例においては、ねじ山７に形成する窪みは図４に示すように、その先端１１は突出部８の最大径をなす先端部１２と一致するように配置した例を示したが、そのほか例えば図５に示すように窪み３１の位置を、ねじの締め込み回転方向Ａの更に遅れ側に後退させた位置に配置しても良い。

また、図６に示すように、前記図４に示すものと同様に窪み１０の先端１１を突出部８の最大径をなす先端部１２と一致するように配置した状態で、図４に示す窪み１０よりも大きな円弧状の窪み３２を形成してもよい。その際には前記図５に示したものと同様に、窪みの先端１２を後退させて配置しても良い。

本発明は更に種々の形態で実施することができ、図７に示すようにこの非円形ねじの脚部３３を円形に形成し、ねじ山７部分のみを非円形ねじとした非円形ねじにも同様に適用することができる。また、上記窪みは円弧状に形成する以外に楕円形に形成する等、上記作用を行うことができるならば更に各種の形状に形成しても良い。また、非円形ねじの形状は、前記のようなおむすび形以内に、角取りを施した四角形、或いは五角形等の種々の形状に形成しても良く、その際の窪みは必ずしも全ての突出部に対応して配置する必要はなく、最大外径部を形成する突出部の任意のものを選択して、そのねじ込み回転方向の遅れ側に配置することができる。

本発明による回り止め付非円形回転ねじは、ワークが特に樹脂材である種々の機器に有効に適用することができるが、素材が柔らかな金属から成るワークに対しても同様に適用することができる。

（ａ）は本発明の実施例の正面図であり、（ｂ）は同側面図である。（ａ）は同実施例のねじ部分におけるねじ軸線と平行方向の断面図であり、（ｂ）は従来例のねじ部分の同断面図である。る。。（ａ）は本発明の実施例のねじ部分の拡大断面図であり、（ｂ）はねじ締め込み状態のワーク素材の流動状態を示す断面図である。本発明の実施例の窪みの位置及び形状を示す図である。本発明の他の実施例の窪みの位置及び形状を示す図である。本発明の更に他の実施例の窪みの位置及び形状を示す図である。本発明の他の実施例のねじ脚部形状を示す図である。従来の非円形ねじの説明図である。

符号の説明

１非円形ねじ
２ねじ回転工具係合部
３頭部
４脚部
５首部
６脚部先端
７ねじ山
８突出部
９最小外径部
１０窪み
１１窪み先端
１２先端部
１３窪み後端

Claims

ねじ回転工具係合部を備えた頭部と、該頭部と一体に形成し該頭部と一体に形成し外周が非円形をなすねじ山を備えた外周が円形の脚部とからなる非円形ねじにおいて、
前記ねじ山の外周が最大径をなす部分より、ねじ込み回転方向に対して遅れ側の外周面において、回転方向先端を前記ねじ山の外周が最大径をなす部分と一致させ、回転方向後端を前記ねじ山の外周が最大径をなす部分と最小径をなす部分との間に配置した窪みを形成し、
前記非円形ねじの戻り側フランク面のフランク角を、進み側フランク面のフランク角より小さく設定したことを特徴とする戻り止め付非円形ねじ。
前記戻り側フランク角を５度以下に設定したことを特徴とする請求項１記載の戻り止め付非円形ねじ。
前記戻り側フランク面と進み側フランク面のなすねじ山角度を３５度以下に設定したことを特徴とする請求項１記載の戻り止め付非円形ねじ。