JP3977496B2 - Male thread, and screwed structure of male thread and female thread - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルトやビスなどの雄ねじに関し、特に、締め付け易く、しかも、弛みにくい雄ねじと、この雄ねじを用いた雌ねじとの螺合構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
金属やプラスチックなどの被締結部材に、タッピングなどにより雌ねじを刻設しておき、ボルトやビスなどの締め付けねじで締め付け固定する雄ねじは、マシンねじとして各種の機械の組立に使用されている。
【0003】
図5は、このような従来の雄ねじ1と雌ねじ2との螺合状態を示す断面図である。雄ねじ1のねじ山と雌ねじ2のねじ山とは、同一の形状をしており、一方のねじ山の山頂と他方のねじ山の谷底とがぴったり重なり合うようにすれば、ガタツキなく止まり、しかも弛みにくくなる。
【0004】
しかし、そのようにすると、雌雄の両ねじ山の表面全部が接触することになるので、締め付けトルクが増大し過ぎて、締め付けが困難になってしまう。そこで、図5に示すように、雌ねじ2の谷径Dを雄ねじ1の外径D′より大きくして締め付けトルクを低減するようにしている。
【0005】
しかしながら、このような構成にすると、図5の矢印方向に雄ねじをねじ込む場合、ねじ込み方向の前方の斜面1aは雌ねじ2のねじ込み方向の後方の斜面2aに接触するが、反対側には、隙間sができてしまう。
【0006】
このような隙間sができるために、締め付け後に振動が加わると、雄ねじの斜面1aと雌ねじの接触している斜面2aとがいつの間にか離れ、ねじが弛んでしまうこととなる。
【0007】
この対策として、各種の弛み防止剤を使用することがある。これは、あらかじめ雄ねじに半溶融状態の弛み防止剤を塗布し、乾燥させた後、雌ねじにねじ込んで使用するもので、弛み防止剤は微小なカプセルからなり、ねじ込まれたときにこのカプセルが破壊されて再び溶融状態となり、隙間の狭い所にまで入り込んで固化し、接着力によりねじの弛みを防止するものである。
【0008】
しかし、図5に示すように、雌雄のねじ山が接触している面積が大きいことと、締め付ける時と弛める時とではねじ山の接触する面が山の反対側に移動する(あるいは、隙間sの形状が変化する)ことなどの理由から、大部分の弛み防止剤が、締め付ける時かあるいは弛める時に相手側のねじ山と擦れて剥離してしまう。特に、機械のメンテナンスなどでねじを繰り返し使用する場合には、締め付けていた雄ねじを弛めて取り外し、再度締め付けることになるが、そのたびに弛み防止剤が、ぽろぽろと剥げ落ちて、弛み止めの効果が再使用のたびに大幅に低下してしまう、という問題があった。また、再使用の際に、周辺に弛み防止剤のカスが散乱して汚れる、という問題もあった。
【0009】
このような問題を解決するために、出願人は、特開平5−71524号で、図6に示す構成の弛み防止剤が不要のねじを提案している。
同図において、3は雄ねじ、4は雌ねじを示し、雄ねじは矢印の方向に進行して締め付けられる。雄ねじ3のねじ山は、山頂の幅Wが、螺合する雌ねじ4の谷幅wより大きくなっている。また、雄ねじ3のフランク角を図示のように締め付け方向の前後にα、βとし、雌ねじ4のフランク角を図示のように両側ともにγとしたとき、α=γ、β<γとしている。
【0010】
上記の構成により雄ねじを雌ねじに締め付けると、雄ねじ山頂の後端部3aが雌ねじ4に食い込み、補助的な雌ねじ5をタッピングしながら螺入していく。そして、この部分が雌ねじ4に強く圧迫され、締め付け後に震動などを受けても、弛み方向への抵抗となって、弛みを防止できることになる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のねじは、補助的な雌ねじ5をタッピングするので、ねじを焼き入れしなければならず、製造工程が多くなり、かつ、安価な材料が使用できないという問題があった。
【0012】
本発明は、このような事情からから考えられたもので、弛みを確実に防止でき、しかも、焼き入れの必要がなく、安価にできる雄ねじを提供することを目的としている。また、本発明は、弛み防止剤の効果を十分引き出すことができ、しかも繰り返し使用しても剥離しにくく、効果が持続する雄ねじと、この雄ねじを用いた雌ねじとの螺合構造を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の雄ねじは、雄ねじの山頂幅を雌ねじの螺合部における谷幅と同じにして雄ねじの山頂部と雌ねじとの間の隙間を無くし、山頂部における両斜面の少なくとも一方に折曲した2つの斜面を形成し、2つの斜面の山頂側の斜面を雌ねじの螺合部の斜面と重なり合う接触面とし、前記2つの斜面のうちの他方の斜面では雌ねじとの間に隙間が形成されるようにしたことを特徴としている。
【0014】
または、雄ねじの山頂幅を雌ねじの螺合部における谷幅と同じにして雄ねじの山頂部と雌ねじとの間の隙間を無くし、山頂部における両斜面の少なくとも一方に折曲した2つの斜面を形成し、2つの斜面の山頂側の斜面を接触面とし、該接触面のフランク角を雌ねじの対向斜面のフランク角より微小な角度だけ小さくして接触面が山頂側で雌ねじと常時接触するのに対し麓側では弾性変位を受けたとき雌ねじと接触するようにし、前記2つの斜面のうちの他方の斜面では雌ねじのねじ山との間に隙間が形成されることを特徴としている。
【0015】
または、前記接触面のフランク角を雌ねじの対向するフランク角より1〜2°小さくした構成としてもよい。
【0016】
以上の各構成において、接触面が、雄ねじの締め付け方向後方の斜面に形成されることが望ましい。
本発明の雄ねじと雌ねじの螺合構造は、上記のいずれかの雄ねじと、雌ねじとの螺合構造であって、上記隙間に弛み防止剤が充填された構成を特徴としている。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面によって説明する。
図1は、本発明の雄ねじ11を備えたビス10を要部を示す図である。同図に示すように、ビス10は、雄ねじ11と、ドライバにより回すための頭部12と、ドライバビットが嵌合するためにこの頭部12に形成された十字型のビット穴12aとを有している。雄ねじ11は、ねじ山の頭部12側の山頂側に、接触面11aを有している。
【0018】
図2から図4により、この接触面を説明する。図2は、この接触面11aの拡大図で、図3は雄ねじ11と雌ねじ15のねじ山の形状を示す拡大図、図4は図1の雄ねじ11と、雌ねじ15とが螺合している状態を示す要部断面図である。これらの図中において、雄ねじ11の進行方向を矢印で示す。
【0019】
図3に示すように、まず、雄ねじ11の山頂の幅Hは、雌ねじ15の嵌合する谷幅hと同じである。また、雄ねじ11のねじ山は、締め付け方向の後方に折曲した2つの斜面11aと11bとがあり、山頂側の斜面11aが接触面11aとなる。締め付け方向の前方の斜面は11cのみである。そして、各斜面のフランク角を、図示のようにa,b,cとする。
【0020】
一方、雌ねじ15のねじ山は、二等辺三角形で、前後の斜面15a,15bのフランク角は、ともに等しくdとなっている。
そして、上記実施例では、これらa,b,c,dの値は、次のようになっている。a=29°、b=20°、c=25°、d=30°
【0021】
aとdとは、微小な角度1°の差がある。すなわち、接触面11aは、山頂側では常時雌ねじの斜面に接触しているが、接触面11aの下側(又は麓側)では、雌ねじ15との間に微小な隙間ができる。締め付け力とか、締め付け後の温度変化などによる応力を受けたとき、雄ねじ11のねじ山が弾性変形するが、その変形は、この隙間が無くなるまで可能であり、このような構成によって、接触面11aの山頂側には、あたかもばねで押さえるように、大きな力が加わることになる。
【0022】
ここで、雄ねじ11のねじ山の山頂部分は、雄ねじ11の直径の最大の位置である。そして、直径が最大の位置に弾性力による摩擦力が加えられるので、この摩擦力による抵抗トルクは最大になる。言い換えれば、ねじを締め付けた後に接触面11aに加わる力が最大に作用して弛みを防止することになり、最も効率がよい。
【0023】
次に、b<aの関係があり、雄ねじ11の麓側では雌雄のねじの間に断面がくさび型の隙間sができることになる。そして、c<dであるが、a−bが約10゜程度であるのに対し、d−cの値は、角度で約半分の5゜程度となっている。
【0024】
図4の螺合状態の図に示すように、雄ねじ11が雌ねじ15に螺合すると、雄ねじ1のねじ山の山頂部分が雌ねじ15の谷に(ねじの)軸方向のガタツキなく嵌合する。また締め付け力により、接触面11aの全体が雌ねじ15の斜面15bと面接触するまで雄ねじ11は変形が可能となる。これに対し、接触面と反対側の斜面では、山頂の稜線のみが線接触している。
【0025】
また、雄ねじ11の山頂部以外においては、雄ねじの山頂と雌ねじの谷底との間は勿論、フランク角に相違を設けているので、雌雄のねじ山の斜面相互間にも隙間sが確保できる。そのため、締め付けトルクが上昇することもなく、軽く締め付けることができる。
【0026】
以上の構成において、フランク角a,b,cは実施例の数値に限定されない。d−aは上記実施例では1°であったが、ねじ山の変形が弾性限度内に収まる範囲内にあればよく、1〜2°程度が適正な範囲である。
【0027】
なお、フランク角aをdと全く同一にすると、接触面11aはその全体が雌ねじに常時接触することとなり、上述した弾性力による効果が得られないことにはなる。しかし、接触面11a自体がねじ山の頂部にあるので、ここに大きな締め付け力などの力が加わることとなり、弛み防止の効果は若干低下するが、従来のねじよりは遥かに優れたものとなる。
【0028】
図4(b)は、上記の隙間sに弛み防止剤Aを充填した実施例を示す図である。従来例でも述べたように、ねじの弛みを防止するものとして、種々の弛み防止剤が使用されているが、本発明の雄ねじの場合、そのような弛み防止剤の使用に最適である。
【0029】
図5に示すような従来からある通常のねじでは、弛み防止剤を塗布しても締め付けの際に、雌雄のねじ山が接触して擦れ合い、弛み防止剤が剥離し、弛み止めの効果を十分に得ることができなかった。
【0030】
これに対し、本発明の雄ねじ11では、図4(b)に示すように、接触面11a以外には、必ず隙間sができ、しかも、この隙間sは、(雄ねじと雌ねじとの螺合に軸方向のガタツキがないから)締め付けの時も弛める時も同じ形状を保っている。したがって、弛み防止剤Aは剥離されず、両側のねじ山を接着状態に保ち、弛みを効果的に防止できるのである。特に、ねじを繰り返し使用する場合でも、弛み防止剤が剥離しないので、接着力の低下も僅少ですみ、弛み止めの効果を持続できる。
【0031】
また、本発明の雄ねじ11は、図6のねじのように補助的な雌ねじ5をタッピングする必要がないので、焼き入れ処理の必要がなく、材質的にも安価な調質材を使用することができ、材質と工程の双方からのコストダウンが可能となる。
【0032】
さらに、本発明の雄ねじであれば、雌ねじとの螺合の途中でも、接触面11aは常に雌ねじに接触しているので、接触する山数を確保できれば、最後まで締め付けなくても弛むことはない。そのため、調整ねじとして使用することもできる。
なお、上記の実施例では、接触面11aは雄ねじの進行の後方に形成したが、前方に形成してもよく、両側に形成しても本発明の効果を得ることができる。
【0033】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の雄ねじは、雄ねじの山頂幅を雌ねじの螺合部における谷幅と同じにし、山頂部における両斜面の少なくとも一方に雌ねじの螺合部の斜面と重なり合う接触面を形成し、該接触面以外の部分では雌ねじとの間に隙間が形成されるようにしたので、雄ねじの最外径のところに加わる力を最大に利用して弛みを防止できる。また、雄ねじのねじ山のその他の部分では雌ねじのねじ山との間に隙間が形成されるので、軽い締め付けトルクで締め付けができる。
【0034】
また、接触面が山頂側で雌ねじと常時接触するとともに麓側では弾性変位を受けたとき雌ねじと接触するように微小な角度だけ雌ねじの対向斜面とフランク角に差を設ければ、雄ねじのねじ山の弾性変形による弾性力が加わるので、さらに強力に弛みを防止できる。
【0035】
特に、接触面を雄ねじの締め付け方向の後方に形成すれば、弛み防止に特に効果的である。
また、ねじに焼き入れをする必要がないので、製造工程と材質の両面からコスト低減が可能である。
【0036】
雄ねじと雌ねじとの間に隙間が確保されており、ここに弛み防止剤を充填すれば、隙間により弛み防止剤は剥離されず、接着力を強固に保てる。また、繰り返し使用しても弛み止め効果の低下は僅少で済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の雄ねじを備えたビスの正面図である。
【図2】図1の雄ねじの要部を示す拡大図である。
【図3】雌雄のねじ山形状を示す拡大図である。
【図4】(a)は、本発明の雄ねじを雌ねじに螺合した状態を示す要部断面図、(b)は隙間に弛み防止剤を充填した状態を示す図である。
【図5】従来の雌雄のねじの螺合状態を示す断面図である。
【図6】従来の別の雌雄のねじの螺合状態を示す断面図である。
【符号の説明】
11 雄ねじ
11a 接触面(斜面)
11b,11c 斜面
15 雌ねじ
15a,15b (雌ねじの)斜面
H 山頂幅
h 谷幅
s 隙間
A 弛み防止剤
a,b,c,d フランク角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a male screw such as a bolt or a screw, and particularly relates to a screwed structure of a male screw that is easy to tighten and that is not easily loosened, and a female screw using the male screw.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A male screw that has a female screw engraved on a member to be fastened such as metal or plastic by tapping or the like and is fastened and fixed with a fastening screw such as a bolt or a screw is used as a machine screw for assembly of various machines.
[0003]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing such a state in which the conventional
[0004]
However, if this is done, the entire surface of both male and female threads will come into contact with each other, so that the tightening torque will increase excessively and tightening will be difficult. Therefore, as shown in FIG. 5, the trough diameter D of the female screw 2 is made larger than the outer diameter D ′ of the
[0005]
However, with such a configuration, when the male screw is screwed in the direction of the arrow in FIG. 5, the front slope 1a in the screwing direction contacts the slope 2a behind the female screw 2 in the screwing direction. Can be done.
[0006]
Because of such a gap s, when vibration is applied after tightening, the inclined surface 1a of the male screw and the inclined surface 2a in contact with the female screw are separated soon, and the screw is loosened.
[0007]
As a countermeasure against this, various slack preventing agents may be used. In this method, a semi-molten anti-sagging agent is applied to the male screw in advance, dried, and then screwed into the female screw. The anti-sagging agent consists of a small capsule that breaks when it is screwed in. Then, it becomes a molten state again, enters into a narrow space and solidifies, and prevents loosening of the screw by the adhesive force.
[0008]
However, as shown in FIG. 5, the area where the male and female screw threads are in contact is large, and when the screw is tightened and when the screw thread is loosened, the contact surface of the screw thread moves to the opposite side of the mountain (or the gap s). Most of the anti-sagging agent rubs and peels off against the other thread when tightening or loosening. In particular, when the screw is used repeatedly for machine maintenance, etc., the tightened male screw is loosened and removed, and then tightened again.Each time, the anti-loosening agent peels off and prevents loosening. There was a problem that the effect was greatly reduced with each reuse. In addition, there is also a problem that the slack of the anti-sagging agent is scattered around the periphery when reused.
[0009]
In order to solve such a problem, the applicant has proposed a screw that does not require a slack preventing agent having the configuration shown in FIG. 6 in Japanese Patent Laid-Open No. 5-71524.
In the figure, 3 is a male screw, 4 is a female screw, and the male screw advances in the direction of the arrow and is tightened. The screw thread of the male screw 3 has a crest width W greater than the valley width w of the female screw 4 to be screwed. Further, when the flank angle of the male screw 3 is α and β before and after the tightening direction as shown in the drawing and the flank angle of the female screw 4 is γ on both sides as shown, α = γ and β <γ.
[0010]
When the male screw is fastened to the female screw with the above configuration, the
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the above-mentioned screw is tapped with the auxiliary
[0012]
The present invention has been conceived from such circumstances, and an object of the present invention is to provide a male screw that can surely prevent loosening and that can be inexpensively quenched without being quenched. In addition, the present invention provides a screwed structure of a male screw that can sufficiently bring out the effect of the anti-sagging agent, is difficult to peel off even when used repeatedly, and that maintains the effect, and a female screw using this male screw. It is an object.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the male screw according to the present invention eliminates the gap between the male screw's crest and the female screw by making the crest width of the male screw the same as the valley width at the screwed portion of the female screw, and both slopes at the crest. Two slopes are formed on at least one of the two slopes, and the slope on the mountain top side of the two slopes is a contact surface that overlaps the slope of the threaded portion of the female screw, and the other slope of the two slopes is connected to the female screw. It is characterized in that a gap is formed between them.
[0014]
Alternatively, the crest width of the male screw is the same as the valley width at the threaded portion of the female screw, eliminating the gap between the crest portion of the male screw and the female screw, and forming two slopes bent at at least one of the two slopes at the summit portion. The slope on the top of the two slopes is the contact surface, and the flank angle of the contact surface is made smaller by a minute angle than the flank angle of the opposing slope of the female screw, so that the contact surface is always in contact with the female screw on the peak side. On the other hand, it is characterized in that it is in contact with the female screw when subjected to elastic displacement on the heel side, and a gap is formed between the other inclined surface and the thread of the female screw.
[0015]
Or it may be a full rank angle of the contact surface as a structure in which 1 to 2 ° smaller than the flank angle of opposing internal thread.
[0016]
In each of the above configurations, it is desirable that the contact surface be formed on a slope on the rear side of the male screw in the tightening direction.
The screwed structure of the male screw and the female screw according to the present invention is a screwed structure of any of the above male screws and female screws, and is characterized in that the gap is filled with a slack preventing agent.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a main part of a
[0018]
This contact surface will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an enlarged view of the
[0019]
As shown in FIG. 3, first, the width H of the crest of the
[0020]
On the other hand, the thread of the
And in the said Example, the value of these a, b, c, and d is as follows. a = 29 °, b = 20 °, c = 25 °, d = 30 °
[0021]
There is a slight difference of 1 ° between a and d. That is, the
[0022]
Here, the peak portion of the thread of the
[0023]
Next, there is a relationship of b <a, and a wedge-shaped gap s is formed between the male and female screws on the heel side of the
[0024]
As shown in the screwed state diagram of FIG. 4, when the
[0025]
Further, since the flank angle is different between the top of the male screw and the bottom of the female screw except for the top of the
[0026]
In the above configuration, the flank angles a, b, and c are not limited to the numerical values of the embodiments. Although da was 1 ° in the above-described embodiment, it may be in a range where the deformation of the screw thread is within the elastic limit, and about 1 to 2 ° is an appropriate range.
[0027]
If the flank angle a is exactly the same as d, the
[0028]
FIG. 4B is a view showing an example in which the gap s is filled with the slack preventing agent A. As described in the prior art, various anti-loosening agents are used to prevent the loosening of the screw. In the case of the male screw of the present invention, such an anti-loosening agent is optimal.
[0029]
In the case of conventional screws as shown in FIG. 5, even when a loosening preventive agent is applied, the male and female screw threads come into contact and rub against each other when tightening, and the loosening preventive agent peels off. I couldn't get enough.
[0030]
On the other hand, in the
[0031]
Further, since the
[0032]
Furthermore, in the case of the male screw according to the present invention, the
In the above-described embodiment, the
[0033]
【The invention's effect】
As described above, in the male screw of the present invention, the crest width of the male screw is the same as the valley width in the threaded portion of the female screw, and at least one of both slopes in the summit portion has a contact surface overlapping the slope of the threaded portion of the female screw. Since a gap is formed between the outer surface of the male screw and a portion other than the contact surface, the force applied to the outermost diameter of the male screw can be maximized to prevent loosening. In addition, a gap is formed between the other thread portion of the male screw and the screw thread of the female screw, so that tightening can be performed with a light tightening torque.
[0034]
In addition, if the contact surface is always in contact with the female screw on the mountain top side and the female side is elastically displaced on the heel side, a difference between the facing slope and the flank angle of the female screw by a small angle will be provided. Since the elastic force due to the elastic deformation of the mountain is added, it is possible to prevent loosening more powerfully.
[0035]
In particular, if the contact surface is formed behind the tightening direction of the male screw, it is particularly effective for preventing looseness.
Moreover, since it is not necessary to quench the screw, the cost can be reduced from both the manufacturing process and the material.
[0036]
A gap is secured between the male screw and the female screw, and if the anti-sagging agent is filled here, the anti-sagging agent is not peeled by the gap, and the adhesive force can be kept strong. Further, even if it is used repeatedly, the decrease in the loosening prevention effect is negligible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a screw provided with a male screw of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing a main part of the male screw in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view showing a male and female thread shape.
FIG. 4A is a cross-sectional view of a main part showing a state in which the male screw of the present invention is screwed to the female screw, and FIG. 4B is a diagram showing a state in which a gap is filled with a slack preventing agent.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional screwed state of male and female screws.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a screwed state of another conventional male and female screw.
[Explanation of symbols]
11
11b,
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