JP4340103B2 - ねじ締結構造 - Google Patents
ねじ締結構造 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4340103B2 JP4340103B2 JP2003203482A JP2003203482A JP4340103B2 JP 4340103 B2 JP4340103 B2 JP 4340103B2 JP 2003203482 A JP2003203482 A JP 2003203482A JP 2003203482 A JP2003203482 A JP 2003203482A JP 4340103 B2 JP4340103 B2 JP 4340103B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- screw
- tapping
- outer diameter
- female
- fastening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 40
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
- F16B25/0036—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
- F16B25/0042—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw
- F16B25/0057—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw the screw having distinct axial zones, e.g. multiple axial thread sections with different pitch or thread cross-sections
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
- F16B25/001—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed
- F16B25/0021—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed the material being metal, e.g. sheet-metal or aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
- F16B25/0036—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
- F16B25/0042—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw
- F16B25/0073—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw characterised by its pitch, e.g. a varying pitch
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
- F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
- F16B5/0275—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread the screw-threaded element having at least two axially separated threaded portions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T403/00—Joints and connections
- Y10T403/75—Joints and connections having a joining piece extending through aligned openings in plural members
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじ締結構造に関し、詳細にはタッピンねじを金属薄板へ締結するのに適する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の突き出し加工による下穴（バーリング穴）形状を示す断面図である。従来の板厚１．２ｍｍ〜０．８ｍｍの締結材２４では、突き出し加工により材料をしごき、突き出し高さ２５を確保している。このような締結材２４に対して通常のＪＩＳタッピンねじ３種フォーミングタイプを使用すると、締結材２４の板厚が薄い場合、突き出し部先端２６がねじ転造時に点線２７で示すように広がってしまい、有効なねじ長さを確保できず、めねじ破壊トルクが低下する現象が生じ得る。また、突き出し加工でのねじ込み部のダレ部２８等のバラツキにより、締結性能が大きく左右される。また、バーリング加工には大きなプレス圧が必要である。
【０００３】
ところが従来、ＪＩＳタッピン３種ねじでは締結材２４側にバーリング加工を行っても、特に板厚０．６ｍｍ等の薄い板金材ではねじ締結ができないとされている。すなわち、めねじ側でめねじ破壊トルクが小さく、実用不可とされている。また従来、板厚０．８ｍｍのバーリング形状のめねじに対して３種ねじを繰り返して締結させた場合、繰り返し締結回数が１０回未満でめねじ破壊が発生している。
【０００４】
１種ねじでは薄板にバーリング無しでねじ締結する方法があるが、軸力、すなわち被締結材を締結材に押し付ける力が小さく、また繰り返し締結することは不可能である。換言すれば、ＯＡ機器では全ねじ締め個所に適応されている安全規格面から軸力（接触圧）の確保やゆるみ防止等を要求される個所では使用不可能である。
【０００５】
一方、環境面への考慮から機器を再使用等することが増えてきているが、そのような場合、ねじ締結に関しては複数回の再締結可能なことが要求されている。また、重量低減による省エネルギー効果も期待されている。
【０００６】
そこで、薄板にバーリング無しで繰り返し締結できるねじとして、リード部がねじ山１条、有効ねじ部がねじ山２条となっているフォーミングタイプの金属薄板用のタッピンねじが考えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしならが、上述のタイプのタッピンねじは軸力が小さいという欠点があり、軸力を向上させるために締め付けトルク（ドライバートルク）を大きくすると、被締結材、特に板厚が０．６ｍｍのような薄板材でねじ穴が大きいときにめねじ破壊を生じることがある。
【０００８】
本発明は、薄板材等に限られず、種々の板材に対してバーリング無しで使用可能で、繰り返し締結可能であり、かつねじの軸力を確保できるねじ締結構造を提供することを目的とする。
【０００９】
また本発明は、ねじ締結に要求される基本特性であるねじ込みトルク、ゆるみトルク、めねじ破壊トルクを満足し、繰り返し締結性能を向上させ得るねじ締結構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る金属薄板へのねじ締結構造は、上記目的を達成するために、タッピンねじを金属薄板へ締結する構造であって、上記タッピンねじがねじ込まれるめねじ側下穴部周辺に、該ねじ込み方向に対して凹むねじ頭部下面外径より小さく、かつねじ外径より大きな凹形状部を設けてなり、該凹形状部は、上記タッピンねじのねじ込み方向に対し、ねじ込み元側が広い台形断面形状で上記めねじ側下穴部周辺板厚より浅い絞り込みにより形成してあることを特徴とする。
【００１１】
同請求項２に係るものは、タッピンねじを金属薄板へ締結する構造であって、上記タッピンねじがねじ込まれるめねじ側下穴部周辺に、該ねじ込み方向に対して凹むねじ頭部下面外径より小さく、かつねじ外径より大きな凹形状部を設けてなり、該凹形状部は、上記タッピンねじのねじ込み方向に対し、ねじ込み元側が広い形状で上記めねじ側下穴部周辺板厚より浅い半抜き加工により形成してあることを特徴とする。
【００１２】
同請求項３に係るものは、請求項１また２のねじ締結構造において、上記凹形状部を上記タッピンねじ外径より５〜２０％大きくしてなることを特徴とする。
【００１３】
同請求項４に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１ないし３のいずれかのねじ締結構造において、上記凹形状部の深さを上記めねじ側下穴部周辺板厚の１／４ないし１／２としてなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態で使用する薄板用タッピンねじ１（以下単にタッピンねじ１という）の一例を示す側面図である。頭部５は十字穴付座付六角形状、ねじ部はリード部６が１条ねじ、有効ねじ部７が２条ねじで構成されている。有効ねじ部７の２条ねじは、ねじ中心軸８に対しねじ山９、１０が対称となっている。そのため、当初被締結材に対して斜めに締め付けられていっても、有効ねじ部７が被締結材に掛かると、片側の抵抗が大きくなるため、被締結箇所に対して直角になるように向きが補正される。またリード部６が一条ねじのため、再締結時には、以前に形成されためねじをトレースし易く、繰り返し締結に非常に有効に作用していると考えられている。
【００１７】
図２は、図１に示すねじを用いて締結している状態の本発明の一実施形態の断面図である。本実施形態は、被締結材２を、図１に示すタッピンねじ１で締結材３に締結している。締結材３の凹部４は、締結状態ではタッピンねじ１による軸力のため微小に変形し、与圧が加えられた状態になっている。
【００１８】
図３は、板厚０．６ｍｍ、０．８ｍｍの締結材１１での下穴周辺の凹部断面図である。締結材１１のめねじ下穴１２の周辺には、タッピンねじ１のねじ込み方向１３に対し、ねじ込み元側が広い台形断面形状の絞り込みによる凹形状部１４が形成してある。凹形状部１４の底辺部の直径１５は、締結するタッピンねじ１のねじ部の最大外径よりも０．５〜０．２ｍｍ大きく、傾斜面部の角度１６は約４５°±１５°、さらに絞り深さ１７は締結材１１の板厚の１／４〜１／２としてある。
【００１９】
図４は、板厚１．０ｍｍの締結材１８での下穴周辺の凹部断面図である。締結材１８のめねじ下穴１９の周辺には、タッピンねじ１のねじ込み方向２０に対して半抜き加工して形成した凹形状部２１が形成してある。凹形状部２１の直径２２は、図３の例と同様に、締結するタッピンねじ１の最大外径よりも０．５〜０．２ｍｍ大きく、半抜き深さ２３は締結材１８の板厚の１／４〜１／２としてある。
【００２０】
図３、図４の両例ともに、凹形状部１４、２１の底辺等の径、深さは下穴廻りの形状効果による曲げ強さが確保でき、また加工が容易の行えるという観点から設定した。また、絞り加工、半抜き加工の違いも締結材１１、１８の板厚による加工しやすさ、強度確保の点から選択した。なお絞り加工、半抜き加工は、バーリングよりプレス圧が小さくて済む。
【００２１】
図５は、比較例として示す、凹部を設けていない平坦な薄板の締結材２９を締結した例の断面図である。締結材２９のめねじ穴３０周辺には、ねじ３１の軸方向の力によって被締結材３２のねじ穴端部３３を支点とした曲げモーメントが働き、変形が生じる。この曲げ応力による変形が、めねじ破壊の大きな要因となっている。これに対して図３、図４の両例ともに、めねじ下穴１２、１９周辺が曲げ応力に対し強い形状となり、めねじ破壊は良好に防止される。
【００２２】
【実験例】
図６は、上述した本発明の実施形態のような凹部の有無によるめねじ破壊トルク効果の図で、呼び径３のねじ（図示せず）を使用した時の、めねじ破壊トルク測定結果を示す。図中３４は、板厚が０．６ｍｍの締結材の凹部有りのめねじ破壊トルク特性を示す。板厚０．６ｍｍで凹部無しの締結材のめねじ破壊トルクは、締め付けトルク１１ｋｇｆ・ｃｍ（１．０７８Ｎ・ｍ）で締め付けた時、めねじ破壊を発生することから、１．１Ｎ・ｍ以下と考えられる。凹部有りの効果としては、今回測定した下穴径では、約８７〜６２％の性能向上となっている。
【００２３】
また図中３５は、板厚０．８ｍｍの締結材の凹部有りのめねじ破壊トルク特性を示し、図中３６は、板厚０．８ｍｍの締結材の凹部無しのめねじ破壊トルク特性を示す。各下穴径ともに、約５０％の性能向上となっている。
【００２４】
なお、めねじ破壊はめねじ端部と被締結側の押さえ部の距離が大きくなることによる曲げ応力不足に起因しているが、上述のめねじ板厚０．６の場合、締結材のねじ下穴を３．５ｍｍ×５ｍｍとし、締め付けトルク１．１Ｎ・ｍで、凹部無ではめねじ破壊が多発し、凹部有りでめねじ破壊はなかった。
【００２５】
図７は、上述した本発明の実施形態のような凹部の有無によるゆるみトルク効果の図で、呼び径３のねじ（図示せず）を使用した時の、ゆるみトルク測定結果を示す。図中３７は、板厚０．６ｍｍで凹部有りのゆるみトルク特性を示す。同じ板厚で凹部無しではめねじ破壊発生のため測定不能であった（ゆるみトルク＝０）。また図中３８は板厚０．８ｍｍで凹部有りのゆるみトルク特性、図中３９は同板厚で凹部無のゆるみトルク特性を示す。
【００２６】
この結果からわかるように、今回測定した下穴径では、約３０％の性能向上となっている。これは、凹部１４、２１での歪みが、皿座金を入れた場合と同じようにゆるみ防止として機能していると考えられる。
【００２７】
なおめねじ板厚０．８ｍｍの場合、凹部無しではめねじ破壊トルク平均１．４２Ｎ・ｍ、凹部有りめねじ破壊トルク平均２．１４Ｎ・ｍで、緩みトルクは約３０％向上した。また板厚０．８ｍｍでは凹部無しの場合の緩みトルク平均０．５８Ｎ・ｍ、凹部有りの場合の緩みトルク平均０．７７Ｎ・ｍであった。
【００２８】
すなわち、従来は軸力が必要な個所では、ねじ締結不可ということで使用できなかった板厚０．６ｍｍのような鋼板が使用可能となり、板厚０．８ｍｍという板材からさらに薄い板材への転換が可能になり、大幅なコストダウン、ひいては省エネルギーを図れる。また使用材の板厚が０．６ｍｍでも従来の板厚０．８ｍｍとバーリング加工での締結性能に比較し、めねじ破壊トルクの向上、繰り返し締結性が大幅に向上、再使用性が向上する。
【００２９】
さらに、板材の板厚０．８ｍｍでの従来のバーリング加工された部品からの切り替えにおいても、バーリング加工から半押し加工となり、加工プレス圧の低減となり、加工性の向上、また繰り返し締結性能も大幅に向上する。また使用材の板厚が１．０ｍｍでも従来のようなバーリング加工ではなく単なる穴加工で締結が可能になり、もしくはより大きなめねじ破壊トルクが必要な場合には半抜き加工にすることで加工性が向上する。
【００３０】
すなわち、被締結厚さが薄い場合、おねじ不完全ねじ部のめねじへの食い込みが低減し、めねじ部にバーリング加工を設けなくても締結が可能となり、リード部がねじ山１条、有効ねじ部がねじ山２条となっているフォーミングタイプの金属薄板用のタッピンねじの特性を生かすことが可能となる。また、その他のタイプのタッピンネジにおいても同様の作用を奏し得ることはもちろんである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係るねじ締結構造は、以上説明してきたように、めねじ部にバーリング加工を設けなくてもねじの軸力を確保して締結が可能となり、緩み防止性能も向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で使用する薄板用タッピンねじの一例を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態で板厚０．６ｍｍ、０．８ｍｍの締結材での下穴周辺の凹部断面図である。
【図４】本発明の一実施形態で板厚１．０ｍｍの締結材での下穴周辺の凹部断面図である。
【図５】凹部を設けていない平坦な薄板の締結材を締結した比較例の断面図である。
【図６】本発明の実施形態のような凹部の有無によるめねじ破壊トルク効果の図である。
【図７】本発明の実施形態のような凹部の有無によるゆるみトルク効果の図である。
【図８】従来の突き出し加工による下穴形状を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 薄板用タッピンねじ
２ 被締結材
３ 締結材
４ 凹部
５ 頭部
６ リード部（１条ねじ）
７ 有効ねじ部（２条ねじ）
８ ねじ中心軸
９、１０ ねじ山
１１、１８ 締結材
１２、１９ めねじ下穴
１３、２０ タッピンねじのねじ込み方向
１４ 台形断面形状の凹形状部
２１ 半抜き加工の凹形状部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじ締結構造に関し、詳細にはタッピンねじを金属薄板へ締結するのに適する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の突き出し加工による下穴（バーリング穴）形状を示す断面図である。従来の板厚１．２ｍｍ〜０．８ｍｍの締結材２４では、突き出し加工により材料をしごき、突き出し高さ２５を確保している。このような締結材２４に対して通常のＪＩＳタッピンねじ３種フォーミングタイプを使用すると、締結材２４の板厚が薄い場合、突き出し部先端２６がねじ転造時に点線２７で示すように広がってしまい、有効なねじ長さを確保できず、めねじ破壊トルクが低下する現象が生じ得る。また、突き出し加工でのねじ込み部のダレ部２８等のバラツキにより、締結性能が大きく左右される。また、バーリング加工には大きなプレス圧が必要である。
【０００３】
ところが従来、ＪＩＳタッピン３種ねじでは締結材２４側にバーリング加工を行っても、特に板厚０．６ｍｍ等の薄い板金材ではねじ締結ができないとされている。すなわち、めねじ側でめねじ破壊トルクが小さく、実用不可とされている。また従来、板厚０．８ｍｍのバーリング形状のめねじに対して３種ねじを繰り返して締結させた場合、繰り返し締結回数が１０回未満でめねじ破壊が発生している。
【０００４】
１種ねじでは薄板にバーリング無しでねじ締結する方法があるが、軸力、すなわち被締結材を締結材に押し付ける力が小さく、また繰り返し締結することは不可能である。換言すれば、ＯＡ機器では全ねじ締め個所に適応されている安全規格面から軸力（接触圧）の確保やゆるみ防止等を要求される個所では使用不可能である。
【０００５】
一方、環境面への考慮から機器を再使用等することが増えてきているが、そのような場合、ねじ締結に関しては複数回の再締結可能なことが要求されている。また、重量低減による省エネルギー効果も期待されている。
【０００６】
そこで、薄板にバーリング無しで繰り返し締結できるねじとして、リード部がねじ山１条、有効ねじ部がねじ山２条となっているフォーミングタイプの金属薄板用のタッピンねじが考えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしならが、上述のタイプのタッピンねじは軸力が小さいという欠点があり、軸力を向上させるために締め付けトルク（ドライバートルク）を大きくすると、被締結材、特に板厚が０．６ｍｍのような薄板材でねじ穴が大きいときにめねじ破壊を生じることがある。
【０００８】
本発明は、薄板材等に限られず、種々の板材に対してバーリング無しで使用可能で、繰り返し締結可能であり、かつねじの軸力を確保できるねじ締結構造を提供することを目的とする。
【０００９】
また本発明は、ねじ締結に要求される基本特性であるねじ込みトルク、ゆるみトルク、めねじ破壊トルクを満足し、繰り返し締結性能を向上させ得るねじ締結構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る金属薄板へのねじ締結構造は、上記目的を達成するために、タッピンねじを金属薄板へ締結する構造であって、上記タッピンねじがねじ込まれるめねじ側下穴部周辺に、該ねじ込み方向に対して凹むねじ頭部下面外径より小さく、かつねじ外径より大きな凹形状部を設けてなり、該凹形状部は、上記タッピンねじのねじ込み方向に対し、ねじ込み元側が広い台形断面形状で上記めねじ側下穴部周辺板厚より浅い絞り込みにより形成してあることを特徴とする。
【００１１】
同請求項２に係るものは、タッピンねじを金属薄板へ締結する構造であって、上記タッピンねじがねじ込まれるめねじ側下穴部周辺に、該ねじ込み方向に対して凹むねじ頭部下面外径より小さく、かつねじ外径より大きな凹形状部を設けてなり、該凹形状部は、上記タッピンねじのねじ込み方向に対し、ねじ込み元側が広い形状で上記めねじ側下穴部周辺板厚より浅い半抜き加工により形成してあることを特徴とする。
【００１２】
同請求項３に係るものは、請求項１また２のねじ締結構造において、上記凹形状部を上記タッピンねじ外径より５〜２０％大きくしてなることを特徴とする。
【００１３】
同請求項４に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１ないし３のいずれかのねじ締結構造において、上記凹形状部の深さを上記めねじ側下穴部周辺板厚の１／４ないし１／２としてなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態で使用する薄板用タッピンねじ１（以下単にタッピンねじ１という）の一例を示す側面図である。頭部５は十字穴付座付六角形状、ねじ部はリード部６が１条ねじ、有効ねじ部７が２条ねじで構成されている。有効ねじ部７の２条ねじは、ねじ中心軸８に対しねじ山９、１０が対称となっている。そのため、当初被締結材に対して斜めに締め付けられていっても、有効ねじ部７が被締結材に掛かると、片側の抵抗が大きくなるため、被締結箇所に対して直角になるように向きが補正される。またリード部６が一条ねじのため、再締結時には、以前に形成されためねじをトレースし易く、繰り返し締結に非常に有効に作用していると考えられている。
【００１７】
図２は、図１に示すねじを用いて締結している状態の本発明の一実施形態の断面図である。本実施形態は、被締結材２を、図１に示すタッピンねじ１で締結材３に締結している。締結材３の凹部４は、締結状態ではタッピンねじ１による軸力のため微小に変形し、与圧が加えられた状態になっている。
【００１８】
図３は、板厚０．６ｍｍ、０．８ｍｍの締結材１１での下穴周辺の凹部断面図である。締結材１１のめねじ下穴１２の周辺には、タッピンねじ１のねじ込み方向１３に対し、ねじ込み元側が広い台形断面形状の絞り込みによる凹形状部１４が形成してある。凹形状部１４の底辺部の直径１５は、締結するタッピンねじ１のねじ部の最大外径よりも０．５〜０．２ｍｍ大きく、傾斜面部の角度１６は約４５°±１５°、さらに絞り深さ１７は締結材１１の板厚の１／４〜１／２としてある。
【００１９】
図４は、板厚１．０ｍｍの締結材１８での下穴周辺の凹部断面図である。締結材１８のめねじ下穴１９の周辺には、タッピンねじ１のねじ込み方向２０に対して半抜き加工して形成した凹形状部２１が形成してある。凹形状部２１の直径２２は、図３の例と同様に、締結するタッピンねじ１の最大外径よりも０．５〜０．２ｍｍ大きく、半抜き深さ２３は締結材１８の板厚の１／４〜１／２としてある。
【００２０】
図３、図４の両例ともに、凹形状部１４、２１の底辺等の径、深さは下穴廻りの形状効果による曲げ強さが確保でき、また加工が容易の行えるという観点から設定した。また、絞り加工、半抜き加工の違いも締結材１１、１８の板厚による加工しやすさ、強度確保の点から選択した。なお絞り加工、半抜き加工は、バーリングよりプレス圧が小さくて済む。
【００２１】
図５は、比較例として示す、凹部を設けていない平坦な薄板の締結材２９を締結した例の断面図である。締結材２９のめねじ穴３０周辺には、ねじ３１の軸方向の力によって被締結材３２のねじ穴端部３３を支点とした曲げモーメントが働き、変形が生じる。この曲げ応力による変形が、めねじ破壊の大きな要因となっている。これに対して図３、図４の両例ともに、めねじ下穴１２、１９周辺が曲げ応力に対し強い形状となり、めねじ破壊は良好に防止される。
【００２２】
【実験例】
図６は、上述した本発明の実施形態のような凹部の有無によるめねじ破壊トルク効果の図で、呼び径３のねじ（図示せず）を使用した時の、めねじ破壊トルク測定結果を示す。図中３４は、板厚が０．６ｍｍの締結材の凹部有りのめねじ破壊トルク特性を示す。板厚０．６ｍｍで凹部無しの締結材のめねじ破壊トルクは、締め付けトルク１１ｋｇｆ・ｃｍ（１．０７８Ｎ・ｍ）で締め付けた時、めねじ破壊を発生することから、１．１Ｎ・ｍ以下と考えられる。凹部有りの効果としては、今回測定した下穴径では、約８７〜６２％の性能向上となっている。
【００２３】
また図中３５は、板厚０．８ｍｍの締結材の凹部有りのめねじ破壊トルク特性を示し、図中３６は、板厚０．８ｍｍの締結材の凹部無しのめねじ破壊トルク特性を示す。各下穴径ともに、約５０％の性能向上となっている。
【００２４】
なお、めねじ破壊はめねじ端部と被締結側の押さえ部の距離が大きくなることによる曲げ応力不足に起因しているが、上述のめねじ板厚０．６の場合、締結材のねじ下穴を３．５ｍｍ×５ｍｍとし、締め付けトルク１．１Ｎ・ｍで、凹部無ではめねじ破壊が多発し、凹部有りでめねじ破壊はなかった。
【００２５】
図７は、上述した本発明の実施形態のような凹部の有無によるゆるみトルク効果の図で、呼び径３のねじ（図示せず）を使用した時の、ゆるみトルク測定結果を示す。図中３７は、板厚０．６ｍｍで凹部有りのゆるみトルク特性を示す。同じ板厚で凹部無しではめねじ破壊発生のため測定不能であった（ゆるみトルク＝０）。また図中３８は板厚０．８ｍｍで凹部有りのゆるみトルク特性、図中３９は同板厚で凹部無のゆるみトルク特性を示す。
【００２６】
この結果からわかるように、今回測定した下穴径では、約３０％の性能向上となっている。これは、凹部１４、２１での歪みが、皿座金を入れた場合と同じようにゆるみ防止として機能していると考えられる。
【００２７】
なおめねじ板厚０．８ｍｍの場合、凹部無しではめねじ破壊トルク平均１．４２Ｎ・ｍ、凹部有りめねじ破壊トルク平均２．１４Ｎ・ｍで、緩みトルクは約３０％向上した。また板厚０．８ｍｍでは凹部無しの場合の緩みトルク平均０．５８Ｎ・ｍ、凹部有りの場合の緩みトルク平均０．７７Ｎ・ｍであった。
【００２８】
すなわち、従来は軸力が必要な個所では、ねじ締結不可ということで使用できなかった板厚０．６ｍｍのような鋼板が使用可能となり、板厚０．８ｍｍという板材からさらに薄い板材への転換が可能になり、大幅なコストダウン、ひいては省エネルギーを図れる。また使用材の板厚が０．６ｍｍでも従来の板厚０．８ｍｍとバーリング加工での締結性能に比較し、めねじ破壊トルクの向上、繰り返し締結性が大幅に向上、再使用性が向上する。
【００２９】
さらに、板材の板厚０．８ｍｍでの従来のバーリング加工された部品からの切り替えにおいても、バーリング加工から半押し加工となり、加工プレス圧の低減となり、加工性の向上、また繰り返し締結性能も大幅に向上する。また使用材の板厚が１．０ｍｍでも従来のようなバーリング加工ではなく単なる穴加工で締結が可能になり、もしくはより大きなめねじ破壊トルクが必要な場合には半抜き加工にすることで加工性が向上する。
【００３０】
すなわち、被締結厚さが薄い場合、おねじ不完全ねじ部のめねじへの食い込みが低減し、めねじ部にバーリング加工を設けなくても締結が可能となり、リード部がねじ山１条、有効ねじ部がねじ山２条となっているフォーミングタイプの金属薄板用のタッピンねじの特性を生かすことが可能となる。また、その他のタイプのタッピンネジにおいても同様の作用を奏し得ることはもちろんである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係るねじ締結構造は、以上説明してきたように、めねじ部にバーリング加工を設けなくてもねじの軸力を確保して締結が可能となり、緩み防止性能も向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で使用する薄板用タッピンねじの一例を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態で板厚０．６ｍｍ、０．８ｍｍの締結材での下穴周辺の凹部断面図である。
【図４】本発明の一実施形態で板厚１．０ｍｍの締結材での下穴周辺の凹部断面図である。
【図５】凹部を設けていない平坦な薄板の締結材を締結した比較例の断面図である。
【図６】本発明の実施形態のような凹部の有無によるめねじ破壊トルク効果の図である。
【図７】本発明の実施形態のような凹部の有無によるゆるみトルク効果の図である。
【図８】従来の突き出し加工による下穴形状を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 薄板用タッピンねじ
２ 被締結材
３ 締結材
４ 凹部
５ 頭部
６ リード部（１条ねじ）
７ 有効ねじ部（２条ねじ）
８ ねじ中心軸
９、１０ ねじ山
１１、１８ 締結材
１２、１９ めねじ下穴
１３、２０ タッピンねじのねじ込み方向
１４ 台形断面形状の凹形状部
２１ 半抜き加工の凹形状部
Claims (4)
- タッピンねじを金属薄板へ締結する構造であって、上記タッピンねじがねじ込まれるめねじ側下穴部周辺に、該ねじ込み方向に対して凹むねじ頭部下面外径より小さく、かつねじ外径より大きな凹形状部を設けてなり、該凹形状部は、上記タッピンねじのねじ込み方向に対し、ねじ込み元側が広い台形断面形状で上記めねじ側下穴部周辺板厚より浅い絞り込みにより形成してあることを特徴とする金属薄板へのねじ締結構造。
- タッピンねじを金属薄板へ締結する構造であって、上記タッピンねじがねじ込まれるめねじ側下穴部周辺に、該ねじ込み方向に対して凹むねじ頭部下面外径より小さく、かつねじ外径より大きな凹形状部を設けてなり、該凹形状部は、上記タッピンねじのねじ込み方向に対し、ねじ込み元側が広い形状で上記めねじ側下穴部周辺板厚より浅い半抜き加工により形成してあることを特徴とする金属薄板へのねじ締結構造。
- 請求項１また２のねじ締結構造において、上記凹形状部を上記タッピンねじ外径より５〜２０％大きくしてなることを特徴とするねじ締結構造。
- 請求項１ないし３のいずれかのねじ締結構造において、上記凹形状部の深さを上記めねじ側下穴部周辺板厚の１／４ないし１／２としてなることを特徴とするねじ締結構造。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003203482A JP4340103B2 (ja) | 2002-09-12 | 2003-07-30 | ねじ締結構造 |
| DE60309990T DE60309990T2 (de) | 2002-09-12 | 2003-09-11 | Schraubbefestigungsstruktur |
| EP03020418A EP1398514B1 (en) | 2002-09-12 | 2003-09-11 | Structure for fastening by screw |
| US10/660,680 US6945729B2 (en) | 2002-09-12 | 2003-09-12 | Structure for fastening by screw |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002266964 | 2002-09-12 | ||
| JP2003203482A JP4340103B2 (ja) | 2002-09-12 | 2003-07-30 | ねじ締結構造 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004204946A Division JP4512991B2 (ja) | 2002-09-12 | 2004-07-12 | タッピンねじ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004156775A JP2004156775A (ja) | 2004-06-03 |
| JP4340103B2 true JP4340103B2 (ja) | 2009-10-07 |
Family
ID=31890571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003203482A Expired - Fee Related JP4340103B2 (ja) | 2002-09-12 | 2003-07-30 | ねじ締結構造 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6945729B2 (ja) |
| EP (1) | EP1398514B1 (ja) |
| JP (1) | JP4340103B2 (ja) |
| DE (1) | DE60309990T2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005078763A (ja) * | 2003-09-03 | 2005-03-24 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | ディスク装置 |
| DE102006034584A1 (de) * | 2006-07-26 | 2008-01-31 | Ejot Gmbh & Co. Kg | Loch- und gewindeformende Schraube |
| DE102006000438A1 (de) * | 2006-09-04 | 2008-03-06 | Hilti Ag | Spreizschraube |
| JP2009123736A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Nec Corp | デバイスの実装構造及びデバイスの実装方法 |
| EP2068012A3 (de) * | 2007-12-03 | 2011-11-23 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Schraube mit einem gehärteten Gewindeteil |
| ITTO20090022U1 (it) * | 2009-02-17 | 2010-08-18 | Savio Spa | Sistema di fissaggio di accessori su telai in materiale metallico per porte, finestre e simili |
| DE102009015376A1 (de) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Ejot Gmbh & Co. Kg | Schraubverbindung zur festen Verbindung zweier Baugruppen |
| DE102009002078A1 (de) | 2009-04-01 | 2010-10-07 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | Verbindungsvorrichtung |
| IT1403796B1 (it) * | 2011-01-12 | 2013-10-31 | Savio Spa | "sistema di fissaggio di accessori su telai in materiale metallico per porte, finestre e simili" |
| DE202012001847U1 (de) * | 2012-02-23 | 2012-03-05 | Ruia Global Fasteners Ag | Selbstfurchende Schraube |
| US8864502B2 (en) * | 2012-05-04 | 2014-10-21 | Thomas & Betts International, Inc. | Mechanical grounding connector |
| JP5607114B2 (ja) * | 2012-06-26 | 2014-10-15 | 株式会社トープラ | タッピンねじ |
| JP2014066306A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Canon Inc | ネジ締結構成 |
| JP5909747B2 (ja) * | 2014-07-28 | 2016-04-27 | 株式会社青山製作所 | 軟質金属用セルフタップねじ |
| US9488210B2 (en) * | 2014-09-30 | 2016-11-08 | Ford Global Technologies, Llc | Flow drill screw assembly and method |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3438299A (en) * | 1968-01-26 | 1969-04-15 | Illinois Tool Works | Extruding screw |
| JPS5392128A (en) | 1977-01-25 | 1978-08-12 | Ricoh Co Ltd | Illuminator for copying machine |
| US4174148A (en) * | 1977-12-16 | 1979-11-13 | Amerace Corporation | Electrical terminal clamp assembly |
| JPS5950434A (ja) | 1982-09-17 | 1984-03-23 | Ricoh Co Ltd | 複写機の変倍光学装置 |
| US4891739A (en) | 1984-10-12 | 1990-01-02 | Ricoh Company, Ltd. | Illuminating device |
| DE3536583A1 (de) | 1984-10-12 | 1986-04-17 | Ricoh Co., Ltd., Tokio/Tokyo | Beleuchtungseinrichtung |
| US4782369A (en) | 1986-11-04 | 1988-11-01 | Ricoh Company, Ltd. | Device for illuminating an original document |
| JPH0512655Y2 (ja) * | 1987-03-19 | 1993-04-02 | ||
| JP2532100B2 (ja) | 1987-06-19 | 1996-09-11 | 株式会社リコー | 照度分布補正用透過型フィルタ |
| DE3726405A1 (de) * | 1987-08-07 | 1989-02-16 | Salice Arturo Spa | Grund- oder befestigungsplatte mit teilweise eingeschraubter befestigungsschraube fuer zu befestigende teile |
| US4949120A (en) | 1988-04-21 | 1990-08-14 | Ricoh Company, Ltd. | Illuminating device |
| JP2834766B2 (ja) | 1988-11-09 | 1998-12-14 | 株式会社リコー | 画像形成装置における変倍露光装置 |
| JPH03264970A (ja) | 1990-03-15 | 1991-11-26 | Ricoh Co Ltd | レーザ書込装置 |
| US5280362A (en) | 1990-06-15 | 1994-01-18 | Ricoh Company, Ltd. | Digital copier for copying a bicolored document at the same speed as a monocolored document |
| JP3515788B2 (ja) | 1991-06-25 | 2004-04-05 | 株式会社リコー | 書込装置 |
| JP3231856B2 (ja) | 1991-10-31 | 2001-11-26 | 株式会社リコー | 画像形成装置 |
| US5376994A (en) | 1992-02-13 | 1994-12-27 | Ricoh Company, Ltd. | Compact BI-color electrophotographic image forming apparatus |
| JPH0625564A (ja) | 1992-07-09 | 1994-02-01 | Asahi Pen:Kk | 塗料組成物 |
| DE19645886C2 (de) | 1996-11-07 | 1998-10-08 | Bosch Gmbh Robert | Schraubverbindung mit Befestigungsschraube |
| US6164684A (en) * | 1998-08-31 | 2000-12-26 | Trw Vehicle Safety Systems Inc. | Fastening structure for interconnecting parts of a vehicle occupant protection apparatus |
| DE29916682U1 (de) * | 1999-09-22 | 2001-02-08 | Stihl Maschf Andreas | Anordnung zur Sicherung eines Bauteils |
-
2003
- 2003-07-30 JP JP2003203482A patent/JP4340103B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2003-09-11 EP EP03020418A patent/EP1398514B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-09-11 DE DE60309990T patent/DE60309990T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-09-12 US US10/660,680 patent/US6945729B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1398514B1 (en) | 2006-11-29 |
| EP1398514A1 (en) | 2004-03-17 |
| US20040126184A1 (en) | 2004-07-01 |
| JP2004156775A (ja) | 2004-06-03 |
| US6945729B2 (en) | 2005-09-20 |
| DE60309990T2 (de) | 2007-06-14 |
| DE60309990D1 (de) | 2007-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4340103B2 (ja) | ねじ締結構造 | |
| US9494182B2 (en) | Fastener and fastening structure | |
| JP4878407B2 (ja) | 締結部材および締結構造 | |
| JP2006220210A (ja) | 介在部材、締付具、及び被締付体 | |
| US9752609B2 (en) | Threaded fastener | |
| JP4512991B2 (ja) | タッピンねじ | |
| JP4618567B2 (ja) | 緩み止めナット | |
| JP3138712U (ja) | タッピンボルト | |
| JP2006118582A (ja) | 雌ねじ部品 | |
| US20190107142A1 (en) | Nut | |
| JP6029810B2 (ja) | ねじ締結構造 | |
| JP3531053B2 (ja) | アンカープレート | |
| JP5794749B1 (ja) | くさび定着ナット | |
| JPH0231606Y2 (ja) | ||
| CN213145041U (zh) | 一种改进型铝制螺栓 | |
| US20070201966A1 (en) | Flat head screw | |
| JP2024022061A (ja) | 緩み止めダブルナット | |
| JP2006118691A (ja) | 締結部品及び締結方法 | |
| CN111473032A (zh) | 一种止动舌螺母 | |
| JP2014202226A (ja) | フランジナット | |
| JP2020133875A (ja) | 管状部材の連結構造 | |
| JP2000027838A (ja) | 弛止ナット | |
| JP2005299816A (ja) | ゆるみ止めナット | |
| JP2004084806A (ja) | ボルト | |
| JP2005249766A (ja) | センサーの固定用ナット及びセンサーの固定構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051012 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080125 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080324 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081008 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081127 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090604 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090703 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120710 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120710 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130710 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |