JP4523837B2

JP4523837B2 - ねじの駆動穴

Info

Publication number: JP4523837B2
Application number: JP2004375553A
Authority: JP
Inventors: 美光上野
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: JP2006183720A

Description

本発明は、ドライバビットによりねじ込まれるねじに関し、特に、ドライバビットからの駆動力を受けてねじ込まれるときにこの駆動力が減少することなく確実にねじに伝達されるようにした係合溝を有するねじの駆動穴に関する。

従来からねじを締め付けたり緩めたりする場合に、このドライバビットが与える駆動力が作用する頭部には、十字形状の係合溝を有する駆動穴が形成されており、この駆動穴にドライバビットの係合羽根を係合させて駆動力を伝達してワークにねじを締め付けるようになっている。このようなねじ締め作業においては、図１０に示すような十字形状の駆動穴１１０を有するねじ１０１が採用されており、この駆動穴１１０を構成する係合溝１１１とこれに隣接する係合溝１１１との間にはこれら係合溝１１１の受動面１１３を接続する直線状の嵌合面１１５が形成されている。この嵌合面１１５は通常、係合溝１１１と係合溝１１１との間の等分割位置において傾斜した稜線１１６を有する断面山形形状に形成されており、これらねじ１０１の中心線を挟んで対向する嵌合面１１５の間隔ｂは頭部１０２の上面に達するにしたがって徐々に拡がっている。一方、隣接する前記係合溝１１１を構成する夫々の受動面１１３は頭部表面において角度αを有して形成されている。そして、前記嵌合面１１５が形成されたこの部分で図１１に示すように、ドライバビット１２０の接続面１２２と嵌合する嵌合部を構成し、ドライバビットとねじとの食い付き性能を持たせるようになっている。

この形状は一般に広く普及している形状である。一方、このねじに使用するドライバビットもＪＩＳＢ４６３３に規定されており、これらねじ（非特許文献１参照。）及びドライバビットの係合溝と係合羽根はその壁面が僅かではあるが傾斜した形状となっている。そして、ねじ締め時にこれらねじとドライバビットを係合させ、ドライバビット１２０に食い付いたねじにドライバビット１２０からねじを回転させるための回転駆動力が加わると、この駆動力はドライバビット１２０の係合羽根１２１からねじの係合溝１１１の斜面となった受動面１１３に伝達されて、ねじはともに回転されてワーク（図示せず）にねじ込まれるようになっているのが現状である。
「ＪＩＳハンドブックねじＢ１０１２」、２００１年、ｐ．３２７−３３３

しかしながら、通常使用されているドライバビットはその係合羽根を前記ねじの係合溝に嵌り易くするために、図１１に示すように、ねじの駆動穴を構成する係合溝の側壁より僅かの角度θだけ異なって形成したり、あるいは僅かに厚みを薄く形成したりして、係合羽根の先端は僅かに薄い羽根形状となっているのが常である。そして、ねじとドライバビットとの食い付き性を良くするために嵌合面の間隔ｂはＪＩＳ（日本工業規格）で規定されており、ねじ締め開始時にはこの嵌合面付近から係合溝の側壁にかけての範囲で駆動力が伝達されているが、ワークへのねじ締め完了時にはドライバビットの係合羽根がねじの駆動穴から滑って抜け出る、所謂、カムアウト現象が多々生じ、ねじの駆動穴が破壊される等して十分なねじ締めトルクが得られていない。また、自動組み立て作業ラインにおいては、このねじ締めトルクが常時一定になるようにトルク管理されているが、依然としてねじ締めトルクにばらつきが生じている。更に、このカムアウト現象が生じないようにするためには、ドライバビットがねじの十字穴から抜け出さないように、ドライバビットに大きな推力を加えねばならず、最近のように、薄いワークの使用が増加すると、この推力により、ワークに歪みが生じている。しかも、このねじ締めトルクが大きくなるほどカムアウト現象が頻繁に発生するので、比較的小さいねじにおいては大きな締め付けトルクを加えることができず、十分な締め付け作用が得られていない。その上、最近需要が増加している呼び径が比較的小さく、頭部厚みの薄いねじにおいては駆動穴を規格通りに深くする必要から頭部と脚部との間に脚部より太い補強部を設けねばならず、そのため、この補強部がワークに干渉し、ねじの座面がワークに完全に着座せず、ねじ浮き状態になる等の諸々の課題を有している。

本発明はこのような課題を解決するために開発されたもので、ドライバビットとの食い付き性がよく且つ駆動時にドライバビットが滑り出ることなく、設定されたねじ締めトルクが正確に得られるようにしたねじの駆動穴を得ることを目的としている。

本発明の目的は、係合羽根２１とこれの根元となる基部とを有するドライバビット２０が係合する駆動穴１０を形成した頭部２とねじ山３を形成した脚部４とからなるねじにおいて、駆動穴１０を前記係合羽根２１が係合する係合溝１１と、中心にあって前記ドライバビット２０の基部が入る嵌合部１４とから構成し、この係合溝１１の側壁を係合溝１１の底面１２に対して垂直な直立受動面１３とし、しかも、この直立受動面１３は前記嵌合部１４まで達しているとともに係合溝１１の底面１２から駆動穴１０の深部近くまで形成され、更に、駆動穴１０の深部近くには前記嵌合部１４の周壁を形成する嵌合面１５を接続する稜線１６の部分が存在する構成となったねじの駆動穴とすることで達成される。

本発明のねじの駆動穴によれば、係合溝の両側壁が底面に対して直立し駆動穴の深部近くには嵌合部が形成されているので、ねじとドライバビットとの食い付きが従来と変わらず可能になるから、ねじ締め時においてドライバビットにねじが確実に保持される。また、最近需要が増加している、呼び径が比較的小さく、頭部厚みの薄いねじにおいては直立受動面を係合溝の側壁から嵌合部にかけて形成していることから駆動穴を比較的浅くでき、そのため、従来のように頭部と脚部との間に太い補強部を設けなくても十分な強度が得られる。また、直立受動面は深部まで達しているので、駆動力の伝達面積も多くなる。しかも、ねじの座面はワークに完全に着座するので、ねじの座面がワーク表面から浮き上がった所謂、ねじ浮き状態となることもない。更に、一般に使用されている十字ドライバビットも同様に使用でき、ねじの使用用途に何らの制約も生じない。その上、駆動穴の嵌合部と嵌合するドライバビットの先端部を除いて直立受動面に駆動力を伝達するドライバビットの係合羽根は互いに断面弧状の曲面で接続することも可能になり、これにより、駆動力が大きくても係合羽根の基部に応力集中が発生せず、これによる係合羽根の破損がない。

また、係合溝の直立受動面に対応する直立駆動面が形成された専用のドライバビットを使用して締め付ければ、回転駆動力が係合羽根の直立駆動面から駆動穴の直立受動面に面接触状態で作用するので、ねじ締め力は正確に伝達されてドライバビットが駆動穴から抜け出る方向の力が生じず、カムアウト現象が発生しない。これにより、ドライバビットに大きな推力を加える必要がなくなり、ワークには歪みが生じないとともに駆動穴の破壊も発生しない。しかも、自動組み立て作業ラインにおいてこのねじと専用のドライバビットとを使用することで、正確なねじ締めトルク管理が可能になり、ねじ締めトルクのばらつきも解消され、製品不良の発生が減少する。更に、比較的小さいねじにおいても大きな締め付けトルクを加えることができる等の特有の効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図１乃至図９に基づき説明する。図１及び図２において、１は頭部２とこの頭部２と一体で且つねじ山３を有する脚部４とからなるねじである。このねじ１の頭部２には脚部４の中心線上に後述のドライバビットの係合羽根が係合するよう放射方向に形成された係合溝１１と、中心にあって前記ドライバビットの基部先端が入る嵌合部１４とからなる十字形状の駆動穴１０が形成されている。この駆動穴１０を形成する係合溝１１はその底面１２が中心に向かうに従って深くなっている。この係合溝１１の頭部外周側、即ち、係合溝１１の放射方向端側にかけてはその両側に壁面が形成してあり、これは底面１２から頭部２の表面に達するに従って僅か拡がるように傾斜している。この係合溝１１は図２に示すように、その頭部表面側において係合溝１１の中心線に平行あるいはねじ１の中心側が僅か広くなるように通常１°程度傾いて形成されている。即ち、これは従来から使用されているフィリップス十字穴である。

一方、前記係合溝１１の両側壁の少なくとも放射方向端側には図２及び図３に示すように、係合溝１１の放射方向端の巾と同間隔であって、底面１２に対してほぼ垂直に直立した直立受動面１３が形成してあり、この直立受動面１３は駆動穴１０の深さに対してそれより僅か浅い位置まで形成されている。この駆動穴１０の深部近くに位置する嵌合部側の位置にはねじの軸線に対して交叉する平坦面が中心側から係合溝１１の外周方向に向かって形成されている。この平坦面の端縁及び嵌合部１４を構成する嵌合面１５から係合溝１１の一部底面にかけては斜面となっている。即ち、駆動穴１０の深部に近い側壁には従来からの通常のフィリップス十字形状の係合溝１１の一部が形成してあり、具体的には、側壁は駆動穴１０が深くなるにつれて係合溝１１の間隔が底面１２にかけて狭くなるよう傾斜した斜面形状に形成してあり、これにより、駆動穴１０とドライバビットの嵌め合わせが維持されるようになっている。尚、この直立受動面１３は係合溝１１の両側壁に必ずしも設ける必要はなく、最小限締め付け方向側だけであってもよい。

また、図２及び図３に示すように、この駆動穴１０を構成し且つ互いに隣接するこれら係合溝１１の間には、直線状の前記嵌合面１５が形成されて前記係合溝１１の側壁を接続しており、この嵌合面１５はねじ１の中心線上において前記係合溝１１の基部を構成する嵌合部１４の周壁を形成し、嵌合部１４に突出した山形形状となっている。この嵌合面１５は前記駆動穴１０が深くなるにつれてねじ１の中心線方向に傾斜した斜面となっており、前記嵌合面１５を接続する稜線１６はねじ１の中心線を挟んで対向する間隔ｂがねじ１の頭部表面に達するにつれて僅かに拡がった形状となっている。これにより、ねじ１の駆動穴１０の中心に対してドライバビットの中心を一致させるようになっている。一方、前記直立受動面１３はこの嵌合面１５まで達して、嵌合面１５が中程で削除された形状になっているが、前記ドライバビットとの喰い付きには特に影響はない。これにより、少なくとも駆動穴１０の深部近くには前記嵌合部１４が残った形状となっている。

尚、この実施の形態において、係合溝１１は放射方向端側が狭く駆動穴１０の中心側が僅かに広くなった形状となっているが、放射方向端側を駆動穴１０の中心側と同様の巾となるよう広くすることで直立受動面１３は図２の一点鎖線で示すように、頭部表面に達するまで形成することができて広くなり、より大きな駆動力を受けることができる。このことは放射方向端側が狭く駆動穴１０の中心側が僅かに広くなった頭部表面側の係合溝１１の端縁に沿い形成しても、同様に頭部表面から所定位置まで直立受動面１３を形成することができる。

また、駆動穴１０の中心側に嵌合部１４を残すために図１に示すように、側壁に略々水平な平坦面が形成されるが、これは係合溝１１の種類による形状の違いから設けたものであって、しかも、この平坦面を設けてそれから深部にかけて斜面を形成することで、頭部２の圧造成型時における肉の流れが円滑になっている。一方、駆動穴１０の深部に嵌合部１４が残る形状、少なくとも嵌合部１４の稜線１６の部分が存在する構成であれば、例えば、嵌合部１４の傾斜がきつくなって間隔ｂが広くなっている場合や係合溝１１の巾が狭くなっている場合においては図８及び図９に示す本発明の変形例のように、前記平坦面を形成せずに全ての係合溝１１の側壁を構成する直立受動面１３を係合溝１１の底面１２から駆動穴１０の深部近くまでその全体に渡って形成してもよく、これにより、駆動力の伝達面積をより多くすることができる。

更に、このような構成の駆動穴１０を有するねじ１に使用するドライバビットは通常の即ち、先端に前記駆動穴１０の嵌合部１４に嵌合する基部と先端から後部にかけて徐々に厚くなった係合羽根を形成したドライバビットを使用してもドライバビットとねじ１との食い付き性能及び締め付け作業には支障はないが、より安定した作業を得るには図４に示す形状のドライバビット２０が適する。これは通常のドライバビット２０を構成する係合羽根２１の形状を前記駆動穴１０の側壁としての直立受動面１３に沿うようにしたものであり、ドライバビット２０の先端部は図５に示すように、係合羽根２１の外周端側が基部側より僅かに厚みの薄い巾で形成されている。そのため、この互いに隣接する係合羽根２１の側面がなす角度αはＪＩＳにより規定された角度（９２°）となっている。

また、この先端部の上部である係合羽根２１の中程には前記係合溝１１の直立受動面１３、１３間の巾より僅かに薄い所定巾、即ち、直立受動面１３、１３間に嵌る程度の巾で形成された係合部が軸線に沿い形成してあり、この係合部には互いの係合羽根２１を接続する接続面２２に繋がり前記係合溝１１の直立受動面１３に沿う形状の直立駆動面２３が形成されている。更に、図６に示すように、このドライバビット２０の先端部と係合部との境界は前記ねじ１に適用した際に係合溝１１の直立受動面１３に直立駆動面２３が係合可能で、前記駆動穴１０の深い部分には直立駆動面２３が接触しないような位置となっている。一方、前記のようにねじ１の係合溝１１を広くした場合は、図４に示すドライバビット２０の直立駆動面２３が位置する係合羽根２１の巾を一点鎖線で示すようにより厚くすることができ、係合羽根２１の強度は向上する。尚、ドライバビット２０の係合部の間にある接続面２２は嵌合部１５に沿う形状となっているが、必ずしもこの形状にする必要はなく、例えば、断面弧状の曲面としてもよい。このようにすることで、係合羽根２１の基部の強度が向上し、大きな駆動力の伝達が可能になる。しかも、前記図８及び図９に示したように、直立受動面１３が駆動穴１０の深部近くまで形成されている場合は、このドライバビット２０の係合羽根２１の先端部から上部にかけて前記係合溝１１の直立受動面１３に平行な直立駆動面２３を形成した形状とすればよい。

このように構成されたねじ１をワーク（図示せず）に締め付ける場合は、図６及び図７に示すように、ドライバビット２０の先端にねじ１の頭部２の駆動穴１０を嵌め合わせると、係合羽根２１の先端部が深い位置にある係合溝１１に入るとともにドライバビット２０の先端がねじ１の嵌合部１４に嵌ってねじ１に食い付き状態となる。この時、嵌合面１５にはドライバビット２０の基部の接続面２２が接している。この後、ワークのねじ穴（図示せず）に対して、このねじ１の脚部４を押し付けてドライバビット２０に回転駆動力を加える。このねじ締め駆動時にはこの接触状態が外れるが、ドライバビット２０の係合羽根２１の直立駆動面２３が駆動穴１０の係合溝１１の直立受動面１３にほぼ面接触状態で沿うように係合するので、駆動力が正確に伝達され、所謂、カムアウト現象の発生が抑制され、ドライバビット２０の駆動力はねじ締め初期段階から締め付け完了まで係合羽根２１から係合溝１１の直立受動面１３に正確に伝達される。

このねじ締め動作中は図７に示すように、ねじ締め初期段階からねじ締め完了までドライバビット２０の係合羽根２１が直立受動面１３に接触しているので、ドライバビット２０が駆動穴１０から離れる方向の力が作用せず、ドライバビット２０は上昇することなく確実なねじ締め作業が行われる。このようにしてねじ１が所定量ワークにねじ込まれてワークの表面にねじ１の座面が着座すると、ねじ１にはこのねじ締めトルクに対向して抵抗が増加し、ねじ１にはあらかじめ設定されているねじ締めトルクが得られる。

本発明に係るねじの実施の形態を示す要部断面正面図である。図１の平面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う要部断面図である。本発明に使用するドライバビットを示す要部正面図である。図４のＢ−Ｂ線に沿う要部断面図である。本発明の使用形態を示す要部断面正面図である。図６のＣ−Ｃ線に沿う要部断面図である。本発明の変形例を示す要部平面図である。図８の要部断面正面図である。本発明の従来例を示すねじの平面図である。従来のねじとドライバビットとの嵌合状態を示す拡大要部断面図である。

符号の説明

１ねじ
２頭部
３ねじ山
４脚部
１０駆動穴
１１係合溝
１２底面
１３直立受動面
１４嵌合部
１５嵌合面
１６稜線
２０ドライバビット
２１係合羽根
２２接続面
２３直立駆動面

Claims

係合羽根（２１）とこれの根元となる基部とを有するドライバビット（２０）が係合する駆動穴（１０）を形成した頭部（２）とねじ山（３）を形成した脚部（４）とからなるねじにおいて、
駆動穴を前記係合羽根が係合する係合溝（１１）と、中心にあって前記ドライバビットの基部が入る嵌合部（１４）とから構成し、この係合溝の側壁を係合溝の底面（１２）に対して垂直な直立受動面（１３）とし、しかも、この直立受動面は前記嵌合部まで達しているとともに係合溝の底面から駆動穴の深部近くまで形成され、更に、駆動穴の深部近くには前記嵌合部の周壁を形成する嵌合面（１５）を接続する稜線（１６）の部分が存在する構成となっていることを特徴とするねじの駆動穴。