JP5238076B2 - ねじ締付構造、ねじ、およびねじ締付工具 - Google Patents

Description

本発明はねじ締付構造に係り、特に、ねじ締付工具のカムアウトが抑制されてリセスの変形や嵌合凸部の破損、摩耗などが防止されるとともに、容易に大きな締付トルクでねじを締め付けることができるねじおよびねじ締付工具に関するものである。

(a) ねじに設けられた凹陥状のリセス、およびそのねじを締め付けるねじ締付工具に設けられた嵌合凸部から成り、(b) それ等のリセスおよび嵌合凸部は、何れも等角度間隔で外周側へ突き出す３つ以上のトルク伝達部を有して互いに同心に嵌合され、(c) 前記ねじ締付工具が回転させられることにより前記嵌合凸部の前記トルク伝達部から前記リセスの前記トルク伝達部を介して前記ねじに締付トルクを伝達するねじ締付構造が広く知られている（特許文献１、２参照）。

図１０は、このようなねじ締付構造の一例で、ねじ１００の頭部に設けられたリセス１０２およびねじ締付工具１０４の嵌合凸部１０６がそれぞれ３つのトルク伝達部１０８、１１０を備えている場合で、何れもそれ等のねじ１００、ねじ締付工具１０４の中心線Ｏ１、Ｏ２と同心に設けられている。そして、それ等のリセス１０２および嵌合凸部１０６が互いに同心に嵌合され、ねじ締付工具１０４が中心線Ｏ２の右まわりに回転させられることにより、３つの嵌合凸部１０６のトルク伝達部１１０の外周側端部がそれぞれリセス１０２のトルク伝達部１０８の側壁面に当接させられ、その当接部である着力点Ｑを介して締付トルクがねじ１００に伝達される。着力点Ｑは、リセス１０２がねじ１００の頭部の端面１１２に開口する開口端部（図１０(a) の紙面の位置）に存在する。ねじ締付工具１０４はねじ回しやビットなどである。図１０の(a) は中心線Ｏ１、Ｏ２と直角な横断面図で、(b) におけるXA−XA断面に相当し、図１０の(b) は中心線Ｏ１、Ｏ２を含む縦断面図で、(a) におけるXB−XB断面に相当する。

特許第３０２６９６５号公報 特開２００９−８１３４号公報

しかしながら、このような従来のねじ締付構造は、上記着力点Ｑを含む中心線Ｏ１と直角なリセス１０２の端面形状において、その着力点Ｑにおけるリセス１０２の側壁に垂直な面直角力Ｆの方向が、その中心線Ｏ１を中心とする着力点Ｑの接線方向（矢印Ｎで示す方向）から傾斜する角度を駆動角θとすると、その駆動角θは接線方向よりも外側向きを正として０°＜θである。前記特許文献１、２について何れも図面から駆動角θを判断すると、特許文献１では＋２０°程度で、特許文献２では＋３°程度である。なお、図１０(a) の矢印Ｎは、トルクとしてねじ１００に伝達される接線方向の力で、面直角力Ｆおよび駆動角θを用いて次式(1) で表される。
Ｎ＝Ｆ・ｃｏｓθ ・・・(1)

そして、このように駆動角θが外側へ向かう正の場合には、着力点Ｑにおいて相対的にリセス１０２が外周側へ逃げる方向の分力が発生するため、ねじ締付工具１０４がリセス１０２から抜け出すカムアウトが生じ易く、大きなトルクを加えることが難しいとともに、リセス１０２の溝が変形したり削れたりし、或いはねじ締付工具１０４の嵌合凸部１０６のトルク伝達部１１０が欠けたり摩耗したりすることがあった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、ねじ締付工具のカムアウトを抑制してリセスの変形や嵌合凸部の破損などを防止するとともに、容易に大きな締付トルクでねじを締め付けることができるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、（ａ）ねじに設けられた凹陥状のリセス、およびそのねじを締め付けるねじ締付工具に設けられた嵌合凸部から成り、（ｂ）それ等のリセスおよび嵌合凸部は、何れも等角度間隔で外周側へ突き出す３つ以上のトルク伝達部を有して互いに同心に嵌合され、（ｃ）前記ねじ締付工具が回転させられることにより前記嵌合凸部の前記トルク伝達部から前記リセスの前記トルク伝達部を介して前記ねじに締付トルクを伝達するねじ締付構造であって、（ｄ）前記嵌合凸部の前記トルク伝達部の外周側端部が前記リセスの前記トルク伝達部の側壁面に当接させられ、その当接部である着力点Ｑを介して前記締付トルクが前記ねじに伝達されるとともに、（ｅ）その着力点Ｑを含む前記リセスの中心線Ｏ１と直角なそのリセスの断面形状または端面形状において、その着力点Ｑにおけるそのリセスの側壁に垂直な面直角力Ｆの方向が、その中心線Ｏ１を中心とする着力点Ｑの接線方向から傾斜する角度を駆動角θとした時、その駆動角θはその接線方向よりも外側向きを正としてθ≦０°であり、（ｆ）前記着力点Ｑを含む前記リセスの中心線Ｏ１と直角なそのリセスの断面形状または端面形状において、そのリセスの前記３つ以上のトルク伝達部は半径Ｒの円弧の凹円弧形状部を介して互いに接続されていて、その凹円弧形状部によってそのトルク伝達部の側壁が構成されており、（ｇ）前記リセスの前記トルク伝達部の外径をＧとした時、前記半径Ｒは０．１５Ｇ≦Ｒ≦０．３０Ｇの範囲内で、その半径Ｒの前記凹円弧形状部の中心点Ｐ１は、前記中心線Ｏ１を中心として０．８５Ｇ≦ＧＲ≦０．９５Ｇの範囲内の中心点直径ＧＲの円周上に位置しており、前記着力点Ｑは前記中心線Ｏ１を中心とする直径が０．８７Ｇ以上で且つ０．９３Ｇ以下の範囲内でその凹円弧形状部上に存在し、（ｈ）前記リセスの前記トルク伝達部の外周壁は前記外径Ｇの円弧形状を成していて、その外周壁と前記着力点Ｑ側の前記凹円弧形状部との間は、Ｒｃ＜（Ｇ−ＧＲ）／２の関係を有する半径Ｒｃの円弧によって滑らかに接続されていることを特徴とする。

第４発明は、第１発明のねじ締付構造において、前記着力点Ｑを含む前記リセスの中心線Ｏ１と直角なそのリセスの断面形状または端面形状において、その中心線Ｏ１を中心とするリセスの前記トルク伝達部の角度φ１およびそのトルク伝達部間の離間角度φ２は、トルク伝達部の比率Ｗ＝φ１／（φ１＋φ２）とした時、０．３５＜Ｗ＜０．５０の関係を満足することを特徴とする。

第５発明は、第４発明のねじ締付構造において、前記着力点Ｑは前記リセスの開口端部に存在し、前記外径Ｇ、半径Ｒ、中心点直径ＧＲ、および角度φ１、φ２は、そのリセスの開口端部の寸法であることを特徴とする。

第７発明は、第１発明、第４発明、および第５発明の何れかのねじ締付構造において、前記着力点Ｑを含む前記嵌合凸部の中心線Ｏ２と直角なその嵌合凸部の断面形状または端面形状において、その嵌合凸部の前記３つ以上のトルク伝達部は円または楕円の凹円弧形状部を介して互いに接続されているとともに、その凹円弧形状部によってそのトルク伝達部の側壁の一部または全部が構成されていることを特徴とする。

第８発明は、第１発明、第４発明、および第５発明の何れかのねじ締付構造において、（ａ）前記着力点Ｑを含む前記嵌合凸部の中心線Ｏ２と直角なその嵌合凸部の断面形状または端面形状において、その嵌合凸部の前記３つ以上のトルク伝達部は前記半径Ｒに対してｒ≧Ｒの関係を有する半径ｒの凹円弧形状部を介して互いに接続されているとともに、その凹円弧形状部によってそのトルク伝達部の側壁の一部または全部が構成されている一方、（ｂ）その嵌合凸部の前記トルク伝達部の外径をｇとした時、前記半径ｒは０．１７ｇ≦ｒ≦０．３３ｇの範囲内で、その半径ｒの前記凹円弧形状部の中心点Ｐ２は、前記中心線Ｏ２を中心として０．９４ｇ≦ｇｒ≦１．０６ｇの範囲内の中心点直径ｇｒの円周上に位置しており、その凹円弧形状部の前記着力点Ｑ側の端部はその着力点Ｑに達していることを特徴とする。

第９発明は、第８発明のねじ締付構造において、前記嵌合凸部の前記トルク伝達部の外径ｇは０．８７Ｇ≦ｇ≦０．９３Ｇの範囲内であることを特徴とする。

第１０発明は、第８発明または第９発明のねじ締付構造において、前記着力点Ｑを含む前記嵌合凸部の中心線Ｏ２と直角なその嵌合凸部の断面形状または端面形状において、その嵌合凸部の前記トルク伝達部の外周壁は前記外径ｇの円弧形状を成しており、その外周壁と前記凹円弧形状部とが交わる角部が前記リセスの前記トルク伝達部の側壁面に当接させられる前記着力点Ｑであることを特徴とする。

第１１発明は、第１発明、第４発明、第５発明、第７発明〜第１０発明の何れかのねじ締付構造において、（ａ）前記リセスの前記複数のトルク伝達部間に位置する最小径部分は、穴底側へ向かうに従って７°以下の傾斜角度α１でそのリセスの中心線Ｏ１に接近するように傾斜させられているとともに、（ｂ）前記嵌合凸部の前記複数のトルク伝達部間に位置する最小径部分は、先端側へ向かうに従って７°以下の傾斜角度α２でその嵌合凸部の中心線Ｏ２に接近するように傾斜させられており、且つ、（ｃ）α２≦α１、およびα１−α２≦３°で、前記嵌合凸部の前記最小径部分の先端が前記リセスの前記最小径部分の途中に係合させられることを特徴とする。

第１２発明は、第１１発明のねじ締付構造において、(a) 前記リセスの前記トルク伝達部の最大径部分は、穴底側へ向かうに従って１５°以下の傾斜角度ε１でそのリセスの中心線Ｏ１に接近するように傾斜させられているとともに、(b) 前記嵌合凸部の前記トルク伝達部の最大径部分は、先端側へ向かうに従って１５°以下の傾斜角度ε２でその嵌合凸部の中心線Ｏ２に接近するように傾斜させられており、且つ、(c) ε１＝ε２であることを特徴とする。

第１３発明は、第１発明、第４発明、第５発明、第７発明〜第１２発明の何れかのねじ締付構造において、（ａ）前記駆動角θは−２４．６°≦θ≦０°の範囲内で、（ｂ）前記リセスおよび前記嵌合凸部の各々の前記トルク伝達部の数は３、４、５、６の何れかであることを特徴とする。

第１４発明は、第１発明、第４発明、第５発明、第７発明〜第１３発明の何れかのねじ締付構造に記載のリセスを備えていることを特徴とするねじである。

第１５発明は、第１発明、第４発明、第５発明、第７発明〜第１３発明の何れかのねじ締付構造に記載の前記嵌合凸部を備えていることを特徴とするねじ締付工具である。

第１発明のねじ締付構造は、嵌合凸部のトルク伝達部の外周側端部がリセスのトルク伝達部の側壁面に当接させられ、その当接部である着力点Ｑを介して締付トルクがねじに伝達される場合に、その着力点Ｑを含むリセスの中心線Ｏ１と直角なそのリセスの断面形状または端面形状において、その着力点Ｑにおけるリセスの側壁に垂直な面直角力Ｆの駆動角θが、接線方向よりも外側向きを正としてθ≦０°になるようになっているため、リセスの側壁には中心線Ｏ１を中心とする接線方向か内側向きに面直角力Ｆが加えられることになる。これにより、従来のようにリセスの側壁に対して外側向きに力が加えられる場合（０°＜θ）に比較して、ねじ締付工具がリセスから抜け出すカムアウトが生じ難くなり、リセスの変形や嵌合凸部の破損、摩耗などが抑制されるとともに、比較的容易に大きな締付トルクでねじを締め付けることができるようになる。特に、θ＜０°の場合には、リセスの側壁を内側へ向かって引き込む方向の分力が発生するため、嵌合凸部がリセスに対して食い付くようになり、カムアウトが一層適切に抑制されて上記効果が顕著となる。

また、リセスの３つ以上のトルク伝達部が半径Ｒの円弧の凹円弧形状部を介して互いに接続されているとともに、その凹円弧形状部によってトルク伝達部の側壁が構成されており、その凹円弧形状部上に着力点Ｑが存在するため、その凹円弧形状部の半径Ｒや中心点Ｐ１を適当に設定することにより、前記着力点Ｑにおける面直角力Ｆの駆動角θを０°以下とすることができる。凹円弧形状部が半径Ｒの円弧であるため、着力点Ｑにおける接線方向等を計算によって容易に求めることが可能であり、駆動角θが０°以下の所定の角度となるように、リセスの形状設計を計算によって容易に行なうことができる。

また、上記半径Ｒは０．１５Ｇ≦Ｒ≦０．３０Ｇの範囲内で、その半径Ｒの凹円弧形状部の中心点Ｐ１は、０．８５Ｇ≦ＧＲ≦０．９５Ｇの範囲内の中心点直径ＧＲの円周上に位置している一方、着力点Ｑは中心線Ｏ１を中心とする直径が０．８７Ｇ以上で且つ０．９３Ｇ以下の範囲内でその凹円弧形状部上に存在することから、前記面直角力Ｆの駆動角θを０°以下とすることができる。この場合はまた、駆動角θを−２４．６°≦θ≦０°の範囲内とすることが可能で、面直角力Ｆと着力点Ｑにおける接線方向の力Ｎとの比Ｆ／ＮすなわちＦ／Ｆｃｏｓθ＝１／ｃｏｓθが１．０〜１．１０の範囲内となり、駆動角θによるトルクの伝達ロスが１０％以内に抑えられる。
また、リセスのトルク伝達部の外周壁が前記外径Ｇの円弧形状を成しているとともに、その外周壁と着力点Ｑ側の凹円弧形状部との間が所定の半径Ｒｃの円弧によって滑らかに接続されているため、そのリセスをパンチにより陥没させて形成する場合、コーナが尖っている場合に比較して高い精度で適切に形成できるとともに、そのパンチの耐久性が向上する。

第４発明では、リセスのトルク伝達部（溝部分）の比率Ｗが０．３５＜Ｗ＜０．５０の範囲内とされるため、前記半径Ｒおよび中心点直径ＧＲが第３発明の数値範囲の要件を満たすように設定することが可能で、駆動角θを−２４．６°≦θ≦０°の範囲内にすることができる。また、一般にねじ締付工具の方がねじよりも高い強度の材料にて構成されるため、リセスのトルク伝達部の比率Ｗが０．５０未満とされることにより、ねじ締付工具に対してリセスの強度がバランス良く向上させられ、そのリセスの変形等が抑制されるとともに、大きな締付トルクで締め付けることができる。

第７発明では、嵌合凸部の３つ以上のトルク伝達部が円または楕円の凹円弧形状部を介して互いに接続されているとともに、その凹円弧形状部によってそのトルク伝達部の側壁の一部または全部が構成されているため、その凹円弧形状部の円弧の大きさや中心点（凹円弧形状部の中心点Ｐ２）などを適当に設定することにより、嵌合凸部のトルク伝達部の外周側端部がリセスのトルク伝達部の側壁面に当接し、その当接部である着力点Ｑを介して締付トルクがねじに伝達されるようにすることができる。また、リセスの形状を考慮して嵌合凸部の形状設計を計算により容易に行なうことができる。

第８発明は、上記凹円弧形状部が前記半径Ｒに対してｒ≧Ｒの関係を有する半径ｒの円弧の場合で、嵌合凸部のトルク伝達部の外径をｇとした時、その半径ｒは０．１７ｇ≦ｒ≦０．３３ｇの範囲内で、その半径ｒの凹円弧形状部の中心点Ｐ２は、０．９４ｇ≦ｇｒ≦１．０６ｇの範囲内の中心点直径ｇｒの円周上に位置しており、その凹円弧形状部の着力点Ｑ側の端部はその着力点Ｑすなわちトルク伝達部の外周側端部に達しているため、前記リセスと近似した形状となり、嵌合凸部のトルク伝達部の外周側端部がリセスのトルク伝達部の側壁面に当接させられるように、嵌合凸部の形状設計を容易に行なうことができる。

第９発明では、上記嵌合凸部のトルク伝達部の外径ｇが、リセスのトルク伝達部の外径Ｇに対して０．８７Ｇ≦ｇ≦０．９３Ｇの範囲内とされるため、外周壁と凹円弧形状部との間が所定の半径Ｒｃの円弧で接続されるリセスのトルク伝達部の側壁面に対し、嵌合凸部のトルク伝達部の外周側端部を当接させて適切にトルクを伝達することができる。また、外径ｇが０．８７Ｇ以上であるため、リセスのトルク伝達部の外周側部分（０．８７Ｇよりも外側）に嵌合凸部のトルク伝達部の外周側端部が当接させられるようになり、大きな締付トルクでねじを締め付けることができるとともに、同じ大きさのトルクであれば面直角力Ｆが低減されてリセスの変形や嵌合凸部の破損、摩耗などが抑制される。

上記外径ｇの範囲は、一般的なねじ締付構造における着力点Ｑの位置がリセスの外径Ｇに対して０．９Ｇ程度であることを想定して定めたもので、製作上の誤差等を考慮して０．８７Ｇ≦ｇ≦０．９３Ｇとした。

第１０発明では、嵌合凸部のトルク伝達部の外周壁は前記外径ｇの円弧形状を成しており、その外周壁と凹円弧形状部とが交わる角部が前記リセスのトルク伝達部の側壁面に当接させられる着力点Ｑであるため、その着力点Ｑをリセスのトルク伝達部のできるだけ外周側に位置させることができる。これにより、第９発明と同様に大きな締付トルクでねじを締め付けることができるとともに、同じ大きさのトルクであれば面直角力Ｆが低減されてリセスの変形や嵌合凸部の破損、摩耗などが抑制される。

第１１発明は、嵌合凸部の最小径部分の先端がリセスの最小径部分の途中に係合させられる場合で、それ等の最小径部分の傾斜角度α１、α２がそれぞれ７°以下で、且つ、α２≦α１、およびα１−α２≦３°であるため、両者の間に大きな静止摩擦が発生し、ねじ締付工具にねじが保持（付着）され易く、ロボットによるねじの自動締付が可能である。

第１２発明では、リセスおよび嵌合凸部の最大径部分の傾斜角度ε１、ε２がそれぞれ１５°以下で且つε１＝ε２であるため、それ等のリセスおよび嵌合凸部をプレスによる鍛造加工などで成形する際に傾斜角度ε１、ε２が抜け勾配となり、容易に高い精度で成形することができる。

第１３発明では、面直角力Ｆの駆動角θが−２４．６°≦θ≦０°の範囲内であるため、カムアウトが生じ難くなってリセスの変形や嵌合凸部の破損、摩耗などが抑制されるとともに、比較的容易に大きな締付トルクでねじを締め付けることができる一方、面直角力Ｆと着力点Ｑにおける接線方向の力Ｎとの比Ｆ／Ｎが１．０〜１．１０の範囲内となり、駆動角θによるトルクの伝達ロスが１０％以内に抑えられる。

第１４発明のねじおよび第１５発明のねじ締付工具は、実質的に第１発明、第４発明、第５発明、第７発明〜第１３発明のねじ締付構造と同様の作用効果が得られる。

本発明の一実施例であるトルク伝達部が５つの場合のねじ締付構造を示す図で、(a) は中心線Ｏ１、Ｏ２と直角な横断面図で(b) におけるIA−IA断面に相当する図であり、(b) は中心線Ｏ１、Ｏ２を含む縦断面図で(a) におけるIB−IB断面に相当する図である。 面直角力Ｆと接線方向の力Ｎとの比Ｆ／Ｎと駆動角θとの関係を示す図である。 リセスの凹円弧形状部の半径Ｒとその中心点Ｐ１が位置する円周の中心点直径ＧＲと駆動角θとの関係を調べた結果を説明する図で、(a) は表で示したものであり、(b) はグラフで示したものである。 ３溝〜６溝のリセスに関して、凹円弧形状部の半径Ｒとその中心点Ｐ１が位置する円周の中心点直径ＧＲとトルク伝達部（溝部分）の比率Ｗとの関係を調べた結果を説明する図である。 図４の結果をグラフで示したものである。 嵌合凸部の外径ｇをリセスの外径Ｇに対して０．９Ｇとした場合に、リセスに関する半径Ｒおよび中心点直径ＧＲを嵌合凸部に関する半径ｒおよび中心点直径ｇｒに換算した値を示す図である。 トルク伝達部が３つの場合の実施例を説明する図で、図１の(a) に対応する断面図である。 トルク伝達部が４つの場合の実施例を説明する図で、図１の(a) に対応する断面図である。 トルク伝達部が６つの場合の実施例を説明する図で、図１の(a) に対応する断面図である。 従来のねじ締付構造の一例を説明する図で、図１に対応する断面図である。

着力点Ｑを含むリセスの中心線Ｏ１と直角なそのリセスの形状は、断面であっても端面であっても良い。これは着力点Ｑの位置によって定まり、例えばねじ締付工具の嵌合凸部がリセスから突き出している場合は、通常はリセスの開口端部に着力点Ｑが存在し、上記リセスの形状は端面形状を意味する。ねじ締付工具の嵌合凸部がリセスの内部に埋没する場合は、通常はその嵌合凸部の上端面部分に着力点Ｑが位置し、リセスの深さ方向の中間部分に着力点Ｑが存在することになり、上記リセスの形状は断面形状を意味する。第７発明等において、着力点Ｑを含む嵌合凸部の中心線Ｏ２と直角な嵌合凸部の形状も、着力点Ｑの位置に応じて断面形状或いは端面形状となる。なお、着力点Ｑは必ずしも１点でなく、例えばリセスの深さ方向に線状に連続して存在する場合もあり、その総ての範囲で本発明の要件を満たすことが望ましいが、何れかの一部の着力点Ｑで本発明の要件を満たす場合でも良い。

駆動角θは０°以下であれば良いが、駆動角θがマイナス側へ大きくなる程Ｆ／Ｎが大きくなってトルクの伝達ロスが大きくなる一方、締付トルクは±１０％以下の精度が要求される場合が多いため、トルクの伝達ロスについても１０％以内に抑えることが望ましく、そのためには駆動角θを−２４．６°以上とする必要がある。なお、この伝達ロスを考慮してトルク制御を行なうこともできるため、駆動角θが−２４．６°を下回るようなねじ締付構造を採用することもできる。駆動角θを例えば−１７°≦θ≦０°とすれば、トルクの伝達ロスを５％以下にできる一方、θ＜０°とすればリセスの側壁を内側へ向かって引き込む方向の分力が発生するようになってカムアウトが一層適切に抑制されるなど、伝達ロスやカムアウト等を考慮して駆動角θは適宜設定される。

本発明は、ねじを締め付ける際に当接する着力点Ｑにおける面直角力Ｆの駆動角θが０°以下になるようにするものであるが、ねじを緩める際にも同様の作用効果が得られるように、リセスおよび嵌合凸部のトルク伝達部を中心線Ｏ１、Ｏ２の周方向において対称形状とすることが望ましい。但し、締付側と緩め側とでは必要トルク等が異なるため、非対称の形状とすることも可能である。

嵌合凸部は、第７発明のようにトルク伝達部が円または楕円の凹円弧形状部を介して互いに接続されるようにすることが望ましいが、円弧形状以外の種々の形状を採用できる。特に、嵌合凸部は、所定の着力点Ｑでリセスに当接させられれば良く、駆動角θとは直接関係が無いため、形状設計等も比較的容易である。なお、トルク伝達部が円または楕円の凹円弧形状部を介して接続される第７発明の場合でも、円弧の大きさや中心点の位置が異なる種々の試験品を製作し、試行錯誤で形状設計を行なうこともできるなど、種々の設計手法が可能である。

第４発明では、リセスのトルク伝達部（溝部分）の比率Ｗが０．３５＜Ｗ＜０．５０の範囲内とされるが、この比率Ｗはねじの材質に応じて適宜設定することが可能で、例えばステンレス鋼や非鉄等の一般的なねじの場合、ねじ締付工具に比較して脆弱であるため、上記比率Ｗを例えば０．３５〜０．４０程度と比較的小さくすることが望ましい。合金鋼等の高強度のねじの場合、ねじ締付工具の強度とのバランスを考慮して０．４０〜０．５０程度と大きくすることが望ましい。条件によっては、上記数値範囲を超えて比率Ｗを設定することもできる。ねじ締付工具の嵌合凸部の形状についても、リセスの形状に応じて適宜設定される。

第８発明は、着力点Ｑが中心線Ｏ１を中心とする０．９Ｇ程度の円周上に位置する一般的なねじ締付構造を前提として、第１発明のリセス形状に対応して半径ｒおよび中心点直径ｇｒの範囲を定めたものである。なお、第７発明の実施に際しては、半径ｒの円弧の代わりに楕円形の一部を切り取った凹円弧形状部を採用することができるし、第１発明、第４発明、或いは第５発明の実施に際しては円や楕円の円弧形状以外の形状で嵌合凸部の隣接するトルク伝達部を接続することもできる。

第９発明も、着力点Ｑが中心線Ｏ１を中心とする０．９Ｇ程度の円周上に位置する一般的なねじ締付構造を想定して、リセスの外径Ｇに対して嵌合凸部の外径ｇを０．８７Ｇ≦ｇ≦０．９３Ｇの範囲内としたもので、ｇ＝０．９Ｇとすることが望ましいが、必要に応じて上記数値範囲を超えて外径ｇを設定することも可能である。

第１０発明では、嵌合凸部のトルク伝達部の外周壁が外径ｇの円弧形状を成しており、その外周壁と凹円弧形状部とが交わる角部が着力点Ｑとなるが、外周壁と凹円弧形状部とを所定の円弧や面取状の平坦面等で接続したり、外周壁を平坦面にしたりすることもできるなど、適宜変更することが可能である。

第１１発明および第１２発明では、リセスや嵌合凸部の最小径部分や最大径部分が中心線Ｏ１、Ｏ２に対して傾斜角度α１、α２、ε１、ε２で傾斜させられているが、中心線Ｏ１、Ｏ２と平行なストレート形状のリセスや嵌合凸部を採用することもできる。リセスおよび嵌合凸部の何れか一方だけをストレート形状とすることも可能である。また、付着性や鍛造成形性等の点で傾斜角度α１、α２は３°〜７°程度の範囲内が適当で、傾斜角度ε１、ε２は１０°〜１５°程度の範囲内が適当である。なお、第１１発明、第１２発明の数値範囲を超えてそれ等の傾斜角度α１、α２、ε１、ε２を設定することもできるし、α２＞α１としたり、ε１≠ε２としたりすることも可能である。

本発明は、リセスや嵌合凸部のトルク伝達部の数が３〜６の場合に好適に適用されるが、トルク伝達部の数が７以上のものにも適用され得る。また、本発明によれば、リセスの変形や嵌合凸部の破損、摩耗等が抑制され、大きな締付トルクでねじを締め付けることができるようになるが、締付トルクが同じであればそれ等の材質を安価なものに変更できる等の利点もある。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例であるねじ締付構造８を示す図で、ねじ１０の頭部に設けられた凹陥状のリセス１２およびねじ締付工具１４に設けられた嵌合凸部１６が、それぞれ等角度間隔で外周側へ突き出す５つのトルク伝達部１８、２０を備えている場合で、何れもそれ等のねじ１０、ねじ締付工具１４の中心線Ｏ１、Ｏ２と同心に設けられている。そして、それ等のリセス１２および嵌合凸部１６が互いに同心に嵌合され、ねじ締付工具１４が中心線Ｏ２の右まわりに回転させられることにより、嵌合凸部１６の５つのトルク伝達部２０の外周側端部がそれぞれリセス１２のトルク伝達部１８の側壁面に当接させられ、その当接部である着力点Ｑを介して締付トルクがねじ１０に伝達される。着力点Ｑは、リセス１２がねじ１０の頭部の端面２２に開口する開口端部（図１(a) の紙面の位置）に存在するが、ねじ締付工具１４の先端側（図１(b) の下方）へ向かって線状に存在することが望ましい。ねじ締付工具１４はねじ回しやビットなどである。図１の(a) は中心線Ｏ１、Ｏ２と直角な横断面図で、(b) におけるIA−IA断面に相当し、図１の(b) は中心線Ｏ１、Ｏ２を含む縦断面図で、(a) におけるIB−IB断面に相当する。

ここで、上記着力点Ｑを含む中心線Ｏ１と直角なリセス１２の端面形状において、その着力点Ｑにおけるリセス１２の側壁に垂直な面直角力Ｆの方向が、その中心線Ｏ１を中心とする着力点Ｑの接線方向（図１(a) において矢印Ｎで示す方向）から傾斜する角度を駆動角θとした時、駆動角θは接線方向よりも外側向きを正として−２４．６°≦θ≦０°の範囲内となるように、そのリセス１２の形状が定められている。すなわち、図１(a) に示すリセス１２の端面形状において、リセス１２の５つのトルク伝達部（溝部分）１８はそれぞれ半径Ｒの凹円弧形状部２４を介して互いに接続されているとともに、その凹円弧形状部２４によってトルク伝達部１８の側壁の略全部が構成されている。また、リセス１２のトルク伝達部１８の外径をＧとした時、半径Ｒは０．１５Ｇ≦Ｒ≦０．３０Ｇの範囲内で、半径Ｒの凹円弧形状部２４の中心点Ｐ１は、中心線Ｏ１を中心として０．８５Ｇ≦ＧＲ≦０．９５Ｇの範囲内の中心点直径ＧＲの円周上に位置しており、凹円弧形状部２４は着力点Ｑを僅かに超える位置まで設けられていて、その凹円弧形状部２４上に着力点Ｑが存在する。

上記駆動角θが０°以下とされることにより、従来のように面直角力Ｆが外側向き（０°＜θ）の場合（図１０参照）に比較して、ねじ締付工具１４がリセス１２から抜け出すカムアウトが生じ難くなるが、駆動角θがマイナス側へ大きくなる程、面直角力Ｆと着力点Ｑにおける接線方向の力Ｎとの比Ｆ／Ｎが大きくなり、トルクの伝達ロスが大きくなる。締付トルクについては、±１０％以下の精度が要求される場合が多いため、トルクの伝達ロスについても１０％以下となるように、本実施例ではＦ／Ｎが１．１０以下となるように駆動角θを−２４．６°以上とした。図２は、駆動角θとＦ／Ｎとの関係を示す図で、接線方向の力Ｎは前記(1) 式で示すようにＦ・ｃｏｓθで表されることから、Ｆ／Ｎ＝１／ｃｏｓθとなる。なお、駆動角θを例えば−１７°≦θ≦０°とすれば、トルクの伝達ロスを５％以下にできるなど、伝達ロスやカムアウトの生じ易さ等を考慮して駆動角θは適宜設定される。

また、半径Ｒおよび中心点Ｐ１が位置する中心点直径ＧＲの数値範囲は、着力点Ｑすなわち嵌合凸部１６のトルク伝達部２０の外周側端部の径寸法を、一般的なねじ締付構造と同じ０．９０Ｇと仮定して、駆動角θが−２４．６°≦θ≦０°の範囲内となるように定めたものである。具体的には、図３に示すように半径Ｒおよび中心点直径ＧＲについて適当に設定し、着力点Ｑすなわち０．９０Ｇの位置における面直角力Ｆの駆動角θを求めると、０．１５Ｇ≦Ｒ≦０．３０Ｇで且つ０．８５Ｇ≦ＧＲ≦０．９５Ｇの範囲内であれば、駆動角θを−２４．６°≦θ≦０°の範囲内にできることが分かった。図３の(b) のグラフで一点鎖線で囲った範囲は、半径Ｒが０．１５Ｇ≦Ｒ≦０．３０Ｇで且つ駆動角θが−２４．６°≦θ≦０°の領域である。この半径Ｒ、中心点直径ＧＲ、および駆動角θの関係は、トルク伝達部１８の数（溝数）に関係無く成立する。なお、図３(b) のグラフから明らかなように、半径Ｒが０．１５Ｇ≦Ｒ≦０．３０Ｇの範囲外であったり、中心点直径ＧＲが０．８５Ｇ≦ＧＲ≦０．９５Ｇの範囲外であったりしても、駆動角θを−２４．６°≦θ≦０°の範囲内とすることが可能である。

本実施例では、図１に示すように半径Ｒ＝０．１６Ｇで、中心点直径ＧＲ＝０．９０Ｇであり、着力点Ｑすなわち嵌合凸部１６のトルク伝達部２０の外周側端部の径寸法を一般的なねじ締付構造と同じ０．９０Ｇとすると、駆動角θ≒−１０°となる。

一方、図１(a) に示すリセス１２の端面形状において、中心線Ｏ１を中心とするリセス１２のトルク伝達部１８の角度φ１、およびトルク伝達部１８間の離間角度φ２は、トルク伝達部の比率（以下、溝部比率という）Ｗ＝φ１／（φ１＋φ２）とした時、０．３５＜Ｗ＜０．５０の関係を満足するように定められている。溝部比率Ｗは、一般にはねじ１０の材質すなわち強度に応じて定められるが、この溝部比率Ｗによってトルク伝達部１８の形状は変化し、前記半径Ｒおよび中心点直径ＧＲが０．１５Ｇ≦Ｒ≦０．３０Ｇで且つ０．８５Ｇ≦ＧＲ≦０．９５Ｇの条件を満足するように、そのトルク伝達部１８の形状を設定することができない場合がある。上記溝部比率Ｗは、ねじ１０の材質すなわち強度がねじ締付工具１４よりも脆弱であることを考慮して所定の強度が得られ、且つ、半径Ｒおよび中心点直径ＧＲが０．１５Ｇ≦Ｒ≦０．３０Ｇで且つ０．８５Ｇ≦ＧＲ≦０．９５Ｇの条件を満足するようにトルク伝達部１８の形状を設定できる範囲である。

図４は、トルク伝達部１８の数である溝数（３溝〜６溝）に応じて、半径Ｒおよび中心点直径ＧＲを変化させて上記溝部比率Ｗを算出した表で、図５は溝部比率Ｗと駆動角θとの二次元座標に図４の算出結果をプロットしたグラフである。図４の表の「ＮＧ」は、溝部比率Ｗがマイナスになって形状として成立しないことを意味する。図５において一点鎖線で囲った範囲は、溝部比率Ｗが０．３５＜Ｗ＜０．５０で、且つ、駆動角θが−２４．６°≦θ≦０°の領域であり、溝部比率Ｗが０．３５＜Ｗ＜０．５０の範囲内であれば、半径Ｒおよび中心点直径ＧＲが０．１５Ｇ≦Ｒ≦０．３０Ｇで且つ０．８５Ｇ≦ＧＲ≦０．９５Ｇの条件を満足するようにトルク伝達部１８の形状を設定できることが分かる。なお、半径Ｒが０．１０Ｇの場合、前記図３からは適当に見えるが、上記図４および図５を見ると、３溝〜６溝の何れにおいても、また中心点直径ＧＲが０．８５Ｇ〜０．９５Ｇの何れの場合も、溝部比率Ｗが０．５よりも遙かに大きくなり、強度等の点で適当でないことが分かる。

図１(a) に示すリセス１２の端面形状において、リセス１２のトルク伝達部１８の外周壁２６は外径Ｇの円弧形状を成しており、その外周壁２６と着力点Ｑ側の凹円弧形状部２４との間は、Ｒｃ＜（Ｇ−ＧＲ）／２の関係を有する半径Ｒｃの円弧によって滑らかに接続されている。凹円弧形状部２４は、中心線Ｏ１まわりにおいて対称形状を成しており、着力点Ｑと反対側の端部も上記半径Ｒｃの円弧によって外周壁２６に滑らかに接続されている。すなわち、着力点Ｑはねじ１０を締め付ける際の当接部であるが、ねじ１０を緩める際に嵌合凸部１６が係合させられる反対側も同様（対称的）に構成され、ねじ１０を締め付ける時と同様の作用効果が得られるようになっている。ねじ締付工具１４についても同様に、嵌合凸部１６のトルク伝達部２０は中心線Ｏ２の周方向において対称形状とされている。

ねじ締付工具１４の嵌合凸部１６に関しては、着力点Ｑを含む嵌合凸部１６の中心線Ｏ２と直角な断面形状、すなわち図１(a) に示す断面形状において、トルク伝達部２０の外径ｇは前記リセスの外径Ｇに対して０．８７Ｇ≦ｇ≦０．９３Ｇの範囲内である。この外径ｇの範囲は、一般的なねじ締付構造における着力点Ｑの位置がリセス１２の外径Ｇに対して０．９Ｇ程度であることを想定して定めたもので、製作上の誤差等を考慮して０．８７Ｇ≦ｇ≦０．９３Ｇとしたのであり、本実施例ではｇ≒０．９０Ｇである。また、５つのトルク伝達部（羽根部）２０は、それぞれ半径ｒの凹円弧形状部２８を介して互いに接続されているとともに、その凹円弧形状部２８によってトルク伝達部２０の側壁の全部が構成されている。半径ｒは、前記半径Ｒに対してｒ≧Ｒの関係を有するとともに、凹円弧形状部２８の最小径ｂはリセス１２の凹円弧形状部２４の最小径Ｂに対してｂ＜Ｂの関係を有する。半径ｒはまた、半径Ｒに対応して０．１７ｇ≦ｒ≦０．３３ｇの範囲内とされており、その半径ｒの凹円弧形状部２８の中心点Ｐ２は、中心線Ｏ２を中心として０．９４ｇ≦ｇｒ≦１．０６ｇの範囲内の中心点直径ｇｒの円周上に位置している。すなわち、ｇ＝０．９０Ｇとして、前記半径Ｒ＝０．１５Ｇ〜０．３０Ｇを半径ｒに換算すると図６の(a) に示すようにｒ＝０．１７ｇ〜０．３３ｇとなり、中心点直径ＧＲ＝０．８５Ｇ〜０．９５Ｇを中心点直径ｇｒに換算すると、図６の(b) に示すようにｇｒ＝０．９４ｇ〜１．０６ｇになる。本実施例では、図１に示すように半径ｒ＝０．２１ｇで前記半径Ｒ＝０．９０Ｇよりも大きく、中心点直径ｇｒ＝１．０３ｇで前記中心点直径ＧＲ＝０．９０Ｇよりも大きい。

また、図１(a) に示す断面形状において、嵌合凸部１６のトルク伝達部２０の外周壁３０は前記外径ｇの円弧形状を成しており、その外周壁３０と前記凹円弧形状部２８とが交わる角部が前記リセス１２のトルク伝達部１８の側壁面に当接させられる当接部、すなわち前記着力点Ｑとなるように構成されている。すなわち、凹円弧形状部２８は中心線Ｏ２の周方向において対称的に形成されており、その両端部が何れもトルク伝達部２０の外周側端縁（外径ｇ＝０．９０Ｇ）まで達していて、外周壁３０と鋭角に交わっている。

前記リセス１２の複数のトルク伝達部１８間に位置する最小径部分、すなわち前記凹円弧形状部２４の中央部分は、そのリセス１２の穴底側（図１(b) における下方）へ向かうに従って３°〜７°の範囲内の傾斜角度α１で中心線Ｏ１に接近するように傾斜させられている。嵌合凸部１６の複数のトルク伝達部２０間に位置する最小径部分、すなわち凹円弧形状部２８の中央部分も、先端側（図１(b) における下方）へ向かうに従って３°〜７°以下の傾斜角度α２で中心線Ｏ２に接近するように傾斜させられている。それ等の傾斜角度α１およびα２はまた、α２≦α１で且つα１−α２≦３°の関係を有し、本実施例ではα１−α２≒２°である。これにより、嵌合凸部１６の上記最小径部分の先端がリセス１２の上記最小径部分の途中に係合させられ、その状態でねじ締付工具１４が中心線Ｏ２の右まわりに回転させられることにより、図１の(a) に示すようにトルク伝達部２０の外周側端縁がリセス１２のトルク伝達部１８の側壁に当接させられて締付トルクが伝達される。図１(b) の点Ａは、嵌合凸部１６の最小径部分の先端がリセス１２の最小径部分の途中に係合させられた接触点で、α１−α２≦３°であることから比較的大きな静止摩擦で付着する。

また、リセス１２のトルク伝達部１８の最大径部分、具体的には中心線Ｏ１まわりにおける外周壁２６の中央部分は、穴底側（図１(b) における下方）へ向かうに従って１０°〜１５°の範囲内の傾斜角度ε１で中心線Ｏ１に接近するように傾斜させられている。嵌合凸部１６のトルク伝達部２０の最大径部分、具体的には中心線Ｏ２まわりにおける外周壁３０の中央部分も、先端側（図１(b) における下方）へ向かうに従って１０°〜１５°の範囲内の傾斜角度ε２で中心線Ｏ２に接近するように傾斜させられている。これ等の傾斜角度ε１およびε２は、本実施例ではε１＝ε２である。

このような本実施例のねじ締付構造８においては、嵌合凸部１６のトルク伝達部２０の外周側端部がリセス１２のトルク伝達部１８の側壁面に当接させられ、その当接部である着力点Ｑを介して締付トルクがねじ１０に伝達される場合に、その着力点Ｑを含むリセス１２の中心線Ｏ１と直角な端面形状において、面直角力Ｆの駆動角θが０°以下になるようにしたため、リセス１２の側壁には中心線Ｏ１を中心とする接線方向か内側向きに面直角力Ｆが加えられることになる。これにより、従来のように面直角力Ｆが外側向き（０°＜θ）の場合（図１０参照）に比較して、ねじ締付工具１４がリセス１２から抜け出すカムアウトが生じ難くなり、リセス１２の変形や嵌合凸部１６の破損、摩耗などが抑制されるとともに、比較的容易に大きな締付トルクでねじ１０を締め付けることができるようになる。特に、θ＜０°の場合には、リセス１２の側壁を内側へ向かって引き込む方向の分力が発生するため、嵌合凸部１６がリセス１２に対して食い付くようになり、カムアウトが一層適切に抑制されて上記効果が顕著となる。

また、リセス１２の５つのトルク伝達部１８が半径Ｒの凹円弧形状部２４を介して互いに接続されているとともに、その凹円弧形状部２４によってトルク伝達部１８の側壁の略全部が構成されており、その凹円弧形状部２４上に着力点Ｑが存在するため、その凹円弧形状部２４の半径Ｒや中心点Ｐ１を適当に設定することにより、前記着力点Ｑにおける面直角力Ｆの駆動角θを０°以下とすることができる。凹円弧形状部２４が半径Ｒの円弧であるため、着力点Ｑにおける接線方向等を計算によって容易に求めることが可能であり、駆動角θが０°以下の所定の角度となるように、リセス１２の形状設計を計算によって容易に行なうことができる。

また、上記半径Ｒは０．１５Ｇ≦Ｒ≦０．３０Ｇの範囲内で、その半径Ｒの凹円弧形状部２４の中心点Ｐ１は、０．８５Ｇ≦ＧＲ≦０．９５Ｇの範囲内の中心点直径ＧＲの円周上に位置しており、その凹円弧形状部２４は着力点Ｑに達している一方、その着力点Ｑは一般的なねじ締付構造と同様に中心線Ｏ１を中心とする０．９Ｇ程度の円周上に位置するため、前記面直角力Ｆの駆動角θを０°以下とすることができる。この場合はまた、駆動角θを−２４．６°≦θ≦０°の範囲内とすることが可能で、面直角力Ｆと着力点Ｑにおける接線方向の力Ｎとの比Ｆ／Ｎが１．０〜１．１０の範囲内となり、駆動角θによるトルクの伝達ロスが１０％以内に抑えられる。

また、リセス１２の溝部比率Ｗ〔＝φ１／（φ１＋φ２）〕が０．３５＜Ｗ＜０．５０の範囲内とされているため、前記半径Ｒおよび中心点直径ＧＲが０．１５Ｇ≦Ｒ≦０．３０Ｇで且つ０．８５Ｇ≦ＧＲ≦０．９５Ｇを満足するように形状設計を行なうことが可能で、駆動角θを−２４．６°≦θ≦０°の範囲内にすることができる。加えて、一般にねじ締付工具１４の方がねじ１０よりも高い強度の材料にて構成されるため、リセス１２の溝部比率Ｗが０．５０未満とされることにより、ねじ締付工具１４に対してリセス１２の強度がバランス良く向上させられ、そのリセス１２の変形等が抑制されるとともに、大きな締付トルクで締め付けることができる。

また、リセス１２のトルク伝達部１８の外周壁２６は外径Ｇの円弧形状を成しているが、その外周壁２６と凹円弧形状部２４との間が所定の半径Ｒｃの円弧によって滑らかに接続されているため、そのリセス１２をパンチにより陥没させて形成する場合、コーナが尖っている場合に比較して高い精度で適切に形成できるとともに、そのパンチの耐久性が向上する。

また、嵌合凸部１６の５つのトルク伝達部２０が半径ｒの凹円弧形状部２８を介して互いに接続されているとともに、その凹円弧形状部２８によってトルク伝達部２０の側壁の全部が構成されているため、その凹円弧形状部２８の円弧の半径ｒや中心点Ｐ２などを適当に設定することにより、嵌合凸部１６のトルク伝達部２０の外周側端部がリセス１２のトルク伝達部１８の側壁面に当接し、その当接部である着力点Ｑを介して締付トルクがねじ１０に伝達されるようにすることができる。凹円弧形状部２８が半径ｒの円弧であるため、リセス１２の形状を考慮して嵌合凸部１６の形状設計を計算により容易に行なうことができる。

また、上記半径ｒは前記半径Ｒに対してｒ≧Ｒの関係を有するとともに、０．１７ｇ≦ｒ≦０．３３ｇの範囲内で、その半径ｒの凹円弧形状部２８の中心点Ｐ２は、０．９４ｇ≦ｇｒ≦１．０６ｇの範囲内の中心点直径ｇｒの円周上に位置しており、その凹円弧形状部２８の端部は着力点Ｑすなわちトルク伝達部２０の外周側端部に達しているため、前記リセス１２と近似した形状となり、嵌合凸部１６のトルク伝達部２０の外周側端部がリセス１２のトルク伝達部１８の側壁面に当接させられるように、嵌合凸部１６の形状設計を容易に行なうことができる。

また、上記嵌合凸部１６のトルク伝達部２０の外径ｇが０．８７Ｇ≦ｇ≦０．９３Ｇの範囲内とされるため、リセス１２の外周壁２６と凹円弧形状部２４との間が所定の半径Ｒｃの円弧で接続される場合でも、凹円弧形状部２４で構成されるトルク伝達部１８の側壁面に嵌合凸部１６のトルク伝達部２０の外周側端部を当接させて適切にトルクを伝達することができる。加えて、外径ｇが０．８７Ｇ以上であるため、リセス１２のトルク伝達部１８の外周側部分（０．８７Ｇよりも外側）に嵌合凸部１６のトルク伝達部２０の外周側端部が当接させられるようになり、大きな締付トルクでねじ１０を締め付けることができるとともに、同じ大きさのトルクであれば面直角力Ｆが低減されてリセス１２の変形や嵌合凸部１６の破損、摩耗などが抑制される。

また、嵌合凸部１６のトルク伝達部２０の外周壁３０は外径ｇの円弧形状を成しており、その外周壁３０と凹円弧形状部２８とが交わる角部が着力点Ｑとなるため、その着力点Ｑをリセス１２のトルク伝達部１８のできるだけ外周側に位置させることができる。これにより、大きな締付トルクでねじ１０を締め付けることができるとともに、同じ大きさのトルクであれば面直角力Ｆが低減されてリセス１２の変形や嵌合凸部１６の破損、摩耗などが抑制される。

また、嵌合凸部１６の最小径部分の先端がリセス１２の最小径部分の途中に係合させられることにより軸方向の嵌合位置（挿入位置）が定められるが、それ等の最小径部分の傾斜角度α１、α２がそれぞれ７°以下で、且つ、α２≦α１、およびα１−α２≦３°であるため、両者の間に大きな静止摩擦が発生し、ねじ締付工具１４にねじ１０が保持（付着）され易く、ロボットによるねじ１０の自動締付が可能である。

また、リセス１２および嵌合凸部１６の最大径部分の傾斜角度ε１、ε２がそれぞれ１５°以下で且つε１＝ε２であるため、それ等のリセス１２および嵌合凸部１６をプレスによる鍛造加工などで成形する際に傾斜角度ε１、ε２が抜け勾配となり、容易に高い精度で成形することができる。

なお、上記実施例はリセス１２のトルク伝達部１８、嵌合凸部１６のトルク伝達部２０が５つの場合であったが、それ等のトルク伝達部１８、２０が３つの場合、４つの場合、６つの場合にも本発明は好適に適用され得る。図７〜図９のねじ締付構造４０、４２、４４は、トルク伝達部１８、２０がそれぞれ３つの場合、４つの場合、６つの場合の実施例で、何れも前記図１の(a) に対応する断面図である。これ等の実施例においても、リセス１２に関する半径Ｒ、中心点直径ＧＲ、コーナ部の半径Ｒｃ、溝部比率Ｗ、傾斜角度α１、ε１、嵌合凸部１６に関する外径ｇ、半径ｒ、中心点直径ｇｒ、傾斜角度α２、ε２等は前記実施例と同様に設定されており、着力点Ｑにおける面直角力Ｆの駆動角θが−２４．６°≦θ≦０°の範囲内となるように構成されている。したがって、前記実施例と同様の作用効果が得られる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

８、４０、４２、４４：ねじ締付構造 １０：ねじ １２：リセス １４：ねじ締付工具 １６：嵌合凸部 １８：リセスのトルク伝達部 ２０：嵌合凸部のトルク伝達部 ２４：リセスの凹円弧形状部 ２６：リセスの外周壁 ２８：嵌合凸部の凹円弧形状部 ３０：嵌合凸部の外周壁 Ｏ１：リセスの中心線 Ｏ２：嵌合凸部の中心線 Ｑ：着力点 Ｐ１：リセスの凹円弧形状部の中心点 Ｐ２：嵌合凸部の凹円弧形状部の中心点 Ｆ：面直角力 θ：駆動角 Ｗ：溝部比率（トルク伝達部の比率）

Claims (12)

1. ねじに設けられた凹陥状のリセス、および該ねじを締め付けるねじ締付工具に設けられた嵌合凸部から成り、
   該リセスおよび該嵌合凸部は、何れも等角度間隔で外周側へ突き出す３つ以上のトルク伝達部を有して互いに同心に嵌合され、
   前記ねじ締付工具が回転させられることにより前記嵌合凸部の前記トルク伝達部から前記リセスの前記トルク伝達部を介して前記ねじに締付トルクを伝達するねじ締付構造であって、
   前記嵌合凸部の前記トルク伝達部の外周側端部が前記リセスの前記トルク伝達部の側壁面に当接させられ、その当接部である着力点Ｑを介して前記締付トルクが前記ねじに伝達されるとともに、
   該着力点Ｑを含む前記リセスの中心線Ｏ１と直角な該リセスの断面形状または端面形状において、該着力点Ｑにおける該リセスの側壁に垂直な面直角力Ｆの方向が、該中心線Ｏ１を中心とする該着力点Ｑの接線方向から傾斜する角度を駆動角θとした時、該駆動角θは該接線方向よりも外側向きを正としてθ≦０°であり、
   前記着力点Ｑを含む前記リセスの中心線Ｏ１と直角な該リセスの断面形状または端面形状において、該リセスの前記３つ以上のトルク伝達部は半径Ｒの円弧の凹円弧形状部を介して互いに接続されていて、該凹円弧形状部によって該トルク伝達部の側壁が構成されており、
   前記リセスの前記トルク伝達部の外径をＧとした時、前記半径Ｒは０．１５Ｇ≦Ｒ≦０．３０Ｇの範囲内で、該半径Ｒの前記凹円弧形状部の中心点Ｐ１は、前記中心線Ｏ１を中心として０．８５Ｇ≦ＧＲ≦０．９５Ｇの範囲内の中心点直径ＧＲの円周上に位置しており、前記着力点Ｑは前記中心線Ｏ１を中心とする直径が０．８７Ｇ以上で且つ０．９３Ｇ以下の範囲内で該凹円弧形状部上に存在し、
   前記リセスの前記トルク伝達部の外周壁は前記外径Ｇの円弧形状を成していて、該外周壁と前記着力点Ｑ側の前記凹円弧形状部との間は、Ｒｃ＜（Ｇ−ＧＲ）／２の関係を有する半径Ｒｃの円弧によって滑らかに接続されている
   ことを特徴とするねじ締付構造。
2. 前記着力点Ｑを含む前記リセスの中心線Ｏ１と直角な該リセスの断面形状または端面形状において、該中心線Ｏ１を中心とする該リセスの前記トルク伝達部の角度φ１および該トルク伝達部間の離間角度φ２は、該トルク伝達部の比率Ｗ＝φ１／（φ１＋φ２）とした時、０．３５＜Ｗ＜０．５０の関係を満足する
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のねじ締付構造。
3. 前記着力点Ｑは前記リセスの開口端部に存在し、前記外径Ｇ、半径Ｒ、中心点直径ＧＲ、および角度φ１、φ２は、該リセスの開口端部の寸法である
   ことを特徴とする請求の範囲第４項に記載のねじ締付構造。
4. 前記着力点Ｑを含む前記嵌合凸部の中心線Ｏ２と直角な該嵌合凸部の断面形状または端面形状において、該嵌合凸部の前記３つ以上のトルク伝達部は円または楕円の凹円弧形状部を介して互いに接続されているとともに、該凹円弧形状部によって該トルク伝達部の側壁の一部または全部が構成されている
   ことを特徴とする請求の範囲第１項、第４項、および第５項の何れか１項に記載のねじ締付構造。
5. 前記着力点Ｑを含む前記嵌合凸部の中心線Ｏ２と直角な該嵌合凸部の断面形状または端面形状において、該嵌合凸部の前記３つ以上のトルク伝達部は前記半径Ｒに対してｒ≧Ｒの関係を有する半径ｒの凹円弧形状部を介して互いに接続されているとともに、該凹円弧形状部によって該トルク伝達部の側壁の一部または全部が構成されている一方、
   該嵌合凸部の前記トルク伝達部の外径をｇとした時、前記半径ｒは０．１７ｇ≦ｒ≦０．３３ｇの範囲内で、該半径ｒの前記凹円弧形状部の中心点Ｐ２は、前記中心線Ｏ２を中心として０．９４ｇ≦ｇｒ≦１．０６ｇの範囲内の中心点直径ｇｒの円周上に位置しており、該凹円弧形状部の前記着力点Ｑ側の端部は該着力点Ｑに達している
   ことを特徴とする請求の範囲第１項、第４項、および第５項の何れか１項に記載のねじ締付構造。
6. 前記嵌合凸部の前記トルク伝達部の外径ｇは０．８７Ｇ≦ｇ≦０．９３Ｇの範囲内である
   ことを特徴とする請求の範囲第８項に記載のねじ締付構造。
7. 前記着力点Ｑを含む前記嵌合凸部の中心線Ｏ２と直角な該嵌合凸部の断面形状または端面形状において、該嵌合凸部の前記トルク伝達部の外周壁は前記外径ｇの円弧形状を成しており、該外周壁と前記凹円弧形状部とが交わる角部が前記リセスの前記トルク伝達部の側壁面に当接させられる前記着力点Ｑである
   ことを特徴とする請求の範囲第８項または第９項に記載のねじ締付構造。
8. 前記リセスの前記複数のトルク伝達部間に位置する最小径部分は、穴底側へ向かうに従って７°以下の傾斜角度α１で該リセスの中心線Ｏ１に接近するように傾斜させられているとともに、
   前記嵌合凸部の前記複数のトルク伝達部間に位置する最小径部分は、先端側へ向かうに従って７°以下の傾斜角度α２で該嵌合凸部の中心線Ｏ２に接近するように傾斜させられており、
   且つ、α２≦α１、およびα１−α２≦３°で、前記嵌合凸部の前記最小径部分の先端が前記リセスの前記最小径部分の途中に係合させられ、その状態で前記締付トルクが伝達される
   ことを特徴とする請求の範囲第１項、第４項、第５項、第７項〜第１０項の何れか１項に記載のねじ締付構造。
9. 前記リセスの前記トルク伝達部の最大径部分は、穴底側へ向かうに従って１５°以下の傾斜角度ε１で該リセスの中心線Ｏ１に接近するように傾斜させられているとともに、
   前記嵌合凸部の前記トルク伝達部の最大径部分は、先端側へ向かうに従って１５°以下の傾斜角度ε２で該嵌合凸部の中心線Ｏ２に接近するように傾斜させられており、
   且つ、ε１＝ε２である
   ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のねじ締付構造。
10. 前記駆動角θは−２４．６°≦θ≦０°の範囲内で、
    前記リセスおよび前記嵌合凸部の各々の前記トルク伝達部の数は３、４、５、６の何れかである
    ことを特徴とする請求の範囲第１項、第４項、第５項、第７項〜第１２項の何れか１項に記載のねじ締付構造。
11. 請求の範囲第１項、第４項、第５項、第７項〜第１３項の何れか１項に記載の前記リセスを備えていることを特徴とするねじ。
12. 請求の範囲第１項、第４項、第５項、第７項〜第１３項の何れか１項に記載の前記嵌合凸部を備えていることを特徴とするねじ締付工具。

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