JP5559454B2 - タッピンねじ - Google Patents
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Description
本発明は、特許請求の範囲における請求項１の前半部分に記載した、削りくずを生ずることなくねじ山を形成するタッピンねじに関する。すなわち、本発明は、削りくずを生ずることなくねじ山を形成するタッピンねじであって、少なくとも部分的にねじ山を設けたシャフトを有し、シャフトの端部に尖端部と、この尖端部の反対側の端部にヘッドを設け、尖端部からヘッドの方向に延在する尖鋭円錐台状部分と、この尖鋭円錐台状部分とヘッドとの間に円柱状部分を設けたタッピンねじに関する。この種のタッピンねじは、特に金属板にねじ付けする際に用いる。
特許文献１には、ヘッドとヘッドに連結したシャフトを有する自己貫入型のねじが記載されている。このシャフトはヘッドと反対側の端部に尖端部を有する。また、シャフトに、尖端部に移行するに従って半径を減少させたラグビーボール状の第１部分と、ヘッド側においてこの第１部分に隣接した円柱状の第２部分とを設ける。湾曲させた第１部分に、ねじピッチが比較的大きい第１ねじ山を設け、円柱状の第２部分にはねじピッチが比較的狭い第２ねじ山を設ける。さらに、ラグビーボール状の第１部分と円柱状の第２部分との間にラグビーボール状の移行部分を設ける。
米国特許第４８４４６７６号明細書
この自己貫入型のタッピンねじは、例えば自動車製造で用いられているように、非常に薄い金属板にしか使用できないという欠点を有する。このねじによって、金属板を複数枚積み重ねたものをねじ付けすることはできない。
特許文献２には、削りくずを生ずることなく孔並びにねじ山を形成するタッピンねじが記載されている。このねじは、工具受容部を設けたヘッドと、ヘッドに連続するねじシャフトを設け、このねじシャフトを円錐状の先細部に移行させる。ほぼ円柱状のねじシャフトに、多角形の横断面を有する先細部の第１領域に連続させるとともに、先細部の第２領域を尖鋭円錐体として構成する。第１領域および第２領域の円錐角は６０°である。
独国特許第１９６３７９６９号明細書
このタッピンねじも、約１．５ｍｍまたはそれ以下の厚さの、非常に薄い金属板にしか用いることができないという欠点を有する。さらに、このタッピンねじを取り付けるには、例えば自動車製造においては取り付け自動装置によって発生させるような、強い押圧力が必要である。このタッピンねじもまた、金属板を複数枚積み重ねたものをねじ付けすることはできない。
特許文献３には、ヘッドと反対側の端部に削孔尖端部を設けたタッピンねじが記載されている。このタッピンねじは、厚さが２ｍｍ以上の金属板に貫入させることができる。
米国特許第５，５９７，３５７号明細書
このタッピンねじは、取り付ける際に削りくずが生じ、侵食を防ぐためにこの削りくずを取り除かなければならないという欠点を有する。さらに、使用者が取り付け作業全体において強い押圧力を加えなければならない。また、削りくずの発生によって金属が失われるため、締結力が低下する恐れがある。
本発明の課題は、上述の従来技術の欠点を回避し、合計の厚さが少なくとも２ｍｍである少なくとも２枚の積み重なった金属板に、削りくずを生ずることなく貫入できる、タッピンねじを得ることにある。
この課題は、本発明特許請求の範囲における請求項１に記載の特徴を持つねじにより解決する。本発明削りくずを生ずることなくねじ山を形成するタッピンねじは、尖鋭円錐台状部分のヘッド側に第１ラグビーボール状部分を隣接させ、この第１ラグビーボール状部分の外套面は軸線方向に展開する第１曲率半径を有し、また、前記第１ラグビーボール状部分と円柱状部分との間に第２ラグビーボール状部分を備え、第２ラグビーボール状部分の外套面は軸線方向に展開する第２曲率半径を有し、さらに第１曲率半径と第２曲率半径（Ｒ２）の大きさを相違させたことを特徴とする。
これにより、削りくずを生ずることなくねじ山を形成する本発明タッピンねじは、金属板、および、合計の厚さが２ｍｍ〜約４ｍｍの複数枚の金属板に貫通し、ねじ山を形成することができる。さらに、最大のシャフト直径が４ｍｍ以上のねじにおいても、ねじにかかる負荷が許容値を超えないことを保証する。さらに、ねじの長さは全体としてそれほど増加しない。
好適には、第１ラグビーボール状部分と第２ラグビーボール状部分との間に、円錐台状移行部分を設ける。これにより、ねじをねじ込む際に、第１ラグビーボール状部分と第２ラグビーボール状部分との間において負荷が急激に増大することを回避する。
第２曲率半径を第１曲率半径よりも小さく構成すると、第２ラグビーボール状部分の領域においてシャフトの外套面における傾斜勾配が第１ラグビーボール状部分の領域よりも大きくなるため、有利である。
さらに好適には、尖鋭円錐台状部分の母線と中心軸線とのなす角度を１０°〜２０°とする。これにより、ねじ付けする材料にねじを最初に進入する際、必要な押圧力が小さくてすむ。
好適には、円錐台状移行部分の母線と中心軸線とのなす角度を６°〜４０°とすることにより、移行部分において必要な押圧力を小さく保てる。
技術上最適な実施形態において、第１曲率半径を３０〜１００ｍｍとする。また、この場合第２曲率半径を例えば１５〜３０ｍｍとする。
ねじ山を円柱状部分から尖鋭円錐台状部分までの間に延在させ、尖鋭円錐台状部分の方向に移行するに従ってねじ山高さを減少させること有利である。この構成により、第一に、最初の貫入の後のねじ回転によってねじが自動的に材料もしくは基礎構造に進入することができ、第二に、最初の貫入に必要な押圧力を低く保つことができる。
本発明のその他の利点及び構成は、特許請求の範囲の従属項、以下の説明及び図面から明らかになるであろう。以下、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。
図１には、削りくずを生ずることなく、孔並びにねじ山を形成するタッピンねじ１０を示す。タッピンねじ１０は、ねじ山１５を設けたシャフト１１を有し、このシャフト１１の一方の端部に尖端部１３を、反対側の端部にヘッド１４を備える。ねじ軸線Ａにより、ねじ１０の軸線方向を画定する。ヘッド１４に、ねじ回し用ビットもしくはねじ回しドライバなどのねじ回し用工具のための工具装着部１７を設ける。尖端部１３からヘッド１４の方向に向かって、尖鋭円錐台状部分２１もしくは尖鋭円錐状部分を延在させる。この尖鋭円錐台状部分２１における、尖端部１３とは反対側の端部に第１ラグビーボール状部分２２を隣接させる。また、この第１ラグビーボール状部分２２のヘッド１４側において円錐台状（もしくは円錐状）移行部分２３を隣接させる。円錐台状移行部分２３のヘッド１４側に第２ラグビーボール状部分２４を隣接させ、この第２ラグビーボール状部分２４のヘッド１４側に円柱状部分２５を隣接させる。
第１ラグビーボール状部分２２の外套面１２の曲率半径Ｒ１を、軸線方向に関して３０〜１００ｍｍとする。これに対して、第２ラグビーボール状部分２４の外套面１６の曲率半径Ｒ２を１５〜３０ｍｍとし、曲率半径Ｒ１の方が曲率半径Ｒ２よりも大きいものとする。シャフトにおける各部分２１，２２，２３，２４，２５の各々の外套面を、段差または隆起を生ずることなく互いに連続させる。
尖鋭円錐台状部分２１の尖鋭円錐の母線と中心軸線とがなす角度αを１０°〜２０°とし、また、円錐台状移行部分２３の円錐の母線と中心軸線とがなす角度βを６°〜４０°とする。
ねじ山１５のねじ山高さＨは、円柱状部分２５から第２ラグビーボール状部分２４までほぼ一定とする。円錐台状移行部分２３から尖鋭円錐台状部分２１までにおいては、尖端部１３の方向に向かってねじ山高さＨを減少させ，ねじ山を尖端部１３の近傍まで延在させる。
タッピンねじ１０のシャフト１１における円柱状部分２５のシャフト直径Ｄを、例えば１．５〜７ｍｍとする。円錐台状移行部分２３の軸線方向の長さをＬ３とし、長さＬ３は直径Ｄよりも小さいものとする。実施例において、尖鋭円錐台状部分２１の軸線方向の長さＬ１、第１ラグビーボール状部分２２の軸線方向の長さＬ２、および第２ラグビーボール状部分２４の軸線方向の長さＬ４を、それぞれ直径Ｄよりも大きいものとする。
１０ タッピンねじ
１１ シャフト
１２ 外套面
１３ 尖端部
１４ ヘッド
１５ ねじ山
１６ 外套面
１７ 工具装着部
２１ 尖鋭円錐台状部分
２２ 第１ラグビーボール状部分
２３ 円錐台状移行部分
２４ 第ラグビーボール状面部分
２５ 円柱状部分
Ａ ねじ軸
Ｄ 直径
Ｈ ねじ山高さ
Ｌ１ 長さ
Ｌ２ 長さ
Ｌ３ 長さ
Ｌ４ 長さ
Ｒ１ 第１曲率半径
Ｒ２ 第２曲率半径
α 尖鋭円錐の角度
β 円錐の角度
１１ シャフト
１２ 外套面
１３ 尖端部
１４ ヘッド
１５ ねじ山
１６ 外套面
１７ 工具装着部
２１ 尖鋭円錐台状部分
２２ 第１ラグビーボール状部分
２３ 円錐台状移行部分
２４ 第ラグビーボール状面部分
２５ 円柱状部分
Ａ ねじ軸
Ｄ 直径
Ｈ ねじ山高さ
Ｌ１ 長さ
Ｌ２ 長さ
Ｌ３ 長さ
Ｌ４ 長さ
Ｒ１ 第１曲率半径
Ｒ２ 第２曲率半径
α 尖鋭円錐の角度
β 円錐の角度
Claims (7)
- 削りくずを生ずることなくねじ山を形成するタッピンねじ（１０）であって、少なくとも部分的にねじ山（１５）を設けたシャフト（１１）を有し、シャフト（１１）の端部に尖端部（１３）と、この尖端部（１３）の反対側の端部にヘッド（１４）を設け、尖端部（１３）からヘッド（１４）の方向に延在する尖鋭円錐台状部分（２１）と、この尖鋭円錐台状部分（２１）とヘッド（１４）との間に円柱状部分（２５）を設けたタッピンねじ（１０）において、
尖鋭円錐台状部分（２１）のヘッド（１４）側に第１ラグビーボール状部分（２２）を隣接させ、この第１ラグビーボール状部分（２２）の外套面（１２）は軸線方向に展開する第１曲率半径（Ｒ１）を有し、また、前記第１ラグビーボール状部分（２２）と円柱状部分（２５）との間に第２ラグビーボール状部分（２４）を備え、第２ラグビーボール状部分（２４）の外套面（１６）は軸線方向に展開する第２曲率半径（Ｒ２）を有し、さらに第１曲率半径（Ｒ１）と第２曲率半径（Ｒ２）の大きさを相違させ、
第１ラグビーボール状部分（２２）と第２ラグビーボール状部分（２４）との間に、円錐台状移行部分（２３）を設けたことを特徴とするタッピンねじ（１０）。 - 削りくずを生ずることなくねじ山を形成するタッピンねじ（１０）であって、少なくとも部分的にねじ山（１５）を設けたシャフト（１１）を有し、シャフト（１１）の端部に尖端部（１３）と、この尖端部（１３）の反対側の端部にヘッド（１４）を設け、尖端部（１３）からヘッド（１４）の方向に延在する尖鋭円錐台状部分（２１）と、この尖鋭円錐台状部分（２１）とヘッド（１４）との間に円柱状部分（２５）を設けたタッピンねじ（１０）において、
尖鋭円錐台状部分（２１）のヘッド（１４）側に第１ラグビーボール状部分（２２）を隣接させ、この第１ラグビーボール状部分（２２）の外套面（１２）は軸線方向に展開する第１曲率半径（Ｒ１）を有し、また、前記第１ラグビーボール状部分（２２）と円柱状部分（２５）との間に第２ラグビーボール状部分（２４）を備え、第２ラグビーボール状部分（２４）の外套面（１６）は軸線方向に展開する第２曲率半径（Ｒ２）を有し、さらに第１曲率半径（Ｒ１）と第２曲率半径（Ｒ２）の大きさを相違させ、
第２曲率半径（Ｒ２）を第１曲率半径（Ｒ１）よりも小さく構成したタッピンねじ（１０）。 - 請求項１記載のタッピンねじにおいて、尖鋭円錐台状部分の母線と中心軸線とのなす角度（α）を１０°〜２０°としたタッピンねじ（１０）。
- 請求項１記載のタッピンねじにおいて、円錐台状移行部分の母線と中心軸線とのなす角度（β）を６°〜４０°としたタッピンねじ（１０）。
- 請求項１または２に記載のタッピンねじにおいて、第１曲率半径（Ｒ１）を３０〜１００ｍｍとしたタッピンねじ（１０）。
- 請求項１または２に記載のタッピンねじにおいて、第２曲率半径（Ｒ２）を１５〜３０ｍｍとしたねじ（１０）。
- 請求項１記載のタッピンねじにおいて、ねじ山（１５）を円柱状部分（２５）から尖鋭円錐台状部分（２１）までの間に延在させ、ねじ山高さ（Ｈ）を尖鋭円錐台状部分（２１）の方向に移行するに従って減少させたタッピンねじ（１０）。
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