JP5631693B2 - 打ち込みねじ - Google Patents

Description

本発明は打ち込みねじに関する。

靱性の小さい軟質金属材料、例えばアルミニウム製の相手部材に被締結部材を取り付けるねじとして一挙動により固定させ得る打ち込みねじが用いられている。

従来から知られている打ち込みねじは、特許文献１に記載のものがある。この従来の打ち込みねじは、図１１に略示正面を、図１２に図１１のＥ−Ｅ断面拡大断面を示すように軸部ａにリード角θの大きい複数条のねじ山ｂが形成されたもので、これを相手部材ｃおよび被締結部材ｄに穿孔された下穴ｅにハンマーによる叩打、押圧装置による圧入等の手段により打ち込むようになされている。

そして打ち込みの際の作業性を良くするうえからねじ山ｂのリード角θが大きく形成されており、小さい荷重で打ち込めるようになされている。

しかるに上記の打ち込みねじによると、打ち込み時には小さい力で打設することができるので作業性は良好であっても、締結後振動等が加わると逆方向に回りやすく、打ち込みねじの頭部ｆの座面が被締結部材ｄの表面から浮き上がってしまい、固定機能が失われて遂には抜けてしまうという問題点があった。

一方、上記の点を考慮したものとして特許文献２に記載のねじがある。この文献に開示のものは、図１３に示すようにねじ軸ｇの先端から形成された主ねじｈと、頭部ｆ下に設けられた逆方向の副ねじｉとで構成され、先ず主ねじｈをねじ込み、次いで副ねじｉを逆方向に回してねじ込むことで互いのねじｈ，ｉの回転方向が相反することにより緩むことがなく、戻り止めを図ったものである。

しかしこれによると、一旦主ねじｈをねじ込んだのち逆方向に回転して副ねじｉをねじ込むので、相手部材ｃが大きな塑性流動を起こすため戻り止めの効果は得られたとしても締着する際の回転抵抗が著しく大きいものとなり、さらにはめねじを破壊させてしまうなど作業性が劣るという欠点がある。

実公昭５５−７４０７号公報 特開２００２−３４９５２８号公報

本発明はこれに鑑み、締結時の作業性を損なわずに大きな戻り止め機能を発揮させ得る打ち込みねじを提供することを課題とする。

上記課題を解決する手段として本発明は、軸部の先端に設けられたガイド部と、このガイド部の基端側に設けられ複数条のねじ山を有する第１ねじ部と、この第１ねじ部の基端側に設けられ、前記第１ねじ部と同等のねじ形状を有する第２ねじ部と、軸部の基端に設けられる頭部とを備え、前記第１ねじ部と第２ねじ部とのねじ山を半ピッチ位相をずらして形成したことにある。

前記第１、第２ねじ部のねじ山のリード角は６０°〜８０°の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは７０°乃至はその前後とするのがよい。またねじ山数は４条〜８条程度とされる。

前記第１、第２ねじ部の少なくとも一方のねじ山は、基端側を高く、先端にかけて次第に低くなるようテーパー状とすることが好ましい。

前記第２ねじ部と前記頭部との間に無ねじ部を設けることができる。

また前記第１、第２ねじ部のねじ山の峰部に縦溝を形成することが好ましい。

さらに前記第１ねじ部の基端と前記第２ねじ部の先端との間に所要幅の間隔部を設けるようにしてもよい。

前記頭部には、ドライバーにより回転させて抜きとるためのドライバー係合溝を形成することができる。

本発明によれば、打ち込み初期においては軸部先端のガイド部がガイドなって被締結部材に進入し、第１ねじ部に至るとそのねじ山のリード角により誘導されて溝を形成しつつ進入し、さらに第２ねじ部に至ると前記第１ねじ部のねじ山で刻設された溝間の畝部に該ねじ山と半ピッチずれて形成されている第２ねじ部のねじ山が進入することになるのでその畝部は左右側に崩され、第１ねじ部で形成された溝とは位相の異なる溝が形成されることになり、したがって第１ねじ部が抜け方向に移動しようとしても自己が形成した溝はすでに第２ねじ部のねじ山により押し潰されて存在しないので戻り方向に回ることは不可能となり、戻り回転が完全に防がれて打ち込みねじの機能を全うすることができる。

ねじ山のリード角を６０°〜８０°と大きくすることにより打ち込み時の抵抗が少なく、作業性が頗るよくなり、したがって作業性の向上を達成しつつ、戻り方向回転を確実に防止することができるという相反する２つの面の効果を一挙に得ることができる。

第１ねじ部および／または第２ねじ部のねじ山を基端側が高く先端に至るにつれて低くなる形態としてねじ部の仮想外周にテーパーを付せば打ち込み時の抵抗を一層軽減することができ、一段と作業性の向上を図ることができる。

前記角ねじ部のねじ山の頂部（峰）の溝を形成すれば、打ち込み時のガイド機能を果たして一層スムーズな打ち込みができる。

本発明による打ち込みねじの一実施形態の略示正面図。 同、変形例の略示正面図。 同、さらに他の変形例の略示正面図。 同、ねじ山の拡大断面図。 図１の打ち込みねじの要部を拡大して模式的に示す斜視図。 図２の打ち込みねじの要部を拡大して模式的に示す斜視図。 （Ａ）〜（Ｄ）は図１、図２のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ断面の各面を拡大して示す断面図。 ねじ山の変形例を示す一部の斜視図。 同、正面図。 本発明による打ち込みねじの打ち込み時の状態を模式的に示す説明図。 従来品（特許文献１）の略示正面図。 図１１のＥ−Ｅ矢視断面図。 他の従来品（特許文献２）の正面図。 図１１示の従来品の抜け荷重を示すグラフ。 本発明品の抜け荷重を示すグラフ。

図１は本発明による打ち込みねじの一実施形態を示すもので、基端に頭部１を有する軸部２の先端に円柱状のガイド部３を有し、このガイド部３の基端側に設けられる第１ねじ部４と、この第１ねじ部４の基端側に設けられる第２ねじ部５とを備え、これら第１、第２ねじ部４，５にはリード角θの大きい複数条のねじ山６，７が形成されている。ねじ山数は４条〜８条の範囲とされる。

このねじ山６，７は、図４に示すように各ねじ山６，７の山頂から軸線に下ろした垂線とフランク角とがなす角度をそれぞれα_１，α_２としたとき、圧力側（頭部側）のフランク角α_１が３０°〜４０°、その反対側（遊び側）のフランク角α_２が３０°〜４０°、ねじ山６，７の角度α_１＋α_２が６０°〜８０°とすることが好ましく、より好ましくは７０°とすることがよい。

上記図１に示した打ち込みねじは、図５に示すように第１、第２ねじ部４，５のねじ山６，７は基端側から先端側にかけて同一高さとされており、ねじ山６，７による仮想外周形状が円筒状を呈している。

図２に示す形態の打ち込みねじは、図６に示すように第１ねじ部４および第２ねじ部５の角ねじ山８，９は基端８ａ，９ａ側から先端８ｂ，９ｂ側にかけて次第に高さが低くなるよう傾斜して形成されており、これらねじ山８，９による仮想外周形状が下すぼまりのテーパー状とされていて打ち込み時の抵抗を軽減し、作業性の向上を図るようになされている。

なお上記テーパー状のねじ山は、先端側の第１ねじ部４のねじ山８のみを傾斜させ、第２ねじ部５のねじ山９はストレートとして打ち込み初期の抵抗を減少して打ち込み抵抗を軽減させるようにしてもよい。またその逆に第２ねじ部５のねじ山９のみ傾斜させるようにしてもよい。

図３は第１ねじ部４と第２ねじ部５との間に無ねじ部１０を形成し、第１ねじ部４から第２ねじ部５に打ち込みが移行する際に段落を与え、第２ねじ部５へスムーズに移行するようにしたものである。

図８、図９は前記第１ねじ部４および第２ねじ部５のねじ山６，７の他の形態を示すもので、この形態におけるねじ山１１，１２はその峰部に縦溝１３，１４が形成され、第１ねじ部４から第２ねじ部５への移行をスムーズにし、かつ相手部材ｃとの接触面積を増大させて喰い付きをよくし、一層の戻り止め効果を高めるようになされている。

上記縦溝１３，１４は第１ねじ部４のねじ山１２のみに設けるようにしてもよい。

前記頭部１の頂部には、打ち込みねじを抜く際にドライバーを係合させるドライバー係合溝１ａが形成されている。

次に図１示の打ち込みねじの作用を説明する。

打ち込みに際しては、被締結部材ｄを通じ相手部材ａの下穴ｅに先端のガイド部３を挿入し、頭部１を押圧装置（または叩打）により加圧して押入すると、第１ねじ部４のねじ山６のリード角θにより誘導されて溝を形成しつつ進入し、さらに第２ねじ部５に至ると、図１０に模式的に示すように前記第１ねじ部４のねじ山６で刻設された溝と溝との間の畝部ｊに該ねじ山６と半ピッチ位相を異にしている第２ねじ部５のねじ山７が進入することによって先きの畝部ｊが矢印ｋで示すように左右に崩されて溝を埋めるように塑性変形を生じ、この作用によって第１ねじ部４で形成されたねじ溝に第２ねじ部５で形成されるねじ山が埋め合わせ、これらによって強固な喰い付きをもたらし、抜け方向への回転は不可な状態に結合する。

図２、図３示のように第１、第２ねじ部４，５のねじ山８，９にテーパーを付した形態とすれば、打ち込み時における抵抗を軽減し、打ち込み時の作業性が向上する。

次に前記図１１に示した従来の打ち込みねじ（特許文献１に開示のもので、以下では従来品という）と、本発明品との抜け荷重の試験結果を表１および図１４、図１５に示す。

［試験条件］
打ち込みねじのサイズ … ２ｍｍ
相手部材 … アルミニウム（Ａ５０５６）
計測項目 … 軟質金属材料の下穴に打ち込んだ打ち込みねじの抜け荷重について計
測する。この抜け荷重については、前記下穴の下底部から打ち込みね
じより若干細いピンを挿入して万能試験機により上記条件で押入し、
そのストロークと荷重を計測することによる（抜け荷重値）。
計測装置 … 株式会社島津製作所 万能試験機（ＵＨ３００）を使用。押し込みお
よび抜け方向への移動量は１０ｍｍ／ｍｉｎである。

上記試験結果は、表１から分かるように本発明品は従来品に比べ抜け荷重が２０％前後大きくなっており、ゆるみにくいことが判明している。

最大の効果は、図１４、図１５に示す抜け荷重試験結果からも明らかなように、抜き方向に荷重を加えたときに一定の荷重で対抗している状況がみられ、戻りにくいことが分かる。

すなわち図１４に図１１に示した従来品の抜け荷重とストロークの関係を示し、図１５に図１に示した本発明品の抜け荷重とストロークの関係を試験結果として示しているように、従来品では抜け荷重を加えた直後に抵抗が低下しているのに対し本発明品では抜け荷重を継続しても粘り強く抵抗していることが判明している。

１ 頭部
２ 軸部
３ ガイド部
４ 第１ねじ部
５ 第２ねじ部
６，７，８，９，１１，１２ ねじ山
１０ 無ねじ部
１３，１４ 縦溝
θ リード角
ｃ 相手部材
ｄ 被締結部材

Claims (5)

1. 軟質金属材料の相手部材に被締結部材を取り付けるために打ち込まれる打ち込みねじであって、
   軸部の先端に設けられるガイド部と、このガイド部の基端側に設けられ複数条のねじ山を有する第１ねじ部と、この第１ねじ部の基端側に設けられ前記第１ねじ部と同等のねじ形状を有する第２ねじ部と、軸部の基端に設けられる頭部とを備え、前記第１ねじ部と第２ねじ部のねじ山は半ピッチ位相をずらして形成されており、
   前記第１、第２ねじ部のねじ山のリード角が６０°〜８０°の範囲にあり、
   前記第１、第２ねじ部は、ねじ山の先端側にあるねじ始部から基端側にあるねじ終部に至るまでに形成されるねじ山の前記軸部回りの回転度が１回転未満である、軸方向長さを有し、
   前記第１、第２ねじ部のねじ山の峰部に縦溝が形成されている
   いることを特徴とする打ち込みねじ。
2. 前記第１、第２ねじ部の少なくとも一方のねじ山は、基端側が高く、先端にかけて次第に低くなるテーパー状とされている請求項１記載の打ち込みねじ。
3. 前記第２ねじ部と前記頭部との間に無ねじ部を有している請求項１〜２のいずれか１項記載の打ち込みねじ。
4. 前記第１ねじ部の基端と前記第２ねじ部の先端との間に所要幅の間隔部が設けられている請求項１〜３のいずれか１項記載の打ち込みねじ。
5. 前記頭部の頭頂部にドライバー係合溝が形成されている請求項１〜４のいずれか１項記載の打ち込みねじ。

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