JPH0366910A - スレッドフォーミングねじ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に薄板の締結に好適なようにねじ込みトル
クが小ざくて保持トルクを大きくしたスレッドフォーミ
ングねじの改良に関する。

〔従来の技術） 薄板様の被締結板に穿設された下穴にタップ立てを省略
してそのまま締付けることのできるねじの中でも、スレ
ッドフォーミングねじはめねじ成形時にめねじを塑性加
工するのでめねじとの嵌合状態が良好で、ねじ締付は後
に緩みにくく、しかもめねじの強度が加工硬化により向
上する等の点で優れている。しかしながら、このスレッ
ドフォーミングねじではねじ込みトルクが高いのが欠点
となっており、そのねじ込みトルクの逓減をはかったね
じが創案されている。このねじは、実公昭第５７−３６
８２０号に記載されているように、トルク伝達工具との
係合穴を有する頭部と、ねじ山を有する脚部とを有して
いる。前記＃部は、横断面形状が丸みのある角を有する
略三角形であり、しかもねじ軸線から丸みのある角の極
端までの距離および前記丸みのある隣設する角を滑かに
連結する弓形状の側辺の曲率半径を頭部に向かうに従っ
て漸増させる略多角錐台でなる第１の部分と、これに連
結されかつねじ軸線から角の極端までの距離を一定とし
て丸みのある角の曲率半径を頭部に向かうに従って漸増
させる一方で側片の曲率半径を漸減する第２の部分と、
横断面が実質的に円形をなす第３の部分からなり、各部
分に股がってねじ山が設けられている。

このスレッドフォーミングねじでは、脚部の先端を被締
結板の下穴にあてがい、ねじにトルクを加えると、第１
の部分の略多角錐台で被締結板との引っ掛かり率を徐々
に増加させながら、すなわち脚部の側辺を順次ねじ込む
ことにより冬用でめねじを徐々に成形する。この時、第
１の部分の横断面形状は略三角形であるので、被締結板
との接触面積は少なくてすみ、低トルクでねじを螺入で
きる。前記被締結板のめねじに沿って第１の部分が通過
すると、続いて第２の部分が進入して、側片が被締結板
の下穴に押込まれ、冬用でめねじを完全に成形する。こ
の時、第１の部分は横断面形状が三角形から円形になる
ように少しづつ変化しているので、被締結板との接触面
積は徐々に増大し、ねじ込みトルクも徐々に増大し、急
激なトルクの上昇が発生しない。

続いて、横断面形状が実質的に円形の第３の部分が滑か
に進入し、これに設けられたねじ山がめねじにしっかり
と食付いてねじが堅固に保持される。しかも、第３の部
分は横断面形状が略円形でこれに設けられたねじ山の横
断面形状も実質的に円形となるので、ねじ締付は時に大
きな推力が加わっても、ねじ山はめねじと全周にわたっ
て接触し、太きなめねじ破壊トルクが得られるばかりか
、ねじ込み完了後には大きなめねじせん断荷重が得られ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記スレッドフォーミングねじでは、脚部の第１の部分
が略多角錐台で先細になっているものの、第１の部分全
面にねじ山が成形されているため、被締結板に穿設され
た下穴の穴探りをする場合、下穴径は先端部の径よりも
充分に大きくしておかねばならない。そのため、下穴を
拡開する際に生じるカール部が少なくなり、充分なねじ
保持力が得られないばかりか、カール部の成形の一部を
ねじ山で行うこととなってねじ山の一部が破損して被締
結板への食付きが悪くなる等の欠点が生じている。

本発明は、上記欠点の除去を目的とするもので、被締結
板の下穴の穴探りを容易にするとともに、ねじ保持力の
増大をはかるように構成したスレッドフォーミングねじ
を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、トルク伝達工具との係合部を
有する頭部と、ねじ山を有する脚部とからなっている。

前記脚部は、ねじ山の横断面形状が丸みのある角を有す
る略多角形であってねじ軸線から丸みのある角の極端ま
での距離および隣設する角を滑かに連結する弓形状の側
辺の曲率半径を頭部に向かうに従って漸増させる略多角
錐台をなす第１の部分と、これに連結されかつねじ軸線
から角の極端までの距離を一定として頭部側に向かうに
従って角の曲率半径を漸増させる一方で側片の曲率半径
を漸減させる第２の部分と、横断面形状が略円形をなす
第３の部分とからなっている。

前記第１の部分、第２の部分および第３の部分にわたっ
て、ねじ山が成形されており、このねじ山の進み側フラ
ンク角は追い側フランク角よりも大きく構成されている
。また、前記ねじ山は前記第１の部分をなす略多角錐台
の第２の部分との接合部付近に始端を持ち、頭部に向か
うように設けられている。

ざらに、前記第３の部分の平ら部にはねじ軸線を囲むセ
レーション様の突条を刻設してもよい。

また、被締結板の下穴の径を第２の部分の略多角錐台先
端径よりもわずかに大きくしてもよい。

〔作用〕

上記スレッドフォーミングねじでは、脚部先端の第１の
部分が略多角錐台でしかも先端部分にはねじ山が成形さ
れていないので、被締結板に穿設された下穴が小さくて
も、確実に穴探りを行うことができる。その後、前記ね
じにトルクを加えて、ねじ込みを開始すると、脚部の第
１の部分の略多角錐台がねじ山を損傷することなく前記
下穴を拡開し、その周囲にカール部を形成する。このカ
ール部には第２の部分のねじ山が当接し、これにめねじ
を成形し始め、続いて第２の部分のねじ山が前記カール
部をざらに拡開しながら、めねじを徐々に大きくする。

この時、下穴が小さく形成されているため、第２の部分
のねじ山間の平ら部がカール部に当接しているが、横断
面形状が略多角形の角がカール部にめねじを成形するの
みであるので、第２の部分の角かめねじを成形する際の
トルクは小さくて済む。また、これに加えて第２の部分
の横断面形状が頭部に向かうに従って略多角形からほぼ
円形に変化してそのねじ山とめねじとの接触面積が徐々
に増大し、しかもねじ山の進み側フランク角が大きいた
め、推力による進み側フランク面のめねじに対する滑り
方向に加わる分力が大きく、ねじ山成形時にねじ山は容
易に滑るので、比較的軽いねじ込みトルクで下穴周囲の
カール部にめねじを成形することができる。

前記めねじには第２の部分に引続いて第３の部分が進入
し、ねじの座面が被締結板に当接するにともなって、首
下の横断面形状が実質的に円形をなすねじ山かめねじの
全周にわたって密着するとともに、ねじ山かめねじに嵌
着するので、ねじは強固に締結される。この時、ねじ山
とめねじとの接触面積がカール部により増大され、その
カール部が脚部の平ら部を挾持するように接触し、充分
な保持力が得られる。しかも、ねじ山かめねじの全周に
接しているので、めねじ破断トルクおよびめねじせん断
荷重はめねじの全周に分散し、めねじ破断トルクは大き
くなり、その後にねじに少々大きな推力が加わっても、
めねじの破壊はほとんど皆無となる。

〔実施例〕

以下、実施例を図面に基づいて説明する。第１図および
第２図において、１はトルク伝達工具（図示せず）との
保合部の一例をなす係合穴（図示せず）を有する頭部２
と、この頭部２に連なる脚部３とからなるスレッドフォ
ーミングねじである。前記脚部３は、後記するねじ山４
のピッチとほぼ等しい板厚を持つ被締結板の下穴への案
内部をなす第１の部分３ａと、第１の部分３ａに連なり
徐々に所定めねじを被締結板に成形する第２の部分３ｂ
と、この第２の部分３ｂに連なり被締結板に全周に渡っ
て密着する第３の部分３Ｃとからなっている。

前記第１の部分３ａは、略多角錐台の一例の略三角錐台
をなしており、その横断面形状は略三角形をなし、しか
もその各頂点は丸みのついた角で形成されてあり、この
角が被締結板５めねじ５ａを成形するように構成されて
いる。前記角の曲率半径は同一横断面形状のピッチ直径
よりもかなり小さく、しかもねじ軸線からその極端まで
の距離の半分以下となるように選択されている。また、
Ｋｎ２する肉量は弓形状の側片で滑かに連結されており
、その曲率半径は前記横断面形状のピッチ直径の半分よ
りも大きく形成されている。しかも、前記ねじ軸線から
角までの距離および側片の曲率半径は頭部２側に位置す
る第２の部分３ｂに近づくに従って漸増するように構成
されている。ざらに、前記第１の部分３ａには第２の部
分３ｂとの接合部付近に始端を持つねじ山４が頭部２に
向かうように螺設されており、所定ピッチでかつ徐々に
ねじ山高さを増加させる不完全ねじ山部４ａが第１の部
分３ａに位置するように構成されている。

−前記第２の部分３ｂの横断面形状は第１の部分３ａを
受継ぐが、第３の部分３Ｃに向かうに従って徐々に略三
角形から略円形に変化し、第３の部分３Ｃとの接合部付
近では実質的に円形となっている。すなわち、ねじ軸線
から角の極端までの距離は一定であるが、角の曲率半径
は頭部２に向かうに従って漸増する一方で側片の曲率半
径は漸減するように構成されている。ざらに、この第２
の部分３ｂには前記第１の部分３ａのねじ山４を受継ぐ
ねじ山４が螺設されており、このねじ山４の横断面形状
は第２の部分の横断面形状が略三角形から実質的に円形
に変化するねじ成形ねじ山部４ｂを有している。

このめねじ成形ねじ山部４ｂの角は不完全ねじ山部４ａ
の角により徐々に成形されためねじを徐々に所定形状の
めねじ５ａに成形しながら、これに嵌合する面積を増大
させるように構成されている。

ざらに、前記第３の部分３Ｃは横断面形状が実質的に円
形をなしており、この第３の部分３Ｃには前記第２の部
分のねじ山４を受継ぎ頭部２の首下に横断面形状が実質
的に円形のねじ山４が螺設されている。また、この第３
の部分３Ｃの１ピツチのねじ山間の平ら部には、その軸
線と平行に延びるセレーション（図示せず）を刻設して
おいてもよく、被締結板５に螺合する時に、充分な摩擦
抵抗が得られ、充分な保持力が得られ、ざらに高いねじ
保持力が得られる。

前記第１の部分３ａ、第２の部分３むおよび第３の部分
３Ｃに設けられたねじ山４の縦断面形状は非対称形状の
三角形をなしており、その進み側フランク角αは追い側
フランク角βよりも大きく構成されている。このねじ山
４ではねじ込み時の進み側フランク面とめねじ５ａとの
滑り摩擦力がねじ弛緩時の追い側フランク面とめねじ５
ａとの滑り摩擦力よりも大きくなっており、ねじ込み時
にはねじ込み方向に回転し易く、ねじ弛緩時には緩み方
向には回転しにくく構成されている。

上記スレッドフォーミングねじの保合穴にトルク伝達工
具を係合させてトルクを加えるとともに、その脚部３の
第１の部分３ａの略三角錐台先端で、その先端径よりも
僅かに大きく穿設された被締結板５ρ下穴の穴探りを行
う。この時、第１の部分３ａの先端にはねじ山４が螺設
されてないので、下穴が小さくても、これを略三角錐台
の先端部で簡単にかつ確実に穴探りを行うことができる
。その後、前記スレッドフォーミングねじ１にトルクを
加えるとともに推力が加えられるが、第３図に示すよう
に前記略三角錐台の先端がねじ山４を破損することなく
、前記下穴を徐々に拡開してその周囲にカール部５ｂを
形成する。このカール部５ｂは被締結板５の下穴が小さ
く形成されているため、十分な長さが得られ、このカー
ル部５ｂには第１の部分３ａの不完全ねじ山部４ａの角
がカール部５ｂに食込んでめねじ５ａを螺設し始める。

この時、下穴の形状は略三角形に変形されているので、
ねじ山４の始端との食付きが良好となり、ただちにめね
じ成形が開始される。しかも、第１の部分３ａの略三角
錐台の横断面形状は略三角形であるので、その角が被締
結板５のカール部５ｂと接触するのみで、その接触面積
は少なく、また被締結板５にはねじ山４が接触しない逃
げ部もあるため、低トルクでめねじ成形を開始すること
ができる。

被締結板５に螺設されためねじ５ａに第２の部分３ｂの
めねじ成形ねじ山部４ｂが進入すると１．その横断面形
状が第３の部分３Ｃに向かうに従って略三角形から円形
に変化しているので、角で塑性加工されて成形されため
ねじ５ａを成形しながら被締結板５との接触面積を徐々
に増大させ、所望形状に成形されためねじに嵌合させる
ことができ、ねじ込みの際に急激なトルクが加わらなく
て済む。

ざらに、この被締結板５のめねじ５ａに第３の部分３Ｃ
の横断面形状が円形のねじ山４がその全周にわたって螺
合し、そのねじ山４が被締結板５に螺設されためねじ５
ａにしっかりと保持される。しかも、スレッドフォーミ
ングねじ１が被締結板５にねじ込み終わるまで、推力が
ねじ山４を介してめねじ５ａに伝達されるが、ねじ山４
の進み側フランク角αが追い側フランク角βよりも大き
いため、進み側フランク面とめねじ５ａとの滑り摩擦は
第４図Ａに示すように比較的大きな成分となり、ねじ込
み時のねじ込み方向の回転が円滑となり、ざらにねじ込
みトルクの軽減をはかることができる。

しかも、ねじ込み時に加わる推力によるめねじ破壊荷重
はねじ山全周にわたるので、太きなめねじ破壊トルクが
ｊ８られることとなり、被締結板５が薄板であっても、
めねじ５の破壊は皆無となる。

また、スレッドフォーミングねじ１はねじ込み完了後所
定締付はトルクを保持するが、スレッドフォーミングね
じ１のねじ山４からめねじ５ａにめねじせん断荷重が加
わる。このめねじせん断荷重もめねじ５ａの全周に分散
されるので、太きなめねじせん断荷重が得られる。また
、スレッドフォーミングねじ１が弛緩する方向のトルク
が加わっても、追い側フランク角βが小さいため、第４
図Ｂに示すように追い側フランク面とめねじ５ａとの滑
り摩擦力として作用する分力は小さく、スレッドフォー
ミングねじ１の弛緩方向の回転がしにくくなり、脚部３
のねじ山４と被締結板５のめねじ５ａの接触面積の増大
と相俟ってスレッドフォーミングねじの保持力を増大さ
せることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明はスレッドフォーミングね
じの脚部先端を多角錐台に形成し、この多角錐台の先端
部にはねじ山を設けないようにするとともに、脚部に設
けられるねじ山の縦断面形状を非対称の三角形として進
み側フランク角を追い側フランク角よりも大きく構成し
ているため、被締結板の下穴を小さくしてもこれを確実
に探ることができ、しかもこの下穴周囲に充分な接触面
積を得るカール部を成形でき、ねじの保持力を増大させ
ることができるばかりか、ねじ込み時推力により生じる
進み側フランク面のめねじに対する滑り方向の分力が大
きく、ねじ込みトルクが小さくて済み、ねじが弛緩方向
に回転トルクを受けても、追い側フランク角が小さいの
で、追い側フランク面に加わる滑り方向の分力は小さく
、ねじの弛緩する方向の回転はしにくくなり、ねじの保
持力を増大させることができる等の利点がある。

なお、実施例では脚部の横断面形状は略三角形をなして
いるが、これ以外の多角形であっても同様の効果がもた
らされる。また、本発明は実施例に限定されるものでは
なく、本発明の精神を逸脱しない範囲において適用でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスレッドフォーミングねじの正面図、
第２図は第１図のスレッドフォーミングねじの脚部の下
面図、第３図は本発明のねじ込み開始時を示す動作説明
図、第４図Ａ、Ｂは本発明に係わるねじ山の作用を説明
する説明図である。 １　スレッドフォーミングねじ、２　頭部、３　脚部、
　　　　　　　３ａ　　第１の部分、３ｂ　　第２の部
分、　　　　３Ｃ第３の部分、４　ねじ山、　　　　　
　４ａ　　不完全ねじ山部、４ｂ　　めねじ成形ねじ山
部、５　被締結板、５ａ　　めねじ、　　　　　　５８
　　カール部、第１図 ４１ケ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）トルク伝達工具との係合部を有する頭部とねじ山を
   有する脚部とからなり、前記脚部は横断面形状が丸みの
   ある角を有する略多角形であってねじ軸線から丸みのあ
   る角の極端までの距離および前記丸みのある隣設する角
   を滑かに連結する弓形状の側辺の曲率半径を頭部に向か
   うに従って漸増させる多角錐台でなる第１の部分と、こ
   れに連結されかつねじ軸線から角の極端までの距離を一
   定として頭部に向かうに従って丸みのある角の曲率半径
   を漸増させる一方で側片の曲率半径を漸減する第２の部
   分と、横断面が実質的に円形をなす第３の部分とからな
   り、前記各部分に股がるねじ山を設けたスレッドフォー
   ミングねじにおいて、第１の部分、第２の部分および第
   ３の部分にわたつて形成されたねじ山の進み側フランク
   角を追い側フランク角よりも大きくする一方、第１の部
   分の略多角錐台に第２の部分との接合部付近から始まり
   頭部に向かうねじ山を設けたことを特徴とするスレッド
   フォーミングねじ。 ２）脚部の第３の部分の首下の平ら部の一部にねじの軸
   線を囲むようにセレーシヨン様の突条を刻設したことを
   特徴とする請求項１）に記載のスレッドフオーミングね
   じ。 ３）被締結板の下穴の径を第２の部分の略多角錐台先端
   径よりもわずかに大きくしたことを特徴とする請求項１
   ）に記載のスレッドフオーミングねじ。