JPH07269542A - タッピンねじ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多種多様化した樹脂材に統一して使用できると
ともに、強力な緩み止め効果を発揮するタッピンねじを
提供することを目的とする。 【構成】本タッピンねじ１のねじ山２の断面形状は、フ
ランク角が１０°〜１５°の第１フランク面２ｂとフラ
ンク角が２０°〜３０°の第２フランク面２ｄとを連続
的に連ねこれを対称配置した形状であり、第１フランク
面２ｂの占める割合をねじ山の全高に対して６０％とす
る構成である。 【効果】本タッピンねじは、フランク角が１５°のフラ
ンク面と、フランク角が２０°のフランク面を連続して
配置した形状のねじ山を有するため、締結後のタッピン
ねじの緩みを防止することができ、またねじ山の角度を
小さくすることによって谷幅を大きく設定できるため、
柔軟性の高い樹脂材から比較的割れ等を生じ易い高剛性
の樹脂材に至るまで、多種類の樹脂材に幅広く適用する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多種多様化した樹脂材
料に共通して使用できるとともに、強力な緩み止め効果
を発揮する一方、転造成形時においてねじ素材の流動性
を向上したタッピンねじに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属あるいは木製材料によく使用
されていたタッピンねじであるが、近年特に需要の大き
くなった樹脂材料の締結にも頻繁に使用されるようにな
った。この樹脂材料は非常に種類が多く、柔軟性の高い
ものから剛性を高めたものまで多種多様であり、これら
樹脂材料の締結に際しては、締結部材となる樹脂材料と
相性のよいタッピンねじがそれぞれ使い分けられてい
る。これらのタッピンねじは、そのほとんどがねじ山角
を４０°〜６０°に形成し、ねじ谷部を平坦に成形した
ものであり、剛性の高い樹脂材料に用いるタッピンねじ
には、ねじ込みによるめねじ成形時にめねじを切削作用
によって成形できるようにねじ山頂部が切刃となってい
るものも使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した樹脂材料締結
に使用されるタッピンねじにおいては、樹脂材料の種類
に応じてタッピンねじを選定しなくてはならない。しか
し、その樹脂材料と相性のよいタッピンねじを使用した
場合であっても、樹脂材料は金属材料に比べ温度変化に
よる膨張率が大きいため、ねじ山頂角が６０°のままで
は、タッピンねじとめねじとの間に十分な接触抵抗を得
ることができず、タッピンねじが自然に緩んでしまうと
いった問題が発生している。

【０００４】また、剛性の高められた樹脂材料の中でも
最近になって開発されたガラス繊維を樹脂と混合したＦ
ＲＰ材料、素材樹脂をアロイ化した樹脂材料等に代表さ
れる高剛性樹脂材料に関しては、剛性追求の結果柔軟性
が失われており、切削作用を生じるタッピンねじを用い
ても割れ等の欠損を生じてしまい締結することが困難で
あり、締結に適するタッピンねじが見当たらないのが現
状である。

【０００５】一方、これらタッピンねじにおいては、そ
のねじ谷部が平坦になっているため、転造成形によって
ねじ素材にねじ山を形成する際に素材の流動性が非常に
悪くなり、ねじ山頂部まで素材が流動せず、ねじ山の成
形が不完全になってしまう等の問題が指摘されている。
このねじ山成形が不完全になる問題は、特にねじ山の角
度が４０°以下のねじ山の角度の小さいタッピンねじに
よく見られる。これは、ねじ山の角度が小さくなること
によってねじ谷部とねじ山のフランク面とが交叉する角
度が小さくなり、転造時にねじ素材がダイプレートに沿
って流動し難くなる結果である。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みて創成されたも
のであり、多種多様化した樹脂材に統一して使用できる
とともに、強力な緩み止め効果を発揮するタッピンねじ
を提供することを第１の目的とし、一方で、転造成形時
に素材の流動性が向上するタッピンねじを提供すること
を第２の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的の内、第１の目
的を達成するために、本タッピンねじのねじ山の断面形
状は、フランク角が１０°〜１５°の第１フランク面と
フランク角が２０°〜３０°の第２フランク面とを連続
的に連ねこれを対称配置した形状であり、第１フランク
面の占める割合をねじ山の全高に対して６０％とする構
成である。また、第２の目的を達成するために、本タッ
ピンねじは上記構成に加えてねじ谷部の断面形状がＶ字
状を成すように成形するように構成される。

【０００８】

【作用】上記構成のタッピンねじを樹脂材にねじ込む
と、第１フランク面のフランク角が小さいことから、第
１フランク面に作用する締付け力の水平分力が非常に小
さくなる。この水平分力は、即ちめねじの剪断力であ
り、この水平分力を減少させることはめねじの破断を防
止する結果につながる。また、本タッピンねじにおい
て、ワークに適正下穴を選定してねじ込みを行うと、そ
の時に形成されるめねじの山はタッピンねじのねじ山に
沿って隆起する形状となり、その隆起した部分はタッピ
ンねじのねじ山頂部から谷部に向かって約６０％の位置
に到達する。

【０００９】本タッピンねじはこの点から考慮した結
果、第１フランク面の占める割合をねじ山頂から６０％
としており、このことによって、ねじ込みを行った際に
は形成されるめねじの隆起部分がタッピンねじの第１フ
ランク面と第２フランク面との境界部に到達することに
なる。この結果、締結時にはタッピンねじの第１フラン
ク面にはねじ軸線と平行方向の接触抵抗が、また第１フ
ランク面と第２フランク面の境界部においてはねじ軸に
対して直角方向の接触抵抗が作用し、ねじが自然に緩む
ことを防止することとなる。

【００１０】さらに、本タッピンねじにおいて、谷部に
Ｖ字様の傾斜を設けることによってタッピンねじを転造
成形する際にねじ素材の流動性の向上をはかることが可
能である。これはタッピンねじのねじ谷部の断面形状を
Ｖ字状に成形することによってねじ転造に使用されるダ
イプレートにこのねじ谷部に対応する山部が形成される
ためで、このダイプレートの山部はねじ山成形溝に滑ら
かに連続する結果となり、転造時にねじ素材の流動性が
向上するものである。

【００１１】

【実施例】以下図面に基づき本発明の一実施例を説明す
る。図１において１は本発明に係る一実施例のタッピン
ねじであり、図示しないドライバビットが係合する駆動
穴を有するねじ頭部１ａと、ねじ頭部１ａと一体成形さ
れ、外周に螺旋状にねじ山２の形成されたねじ部１ｂと
から構成される。ねじ部１ｂに形成されるねじ山２は、
図３に示すようにねじ軸線に沿った断面形状が、傾斜角
度の異なる２つのフランク面を連続的に連ね、これを対
称配置した形状であり、ねじ山頂部にはねじ山２のピッ
チの１２．５％の長さを有する平坦部２ａが形成されて
いる。

【００１２】即ち、このタッピンねじ１におけるねじ山
２は、ねじ山２の全高に対してねじ山頂よりねじ軸半径
方向に５０％〜７０％、好ましくは６０％の高さを有
し、フランク角が１５°に設定された第１フランク面２
ｂと、この第１フランク面２ｂに連続してねじ谷部２ｃ
に達する高さを有し、そのフランク角は２０°である第
２フランク面２ｄとを連続的に連ね、これを対象配置し
た形状である。これらフランク角からも明らかであるよ
うに、本タッピンねじ１におけるねじ山２は３０°と４
０°の複合角から成る。また、ねじ山２の全高はねじ山
２のピッチの約１／２の高さに設定されている。ここで
いうねじ山２のピッチであるが、これは従来のねじ山角
度が６０°のタッピンねじに準ずる長さであり、ねじ山
２の角度が小さくなっていることからねじ谷部２ｃの表
面積は増大することになる。さらに、本タッピンねじ１
におけるねじ部１ｂの軸線に対する横断面形状は図２に
示すように曲率半径の大きい曲面と曲率半径の小さい曲
面を交互に連続して配した略三角形状を成している。

【００１３】次に上記タッピンねじ１を樹脂材にねじ込
むときのタッピンねじ１のねじ山の作用について以下に
述べる。上記タッピンねじ１を樹脂材等のワークにねじ
込むと、図４に示すようにタッピンねじ１のねじ山２に
はねじ山２のフランク面に対して垂直な締付け力Ｎが作
用する。この締付け力Ｎは、ねじ軸線と平行を成す垂直
分力Ｐと、ねじ軸線に対して垂直方向に作用する水平分
力Ｆに分けることができる。水平分力Ｆはめねじ破壊に
大きく関係し、この水平分力Ｆの値が大きくなりめねじ
の剪断強度を超えると、めねじは割れ等の破壊を生じて
しまう。

【００１４】本タッピンねじ１においては、第１フラン
ク面２ｂのフランク角を１５°に設定し、ねじ山２全高
をピッチの１／２の高さに成形するとともに、ねじ山２
全体の高さに対する第１フランク面１ｂの高さを６０％
と大きくとっていることから、通常のねじ山角が６０°
のタッピンねじよりも前記水平分力Ｆが小さくなり、こ
の水平分力Ｆがタッピンねじ１のねじ山２において広範
囲に作用することになる。このことによってめねじの破
壊を極力防止することができ、通常のタッピンねじでは
めねじが割れ等の破壊を生じていた樹脂材料にも使用が
可能となる。また、本タッピンねじ１を用いて通常のタ
ッピンねじと同等の水平分力Ｆを作用させる場合、締付
け力Ｎ及びＮの垂直分力Ｐは必然的に大きくなる。従っ
て、通常のタッピンねじの使用により良好な締付け特性
を得ていた樹脂材料へ本タッピンねじ１を使用すると、
より一層大きな締付け力を作用させることが可能とな
る。

【００１５】通常のタッピンねじのねじ込みによって、
締結部材に形成されるめねじ形状は、図４に示すごとく
めねじの山の先端がタッピンねじのねじ山におけるフラ
ンク面に沿って隆起した形状となる。このめねじの山の
隆起した部分の先端は、一般に下穴径が適正値の場合タ
ッピンねじのねじ山頂部から谷部に向かって約６０％の
位置に到達する。このことから、本タッピンねじ１にお
いては第１フランク面２ｂの占める割合をねじ山２の全
高に対して６０％と決定している。

【００１６】前述のように第１フランク面２ｂの高さを
決定すると、ねじ込み時にはタッピンねじ１のめねじ成
形により隆起しためねじの山の先端が第１フランク面２
ｂと第２フランク面２ｄの境界部に当接する結果とな
り、第１フランク面２ｂにはねじ軸線と平行方向の接触
抵抗が、また境界部では、ねじ軸線に対して直角方向の
接触抵抗がそれぞれ作用し、タッピンねじ１の緩みを防
止する結果となる。特に、めねじが温度によって収縮す
るような環境下での使用（高温下での使用）に際して
は、樹脂材の温度膨張によりめねじの隆起部先端が第２
フランク面２ｄにまで及び、さらなる接触抵抗の増大を
得る結果となる。

【００１７】一方、ねじ山２の高さの比較的高い本タッ
ピンねじ１においては、ねじ山２の先端を極端に尖らせ
ると、転造によるねじ山２成形時にねじ山２の先端まで
素材が流動し難い。従ってねじ山２の先端に平坦部２ａ
を形成し、ねじ山２の成形を容易にすると同時に、ねじ
山２の強度を高めている。この平坦部２ａの幅は、ねじ
山２のピッチの約１２．５％とすることが理想的であ
り、このことによって理想的なねじ山２の高さを得るこ
とができ、しかも、ねじ山２成形時に形状に欠陥のない
理想的なねじ山２を成形することが可能となる。

【００１８】次に本発明に係るタッピンねじの他の実施
例について述べる。図５において５は本発明に係るタッ
ピンねじの他の実施例であり、上記タッピンねじ１同
様、ドライバビットの係合する駆動穴を有するねじ頭部
５ａと、このねじ頭部５ａと一体成形され、外周に螺旋
状にねじ山６の形成されたねじ部５ｂとから構成され
る。

【００１９】このねじ部５ｂにおけるねじ山６の形状
は、上述のタッピンねじ１と全く同様、ねじ山６の全高
に対してねじ山頂よりねじ軸半径方向に５０％〜７０
％、好ましくは６０％の高さを有し、フランク角が１５
°に設定された第１フランク面６ｂと、この第１フラン
ク面６ｂに連続してねじ谷部７に及ぶ高さを有し、その
フランク角は２０°である第２フランク面６ｃとを連続
的に連ね、これを対象配置した形状であり、ねじ山頂部
にはねじ山６のピッチの１２．５％の長さを有する平坦
部６ａが形成されている。ただし、このタッピンねじ５
におけるねじ谷部７はねじ軸線に沿った断面形状が図６
に示すようにＶ字状をなしており、その開度は１５５°
に設定されている。

【００２０】上述のタッピンねじ５はねじ素材をタッピ
ンねじ５のねじ山６に対応する形状の溝が形成された図
示しない２枚のダイプレート間に挾持し、ダイプレート
を相対移動することにより素材を回転させて素材外周に
螺旋状にねじ山を成形する、いわゆる転造工程によって
製造される。前記タッピンねじ５においてねじ谷部７に
角度を設けると、転造工程におけるダイプレートのタッ
ピンねじ５のねじ谷部７に対応する位置に山部（図示せ
ず）が形成され、転造時に、ねじ素材に食い込むダイプ
レートの体積が増加するとともに、ダイプレートの食い
込みによって押し分けられた素材が山部の傾斜面（図示
せず）に沿って容易に流動し、ダイプレートの雄ねじ成
形溝内に流入する。

【００２１】尚、本実施例及び他の実施例において第１
フランク面のフランク角を１５°としたが、このフラン
ク角の実質上効果を生ずる範囲は１０°〜１５°であ
り、１５°は理想値として取り上げたに過ぎない。ま
た、第２フランク面のフランク角についても同様であ
り、第２フランク面のフランク角は２０°〜３０°の範
囲内で充分な効果を生じ、理想値として２０°を取り上
げたに過ぎない。さらに、ねじ山頂部の平坦部はピッチ
の１２．５％の長さとしたが、実際は１６％以下であれ
ば実用に充分耐えるねじ山を得ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上構成及び作用を詳述したように、本
発明のタッピンねじは、フランク角が１５°のフランク
面と、フランク角が２０°のフランク面を連続して対象
に配置した形状のねじ山を有するため、めねじからタッ
ピンねじのねじ山に作用する接触抵抗を大きくすること
が可能になり、締結後のタッピンねじの緩みを防止する
ことができるものである。また、本発明のタッピンねじ
はねじ山の角度を小さくすることによって谷幅を大きく
設定できるため、めねじの強度を向上することが可能と
なり、樹脂材の割れ等の発生を防止することができ、柔
軟性の高い樹脂材から比較的割れ等を生じ易い高剛性の
樹脂材に至るまで、多種類の樹脂材に幅広く適用するこ
とができるとともに、めねじ強度の向上にともなって、
タッピンねじの最大締付けトルクの向上をはかることが
でき、樹脂材の強力な締結を得ることが可能となるもの
である。さらに、本発明のタッピンねじは、ねじ軸線に
沿った断面形状がねじ谷部でＶ字様をなすように構成す
ることによって、転造による製造工程において素材の流
動性が向上し、ねじ山の高さが通常のねじに比較して高
いにもかかわらず、ねじ山の成形を容易かつ安定して行
うことができるといつた効果をも奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るタッピンねじの実施例の正面図
である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】 図１の要部拡大断面図である。

【図４】 図１のタッピンねじを樹脂材にねじ込んだ際
のタッピンねじとめねじとの噛合状態を示す要部断面拡
大図

【図５】 本発明に係るタッピンねじの他の実施例の正
面図である。

【図６】 図５の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ タッピンねじ １ａ ねじ頭部 １ｂ ねじ部 ２ ねじ山 ２ａ 平坦部 ２ｂ 第１フランク面 ２ｃ ねじ谷部 ２ｄ 第２フランク面 ５ タッピンねじ ５ａ ねじ頭部 ５ｂ ねじ部 ６ ねじ山 ６ａ 平坦部 ６ｂ 第１フランク面 ６ｃ 第２フランク面 ７ ねじ谷部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ねじ山のねじ軸線に沿った断面形状が、フ
   ランク角が１０°〜１５°の第１フランク面とフランク
   角が２０°〜３０°の第２フランク面とを連続的に連ね
   これを対称配置した形状であり、第１フランク面の占め
   る割合をねじ山の全高に対して６０％としたことを特徴
   とするタッピンねじ。
2. 【請求項２】ねじ谷部のねじ軸線に沿った断面形状がＶ
   字状を成すように成形したことを特徴とする請求項１に
   記載のタッピンねじ。