JPWO2003100272A1 - ねじ締付構造、およびねじとねじ締付工具 - Google Patents
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Abstract
嵌合凸部（２０）の円弧部（３２）の傾斜角（α）がリセス（１６）の円弧部（２６）の傾斜角（β）よりも大きく、嵌合凸部（２０）の軸方向の中間部分がリセス（１６）の開口縁部と係合させられて締付トルクが伝達されるため、α＜βで嵌合凸部（２０）の先端部（２０ａ）がリセス（１６）の途中に係合させられる場合に比較して係合部位（３８）の径寸法が大きくなり、同じ締付トルクで締め付ける場合には、その径寸法に反比例して係合部位（３８）に加えられる力が小さくなる。このため、係合部位（３８）における局部的な嵌合凸部（２０）、リセス（１６）の破損や変形が抑制され、或いはより高い締付トルクで小径ねじ（１０）を良好に締め付けることができるようになる。また、係合部位（３８）に加えられる力が小さくなれば、円弧部（３２）の傾斜に基づいて生じる軸方向に離間する方向の分力が小さくなるため、ビット（１８）がリセス（１６）から浮き上がるカムアウトが抑制され、小径ねじ（１０）の締結状態が安定する。
Description
技術分野
本発明はねじ締付構造に係り、特に、ねじ部の直径が３ｍｍ程度以下の小径ねじに対しても大きなトルクで締め付けることができるねじとねじ締付工具に関するものである。
背景技術
ねじ締結の基本は、トルク伝達部に加えられる締付トルクをねじの締付軸力に変換して、２つ以上の部品、部材を一体的に固定することである。したがって、ねじに設けられるトルク伝達部の形状と締付トルクを直接に伝達するねじ締付工具（ビットなど）との嵌合状態は、常に一対のものとして考える必要がある。特に近年、様々な製品の軽薄短小化が喧伝され、それに使用されるパーツ類も小型化される傾向が強く、ねじ部品においても、より小型化と同時に相対的に高い締付トルクを付与することが要求される場合が多くなって来ている。
これに対し、特許第３０２６９６５号公報には、ねじおよびそのねじを締め付けるねじ締付工具の一方および他方に設けられているとともに、それぞれ中心線まわりに１２０°間隔で外周側へ突き出す３つのトルク伝達部を有する三叉形状を成していて互いに嵌合される嵌合穴および嵌合凸部から成り、前記ねじ締付工具が回転させられることによりその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、（ａ）前記嵌合凸部および前記嵌合穴の前記トルク伝達部は、前記中心線からの突出方向と平行な一対の側部を有するとともに、隣接するトルク伝達部の側部は、それぞれ一定の曲率半径Ｒで前記中心線側へ向かって凸となる円弧部を介して滑らかに接続されている一方、（ｂ）前記３つのトルク伝達部の先端の外接円の直径をｇ、前記３つの円弧部の内接円の直径をｂとした時、次式（１）および（２）を共に満足するように構成したものが記載されている。このようなねじ締付構造においては、トルク伝達部の内側の領域（嵌合凸部側の部材に相当；図３（ｂ）のＥＢ参照）と、中心線まわりにおいてトルク伝達部の間に位置する領域（嵌合穴側の部材に相当；図３（ｂ）のＥＲ参照）との面積の差が小さく、嵌合凸部および嵌合穴の強度の調和が図られるため、嵌合凸部の破損や嵌合穴の変形が抑制され、ねじ部の直径が例えば３ｍｍ程度以下の小径ねじ等においても、より高い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。
０．５ｇ≦ｂ≦０．６ｇ ・・・（１）
０．５ｂ≦Ｒ≦０．６ｂ ・・・（２）
ところで、上記嵌合穴は、開口部に近づくに従って大径となるようにテーパ状に傾斜させられる一方、嵌合凸部は、軸方向の先端側へ向かうに従って小径となるようにテーパ状に傾斜させられるとともに、嵌合穴の方が嵌合凸部よりも傾斜が大きく、その嵌合穴の途中で嵌合凸部の軸方向の先端と係合させられるようになっている。このため、その係合部位の径寸法が比較的小さく、同じ締付トルクで締め付ける際に係合部位に加えられる力が大きくなり、局部的に嵌合凸部の破損や嵌合穴の変形などを引き起こす可能性があった。また、係合部位に加えられる力に比例して軸方向に離間する方向の分力が大きくなるため、ねじ締付工具が浮き上がるカムアウトを生じ易く、ねじの締結状態が不安定になる可能性があった。特に、係合部位の変形などで、係合部位の傾斜角度よりも傾斜が大きい傾斜部分（例えば図３におけるトルク伝達部２２の外周側の先端面２８と、トルク伝達部３０の外周側の先端面３６など）が係合させられるようになると、傾斜が大きい分だけカムアウトが一層発生し易くなる。
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、ねじおよびねじ締付工具の一方および他方に設けられる嵌合穴および嵌合凸部の係合部位の局部的な変形や破損を抑制して、より高い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。
発明の開示
かかる目的を達成するために、第１発明は、ねじおよびそのねじを締め付けるねじ締付工具の一方および他方に設けられているとともに、それぞれ中心線まわりに１２０°間隔で外周側へ突き出す３つのトルク伝達部を有する三叉形状を成していて互いに嵌合される嵌合穴および嵌合凸部から成り、前記ねじ締付工具が回転させられることによりその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、前記嵌合凸部は、軸方向の先端側へ向かうに従って小径となる係合用傾斜部を有し、その係合用傾斜部の途中で前記嵌合穴の開口縁部と係合させられることを特徴とする。
第２発明は、第１発明のねじ締付構造において、（ａ）前記嵌合凸部および前記嵌合穴の三叉形状において隣接するトルク伝達部の側部は、それぞれ前記中心線側へ向かって凸となる円弧部を介して滑らかに接続されているとともに、（ｂ）前記係合用傾斜部は、前記嵌合凸部の円弧部に設けられており、その円弧部が前記嵌合穴の開口縁部の円弧部と係合させられることを特徴とする。
第３発明は、第１発明または第２発明のねじ締付構造において、（ａ）前記嵌合凸部および前記嵌合穴の前記トルク伝達部は、前記中心線からの突出方向と平行な一対の側部を有するとともに、隣接するトルク伝達部の側部は、それぞれ一定の曲率半径Ｒで前記中心線側へ向かって凸となる円弧部を介して滑らかに接続されている一方、（ｂ）前記３つのトルク伝達部の先端の外接円の直径をｇ、前記３つの円弧部の内接円の直径をｂとした時、次式（１）および（２）を共に満足することを特徴とする。
０．５ｇ≦ｂ≦０．６ｇ ・・・（１）
０．５ｂ≦Ｒ≦０．６ｂ ・・・（２）
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのねじ締付構造において、前記係合用傾斜部の前記中心線に対する傾斜角をα、その係合用傾斜部と係合する前記嵌合穴の係合部位の中心線に対する傾斜角をβとした時、次式（３）、（４）、および（５）を総て満足することを特徴とする。
０°＜α≦８° ・・・（３）
０°≦β＜８° ・・・（４）
β＜α ・・・（５）
第５発明は、第１発明〜第４発明の何れかのねじ締付構造において、前記ねじのねじ部の直径は３ｍｍ以下であることを特徴とする。
第６発明は、第１発明〜第５発明の何れかのねじ締付構造において、前記ねじには前記嵌合穴が設けられ、前記ねじ締付工具には前記嵌合凸部が設けられていることを特徴とする。
第７発明は、第１発明〜第５発明の何れかのねじ締付構造に記載の前記嵌合穴または前記嵌合凸部を備えていることを特徴とするねじである。
第８発明は、第１発明〜第５発明の何れかのねじ締付構造に記載の前記嵌合穴または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においては、嵌合凸部に、軸方向の先端側へ向かうに従って小径となる係合用傾斜部が設けられ、その係合用傾斜部の途中で嵌合穴の開口縁部と係合させられて締付トルクが伝達されるため、従来のように嵌合凸部の軸方向の先端が嵌合穴の途中に係合させられる場合に比較して係合部位の径寸法が大きくなり、同じ締付トルクで締め付ける場合には、その径寸法に反比例して係合部位に加えられる力が小さくなる。このため、係合部位における局部的な嵌合凸部および嵌合穴の破損や変形が抑制され、或いはより高い締付トルクでねじを良好に締め付けることができるようになる。また、係合部位に加えられる力が小さくなれば、係合用傾斜部の傾斜に基づいて生じる軸方向に離間する方向の分力が小さくなるため、ねじ締付工具が浮き上がるカムアウトが抑制され、ねじの締結状態が安定する。
第３発明では、嵌合凸部および嵌合穴のトルク伝達部が、中心線からの突出方向と平行な一対の側部を有するとともに、隣接するトルク伝達部の側部は、それぞれ一定の曲率半径Ｒで中心線側へ向かって凸となる円弧部を介して滑らかに接続されており、且つ３つのトルク伝達部の先端の外接円の直径ｇ、３つの円弧部の内接円の直径ｂ、および円弧部の曲率半径Ｒは前記（１）式および（２）式を満足するように定められているため、嵌合凸部の破損および嵌合穴の変形が共に抑制され、高い締付トルクでねじを締め付けることができる。
すなわち、（１）式および（２）式を満足するように三叉形状を構成すると、トルク伝達部の内側の領域（嵌合凸部側の部材に相当；図３（ｂ）のＥＢ参照）と、中心線まわりにおいてトルク伝達部の間に位置する領域（嵌合穴側の部材に相当；図３（ｂ）のＥＲ参照）との面積の差が小さく、嵌合凸部および嵌合穴の強度の調和が図られるのである。
また、各部の数値について具体的に説明すると、三叉形状の隣接するトルク伝達部の側部は一定の曲率半径Ｒの円弧部を介して滑らかに接続されているとともに、その曲率半径Ｒは内接円の直径ｂの５０％以上、言い換えれば外接円の直径ｇの２５％以上であるため、特に嵌合凸部側のトルク伝達部の根元の応力集中が防止される。曲率半径Ｒは内接円の直径ｂの６０％以下、すなわち外接円の直径ｇの３６％以下であるため、各トルク伝達部に突出方向と平行な直線状の側部を確保することが可能で、締付トルクを効率良く伝達できる。一方、内接円の直径ｂが外接円の直径ｇの５０％以上であるため、嵌合凸部の心厚を十分に確保できて高い機械的強度が得られるとともに、６０％以下であるため、トルク伝達部の突出寸法を十分に確保できて締付トルクを効率良く伝達できるとともに嵌合穴の変形が抑制される。
第４発明では、嵌合凸部の係合用傾斜部の傾斜角αが８°以下で、嵌合穴の傾斜角βは８°より小さく且つαより小さいため、両者の間に大きな静止摩擦が発生する。これにより、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となる。なお、鋼と鋼の静止摩擦係数は一般に０．１４以下と言われており、ｔａｎ８°≒０．１４０５であるため、ねじおよびねじ締付工具が共に鉄鋼材料製であれば、傾斜角αを８°以下にすることにより適当な静止摩擦が得られると考えられる。
第５発明は、ねじ部の直径が３ｍｍ以下の小径ねじに関するもので、本発明が適用されることにより、嵌合凸部および嵌合穴の係合部位に加えられる力が軽減されるため、それ等の破損や変形を回避しつつ、高い締付トルクでねじを良好に締め付けることができるようになる。
第７発明のねじ、および第８発明のねじ締付工具は、実質的に上記第１発明〜第５発明と同様の作用効果が得られる。
ここで、ねじ締付構造は、一般には第６発明のようにねじ側に嵌合穴（リセス）が設けられ、ねじ締付工具側に嵌合凸部（羽根部）が設けられる場合が多いが、ねじ側に嵌合凸部を設けてねじ締付工具側に嵌合穴を設けることも可能である。また、ねじに設けられるねじ部は、雄ねじであっても雌ねじであっても良い。
嵌合凸部には、軸方向の先端側へ向かうに従って小径となる係合用傾斜部が設けられるが、その係合用傾斜部以外の部分は必ずしも傾斜させる必要がないとともに、嵌合穴についても軸方向に略平行に設けることが可能である。しかし、嵌合穴を鍛造加工によって形成する場合には、開口側へ向かうに従って大径となる抜け勾配を設けることが望ましく、その嵌合穴に対応して嵌合凸部にも軸方向の先端側へ向かうに従って小径となる傾斜を設けることが望ましい。
嵌合凸部の係合用傾斜部の傾斜角α、およびその係合用傾斜部と係合する嵌合穴の係合部位すなわち開口縁部の傾斜角βについては、付着性を考慮して例えば第４発明のように８°以下で設定することが望ましいが、それ等の係合部以外の非係合部分、例えばトルク伝達部の円弧部に係合用傾斜部が設けられる場合にはトルク伝達部の外周側の先端面などについては、鍛造成形性等を考慮して１０°〜２０°程度の傾斜角で傾斜させることが望ましい。傾斜角αは、寸法公差などに拘らず嵌合穴の開口縁部に確実に係合させられるように、例えば３°以上とすることが望ましい。傾斜角βについては、良好な付着性が得られるように、傾斜角αとの差（α−β）が２°以下、更に好ましくは１°以下となるように設定することが望ましい。
第３発明は、少なくとも締付トルクが伝達される係合部位、すなわち嵌合穴については開口縁部で、嵌合凸部については、その嵌合穴の開口縁部と係合させられる部位、において（１）式および（２）式を満足するようになっておれば良く、必ずしも嵌合凸部や嵌合穴の軸方向の全域で（１）式および（２）式を満たしている必要はない。
また、本発明は特に径寸法が小さくて締付トルクが得られ難いねじ部の直径が３ｍｍ程度以下の小径ねじの締付構造に好適に適用されるが、ねじ部の直径が３ｍｍより大きい通常のねじの締付構造に適用することも可能である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施例である小径ねじ１０を示す図で、（ａ）は頭部１２側から見た平面図で、（ｂ）は軸心と直角な方向から見た一部を省略した正面図である。この小径ねじ１０は、ねじ部としてＭ０．８×０．２の雄ねじ１４が設けられているとともに、頭部１２には、締付用の嵌合穴としてリセス１６が設けられている。頭部１２の直径は約１．４ｍｍで、厚さは約０．２ｍｍである。
図２の（ａ）は、上記リセス１６の拡大平面図で、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。また、図３の（ａ）は、ねじ締付工具としてのビット１８の先端側に設けられた嵌合凸部２０がリセス１６内に挿入され、その先端部２０ａがリセス１６と係合させられた状態を示す中心線Ｏを含む断面図（図２（ｂ）に相当）で、（ｂ）は両者の係合部分における中心線Ｏと直角な断面形状を説明する図である。中心線Ｏは、リセス１６や嵌合凸部２０の中心で、小径ねじ１０の軸心と一致する。これ等の図において、リセス１６は、中心線Ｏまわりに１２０°間隔で外周側へ突き出す３つのトルク伝達部２２を有する三叉形状を成しており、トルク伝達部２２は、中心線Ｏからの突出方向と平行な一対の直線状の側部２４を有するとともに、隣接するトルク伝達部２２の側部２４は、それぞれ一定の曲率半径Ｒの円弧部２６を介して滑らかに接続されている。また、嵌合凸部２０は、中心線Ｏに対して直角な断面がリセス１６と同様な三叉形状を成しており、詳しい図示は省略するが、中心線Ｏまわりに１２０°間隔で外周側へ突き出す３つのトルク伝達部３０を有する三叉形状を成しており、トルク伝達部３０は、中心線Ｏからの突出方向と平行な一対の直線状の側部３４を有するとともに、隣接するトルク伝達部３０の側部３４は、それぞれ上記円弧部２６と同じ曲率半径Ｒの円弧部３２を介して滑らかに接続されている。
リセス１６の円弧部２６は、軸方向の開口側（図２（ｂ）および図３（ａ）の上方側）へ向かうに従って大径となるように、中心線Ｏに対して傾斜角βで外周側へ傾斜させられている一方、嵌合凸部２０の円弧部３２は、軸方向の先端側（図３（ａ）における下方側）へ向かうに従って小径となるように、中心線Ｏに対して傾斜角αで内周側へ傾斜させられている。傾斜角αは傾斜角βよりも大きく、本実施例では傾斜角αは約６°３０′で、傾斜角βは約５°４５′であり、嵌合凸部２０の円弧部３２は、図３（ａ）に示すように軸方向の途中でリセス１６の開口縁部において円弧部２６と係合させられ、それ等の円弧部３２および２６や側部３４および２４を介して締付トルクが伝達される。嵌合凸部２０の円弧部３２は係合用傾斜部に相当する。
また、トルク伝達部２２の外周側の先端面２８は、軸方向の開口側へ向かうに従って大径となるように、中心線Ｏに対して傾斜角εで外周側へ傾斜させられている一方、トルク伝達部３０の外周側の先端面３６は、先端部２０ａ側へ向かうに従って小径となるように、中心線Ｏに対して傾斜角θで内周側へ傾斜させられている。これ等の傾斜角ε、θは、何れも約１５°である。
図３の（ｂ）において実線で示す三叉形状の内側は、リセス１６と嵌合凸部２０との係合部位３８、すなわち図３（ａ）におけるリセス１６の開口縁部の位置、における嵌合凸部２０の断面形状を表しており、その三叉形状の外側は実質的にリセス１６が設けられた頭部１２の断面形状を表している。かかる図３の（ｂ）において、寸法ｇは、３つのトルク伝達部２２、３０の先端の外接円４０の直径で、寸法ｂは、３つの円弧部２６、３２の内接円４２の直径であり、Ｐは曲率半径Ｒの円弧部２６、３２の曲率中心である。本実施例では、直径ｇ≒１．２４ｍｍで、直径ｂ＝０．５×ｇ≒０．６２ｍｍ、曲率半径Ｒ＝０．５×ｂ＝０．２５×ｇ≒０．３１ｍｍである。また、ｆはトルク伝達部２２の幅寸法で、次式（６）から本実施例では幅寸法ｆ≒０．４５ｍｍになる。なお、円弧部３２と２６とが係合させられるように、リセス１６のトルク伝達部２２の外周側への突出寸法は、図３の（ａ）から明らかなように嵌合凸部２０のトルク伝達部３０の外周側への突出寸法より僅かに大きくされており、厳密には図３の（ｂ）に示す外接円４０よりも外周側に位置している。
ｆ＝ｇ・ｓｉｎ６０°−２Ｒ ・・・（６）
このようなねじ締付構造、或いは小径ねじ１０、ビット１８においては、互いに嵌合される嵌合凸部２０およびリセス１６が三叉形状を成しているとともに、その三叉形状の隣接するトルク伝達部２２、３０の側部２４、３４は、それぞれ一定の曲率半径Ｒの円弧部２６、３２を介して滑らかに接続されており、且つ直径ｂ＝０．５×ｇで、曲率半径Ｒ＝０．５×ｂとされているため、嵌合凸部２０の破損およびリセス１６の変形が共に抑制され、高い締付トルクで小径ねじ１０を締め付けることができるようになる。
すなわち、ｂ＝０．５×ｇ、Ｒ＝０．５×ｂに設定すると、図３の（ｂ）に示すようにトルク伝達部２２、３０の内側すなわち嵌合凸部２０のトルク伝達部３０の領域ＥＢと、トルク伝達部２２、３０の間に位置する領域（リセス１６側の部材に相当）ＥＲとの面積の差が小さく、嵌合凸部２０およびリセス１６の強度の調和が図られるのである。
また、三叉形状の隣接するトルク伝達部２２、３０の側部２４、３４は一定の曲率半径Ｒの円弧部２６、３２を介して滑らかに接続されているとともに、その曲率半径Ｒは内接円４２の直径ｂの５０％で外接円４０の直径ｇの２５％であるため、特に嵌合凸部２０側のトルク伝達部３０の根元の応力集中が防止され、且つ各トルク伝達部２２、３０には、突出方向と平行な直線状の側部２４、３４が確保されるため、締付トルクを効率良く伝達できる。一方、内接円４２の直径ｂが外接円４０の直径ｇの５０％であるため、嵌合凸部２０の心厚を十分に確保できて高い機械的強度が得られ、且つトルク伝達部２２、３０の突出寸法を十分に確保できて締付トルクを効率良く伝達できるとともにリセス１６の変形が抑制される。
また、嵌合凸部２０の円弧部３２は傾斜角α≒６°３０′で傾斜させられ、その軸方向の中間部分において、傾斜角β≒５°４５′で傾斜させられているリセス１６の円弧部２６と、リセス１６の開口縁部で係合させられるため、両者の間に大きな静止摩擦が発生する。これにより、ビット１８に小径ねじ１０が良好に保持（付着）されるようになり、ロボットによる小径ねじ１０の自動締付が可能となる。なお、小径ねじ１０およびビット１８は何れも鉄鋼材料製（小径ねじ１０は炭素鋼などで、ビット１８はクロムモリブデン鋼やハイス鋼など）で、それ等の静止摩擦係数は一般に０．１４以下と言われており、ｔａｎ８°≒０．１４０５であるため、傾斜角α≒６°３０′で、傾斜角β≒５°４５′の本実施例によれば、この点からも適当な静止摩擦が得られると考えられる。
また、上記のようにリセス１６の円弧部２６には傾斜角β≒５°４５′の傾斜が設けられている一方、トルク伝達部２２の先端面２８には傾斜角ε≒１５°の傾斜が設けられているため、そのようなリセス１６を鍛造加工によって容易に高い精度で形成できる。すなわち、それ等の傾斜が抜け勾配になるため、鍛造加工後のリセス１６からのパンチの抜けが容易になり、所定形状のリセス１６を高い精度で鍛造加工できるのである。
また、円弧部２６に傾斜角βで傾斜が設けられると、図２の（ａ）の平面図から明らかなように、トルク伝達部２２の両側部（側面）２４は、開口側へ向かうに従って両側、すなわち中心線Ｏまわりの周方向へ拡がるように傾斜させられるため、その側部２４に嵌合凸部２０の側部３４が係合して締付トルクが加えられる際に、その嵌合凸部２０をリセス１６から押し出そうとするカムアウト分力が発生するが、傾斜角βは約５°４５′で、側部２４における周方向の傾斜角度はそれよりも十分に小さいため殆ど問題にならず、締付トルクが効率良く伝達される。なお、リセス１６の底部における円弧部２６の曲率半径Ｒと、上端開口部における曲率半径Ｒは同じ寸法で、共に約０．３１ｍｍである。
また、このような三叉形状のリセス１６を有する小径ねじ１０によれば、これを緩めるためにはビット１８のように三叉形状の特殊な工具が必要であるため、一般の人が簡単にねじを緩めることができず、いじり防止の効果も得られる。
一方、本実施例では、嵌合凸部２０の円弧部３２の傾斜角αがリセス１６の円弧部２６の傾斜角βよりも大きく、嵌合凸部２０の軸方向の中間部分がリセス１６の開口縁部と係合させられて締付トルクが伝達されるため、従来のようにα＜βで嵌合凸部２０の先端部２０ａがリセス１６の途中に係合させられる場合に比較して係合部位３８の径寸法が大きくなり、同じ締付トルクで締め付ける場合には、その径寸法に反比例して係合部位３８に加えられる力が小さくなる。このため、係合部位３８における局部的な嵌合凸部２０およびリセス１６の破損や変形が抑制され、或いはより高い締付トルクで小径ねじ１０を良好に締め付けることができるようになる。また、係合部位３８に加えられる力が小さくなれば、円弧部３２の傾斜に基づいて生じる軸方向に離間する方向の分力が小さくなるため、ビット１８がリセス１６から浮き上がるカムアウトが抑制され、小径ねじ１０の締結状態が安定する。
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。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明は、ねじおよびねじ締付工具の一方および他方に設けられる嵌合穴および嵌合凸部の係合部位の局部的な変形や破損を抑制して、より高い締付トルクでねじを締め付けることができるねじ締付構造、およびねじやねじ締付工具に好適に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施例である小径ねじを示す図で、（ａ）は頭部側から見た平面図、（ｂ）は一部を省略した正面図である。
図２は、図１の小径ねじに設けられたリセスを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
図３は、図２のリセスとビットの嵌合凸部との係合状態を示す図で、（ａ）は中心線Ｏを含む断面図、（ｂ）は係合部位における中心線Ｏと直角な両者の断面形状を説明する図である。
本発明はねじ締付構造に係り、特に、ねじ部の直径が３ｍｍ程度以下の小径ねじに対しても大きなトルクで締め付けることができるねじとねじ締付工具に関するものである。
背景技術
ねじ締結の基本は、トルク伝達部に加えられる締付トルクをねじの締付軸力に変換して、２つ以上の部品、部材を一体的に固定することである。したがって、ねじに設けられるトルク伝達部の形状と締付トルクを直接に伝達するねじ締付工具（ビットなど）との嵌合状態は、常に一対のものとして考える必要がある。特に近年、様々な製品の軽薄短小化が喧伝され、それに使用されるパーツ類も小型化される傾向が強く、ねじ部品においても、より小型化と同時に相対的に高い締付トルクを付与することが要求される場合が多くなって来ている。
これに対し、特許第３０２６９６５号公報には、ねじおよびそのねじを締め付けるねじ締付工具の一方および他方に設けられているとともに、それぞれ中心線まわりに１２０°間隔で外周側へ突き出す３つのトルク伝達部を有する三叉形状を成していて互いに嵌合される嵌合穴および嵌合凸部から成り、前記ねじ締付工具が回転させられることによりその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、（ａ）前記嵌合凸部および前記嵌合穴の前記トルク伝達部は、前記中心線からの突出方向と平行な一対の側部を有するとともに、隣接するトルク伝達部の側部は、それぞれ一定の曲率半径Ｒで前記中心線側へ向かって凸となる円弧部を介して滑らかに接続されている一方、（ｂ）前記３つのトルク伝達部の先端の外接円の直径をｇ、前記３つの円弧部の内接円の直径をｂとした時、次式（１）および（２）を共に満足するように構成したものが記載されている。このようなねじ締付構造においては、トルク伝達部の内側の領域（嵌合凸部側の部材に相当；図３（ｂ）のＥＢ参照）と、中心線まわりにおいてトルク伝達部の間に位置する領域（嵌合穴側の部材に相当；図３（ｂ）のＥＲ参照）との面積の差が小さく、嵌合凸部および嵌合穴の強度の調和が図られるため、嵌合凸部の破損や嵌合穴の変形が抑制され、ねじ部の直径が例えば３ｍｍ程度以下の小径ねじ等においても、より高い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。
０．５ｇ≦ｂ≦０．６ｇ ・・・（１）
０．５ｂ≦Ｒ≦０．６ｂ ・・・（２）
ところで、上記嵌合穴は、開口部に近づくに従って大径となるようにテーパ状に傾斜させられる一方、嵌合凸部は、軸方向の先端側へ向かうに従って小径となるようにテーパ状に傾斜させられるとともに、嵌合穴の方が嵌合凸部よりも傾斜が大きく、その嵌合穴の途中で嵌合凸部の軸方向の先端と係合させられるようになっている。このため、その係合部位の径寸法が比較的小さく、同じ締付トルクで締め付ける際に係合部位に加えられる力が大きくなり、局部的に嵌合凸部の破損や嵌合穴の変形などを引き起こす可能性があった。また、係合部位に加えられる力に比例して軸方向に離間する方向の分力が大きくなるため、ねじ締付工具が浮き上がるカムアウトを生じ易く、ねじの締結状態が不安定になる可能性があった。特に、係合部位の変形などで、係合部位の傾斜角度よりも傾斜が大きい傾斜部分（例えば図３におけるトルク伝達部２２の外周側の先端面２８と、トルク伝達部３０の外周側の先端面３６など）が係合させられるようになると、傾斜が大きい分だけカムアウトが一層発生し易くなる。
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、ねじおよびねじ締付工具の一方および他方に設けられる嵌合穴および嵌合凸部の係合部位の局部的な変形や破損を抑制して、より高い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。
発明の開示
かかる目的を達成するために、第１発明は、ねじおよびそのねじを締め付けるねじ締付工具の一方および他方に設けられているとともに、それぞれ中心線まわりに１２０°間隔で外周側へ突き出す３つのトルク伝達部を有する三叉形状を成していて互いに嵌合される嵌合穴および嵌合凸部から成り、前記ねじ締付工具が回転させられることによりその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、前記嵌合凸部は、軸方向の先端側へ向かうに従って小径となる係合用傾斜部を有し、その係合用傾斜部の途中で前記嵌合穴の開口縁部と係合させられることを特徴とする。
第２発明は、第１発明のねじ締付構造において、（ａ）前記嵌合凸部および前記嵌合穴の三叉形状において隣接するトルク伝達部の側部は、それぞれ前記中心線側へ向かって凸となる円弧部を介して滑らかに接続されているとともに、（ｂ）前記係合用傾斜部は、前記嵌合凸部の円弧部に設けられており、その円弧部が前記嵌合穴の開口縁部の円弧部と係合させられることを特徴とする。
第３発明は、第１発明または第２発明のねじ締付構造において、（ａ）前記嵌合凸部および前記嵌合穴の前記トルク伝達部は、前記中心線からの突出方向と平行な一対の側部を有するとともに、隣接するトルク伝達部の側部は、それぞれ一定の曲率半径Ｒで前記中心線側へ向かって凸となる円弧部を介して滑らかに接続されている一方、（ｂ）前記３つのトルク伝達部の先端の外接円の直径をｇ、前記３つの円弧部の内接円の直径をｂとした時、次式（１）および（２）を共に満足することを特徴とする。
０．５ｇ≦ｂ≦０．６ｇ ・・・（１）
０．５ｂ≦Ｒ≦０．６ｂ ・・・（２）
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのねじ締付構造において、前記係合用傾斜部の前記中心線に対する傾斜角をα、その係合用傾斜部と係合する前記嵌合穴の係合部位の中心線に対する傾斜角をβとした時、次式（３）、（４）、および（５）を総て満足することを特徴とする。
０°＜α≦８° ・・・（３）
０°≦β＜８° ・・・（４）
β＜α ・・・（５）
第５発明は、第１発明〜第４発明の何れかのねじ締付構造において、前記ねじのねじ部の直径は３ｍｍ以下であることを特徴とする。
第６発明は、第１発明〜第５発明の何れかのねじ締付構造において、前記ねじには前記嵌合穴が設けられ、前記ねじ締付工具には前記嵌合凸部が設けられていることを特徴とする。
第７発明は、第１発明〜第５発明の何れかのねじ締付構造に記載の前記嵌合穴または前記嵌合凸部を備えていることを特徴とするねじである。
第８発明は、第１発明〜第５発明の何れかのねじ締付構造に記載の前記嵌合穴または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においては、嵌合凸部に、軸方向の先端側へ向かうに従って小径となる係合用傾斜部が設けられ、その係合用傾斜部の途中で嵌合穴の開口縁部と係合させられて締付トルクが伝達されるため、従来のように嵌合凸部の軸方向の先端が嵌合穴の途中に係合させられる場合に比較して係合部位の径寸法が大きくなり、同じ締付トルクで締め付ける場合には、その径寸法に反比例して係合部位に加えられる力が小さくなる。このため、係合部位における局部的な嵌合凸部および嵌合穴の破損や変形が抑制され、或いはより高い締付トルクでねじを良好に締め付けることができるようになる。また、係合部位に加えられる力が小さくなれば、係合用傾斜部の傾斜に基づいて生じる軸方向に離間する方向の分力が小さくなるため、ねじ締付工具が浮き上がるカムアウトが抑制され、ねじの締結状態が安定する。
第３発明では、嵌合凸部および嵌合穴のトルク伝達部が、中心線からの突出方向と平行な一対の側部を有するとともに、隣接するトルク伝達部の側部は、それぞれ一定の曲率半径Ｒで中心線側へ向かって凸となる円弧部を介して滑らかに接続されており、且つ３つのトルク伝達部の先端の外接円の直径ｇ、３つの円弧部の内接円の直径ｂ、および円弧部の曲率半径Ｒは前記（１）式および（２）式を満足するように定められているため、嵌合凸部の破損および嵌合穴の変形が共に抑制され、高い締付トルクでねじを締め付けることができる。
すなわち、（１）式および（２）式を満足するように三叉形状を構成すると、トルク伝達部の内側の領域（嵌合凸部側の部材に相当；図３（ｂ）のＥＢ参照）と、中心線まわりにおいてトルク伝達部の間に位置する領域（嵌合穴側の部材に相当；図３（ｂ）のＥＲ参照）との面積の差が小さく、嵌合凸部および嵌合穴の強度の調和が図られるのである。
また、各部の数値について具体的に説明すると、三叉形状の隣接するトルク伝達部の側部は一定の曲率半径Ｒの円弧部を介して滑らかに接続されているとともに、その曲率半径Ｒは内接円の直径ｂの５０％以上、言い換えれば外接円の直径ｇの２５％以上であるため、特に嵌合凸部側のトルク伝達部の根元の応力集中が防止される。曲率半径Ｒは内接円の直径ｂの６０％以下、すなわち外接円の直径ｇの３６％以下であるため、各トルク伝達部に突出方向と平行な直線状の側部を確保することが可能で、締付トルクを効率良く伝達できる。一方、内接円の直径ｂが外接円の直径ｇの５０％以上であるため、嵌合凸部の心厚を十分に確保できて高い機械的強度が得られるとともに、６０％以下であるため、トルク伝達部の突出寸法を十分に確保できて締付トルクを効率良く伝達できるとともに嵌合穴の変形が抑制される。
第４発明では、嵌合凸部の係合用傾斜部の傾斜角αが８°以下で、嵌合穴の傾斜角βは８°より小さく且つαより小さいため、両者の間に大きな静止摩擦が発生する。これにより、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となる。なお、鋼と鋼の静止摩擦係数は一般に０．１４以下と言われており、ｔａｎ８°≒０．１４０５であるため、ねじおよびねじ締付工具が共に鉄鋼材料製であれば、傾斜角αを８°以下にすることにより適当な静止摩擦が得られると考えられる。
第５発明は、ねじ部の直径が３ｍｍ以下の小径ねじに関するもので、本発明が適用されることにより、嵌合凸部および嵌合穴の係合部位に加えられる力が軽減されるため、それ等の破損や変形を回避しつつ、高い締付トルクでねじを良好に締め付けることができるようになる。
第７発明のねじ、および第８発明のねじ締付工具は、実質的に上記第１発明〜第５発明と同様の作用効果が得られる。
ここで、ねじ締付構造は、一般には第６発明のようにねじ側に嵌合穴（リセス）が設けられ、ねじ締付工具側に嵌合凸部（羽根部）が設けられる場合が多いが、ねじ側に嵌合凸部を設けてねじ締付工具側に嵌合穴を設けることも可能である。また、ねじに設けられるねじ部は、雄ねじであっても雌ねじであっても良い。
嵌合凸部には、軸方向の先端側へ向かうに従って小径となる係合用傾斜部が設けられるが、その係合用傾斜部以外の部分は必ずしも傾斜させる必要がないとともに、嵌合穴についても軸方向に略平行に設けることが可能である。しかし、嵌合穴を鍛造加工によって形成する場合には、開口側へ向かうに従って大径となる抜け勾配を設けることが望ましく、その嵌合穴に対応して嵌合凸部にも軸方向の先端側へ向かうに従って小径となる傾斜を設けることが望ましい。
嵌合凸部の係合用傾斜部の傾斜角α、およびその係合用傾斜部と係合する嵌合穴の係合部位すなわち開口縁部の傾斜角βについては、付着性を考慮して例えば第４発明のように８°以下で設定することが望ましいが、それ等の係合部以外の非係合部分、例えばトルク伝達部の円弧部に係合用傾斜部が設けられる場合にはトルク伝達部の外周側の先端面などについては、鍛造成形性等を考慮して１０°〜２０°程度の傾斜角で傾斜させることが望ましい。傾斜角αは、寸法公差などに拘らず嵌合穴の開口縁部に確実に係合させられるように、例えば３°以上とすることが望ましい。傾斜角βについては、良好な付着性が得られるように、傾斜角αとの差（α−β）が２°以下、更に好ましくは１°以下となるように設定することが望ましい。
第３発明は、少なくとも締付トルクが伝達される係合部位、すなわち嵌合穴については開口縁部で、嵌合凸部については、その嵌合穴の開口縁部と係合させられる部位、において（１）式および（２）式を満足するようになっておれば良く、必ずしも嵌合凸部や嵌合穴の軸方向の全域で（１）式および（２）式を満たしている必要はない。
また、本発明は特に径寸法が小さくて締付トルクが得られ難いねじ部の直径が３ｍｍ程度以下の小径ねじの締付構造に好適に適用されるが、ねじ部の直径が３ｍｍより大きい通常のねじの締付構造に適用することも可能である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施例である小径ねじ１０を示す図で、（ａ）は頭部１２側から見た平面図で、（ｂ）は軸心と直角な方向から見た一部を省略した正面図である。この小径ねじ１０は、ねじ部としてＭ０．８×０．２の雄ねじ１４が設けられているとともに、頭部１２には、締付用の嵌合穴としてリセス１６が設けられている。頭部１２の直径は約１．４ｍｍで、厚さは約０．２ｍｍである。
図２の（ａ）は、上記リセス１６の拡大平面図で、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。また、図３の（ａ）は、ねじ締付工具としてのビット１８の先端側に設けられた嵌合凸部２０がリセス１６内に挿入され、その先端部２０ａがリセス１６と係合させられた状態を示す中心線Ｏを含む断面図（図２（ｂ）に相当）で、（ｂ）は両者の係合部分における中心線Ｏと直角な断面形状を説明する図である。中心線Ｏは、リセス１６や嵌合凸部２０の中心で、小径ねじ１０の軸心と一致する。これ等の図において、リセス１６は、中心線Ｏまわりに１２０°間隔で外周側へ突き出す３つのトルク伝達部２２を有する三叉形状を成しており、トルク伝達部２２は、中心線Ｏからの突出方向と平行な一対の直線状の側部２４を有するとともに、隣接するトルク伝達部２２の側部２４は、それぞれ一定の曲率半径Ｒの円弧部２６を介して滑らかに接続されている。また、嵌合凸部２０は、中心線Ｏに対して直角な断面がリセス１６と同様な三叉形状を成しており、詳しい図示は省略するが、中心線Ｏまわりに１２０°間隔で外周側へ突き出す３つのトルク伝達部３０を有する三叉形状を成しており、トルク伝達部３０は、中心線Ｏからの突出方向と平行な一対の直線状の側部３４を有するとともに、隣接するトルク伝達部３０の側部３４は、それぞれ上記円弧部２６と同じ曲率半径Ｒの円弧部３２を介して滑らかに接続されている。
リセス１６の円弧部２６は、軸方向の開口側（図２（ｂ）および図３（ａ）の上方側）へ向かうに従って大径となるように、中心線Ｏに対して傾斜角βで外周側へ傾斜させられている一方、嵌合凸部２０の円弧部３２は、軸方向の先端側（図３（ａ）における下方側）へ向かうに従って小径となるように、中心線Ｏに対して傾斜角αで内周側へ傾斜させられている。傾斜角αは傾斜角βよりも大きく、本実施例では傾斜角αは約６°３０′で、傾斜角βは約５°４５′であり、嵌合凸部２０の円弧部３２は、図３（ａ）に示すように軸方向の途中でリセス１６の開口縁部において円弧部２６と係合させられ、それ等の円弧部３２および２６や側部３４および２４を介して締付トルクが伝達される。嵌合凸部２０の円弧部３２は係合用傾斜部に相当する。
また、トルク伝達部２２の外周側の先端面２８は、軸方向の開口側へ向かうに従って大径となるように、中心線Ｏに対して傾斜角εで外周側へ傾斜させられている一方、トルク伝達部３０の外周側の先端面３６は、先端部２０ａ側へ向かうに従って小径となるように、中心線Ｏに対して傾斜角θで内周側へ傾斜させられている。これ等の傾斜角ε、θは、何れも約１５°である。
図３の（ｂ）において実線で示す三叉形状の内側は、リセス１６と嵌合凸部２０との係合部位３８、すなわち図３（ａ）におけるリセス１６の開口縁部の位置、における嵌合凸部２０の断面形状を表しており、その三叉形状の外側は実質的にリセス１６が設けられた頭部１２の断面形状を表している。かかる図３の（ｂ）において、寸法ｇは、３つのトルク伝達部２２、３０の先端の外接円４０の直径で、寸法ｂは、３つの円弧部２６、３２の内接円４２の直径であり、Ｐは曲率半径Ｒの円弧部２６、３２の曲率中心である。本実施例では、直径ｇ≒１．２４ｍｍで、直径ｂ＝０．５×ｇ≒０．６２ｍｍ、曲率半径Ｒ＝０．５×ｂ＝０．２５×ｇ≒０．３１ｍｍである。また、ｆはトルク伝達部２２の幅寸法で、次式（６）から本実施例では幅寸法ｆ≒０．４５ｍｍになる。なお、円弧部３２と２６とが係合させられるように、リセス１６のトルク伝達部２２の外周側への突出寸法は、図３の（ａ）から明らかなように嵌合凸部２０のトルク伝達部３０の外周側への突出寸法より僅かに大きくされており、厳密には図３の（ｂ）に示す外接円４０よりも外周側に位置している。
ｆ＝ｇ・ｓｉｎ６０°−２Ｒ ・・・（６）
このようなねじ締付構造、或いは小径ねじ１０、ビット１８においては、互いに嵌合される嵌合凸部２０およびリセス１６が三叉形状を成しているとともに、その三叉形状の隣接するトルク伝達部２２、３０の側部２４、３４は、それぞれ一定の曲率半径Ｒの円弧部２６、３２を介して滑らかに接続されており、且つ直径ｂ＝０．５×ｇで、曲率半径Ｒ＝０．５×ｂとされているため、嵌合凸部２０の破損およびリセス１６の変形が共に抑制され、高い締付トルクで小径ねじ１０を締め付けることができるようになる。
すなわち、ｂ＝０．５×ｇ、Ｒ＝０．５×ｂに設定すると、図３の（ｂ）に示すようにトルク伝達部２２、３０の内側すなわち嵌合凸部２０のトルク伝達部３０の領域ＥＢと、トルク伝達部２２、３０の間に位置する領域（リセス１６側の部材に相当）ＥＲとの面積の差が小さく、嵌合凸部２０およびリセス１６の強度の調和が図られるのである。
また、三叉形状の隣接するトルク伝達部２２、３０の側部２４、３４は一定の曲率半径Ｒの円弧部２６、３２を介して滑らかに接続されているとともに、その曲率半径Ｒは内接円４２の直径ｂの５０％で外接円４０の直径ｇの２５％であるため、特に嵌合凸部２０側のトルク伝達部３０の根元の応力集中が防止され、且つ各トルク伝達部２２、３０には、突出方向と平行な直線状の側部２４、３４が確保されるため、締付トルクを効率良く伝達できる。一方、内接円４２の直径ｂが外接円４０の直径ｇの５０％であるため、嵌合凸部２０の心厚を十分に確保できて高い機械的強度が得られ、且つトルク伝達部２２、３０の突出寸法を十分に確保できて締付トルクを効率良く伝達できるとともにリセス１６の変形が抑制される。
また、嵌合凸部２０の円弧部３２は傾斜角α≒６°３０′で傾斜させられ、その軸方向の中間部分において、傾斜角β≒５°４５′で傾斜させられているリセス１６の円弧部２６と、リセス１６の開口縁部で係合させられるため、両者の間に大きな静止摩擦が発生する。これにより、ビット１８に小径ねじ１０が良好に保持（付着）されるようになり、ロボットによる小径ねじ１０の自動締付が可能となる。なお、小径ねじ１０およびビット１８は何れも鉄鋼材料製（小径ねじ１０は炭素鋼などで、ビット１８はクロムモリブデン鋼やハイス鋼など）で、それ等の静止摩擦係数は一般に０．１４以下と言われており、ｔａｎ８°≒０．１４０５であるため、傾斜角α≒６°３０′で、傾斜角β≒５°４５′の本実施例によれば、この点からも適当な静止摩擦が得られると考えられる。
また、上記のようにリセス１６の円弧部２６には傾斜角β≒５°４５′の傾斜が設けられている一方、トルク伝達部２２の先端面２８には傾斜角ε≒１５°の傾斜が設けられているため、そのようなリセス１６を鍛造加工によって容易に高い精度で形成できる。すなわち、それ等の傾斜が抜け勾配になるため、鍛造加工後のリセス１６からのパンチの抜けが容易になり、所定形状のリセス１６を高い精度で鍛造加工できるのである。
また、円弧部２６に傾斜角βで傾斜が設けられると、図２の（ａ）の平面図から明らかなように、トルク伝達部２２の両側部（側面）２４は、開口側へ向かうに従って両側、すなわち中心線Ｏまわりの周方向へ拡がるように傾斜させられるため、その側部２４に嵌合凸部２０の側部３４が係合して締付トルクが加えられる際に、その嵌合凸部２０をリセス１６から押し出そうとするカムアウト分力が発生するが、傾斜角βは約５°４５′で、側部２４における周方向の傾斜角度はそれよりも十分に小さいため殆ど問題にならず、締付トルクが効率良く伝達される。なお、リセス１６の底部における円弧部２６の曲率半径Ｒと、上端開口部における曲率半径Ｒは同じ寸法で、共に約０．３１ｍｍである。
また、このような三叉形状のリセス１６を有する小径ねじ１０によれば、これを緩めるためにはビット１８のように三叉形状の特殊な工具が必要であるため、一般の人が簡単にねじを緩めることができず、いじり防止の効果も得られる。
一方、本実施例では、嵌合凸部２０の円弧部３２の傾斜角αがリセス１６の円弧部２６の傾斜角βよりも大きく、嵌合凸部２０の軸方向の中間部分がリセス１６の開口縁部と係合させられて締付トルクが伝達されるため、従来のようにα＜βで嵌合凸部２０の先端部２０ａがリセス１６の途中に係合させられる場合に比較して係合部位３８の径寸法が大きくなり、同じ締付トルクで締め付ける場合には、その径寸法に反比例して係合部位３８に加えられる力が小さくなる。このため、係合部位３８における局部的な嵌合凸部２０およびリセス１６の破損や変形が抑制され、或いはより高い締付トルクで小径ねじ１０を良好に締め付けることができるようになる。また、係合部位３８に加えられる力が小さくなれば、円弧部３２の傾斜に基づいて生じる軸方向に離間する方向の分力が小さくなるため、ビット１８がリセス１６から浮き上がるカムアウトが抑制され、小径ねじ１０の締結状態が安定する。
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。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明は、ねじおよびねじ締付工具の一方および他方に設けられる嵌合穴および嵌合凸部の係合部位の局部的な変形や破損を抑制して、より高い締付トルクでねじを締め付けることができるねじ締付構造、およびねじやねじ締付工具に好適に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施例である小径ねじを示す図で、（ａ）は頭部側から見た平面図、（ｂ）は一部を省略した正面図である。
図２は、図１の小径ねじに設けられたリセスを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
図３は、図２のリセスとビットの嵌合凸部との係合状態を示す図で、（ａ）は中心線Ｏを含む断面図、（ｂ）は係合部位における中心線Ｏと直角な両者の断面形状を説明する図である。
Claims (8)
- ねじおよび該ねじを締め付けるねじ締付工具の一方および他方に設けられているとともに、それぞれ中心線まわりに１２０°間隔で外周側へ突き出す３つのトルク伝達部を有する三叉形状を成していて互いに嵌合される嵌合穴および嵌合凸部から成り、前記ねじ締付工具が回転させられることにより該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、
前記嵌合凸部は、軸方向の先端側へ向かうに従って小径となる係合用傾斜部を有し、該係合用傾斜部の途中で前記嵌合穴の開口縁部と係合させられる
ことを特徴とするねじ締付構造。 - 前記嵌合凸部および前記嵌合穴の三叉形状において隣接するトルク伝達部の側部は、それぞれ前記中心線側へ向かって凸となる円弧部を介して滑らかに接続されているとともに、
前記係合用傾斜部は、前記嵌合凸部の円弧部に設けられており、該円弧部が前記嵌合穴の開口縁部の円弧部と係合させられる
ことを特徴とする請求項１に記載のねじ締付構造。 - 前記嵌合凸部および前記嵌合穴の前記トルク伝達部は、前記中心線からの突方向と平行な一対の側部を有するとともに、隣接するトルク伝達部の側部は、それぞれ一定の曲率半径Ｒで前記中心線側へ向かって凸となる円弧部を介して滑らかに接続されている一方、
前記３つのトルク伝達部の先端の外接円の直径をｇ、前記３つの円弧部の内接円の直径をｂとした時、次式（１）および（２）を共に満足する
０．５ｇ≦ｂ≦０．６ｇ ・・・（１）
０．５ｂ≦Ｒ≦０．６ｂ ・・・（２）
ことを特徴とする請求項１または２に記載のねじ締付構造。 - 前記係合用傾斜部の前記中心線に対する傾斜角をα、該係合用傾斜部と係合する前記嵌合穴の係合部位の中心線に対する傾斜角をβとした時、次式（３）、（４）、および（５）を総て満足する
０°＜α≦８° ・・・（３）
０°≦β＜８° ・・・（４）
β＜α ・・・（５）
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のねじ締付構造。 - 前記ねじのねじ部の直径は３ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のねじ締付構造。 - 前記ねじには前記嵌合穴が設けられ、前記ねじ締付工具には前記嵌合凸部が設けられている
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のねじ締付構造。 - 請求項１〜５の何れか１項に記載の前記嵌合穴または前記嵌合凸部を備えていることを特徴とするねじ。
- 請求項１〜５の何れか１項に記載の前記嵌合穴または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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| US4503737A (en) * | 1983-04-11 | 1985-03-12 | Digiovanni Donald | Threaded fastener removing tool |
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| US5291811A (en) * | 1992-05-14 | 1994-03-08 | Textron Inc. | Back-side taper wedging drive system |
| JPH0737805B2 (ja) * | 1992-11-17 | 1995-04-26 | 有限会社新城製作所 | 凹部付きねじ及びそのドライバビット |
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