JPWO2013180239A1 - タッピンねじ及びその取り付け構造 - Google Patents

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Abstract

所望のねじ込みトルク、締め付け破断トルクが得られ、雌ねじ部の破損による空回りを防止できるタッピンねじ、および、その取り付け構造を提供することにある。このため、頭部１１から延在する軸部２０に設けた複数条のねじ山２２を板材３２の下穴３３にねじ込み、雌ねじ部を形成しながら締結することにより、前記板材３２の上面と頭部１１の座面１３との間に被締結部材３０を固定するタッピンねじ１０である。特に、前記座面１３から前記ねじ山２２を形成する完全ねじ部の最初の始点までの距離Ｌ２を、前記ねじ山２２を形成する完全ねじ部の最初の始点が前記板材３２の下穴３３を通過する際の最大トルクであるねじ込みトルクの３０％以上のトルクで前記座面１３が被締結部材３０に着座可能な距離とした。

Description

本願発明はタッピンねじ、特に、薄板に雌ねじを直接、形成することにより、前記薄板に他の部品である被締結部材を高破断トルクで締結できるセルフタッピンねじ、および、その取り付け構造に関する。
従来、板材に被締結部材を締結できるセルフタッピンねじとしては、例えば、「締結に供する本体ねじ部の一端に回転工具の係合部を設けた頭部を有し、他端に雌ねじを成形する先細りの進入端ねじ部を有するタッピンねじであって、前記進入端ねじ部が、非円形多条ねじ山に形成され、前記本体ねじ部が、前記非円形多条ねじ山に連続する円形平行多条ねじ山に形成されていることを特徴とする多条タッピンねじ」が開示されている（特許文献１）。
また、「頭部と軸部とを有するタッピンねじであって、前記軸部の先端側食いつき部には、第１の多条ねじで形成された先端側ねじ部が配設され、前記軸部の頭部側における前記先端側食いつき部と連接された部位には、前記第１の多条ねじより条数の多い第２の多条ねじで形成された元部側ねじ部が配設されていることを特徴とするタッピンねじ」が開示されている（特許文献２）。
特開２００１−１２４０３９号公報 特開２００２−１８８６１５号公報
しかしながら、前述のいずれのタッピンねじも、相手材が薄い鋼板である場合には、相手材の保持強度が低いだけでなく、タッピンねじと相手材との接触抵抗が小さい。このため、相手材の下穴に形成された雌ねじ部が破損しやすく、空回りしやすいので、所望のねじ込みトルク，締め付け破断トルク（最大トルク）が得にくいという問題点がある。
本発明に係るタッピンねじは、前述の問題点に鑑み、雌ねじ部の破損による空回りを防止でき、所望のねじ込みトルク、締め付け破断トルクを有するタッピンねじ、および、その取り付け構造を提供することを課題とする。
本発明に係るタッピンねじは、前記課題を解決すべく、頭部から延在する軸部に設けた複数条のねじ山を板材の下穴にねじ込み、雌ねじ部を形成しながら締結することにより、前記板材の上面と頭部の座面との間に被締結部材を固定するタッピンねじであって、前記座面から前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点までの距離を、前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点が前記板材の下穴を通過する際におけるねじ込みトルクの３０％以上のトルクのときに前記座面が被締結部材に着座可能な距離とした構成としてある。
本発明によれば、ねじ山の完全ねじ部の最初の始点が板材の下穴を通過した後、ねじ込みトルクの３０％未満のトルクとならない。つまり、完全ねじ部のフランク面と下穴に形成された雌ねじ部のフランク面との接触抵抗が確保されたまま保持される。この結果、下穴に形成した雌ねじ部が破損せず、所望のねじ込みトルク、締め付け破断トルクを有する保持強度の大きいタッピンねじが得られる。
本発明の実施形態としては、頭部から延在する軸部に設けた複数条のねじ山を板材の下穴にねじ込み、雌ねじ部を形成しながら締結することにより、前記板材の上面と頭部の座面との間に被締結部材を固定するタッピンねじであって、前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点が前記板材の下穴を通過する前に前記座面が被締結部材に着座するように、前記座面から前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点までの距離を、前記被締結部材の上面から前記板材の下面までの距離と、同等以下としてもよい。
本発明の他の実施形態としては、前記頭部の下面に別体のスペーサを設け、前記スペーサの下面を座面としてもよい。
本実施形態によれば、スペーサを適宜選択することにより、座面から前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点までの距離を調整でき、使い勝手の良いタッピンねじが得られる。
本発明の別の実施形態としては、前記スペーサが円環形状であってもよく、あるいは、前記スペーサが一対の半円形部材を突き合わせて円環形状に一体化したものでもよく、また、前記スペーサがＣ字形状であってもよい。
本発明の異なる実施形態としては、前記軸部に２条ねじ部と１条ねじ部とを設けてもよく、前記軸部に４条ねじ部と２条ねじ部とを設けてもよく、または、前記軸部に６条ねじ部と３条ねじ部とを設けてもよい。
本実施形態によれば、必要に応じて条数を選択できるので、選択の範囲が広がり、汎用のタッピンねじが得られる。
本発明の新たな実施形態としては、前記ねじ部のリード角が、５度ないし２５度であってもよい。
本実施形態によれば、リード角が５度以上であると、ねじの谷形状を十分に確保でき、所望の締め付け強度を確保できる。また、リード角が２５度以下であると、ねじ山の締結方向において所望の負荷に耐えうるとともに、戻り回転しにくくなり、高い締結機能を有するタッピンねじが得られる。
本発明に係るタッピンねじの取り付け構造は、前述のタッピンねじを、板材の下穴にねじ込んで締結し、前記板材の上面と前記頭部の座面との間に被締結部材を固定した構成としてある。
本発明によれば、ねじ山の完全ねじ部の最初の始点が板材の下穴を通過した後、ねじ込みトルクの３０％未満のトルクとならない。つまり、完全ねじ部のフランク面と下穴に形成された雌ねじ部のフランク面との接触抵抗が確保されたまま保持される。この結果、下穴に形成した雌ねじ部が破損せず、所望のねじ込みトルク、締め付け破断トルクが得られるので、保持強度の大きいタッピンねじの取り付け構造が得られる。
本発明に係る実施形態では、前記板材の厚さ寸法がタッピンねじの呼び径ｄの０．０５ｄないし０．２０ｄであってもよい。
本実施形態によれば、従来例では適用できなかった薄い板材にタッピンねじを締結することにより、被締結部材を固定できる。
本発明に係る他の実施形態は、前記板材の下穴の直径が、前記軸部の呼び径ｄの６０％ないし９５％であってもよい。
本実施形態によれば、呼び径ｄの寸法にバラツキがあっても、安定した締結力で被締結部材を板材に固定できるという効果がある。
本発明に係るタッピンねじの第１実施形態を示す正面図である。 図２Ａ，２Ｂは本発明に係るタッピンねじの第２実施形態を示す平面図、正面図である。 実施例１の測定結果を示すグラフ図である。 比較例１の測定結果を示すグラフ図である。 実施例２（Ａ）の測定結果を示すグラフ図である。 実施例２（Ｂ）の測定結果を示すグラフ図である。 実施例１の他の測定結果を示すグラフ図である。 実施例３の測定結果を示すグラフ図である。 実施例４の測定結果を示すグラフ図である。 実施例５の測定結果を示すグラフ図である。 実施例６の測定結果を示すグラフ図である。 図１２Ａ，図１２Ｂは本発明に係る板材の下穴径の許容範囲を説明するためのグラフ図である。
本願発明に係るタッピンねじの実施形態を図１および図２の添付図面に従って説明する。
第１実施形態に係るタッピンねじは、図１に示すように、十文字穴付きタッピンねじ１０に適用した場合であり、頭部１１および軸部２０とからなるものである。
前記頭部１１には、その上面に十文字ドライバーで締め付け可能な十文字穴１２を有するとともに、その座面１３の中央から軸部２０が突出している。なお、前記頭部１１には、例えば、四角穴、六角穴、星形穴、あるいは、すりわり付きを設けてもよく、また、頭部の形状は、例えば、トラス頭、六角頭、なべ頭、丸頭であってもよい。
前記軸部２０は、２条ねじ部２１と４条ねじ部２２とを備えており、頭部１１の座面１３から４条ねじ部２２の完全ねじ部の始点までの距離Ｌ２は、ねじ込みトルクＰ３の３０％以上、好ましくは、４０％以上のトルクのときに着座するような距離であればよい。３０％未満であると、所望の締め付け破断トルクが得られないからである。
例えば、外径が４ｍｍのタッピンねじである場合には、頭部１１の座面１３から４条ねじ部２２の始点までの距離Ｌ１は３．５ｍｍから４．０ｍｍの範囲に、座面から４条ねじ部２２の完全ねじ部の最初の始点までの距離Ｌ２は２．０ｍから２．５ｍｍの範囲に設定されている。そして、１回の回転でねじ込まれる推進距離（リード）は３．１ｍｍから３．２ｍｍの範囲に設定される。
したがって、座面１３から４条ねじ部２２の完全ねじ部の最初の始点までの距離Ｌ２は、１回の回転でねじ込まれる推進距離（リード）よりも短い。
前記軸部２０は外径が２ｍｍから１０ｍｍであればよい。２ｍｍ未満であると、実用的でないからであり、１０ｍｍを越えると、あえて完全ねじ部の形状を調整するまでもなく所望のトルクが得られるので、必要性に乏しいからである。
また、前記軸部２０のねじ山は、４条ねじ部および２条ねじ部の組み合わせに限らず、例えば、２条ねじ部および１条ねじ部、６条ねじ部および３条ねじ部の組み合わせであってもよい。さらに、前記軸部２０は、後述する第２実施形態（図２）のように、１種類の複数条のねじ山を有するものであってもよい。
前記タッピンねじ１０のリード角は、５度ないし２５度が好ましい。リード角が５度未満であると、ねじの谷部が十分に確保できず、締め付け強度が低下するためである。また、リード角が２５度を超えると、ねじの山部が締結方向において耐えうる荷重が小さくなるとともに、戻り回転しやすくなり、ねじ本来の機能を得にくくなるからである。
適用される板材は、材質は特に限定するものではないが、例えば、冷間圧延鋼材（ＳＰＣＣ）、ステンレス鋼板、ススメッキ鋼板（ＳＰＴＥ）、あるいは、ジュラルミン等の軽合金が挙げられ、金属材に限らず、グラスファイバーからなる樹脂強化板であってもよい。そして、前記板材の板厚はタッピンねじの呼び径ｄの０．０５ｄないし０．２０ｄであってもよい。０．０５ｄ未満であると、相手材の強度が小さくなるからであり、０．２０ｄを越えると、本発明の特異性が小さくなるからである。例えば、呼び径ｄが４ｍｍのタッピンねじであれば、板厚０．８ｍｍ以下の板材にも締結できる。
下穴の直径は、軸部の呼び径ｄの６０％ないし９５％が好ましい。６０％未満であると、締結作業が困難となり、実用的でないからであり、９５％を越えると、所望の破断トルクが得られないからである。例えば、呼び径ｄが４ｍｍのタッピンねじであれば、直径２．４ｍｍないし３．４ｍｍが好ましい。また、呼び径ｄが８ｍｍのタッピンねじであれば、直径４．８ｍｍないし７．６ｍｍが好ましい。
本実施形態では、４条ねじ部と２条ねじ部とが併存している。このため、例えば、電動ドライバーで締結する場合には、締結作業の最初の段階では小さなトルクで締結でき、ある程度、締結した後に大きなトルクで締結作業を行うことができるので、現場における締結作業が容易になるという利点がある。
第２実施形態は、図２に示すように、４条ねじ部２２だけを設けた場合である。本実施形態は前述の第１実施形態とほぼ同様であるので、同一部分に同一番号を附して説明を省略する。
本実施形態によれば、４条ねじ部２２だけで構成してあるので、軸部２０が短くなり、ハウジングの高さ寸法に制限のある器具、機器、装置に適用でき、用途が広いという利点がある。
（実施例１）
使用するタッピンねじとしては、図１に示すように、線材のＳＷＣＨ１６Ａ種から切り出してプレス加工した後、浸炭焼き入れを施して得た１０個のサンプルを使用した。
前記サンプルは、頭部と、外径４ｍｍ、軸長１０ｍｍの軸部とからなり、前記軸部にはリード角１３．９度の４条ねじ部と２条ねじ部とを形成してある。特に、４条ねじ部はピッチ２５．４ｍｍ当たり、３２山となるように形成され、座面から４条ねじ部の始点まで平均距離を３．５５ｍｍ、座面から４条ねじ部の完全ねじ部の最初の始点までの距離を２．２ｍｍに設定した。
したがって、前記タッピンねじのねじ込み作業において、１回転（３６０度）の螺旋回転でねじ込まれる推進距離（リード）は３．２ｍｍとなっている。このため、４条ねじ部の完全ねじ部の最初の始点から座面までの距離は、前記タッピンねじが１回転する間に進む推進距離よりも短い形状となっている。特に、タッピンねじの４条ねじ部の完全ねじ部の最初の始点が後述する板材の下穴を通過した直後に、その座面が被締結部材に着座する外形寸法となっている。
一方、前記タッピンねじで締結する板材は、冷間圧延鋼材（ＳＰＣＣ）からなる厚さ０．４ｍｍの２枚の板材からなり、その一方の板材である被締結部材に前記タッピンねじの外径よりも大きい直径４．５ｍｍの下穴を設ける一方、その他方の板材に前記タッピンねじの外径よりも小さい直径２．７ｍｍの下穴を設けた。
そして、重ね合わせた２枚の前記板材のうち、下方側の板材の下穴に前記タッピンねじの軸部を挿入し、電動ドライバーによって回転数５３０ｒｐｍでねじ込み、トルクの変化を測定した。
測定の結果、ねじ込みトルク（Driving Torque）の平均値は０．８２Ｎ・ｍであり、最大トルクである締め付け破断トルク（Stripping Torque）の平均値は２．７９Ｎ・ｍであった。そして、前記ねじ込みトルクに対する前記締め付け破断トルクの比率は、平均３．４であった。測定結果の一例を図３に示す。
図３に示すように、２条ねじ部の始点によるねじ込み作業が始まり、２条ねじが他方の板材の下穴を貫通する直前がポイントＰ１であり、４条ねじ部が他の板材に食い付きを開始する直前がポイントＰ２であり、４条ねじ部の完全ねじ部の最初のねじ山が下方側の板材を貫通する直前にねじ込みトルク（ポイントＰ３）に達する。そして、前記ポイントＰ３からトルクは低下し始めるが、低下しきる前に頭部の座面が上方側の板材である被締結部材に着座し（ポイントＰ４）、破断するまでの最大トルクである締め付け破断トルク（ポイントＰ５）に達する。さらに、前記タッピンねじをねじ込むと、４条ねじの完全ねじ部が下穴に形成された雌ねじ部を破壊し始め、下方側の他の板材からの抵抗が低下するため、トルクが急激に低下してゼロに近づく。
なお、Ｘ軸に示すデータ数は１秒間当たり２０００データの割合で採取したことを意味している。
本実施例１において、高い締め付け破断トルクが得られるのは、ねじ込みトルクが低下しきる前（ポイントＰ３）に頭部の座面が板材に着座し、その時点からトルクが増大するためである。
本実施例１では、ねじ込みトルク（Ｐ３）と締め付け破断トルク（Ｐ５）との差が大きいので、ねじ締め力の調整可能範囲が広くなり、現場における電動ドライバーによるねじ締め作業の調整が容易になるという利点がある。
さらに、実施例１で使用したタッピンねじと同一形状のサンプル３個を準備し、所定の締め付けトルクで締め付けた後、緩めるときの戻しトルクを測定し、前記戻しトルクに対する前記締め付けトルクの比率である戻し率を求めた。締め付け方法は前述の測定方法と同一の方法である。測定結果の一例を図７に示す。
測定の結果、平均１．７５Ｎ・ｍの締め付けトルクで締め付けたタッピンねじを緩めるために要した戻しトルクは平均０．８２Ｎ・ｍであり、戻し率は平均４７％であった。これにより、通常のタッピンねじと同等の戻しトルクを確保できることが判った。
（比較例１）
使用するタッピンねじは前述の実施例１とほぼ同様であり、異なる点は軸部の軸長１２ｍｍとし、頭部の座面から４条ねじの始点までの距離を５．５ｍｍとするとともに、前記座面から完全ねじ部の最初の始点までの距離を４．４ｍｍとした点である。
そして、前述の実施例１と同一条件でトルクを測定した。測定結果の一例を図４に示す。
測定の結果、ねじ込みトルクの平均値は０．８７Ｎ・ｍであり、最大トルクである締め付け破断トルクの平均値は２．１８Ｎ・ｍであった。そして、ねじ込みトルクに対する最大トルクの比率は平均で２．５であった。
図４に示すように、２条ねじ部の始点によるねじ込み作業が始まり、２条ねじが他方の板材の下穴を貫通する直前がポイントＰ１であり、４条ねじ部が他の板材に食い付きを開始する直前がポイントＰ２であり、４条ねじ部の完全ねじ部の最初のねじ山が下方側の板材を貫通する直前にねじ込みトルク（ポイントＰ３）に達する。そして、前記ポイントＰ３からトルクは低下し始めるが、低下しきる直前に頭部の座面が上方側の板材である被締結部材に着座し（ポイントＰ４）、破断するまでの最大トルクである締め付け破断トルク（ポイントＰ５）に達する。さらに、前記タッピンねじをねじ込むと、４条ねじの完全ねじ部が下穴に形成された雌ねじ部を破壊し始め、下方側の板材からの抵抗が低下し、トルクが急激に低下してゼロに近づく。
比較例１では、実施例１よりも締め付け破断トルク（最大トルク（Ｐ５））が小さいだけでなく、ねじ込みトルク（Ｐ３）と最大トルク（Ｐ５）との差が小さく、ねじ締め力の調整可能範囲が狭いので、現場におけるねじ締め作業が容易でなく、実施例１よりも使い勝手が悪いことが判った。
（実施例２）
実施例１と同一のタッピンねじの座面に、外径９．８ｍｍ、内径４．７ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍの座金を一体化した後、黒色亜鉛鍍金を施して２個のサンプルを得た。
一方、締結される板材は、前述の実施例と同一であり、締結方法も前述の実施例と同一の方法で行い、トルクを測定した。２個のサンプルの測定結果を図５，６に示す。
測定の結果、ねじ込みトルクの平均値は１．０５Ｎ・ｍであり、締め付け破断トルク（最大トルク）の平均値は２．９Ｎ・ｍである。そして、ねじ込みトルクに対する最大トルクの比率は、平均２．４であった。
図５，６から明らかなように、いずれも３．０Ｎ・ｍ近傍に達する最大トルクを有するだけでなく、ねじ込みトルクと最大トルクとの差が大きく、トルクの調整範囲が広いことが判った。このため、現場における電動ドライバーによるねじ締め作業においてトルクの調整が容易であり、使い勝手の良いタッピンねじを得られることが判った。
このように、大きな最大トルクが得られるのは、図５，６に示すように、４条ねじ部の完全ねじ部の最初のねじ山が下方側の板材を貫通する直前にねじ込みトルク（ポイントＰ３）に到達すると同時に、すなわち、前記ポイントＰ３からトルクが低下する前に、頭部の座面が上方側の被締結部材に着座（ポイントＰ４）するためである。
したがって、完全ねじ部の最初の始点が板材を貫通する直前に、頭部の座面が板材に着座する外形寸法であれば、厚さの薄い板材であっても、大きなトルクで締結できる。このため、実施例２のように座金のようなスペーサを設けて前述の外形寸法を実現することが有効であることが判った。また、前述の外形寸法を鍛造、転造、鋳造、電気鋳造、ねじ切り作業によって実現してもよいことは勿論である。
（実施例３）
実施例１とほぼ同様であり、異なる点は外径３ｍｍ、軸長８ｍｍの軸部を有する５個のタッピンねじを使用した点、および、厚さ０．４ｍｍの被締結部材に直径３．３ｍｍの下穴を設けるとともに、厚さ０．４ｍｍの板材に直径２．０ｍｍの下穴を設けた点である。したがって、板材の下穴の直径はタッピンねじの呼び径の６６．７％である。
そして、前述の実施例１と同一の締結方法で締結し、トルクを測定した。測定結果の一例を図８に示す。
測定の結果、ねじ込みトルクの平均値は０．３８Ｎ・ｍであり、締め付け破断トルク（最大トルク）の平均値は１．１４Ｎ・ｍである。そして、前記ねじ込みトルクの平均値に対する前記最大トルクの平均値の比率は、３．０であった。
図８から明らかなように、ねじ込みトルク（Ｐ３）と最大トルク（Ｐ５）との差が大きく、トルクの調整範囲が広いことが判った。このため、現場における電動ドライバーによるねじ締め作業においてトルクの調整が容易であり、使い勝手の良いタッピンねじを得られることが判った。
（実施例４）
実施例１とはほぼ同様であり、異なる点は外径６ｍｍ、軸長１４ｍｍの軸部を有する５個のタッピンねじを使用した点、および、厚さ０．６ｍｍの被締結部材に直径６．９ｍｍの下穴を設けるとともに、厚さ０．６ｍｍの板材に直径４．８ｍｍの下穴を設けた点である。したがって、板材の下穴の直径はタッピンねじの呼び径の８０％である。
そして、前述の実施例１と同一の締結方法で締結し、トルクを測定した。測定結果の一例を図９に示す。
測定の結果、ねじ込みトルクの平均値は１．５０Ｎ・ｍであり、締め付け破断トルク（最大トルク）の平均値は３．７９Ｎ・ｍである。そして、前記ねじ込みトルクの平均値に対する前記最大トルクの平均値の比率は、２．５であった。
図９から明らかなように、４．０Ｎ・ｍに達する最大トルク（Ｐ５）を有するだけでなく、ねじ込みトルク（Ｐ３）と最大トルク（Ｐ５）との差が大きく、トルクの調整範囲が広いことが判った。
（実施例５）
実施例１とはほぼ同様であり、異なる点は外径８ｍｍ、軸長１８ｍｍの軸部を有する５個のタッピンねじを使用した点、および、厚さ３．２ｍｍの被締結部材に直径８．２ｍｍの下穴を設けるとともに、厚さ０．６ｍｍの板材に直径６．８ｍｍの下穴を設けた点である。したがって、板材の下穴の直径はタッピンねじの呼び径の８５．０％である。
そして、前述の実施例１と同一の締結方法で締結し、トルクを測定した。測定結果の一例を図１０に示す。
測定の結果、ねじ込みトルクの平均値は２．０６Ｎ・ｍであり、締め付け破断トルク（最大トルク）の平均値は５．２７Ｎ・ｍである。そして、前記ねじ込みトルクの平均値に対する前記最大トルクの平均値の比率は、２．６であった。
図１０から明らかなように、５．０Ｎ・ｍを超える最大トルク（Ｐ５）を有するだけでなく、ねじ込みトルク（Ｐ３）と最大トルク（Ｐ５）との差が大きく、トルクの調整範囲が広いことが判った。このため、現場における電動ドライバーによるねじ締め作業においてトルクの調整が容易であり、使い勝手の良いタッピンねじを得られることが判った。
（実施例６）
実施例１とはほぼ同様であり、異なる点は外径８ｍｍ、軸長１８ｍｍの軸部を有する６個のタッピンねじを使用した点、および、厚さ１．０ｍｍまたは厚さ２．０ｍｍの被締結部材に直径９．２ｍｍの下穴を設けるとともに、厚さ１．０ｍｍの板材に直径７．５ｍｍの下穴を設けた点である。したがって、板材の下穴の直径はタッピンねじの呼び径の９３．８％である。
そして、前述の実施例１と同一の締結方法で３個ずつ締結し、トルクを測定した。それぞれの測定結果の一例を図１１に示す。
測定の結果、被締結部材が厚さ１．０ｍｍの場合のねじ込みトルクの平均値は２．９４Ｎ・ｍであり、締め付け破断トルク（最大トルク）の平均値は９．４０Ｎ・ｍである。そして、前記ねじ込みトルクの平均値に対する前記最大トルクの平均値の比率は３．２であった。
また、被締結部材が厚さ２．０ｍｍの場合のねじ込みトルクの平均値は２．４７Ｎ・ｍであり、締め付け破断トルク（最大トルク）の平均値は１２．２１Ｎ・ｍである。そして、前記ねじ込みトルクの平均値に対する前記最大トルクの平均値の比率は、４．９４であった。
図１１から明らかなように、ねじ込みトルク（Ｐ３，Ｐ３’ ）と最大トルク（Ｐ５，Ｐ５’）との差がそれぞれ大きく、トルクの調整範囲が広いことが判った。特に、被締結部材が厚さ２．０ｍｍの場合には、ねじ込みトルクの平均値に対する最大トルクの平均値の比率が最大の４．９４となることが判った。
実験結果から、外径３ｍｍ〜８ｍｍのタッピンねじであれば、タッピンねじの呼び径をｄとすると、板厚が呼び径ｄの０．０５〜０．２０ｄであるとき、板材にタッピンねじの呼び径ｄの６０〜９５％の下穴径を設けることにより、所望の締め付け破断トルク（最大トルク）が得られることが判った。
例えば、図１２Ａに示すように、外径４ｍｍのタッピンねじであれば、板厚０．２〜０．８ｍｍの板材に下穴径２．４〜３．４ｍｍを設けた場合に、所望の締め付け破断トルク（最大トルク）が得られる。
また、図１２Ｂに示すように、外径８ｍｍのタッピンねじであれば、下穴径が呼び径の９０％を超えてもよく、９５％であっても、所望の締め付け破断トルク（最大トルク）を得られることが判った。
本願発明に係るタッピンねじは、前述の十文字付きタッピンねじに限らず、例えば、すりわり付きタッピンねじ、六角タッピンねじに適用してもよいことは勿論である。
１０：タッピンねじ
１１：頭部
１２：十文字穴
１３：座面
２０：軸部
２１：２条ねじ部
２２：４条ねじ部
３０：被締結部材
３１：貫通孔
３２：板材
３３：下穴
Ｐ３：ねじ込みトルク
Ｐ４：着座時のトルク
Ｐ５：締め付け破断トルク（最大トルク）
本願発明はタッピンねじ、特に、薄板に雌ねじを直接、形成することにより、前記薄板に他の部品である被締結部材を高破断トルクで締結できるセルフタッピンねじ、および、その取り付け構造に関する。
従来、板材に被締結部材を締結できるセルフタッピンねじとしては、例えば、「締結に供する本体ねじ部の一端に回転工具の係合部を設けた頭部を有し、他端に雌ねじを成形する先細りの進入端ねじ部を有するタッピンねじであって、前記進入端ねじ部が、非円形多条ねじ山に形成され、前記本体ねじ部が、前記非円形多条ねじ山に連続する円形平行多条ねじ山に形成されていることを特徴とする多条タッピンねじ」が開示されている（特許文献１）。
また、「頭部と軸部とを有するタッピンねじであって、前記軸部の先端側食いつき部には、第１の多条ねじで形成された先端側ねじ部が配設され、前記軸部の頭部側における前記先端側食いつき部と連接された部位には、前記第１の多条ねじより条数の多い第２の多条ねじで形成された元部側ねじ部が配設されていることを特徴とするタッピンねじ」が開示されている（特許文献２）。
特開２００１−１２４０３９号公報 特開２００２−１８８６１５号公報
しかしながら、前述のいずれのタッピンねじも、相手材が薄い鋼板である場合には、相手材の保持強度が低いだけでなく、タッピンねじと相手材との接触抵抗が小さい。このため、相手材の下穴に形成された雌ねじ部が破損しやすく、空回りしやすいので、所望のねじ込みトルク，締め付け破断トルク（最大トルク）が得にくいという問題点がある。
本発明に係るタッピンねじは、前述の問題点に鑑み、雌ねじ部の破損による空回りを防止でき、所望のねじ込みトルク、締め付け破断トルクを有するタッピンねじ、および、その取り付け構造を提供することを課題とする。
本発明に係るタッピンねじは、前記課題を解決すべく、頭部から延在する軸部に設けた複数条のねじ山を金属製板材の下穴にねじ込み、雌ねじ部を形成しながら締結することにより、前記板材の上面と頭部の座面との間に、前記軸部の直径よりも大きい直径の貫通孔を有する被締結部材を固定するタッピンねじであって、前記金属製板材の厚さ寸法をタッピンねじの呼び径ｄの０．０５ｄないし０．２０ｄとするとともに、前記被締結部材の厚さ寸法をタッピンねじの呼び径ｄの０．０５ｄないし０．４０ｄとする一方、前記座面から前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点までの距離を、前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点が前記金属製板材の下穴を通過する際におけるねじ込みトルクの３０％以上のトルクのときに前記座面が被締結部材に着座可能な距離とした構成としてある。
本発明によれば、ねじ山の完全ねじ部の最初の始点が板材の下穴を通過した後、ねじ込みトルクの３０％未満のトルクとならない。つまり、完全ねじ部のフランク面と下穴に形成された雌ねじ部のフランク面との接触抵抗が確保されたまま保持される。この結果、下穴に形成した雌ねじ部が破損せず、所望のねじ込みトルク、締め付け破断トルクを有する保持強度の大きいタッピンねじが得られる。
特に、従来例では適用できなかった薄い板材にタッピンねじを締結することにより、被締結部材を固定できる。
本発明の実施形態としては、頭部から延在する軸部に設けた複数条のねじ山を板材の下穴にねじ込み、雌ねじ部を形成しながら締結することにより、前記板材の上面と頭部の座面との間に被締結部材を固定するタッピンねじであって、前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点が前記板材の下穴を通過する前に前記座面が被締結部材に着座するように、前記座面から前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点までの距離を、前記被締結部材の上面から前記板材の下面までの距離と、同等以下としてもよい。
本発明の他の実施形態としては、前記頭部の下面に別体のスペーサを設け、前記スペーサの下面を座面としてもよい。
本実施形態によれば、スペーサを適宜選択することにより、座面から前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点までの距離を調整でき、使い勝手の良いタッピンねじが得られる。
本発明の別の実施形態としては、前記スペーサが円環形状であってもよく、あるいは、前記スペーサが一対の半円形部材を突き合わせて円環形状に一体化したものでもよく、また、前記スペーサがＣ字形状であってもよい。
本発明の異なる実施形態としては、前記軸部に２条ねじ部と１条ねじ部とを設けてもよく、前記軸部に４条ねじ部と２条ねじ部とを設けてもよく、または、前記軸部に６条ねじ部と３条ねじ部とを設けてもよい。
本実施形態によれば、必要に応じて条数を選択できるので、選択の範囲が広がり、汎用のタッピンねじが得られる。
本発明の新たな実施形態としては、前記ねじ部のリード角が、５度ないし２５度であってもよい。
本実施形態によれば、リード角が５度以上であると、ねじの谷形状を十分に確保でき、所望の締め付け強度を確保できる。また、リード角が２５度以下であると、ねじ山の締結方向において所望の負荷に耐えうるとともに、戻り回転しにくくなり、高い締結機能を有するタッピンねじが得られる。
本発明に係るタッピンねじの取り付け構造は、前述のタッピンねじを、板材の下穴にねじ込んで締結し、前記板材の上面と前記頭部の座面との間に被締結部材を固定した構成としてある。
本発明によれば、ねじ山の完全ねじ部の最初の始点が板材の下穴を通過した後、ねじ込みトルクの３０％未満のトルクとならない。つまり、完全ねじ部のフランク面と下穴に形成された雌ねじ部のフランク面との接触抵抗が確保されたまま保持される。この結果、下穴に形成した雌ねじ部が破損せず、所望のねじ込みトルク、締め付け破断トルクが得られるので、保持強度の大きいタッピンねじの取り付け構造が得られる。
本発明に係る他の実施形態は、前記板材の下穴の直径が、前記軸部の呼び径ｄの６０％ないし９５％であってもよい。
本実施形態によれば、呼び径ｄの寸法にバラツキがあっても、安定した締結力で被締結部材を板材に固定できるという効果がある。
本発明に係るタッピンねじの第１実施形態を示す正面図である。 図２Ａ，２Ｂは本発明に係るタッピンねじの第２実施形態を示す平面図、正面図である。 実施例１の測定結果を示すグラフ図である。 比較例１の測定結果を示すグラフ図である。 実施例２（Ａ）の測定結果を示すグラフ図である。 実施例２（Ｂ）の測定結果を示すグラフ図である。 実施例１の他の測定結果を示すグラフ図である。 実施例３の測定結果を示すグラフ図である。 実施例４の測定結果を示すグラフ図である。 実施例５の測定結果を示すグラフ図である。 実施例６の測定結果を示すグラフ図である。 図１２Ａ，図１２Ｂは本発明に係る板材の下穴径の許容範囲を説明するためのグラフ図である。
本願発明に係るタッピンねじの実施形態を図１および図２の添付図面に従って説明する。
第１実施形態に係るタッピンねじは、図１に示すように、十文字穴付きタッピンねじ１０に適用した場合であり、頭部１１および軸部２０とからなるものである。
前記頭部１１には、その上面に十文字ドライバーで締め付け可能な十文字穴１２を有するとともに、その座面１３の中央から軸部２０が突出している。なお、前記頭部１１には、例えば、四角穴、六角穴、星形穴、あるいは、すりわり付きを設けてもよく、また、頭部の形状は、例えば、トラス頭、六角頭、なべ頭、丸頭であってもよい。
前記軸部２０は、２条ねじ部２１と４条ねじ部２２とを備えており、頭部１１の座面１３から４条ねじ部２２の完全ねじ部の始点までの距離Ｌ２は、ねじ込みトルクＰ３の３０％以上、好ましくは、４０％以上のトルクのときに着座するような距離であればよい。３０％未満であると、所望の締め付け破断トルクが得られないからである。
例えば、外径が４ｍｍのタッピンねじである場合には、頭部１１の座面１３から４条ねじ部２２の始点までの距離Ｌ１は３．５ｍｍから４．０ｍｍの範囲に、座面から４条ねじ部２２の完全ねじ部の最初の始点までの距離Ｌ２は２．０ｍから２．５ｍｍの範囲に設定されている。そして、１回の回転でねじ込まれる推進距離（リード）は３．１ｍｍから３．２ｍｍの範囲に設定される。
したがって、座面１３から４条ねじ部２２の完全ねじ部の最初の始点までの距離Ｌ２は、１回の回転でねじ込まれる推進距離（リード）よりも短い。
前記軸部２０は外径が２ｍｍから１０ｍｍであればよい。２ｍｍ未満であると、実用的でないからであり、１０ｍｍを越えると、あえて完全ねじ部の形状を調整するまでもなく所望のトルクが得られるので、必要性に乏しいからである。
また、前記軸部２０のねじ山は、４条ねじ部および２条ねじ部の組み合わせに限らず、例えば、２条ねじ部および１条ねじ部、６条ねじ部および３条ねじ部の組み合わせであってもよい。さらに、前記軸部２０は、後述する第２実施形態（図２）のように、１種類の複数条のねじ山を有するものであってもよい。
前記タッピンねじ１０のリード角は、５度ないし２５度が好ましい。リード角が５度未満であると、ねじの谷部が十分に確保できず、締め付け強度が低下するためである。また、リード角が２５度を超えると、ねじの山部が締結方向において耐えうる荷重が小さくなるとともに、戻り回転しやすくなり、ねじ本来の機能を得にくくなるからである。
適用される板材は、材質は特に限定するものではないが、例えば、冷間圧延鋼材（ＳＰＣＣ）、ステンレス鋼板、ススメッキ鋼板（ＳＰＴＥ）、あるいは、ジュラルミン等の軽合金が挙げられ、金属材に限らず、グラスファイバーからなる樹脂強化板であってもよい。そして、前記板材の板厚はタッピンねじの呼び径ｄの０．０５ｄないし０．２０ｄであってもよい。０．０５ｄ未満であると、相手材の強度が小さくなるからであり、０．２０ｄを越えると、本発明の特異性が小さくなるからである。例えば、呼び径ｄが４ｍｍのタッピンねじであれば、板厚０．８ｍｍ以下の板材にも締結できる。
下穴の直径は、軸部の呼び径ｄの６０％ないし９５％が好ましい。６０％未満であると、締結作業が困難となり、実用的でないからであり、９５％を越えると、所望の破断トルクが得られないからである。例えば、呼び径ｄが４ｍｍのタッピンねじであれば、直径２．４ｍｍないし３．４ｍｍが好ましい。また、呼び径ｄが８ｍｍのタッピンねじであれば、直径４．８ｍｍないし７．６ｍｍが好ましい。
本実施形態では、４条ねじ部と２条ねじ部とが併存している。このため、例えば、電動ドライバーで締結する場合には、締結作業の最初の段階では小さなトルクで締結でき、ある程度、締結した後に大きなトルクで締結作業を行うことができるので、現場における締結作業が容易になるという利点がある。
第２実施形態は、図２に示すように、４条ねじ部２２だけを設けた場合である。本実施形態は前述の第１実施形態とほぼ同様であるので、同一部分に同一番号を附して説明を省略する。
本実施形態によれば、４条ねじ部２２だけで構成してあるので、軸部２０が短くなり、ハウジングの高さ寸法に制限のある器具、機器、装置に適用でき、用途が広いという利点がある。
（実施例１）
使用するタッピンねじとしては、図１に示すように、線材のＳＷＣＨ１６Ａ種から切り出してプレス加工した後、浸炭焼き入れを施して得た１０個のサンプルを使用した。
前記サンプルは、頭部と、外径４ｍｍ、軸長１０ｍｍの軸部とからなり、前記軸部にはリード角１３．９度の４条ねじ部と２条ねじ部とを形成してある。特に、４条ねじ部はピッチ２５．４ｍｍ当たり、３２山となるように形成され、座面から４条ねじ部の始点まで平均距離を３．５５ｍｍ、座面から４条ねじ部の完全ねじ部の最初の始点までの距離を２．２ｍｍに設定した。
したがって、前記タッピンねじのねじ込み作業において、１回転（３６０度）の螺旋回転でねじ込まれる推進距離（リード）は３．２ｍｍとなっている。このため、４条ねじ部の完全ねじ部の最初の始点から座面までの距離は、前記タッピンねじが１回転する間に進む推進距離よりも短い形状となっている。特に、タッピンねじの４条ねじ部の完全ねじ部の最初の始点が後述する板材の下穴を通過した直後に、その座面が被締結部材に着座する外形寸法となっている。
一方、前記タッピンねじで締結する板材は、冷間圧延鋼材（ＳＰＣＣ）からなる厚さ０．４ｍｍの２枚の板材からなり、その一方の板材である被締結部材に前記タッピンねじの外径よりも大きい直径４．５ｍｍの貫通孔を設ける一方、その他方の板材に前記タッピンねじの外径よりも小さい直径２．７ｍｍの下穴を設けた。
そして、重ね合わせた２枚の前記板材のうち、下方側の板材の下穴に前記タッピンねじの軸部を挿入し、電動ドライバーによって回転数５３０ｒｐｍでねじ込み、トルクの変化を測定した。
測定の結果、ねじ込みトルク（Driving Torque）の平均値は０．８２Ｎ・ｍであり、最大トルクである締め付け破断トルク（Stripping Torque）の平均値は２．７９Ｎ・ｍであった。そして、前記ねじ込みトルクに対する前記締め付け破断トルクの比率は、平均３．４であった。測定結果の一例を図３に示す。
図３に示すように、２条ねじ部の始点によるねじ込み作業が始まり、２条ねじが他方の板材の下穴を貫通する直前がポイントＰ１であり、４条ねじ部が他の板材に食い付きを開始する直前がポイントＰ２であり、４条ねじ部の完全ねじ部の最初のねじ山が下方側の板材を貫通する直前にねじ込みトルク（ポイントＰ３）に達する。そして、前記ポイントＰ３からトルクは低下し始めるが、低下しきる前に頭部の座面が上方側の板材である被締結部材に着座し（ポイントＰ４）、破断するまでの最大トルクである締め付け破断トルク（ポイントＰ５）に達する。さらに、前記タッピンねじをねじ込むと、４条ねじの完全ねじ部が下穴に形成された雌ねじ部を破壊し始め、下方側の他の板材からの抵抗が低下するため、トルクが急激に低下してゼロに近づく。
なお、Ｘ軸に示すデータ数は１秒間当たり２０００データの割合で採取したことを意味している。
本実施例１において、高い締め付け破断トルクが得られるのは、ねじ込みトルクが低下しきる前（ポイントＰ３）に頭部の座面が板材に着座し、その時点からトルクが増大するためである。
本実施例１では、ねじ込みトルク（Ｐ３）と締め付け破断トルク（Ｐ５）との差が大きいので、ねじ締め力の調整可能範囲が広くなり、現場における電動ドライバーによるねじ締め作業の調整が容易になるという利点がある。
さらに、実施例１で使用したタッピンねじと同一形状のサンプル３個を準備し、所定の締め付けトルクで締め付けた後、緩めるときの戻しトルクを測定し、前記戻しトルクに対する前記締め付けトルクの比率である戻し率を求めた。締め付け方法は前述の測定方法と同一の方法である。測定結果の一例を図７に示す。
測定の結果、平均１．７５Ｎ・ｍの締め付けトルクで締め付けたタッピンねじを緩めるために要した戻しトルクは平均０．８２Ｎ・ｍであり、戻し率は平均４７％であった。これにより、通常のタッピンねじと同等の戻しトルクを確保できることが判った。
（比較例１）
使用するタッピンねじは前述の実施例１とほぼ同様であり、異なる点は軸部の軸長１２ｍｍとし、頭部の座面から４条ねじの始点までの距離を５．５ｍｍとするとともに、前記座面から完全ねじ部の最初の始点までの距離を４．４ｍｍとした点である。
そして、前述の実施例１と同一条件でトルクを測定した。測定結果の一例を図４に示す。
測定の結果、ねじ込みトルクの平均値は０．８７Ｎ・ｍであり、最大トルクである締め付け破断トルクの平均値は２．１８Ｎ・ｍであった。そして、ねじ込みトルクに対する最大トルクの比率は平均で２．５であった。
図４に示すように、２条ねじ部の始点によるねじ込み作業が始まり、２条ねじが他方の板材の下穴を貫通する直前がポイントＰ１であり、４条ねじ部が他の板材に食い付きを開始する直前がポイントＰ２であり、４条ねじ部の完全ねじ部の最初のねじ山が下方側の板材を貫通する直前にねじ込みトルク（ポイントＰ３）に達する。そして、前記ポイントＰ３からトルクは低下し始めるが、低下しきる直前に頭部の座面が上方側の板材である被締結部材に着座し（ポイントＰ４）、破断するまでの最大トルクである締め付け破断トルク（ポイントＰ５）に達する。さらに、前記タッピンねじをねじ込むと、４条ねじの完全ねじ部が下穴に形成された雌ねじ部を破壊し始め、下方側の板材からの抵抗が低下し、トルクが急激に低下してゼロに近づく。
比較例１では、実施例１よりも締め付け破断トルク（最大トルク（Ｐ５））が小さいだけでなく、ねじ込みトルク（Ｐ３）と最大トルク（Ｐ５）との差が小さく、ねじ締め力の調整可能範囲が狭いので、現場におけるねじ締め作業が容易でなく、実施例１よりも使い勝手が悪いことが判った。
（実施例２）
実施例１と同一のタッピンねじの座面に、外径９．８ｍｍ、内径４．７ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍの座金を一体化した後、黒色亜鉛鍍金を施して２個のサンプルを得た。
一方、締結される板材は、前述の実施例と同一であり、締結方法も前述の実施例と同一の方法で行い、トルクを測定した。２個のサンプルの測定結果を図５，６に示す。
測定の結果、ねじ込みトルクの平均値は１．０５Ｎ・ｍであり、締め付け破断トルク（最大トルク）の平均値は２．９Ｎ・ｍである。そして、ねじ込みトルクに対する最大トルクの比率は、平均２．４であった。
図５，６から明らかなように、いずれも３．０Ｎ・ｍ近傍に達する最大トルクを有するだけでなく、ねじ込みトルクと最大トルクとの差が大きく、トルクの調整範囲が広いことが判った。このため、現場における電動ドライバーによるねじ締め作業においてトルクの調整が容易であり、使い勝手の良いタッピンねじを得られることが判った。
このように、大きな最大トルクが得られるのは、図５，６に示すように、４条ねじ部の完全ねじ部の最初のねじ山が下方側の板材を貫通する直前にねじ込みトルク（ポイントＰ３）に到達すると同時に、すなわち、前記ポイントＰ３からトルクが低下する前に、頭部の座面が上方側の被締結部材に着座（ポイントＰ４）するためである。
したがって、完全ねじ部の最初の始点が板材を貫通する直前に、頭部の座面が板材に着座する外形寸法であれば、厚さの薄い板材であっても、大きなトルクで締結できる。このため、実施例２のように座金のようなスペーサを設けて前述の外形寸法を実現することが有効であることが判った。また、前述の外形寸法を鍛造、転造、鋳造、電気鋳造、ねじ切り作業によって実現してもよいことは勿論である。
（実施例３）
実施例１とほぼ同様であり、異なる点は外径３ｍｍ、軸長８ｍｍの軸部を有する５個のタッピンねじを使用した点、および、厚さ０．４ｍｍの被締結部材に直径３．３ｍｍの貫通孔を設けるとともに、厚さ０．４ｍｍの板材に直径２．０ｍｍの下穴を設けた点である。したがって、板材の下穴の直径はタッピンねじの呼び径の６６．７％である。
そして、前述の実施例１と同一の締結方法で締結し、トルクを測定した。測定結果の一例を図８に示す。
測定の結果、ねじ込みトルクの平均値は０．３８Ｎ・ｍであり、締め付け破断トルク（最大トルク）の平均値は１．１４Ｎ・ｍである。そして、前記ねじ込みトルクの平均値に対する前記最大トルクの平均値の比率は、３．０であった。
図８から明らかなように、ねじ込みトルク（Ｐ３）と最大トルク（Ｐ５）との差が大きく、トルクの調整範囲が広いことが判った。このため、現場における電動ドライバーによるねじ締め作業においてトルクの調整が容易であり、使い勝手の良いタッピンねじを得られることが判った。
（実施例４）
実施例１とはほぼ同様であり、異なる点は外径６ｍｍ、軸長１４ｍｍの軸部を有する５個のタッピンねじを使用した点、および、厚さ０．６ｍｍの被締結部材に直径６．９ｍｍの貫通孔を設けるとともに、厚さ０．６ｍｍの板材に直径４．８ｍｍの下穴を設けた点である。したがって、板材の下穴の直径はタッピンねじの呼び径の８０％である。
そして、前述の実施例１と同一の締結方法で締結し、トルクを測定した。測定結果の一例を図９に示す。
測定の結果、ねじ込みトルクの平均値は１．５０Ｎ・ｍであり、締め付け破断トルク（最大トルク）の平均値は３．７９Ｎ・ｍである。そして、前記ねじ込みトルクの平均値に対する前記最大トルクの平均値の比率は、２．５であった。
図９から明らかなように、４．０Ｎ・ｍに達する最大トルク（Ｐ５）を有するだけでなく、ねじ込みトルク（Ｐ３）と最大トルク（Ｐ５）との差が大きく、トルクの調整範囲が広いことが判った。
（実施例５）
実施例１とはほぼ同様であり、異なる点は外径８ｍｍ、軸長１８ｍｍの軸部を有する５個のタッピンねじを使用した点、および、厚さ３．２ｍｍの被締結部材に直径８．２ｍｍの貫通孔を設けるとともに、厚さ０．６ｍｍの板材に直径６．８ｍｍの下穴を設けた点である。したがって、板材の下穴の直径はタッピンねじの呼び径の８５．０％である。
そして、前述の実施例１と同一の締結方法で締結し、トルクを測定した。測定結果の一例を図１０に示す。
測定の結果、ねじ込みトルクの平均値は２．０６Ｎ・ｍであり、締め付け破断トルク（最大トルク）の平均値は５．２７Ｎ・ｍである。そして、前記ねじ込みトルクの平均値に対する前記最大トルクの平均値の比率は、２．６であった。
図１０から明らかなように、５．０Ｎ・ｍを超える最大トルク（Ｐ５）を有するだけでなく、ねじ込みトルク（Ｐ３）と最大トルク（Ｐ５）との差が大きく、トルクの調整範囲が広いことが判った。このため、現場における電動ドライバーによるねじ締め作業においてトルクの調整が容易であり、使い勝手の良いタッピンねじを得られることが判った。
（実施例６）
実施例１とはほぼ同様であり、異なる点は外径８ｍｍ、軸長１８ｍｍの軸部を有する６個のタッピンねじを使用した点、および、厚さ１．０ｍｍまたは厚さ２．０ｍｍの被締結部材に直径９．２ｍｍの貫通孔を設けるとともに、厚さ１．０ｍｍの板材に直径７．５ｍｍの下穴を設けた点である。したがって、板材の下穴の直径はタッピンねじの呼び径の９３．８％である。
そして、前述の実施例１と同一の締結方法で３個ずつ締結し、トルクを測定した。それぞれの測定結果の一例を図１１に示す。
測定の結果、被締結部材が厚さ１．０ｍｍの場合のねじ込みトルクの平均値は２．９４Ｎ・ｍであり、締め付け破断トルク（最大トルク）の平均値は９．４０Ｎ・ｍである。そして、前記ねじ込みトルクの平均値に対する前記最大トルクの平均値の比率は３．２であった。
また、被締結部材が厚さ２．０ｍｍの場合のねじ込みトルクの平均値は２．４７Ｎ・ｍであり、締め付け破断トルク（最大トルク）の平均値は１２．２１Ｎ・ｍである。そして、前記ねじ込みトルクの平均値に対する前記最大トルクの平均値の比率は、４．９４であった。
図１１から明らかなように、ねじ込みトルク（Ｐ３，Ｐ３’ ）と最大トルク（Ｐ５，Ｐ５’）との差がそれぞれ大きく、トルクの調整範囲が広いことが判った。特に、被締結部材が厚さ２．０ｍｍの場合には、ねじ込みトルクの平均値に対する最大トルクの平均値の比率が最大の４．９４となることが判った。
実験結果から、外径３ｍｍ〜８ｍｍのタッピンねじであれば、タッピンねじの呼び径をｄとすると、板厚が呼び径ｄの０．０５〜０．２０ｄであるとき、板材にタッピンねじの呼び径ｄの６０〜９５％の下穴径を設けることにより、所望の締め付け破断トルク（最大トルク）が得られることが判った。
例えば、図１２Ａに示すように、外径４ｍｍのタッピンねじであれば、板厚０．２〜０．８ｍｍの板材に下穴径２．４〜３．４ｍｍを設けた場合に、所望の締め付け破断トルク（最大トルク）が得られる。
また、図１２Ｂに示すように、外径８ｍｍのタッピンねじであれば、下穴径が呼び径の９０％を超えてもよく、９５％であっても、所望の締め付け破断トルク（最大トルク）を得られることが判った。
本願発明に係るタッピンねじは、前述の十文字付きタッピンねじに限らず、例えば、すりわり付きタッピンねじ、六角タッピンねじに適用してもよいことは勿論である。
１０：タッピンねじ
１１：頭部
１２：十文字穴
１３：座面
２０：軸部
２１：２条ねじ部
２２：４条ねじ部
３０：被締結部材
３１：貫通孔
３２：板材
３３：下穴
Ｐ３：ねじ込みトルク
Ｐ４：着座時のトルク
Ｐ５：締め付け破断トルク（最大トルク）

Claims (13)

  1. 頭部から延在する軸部に設けた複数条のねじ山を板材の下穴にねじ込み、雌ねじ部を形成しながら締結することにより、前記板材の上面と頭部の座面との間に被締結部材を固定するタッピンねじであって、
    前記座面から前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点までの距離を、前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点が前記板材の下穴を通過する際におけるねじ込みトルクの３０％以上のトルクのときに前記座面が被締結部材に着座可能な距離としたことを特徴とするタッピンねじ。
  2. 頭部から延在する軸部に設けた複数条のねじ山を板材の下穴にねじ込み、雌ねじ部を形成しながら締結することにより、前記板材の上面と頭部の座面との間に被締結部材を固定するタッピンねじであって、
    前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点が前記板材の下穴を通過する前に前記座面が被締結部材に着座するように、前記座面から前記ねじ山を形成する完全ねじ部の最初の始点までの距離を、前記被締結部材の上面から前記板材の下面までの距離と、同等以下としたことを特徴とする請求項１に記載のタッピンねじ。
  3. 前記頭部の下面に別体のスペーサを設け、前記スペーサの下面を座面としたことを特徴とする請求項１または２に記載のタッピンねじ。
  4. 前記スペーサが、円環形状であることを特徴とする請求項３に記載のタッピンねじ。
  5. 前記スペーサが、一対の半円形部材を突き合わせて円環形状に一体化したことを特徴とする請求項４に記載のタッピンねじ。
  6. 前記スペーサが、Ｃ字形状であることを特徴とする請求項３に記載のタッピンねじ。
  7. 前記軸部に２条ねじ部と１条ねじ部とを設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタッピンねじ。
  8. 前記軸部に４条ねじ部と２条ねじ部とを設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタッピンねじ。
  9. 前記軸部に６条ねじ部と３条ねじ部とを設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタッピンねじ。
  10. 前記ねじ部のリード角が、５度ないし２５度であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタッピンねじ。
  11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のタッピンねじを、板材の下穴にねじ込んで締結し、前記板材の上面と前記頭部の座面との間に被締結部材を固定したことを特徴とするタッピンねじの取り付け構造。
  12. 前記板材の厚さ寸法がタッピンねじの呼び径ｄの０．０５ｄないし０．２０ｄであることを特徴とする請求項１１に記載のタッピンねじの取り付け構造。
  13. 前記板材の下穴の直径が、前記軸部の呼び径ｄの６０％ないし９５％であることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のタッピンねじの取り付け構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3309413A1 (de) * 2016-10-17 2018-04-18 Bossard AG Befestigungselement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11336722A (ja) * 1998-05-27 1999-12-07 Nitto Seiko Co Ltd 薄頭付きねじ
JP2000266021A (ja) * 1999-03-17 2000-09-26 Illinois Tool Works Inc <Itw> 一次および二次ネジ山を有する留め具
JP2002188615A (ja) * 2000-12-20 2002-07-05 Hakuraku Seibyosho:Kk タッピンねじ
JP2007127202A (ja) * 2005-11-04 2007-05-24 Nissei Technica:Kk ねじ溝内の金属切削屑を捕獲でき且つ雄ねじを雌ねじ溝に固着できる被覆材層の形成に用いる雄ねじ溝塗着用組成物とその応用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55119209A (en) * 1979-12-05 1980-09-12 Hakuraku Seibiyoushiyo Kk Method of tightening tapping screw
JP2001133298A (ja) * 1999-11-01 2001-05-18 Okitsu Rasen Kk ドリルねじ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11336722A (ja) * 1998-05-27 1999-12-07 Nitto Seiko Co Ltd 薄頭付きねじ
JP2000266021A (ja) * 1999-03-17 2000-09-26 Illinois Tool Works Inc <Itw> 一次および二次ネジ山を有する留め具
JP2002188615A (ja) * 2000-12-20 2002-07-05 Hakuraku Seibyosho:Kk タッピンねじ
JP2007127202A (ja) * 2005-11-04 2007-05-24 Nissei Technica:Kk ねじ溝内の金属切削屑を捕獲でき且つ雄ねじを雌ねじ溝に固着できる被覆材層の形成に用いる雄ねじ溝塗着用組成物とその応用

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