JP2010133528A - 緩み防止ねじ - Google Patents

Abstract

【課題】あらゆる条件下においても雄ねじと雌ねじとを機械的螺合により強固に螺合することができ、少ない螺合部位でも安定した強い緩み防止機能を有効に発揮でき、しかも製作容易な緩み防止ねじを提供することにある。
【解決手段】圧力側フランク角θ_１を遊び側フランク角θ_２よりも小さく形成した雄ねじ１の山頂部位を非円形状に形成して等間隔にねじ山頂５を設けると共に、雄ねじ１の圧力側フランク角θ_１の傾斜面６と谷径ｄ_１との間に傾斜突部７を形成した緩み防止ねじである。この緩み防止ねじは、雄ねじ１を雌ねじ２に螺入する際に、傾斜突部７を支点として雄ねじ１のねじ山頂５を雌ねじ２の谷径Ｄ_１に喰い込ませている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、螺子込み時又は締付け後の緩みを防止する緩み防止ねじに関し、特に、小ねじの緩み防止に好適なねじに関する。

従来より、小ねじなどのねじにおいて、雄ねじと雌ねじとの間には寸法公差が設けてあるため、この寸法公差により雄ねじが緩むことがある。この緩みを防ぐために、雄ねじの頭部座面側には雄ねじを完全に締め込んだときに雌ねじ側の当接面と圧接して緩みを防ぐ緩み防止機能が設けられている。更に、これに加えて雄ねじのねじ山部分にも緩み防止機能が設けられることがあり、この場合には、頭部座面のみに緩み防止機能を設ける場合よりも緩み止め効果がある。

そして、雄ねじのねじ山部分に緩み防止機能を設ける場合には、一般的に雄ねじの外周側に緩み防止用として樹脂等のコーティング剤が施される。コーティング剤は、通常、機械加工によって形成した雄ねじ部分に後加工によって施される。また、例えば、雄ねじの締付け後において、雄ねじの頭部座面が被締付け側のワークから離れている場合には、後加工によって頭部外周側にコーティング剤として接着剤を塗布して緩み止めを図ることもある。

一方において、ねじの緩み防止策として、雄ねじのねじ山部分を機械加工によって特殊な形状に設ける場合がある（例えば、特許文献１参照。）。同文献の雄ねじは、山頂幅を雌ねじの谷幅と同じにして雌ねじとの間の隙間を無くし、締付け方向後方の斜面に折曲した２つの斜面を設け、このうち山頂側の斜面を雌ねじの斜面と重なり合わせ、もう一方の斜面と雌ねじとの間に隙間を形成する構造によりねじの緩みを防ごうとしたものである。

ところで、例えば、携帯電話、パソコン、映像ビジュアル機器、カーオーディオなどの小型の電器製品を組立てる場合には小ねじが用いられ、近年ではこれらの電器製品がより小型化されて薄くなる傾向にあるためより小型の小ねじが使用されている。その際、電器製品の品質の向上を図る上で、より締結力の強い小ねじが必須になっており、小ねじに対しても強い緩み防止性能が要求されている。例えば、電器製品のワークとして薄板材料が用いられる場合、この薄板材料に対してＭ２以下の小ねじを締付ける場合でも強い締結力が必要になっている。
更に、薄板のワークを締付ける場合には、一山分のねじ山により雄ねじを螺合する場合があり、このとき、頭部座面の緩み止めを使用することなくねじ山の螺合のみで緩み止めを図ることもある。この場合においても確実に緩み止め機能が発揮されなければならない。

特許第３９７７４９６号公報

しかしながら、樹脂や接着剤などのコーティング剤によりねじの緩み止めを図ろうとする場合、雄ねじを数回繰り返して使用するとコーティング剤が剥離して締付け後にガタが生じ、緩み止め機能を発揮できなくなることがあった。このため、コーティング剤を用いた場合には締付け状態が安定し難く、固着後に雄ねじを再調整する必要が生じることがあった。また、使用中に又は再締付時にコーティング剤が剥離すると、剥離したパーティクル等が飛散して他の部品などに悪影響を与えるおそれもあった。

更には、締付け箇所が高温状態になりこの締付け箇所に振動が加わると、締付け力が過剰になったときにねじや締付け箇所が破損する可能性があるため、高精度に締付け作業を行なう必要があった。以上のように、雄ねじと雌ねじとを螺合する場合には、締付け精度が高く、耐振動性や温度変化に強く、また、あらゆる締付け箇所にも対応できなければならないが、コーティング剤を施した雄ねじではこれらを十分に満足することができない。
また、コーティング剤を施す場合には、機械加工でねじ山を設けた後に行っているため作業工数が増えると共にコストアップにも繋がっていた。

一方、特許文献１の雄ねじは、山頂側を雌ねじと同じ幅にして隙間を無くした状態でこの山頂側の斜面を雌ねじの斜面と重なり合わせ、他方の斜面では雌ねじとの間に隙間を設けた状態で緩み止めを図るものである。このように、この螺合構造では、雄ねじの山頂側のみにおいて緩み止めを図り、しかも、山頂の後方側の斜面によって固定しようとしているため緩み止め機能として十分ではなく、締付け後に緩みが発生する危険性が依然として残っている。このため、同文献中においては、緩みを防止するために弛み防止剤を雄ねじと雌ねじとの間に埋めるようにしており、その場合、結果的に後加工による工数が増えることに繋がっていた。

更に、上記の何れの場合でも、小型の電器製品の薄板のワークを締付ける場合には少ないねじ山で締付けることになるため、通常の締付けよりも余計に緩みやすくなる傾向にある。

本発明は、従来の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、あらゆる条件下においても雄ねじと雌ねじとを機械的螺合により強固に螺合することができ、少ない螺合部位でも安定した強い緩み防止機能を有効に発揮でき、しかも製作容易な緩み防止ねじを提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、圧力側フランク角を遊び側フランク角よりも小さく形成した雄ねじの山頂部位を非円形状に形成して等間隔にねじ山頂を設けると共に、雄ねじの圧力側フランク角の傾斜面と谷径との間に傾斜突部を形成し、雄ねじを雌ねじに螺入する際に、傾斜突部を支点として雄ねじのねじ山頂を雌ねじの谷径に喰い込ませた緩み防止ねじである。

請求項２に係る発明は、非円形状のねじ山頂を三角形状の三点の頂点とした緩み防止ねじである。

請求項３に係る発明は、雄ねじの圧力側フランク角と対向する雌ねじのフランク角との間に空間域を形成した緩み防止ねじである。

請求項４に係る発明は、雄ねじの遊び側フランク角を３０°、圧力側フランク角を２５°とし、傾斜突部の傾斜角度を３８°とした緩み防止ねじである。

請求項５に係る発明は、雄ねじを転造加工により形成した緩み防止ねじである。

請求項１に係る発明によると、高温状態や振動が加わる場合などのあらゆる条件下においても雄ねじと雌ねじとの機械的螺合により強固に螺合することができ、締付け箇所の厚さが薄く螺合部位が少ない場合でも、安定した緩み防止機能を有効に発揮してガタを防ぐことができ、しかも、製作容易な緩み防止ねじである。更に、雄ねじの頭部座面が雌ねじの当接面から離間している場合でも緩みの発生を確実に防ぐことができる。

請求項２に係る発明によると、焼き付き現象の発生を防ぎながら適度の摺動抵抗を維持して雄ねじを螺入することができ、雄ねじと雌ねじとの螺合後にガタの発生を防いで確実に緩みの発生を防ぐことが可能になる。このため、電動ドライバ等により締付け作業の自動化を図ることもできる。

請求項３に係る発明によると、傾斜突部が変形しようとしたときにこの傾斜突部を空間域に逃すことができ、摺動抵抗が増大することを防ぎながら高い緩み防止効果を発揮できる。

請求項４に係る発明によると、雄ねじを締付ける際の負荷トルクを最小限に抑えて摺動抵抗の増加を防ぎながら螺合可能であると共に、螺合部分の損傷を防いで繰り返し利用可能な状態を維持しつつ緩み防止機能を発揮できる。

請求項５に係る発明によると、特殊な製作用機械や製造方法を用いることなく一般的な転造盤により容易に雄ねじを製作でき、簡略な作業工程により作業工数の増加を抑えながら量産化が可能である。

以下に、本発明における緩み防止ねじの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１において、緩み防止ねじは、雄ねじ１と、この雄ねじ１が螺合する雌ねじ２とを有し、更に、雄ねじ１には締付け用の頭部４が設けられている。
図２、３に示すように、雄ねじ１には、圧力側フランク角θ_１と遊び側フランク角θ_２とが形成されている。圧力側フランク角θ_１は、遊び側フランク角θ_２よりも小さく形成され、本実施形態では、圧力側フランク角θ_１が２５°、遊び側フランク角θ_２が３０°にそれぞれ形成されている。

また、雄ねじ１の山頂部位は非円形状に形成され、この非円形状によりねじ山頂５が等間隔に設けられている。本実施形態においては、非円形状のねじ山頂５を三角形状の三点の頂点としている。

雄ねじ１の圧力側フランク角θ_１の傾斜面６と谷径ｄ_１との間には、同一部材の鋼により一体に傾斜突部７が形成され、この傾斜突部７の傾斜角度θ_３は、本実施形態においては３８°に設定されている。その結果、傾斜角度θ_３は、遊び側フランク角θ_２よりも大きくなっている。

図１に示すように、頭部４には図示しないドライバの先端が係合する十字穴１０が形成されている。また、この頭部４の底面側には任意の態様の頭部座面１１が形成されている。雄ねじ１を雌ねじ２に最後まで締付けて、頭部座面１１が雌ねじ２付近に形成された当接面１２に当接すると、この頭部座面１１と当接面１２との間に所定の摩擦力が働いて螺合完了時における雄ねじ１の緩みが防止されるようになっている。

雄ねじ１は、例えば、一般的な転造盤を用いて転造加工により形成される。この場合、図示しない金型に雄ねじ１を形成する型を設けることができ、ねじ山頂５は、ＪＩＳ規格やＩＳＯ規格よりもやや外れるような大径に形成されていてもよい。

一方、雌ねじ２は、ワーク１３に対してＪＩＳ規格やＩＳＯ規格等の一般的な規格により形成される。すなわち、図３において、雌ねじ２は、フランク角θ_４、θ_５がそれぞれ３０°、３０°となる６０°のねじ山角度によって形成され、また、略円形状に形成される。また、雌ねじ２の内径側先端部１４は、傾斜突部７に圧接可能な内径寸法に設けられている。

雄ねじ１を雌ねじ２に螺入する際には、内径側先端部１４と傾斜突部７とが圧接し、雄ねじ１が傾斜突部７を支点として雌ねじ２に対して螺入方向に押圧され、これにより、雄ねじ１のねじ山頂５が雌ねじ２の谷径Ｄ_１に喰い込むようになっている。このとき、雄ねじ１の圧力側フランク角θ_１と対向する雌ねじ２のフランク角θ_５との間には空間域Ｓが形成される。

次いで、本発明の緩み防止ねじの上記実施形態における動作とその作用とを説明する。
図２においては、本発明の緩み防止ねじの雄ねじ１の締付け開始時の状態を示している。図において、雄ねじ１を雌ねじ２に対して締め込むと、三点のねじ山頂５がそれぞれ雌ねじ２に接触しながらその谷径Ｄ_１側に移動しつつ螺合する。このとき、圧力側フランク角θ_１（＝２５°）を遊び側フランク角θ_２（＝３０°）よりも小さく形成しているので、圧力側フランク角θ_１側が雌ねじ２に接触することが防がれ、雄ねじ１はねじ山頂５側のみが雌ねじ２の谷径Ｄ_１に接触した状態で螺入する。

続いて締付けを進めると図３の状態になり、遊び側フランク角θ_２が３０°、傾斜突部７の傾斜角度θ_３が３８°となっている関係より、雌ねじ２の内径側先端部１４と傾斜突部７とが圧接し、ねじ山頂５は傾斜突部７を支点として雌ねじ２の谷径Ｄ_１に喰い込む。このとき、雄ねじ１のねじ山頂５を三角形状の三点の頂点としているので、遊び側フランク角θ_２側における雄ねじ１と雌ねじ２との接触箇所は３箇所になり、内径側先端部１４と傾斜突部７とが全周に渡って圧接して発生する強い力は３箇所のねじ山頂５と雌ねじ２との圧接位置に伝わる。このように、内径側先端部１４と傾斜突部７とは全周に渡って圧接することがないため、締め付け時の摺動抵抗が抑えられた状態で雄ねじ１と雌ねじ２との螺合方向の隙間が埋められ、これによって緩み止めを図ることができる。

しかも、雄ねじ１は雌ねじ２に対して回転しながら螺入することで、３箇所の圧接箇所も螺入に伴ってその位置が変わるため、雌ねじ２の一定の箇所に対して螺入方向に続けて強い力が加わることがない。

そして、この圧接により、傾斜突部７を構成している鋼は、図３において雄ねじ１の圧力側フランク角θ_１と対向する雌ねじ２のフランク角θ_５との間に形成された空間域Ｓにそのフランク角θ_５のリード角に案内されるように弾性変形して逃げ込み、この傾斜突部７が圧力側フランク角θ_１とフランク角θ_５との間に圧接されることにより、鋼の有する摩擦力によって雄ねじ１と雌ねじ２との緩み止めが強固に図られる。このとき、雌ねじ２の谷径Ｄ_１の寸法公差を内径側に傾けるように形成しておけば、内径側先端部１４と傾斜突部７との圧接力がより強くなって緩み止めの力が更に向上する。

しかも、傾斜突部７は、空間域Ｓに逃げ込んだときに、雄ねじ１と雌ねじ２との寸法差を埋めるように変形して雄ねじ１と雌ねじ２との接触面積が増加する。従って、寸法公差が大きくなっている場合でも雄ねじ１と雌ねじ２との摩擦係数を大きく確保することができ、振動等が加わった場合でも強力な緩み止め効果を維持できる。

また、傾斜突部７の傾斜角度θ_３を３８°、圧力側フランク角θ_１を２５°としているので、雄ねじ１の締込み開始時に傾斜突部７に急激に圧接力が加わることが防がれ、負荷トルクの急激な上昇を防ぐことができる。これにより、締込みトルクを抑えながら簡単に締め込むことができる。

上述した雄ねじ１と雌ねじ２との緩み止め機能は、この雄ねじ１と雌ねじ２とが螺合する各ねじ山に発揮されるため、この雄ねじ１と雌ねじ２とを複数のねじ山で螺合させることにより、緩み止め機能を向上できる。

以上のように、本発明の緩み防止ねじは、圧力側フランク角θ_１を遊び側フランク角θ_２よりも小さく形成した雄ねじ１の山頂部位を非円形状に形成して等間隔にねじ山頂５を設けると共に、雄ねじ１の圧力側フランク角θ_１の傾斜面６と谷径ｄ_１との間に傾斜突部７を形成し、雄ねじ１を雌ねじ２に螺入する際に、この傾斜突部７を支点として雄ねじ１のねじ山頂５を雌ねじ２の谷径Ｄ_１に喰い込ませているので、コーティング剤を用いた場合のように繰り返しの使用によるガタや隙間が生じることが防がれ、また、パーティクル等の発生による他部品への悪影響もない。更に、高温状態で振動が加わった場合にも螺合部位に破損が生じることがなく、雄ねじ１と雌ねじ２とを締付けるだけで所定の緩み防止効果を発揮できるため締付け作業を高精度に行なう必要もない。

このとき、傾斜突部７とねじ山頂５とは、螺入方向において１つのねじ山の前後の対称位置に設けられているので、てこの原理を利用してぐらつきを防ぎながら高い圧接力により締付けることができる。よって、雄ねじ１の雌ねじ２に対する螺入途中から螺合完了までの間における、頭部座面１１と雌ねじ２の当接面１２とが離間した状態から圧接した状態までの緩み防止機能が確保される。また、後加工を施すことなく、雄ねじ１と雌ねじ２との螺合によって緩み防止を図ることができるため、少ない作業工数で簡単に雄ねじ１と雌ねじ２とを形成することができる。

更に、ワーク１３が薄い場合でも少ない螺合部分で緩みを防止することができ、例えば、雄ねじ１と雌ねじ２との螺合が一山のねじ山で行なわれる小ねじの場合でも確実に緩み止め機能が発揮される。
また、前述したように、頭部座面１１が当接面１２から離間した状態でも緩み止め機能が発揮されるので、雄ねじ１の下端側をワーク１３の下面１３ａから突出させないようにするために雄ねじ１を途中まで締め込んだ状態でも、完全に締め込んだ場合と同様の緩み止め効果が発揮される。

本発明における緩み防止ねじを示した正面図である。 本発明の緩み防止ねじの要部を示した一部拡大模式図である。 図２の締付け後の状態を示した一部拡大模式図である。 図１の右側面図である。

符号の説明

１ 雄ねじ
２ 雌ねじ
５ ねじ山頂
６ 傾斜面
７ 傾斜突部
θ_１ 圧力側フランク角
θ_２ 遊び側フランク角
θ_３ 傾斜角度
θ_４、θ_５ フランク角
ｄ_１ 雄ねじ谷径
Ｄ_１ 雌ねじ谷径
Ｓ 空間域

Claims (5)

1. 圧力側フランク角を遊び側フランク角よりも小さく形成した雄ねじの山頂部位を非円形状に形成して等間隔にねじ山頂を設けると共に、雄ねじの圧力側フランク角の傾斜面と谷径との間に傾斜突部を形成し、雄ねじを雌ねじに螺入する際に、前記傾斜突部を支点として前記雄ねじのねじ山頂を雌ねじの谷径に喰い込ませたことを特徴とする緩み防止ねじ。
2. 前記非円形状のねじ山頂を三角形状の三点の頂点とした請求項１に記載の緩み防止ねじ。
3. 前記雄ねじの圧力側フランク角と対向する雌ねじのフランク角との間に空間域を形成した請求項１又は２に記載の緩み防止ねじ。
4. 前記雄ねじの遊び側フランク角を３０°、圧力側フランク角を２５°とし、前記傾斜突部の傾斜角度を３８°とした請求項１乃至３の緩み防止ねじ。
5. 前記雄ねじを転造加工により形成した請求項１乃至４の何れか１項に記載の緩み防止ねじ。

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