JP2016075384A

JP2016075384A - ねじ

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Publication number: JP2016075384A
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Inventors: 謙二松永; Kenji Matsunaga
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Abstract

【課題】プラスねじ締付時、締付工具であるドライバに発生するカムアウト現象及びねじ溝部の潰れを防止する。【解決手段】ねじ山１３を形成した脚部１２に頭部１１を一体形成したねじ１０において、頭部１１表面の外周部を除いて中心を含む所定領域を所定深さ陥没させて形成した陥没状円孔型凹部１４と、頭部１１表面の凹部１４外周囲に形成された外輪状円弧型台地部１６上であって、頭部１１表面の中心で直交する異方向の直径からなる十字線が通る軌道領域に台地部１６を横切って穿設して形成した所定幅と深さの溝部１５とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、ねじ及びその締付工具に関し、主にプラスねじとその締付工具に関する。

古くより頭部に直径方向に刻設された直状の溝部を有するマイナスねじが使用されてきた。上記マイナスねじは溝部に締付工具であるドライバ先端部を挿入して、その回動力（回転トルク）をねじに伝達して偶力を生成し、それによってねじを締付回転する。その際、ドライバ先端部が溝部側壁面に全面に接触し、ドライバの力が溝部の長さ方向全長に亘って加わるため、偶力が分散し、十分な物理的効力が生じない。そこで、近年、図５（ａ）（ｂ）に示すように、溝部（１ａ）を上記マイナス形から十字のプラス形としたプラスねじ（１）が多用され、且つ、それが主流になっている。図５（ｃ）に示すように、プラスねじ（１）の十字の溝部（１ａ）にドライバ（２）の先端部を挿入して羽根が溝部（１ａ）に嵌合すると、ドライバ（２）の回動力が４枚の羽根を通じてプラスねじ（１）に伝達され、プラスねじ（１）が回動して締緩する。これによりプラスねじ（１）は締付工具であるドライバ（２）からの受圧面がマイナスねじに比して２面から４面に増加するため、トルクの伝達を大きくして締緩できる。

この時、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ねじ頭部の十字溝部（１ａ）の形状は十字穴の底部から開口端にかけて傾斜し、ねじ溝部（１ａ）の側面が全面に亘って外方（上方）に向って拡開状に傾斜した摺り鉢状になっている。その摺り鉢形状はドライバ先端部を溝部（１ａ）に挿入し易くし、その側壁面に確実に密着させるためと推察される。その摺り鉢形状による溝部（１ａ）の傾斜側面によりドライバ回転時、ドライバ（２）から溝部（１ａ）の側面に加わる力が溝部（１ａ）の深さ方向に亘って一様にならず、特に深部よりも上面近傍で大きくなり易い。そこで、溝部側面全面に深さ方向に均等に締付力が加わらず、主に溝部上面近傍で大きくなる締付力でねじ（１）を回転させることになって溝部（１ａ）が磨耗し易くなり、ねじ（１）の寿命を短縮させる。

又、図５（ｃ）に示すように、ドライバ（２）の断面十字形の４枚の羽根の側面の縁も溝部（１ａ）の側面の傾斜に合わせて傾斜し、４枚の羽根の側面を含む傾斜面の縁がプラスねじ（１）の溝部（１ａ）の傾斜面と等しい角度を有している。そこで、締緩時、図５（ｄ）に示すように、ドライバ（２）から真横に力（Ｘａ）を加えると、その力（Ｘａ）は溝部側面に対し垂直方向の分力（Ｘｂ）と同面に平行方向の分力（Ｘｃ）とに分けられる。その内、平行分力（Ｘｃ）はドライバ（２）に対し上向きに働き、ドライバ（２）の羽根が溝部（１ａ）の十字穴の傾斜面の縁に沿って上方に滑り上がる。これによりドライバ（２）が浮き上がってしまう所謂カムアウト現象が発生し、ドライバ（２）の回動力（トルク）がプラスねじ（１）に十分に伝達され難くなる。そのため、ドライバ（２）が溝部（１ａ）から外れて空回りし易く、遂には溝部（１ａ）が潰れてしまう。そのため、締付時、ドライバ（２）をねじ（１）側に下方に押し付けつつ横に回動させる必要があり、多大な労力を要するという不具合と不便さが生じる。

そこで、特許文献１では、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、マイナスねじ（３）の頭部において直状溝部（３ａ）の中央部（３ｂ）と両端部（３ｃ）（３ｄ）とで深浅を設け、中央部（３ｂ）を両端部（３ｃ）（３ｄ）よりも深く掘り込む。それにより中央部（３ｂ）に深部を形成し、その深部によって溝部（３ａ）を彫り込みの浅い両端部（３ｃ）（３ｄ）に分断して形成する。図６（ｂ）に示すように、底面平坦なマイナスドライバ（４）を溝部（３ａ）に挿入すると、その刃先が浅い両端部（３ｃ）（３ｄ）に当接すると共に、中央部（３ｂ）にドライバ（４）と非接触の隙間（Ｓ）が生じる。

その両端部（３ｃ）（３ｄ）における当接により同部に接触面が集中し、同部でドライバ（４）からねじ（３）に押付力が働く。上記押付力の作用点は隙間（Ｓ）によりドライバ（４）の刃先両端部に位置する。そこで、人の足裏において地面からアーチ型に離れる凹みの土踏まずと称される部分の存在が人の歩行時の推進力の基礎と体重とを支える役目を果たす所謂「足裏の土踏まず効果」に対応する効果が隙間（Ｓ）によりねじ（３）とドライバ（４）との間に発生する。これにより両端部（３ｃ）（３ｄ）に力が集中してドライバ（４）の刃先と両端部（３ｃ）（３ｄ）との密着の度合いを強め、そこにねじ（３）を回転させる偶力を確実そして強固に発生させる。

又、特許文献１の他の実施の形態として、図６（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示すマイナスねじ（５）は頭部において直状溝部（５ａ）の両端部（５ｃ）（５ｄ）よりも深く掘り込んだ中央部（５ｂ）の深部に溝部（５ａ）よりも幅広の拡幅部（５ｅ）を設けたもので、両端部（５ｃ）（５ｄ）と中央部（５ｂ）の深部による効果については上記同様である。図６（ｄ）に示すように、ドライバ（６）の下端中央部に拡幅部（５ｅ）にぴったり嵌合し、底面は中央部（５ｂ）の深部底面には接触しない突起（６ａ）を形成する。

図６（ｅ）に示すように、ドライバ（６）を溝部（５ａ）に挿入すると、その刃先両端部は溝部（５ａ）の両端部（５ｃ）（５ｄ）に当接して突起（６ａ）は拡幅部（５ｅ）に嵌合し、これにより突起（６ａ）によってドライバ（６）が位置規制される。ドライバ（６）の刃先は突起（６ａ）と共に溝部（５ａ）の全長に亘って側壁面に全面に接触する。且つ、突起（６ａ）の底面は中央部（５ｂ）の深部底面には接触せず、同様に足裏の土踏まず効果によりドライバ（６）の刃先と両端部（５ｃ）（５ｄ）との密着の度合いを強め、そこにねじ（５）を回転させる偶力を確実強固に発生させる。

特許文献２では、図６（ｇ）に示すように、プラスねじ（７）の十字の溝部（８）を第１係合領域（８ａ）と第２係合領域（８ｂ）とで構成し、開口端側の第１係合領域（８ａ）は既存の傾斜角を有する傾斜面とする。一方、内端側の第２係合領域（８ｂ）は第１係合領域（８ａ）の傾斜角よりもねじ軸線に対し小さい角度に平行に近く形成してなり、途中から底部に向ってやや垂直に切り立たった形状とする。その領域（８ｂ）をカムアウト防止部とし、これによりカムアウト現象の発生が防止することを試みている。

又、図６（ｇ）に示すように、プラスねじ（７）の溝部（８）に嵌入するドライバ（９）は第１羽根部（９ａ）と第２羽根部（９ｂ）とで構成し、第１羽根部（９ａ）は従来と同じ傾斜角とし、第１係合領域（８ａ）に整合して嵌合する。第２羽根部（９ｂ）はドライバ軸線に対し小さい角度に平行に近い角度で第１羽根部（９ａ）の先端に連設され、第２係合領域（８ｂ）に整合して嵌合する。ドライバ（９）を溝部（８）に嵌入すると、第２羽根部（９ｂ）が第２係合領域（８ｂ）に嵌合する。その垂直に近い切り立ち形状によりドライバ（９）の浮き上がりを防止してカムアウト現象の発生を防止し、ドライバ（９）のトルクをプラスねじ（７）に確実に伝達して締緩する。

特開２００６−１８９０７４号公報

特開２０１１−１３３０９０号公報

特許文献１におけるねじ（３）（５）は各溝部（３ａ）（５ａ）の中央部（３ｂ）（５ｂ）と両端部（３ｃ）（３ｄ）（５ｃ）（５ｄ）とで深浅を設け、中央部（３ｂ）（５ｂ）を両端部（３ｃ）（３ｄ）（５ｃ）（５ｄ）よりも深く形成する。ドライバ（４）（６）の挿入時、両端部（３ｃ）（３ｄ）（５ｃ）（５ｄ）で接触する一方、中央部（３ｂ）（５ｂ）では非接触となる。これにより「足裏の土踏まず効果」により両端部（３ｃ）（３ｄ）（５ｃ）（５ｄ）に力が集中してドライバ（４）（６）との密着の度合いが強くなり、ねじ（３）（５）を回転させる偶力を確実強固に発生させる。

特許文献１の主要な構成はねじ（３）（５）の各溝部（３ａ）（５ａ）の中央部（３ｂ）（５ｂ）に設けた深部の凹みである。その構成を既存のプラスねじ（１）に適用して溝部（１ａ）の中央部に深部の凹みを設けるとする。その場合、溝部（１ａ）は頭部中心付近にあって十字の穴の各径方向の長さがマイナスねじに比して非常に短いため、「足裏の土踏まず効果」は発揮されず、ドライバとねじとの密着の度合いは強くならない。特許文献１は専らマイナスねじのみに有効で、プラスねじに適用することは実際上、無意味で、不可であってドライバの回転トルクを受ける受圧面はマイナスねじの２面に止まる。

特許文献２におけるプラスねじ（７）は十字の溝部（８）を開口端側の第１係合領域（８ａ）と内端側の第２係合領域（８ｂ）とで構成する。第２係合領域（８ｂ）は第１係合領域（８ａ）の傾斜角よりもねじ軸線に対し小さい角度に平行に近く形成し、途中から底部に向ってやや垂直に切り立たった形状とする。その領域（８ｂ）をカムアウト防止部とし、これによりドライバ（９）が浮き上がるカムアウト現象の発生を防止する。

特許文献２の主要な構成はプラスねじ（７）の溝部（８）の内端側の第２係合領域（８ｂ）の側壁面を垂直に近い切り立ち形状とするカムアウト防止部である。開口端側の第１係合領域（８ａ）については依然として外方に拡開した既存の摺り鉢形状であり、ドライバ締付回転時、ドライバ（９）から溝部（８ａ）の側面に加わる力が溝部側面全面に深さ方向に均等に締付力が加わらない。そこで、主に溝部上面近傍で大きくなる締付力でねじ（７）を回転させることになって依然として溝部（８ａ）が磨耗し易くなり、ねじ（７）の寿命を短縮させる。

本発明は、新たな技術的試みにてねじの溝部の潰れや磨耗を防止して長寿命化を図ると共に、締緩作業の労力を軽減し、又、締付工具であるドライバのカムアウト現象の発生を防止したねじを提供することを目的とし、特にプラスねじに好適である。

本発明は、ねじ山を形成した脚部に頭部を一体形成したねじにおいて、前記頭部表面の外周部を除いて中心を含む所定領域を所定深さ陥没させて形成した陥没状凹部と、前記頭部表面の前記凹部外周囲に形成された外輪状台地部上であって、前記頭部表面の中心で直交する異方向の直径からなる十字線が通る軌道領域に前記台地部を横切って穿設して形成した所定幅と深さの溝部とを具備したことを特徴とする。

上記解決手段による作用を次に述べる。まず締付工具であるプラス型ドライバの締付部の十字形羽根をねじ溝部に挿入して工具を回転させる。４枚の羽根が溝部側壁面に接触して締付けると共に、羽根はねじの陥没状凹部で非接触となり、その凹部最大径が後述するねじの偶力モーメントの着力点間距離となる。その距離を凹部最大径により可及的に長くして偶力モーメントにおける距離の比率を大きくして力の比率を小さくし、これにより締付に要する力を大きくする必要がなく、締付トルクを軽減できる。しかも、溝部側壁面を底面に対し直角に切り立たせることができ、締付時、ドライバは真横の力だけで上方に働く力はなく、溝部で真横の力は深さ方向に均一に加わる。

本発明によれば、後述するねじの偶力モーメント中、着力点間距離をねじの陥没状凹部により可及的に長くしてモーメント中の距離の比率を大きくして力の比率を小さくし、これにより締付に要する力を大きくする必要がなく、締付トルクを軽減できる。又、溝部側壁面を底面に対し直角に切り立たせ、これにより溝部で力が深さ方向に均一に加わる。これらにより締付工具であるドライバが滑り上がって浮き上がるカムアウト現象の発生やねじ溝部潰れの発生を防止し、寿命を長くできる。締付時にドライバの浮き上がりがなく、大きい力も不要であれば、ねじの溝部を殊更、深くする必要がない。溝部はドライバ先端部が外れない程度に浅目で良く、ねじ強度を保持できる。

本発明の実施の形態を図１〜図５を参照して以下に説明する。まず図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明ねじの斜視図と平面図とそのＡ−Ａ線断面図と正面図、図２（ａ）（ｂ）は本発明ねじの他の実施例の平面図とそのＢ−Ｂ線断面図、図２（ｃ）は本発明ねじの他の実施例の平面図、図３（ａ）（ｂ）及び図４（ａ）は本発明に係る締付工具の部分斜視図と平面図と部分正面図、図４（ｂ）は本発明に係る他の締付工具の部分斜視図、図４（ｃ）は本発明に係る他の締付工具の部分正面図、図４（ｄ）（ｅ）は本発明に係る他の締付工具の部分斜視図と部分正面図、図４（ｆ）は本発明に係る他の締付工具の部分斜視図、図４（ｇ）（ｈ）（ｉ）は本発明に係る各締付工具を挿入した本発明ねじの各部分断面正面図、図５（ｅ）は本発明に係る偶力のベクトル図、図５（ｆ）は本発明に係る力のモーメントの説明図である。

本発明の特徴は古典的力学概念である“偶力モーメント”を利用したことで、それを“ねじ”に適用した構成が図１に示す本発明ねじ（１０）である。本発明実施例の説明に先立ち、“偶力モーメント”について述べ、それに基づき続いて本発明実施例の説明に移る。一般力学書によれば、まず偶力は、図５（ｅ）に示すように、同一の大きさで方向相反する二つの平行力（Ｔ）（−Ｔ）と定義する。その二平行力（Ｔ）（−Ｔ）は合力を合成せず、それが剛体に働くと、その剛体は横に変位せず、同じ位置で平面に垂直な軸の周りに回転を始める。独楽やねじの回転は偶力の働きによる。

ねじの場合、上述偶力（Ｔ）はドライバの締付トルクによって生成し、それによってねじは頭部中心を軸として回転する。一旦、回転を始めると、回転具合、即ち回転作用の大小は外からの締付トルク、即ち外力だけで決まらない。物体（剛体）に由来する着力点と回転軸との距離（Ｌ）及び外力（Ｆ）との積（ＦＬ）、即ち“力のモーメント（ＦＬ）”が物体の回転作用を決める。ねじの場合、それは“偶力モーメント”であって、それがねじの回転具合、回転作用を決定する。偶力モーメントは力のモーメントの一形態である。図５（ｅ）における偶力の二平行力（Ｔ）（−Ｔ）が外力（Ｆ）であり、二平行力（Ｔ）（−Ｔ）間の距離（Ｄ）が距離（Ｌ）である。ねじにおいて距離（Ｄ）とは後述するように溝部の着力点間距離であり、外力の二平行力（Ｔ）（−Ｔ）と共にねじ自体に由来する距離（Ｄ）も又、回転作用に係わる。

そこで、偶力モーメントに先立って力のモーメントについて述べ、それより偶力モーメントに続ける。まず図５（ｆ）に示すように、支点（Ｐ）を軸として紙面上下に回動するシーソー板（Ｓ）を想定する。支点（Ｐ）から左の位置に質量（Ｍ）の物体（ｍ）を載せると、その重心から下向きに力（Ｍ）が働く。力（Ｍ）と支点（Ｐ）との距離を（Ｌａ）とし、支点（Ｐ）から右へ同じ距離（Ｌａ）の位置に質量（Ｍ）と同じく下向きに大きさの力（Ｆａ）を加える。この時、シーソー板（Ｓ）は釣り合ってその位置で静止し、両位置の各力のモーメント（ＭＬａ）と（ＦａＬａ）は等しく、ＭＬａ＝ＦａＬａとなる。

次に、物体（ｍ）は同じ位置で、支点（Ｐ）から右へ（Ｌａ）よりも短い距離（Ｌｂ）の位置に力（Ｆｂ）を下向きに加える。その力のモーメント（ＦｂＬｂ）が（ＭＬａ）と等しくなるとき、両モーメントは釣り合って、位置（Ｌｂ）でシーソー板（Ｓ）は静止する。この時、距離（Ｌｂ）は（Ｌａ）よりも小さいため、力（Ｆｂ）は（Ｆａ）よりも大きくなる。同様に、物体（ｍ）は同じ位置で、支点（Ｐ）から右へ（Ｌａ）より長い距離（Ｌｃ）の位置に力（Ｆｃ）を下向きに加える。その力のモーメント（ＦｃＬｃ）が（ＭＬａ）と等しくなるとき、両モーメントは釣り合って、位置（Ｌｃ）でシーソー板（Ｓ）は静止する。この時、距離（Ｌｃ）は（Ｌａ）よりも大きいため、力（Ｆｃ）は（Ｆａ）よりも小さくなる。

そこで、各着力位置（Ｌｂ）（Ｌａ）（Ｌｃ）において力（Ｆｂ）（Ｆａ）（Ｆｃ）よりも大きい力（Ｆｂ’）（Ｆａ’）（Ｆｃ’）を加えると、各位置でそれぞれ釣り合いが破れてシーソー板（Ｓ）は右回り（時計方向）に各回転する。この時、力（Ｆｂ’）（Ｆａ’）（Ｆｃ’）はその順番に順次、小さくなり、支点（Ｐ）から遠い位置になる程、より小さい力でシーソー板（Ｓ）は回転する。即ち、シーソー板（Ｓ）に支点（Ｐ）から遠距離に力を加える程、モーメントにおいて距離（Ｌ）の比率が大きく、力（Ｆ）の比率が小さくなって、より小さい力（Ｆ）でシーソー板（Ｓ）は回転する。

上述のように、物体の回転作用はモーメントによって決まり、外力（Ｆ）と共に、支点（Ｐ）と着力点との距離（Ｌ）が係わる。本発明はモーメントの距離（Ｌ）に注目したことで、モーメントにおいて距離（Ｌ）の占める比率を大きくして外力（Ｆ）の比率を小さくし、これにより加える外力（Ｆ）を軽減でき、より小さい力で回転する。ねじについて見ると、そのモーメントは上述のように偶力モーメントである。

力学書によれば、図５（ｅ）に示すように、偶力モーメントは回転中心の位置にはよらず、相反する方向の二平行力（Ｔ）（−Ｔ）の大きさとその間の距離（Ｄ）との積（ＴＤ）によって決まる。平行力（Ｔ）はドライバの締付トルクによって付与される。ねじにおいて距離（Ｄ）は頭部表面の中心を通るねじ溝部の着力点間距離であり、それが上記例の力のモーメントの距離（Ｌ）（ＬｂＬａＬｃ）に対応する。上述のように距離（Ｌ）が順次、大きくなる程、より小さい外力（Ｆ）（ＦｂＦａＦｃ）で釣り合い、又、回転する。同様にねじ溝部の着力点間距離が大きくなる程、偶力モーメントにおいて距離（Ｄ）の占める比率が大きく、力（Ｔ）の比率が小さくなる。それにより上記モーメント例と同様、平行力（Ｔ）をより小さくでき、締付に要する力を大きくする必要がなく、ねじをより小さいトルクで締付けできる。

上述のように本発明はねじ溝部の着力点間距離を可及的に長くし、偶力モーメント中、距離（Ｄ）の比率を大きくして力（Ｔ）の比率を小さくしたもので、これにより締付に要する力を大きくする必要がなく、締付トルクを軽減できる。しかも、溝部側壁面を底面に対し直角に切り立たせることができ、締付時、ドライバは真横の力だけで上方に働く力はなく、真横の力は深さ方向に均一に働く。これにより小さいトルクと相俟って締付工具であるドライバが滑り上がって浮き上がるカムアウト現象の発生が防止され、同時に、ねじ溝部の潰れも発生せず、寿命を長くできる。締付時にドライバの浮き上がりがなく、大きい力も不要であれば、ねじの溝部は深くする必要がなく、浅目にしてねじ強度を保持できる。尚、図５（ａ）（ｂ）に示すように、従来のプラスねじ（１）の溝部は中心付近にあって短く、必然的にドライバの締付トルクは大きくなる。このことがドライバが滑り上がるカムアウト現象と相俟ってねじ溝部（１ａ）を更に潰れ易くしている。

上述内容をねじについて実施した構成を図１に示す。図１（ａ）〜（ｄ）は本発明ねじに係るプラスねじ（１０）の斜視図と平面図とそのＡ−Ａ線断面図と正面図である。図において（１１）はねじ（１０）の頭部、（１２）はねじ山（１３）を形成して頭部（１１）に一体形成された脚部、（１４）は陥没状凹部、（１５）は溝部である。上記凹部（１４）は頭部（１１）の表面の外周部を除いて中心部を含む所定領域を所定深さ陥没させて形成し、底面は平坦である。溝部（１５）は頭部表面の凹部（１４）の外周囲に形成された外輪状台地部（１６）上であって、頭部表面の中心で直交する異方向の直径からなる十字線が通る軌道領域に台地部（１６）を横切って所定幅と深さに穿設して形成する。その深さは凹部（１４）の深さと同一で、且つ、側壁面を底面に対し垂直に切り立たせる。

図２（ａ）（ｂ）は本発明の他の実施例のプラスねじ（１７）の平面図とそのＢ−Ｂ線断面図で、（１８）は頭部、（１９）はねじ山（２０）を形成して頭部（１８）に一体形成した脚部である。上記ねじ（１７）は、ねじ（１０）と同様、頭部（１８）の表面所定領域に所定深さ陥没させて底面平坦の凹部（２１）を形成する。同様に凹部（２１）の外周囲の外輪状台地部（２２）上の十字線が通る軌道領域に台地部（２２）を横切って所定幅と深さの溝部（２３）を穿設して形成する。図１のねじ（１０）と相違する点は、凹部（２１）の深さを溝部（２３）よりもやや深くしたことで、図２（ｂ）に示す鎖線では、更に２段状に深くしている。図２（ｃ）は他の実施例のねじ（２４）の平面図で、凹部（２５）はねじ（１０）又は（１７）と同様である。相違する点は、凹部（２５）の外周囲の外輪状台地部（２６）上において２組の十字線が通る軌道領域に台地部（２６）を横切って所定幅と深さの溝部（２７）を穿設して形成したことである。

図３（ａ）（ｂ）及び図４（ａ）は本発明に係る締付工具（２８）の部分斜視図と平面図と部分正面図で、柄部（２９）に同軸に一体形成した締付部（３０）の端面にねじ（１０）（１７）の各溝部（１５）（２３）に嵌合するプラス型十字形突起からなる締付用羽根（３０ａ）を形成する。尚、柄部（２９）は締付部（３０）に対しやや細くしている。図４（ｂ）は本発明に係る締付工具（３１）の部分斜視図である。締付工具（２８）と相違する点は、柄部（３２）に同軸に一体形成した締付部（３３）の端面を把持側へ軸方向に十字形に切削成形してプラス型十字形突起からなる羽根（３３ａ）を形成したことである。図４（ｃ）は本発明に係る締付工具（３４）の部分正面図で、締付工具（２８）と同様、柄部（３５）に同軸に一体形成した締付部（３６）の端面にプラス型十字形突起からなる羽根（３６ａ）を形成する。相違する点は、柄部（３５）を中間より鉤型に屈曲させたことで、ねじ締緩時、屈曲部位を把持してスパナ状に回転させる。

図４（ｄ）（ｅ）は本発明に係る締付工具（３７）の部分斜視図と部分正面図で、柄部（３８）に同軸一体形成した締付部（３９）の端面にねじ（１７）の溝部（２３）に嵌合するマイナス型直状突起からなる羽根（３９ａ）を形成し、その中間に凸部（３９ｂ）を形成する。後述するように、羽根（３９ａ）を溝部（２３）に挿入すると共に、その凸部（３９ｂ）をねじ（１７）の溝部（２３）よりもやや深い凹部（２１）に挿入する。尚、柄部（３８）は締付部（３９）に対しやや細くしている。図４（ｆ）は本発明に係る締付工具（４０）の部分斜視図である。締付工具（３７）と相違する点は、柄部（４１）に同軸形成した締付部（４２）の端面を把持側へ軸方向に直状に切削成形し、中間に凸部（４２ｂ）を有するマイナス型直状突起からなる羽根（４２ａ）を形成したことである。

上記構成に基づき本発明の動作（機能）を次に説明する。まず図４（ｇ）に示すように、ねじ（１０）の溝部（１５）に締付工具（２８）の締付部（３０）の羽根（３０ａ）を挿入して回転させる。締付部（３０）によるトルクが溝部（１５）の側壁面に真横に当接してねじ（１０）に偶力を付与し、ねじ（１０）を回転させる。この時、締付部（３０）の羽根（３０ａ）は凹部（１４）において溝部（１５）に非接触となり、図１（ｂ）及び図４（ｇ）に示す凹部（１４）の最大径（Ｄａ）が溝部（１５）の着力点間距離、即ちねじ（１０）の偶力モーメントに係る距離（Ｄ）となる。これにより偶力モーメントに係る距離（Ｄ）の比率を可及的に大きくして力（Ｔ）の比率を小さくでき、それに対応して締付に要する力を大きくする必要はなく、締付部（３０）によるトルクを軽減できる。

そこで、先述のように、溝部側壁面は底面に対し直角に切り立ち、締付時、締付部（３０）の羽根（３０ａ）は真横の力だけで上方に働く力はなく、そのトルクは真横で深さ方向に均一に働く。これにより軽減したトルクと相俟ってドライバが滑り上がって浮き上がるカムアウト現象の発生が防止され、溝部（１５）の潰れも発生せず、ねじ（１０）の寿命を長くできる。先述のように、締付時にドライバは浮き上がらず、大きい力が不要となり、溝部（１５）の深さを浅目にしてねじ強度を保持できる。尚、羽根（３０ａ）を溝部（１５）に嵌めると、その十字形が溝部（１５）により縦横に規制され、羽根（３０ａ）を位置規制する。図４（ｈ）は頭部表面の直径が図４（ｇ）のねじ（１０）よりも短いねじ（１０ａ）において締付工具（２８）を用いた場合の部分断面正面図である。同図に示すように、溝部（１５ａ）に挿入した締付部（３０）の羽根（３０ａ）は溝部（１５ａ）からやや食み出し、ねじ頭部表面径が短くても締付工具（２８）を使用できる。

図４（ｉ）はねじ（１７）に締付工具（３７）を用いた場合の部分断面正面図である。この場合、締付部（３９）の羽根（３９ａ）を溝部（２３）に挿入すると、凸部（３９ｂ）が溝部（２３）よりもやや深い凹部（２１）に侵入し、凸部（３９ｂ）によって締付工具（３７）が位置規制される。

尚、上記実施の形態では、溝部が十字形のプラスねじについて説明したが、溝部がＹ字形のねじにおいても頭部に陥没状凹部を形成し、その周囲の台地部上であって頭部表面中心で交わるＹ字線が通る軌道領域に溝部を形成すれば、着力点は外周囲に集まる。これにより本発明はＹ字ねじにも適用できる。

（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明ねじの斜視図と平面図とそのＡ−Ａ線断面図と正面図。（ａ）（ｂ）は本発明ねじの他の実施例の平面図とそのＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は本発明ねじの他の実施例の平面図。（ａ）（ｂ）は本発明に係る締付工具の部分斜視図と平面図。（ａ）は図３（ａ）（ｂ）に示す工具の部分正面図、（ｂ）は本発明に係る他の締付工具の部分斜視図、（ｃ）は本発明に係る他の締付工具の部分正面図、（ｄ）（ｅ）は本発明に係る他の締付工具の部分斜視図と部分正面図、（ｆ）は本発明に係る他の締付工具の部分斜視図、（ｇ）（ｈ）（ｉ）は本発明に係る各締付工具を挿入した本発明ねじの各部分断面正面図。（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来のねじを示すプラスねじの斜視図と平面図とドライバ挿入時の部分断面図、（ｄ）は本発明の課題であるドライバのカムアウト現象を示すドライバと従来ねじの部分断面正面と締付トルクベクトルの各図、（ｅ）は本発明に係る偶力のベクトル図、（ｆ）は本発明に係る力のモーメントの説明図。（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来のねじの一例を示す特許文献１のねじの斜視図と部分断面正面図と平面図、（ｄ）（ｅ）（ｆ）は特許文献１のねじの他の例を示す斜視図と部分断面正面図と平面図、（ｇ）は従来のねじの他の例を示す特許文献２のねじの部分断面正面図。

１０ねじ
１１頭部
１２脚部
１３ねじ山
１４凹部
１５溝部
１６台地部

本発明は、ねじに関し、主にプラスねじに関する。

本発明は、ねじ山を形成した脚部に頭部を一体形成したねじにおいて、前記頭部表面の外周部を除いて中心を含む所定領域を所定深さ陥没させて形成した平坦底面の陥没状円孔型凹部と、前記頭部表面の前記凹部外周囲に形成された外輪状円弧型台地部上であって、前記頭部表面の中心で直交する異方向の直径からなる十字線が通る軌道領域に前記台地部を横切って穿設して形成した所定幅及び前記凹部と同一深さで側壁面は底面に対し垂直に切り立った溝部とを具備し、締付工具の締付部は凹部で非接触となるようにしたことを特徴とする。

上記解決手段による作用を次に述べる。まず締付工具であるプラス型ドライバの締付部の十字形羽根をねじ溝部に挿入して工具を回転させる。４枚の羽根が溝部側壁面に接触して締付けると共に、羽根はねじの陥没状円孔型凹部で非接触となり、その凹部最大径が後述するねじの偶力モーメントの着力点間距離となる。その距離を凹部最大径により可及的に長くして偶力モーメントにおける距離の比率を大きくして力の比率を小さくし、これにより締付に要する力を大きくする必要がなく、締付トルクを軽減できる。しかも、溝部側壁面を底面に対し直角に切り立たせることができ、締付時、ドライバは真横の力だけで上方に働く力はなく、溝部で真横の力は深さ方向に均一に加わる。

本発明によれば、後述するねじの偶力モーメント中、着力点間距離をねじの陥没状円孔型凹部により可及的に長くしてモーメント中の距離の比率を大きくして力の比率を小さくし、これにより締付に要する力を大きくする必要がなく、締付トルクを軽減できる。又、溝部側壁面を底面に対し直角に切り立たせ、これにより溝部で力が深さ方向に均一に加わる。これらにより締付工具であるドライバが滑り上がって浮き上がるカムアウト現象の発生やねじ溝部潰れの発生を防止し、寿命を長くできる。締付時にドライバの浮き上がりがなく、大きい力も不要であれば、ねじの溝部を殊更、深くする必要がない。溝部はドライバ先端部が外れない程度に浅目で良く、ねじ強度を保持できる。

上述内容をねじについて実施した構成を図１に示す。図１（ａ）〜（ｄ）は本発明ねじに係るプラスねじ（１０）の斜視図と平面図とそのＡ−Ａ線断面図と正面図である。図において（１１）はねじ（１０）の頭部、（１２）はねじ山（１３）を形成して頭部（１１）に一体形成された脚部、（１４）は陥没状円孔型凹部、（１５）は溝部である。上記凹部（１４）は頭部（１１）の表面の外周部を除いて中心部を含む所定領域を所定深さ陥没させて形成し、底面は平坦である。溝部（１５）は頭部表面の凹部（１４）の外周囲に形成された外輪状円弧型台地部（１６）上であって、頭部表面の中心で直交する異方向の直径からなる十字線が通る軌道領域に台地部（１６）を横切って所定幅と深さに穿設して形成する。その探さは凹部（１４）の深さと同一で、且つ、側壁面を底面に対し垂直に切り立たせる。

図２（ａ）（ｂ）は本発明の他の実施例のプラスねじ（１７）の平面図とそのＢ−Ｂ線断面図で、（１８）は頭部、（１９）はねじ山（２０）を形成して頭部（１８）に一体形成した脚部である。上記ねじ（１７）は、ねじ（１０）と同様、頭部（１８）の表面所定領域に所定深さ陥没させて底面平坦の円孔型凹部（２１）を形成する。同様に凹部（２１）の外周囲の外輪状円弧型台地部（２２）上の十字線が通る軌道領域に台地部（２２）を横切って所定幅と深さの溝部（２３）を穿設して形成する。図１のねじ（１０）と相違する点は、凹部（２１）の深さを溝部（２３）よりもやや深くしたことで、図２（ｂ）に示す鎖線では、更に２段状に深くしている。図２（ｃ）は他の実施例のねじ（２４）の平面図で、凹部（２５）はねじ（１０）又は（１７）と同様である。相違する点は、凹部（２５）の外周囲の外輪状円弧型台地部（２６）上において２組の十字線が通る軌道領域に台地部（２６）を横切って所定幅と深さの溝部（２７）を穿設して形成したことである。

本発明は、ねじ山を形成した脚部に頭部を一体形成し、溝部は所定幅で側壁面が底面に対し垂直に切り立ったねじにおいて、前記頭部表面の外周部を除いて中心を含む所定領域を所定深さ陥没させて形成した平坦底面の陥没状円孔型凹部と、前記頭部表面の前記凹部外周囲に形成された外輪状円弧型台地部上であって、前記頭部表面の中心で直交する異方向の直径からなる十字線が通る軌道領域に前記台地部を横切って穿設して形成した前記凹部と同一深さの溝部とを具備し、締付工具はプラス型ドライバで締付部は十字形羽根とし、上記羽根を十字中心を上記円孔内に収納して上記溝部と凹部に同時挿入し、上記円孔内に形成された複数の四分円孔の各内壁部分となる羽根の側壁面は円孔型凹部側の内壁面と非接触となるようにし、上記十字形羽根から上記各溝部側壁面に加えた締付トルクにより付与された各二平行力からなる偶力に、凹部最大径を着力点間距離として乗じてなる偶力モーメントにおいて上記凹部最大径により着力点間距離の比率を大きくして締付トルクを軽減したことを特徴とする。

上記解決手段による作用を次に述べる。まず締付工具であるプラス型ドライバの締付部の十字形羽根をねじ溝部に挿入して工具を回転させる。４枚の羽根が溝部側壁面に接触して締付けると共に、羽根の十字中心がねじの陥没状円孔型凹部内にあり、十字形により凹部内に形成された複数の四分円孔の各内壁部分となる羽根の側壁面は凹部側の内壁面と非接触となって羽根は凹部で非接触となり、その凹部最大径が後述するねじの偶力モーメントの着力点間距離となる。その距離を凹部最大径により可及的に長くして偶力モーメントにおける距離の比率を大きくして力の比率を小さくし、これにより締付に要する力を大きくする必要がなく、締付トルクを軽減できる。しかも、溝部側壁面を底面に対し直角に切り立たせることができ、締付時、ドライバは真横の力だけで上方に働く力はなく、溝部で真横の力は深さ方向に均一に加わる。

上記構成に基づき本発明の動作（機能）を次に説明する。まず図４（ｇ）に示すように、ねじ（１０）の溝部（１５）に締付工具（２８）の締付部（３０）の羽根（３０ａ）を挿入して回転させる。締付部（３０）によるトルクが溝部（１５）の側壁面に真横に当接してねじ（１０）に偶力を付与し、ねじ（１０）を回転させる。この時、締付部（３０）の羽根（３０ａ）の十字中心は凹部（１４）内にあり、十字形により凹部（１４）内に形成された複数の四分円孔の各内壁部分となる羽根（３０ａ）の側壁面は凹部（１４）側の内壁面と非接触となって羽根（３０ａ）は凹部（１４）において溝部（１５）と非接触となり、図１（ｂ）及び図４（ｇ）に示す凹部（１４）の最大径（Ｄａ）が溝部（１５）の着力点間距離、即ちねじ（１０）の偶力モーメントに係る距離（Ｄ）となる。これにより偶力モーメントに係る距離（Ｄ）の比率を可及的に大きくして力（Ｔ）の比率を小さくでき、それに対応して締付に要する力を大きくする必要はなく、締付部（３０）によるトルクを軽減できる。

Claims

ねじ山を形成した脚部に頭部を一体形成したねじにおいて、前記頭部表面の外周部を除いて中心を含む所定領域を所定深さ陥没させて形成した陥没状凹部と、前記頭部表面の前記凹部外周囲に形成された外輪状台地部上であって、前記頭部表面の中心で直交する異方向の直径からなる十字線が通る軌道領域に前記台地部を横切って穿設して形成した所定幅と深さの溝部とを具備したことを特徴とするねじ。
陥没状凹部の底面は平坦であって、且つ、その深さは溝部深さと同一であることを特徴とする請求項１記載のねじ。
溝部の側壁面は底面に対し垂直に切り立っていることを特徴とする請求項１又は２記載のねじ。
頭部表面台地部の十字に交差する直径が通る軌道領域に形成された溝部を十字を一組として複数組、形成したことを特徴とする請求項１又は２又は３記載のねじ。
端面に十字形突起からなる締付用羽根を形成した締付部に同軸に一体形成した柄部を中間より鉤型に屈曲させてなり、前記締付部の羽根を請求項１〜４の何れかに記載のねじの溝部に挿入し、柄部を把持してスパナ状に回転させてねじを締緩することを特徴とする締付工具。