JP5027916B2

JP5027916B2 - 緩み止めねじ

Info

Publication number: JP5027916B2
Application number: JP2010267536A
Authority: JP
Inventors: 慎悟鳥居; 真一濱野
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: WO2012073589A1; CN103228935A; CN103228935B; US20130236264A1; JP2012117606A; US9388845B2

Description

本発明は、ワークの下穴にあらかじめ雌ねじが形成された雌ねじ穴に脚部に雄ねじを有するねじをねじ込んで部品をワークに取り付けた後、ねじの緩みを防止するための特有のねじ山を設けた緩み止めねじに関する。

一般的に、デジタルカメラ、携帯電話及びテレビゲーム機等においては、その組立作業の際にねじの呼びＭ１０以下の小ねじと呼ばれるねじの中で特に、Ｍ４以下の小ねじが多く採用されている。これら小ねじは組み立てられる製品の中に精密な電子部品が組み込まれていることから雌ねじを形成しながらねじ込まれる所謂、タッピンねじを使用することは雌ねじ形成時に発生する切り粉屑により電子回路を短絡する等の製品不良を生じる可能性が高いことからその使用が敬遠される傾向にある。そのため、これら製品に使用されるねじは通常の小ねじが多く採用されているのが現状である。

しかしながらこのような一般的な小ねじの場合、図５に示すように、部品（Ｂ）をワーク（Ｗ）に取り付ける作業においては、ねじ締結後にこれの頭部１０２の座面と雄ねじ１１０のフランク面１１１との間で生じる軸力により雌ねじ１２０と雄ねじ１１０のフランク面１２１、１１１が図６（ロ）に示すように、接触することから生じる摩擦抵抗の作用で緩み止め作用を発揮するようになっている。そして、小ねじ１０１の頭部座面がねじ浮き状態にならずにねじ込まれた状態においては緩み止め作用が発揮されるが、製品が振動を受けたり、締結トルク不足等で図６（イ）に示すように、少しでも互いのフランク面１１１、１２１の接触が外れると、初期緩みが生じ、その後は緩み止め力が無くなり、ねじ１０１がねじ穴１０４から抜けてしまうことが生じている。そのため、この緩みを阻止するようにねじ１０１の脚部１０３の雄ねじ１１０に接着剤（図示せず）を塗布して使用しているのが現状となっている。

また、雌ねじに対して小ねじに緩み止め作用を生じさせるために図４に示すような形状をした雄ねじを有するねじが使用されつつある。これは、特開昭６３−１７６８１０号公報に示されているものである。即ち、図４に示すように、雄ねじ２１０の軸部外周に形成したねじ山の頂部において、ねじ山の両側のフランク面である追い側フランク面２１１と進み側フランク面２１２におけるねじ山頂部側に夫々外方に膨出して所定の厚みを有するように追い側膨出部２１３と進み側膨出部２１４とが設けられている。そして、これらによってこの頂部側部分にほぼ矩形断面形状をなす緩み止め部を形成する構成となっている。このような構成にすることで、この雄ねじをナット若しくはワークに形成された雌ねじ穴にねじ込む際に、緩み止め部の膨出部２１３、２１４を雌ねじのねじ山における谷部に干渉させて食い込ませ、その食い込み部分における摩擦抵抗により雄ねじの緩みを防止するようにしたものである。

特開昭６３−１７６８１０号公報

しかしながら、一般的に広く使用されている小ねじの脚部に接着剤を塗布して緩み止めを行う場合、ねじ込み作業の前にねじの脚部に必ず接着剤を塗布しなければならず、そのための塗布工程を必要としていた。また、この工程を無くすためにはあらかじめ、ねじの脚部に接着剤を塗布した状態にする必要があるが、この接着剤が乾かないようにして長時間の流動性を保持させるために特殊な加工が必要となっており、これによるねじのコスト上昇を招いている。更に、ねじが傾斜してねじ込まれたり、ねじ浮き状態となる等のねじ締め不良が発生した場合、これを修正しようとしても、既に接着剤が硬化しているので、ねじを緩めて取り外すことができなかったり、無理に緩めようとすると、ねじの頭部が潰れたり、製品が壊れる等不良品の発生要因ともなっていた。一方、図４に示すような緩み防止を目的とする膨出部を形成した雄ねじをワークにあらかじめ形成された雌ねじ穴にねじ込む場合、この膨出部の角が雌ねじに接触しながらねじ込まれるため、雌ねじのフランク面には削り取ったような傷が発生するので、雌ねじが潰れるおそれがある。更に、電動ドライバ等の自動ドライバによるねじ締め作業の場合、ねじ込み開始時の雌ねじへの雄ねじ先端の係合がずれて雌ねじを潰すこともある。しかも、ワークが比較的軟質な例えば、アルミ合金製であったり、マグネシウム合金製であったりすると、細い糸状の屑が発生し、これが電子機器の配線基板上に落下することもあり、電子部品に悪影響を与えて製品不良の原因ともなっていた。また、ワークがこのような軟質材でない場合においては、雄ねじが強固に締結された状態になると、締結時のワークのフランク面に圧接する側の追い側フランク面側にある膨出部には雌ねじ圧接側フランク面からの締結力を集中的に受けることになる。その結果、雄ねじの追い側フランク面側にある膨出部は雌ねじの圧接側フランク面に沿う平坦面状に塑性変形することになり、このねじを繰り返し使用する場合、初回は大きな緩み止め力を発揮するが、繰り返し使用時には膨出部が塑性変形したままの状態となり、この緩み止め力は低下している等の課題が依然として生じている。

本発明の目的は、このような課題を解消するとともに確実な緩み止め作用が得られ且つ雄ねじと雌ねじとの摩擦により生じる摩擦屑をできるだけ少なくすることを可能にした緩み止めねじを提供することである。

本発明に係る緩み止めねじは、予め成形された雌ねじに対してねじ込まれるものであって、ねじ山のフランク面が、雌ねじよりも緩傾斜な頂側フランク面と、この頂側フランク面とねじ山の谷底とに連なって雌ねじよりも急傾斜な谷側フランク面とから成り、これら頂側フランク面と谷側フランク面との交点付近が雌ねじに干渉する一方、当該干渉状態では谷側フランク面と雌ねじとの間に隙間が設定される。

また、前記頂側フランク面と谷側フランク面との交叉角が、鈍角に設定されているが好ましい。また、前記頂側フランク面と谷側フランク面との交叉部が、円弧面に成形されていることが望ましい。また、前記ねじ山の頂部が平坦面に成形され、この平坦面と頂側フランク面との交点に対して前記雌ねじのフランク面が接するように構成されていることが好ましい。また、前記谷側フランク面と雌ねじのフランク面との交点を、ねじ山高さの中間位置よりも高い位置に設定することによって、前記隙間が成形されていることが好ましい。

本発明によれば、雄ねじのねじ山頂部側があらかじめ雌ねじが形成されている雌ねじのフランク面を押し込むように接触するので、雌ねじ穴のフランク面に対して雄ねじのフランク面が確実に干渉することができ、強固な緩み止め作用が得られる。このため、従来のようにねじの脚部に接着剤を塗布する必要が無く、接着剤を塗布するという工程も不要になる。また、あらかじめ塗布された接着剤が乾かないよう長時間の流動性を維持させるための特殊な加工が不要になり、コストが削減される。更に、雄ねじが雌ねじのフランク面に干渉した状態において、雄ねじの頂部により圧接されるワークの肉は雄ねじの頂部側フランク面と谷部側フランク面との間が円弧で接続されている構成なので、削られることなく滑らかに押し退けられることになり、雄ねじと雌ねじとの間にある隙間へ安定して移動させることができる。その上、雌ねじを削り取ることがないので、雌ねじを潰すおそれもない。しかも、雄ねじと雌ねじとの間に大きな摩擦力の発生がなくこの間に凝着現象が生じることもなくなる。また、ねじ締め不良が発生しても、これを修正することも容易になり、ねじの頭部が潰れたり、製品が壊れるといった不良品の発生もなくなる。一方、雄ねじのねじ山頂部側で緩み止め作用が生じるようになっているので、雌ねじ穴の雌ねじに効率よく接触して干渉させることができ、ねじ穴に対して雄ねじの緩みを確実に阻止することができる。その上、この緩み止め作用はねじの頭部が部品から少し離れた状態所謂、初期緩みが生じても、完全に緩んで抜け落ちる所謂、後期緩みの発生が無い。また、このねじを繰り返し同一ねじ穴に使用しても、十分な緩み止め作用が生じるとともに摩擦による雌ねじと雄ねじとの細かい粉の発生が少ない。更に、脚部先端のねじ山は先端から完全ねじ部にかけて略円弧形状から徐々に近似完全ねじ山形状となった構成となっているので、ねじ込み初期での雌ねじへの雄ねじの食い付きが雌ねじに沿い滑らかになる。しかも、ワークが軟質材製であっても、従来のように細長い屑の発生がなくなる等の特有の効果が得られる。

本発明に係る小ねじのねじ山形状を示す要部拡大正面図である。本発明の実施の形態である小ねじの正面図である。本発明に係る小ねじの脚部を雌ねじ穴にねじ込んだ状態を示す拡大部分断面図である。本発明の従来例を示すねじ山の要部断面図である。本発明のもう一つの従来例であるＪＩＳに示された小ねじを雌ねじ穴にねじ込んだ状態を示す断面図である。図５の要部拡大断面正面図で、（イ）は雌ねじ穴への小ねじのねじ込み状態を示し、（ロ）は雌ねじ穴への小ねじのねじ込み完了状態を示している。

以下、本発明について最良の実施の形態を図１乃至図３に基づき説明する。図２及び図３において、１は十字形状の駆動穴（図示せず）を有する頭部２とこの頭部２と一体に形成された脚部３とからなる小ねじであり、この脚部３にはその外周に沿い雄ねじ１０としてのねじ山が形成されている。このねじ山は頭部２の中心に形成された駆動穴にドライバビット（図示せず）からの駆動力が伝達されることによってワーク（Ｗ）の雌ねじ穴４にあらかじめ形成された雌ねじ２０に沿いねじ込まれる構成になっている。この雌ねじ２０は基本的には通常、ＪＩＳ規格（日本工業規格）でその寸法がねじ１の大きさ（呼び寸法）によって夫々個々に設定されており、この雌ねじ２０の山角は通常の６０°となっている。

この雌ねじ穴４の雌ねじ２０は通常、これに適合する雄ねじ１０が嵌るのに十分な大きさとなっており、即ち、雄ねじ１０はＪＩＳに示された呼び寸法の雌ねじ２０が形成された雌ねじ穴４にねじ込まれるようになっている。この同一呼び寸法において雌ねじ２０の頂面と雄ねじ１０の谷面との間には隙間（ｔ）（図１及び図３を参照）が生じている。この隙間（ｔ）は雌ねじ２０及び雄ねじ１０の呼び寸法毎に設定されている寸法許容差に応じて必然的に生じるものである。

また、この雄ねじ１０のねじ山は前記雌ねじ２０のねじ山両側フランク面２１、２１がなす角（γ°）より狭い角度を有しており、具体的には図１に示すように、雄ねじ１０の基部側のねじ山を形成する谷側フランク面１１、１１がなす角（β°）を雌ねじ２０のねじ山谷部を構成する両側フランク面２１、２１とがなす角（γ°）より小さくしている。この実施例においては、雌ねじ２０の両側フランク面２１、２１が構成する角（γ°）は通常、前記のように６０°である。一方、前記雌ねじ２０の角（γ°）が６０°であるのに対し、雄ねじ１０のねじ山を形成する前記谷側フランク面１１、１１がなす角（β°）は３０°となっており、雄ねじ１０が雌ねじ２０にねじ込まれた状態においては雄ねじ１０のねじ山基部側には三角形状となる隙間も生じるようになっている。

しかも、ねじ山頂部側はＪＩＳに示された小ねじのねじ山外径に相当する位置において通常のねじ山より比較的大きい厚みを有するよう形成してあり、即ち、雄ねじ１０のねじ山頂部側を形成する頂側フランク面１２、１２が形成する頂角（α°）は９０°より大きい鈍角形状となっている。このねじ山頂部を形成するねじ山稜線は僅かな幅を有する平坦面１３となっており、この平坦面１３に一端が接続された前記頂側フランク面１２、１２からなる頂角（α°）は通常１２０°に設定されている。

また、前記谷側フランク面１１と頂側フランク面１２とはその交叉部を無くすようにねじ山頂部断面において円弧形状となるよう円弧面１４で接続して形成してあり、このような頂側フランク面１２及び円弧面１４により、雄ねじ１０の前記平坦面１３を含んだ雄ねじ１０の頂部の幅即ち、前記交叉部間の幅（Ａ）はこの雄ねじ１０に適合する雌ねじ２０の谷部の幅より広くなっている。この頂部の幅（Ａ）はねじの呼び寸法に対して６．５％に設定してあり、この値はねじの呼び寸法に対する頂部の幅（Ａ）の割合を種々設定して実験した結果から最も最適な値として導き出されたものであり、ねじの呼び寸法に対してこの割合より大きいと雌ねじのねじ込み抵抗が大きくなり、少ないと緩み止め作用が不十分となることから得られた結果である。

更に、図３に示すように、このような雄ねじ１０を雌ねじ穴４にねじ込んだ状態において、雌ねじ２０のねじ山フランク面２１に雄ねじ１０のねじ山フランク面が圧接する部分における雌ねじ２０のフランク面２１と雄ねじ１０のフランク面とが交叉する位置（Ｐ）は雄ねじ１０のねじ山高さを基準としたときねじ山の頂部から１／２以内となるように設定されているので、雄ねじ１０の頂部側により押し退けられる雌ねじ２０の肉は雄ねじ１０と雌ねじ２０の間にある隙間に確実に移動可能になっている。また、前記脚部３にはその先端に位置する雄ねじ１０の始まりを図２に示すように、円弧形状にした形状で且つねじ山高さは低くなっており、ねじ山形状は先端から完全ねじ部にかけてのねじ山立ち上がりにおいて略円弧形状から徐々に前記ねじ山形状へと変化した構成となっている。

このような構成において、あらかじめ形成されている雌ねじ穴４にこれに適合する小ねじ１をドライバビットを介してねじ込むと、小ねじ１の脚部３に形成されているねじ山は雌ねじ穴４の雌ねじ２０に沿いねじ込みが開始される。このとき、この小ねじ１はねじ込み初期に脚部３の先端の略円弧形状の雄ねじ１０が雌ねじ２０に食い込むことなく係合するので、ねじ山は雌ねじ２０に沿いねじ込みが開始される。このようにしてこの小ねじ１は図３に示すように、雌ねじ２０のフランク面２１に雄ねじ１０の頂側フランク面１２と谷側フランク面１２の頂部側の部分が接触しながらねじ込まれることになり、雌ねじ２０のねじ山の谷部側が雄ねじ１０の頂側フランク面１２と谷側フランク面１１の頂部側の部分とで押圧干渉されながらねじ込まれる。このようにしてねじ込まれてねじ込み所定トルクに達すると、ねじ込み作業が終了することになるが、小ねじ１には雌ねじ１０のフランク面２１と雄ねじ１０の頂側フランク面１２との間で干渉した状態になるので、緩み止め防止作用が生じることになる。

このような作業を繰り返してワーク（Ｗ）にねじ１がねじ込まれ固定された後、何らかの原因による緩みが発生しても、このねじ１は常時緩み止め作用が生じていることから、ねじ１が緩んで抜け落ちることが無くなる。また、仮にねじ１が緩んでいることが発見され、再ねじ込みを行っても緩み止め作用は十分に発揮される。特に、軟質材料からなるワーク（Ｗ）に使用した場合は、ワーク（Ｗ）の復元力を受けやすく、そのため、確実な緩み防止作用が発生する。

本発明は、雄ねじ１０にこれのねじ山頂側があらかじめ形成されている雌ねじ２０に対して圧接干渉するようになっているので、このような小ねじ以外の例えば、ナットとの嵌め合わせに使用されるボルトにも当然適用できるものである。

１小ねじ
２頭部
３脚部
４雌ねじ穴
１０雄ねじ
１１谷側フランク面
１２頂側フランク面
１３平坦面
１４円弧面
２０雌ねじ
２１フランク面

Claims

予め成形された雌ねじに対してねじ込まれる緩み止めねじにおいて、
ねじ山のフランク面が、雌ねじよりも緩傾斜な頂側フランク面と、この頂側フランク面とねじ山の谷底とに連なって雌ねじよりも急傾斜な谷側フランク面とから成り、これら頂側フランク面と谷側フランク面との交点付近が雌ねじに干渉する一方、当該干渉状態では谷側フランク面と雌ねじとの間に隙間が設定されることを特徴とする緩み止めねじ。
前記頂側フランク面と谷側フランク面との交叉角が、鈍角に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の緩み止めねじ。
前記頂側フランク面と谷側フランク面との交叉部が、円弧面に成形されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の緩み止めねじ。
前記ねじ山の頂部が平坦面に成形され、この平坦面と頂側フランク面との交点に対して前記雌ねじのフランク面が接するように構成されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の緩み止めねじ。
前記谷側フランク面と雌ねじのフランク面との交点を、ねじ山高さの中間位置よりも高い位置に設定することによって、前記隙間が成形されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の緩み止めねじ。