JP5465093B2

JP5465093B2 - 弛み防止ねじ

Info

Publication number: JP5465093B2
Application number: JP2010128969A
Authority: JP
Inventors: 良一三枝
Original assignee: 株式会社降矢技研
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-06-04
Also published as: JP2011252593A

Description

本発明は、ねじの締結後に弛みが生じない弛み防止ねじに関するものである。

通常、雌ねじに対して雄ねじを締結する過程では、図１（１）に示すように、締結回転時には雄ねじ１０の進み側フランク１１と雌ねじ１のフランク２が接した状態で締結方向３にねじ込まれる。そして、締結固定時には図１（２）に示すように、圧力方向４に雄ねじ１０の圧力側フランク１２と雌ねじ１のフランク２が干渉してその摩擦力により締結固定される。

通常は、締結固定時の上記雄ねじ１０の圧力側フランク１２と雌ねじ１のフランク２の干渉による摩擦力を維持させるために、図示しない被固定物と座面の間に平ワッシャー及びスプリングワッシャーを介在させるが、スプリングワッシャーの機能低下や、振動等によりねじの弛みが発生する場合がある。

このような状況に対し、これまでにねじの弛みを防止する目的で種々のねじが提案されている。これらのものとしては、例えば、主に精密機器等に用いられる弛み防止ねじとして、ねじ山にナイロン等の樹脂を被覆したものが提案されている。このものは、ねじ山に被覆したナイロン等の物質の可撓性等によって雄ねじフランクと雌ねじフランクの摩擦力を増加させてねじを弛み難くしたものである。

また、その他のものとして、雄ねじのねじ山谷部に固着剤を内包したマイクロカプセルを配設しておき、ねじの締結時にマイクロカプセルを潰して中から固着剤をしみ出させて弛みを防止するねじも提案されている。

しかしながら、これらの弛みの防止を目的とするねじは、ねじを外すことを想定して用いられるものではないため、一度ねじを外すと弛み防止効果が極端に低下してしまうという問題がある。

上記の提案のほか、ねじ山の形状を特殊な形状にして、雄ねじ側フランクと雌ねじ側のフランクの摩擦力を増加させ、あるいは食い込み作用によって弛みを防止する緊締ねじが提案されている（例えば特許文献１参照）。この提案によれば、締結状態で雄ねじ圧力側フランクの先端部の傾斜をこれに対向する雌ねじフランクの傾斜よりも大きくすることにより、締結時に、雄ねじのねじ山先端部を雌ねじフランクに、また雌ねじフランク基端角部を雄ねじフランクに相互に食い込ませることにより強固な弛み止め効果を発揮させるものである。

しかしながら、この提案では、雄ねじ及び雌ねじのフランクに相互のねじ山の先端部を食い込ませて相互に傷つけ合い、その摩擦により弛み防止効果を期待するものであり、ねじを外すことにより、あるいはねじが弛んだ場合の再度の締結時には当初の弛み防止効果を発揮できない可能性がある。

また、ねじ山のフランクを特定の形状とした弛み止め効果を有するタッピンねじが提案されている（例えば特許文献２参照）。このタッピンねじは、フランク角が異なる第１フランク面と第２フランク面を形成し、これを対称配置したねじ山形状を有するものである。

このフランク形状とする目的は、ねじ山先端の第１フランク角を小さくすることにより樹脂等にねじ込んだときに剪断力を良好にして雌ねじの破断を防止すること、また第１フランク面と第２フランク面の境界部において、ねじ軸に対して直角方向の接触抵抗を作用させてねじが自然に弛むのを防止することにある。

この提案は、ねじの対象がタッピンねじであり、雌ねじが雄ねじのねじ込みにより形成されるものであることから、同じ場所への複数回のねじの使用は考え難く、仮に使用した場合には目的とする弛み防止効果は期待できない。さらに、ナット等の予め雌ねじが形成されたものに対しては適用できないという問題がある。

特開２００６−５７８０１号公報特開平７−２６９５４２号公報

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、ねじ山における進み側フランク形状と圧力側フランク形状を特定の形状として、ねじ山の先端部にバネ性を付与することにより、確実な弛み防止機能と、ねじを外した際、また再度の締結の際にも当初の弛み防止効果を有し、さらに、ねじの谷部に雌ねじのねじ山頂部と干渉する高さの突起を設けることにより、確実な弛み防止効果を有する弛み防止ねじを提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。

第１に、雌ねじに対して雄ねじを締結方向にねじ込んで、雄ねじの圧力側フランクとこれに対応する雌ねじのフランクの干渉による摩擦力により、雄ねじを雌ねじに対し締結固定させる雄ねじよりなる弛み防止ねじにおいて、圧力側フランクにおけるねじ山頂部側フランク角を谷部側フランク角より小さくするとともに、進み側フランクにおけるねじ山頂部側フランク角を谷部側フランク角より小さく設定し、圧力側フランクのフランク角変位点が、進み側フランクのフランク角変位点よりもねじ山の頂部に近い位置となるようにし、締結回転時には、雄ねじの進み側フランクの先端部が雌ねじフランクと接する状態でねじ込まれ、締結固定時には、雄ねじの圧力側フランクが雌ねじフランクと干渉する際に、雄ねじの圧力側フランクのねじ山頂部側が、進み側のフランク角変位点を支点とし、圧力側のフランク角変位点を作用点として雄ねじのねじ山先端部にバネ性を付与して戻り力を雌ねじフランクに加え、この力により弛み防止効果を発現させることを特徴とする弛み防止ねじである。

第２に、上記第１の発明の弛み防止ねじにおいて、圧力側フランクの谷部フランク角θ _２を、雌ねじのフランク角と等しくし、雄ねじの圧力側フランクが雌ねじフランクと干渉する際に、雄ねじの圧力側フランクのねじ山頂部側フランクと、圧力側フランクのねじ山谷部側フランクが直線状になることが好ましい。

第３に、上記第１又は第２の発明の弛み防止ねじにおいて、圧力側フランク形状と進み側フランク形状を非対称の形状とし、圧力側フランクの頂部側フランク角θ _１が１８〜２２°、圧力側フランクの谷部フランク角θ _２が２９〜３１°、進み側フランクの頂部側フランク角θ _３が５〜１０°、進み側フランクの谷部側フランク角θ _４が３８〜４２°の範囲となるようにすることが好ましい。
第４に、上記第１から第３の発明の弛み防止ねじにおいて、ねじ山谷部に、雄ねじのねじ山頂部と当接する高さの突起を少なくとも１以上形成したことが好ましい。

上記第１から第３の発明によれば、ねじ山の進み側フランク及び圧力側フランクにおいて、ねじ山頂部のフランク角が谷部フランク角より小さく、かつ、圧力側フランクのフランク角変位点が、進み側フランクのフランク角変位点よりもねじ山頂部に近い形状とすることにより、ねじ山先端部にバネ性を付与することができ、締結固定時に雌ねじフランクと雄ねじ圧力側フランクが干渉する際にねじ山先端のフランクが雌ねじフランクを押さえ付け、弛み防止効果を発揮することができる。

上記第４の発明によれば、雄ねじのねじ山谷部に、雌ねじのねじ山頂部と当接する高さの突起を少なくとも１以上形成することにより、締結回転時には雄ねじと雌ねじの間でのがたつきが発生せず、締結固定時には雌ねじねじ山頂部と雄ねじ突起との当接により弛み防止効果を発揮することができる。

一般的な雌ねじに対する雄ねじの締結過程を示す断面図であり、（１）は締結回転時を示すねじ山断面図であり、（２）は締結固定時のねじ山断面図である。本発明のねじ山形状を示すねじ山断面図である。本発明のねじ山の形状変化の状態を示すねじ山断面図であり、（１）は締結回転時を示すねじ山断面図、（２）は締結固定時のねじ山断面図である。（１）は本発明のねじ山谷部に突起を設けたねじであり、（２）はねじ部Ａ−Ａの断面概略図である。（１）〜（３）は本発明の突起を１〜４個設けたねじのねじ部断面概略図である。本発明の突起を設けたねじの締結固定時のねじ山断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態をあげて、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明の弛み防止ねじは、雄ねじのねじ山の頂部にバネ性を付与したものであって、雌ねじに対して雄ねじをねじ込み、締結固定時に雄ねじ圧力側フランクと雌ねじフランクの干渉面において、雄ねじのねじ山先端部のバネ性により雌ねじフランクとの摩擦力を増幅させることにより弛み防止効果を得るものである。

このねじ山先端部のバネ性は、ねじ山のフランク角において、谷部のフランク角と頂部のフランク角を異なった角度とし、さらに、圧力側フランク形状と進み側フランク形状を非対称の形状とすることにより得ることができる。

上記のフランク形状は、図２に示すように、圧力側フランクの頂部側フランク角θ_１を谷部側フランク角θ_２より小さくし、さらに、進み側フランクの頂部側フランク角θ_３を谷部側フランク角θ_４より小さくする。

これら各フランク角の角度は上記条件を満足すれば特に制限されるものではないが、適正なバネ性付与の観点から、フランク角θ_１：１８〜２２°、フランク角θ_２：２９〜３１°の範囲、フランク角θ_３：５〜１０°、フランク角θ_４：３８〜４２°の範囲とすることが好ましい。

上記の範囲内の具体的なフランク角としては、例えばフランク角θ_１＝２０°、フランク角θ_２＝３０°、フランク角θ_３＝８°、フランク角θ_４＝４０°とすることができる。

また、上記各フランク角はそれぞれの比を、フランク角θ_１／フランク角θ_２＝２０／３０、フランク角θ_３／フランク角θ_４＝８／４０、フランク角θ_１／フランク角θ_３＝２０／８、フランク角θ_２／フランク角θ_４＝３０／４０とすることが好ましい。

さらに、圧力側フランクのフランク２２のフランク角θ_２を、雌ねじのフランク角と等しくすることが好ましい。

各フランク角を上記の条件とすることにより、ねじ山先端部に所望のバネ強度を付与することができ、適用するねじの特性、材質に応じたねじ山先端部のバネ性を設定することが可能となる。

また、圧力側フランクのフランク２１とフランク２２のフランク角変位点２５を、進み側フランクのフランク２３とフランク２４のフランク角変位点２６よりもねじ山の頂部に近い位置とする。この圧力側フランクのフランク角変位点２５と、進み側フランクのフランク角変位点２６の位置関係は、上記の条件を満足すれば特に制限されるものではないが、適正なバネ性付与の観点から、圧力側フランク角変位点２５を、ねじ山高さ／２の位置とした場合、進み側フランク角変位点２６は、ねじ山高さ／３の位置とするのが好ましい。

フランク角変位点の位置関係を上記の条件とすることにより、所望の支点、作用点の設定が可能となり、これにより雌ねじフランクに対する雄ねじフランクの最適な干渉が可能となる。

以下に、上記のバネ性を付与したねじ山を形成した本発明の弛み防止ねじの締結固定時の動作について、図３により詳細に説明する。

図３（１）は締結回転時の雌ねじ１のねじ山と雄ねじ２０のねじ山の状態を示す断面図である。雄ねじの進み側フランク２３の先端部は、雌ねじフランク２と接する状態でねじ込まれる。そして、締結固定時には、図３（２）に示すように、雄ねじの圧力側フランク２１が雌ねじフランク２と干渉する際に、フランク２１が進み側のフランク角変位点２６を支点として変形し、フランク２１とフランク２２は直線状になって雌ねじフランク２と密着する。

この際、雄ねじフランク２１が元に戻ろうとする力が雌ねじフランク２にかかり、この力により弛み防止効果を発現させる。

本発明に於いて、圧力側フランク角変位点２５と進み側フランク角変位点２６の位置関係を上記の条件に特定した理由は、この作用点となる圧力側フランク２５と、支点としての進み側フランク角変位点２６の位置関係から、ストレスなくねじ山を変形させ、また、雄ねじフランク２１を雌ねじフランク２に対して一様のバランスの良い力で干渉させるためである。

本発明の弛み防止ねじは、上記の形状及び動作により、ねじ山先端部に付与した適度なバネ性により、ねじの締結固定時において雌ねじフランク２と雄ねじフランク２１、フランク２２が干渉した状態で、フランク２１の押さえ付け効果により摩擦を増幅させ、弛み難くすることが可能となるものである。

さらに、本発明の弛み防止ねじは、雄ねじの谷部に雌ねじのねじ山の頂部と干渉する高さの突起を設けたものである。図４（１）に示すように、この突起４０は、ねじ山谷部円周上の軸方向に形成されており、図４（２）のねじ部４１のＡ−Ａ断面図に示すように形成されている。この突起４０は、図５（１）〜（３）に示すように、１以上、好ましくは１〜４設けることができる。

この突起４０の断面形状は特に制限されるものではなく、断面三角形の形状、断面台形の形状、断面半円の形状等種々の形状とすることができる。また、締め付け時に雌ねじのねじ山頂部と接する突起先端部は摩擦を増幅させる目的で表面形状を加工したり、突起先端部表面にナイロン等を被覆することもできる。

図６に、上記ねじ山谷部に突起を設けたねじの締結固定時の断面を示す。

雌ねじのねじ山頂部は、雄ねじのねじ山谷部に設けられた突起４０と干渉しており、締結回転時には、がたつきのない安定したねじ込み性が得られると共に、弛み防止機能を発現させることができる。

さらに、上記突起４０を形成することにより、締結固定後に振動が加わった場合であっても、がたつきが少ないことにより、雄ねじと雌ねじのフランク面の滑りが発生し難いため、この理由によっても弛み防止効果が発現される。

上記本発明の雄ねじのねじ山谷部に突起を設けた構成は、通常のねじ山、例えば三角ねじ、角ねじ、台形ねじ、電球ねじ等のねじ山形状のねじにも適用することができる。

また、上記本発明の雄ねじのねじ山谷部に突起を設けた構成を、先に述べた本発明のねじ山形状の弛み防止ねじに適用することにより、さらに弛み難いねじとすることが可能となる。

本発明の弛み防止ねじの構成は、ねじの種類を選ぶことなく適用することができ、一般に用いられるねじ、ボルト、微細ねじ等に対しても適用することができる。

また、ねじの材質も特に制限されるものではなく、通常ねじに用いられる金属の他、樹脂製ねじにも適用することができる。

１雌ねじねじ山
２雌ねじフランク
３締結方向
４圧力方向
１０雄ねじねじ山
１１進み側フランク
１２圧力側フランク
１３雄ねじ座面
２０雄ねじねじ山
２１〜２４雄ねじフランク
２５圧力側フランク角変位点
２６進み側フランク角変位点
４０突起
４１ねじ部

Claims

雌ねじに対して雄ねじを締結方向にねじ込んで、雄ねじの圧力側フランクとこれに対応する雌ねじのフランクの干渉による摩擦力により、雄ねじを雌ねじに対し締結固定させる雄ねじよりなる弛み防止ねじにおいて、
圧力側フランクにおけるねじ山頂部側フランク角を谷部側フランク角より小さくするとともに、進み側フランクにおけるねじ山頂部側フランク角を谷部側フランク角より小さく設定し、
圧力側フランクのフランク角変位点が、進み側フランクのフランク角変位点よりもねじ山の頂部に近い位置となるようにし、
締結回転時には、雄ねじの進み側フランクの先端部が雌ねじフランクと接する状態でねじ込まれ、
締結固定時には、雄ねじの圧力側フランクが雌ねじフランクと干渉する際に、雄ねじの圧力側フランクのねじ山頂部側が、進み側のフランク角変位点を支点とし、圧力側のフランク角変位点を作用点として雄ねじのねじ山先端部にバネ性を付与して戻り力を雌ねじフランクに加え、この力により弛み防止効果を発現させることを特徴とする弛み防止ねじ。
圧力側フランクの谷部フランク角θ _２を、雌ねじのフランク角と等しくし、雄ねじの圧力側フランクが雌ねじフランクと干渉する際に、雄ねじの圧力側フランクのねじ山頂部側フランクと、圧力側フランクのねじ山谷部側フランクが直線状になることを特徴とする請求項１に記載の弛み防止ねじ。
圧力側フランク形状と進み側フランク形状を非対称の形状とし、圧力側フランクの頂部側フランク角θ _１が１８〜２２°、圧力側フランクの谷部フランク角θ _２が２９〜３１°、進み側フランクの頂部側フランク角θ _３が５〜１０°、進み側フランクの谷部側フランク角θ _４が３８〜４２°の範囲となるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の弛み防止ねじ。
ねじ山谷部に、雄ねじのねじ山頂部と当接する高さの突起を少なくとも１以上形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の弛み防止ねじ。