JP6118852B2

JP6118852B2 - ねじ

Info

Publication number: JP6118852B2
Application number: JP2015155919A
Authority: JP
Inventors: 達郎米倉
Original assignee: 株式会社九飛勢螺
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: JP2017032128A

Description

本発明は、頭部にドライバビットを係合するための係合穴を備えたねじに関する。

ドライバビットは、電動式のモーターに着脱自在に取り付けられて、回転トルクをねじに伝達するために用いられる。ねじは、頭部にドライバビットを係合するための係合穴を備える。作業者は、ドライバビットをねじの係合穴に係合して、モーターでドライバビットを正方向及び逆方向に回転することで、ねじを締めたり緩めたりする。

一般的に、小ねじの係合穴（リセス）は、「プラスねじ」や「フィリップス」と呼ばれる十字形状になっている（ＪＩＳＢ−１０１２）（特許文献１等参照）。そして、ねじの係合穴及びドライバビットは、ドライバビットの回転トルクを確実にねじに伝達するために、ドライバビットの空回り（所謂「カムアウト」）が生じ難い形状になっている。

ところで、建築現場での組み立て・締結作業では、近年のバッテリーの発達に伴って、作業性の良い充電式の電動モーターが主流となっており、高電圧・高回転トルクで大径のボルトまで締結可能なインパクトドライバーが広く普及されている。高回転トルクを伝達するために、ねじの係合穴（リセス）は、ヘクサロビュラ穴（ＪＩＳＢ−１０１５）等の６つの溝部を有する場合がある。

しかし、高トルクのインパクトドライバーでねじを締めるとき、細心の注意を払わなければ、ねじの係合穴（リセス）が潰れたり（なめたり）、ねじ軸部が破断されたり、対象物のねじ穴を潰したり（ねじバカ）、対象物が木材の場合には割れたり、ドライバビットが破損して、作業の中断やねじ・ドライバビットの交換が必要になると共に、破損具合によっては対象物である建築部材を交換しなければならない問題があった。

十字形状の係合穴（リセス）では、ドライバビットの軸心から離れた駆動翼（突部）の外側部が、係合穴の十字形状の溝部に接触して、ねじを回転させるので、伝達トルクは高い。しかし、クラッチ機能のないインパクトドライバーでは、ねじの締結が完了した後にも、ドライバビットが回転するため、カムアウトの過程で、ドライバビットの駆動翼（突部）の外側部が、ねじの係合穴の溝部と強力に接しながら抜ける。そのため、ねじの十字溝を構成する壁面を変形させ易い。また、係合穴の強度が高いねじの場合、ドライバビットの駆動翼の角部が変形したり、欠損したりすることがある。

この問題を解決するために、トーションビットと呼ばれるドライバビットがある（特許文献２及び３等参照）。トーションビットは、胴部に、胴部よりも小径な断面の衝撃緩衝領域（トーション部）を設けており、トーションビットに過負荷が生じると、衝撃緩衝領域が捻じれて過負荷を吸収して、ねじ及びビットが破損し難いように構成されている。

しかし、トーションビットは、衝撃緩衝領域で吸収可能な過負荷を超えると、強度の小さい小径な断面の衝撃緩衝領域が破断する問題がある。また、トーションビットは、胴部に衝撃緩衝領域を設ける必要があるので、全体が長尺となり、コンパクトにできない問題がある。

実開平７−６５１２号公報実用新案登録第３１１８９７８号公報特開２０１４−４６５７号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、高回転トルクのモーターに取り付けられたドライバビットがねじに対して、過大トルクを伝達しようとしても、ねじの係合穴が潰れ難く、ねじ軸部が破断し難く、対象物のねじ部を破断し難く、ドライバビットが破損され難いねじを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係るねじは、
頭部にドライバビットを係合するための係合穴を備えたねじであって、
係合穴は、ねじの中心軸を中心とする仮想円と、仮想円に沿って設けられた複数の円弧部と、仮想円から外側に突出する複数の溝部と、を備え、
円弧部及び溝部は、互いに隣接して配置されると共に、中心軸に対して第１角度で外側に傾斜し、
ドライバビットは、係合穴に係合されるときに、ねじの中心軸と一致する中心軸と、係合穴の円弧部に整合する円弧状の食付き部と、係合穴の溝部に嵌る円弧状の突部と、を備え、
食付き部は、中心軸に対して第２角度で外側に傾斜し、第２角度は、第１角度に整合し、
突部は、中心軸に対して第３角度で外側に傾斜し、第３角度は、第２角度よりも大きい。

好ましくは、
ドライバビットの先端が係合穴の内端に挿入されるときに、係合穴の外端でのドライバビットの断面方向において、突部は、食付き部と突部との境界に形成される一対の稜線の間の幅方向の距離に対して、幅方向と直交する高さ方向の距離が２５〜３５％である。

本発明に係るねじでは、係合穴は、仮想円に沿って設けられた複数の円弧部と、仮想円から外側に突出する複数の溝部と、を備える。ドライバビットが係合穴に係合するとき、ドライバビットの食付き部が、係合穴の円弧部に接触する。

本発明では、ねじの係合穴は、円弧部を有しているので、ドライバビットが締結トルクで回転するとき、ドライバビットの食付き部の稜線部が、係合穴の円弧部と溝部との間の稜線部に回転トルクを伝えて、ねじ締結が進行する。

ねじ締結が完了し、ねじの回転が停止した後に、更に、回転トルクがねじに伝達されると、ドライバビットの食付き面と係合穴の円弧部との間ですべりが発生し、ドライバビットの突部の稜線が、係合穴の溝部の稜線の一部を押し広げながら、係合穴の円弧部に楔のように侵入する。その際、トルクの反力が、ドライバビットを係合穴から押し出す方向に働き、ドライバビットと係合穴との食付きが解かれ、ドライバビットが係合穴に対して空回りする。すなわち、本発明に係るねじでは、ドライバビットが、係合穴に対して所謂「カムアウト」し易いようになっている。

従って、本発明に係るねじ及びそのドライバビットでは、高回転トルクのモーターに取り付けられたドライバビットに対して、ねじの係合穴が潰れ難く、ねじ軸部が破断し難く、対象物のねじ部を破断し難く、ドライバビットが破損され難いように構成される。

ねじを示す斜視図。係合穴を示す平面図。図２のＡ−Ａ線断面図。ドライバビットを示す斜視図。ドライバビットを示し、（Ａ）は、図４のＢ−Ｂ線断面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図。ドライバビット及びねじの係合穴を示す断面平面図。トルク及び力の関係を説明する図であって、（Ａ）は、ねじの回転時、（Ｂ）は、ねじの締結完了後の状態を示す。係合穴の他の実施形態を示す平面図。ドライバビットの他の実施形態を示す斜視図。

以下、図面に基づいて、本発明に係るねじ及びそのドライバビットの一実施形態を説明する。

図１の通り、ねじ１０は、軸部１２と、軸部１２の端部に設けられた頭部１１と、を備える。軸部１２は、ドリル部１２０と、雄ねじ部１２１と、を有する。頭部１１は、ドライバビット５０を係合するための係合穴１を備える。ねじ１０は、軸部１２の軸方向に沿う中心軸Ｏ１を有する。

図２の通り、係合穴１は、中心軸Ｏ１を中心とする仮想円Ｃと、仮想円Ｃに沿って設けられた４つの円弧部２と、仮想円Ｃから外側に突出する４つの溝部３と、を備える。本実施形態では、溝部３は、円弧状である。円弧部２及び溝部３は、互いに隣接して配置される。そのため、円弧部２と溝部３との境界で、稜線３２が形成される。

図３の通り、係合穴１は、中心軸Ｏ１の方向に所定の深さを有する。係合穴１は、頭部１１の外周面に沿って形成される外端１ａを有する。係合穴１は、頭部１１の内部に形成される内端１ｂを有する。本実施形態では、内端１ｂは、窄まって形成されている。

円弧部２及び溝部３は、中心軸Ｏ１に対して第１角度θ１で外側に傾斜する。本実施形態では、第１角度θ１は、約６度である。

図４の通り、ドライバビット５０は、係合穴１に係合されるときに、ねじの中心軸Ｏ１と一致する中心軸Ｏ２と、係合穴１の円弧部２に整合する円弧状の食付き部４と、係合穴１の溝部３に嵌る円弧状の突部５と、を備える。

ドライバビット５０が係合穴１に挿入されるとき、先端５０ａは、係合穴１の内端１ｂとの間で僅かな空隙を有して、ドライバビット５０の食付き面４０と係合穴の円弧部２とが接触する。なお、図４では、図面を簡略化するために、先端５０ａは、平坦になっているが、実際には、先端５０ａは、係合穴１の内端１ｂ（図３）と同様に、窄まっている（図５（Ｂ）参照）。

ドライバビット５０は、モーター５００に接続されて、中心軸Ｏ２の周りを回転する。ドライバビット５０は、係合穴１に係合されているので、ドライバビット５０の回転と共に、ねじ１０が回転される。

図５（Ａ）の通り、食付き部４と突部５との境界で、稜線４５が形成される。ドライバビット５０が係合穴１に挿入されるとき、食付き部４は、係合穴１の円弧部２と接触すると共に、突部５は、係合穴１の溝部３に嵌る。

図５（Ｂ）の通り、食付き部４は、中心軸Ｏ２に対して第２角度θ２で外側に傾斜する。第２角度θ２は、第１角度θ１に整合する。そのため、本実施形態では、第２角度θ２は、第１角度θ１と同じ約６度である。

また、突部５は、中心軸Ｏ２に対して第３角度θ３で外側に傾斜する。第３角度θ３は、第２角度θ２よりも大きい。本実施形態では、第３角度θ３は、第１角度θ１よりも約３度大きく、約９度である。

図５（Ａ）の通り、突部５は、一対の稜線４５，４５の間の幅方向の距離Ｗに対して、高さ方向の距離Ｈが非常に小さい。特に、ドライバビット５０の先端５０ａが係合穴１の内端１ｂに挿入されるときに、係合穴１の外端１ａ（図３）でのドライバビット５０の断面方向（図４のＢ−Ｂ線方向）において、突部５は、一対の稜線４５，４５の間の幅方向の距離Ｗに対して、幅方向と直交する高さ方向の距離Ｈが２５〜３５％である。

図６の通り、ドライバビット５０が係合穴１に挿入され、ねじ締結作業の回転トルクを与えた際に、食付き部４は、係合穴１の円弧部２と接触すると共に、突部５は、係合穴１の溝部３に嵌る。ドライバビット５０が中心軸Ｏ２の周りを図の時計回り（矢印方向）に回転すると、ドライバビット５０の稜線４５が、係合穴１の稜線３２に当接して係合する（図６の円部Ｄ参照）。

ねじ１０の係合穴１は、円弧部２を有しているので、ドライバビット５０が高トルクで回転するとき、ドライバビット５０の食付き部４は、係合穴１の円弧部２を滑り易い。
また、ドライバビット５０の突部５は、高さが小さい円弧状に構成されるので、ドライバビット５０が高トルクで回転するとき、ドライバビット５０の稜線４５は、係合穴１の稜線３２に侵入し易い。
また、ドライバビット５の突部５は、高さ方向の距離Ｈが幅方向の距離Ｗに対して非常に小さい。

そのため、ドライバビット５０が過大トルクをねじ１０に伝えようとすると、ドライバビット５０の稜線４５が、係合穴１の稜線３２を押し広げて侵入して、係合穴１の円弧部２の第1角度θ１が、ドライバビット５０の突部５の第３角度θ３になる。第３角度θ３は、第１角度θ１より大きいので、回転トルクの反力のうちの回転を与える分力が減少すると共に、ドライバビット５０を係合穴１から押し出す軸方向の分力が大きくなり、ドライバビット５０の食付きが解かれて、係合穴１から押し出される。

図７に基づいて、上記について、さらに詳細に説明する。
図７（Ａ）の通り、ドライバビット５０によってねじ１０が回転している間、ドライバビット５０と係合穴１とは、第１角度θ１及び第２角度θ２（約６度）で食付いている。ドライバビット５０は、軸方向に対して直角方向に力Ａを与えるが、約６度の角度を持つ壁面は、壁面に対して直角方向に反力Ｃが生じる。これによって、ドライバビット５０を係合穴１から押し出す分力Ｂが生じるが、角度が約６度と小さいので、この分力Ｂは、非常に小さく、作業者がねじを押す力が勝り、ねじ１０からビット５０は外れない。

図７（Ｂ）の通り、ねじ締結が完了すると、ねじの回転が停止して、更に、過大トルクを与えると、ドライバビット５０の稜線４５は、係合穴１の稜線３２を変形させて、第３角度θ３（約９度）が回転トルクＡ’を伝える。トルクＡ’は、トルクＡと同じであるが、ドライバビット５０を押し出そうとする反力Ｂ’は大きくなり、回転する反力Ｃ’は小さくなる。それにより、ドライバビット５０は、係合穴１から容易に食付きが解かれ、空転するようになる。

また、突部５は、中心軸Ｏ２に対して第３角度θ３で外側に傾斜する。第３角度θ３は、第２角度θ２よりも大きい。そのため、ドライバビット５０の食付き部４が係合穴１の円弧部２から離れると、それぞれの稜線３２，４５の係合が解かれる。または、突部５が先細りになっているので、食付きが解かれ、押し出され、ドライバビット５０は、係合穴１に対して空回り（カムアウト）し易くなる。

そのため、ドライバビット５０の全部が係合穴１から抜けなくても、ドライバビット５０は空回りするので、ドラバビット５０を係合穴１の内部に配置したままにできるため、ビット５０の先端５０ａが係合穴１から外れて対象物の表面を傷つけることもない。

従って、高回転トルクのモーターに取り付けられたドライバビット５０に対して、ねじ１０の係合穴１が潰れ難く、ねじ１０の頭部１１が破壊され難く、ドライバビット５０が破損され難い。
なお、上記のドライバビット５０でなくても、ねじ１０の増し締めや取り外し等のメンテナンスが行えるように、係合穴１は、市場で容易に入手可能なビット（例えば、ロバートソンスクエアビット）に適合できる寸法が好ましい。

[係合穴１の他の実施形態]
上記の実施形態では、係合穴１の溝部３は、円弧状である。そのため、係合穴１を製造し易く、生産性に優れる。

図８（Ａ）の通り、係合穴１の他の実施形態では、溝部３は、上記の実施形態の溝部３の径より大きな径を有する。そのため、この実施形態では、係合穴１の溝部３とドライバビット５０の突部５との間の空間が大きくなっている。

図８（Ｂ）の通り、係合穴１の他の実施形態では、溝部３は、２つの折れ部３ａを有する形状である。また、図８（Ｃ）の通り、係合穴１の他の実施形態では、溝部３は、１つの折れ部３ａを有する形状である。

[ドライバビット５０の他の実施形態]
上記の実施形態では、ドライバビット５０の食付き部４及び突部５のそれぞれの数は、係合穴１の円弧部２及び溝部３のそれぞれの数と同じである。そのため、ドライバビット５０の食付き部４及び突部５のそれぞれの数は、４つである。

図９の通り、ドライバビット５０の他の実施形態では、食付き部４及び突部５のそれぞれの数は、係合穴１の円弧部２及び溝部３のそれぞれの数よりも少ない。本実施形態では、ドライバビット５０の食付き部４及び突部５のそれぞれの数は、２つである。そのため、ドライバビット５０の突部５は、係合穴１の２つの溝部３にのみに嵌って係合するように構成されている。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の構成はこれらの実施形態に限定されるものではない。

１係合穴
２円弧部
３溝部
１０ねじ
１１頭部
５０ドライバビット
４食付き部
５突部
４５稜線
Ｃ仮想円
Ｏ１ねじの中心軸
Ｏ２ドライバビットの中心軸
Ｗ突部の幅方向の距離
Ｈ突部の高さ方向の距離
θ１第１角度
θ２第２角度
θ３第３角度

Claims

頭部（１１）にドライバビット（５０）を係合するための係合穴（１）を備えたねじ（１０）であって、
前記係合穴（１）は、前記ねじ（１０）の中心軸（Ｏ１）を中心とする仮想円（Ｃ）と、前記仮想円（Ｃ）に沿って設けられた複数の円弧部（２）と、前記仮想円（Ｃ）から外側に突出する複数の溝部（３）と、を備え、
前記円弧部（２）及び前記溝部（３）は、互いに隣接して配置されると共に、前記中心軸（Ｏ１）に対して第１角度（θ１）で外側に傾斜し、
前記ドライバビット（５０）は、前記係合穴（１）に係合されるときに、前記ねじの前記中心軸（Ｏ１）と一致する中心軸（Ｏ２）と、前記係合穴（１）の前記円弧部（２）に整合する円弧状の食付き部（４）と、前記係合穴（１）の前記溝部（３）に嵌る円弧状の突部（５）と、を備え、
前記食付き部（４）は、前記中心軸（Ｏ２）に対して第２角度（θ２）で外側に傾斜し、前記第２角度（θ２）は、前記第１角度（θ１）に整合し、
前記突部（５）は、前記中心軸（Ｏ２）に対して第３角度（θ３）で外側に傾斜し、前記第３角度（θ３）は、前記第２角度（θ２）よりも大きい
ことを特徴とするねじ。
前記ドライバビット（５０）の先端（５０ａ）が前記係合穴（１）に挿入されるときに、前記係合穴（１）の外端（１ａ）での前記ドライバビット（５０）の断面方向において、前記突部（５）は、前記食付き部（４）と前記突部（５）との境界に形成される一対の稜線（４５）の間の幅方向の距離（Ｗ）に対して、前記幅方向と直交する高さ方向の距離（Ｈ）が２５〜３５％である
ことを特徴とする請求項１に記載のねじ。