JP3290362B2 - 軟質金属材用タッピンねじ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はあらかじめワークに
あけられたねじ穴内に雌ねじを成形しながらねじ込まれ
るタッピンねじで、特に、ワークの材質が比較的軟質な
金属材料に好適なタッピンねじに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から比較的軟質な金属材料からなる
ワーク、特に、アルミダイキャスト、亜鉛ダイキャスト
からなるワークにねじをねじ込む場合、このねじとして
使用されているものにタッピンねじがある。これは、図
１３に示すようなもので、互いに軟質な金属材料のワー
ク１４０を重ね、これにタッピンねじ１０１をねじ込ん
で互いのワーク１４０を締結するようになっている。こ
のタッピンねじ１０１はこれでワーク１４０のねじ穴１
４１に雌ねじ１４２を形成しながらねじ込まれるため、
ねじ１０１の脚部１０３の先端部は比較的ねじ山が低
く、徐々にねじ山を大きくしたテーパ形状とし、最終的
にはねじ穴１４１に所望寸法のねじ山が形成されるよう
になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな形状のタッピンねじを比較的硬質な金属材料からな
るワークに対して使用した場合は、何らの障害もなくね
じ込み作業ができるが、軟質な金属材料のワークのねじ
穴へねじ込んだ場合、最初はねじ穴に雌ねじを成形しな
がらタッピンねじがねじ込まれるが、このタッピンねじ
のねじ山のフランク面に常時雌ねじが接触するため、こ
の間に熱が発生し、タッピンねじのねじ込み途中におい
てワークとの間で凝着し、締付けトルクが増大して、タ
ッピンねじが完全にねじ込まれず、頭部座面がワークに
着座しない所謂、ねじ浮き状態が生じてワークが完全に
固定されないでガタ付いている。また、この状態のタッ
ピンねじを取り外して再度ねじ込み作業を行うようにし
ても、このタッピンねじを抜き取ることができず、頭部
が破壊する等しており、このため製品不良を発生する等
の課題がある。

【０００４】本発明の第１の目的は、このような課題を
解決するとともに軟質な金属材料からなるワークのねじ
穴にタッピンねじを凝着させることなく低締付けトルク
で円滑にねじ込み可能にし、且つ緩み止め効果も合わせ
て発揮させることであり、本発明の第２の目的は、より
低トルクでのねじ込みを可能にすることであり、本発明
の第３の目的は、ねじ穴へのタッピンねじのねじ込みを
確実にすることであり、本発明の第４の目的は、軟質な
金属材料からなるワークに対して確実な緩み止めトルク
を得ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この本発明の目的は、ね
じ山を形成した脚部３とこの脚部３の一端に脚部径より
大きい直径で一体に成形された頭部２とからなるタッピ
ンねじにおいて、頭部２から連続する脚部３の外周にね
じ山頂角が５０°のねじ山胴部１０を形成し、この脚部
３の先端にねじ山胴部１０のねじ山頂部を連続的に結ぶ
直線に平行で前記ねじ山胴部１０のねじ山外径Ｄより小
径なねじ山外径ｄを有し且つねじ山頂角が６０°のねじ
山案内部２０を形成し、このねじ山胴部１０とねじ山案
内部２０との間にこれらを接続するとともにそのねじ山
頂角がねじ山胴部１０のねじ山頂角より大きく且つ半周
以内のねじ山接続部３０を形成し、更に、ねじ山胴部１
０とねじ山接続部３０とねじ山案内部２０のねじ山を全
て同一ピッチで構成し、しかも、少なくともねじ山胴部
１０にリードに沿いねじ山の上側が除かれた平坦な逃げ
溝４を削設した軟質金属材用タッピンねじを得ることで
達成される。また、この他に、ねじ山を形成した脚部３
とこの脚部３の一端に脚部径より大きい直径で一体に成
形された頭部２とからなるタッピンねじにおいて、頭部
２から連続する脚部３の外周にねじ山頂角が５０°のね
じ山胴部１０を形成し、この脚部３の先端にねじ山胴部
１０のねじ山頂部を連続的に結ぶ直線に平行で前記ねじ
山胴部１０のねじ山外径Ｄより小径なねじ山外径ｄを有
し且つねじ山頂角が６０°のねじ山案内部２０を形成
し、このねじ山胴部１０とねじ山案内部２０との間にこ
れらを接続するとともにそのねじ山頂角がねじ山胴部１
０のねじ山頂角より大きく且つ軸心を挟んで対向する側
あるいは円周上を等分された位置に夫々ねじ山胴部１０
より一部外径の大きい突出縁部３１が形成されたねじ山
接続部３０を形成し、更に、ねじ山胴部１０とねじ山接
続部３０とねじ山案内部２０のねじ山を全て同一ピッチ
で構成し、しかも、少なくともねじ山胴部１０にリード
に沿いねじ山の上側が除かれた平坦な逃げ溝４を削設し
た軟質金属材用タッピンねじを得ることでも達成され
る。更に、これらの構成に加えて、ねじ山案内部はその
ねじ山直径がねじ山胴部１０のねじ山高さの半分だけ半
径方向において小さく形成されているとともに脚部３の
先端から二山以内に形成されている軟質金属材用タッピ
ンねじを得ることにより達成される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１乃至
図１２に基づき説明する。図１及び図２において、１は
頭部２と脚部３とからなるタッピンねじであり、脚部３
の一端にはこの脚部径より大きい直径の頭部２が一体成
形されている。脚部３の頭部側にはねじ山頂角が５０゜
のねじ山胴部１０が形成してあり、このねじ山胴部１０
の先端には１山〜２山程度のねじ山頂角が６０゜のねじ
山案内部２０が形成されている。このねじ山案内部２０
のねじ山外径ｄはねじ山胴部１０のねじ山頂部を連続的
に結ぶ直線に平行で且つ前記ねじ山胴部１０のねじ山外
径Ｄよりこのねじ山胴部１０のねじ山高さの約半分だけ
小径に形成されている。このねじ山案内部２０とねじ山
胴部１０との間にはこれらねじ山を接続するねじ山接続
部３０が設けてあり、このねじ山接続部３０のねじ山頂
角は６０゜で少なくともねじ山胴部１０と同じ山の高さ
に形成されている。このねじ山接続部３０は多くても脚
部３の半周程度であり、この部分でワーク４０のねじ穴
４１の雌ねじ４２が形成されるようになっている。これ
らねじ山胴部１０とねじ山接続部３０とねじ山案内部２
０のねじ山は全て同一ピッチとなっており、しかも、一
条あるいは二条のねじ山であってもよい。

【０００７】また、これらねじ山胴部１０とねじ山接続
部３０には脚部３の軸線に沿い逃げ溝４が形成してあ
り、この逃げ溝４は多くてもその深さがねじ山の稜線か
らねじ山の谷までの高さの半分程度でねじ山のリードに
沿う平坦な形状になっている。この逃げ溝４のねじ山に
沿う両端はその端面の延長線が脚部３の中心と交叉する
線上にあり、この逃げ溝４は一条でもよいが、図３、図
４及び図５に示すように、通常は二条〜四条となってお
り、これらは円周方向に等間隔をおいて形成されてい
る。尚、この逃げ溝４は軸線に沿い平行に形成されてい
るが、この逃げ溝４はねじ山のリード角に対して垂直方
向に形成することも可能であるとともにこの逃げ溝４を
ねじ山胴部１０にのみ形成してもよい。更に、この逃げ
溝４のねじ込み時における進み側の面は緩やかな斜面即
ち、この斜面の延長線が脚部３の中心に交叉しない線上
にあってもよく、これによりねじ込み時の抵抗が減り、
締付けトルクは低減される。

【０００８】更に、図６及び図７は、前記と同様に二条
の逃げ溝４を形成したものであり、ねじ山接続部３０は
互いに脚部３の中心線を挟んで対向してねじ山胴部１０
の高さよりねじ山稜線が部分的に高くなって僅か外方へ
突出した突出縁部３１となっている。このため、この突
出縁部３１においては、ねじ山頂角の角度は５０゜〜６
０゜の間となっており、この突出縁部３１はねじ込み時
において脚部３におけるねじ込み力の加わり方が偏らな
いよう均等に加わるべく対向して設けられているが、こ
れは円周上の一方だけでもよく、また、三等分あるいは
四等分された位置にあってもワーク４０のねじ穴４１の
雌ねじ成形作用においては、同様の作用が得られる。

【０００９】このようにして得られたタッピンねじ１を
使用し、図８に示すように、軟質な金属材料からなるワ
ーク４０にあらかじめ開けられたねじ穴４１に対してこ
のタッピンねじ１をねじ込むと、ねじ込み初期において
は、ねじ山案内部２０によりねじは案内されてねじ穴４
１に入る。この時、ねじ穴４１はねじ山案内部２０のね
じ山直径より僅か小さい穴径となっているので、このね
じ山案内部２０で雌ねじ４２が筋状に形成されることに
なる。この後、続いてこの筋状の雌ねじ４２にねじ山接
続部３０がねじ込まれ、頂角が６０゜のねじ山による雌
ねじ４２が形成される。

【００１０】これにより形成された雌ねじ４２には、タ
ッピンねじ１のねじ山胴部１０が連続してねじ込まれる
ことになるが、このねじ山胴部１０のねじ山頂角は５０
゜であるので、このねじ山胴部１０のねじ山のフランク
面１１には前記ねじ山接続部３０で形成された雌ねじ４
２が殆ど接触しないので、接触抵抗が減少し、タッピン
ねじ１のねじ山とねじ穴４１の雌ねじ４２との間に凝着
が生じない。一方、前記ねじ山接続部３０によりねじ穴
４１に雌ねじ４２が形成されるため、ねじ込み時にはこ
の部分に最も大きい抵抗が加わることになる。

【００１１】また、この実施例は、ねじ山接続部３０が
６０゜のねじ山についてその作用を説明したが、図１０
に示すように、ねじ山接続部３０の直径が僅か大きくな
るよう突出縁部３１を形成した場合においては、雌ねじ
４２は全体に谷が深くなる。このため、前記実施例と同
様にタッピンねじ１のねじ山胴部１０のねじ山にこの雌
ねじ４２は接触せず、同様の作用となる。

【００１２】このようにタッピンねじ１はワーク４０の
ねじ穴４１に雌ねじ４２を形成しながらねじ込まれるこ
とになり、低締付けトルクでのねじ込み作用が得られ
る。一方、タッピンねじ１がねじ込まれると、ねじの軸
力によりねじ１の頭部２の座面はワーク４０の表面に着
座することになり、タッピンねじ１はワーク４０の雌ね
じ４２に対して頭部２側へ移動することになる。これに
よりタッピンねじ１のねじ山の上部フランク面１１に対
して雌ねじ４２のフランク面４３が当接するから、図９
及び図１１に示すように、所定の締付けトルクに達する
と、これと同時に雌ねじ４２のフランク面４３はタッピ
ンねじ１の逃げ溝４内にその肉が嵌り込む。このため、
ワーク４０が振動してタッピンねじ１に緩み作用が働い
ても、この逃げ溝４とこれに嵌り込んだ肉との間で緩み
止め作用が生じる。

【００１３】次の表１は、この緩み止め作用を示すため
に、ねじ込まれているタッピンねじを緩めるための戻し
トルクを示す実験データ及び締付けトルクに対する戻し
トルクの割合所謂、緩み率（％）を示している。

【００１４】

【表１】

【００１５】また、図１２には本件のタッピンねじと従
来のタッピンねじの締付けトルク（ＴＳ）と雌ねじ破壊
トルク（ＴＭ）のトルク曲線が示してあり、その実験条
件は、表１と同様にねじの呼び寸法：４ｍｍ、ねじ穴の
径：３．８ｍｍ、ワーク：アルミ板で実験を行ったもの
で、締付けトルク（Ｔｓ）は従来は変動が大きく、高い
値（平均２１．５０Ｋｇｆｃｍ）を示しているが、本件
では締付けトルク（ＴＳ）は変動の少ない低い値（平均
７．６５Ｋｇｆｃｍ）となっている。しかも、雌ねじ破
壊トルク（Ｔ_Ｍ）は従来は低い値（平均４３．４５Ｋｇ
ｆｃｍ）であるが、本件ではこの雌ねじ破壊トルク（Ｔ
_Ｍ）は高い値（平均７６．３５Ｋｇｆｃｍ）となってい
る。このことはねじ込み作業性が安定していることを証
明するとともに通常の締付けトルクの範囲内においてね
じ山の破壊も生じない等、機能的に優れていることが実
証されている。

【００１６】更に、前記表１において、従来のタッピン
ねじは、締付けトルクが４０Ｋｇｆｃｍとなると、ワー
クのねじ穴の雌ねじが破壊される限界近くとなってお
り、戻しトルクは締付けトルクの半分となっている。ま
た、本件のタッピンねじは、締付けトルクを三通り変え
てワークのねじ穴にねじ込んでもねじ穴の雌ねじを破壊
することがないとともに、従来に比べて戻しトルクの変
動が少なく、締付けトルクが高くなる程この戻しトルク
は高い値を示しており、このように締付けトルクに応じ
た戻しトルクが常時得られることとなり、緩み止め効果
が高いことを示している。

【００１７】

【発明の効果】以上説明しましたように、本発明は、頭
部２から連続する脚部３の外周にねじ山頂角が５０°の
ねじ山胴部１０を形成し、この脚部３の先端にねじ山胴
部１０のねじ山頂部を連続的に結ぶ直線に平行で前記ね
じ山胴部１０のねじ山外径Ｄより小径なねじ山外径ｄを
有し且つねじ山頂角が６０°のねじ山案内部２０を形成
し、このねじ山胴部１０とねじ山案内部２０との間にこ
れらを接続するとともにそのねじ山頂角がねじ山胴部１
０のねじ山頂角より大きく且つ半周以内のねじ山接続部
３０あるいは軸心をはさんで対向する側にねじ山胴部１
０より一部大径の突出縁部３１を形成したねじ山接続部
３０を形成し、更に、ねじ山胴部１０とねじ山接続部３
０とねじ山案内部２０のねじ山を全て同一ピッチで構成
し、しかも、少なくともねじ山胴部１０にリードに沿い
ねじ山の上側が除かれた平坦な逃げ溝４を削設した軟質
金属材用タッピンねじである。

【００１８】このため、比較的軟質な金属材料のワーク
のねじ穴へねじ込んだ場合、ねじ込み中にタッピンねじ
のねじ山胴部のねじ山頂部を除く全体に雌ねじが接触せ
ずに、ねじ山頂角が６０°で半周以内のねじ山胴部と同
径のねじ山接続部で雌ねじを形成しているので、接触抵
抗が軽減でき、締付けトルクが低くなる。また、タッピ
ンねじのねじ山と雌ねじとの間に摩擦熱の発生が少なく
なり、雌ねじとの間でねじ面が凝着することがない。こ
のため、締付けトルクがねじ込み途中で増大して、タッ
ピンねじが完全にねじ込まれず、頭部座面がワークに着
座しないでねじ浮き状態が生じ、ワークが完全に固定さ
れずガタ付くといったことが皆無になる。一方、ねじ山
胴部より一部突出した突出縁部のねじ山接続部で雌ねじ
を形成した場合においては、これで形成される雌ねじの
谷が全て深くなるので、ねじ山胴部のねじ山がねじ込み
時にこの雌ねじに接触せず、締付けトルクは一層低減さ
れる。更に、これらねじ山接続部を有するタッピンねじ
は何らかの原因で締付け不良が発生してもタッピンねじ
を取り外して再度ねじ込み作業を行うことができるの
で、製品不良が多く発生することがない。しかも、ねじ
がねじ込まれて軸力が加わると、脚部の平坦な形状の逃
げ溝に雌ねじの根元側に位置している圧力側フランク面
の肉が僅かではあるが嵌まり込むので、絶えず振動を受
けるワークに対してねじが緩むことがなく、製品の信頼
性が向上する。また、脚部の先端にねじ山胴部の直径よ
り小径なねじ山が形成されているので、ワークのねじ穴
にタッピンねじが傾斜することなく正確にねじ込まれ易
く、確実なねじ込み作業を提供できる等の特有の効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す正面図である。

【図２】図１の要部拡大正面図である。

【図３】図１の拡大底面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示す要部拡大正面図
である。

【図５】図４の底面図である。

【図６】本発明のもう一つ他の実施の形態を示す要部拡
大正面図である。

【図７】図６の底面図である。

【図８】ワークへねじ込んだ状態を示す図２の要部拡大
断面図である。

【図９】図８のねじ締め完了状態を示す要部断面図であ
る。

【図１０】ワークへねじ込んだ状態を示す図６の要部拡
大断面図である。

【図１１】図１０のねじ締め完了状態を示す要部断面図
である。

【図１２】本件と従来のタッピンねじの締付けトルク及
び雌ねじ破壊トルクを示すトルク曲線図である。

【図１３】本発明の従来例を示す要部断面正面図であ
る。

【符号の説明】

１ タッピンねじ ２ 頭部 ３ 脚部 ４ 逃げ溝 １０ ねじ山胴部 １１ フランク面 ２０ ねじ山案内部 ３０ ねじ山接続部 ３１ 突出部 ４０ ワーク ４１ ねじ穴 ４２ 雌ねじ ４３ フランク面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−35567（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−103607（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−13069（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−133013（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−2819（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−169415（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−178514（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−80811（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭50−21123（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16B 25/00 - 25/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじ山を形成した脚部３とこの脚部３の
   一端に脚部径より大きい直径で一体に成形された頭部２
   とからなるタッピンねじにおいて、 頭部２から連続する脚部３の外周にねじ山頂角が５０°
   のねじ山胴部１０を形成し、この脚部３の先端にねじ山
   胴部１０のねじ山頂部を連続的に結ぶ直線に平行で前記
   ねじ山胴部１０のねじ山外径Ｄより小径なねじ山外径ｄ
   を有し且つねじ山頂角が６０°のねじ山案内部２０を形
   成し、このねじ山胴部１０とねじ山案内部２０との間に
   これらを接続するとともにそのねじ山頂角がねじ山胴部
   １０のねじ山頂角より大きく且つ半周以内のねじ山接続
   部３０を形成し、更に、ねじ山胴部１０とねじ山接続部
   ３０とねじ山案内部２０のねじ山を全て同一ピッチで構
   成し、しかも、少なくともねじ山胴部１０にリードに沿
   いねじ山の上側が除かれた平坦な逃げ溝４を削設したこ
   とを特徴とする軟質金属材用タッピンねじ。
2. 【請求項２】 ねじ山を形成した脚部３とこの脚部３の
   一端に脚部径より大きい直径で一体に成形された頭部２
   とからなるタッピンねじにおいて、 頭部２から連続する脚部３の外周にねじ山頂角が５０°
   のねじ山胴部１０を形成し、この脚部３の先端にねじ山
   胴部１０のねじ山頂部を連続的に結ぶ直線に平行で前記
   ねじ山胴部１０のねじ山外径Ｄより小径なねじ山外径ｄ
   を有し且つねじ山頂角が６０°のねじ山案内部２０を形
   成し、このねじ山胴部１０とねじ山案内部２０との間に
   これらを接続するとともにそのねじ山頂角がねじ山胴部
   １０のねじ山頂角より大きく且つ軸心を挟んで対向する
   側にあるいは円周上を等分された位置に夫々ねじ山胴部
   １０より一部外径の大きい突出縁部３１が形成されたね
   じ山接続部３０を形成し、更に、ねじ山胴部１０とねじ
   山接続部３０とねじ山案内部２０のねじ山を全て同一ピ
   ッチで構成し、しかも、少なくともねじ山胴部１０にリ
   ードに沿いねじ山の上側が除かれた平坦な逃げ溝４を削
   設したことを特徴とする 軟質金属材用タッピンねじ。
3. 【請求項３】 ねじ山案内部はそのねじ山直径がねじ山
   胴部１０のねじ山高さの半分だけ半径方向において小さ
   く形成されているとともに脚部３の先端から二山以内に
   形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２
   に記載の軟質金属材用タッピンねじ。