JPS6344962B2

JPS6344962B2 -

Info

Publication number: JPS6344962B2
Application number: JP15570282A
Authority: JP
Inventors: Seiji Oomoto
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-09-07
Filing date: 1982-09-07
Publication date: 1988-09-07
Also published as: JPS5947513A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、加工物に予め設けられたねじ下穴
内にねじ込んで、塑性加工によりめねじを形成し
ながらそのまま締め付けを終らせてしまう形式
の、非円形断面を持つた、タツピンねじを主とす
る締め付け用ねじの、ねじ部の形状に関するもの
である。

日本工業規格のねじ用語によると、「ねじ山と
は円筒または円すいの表面にコイル状につくられ
た断面の一様な突起」であり、「ねじとはねじ山
を持つた円筒または円すい全体をいう」となつて
いる。この用語からすると、突起の断面が必ずし
も一様であることを必要としないこの発明では、
ねじ山はねじ山状突起と言い替え、このようなね
じ山状突起を持ち、さらにねじ素材全体にねじり
を与えられたこの発明における形状全体は、ねじ
状体とでも言つた方がむしろ妥当であるように思
われる。その他の用語は、説明上特に不都合もな
いようなので、ねじ用語のものをそのまま適用し
ていくことにする。

通常、この種のタツピンねじでは、ねじ込みト
ルクが小さく、締め付け後の緩み止めの効果の良
いものが求められることになるが、ねじ込みトル
クを小さくすることに重点をおくと、締め付けた
後の緩み止めの効果は期待し難いのが普通であ
り、緩み止めの方に重点をおくと、必然的にねじ
込みトルクの増大を招く結果となつた。すなわ
ち、ねじ込みトルクの大きいものは戻しトルクも
大きく、作業性向上の要求に応じてねじ込みトル
クを小さくしたものは、殆んどすべて戻しトルク
も小さく緩み易いという結果になつていたのであ
る。この相反する二つの要件を、両方共満足させ
るために、従来いろいろと改良の怒力が払われて
きたが、結局は、使用目的に対応させて両者の妥
当点を見出すことに帰し、両者を同時に満足させ
るものはなかなか得られなかつたのである。

この発明の目的は、相反する二つの要件の両方
をできるだけ十分に満足させることのできる新規
な形状のねじ状体を得ることにある。他の目的
は、ねじ込み初期の食いつきをよくし、小さ目な
ねじ下穴に対しても良好な作業性を期待できるよ
うな形状のねじ状体を得ることにあり、締め付け
の進行にしたがつて軸力が次第に増加していくよ
うなねじ状体の新規な形状を得ることにある。ま
た、他の目的は、転造によつて容易に量産するこ
とのできる形状のねじ状体を得ることにある。

これらの目的を達成するためになされた、この
発明の構成を、図面について説明する。第１図
は、この発明によるねじ状体の一般的外観形状を
示した実施例であつて、ねじ部を除いては、全体
の外観は従来のタツピンねじと殆んど同じ形状で
示されている。すなわち、頭部１は公知の形状で
あり、これに接続してねじ部２がある。このねじ
部２には、その全長にわたつてコイル状のゆるや
かなねじりが与えられ、ねじ部２の軸直角断面
は、第２図、第３図、第４図に示してあるよう
な、いろいろの形をした非円形の中から選ばれた
形状をもたせてある。第１図のねじ部２には、左
巻きのコイル状のねじりが与えられ、全長にわた
つて約１廻転強だけ緩くひねつた状態であること
が示されている。すなわち、普通の概念のねじ棒
が非常にゆるやかではあるが、さらにコイル状に
ねじられ二重コイルとも言うべき形状になつてい
るのである。したがつて、ねじ部２の全長につい
てみると、前記コイルの外径W.Dはねじりのつ
る巻線Ｘにおけるひねりの最大幅によつて表わさ
れるものであることが分かる。このW.Dはコイ
ルスプリングにおける外径にあたり、一般のねじ
における外径あるいは呼び径に相当するものであ
つて、素材の軸直角断面における外径とは区別さ
れる。

本発明のねじ状体については、説明の便宜上、
以下特に断らない限り、ねじの外径、有効径、谷
の径の三つの直径を代表させて単に外径と言うこ
とにする。

５はねじ部２の先端に設けられたテーパー状の
案内部である。ねじ部２の素材の軸直角断面の形
状は、第２図のものではほぼ円形、第３図のもの
ではほぼだ円形、第４図のものでは角（かど）部
に丸味をもたせたやや外ふくらみのほぼ３角形と
なつている。これらねじ部２の素材の軸直角断面
の形状は、いずれも中心O₂，O₃，O₄を通る直線
２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂおよび４Ａ，４Ｃ，４Ｄ
に対してそれぞれほぼ対称の形になつた非円形で
あり、中心O₂，O₃，O₄よりの距離が最も大きく
なつている各非円形の最大部２Ｐ，３Ｐ，３Ｑ，
４Ｐ，４Ｑ，４Ｒの数がそれぞれ１個、２個、３
個になつていることが分かる。第２図の場合につ
いていうと、円形では最大部は円周上どこをとつ
ても同じ不定であるが、その中の特定の１個を取
り出す意味において１個とする。この発明の場合
は、半径（O₂−２Ｐ）、（O₂−２Ｑ）は等しくな
いことを前提とし、ほぼ円形なる語を使用してい
るのである。非円形の形状は、このように幾何学
的に整つた形状のものだけに限定されるものでは
なく、必要があれば他のどのような形のものとも
することができるが、一般に機械工作技術上の難
易を考慮すると、幾何学的に整つた形状のものの
方が有利である。最終的には、これら非円形の形
状はその最大部の数とともに、使用時のねじ込み
トルクの軽減と締め付け後の緩み止めの効果を考
慮し、使用条件に合わせて決められるべきもので
ある。

軸直角断面が非円形の前記のようなねじ素材の
外周面上には、ねじ部２の全長にわたり、連続し
たねじ山状突起３が刻設してある。このねじ山状
突起３は、その断面がどこでも一様である必要は
ない。非円形の最大部２Ｐ，３Ｐ，３Ｑ，４Ｐ，
４Ｑ，４Ｒ付近だけを、加工あるいは締め付けさ
れるめねじのねじ溝の輪郭形状と一致させておけ
ばよく、その他の部分では、完全なねじ山形の輪
郭を上限として、ねじ山の角度も山の高さも異な
つていて差支えない。ねじ山の角度は鈍角に、山
の高さは低くなるように変形させるのが普通であ
る。先行特許第771130号（特公昭45−30853号公
報参照）、「非円形ねじ」にはこのような形状のも
のが示されている。

非円形の最大部２Ｐ，３Ｐ，３Ｑ，４Ｐ，４
Ｑ，４Ｒにおけるねじ山状突起３の最高点すなわ
ち山の頂４を順次連ねていつてなる一つまたは複
数のつる巻線の内の一つ２Ｐ，３Ｐ，４Ｐによる
つる巻線Ｘだけが第５図に示したようなO₁−O₁
を中心とする仮想の円筒（前記コイルの外径W.
Dと等しい直径をもつた円筒）の内面に接するよ
うに、非円形の中心O₂，O₃，O₄と前記仮想円筒
の中心O₁−O₁とは所要の距離を保つように偏心
させておく。すなわち、非円形の中心O₂，O₃，
O₄と仮想円筒の中心O₁とは一致しないように構
成されているのである。

第５図には、つる巻線Ｘと素材の軸直角断面の
非円形との関係を模型的に透視して示してある。
第５図において、直径O₁−O₁を中心軸とする仮
想円筒６の内面に接する一つのつる巻線Ｘは、円
筒６の下面７より約１廻転強左巻きに廻つて上面
８に達しているが、O₂を中心とするほぼ円形の
軸直角断面の最大部２Ｐは、下面７において円
O₁に接触し、この状態を保持したまま、つる巻
線Ｘに沿つて左巻きに徐々に廻転しつつ上昇し、
上面８に至つている。

この発明によるねじ状体は、以上述べたように
構成されているので、これを加工物に予め設けら
れたねじ下穴内にさし込んで、頭部１を押圧しな
がら廻転していくと、案内部５に続いて、まず、
非円形のねじ素材の先端部分がねじ下穴の内壁に
接触して、めねじのねじ山を形成する作用が始ま
ることになる。この時作用するねじ部２の初期の
作用外径は、第２図のものでは２Ｐ，２Ｑの二点
を含む円の直径に等しく、第３図のものでは３
Ｐ，３Ｑの二点を含む円の直径に等しく、第４図
のものでは４Ｐ，４Ｑ，４Ｒの三点を含む円の直
径に等しく、いずれも非円形素材の外接円の直径
そのものである。

ねじ部２のねじ込みが進行していつて、頭部１
の下面まで全部ねじ込みが終つた状態になると、
作用外径は、つる巻線Ｘにおけるひねりの最大幅
でありコイルの外径であるW.Dとなり、これが
最終的の作用外径ということになる。このとき、
このねじ状体は、つる巻線Ｘでねじ下穴の内壁に
接触し、ねじ部２はその全長にわたつてねじ下穴
内にねじ込まれていることになる。

このように、ねじ状体のねじ下穴の内壁に対す
る接触状態は、ねじ込み作用の進行に従つて徐々
に変化し、作用外径はねじ素材そのものである最
小作用外径から始まつて、最終的にはコイルの外
径W.Dに達するものである。

このねじ状体のねじ込み作用における中心は、
ねじ込みの初期においては非円形素材の中心O₂，
O₃，O₄であり、ねじ込みが次第に進行していく
に従つて、その中心は移動し、最終的には、仮想
円筒６の中心O₁に至る。ねじ込みの中間の位置
においては、ねじ込み作用の中心は、つる巻線の
リード角によつて定まるコイルの一巻きの長さに
応じて、その長さの間で徐々に移動していること
になる。従つて、つる巻線Ｘのリード角、コイル
の一巻きの長さ、ねじ部２の全長に何巻きのコイ
ルを設けるか等は現実の使用目的に合わせて設計
されていなければならない。

第１図に示した実施例のものでは、つる巻線Ｘ
はねじ部２の全長において約１廻転強巻きついて
おり、最終的作用外径は仮想円筒６の直径と同じ
であり、その時のねじ込み作用の中心は当然仮想
円筒６の中心O₁である。ねじ込み作業時の中心
の移動は、当然作用外径の変化となつて表われ
る。すなわち、くり返すようになるが、第２図の
ものにおいては、初期の作用外径は線分２Ｐ−２
Ｑの長さをもち、ねじ下穴の側壁に２Ｐ，２Ｑの
二点で接触している。ねじ込みの進行に従つて、
点２Ｑは次第に下穴内の側壁より遠ざかり、作用
外径は、最終的には、コイルの一廻転の終りにコ
イルの外径W.Dに達する。第３図のものにおい
ては、初期の作用外径は線分３Ｐ−３Ｑの長さを
持ち、ねじ下穴内の側壁に３Ｐ，３Ｑの二点で接
触している。ねじ込みの進行に従つて、点３Ｑが
次第に下穴内の側壁より遠ざかり、作用外径は、
最終的には、コイルの一廻転の終りにコイルの外
径W.Dに達する。第４図のものにおいては、初
期の作用外径は、O₄を中心とし、点４Ｐ，４Ｑ，
４Ｒを通る円の直径に等しく、ねじ下穴内の側壁
４Ｐ，４Ｑ，４Ｒの三点で接触している。ねじ込
みの進行に従つて、点４Ｑ，４Ｒは次第に下穴内
の側壁より遠ざかり、作用外径は、最終的には、
コイルの一廻転の終りにコイルの外径W.Dに達
する。

ねじ込み作用の中心の移動量は、非円形素材の
中心O₂，O₃，O₄と仮想円筒６の中心O₁との偏心
距離Ｈに相当し、作用外径は偏心距離Ｈの２倍だ
け変化することになる。この偏心距離Ｈは、ねじ
状体の呼び径と作用長さすなわちねじ部２の全長
の長さにより前記つる巻線Ｘのリード角と関連し
て設定されるべき設計事項であつて、０（零）に
近接した値より、必要に応じ、さらに大きな値を
取ることができるが、通常、呼び径M3〜M6位の
ものについてはおおむね0.1mm〜0.25mm位に設定
されることが多い。この偏心は、つる巻線Ｘの初
まりにおける偏心距離Ｈの値を０（零）とし、次
第にその値を増加して行つて、所要の最終値に達
するように設定することも可能である。

この発明のねじ状体は、ねじ込み作業の進行に
あたり、作用外径の変化があるので、ねじ込み初
期にはねじ不穴がかなり小さ目であつても、よく
これに適合して作業を進めることができるし、作
業が進むに従がつて、作用外径が徐々に増して行
くと共に、ねじ下穴内の側壁に接するねじ状突起
３はつる巻線Ｘのねじりに沿つて接触状態が徐々
に変動することになるので、めねじの成形作用
は、徐々にかつ極めて円滑に行われるのである。
さらにねじ込みが進行すれば、ねじ部２のゆるや
かなコイル状のねじりによる弾力の反発効果も
徐々に付加されて行つて軸力を増す作用を起し、
締め付け完了後もこの弾力は残存し、緩み止め作
用をすることになるのである。

ねじ部２に与えられたコイル状のねじりは、右
ねじの場合左巻きにするのが普通であり効果が良
いように考えられる。これは、右廻りのねじ込み
作業が始まつて、ねじ部２の先端に加工抵抗が起
ると、左巻きのコイル状のねじりはコイルを巻き
込む方向にねじられるので、コイル外径は縮小す
る傾向になつてねじ込み易くなり、ねじ部２を反
対方向に廻すと、左巻きのコイルは外径を拡大す
る傾向になつてねじ状突起３がめねじに食い込む
ように作用するので、緩み止めの効果が起るから
である。

この発明のねじ状体は、全体的にみると、丸棒
素材より転造によつて量産するのに適した範囲の
非円形状となつているので、このねじ状体を平面
上に展開した時得られるような形状のねじ面を持
つたねじ転造平ダイスを用いることにより容易に
転造することができる。

このねじ状体は、通常、焼入硬化したタツピン
ねじとして使用するが、単に締め付け用のみに使
用する場合、あるいはプラスチツク材料等に使用
する場合には焼入する必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一般的外観形状を示す平面
図、第２図、第３図、第４図はそれぞれねじ部の
軸直角断面図で説明の便宜上リードを付けずやや
拡大して示してある。第５図は、非円形素材と仮
想円筒との関係を模型的に透視して示した説明図
である。１は頭部、２はねじ部、３はねじ山状突起、４
は山の頂、５は案内部、６は仮想円筒、７は仮想
円筒の下面、８は仮想円筒の上面。Ｘはつる巻
線、O₁は仮想円筒の中心、O₂，O₃，O₄はそれぞ
れ第２図、第３図、第４図における非円形の中
心。２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｃ，４Ｄ
はそれぞれ前記各非円形の中心を通る直線、２
Ｐ，２Ｑ，３Ｐ，３Ｑ，４Ｐ，４Ｑ，４Ｒはそれ
ぞれ前記各非円形における最大部の点、W.Dは
コイルの外径、Ｈは偏心距離である。

Claims

【特許請求の範囲】１全長にわたつてコイル状のゆるやかなねじり
を与えた非円形素材の外周面上には、連続したね
じ山状突起を刻設し、前記素材の非円形の最大部
における前記ねじ山状突起の山の頂を順次連ねて
いつてなるつる巻線の内の一つだけが仮想の円筒
の内面に接し、非円形素材の他の部分はすべて前
記円筒の内面より離れているように形成され、非
円形素材の中心と前記円筒の中心軸とは所要の距
離を保つように偏心させてあることを特徴とする
コイル状にした非円形ねじ。２非円形素材の軸直角断面の形状は、ほぼ円形
となつている特許請求の範囲第１項記載のコイル
状にした非円形ねじ。３非円形素材の軸直角断面の形状は、ほぼだ円
形となつている特許請求の範囲第１項記載のコイ
ル状にした非円形ねじ。４非円形素材の軸直角断面の形状は、角（か
ど）部に丸味を持たせたやや外ふくらみの３角形
となつている特許請求の範囲第１項記載のコイル
状にした非円形ねじ。