(57)【要約】【課題】芯部の硬度を低くし、表面の硬度を高くすることで比較的硬度の高いワークにねじ込み可能で且つ遅れ破壊を防止したセルフタッピンねじを得る。【解決手段】頭部２の駆動部に係合してねじ込まれる脚部３に雄ねじを形成したセルフタッピンねじ１であって、炭素含有量が０．０５〜０．１５％、マンガン含有量が１．６％以下の成分を含む冷間圧造用低炭素鋼線材を所定長さに切断し、これに頭部圧造成形及び脚部転造成形加工を施し、更に、これに浸炭窒化処理を施し、芯部の硬度がＨＶ３２０以下で、表面硬度がＨＶ４８０以上としたセルフタッピンねじであるので、高張力鋼板製のワークに使用しても、雌ねじを成形しながらねじ込まれる途中で雄ねじが潰れてねじ込みトルクが急激に増大することがなく、ねじ込み不良が発生しない。また、ねじの首飛び現象も生じなくなる。更に、遅れ破壊の発生が皆無になるとともにねじ込みトルクが正確に得られる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部（２）にドライバビットが係合する駆動部を有し、駆動部に係合してねじ込み力が与えられる脚部（３）に雄ねじを形成したセルフタッピンねじであって、炭素含有量が０．０５〜０．１５％、マンガン含有量が１．６％以下の成分を含む冷間圧造用低炭素鋼線材を所定長さに切断し、これに頭部圧造成形及び脚部転造成形加工を施し、しかも、前記頭部と脚部とからなるねじに浸炭窒化処理を施し、このねじの芯部の硬度がＨＶ３２０以下で、表面硬度をＨＶ４８０以上としたことを特徴とするセルフタッピンねじ。
【請求項２】
浸炭窒化処理は８３０℃〜９３０℃の温度範囲で窒素ガス雰囲気中で焼き入れし、この後、３５０℃〜４５０℃の温度範囲で焼き戻しする処理であることを特徴とする請求項１記載のセルフタッピンねじ。
【請求項３】
脚部は略三角形状に形成された断面形状となっていることを特徴とする請求項１又は２記載のセルフタッピンねじ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比較的硬度の高い材料のワークに形成されている下穴に雌ねじを形成しながらねじ込まれるセルフタッピンねじであって、特に、ねじ込み後に生じやすい首飛び等の遅れ破壊の防止に優れたセルフタッピンねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に金属板状のワークにねじ込まれるセルフタッピンねじは、表面硬度をワークの硬度以上に高くすることで、ワークの下穴にこれをねじ込む際に、脚部に形成された雄ねじが潰れないようになっている。従来から一般にワークの下穴に雌ねじを形成しながらねじ込まれるセルフタッピンねじは、その作業性の良さから部品の組立作業等において、広く使用されている。この場合のセルフタッピンねじは、通常、低炭素鋼線材を用いて圧造成形加工で成形されたねじに浸炭焼き入れ焼き戻し処理を施して雄ねじの表面の硬度を高くしたものが使用されている。このセルフタッピンねじの芯部の硬度はＪＩＳではＨＶ２００〜４００と規定されているが、表面硬度が高くなるにつれて芯部硬度も高くなり、ＨＶ４００に近づくにつれて、遅れ破壊現象（ねじ込み後しばらくしてからねじが破断される現象）が生じやすいので、これを防止するために通常の浸炭焼き入れを行って、ねじの表面硬度を下げ、芯部の硬度も下げているのが現状である。このセルフタッピンねじを使用して、最近需要が増加している高張力鋼板にねじ込んだ場合のねじ込み測定を５回行った結果を示すと、その測定結果及び平均は表１のようになっている。この場合の測定条件は、ワークは高張力鋼板、下穴径は３．７ｍｍ、セルフタッピンねじの呼び径は４．０ｍｍである。
【０００３】
【表１】
2004003548.tif 000003
【０００４】
このような測定結果であり、その平均始動トルクは０．９６Ｎ・ｍで、平均破断トルクは３．５０Ｎ・ｍとなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして製造されたセルフタッピンねじは通常の金属製のワークに対しては何らの支障もなくねじ込まれているが、高張力鋼板製のワークにおいて、このセルフタッピンねじを使用すると、このワークの硬度が比較的高いため、雌ねじを成形しながらねじ込まれる途中で雄ねじが潰れてねじ込みトルクが急激に増大し、ねじ込み不可能になったり、ねじの頭部が脚部から切断される所謂、首飛び現象が生じたりしていた。また、この高張力鋼板に使用可能なようにねじの表面硬度を上げた場合は、ねじ込み作業は可能になるが、表面硬度を上げることにより芯部硬度も上がるため、遅れ破壊が生じやすく、反対に通常の浸炭焼き入れで芯部の硬度を下げると、表面硬度は芯部の硬度低下量の２〜３倍も下がり、雄ねじの潰れが頻繁になる。更に、ねじ込み作業における始動トルク及び破断トルクが表１のように低くなっているので、自動ねじ締め機を使用してねじ込む作業において、そのねじ込みトルクの調整が難しい等の課題が生じている。
【０００６】
本発明の目的は、前記課題を解消するとともにねじの芯部の硬度を低くし、表面の硬度を高くすることで比較的硬度の高いワークに対してねじ込み可能で且つ遅れ破壊を防止したセルフタッピンねじを得ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、頭部２にドライバビットが係合する駆動部を有し、駆動部に係合してねじ込み力が与えられる脚部３に雄ねじを形成したセルフタッピンねじであって、炭素含有量が０．０５〜０．１５％、マンガン含有量が１．６％以下の成分を含む冷間圧造用低炭素鋼線材を所定長さに切断し、これに頭部圧造成形及び脚部転造成形加工を施し、しかも、前記頭部２と脚部３とからなるねじに浸炭窒化処理を施し、このねじの芯部の硬度がＨＶ３２０以下で、表面硬度をＨＶ４８０以上としたセルフタッピンねじを提供することで達成される。また、この目的は、前記構成に加えて、前記浸炭窒化処理は８３０℃〜９３０℃の温度範囲で窒素ガス雰囲気中で焼き入れし、この後、３５０℃〜４５０℃の温度範囲で焼き戻しする処理としたセルフタッピンねじとすることで、より優れたねじ込み性能が得られる。更に、これらにおいて、脚部３は略三角形状に形成された断面形状となっているセルフタッピンねじとすることで、雌ねじの成形が滑らかになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図４に基づき説明する。図１及び図２において、１は頭部２とこの頭部２と一体で且つ外周にねじ山１０が形成された雄ねじ形状の脚部３とからなるセルフタッピンねじである。このセルフタッピンねじ１の頭部２には脚部３の中心線上にドライバビット（図示せず）と係合して駆動部を構成する多角穴形状の駆動穴４が形成されている。この頭部２の駆動部は多角穴形状の駆動穴４であるが、この他に、例えば、十字穴形状、−溝形状あるいはその他の穴あるいは溝形状であってもよく、一般に普及している形状であれば、これに制限されるものではない。
【０００９】
また、この頭部２には、これに連続して頭部２より小径で断面が略三角形状の脚部３が一体に形成してあり、この脚部３には頭部側にねじ無し円筒部１１が設けられ、これに連続してねじ山１０が所定のピッチを有して成形されている。この脚部３の雄ねじはその軸線に直交する断面において略三角形状となっており、この略三角形状の谷部１２及びねじ山１０の等分割された三ヶ所には図２に示すように、夫々曲率半径の小さい円弧となった突部１３が設けられ、この突部１３と突部１３の間は曲率半径の大きい円弧で接続されている。この脚部３の先端側は僅かに先窄まり形状となっており、図３に示すワーク２０の下穴（雄ねじの有効径に近似した穴径）に対して先端が進入容易な形状となっている。
【００１０】
更に、このセルフタッピンねじ１は図４に示す工程で製造されるものであり、炭素含有量が０．０５〜０．１５％、マンガン含有量が１．６％以下の成分を含む冷間圧造用低炭素鋼線材をあらかじめ所定長さに切断設定したねじ素材を頭部圧造成形工程３０に供給し、頭部２とともに前記駆動穴４を成形する。続いて、この頭部２が成形されたねじ素材（図示せず）を脚部転造成形工程３１に移してねじ山転造加工を施し、脚部３の断面形状が略三角形状となったセルフタッピンねじ１としての形状が整えられるようになっている。続いて、このねじを熱処理工程としての浸炭窒化処理工程３２に移し、浸炭窒化処理を施すことで、ねじの芯部の硬度がＨＶ３２０以下（好ましくはＨＶ２２０〜３２０の範囲）で、表面硬度がＨＶ４８０以上のセルフタッピンねじ１が製品として得られる。この浸炭窒化処理は８３０℃〜９３０℃の温度範囲で窒素ガス雰囲気中であらかじめ設定された時間の間、焼き入れし、この後、３５０℃〜４５０℃の温度範囲で焼き戻しする処理であって、これにより、芯部の硬度が比較的低く、表面硬度との間に大きな差が生じることになる。
【００１１】
このようにして製造されたセルフタッピンねじ１を図３に示すように、ワーク２０の下穴にねじ込むと、下穴にはこのセルフタッピンねじ１のねじ山１０により雌ねじ２１が形成されながらねじ込まれる。この時、ワーク２０には被締結物２２が載置されているので、ワーク２０とセルフタッピンねじ１の頭部２との間にこれが固定される。このねじ込み作業において、そのねじ込み測定を従来と同様に５回行い、ねじ込み開始時の始動トルクとこのねじが破断される際の破断トルクとを測定した結果を表２に示す。この時の測定条件も、ワークは高張力鋼板、下穴径は３．７ｍｍ、セルフタッピンねじ１の呼び径は４．０ｍｍである。
【００１２】
【表２】
2004003548.tif 000004
【００１３】
このような測定結果であり、その平均始動トルクは０．８５Ｎ・ｍで、平均破断トルクは４．４１Ｎ・ｍとなっており、従来例より始動トルクが低く、反対に破断トルクは高くなっている。これにより、比較的硬度の高い高張力鋼板へのねじ込み作業において、ねじ込み不良が生じることなく確実なねじ込み作業が得られる。
【００１４】
尚、この実施の形態では、ねじ山１０の谷部１２に等間隔をおいて三ヶ所に曲率半径の小さい突部１３を形成した所謂、略三角断面形状の脚部３を形成しているが、これに限定されず、脚部３は例えば、略四角、略五角等の略多角形状あるいは円柱形状であってもよい。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は以上説明した実施の形態から明らかなように、頭部２の駆動部に係合してねじ込まれる脚部３に雄ねじを形成したセルフタッピンねじ１であって、炭素含有量が０．０５〜０．１５％、マンガン含有量が１．６％以下の成分を含む冷間圧造用低炭素鋼線材を所定長さに切断し、これに頭部圧造成形及び脚部転造成形加工を施し、しかも、頭部２と脚部３とからなるねじに浸炭窒化処理を施し、これの芯部の硬度がＨＶ３２０以下で、表面硬度がＨＶ４８０以上としたセルフタッピンねじである。
【００１６】
このため、需要が増加している比較的硬度の高いワーク、特に、高張力鋼板製のワークにおいて、このセルフタッピンねじを使用すると、ねじの表面硬度がワークより高いので、雌ねじを成形しながらねじ込まれる途中で雄ねじが潰れてねじ込みトルクが急激に増大することがなく、ねじ込み不良が発生しない。また、芯部の硬度が比較的低いので、ねじの頭部が脚部から切断される所謂、首飛び現象も生じなくなる。更に、従来のように、高張力鋼板に使用可能なようにねじの表面硬度を上げた場合にこれと比例して芯部の硬度も上がることがなく、遅れ破壊の発生が著しく減少する。一方、従来に比べてねじ込み始動トルクが下がり、破断トルクが上がるので、ねじ込みトルクが正確に得られる。
【００１７】
また、８３０℃〜９３０℃の温度範囲において窒素ガス雰囲気中で焼き入れし、この後、３５０℃〜４５０℃の温度範囲で焼き戻しする浸炭窒化処理を行っているので、芯部の硬度を下げても、表面硬度は芯部の硬度変化量と同等かこの変化量の１．５倍程度であり、芯部と表面との硬度差が大きい状態で維持されることになり、これにより、自動ねじ締め機等を使用してねじ込む作業において、そのねじ込みトルクの調整が容易になり、より優れたねじ込み性能が得られる。しかも、脚部３は略三角形状に形成された断面形状となっているので、下穴へのねじ込み時に雌ねじ成形が滑らかになり、ねじ込みトルクの低減に繋がる等の特有の効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すセルフタッピンねじの正面図である。
【図２】図１の底面図である。
【図３】本発明のねじ込み状態を示す断面図である。
【図４】本発明の製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
１　セルフタッピンねじ
２　頭部
３　脚部
４　駆動穴
１０　ねじ山
１１　ねじ無し円筒部
１２　谷部
１３　突部
２０　ワーク
２１　雌ねじ
２２　被締結物
３０　頭部圧造成形工程
３１　脚部転造成形工程
３２　浸炭窒化処理工程
【図１】
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【図２】
2004003548.tif 000006
【図３】
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【図４】
2004003548.tif 000008