(57)【要約】【課題】  相手物へのねじ込みトルクを小さくでき、かつ相手物の下穴周面の雌ねじを簡単に壊してしまうことのないタッピンねじを提供する。【解決手段】  タッピンねじ１０では、ねじ山角度が３０°となるようにねじ部３０を形成しているので、相手物へのねじ込みトルクを小さくすることができ、かつ、ねじ部３０から下穴周面の雌ねじ部にかかる力の径方向成分、即ち相手物を径方向外側へ押し広げようとする力を小さくすることができる。これにより、相手物が径方向外側へ押し広げられて割れるのを防止することができる。また、ねじ部３０の山頂部分１３０を円弧状としたことにより、タッピンねじ１０のねじ込み時に、相手物を無理なく塑性変形させることができる。【選択図】  図１
2005114085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部に形成されたねじ部で相手物の下穴に雌ねじを形成しながら、前記相手物に締結されるタッピンねじであって、
前記ねじ部は、ねじ山角度が略３０°であり、前記軸部全長の半分以下の所定範囲において、その山頂部分が切り欠きによって部分的に切り欠かれており、
前記タッピンねじの軸心を含む断面において、前記ねじ部の山頂部分と谷底部分とを接続する接続部が、相手物の下穴径よりも小径の領域で円弧状になっていることを特徴とするタッピンねじ。
【請求項２】
前記断面において、前記ねじ部の山頂部分と谷底部分とを接続する接続部が、前記相手物の下穴径よりも大径の領域で直線状となっていることを特徴とする請求項１に記載のタッピンねじ。
【請求項３】
前記断面において、前記ねじ部の山頂部分が円弧状となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のタッピンねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッピンねじに関し、詳細には、樹脂製の相手物に締め付けられるタッピンねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、相手物に穿設された下穴にねじ込まれることによって、該下穴に自らねじを切りつつ締め付けられていくタッピンねじが提案されている。また、タッピンねじを特に樹脂製の相手物にねじ込んでいく場合には、そのねじ込みトルクをできるだけ小さく、また相手物の下穴周面の雌ねじ部が破壊されてしまうトルク（ストリップトルク）をできるだけ大きくしたいという要求があり、その要求を満たすために様々な形状のタッピンねじが提案されている。例えば、特許文献１に係るタッピンねじでは、ねじ山角度を４０°以上かつ５０°以下として、ねじ山に複数の切り欠き（溝条）を設けることによって、ねじ込みトルクを低減すると共に、ストリップトルクの低下を防止している。
【特許文献１】実開昭５３−８３９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来技術では、タッピンねじのねじ部の山頂部分と谷底部分とが直線状の接続部で接続されているため、ねじを相手物の下穴にねじ込んでいく際、ねじ山によって切除された下穴周面の余肉がねじ部の谷底部分に流れ込みにくいという問題があった。余肉の谷底部分への流れ込みが不十分であると、下穴周面とねじ部の谷底部分との接触面積が小さくなり、タッピンねじと相手物との締結状態が不安定となって、下穴周面の雌ねじ部が小さいトルクでも破壊されてしまう可能性がある。また、ねじ山角度の大きさが、一般的なねじのねじ山角度の大きさとそれほど変わらないため、ねじ込みトルクをあまり低減することができないと共に、ねじ部のねじ山斜面から前記下穴周面の雌ねじ部にかかる力の径方向成分、即ち相手物を径方向に押し広げる力を小さくすることができず、相手物が径方向に押し広げられて割れる可能性があるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、相手物へのねじ込みトルクを小さくでき、かつ相手物の下穴周面の雌ねじを簡単に壊してしまうことのないタッピンねじを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のタッピンねじは、軸部に形成されたねじ部で相手物の下穴に雌ねじを形成しながら、前記相手物に締結されるものであって、前記ねじ部は、ねじ山角度が略３０°であり、前記軸部全長の半分以下の所定範囲において、その山頂部分が切り欠きによって部分的に切り欠かれており、前記タッピンねじの軸心を含む断面において、前記ねじ部の山頂部分と谷底部分とを接続する接続部が、相手物の下穴径よりも小径の領域で円弧状になっていることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載のタッピンねじでは、請求項１に記載のタッピンねじの構成に加えて、前記断面において、前記ねじ部の山頂部分と谷底部分とを接続する接続部が、前記相手物の下穴径よりも大径の領域で直線状となっていることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３に記載のタッピンねじでは、請求項１または２に記載のタッピンねじの構成に加えて、前記断面において、前記ねじ部の山頂部分が円弧状となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るタッピンねじでは、軸部に形成されたねじ山の角度を略３０°としたことにより、ねじ山と相手物との接触面積を小さくしてねじ込みトルクを低減することができ、相手物に対してより容易にタッピンねじをねじ込むことができる。ねじ山角度を小さくしたのに伴い、ねじ部から下穴周面の雌ねじ部にかかる力の径方向成分、即ち相手物を径方向外側へ押し広げようとする力を小さくすることができるので、相手物が割れるのを防止することができる。また、タッピンねじの軸心を含む断面におけるねじ部の山頂部分と谷底部分とを接続する接続部が、相手物の下穴径よりも小径の領域で円弧状になっているので、タッピンねじを相手物の下穴にねじ込んだときに、ねじの谷底部分に相手物の余肉が円滑に流れ込むようにすることができ、両部材の締結を確実なものとして、下穴周面の雌ねじ部が破壊されるトルクを高くすることができる。従って、下穴周面の雌ねじ部が簡単には破壊されず、例えば、タッピンねじを目視しづらい箇所において相手物に締め付けていく場合、ねじの相手物への着座を手の感覚のみによって確認でき、締め付け作業を確実に行うことができる。
【０００９】
また、ねじ部の山頂部分を部分的に切り欠いたことにより、相手物の下穴周面に効率よく雌ねじを形成することができ、相手物へのタッピンねじのねじ込みトルクを低減できる。また、この切り欠きの形成範囲を軸部全長の半分以下に抑えたことで、タッピンねじのねじ部と相手物との接触面積を確保し両部材を確実に締結できるので、下穴周面の雌ねじ部が簡単に破壊されてしまうのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化したタッピンねじの一実施形態について、図を参照して説明する。ここで、本実施の形態のタッピンねじは、図示外の樹脂製部材に対し、その下穴に雌ねじを形成しながら締め付けられていくものであり、自動車の車体へ樹脂製部材を取り付ける場合等に好適に用いることができる。まず、図１及び図２を参照して、タッピンねじ１０の全体構造について説明する。図１に示すように、タッピンねじ１０は、共通の軸心Ｌに沿って延びる頭部１２及び軸部１３から構成されており、軸部１３は、先端に向かって所定のテーパ角をもって僅かに縮径した形状となっている。軸部１３の外周面には、そのほぼ全長に渡ってねじ部３０が形成されており、該ねじ部３０はそのねじ山角度が３０°に形成されている。ねじ部３０の形状については後述する。
【００１１】
また、軸部１３の先端部から頭部１２方向に略４ピッチ分の範囲に渡って、ねじ部３０の山頂部分１３０には、複数の切り欠き５０が形成されている。図２に示すように、切り欠き５０は、タッピンねじ１０を底面側から見たとき、略円形のねじ部３０の山頂部分１３０において、軸部１３の周方向に対してほぼ９０°の間隔を空けて均等に位置するように、ねじ１ピッチに対して４つずつ形成されている。この切り欠き５０は、平面視で略三角形状となっており、山頂部分１３０から谷側部分１３１（図１参照）に向かって、谷底部分１３１までは至らない程度の所定深さをもって切り欠かれている。
【００１２】
次に、図３を参照して、ねじ部３０の形状について詳細に説明する。ここで、図３は、タッピンねじ１０の軸心Ｌを含む断面におけるねじ部３０の部分拡大図である。図３に示すように、タッピンねじ１０のねじ部３０は、ねじ山角度が３０°に形成されており、その谷底部分１３１は直線状に、山頂部分１３０は円弧状にそれぞれ形成されている。また、谷底部分１３１と山頂部分１３０とは、接続部１４０によって接続されている。接続部１４０は、谷底部分１３１側の谷底側接続部１４０ａと、山頂部分１３０側の山頂側接続部１４０ｂとを備えており、谷底側接続部１４０ａは円弧状、山頂側接続部１４０ｂは直線状となっている。詳しくは、谷底側接続部１４０ａは、図中２点鎖線で示す相手物の下穴８０の径ｄよりも小径の領域に形成され、山頂側接続部１４０ｂは、下穴径ｄよりも小径の領域の一部と、下穴径ｄより大径の領域とに渡って形成されている。尚、接続部１４０をねじ部３０の谷底側で円弧状としているのは、タッピンねじ１０の相手物への締め付け時に、下穴８０周面の余肉がねじ部３０の谷底部分１３１に円滑に流れ込むようにするためであり、好適には、接続部１４０を、下穴径ｄより小径の領域では常に円弧状に、下穴径ｄより大径の領域では常に直線状になるように形成することが望ましい。
【００１３】
次に、以上に説明したタッピンねじ１０と、タッピンねじ１０と構造の異なる他のタッピンねじとをそれぞれ実際に樹脂製の相手物に締め付けたときの両者の性能の違いについて、表１及び表２を参照して説明する。尚、実際の締め付けに際し、タッピンねじは合金鋼で成形された外径６ｍｍのものを、相手物は、材質がガラスファイバーを含有したＰＢＴ樹脂であって、表１では下穴径が５．１ｍｍ、表２では下穴径が５．３ｍｍのものを使用している。また、ねじを締め付けていったときに、相手物の下穴周面の雌ねじ部が破壊されてしまう程度のトルクを表中ではストリップトルクとし、比較対象となる各タッピンねじは、比較のために、タッピンねじ１０と異なる構造とした箇所以外はタッピンねじ１０と同じ構造とする。
【００１４】
表１に示すように、タッピンねじ１０を他のタッピンねじと比較すると、タッピンねじ１０のねじ込みトルクが４．０Ｎ・ｍであるのに対し、ねじ山角度が２０°のタッピンねじでは、ねじ込みトルクが３．９Ｎ・ｍとより小さくなっている。しかし、２０°のタッピンねじでは、ストリップトルクが１６．９Ｎ・ｍと小さいため、同トルクが１８．５Ｎ・ｍのタッピンねじ１０よりも、締め付け時に相手物の下穴周面の雌ねじ部を簡単に破壊してしまう可能性が高い。また、ストリップトルクは、ねじ山角度が４０°のねじが最も高いが、該ねじではねじ込みトルクが４．２Ｎ・ｍと大きくなっている。即ち、ねじ山角度が３０°である本実施形態のタッピンねじ１０では、ねじ込みトルクをある程度まで小さくできると共に、高いストリップトルクを確保することができる。また、ストリップトルクとねじ込みトルクとの差が大きいので、ねじの相手物への着座感が得られやすく、例えば、目視しづらい箇所において相手物にタッピンねじ１０を締め付けていく場合にも好適に用いることができる。
【００１５】
【表１】
2005114085.tif 000003
【００１６】
【表２】
2005114085.tif 000004
【００１７】
また、表２に示すように、軸部先端側の４ピッチ分にのみ切り欠きが形成されたタッピンねじ１０と、全ねじ山に切り欠きが形成されたタッピンねじ及び切り欠きの全く形成されていないタッピンねじとを比較すると、タッピンねじ１０ではねじ込みトルクが３．３Ｎ・ｍであるのに対し、全ねじ山に切り欠きを設けたタッピンねじでは、当然ながらそのねじ込みトルクが３．１Ｎ・ｍとより小さくなっている。ただし、ストリップトルクは１４．７Ｎ・ｍと小さく、ストリップトルクとねじ込みトルクとの差は小さいので相手物へのねじの着座感は得られにくく、ストリップトルクが１７．０Ｎ・ｍのタッピンねじ１０よりも、締め付け時に相手物の下穴周面の雌ねじ部を破壊してしまう可能性が高い。
【００１８】
ストリップトルクについては、切り欠きを設けていないタッピンねじが最も大きいが、切り欠きがないため当然ねじ込みトルクも高くなっている。それに対し、本実施の形態のタッピンねじ１０では、ストリップトルクが１７．０Ｎ・ｍであり、切り欠きのないタッピンねじとほぼ同等の値となっている。即ち、上記３つのタッピンねじの内、本実施形態のタッピンねじ１０は、ねじ込みトルクを小さくし、かつストリップトルクを高く確保することでストリップトルクとねじ込みトルクとの差を最も大きくできる。従って、ねじの相手物への着座感が得られやすく、締め付け作業の効率を上げることができる。
【００１９】
以上説明したように、本実施の形態のタッピンねじ１０では、ねじ山角度が３０°となるようにねじ部３０を形成しているので、相手物へのねじ込みトルクを小さくすることができ、かつ、ねじ部から下穴周面の雌ねじ部にかかる力の径方向成分、即ち相手物を径方向外側へ押し広げようとする力を小さくすることができる。これにより、相手物が径方向外側へ押し広げられて割れるのを防止することができる。また、ねじ部３０の山頂部分１３０を円弧状としたことにより、タッピンねじのねじ込み時に、相手物を無理なく塑性変形させることができる。
【００２０】
また、ねじ部３０の山頂部分１３０と谷底部分１３１とを接続する接続部１４０が、相手物の下穴径ｄよりも小径の領域で円弧状になっているので、タッピンねじのねじ込み時に、ねじ部３０の谷底部分１３１に相手物の余肉が円滑に流れ込むようにすることができる。これにより、タッピンねじ１０と相手物との締結を確実なものとして、下穴周面の雌ねじ部が破壊されるトルクを高くすることができる。そして、ねじ込みトルクと雌ねじ部が破壊されるトルクとの差を大きくできるので、タッピンねじ１０の相手物への着座感が得られやすく、例えば、タッピンねじ１０を目視しづらい箇所において相手物に締め付けていく場合、ねじの相手物への着座をねじ込んだ感覚のみによって確認でき、締め付け作業を確実に行うことができる。
【００２１】
さらに、ねじ部３０の山頂部分１３０を切り欠き５０によって部分的に切り欠いたことにより、相手物の下穴周面に効率よく雌ねじを形成することができ、相手物へのタッピンねじ１０のねじ込みトルクを低減できる。また、この切り欠き５０の形成範囲を軸部１３全長の半分以下、具体的には略４ピッチ分に抑えたことで、タッピンねじ１０のねじ部３０と相手物との接触面積を確保し両部材を確実に締結できるので、下穴周面の雌ねじ部が簡単に破壊されてしまうことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】タッピンねじ１０の斜視図である。
【図２】タッピンねじ１０の底面図である。
【図３】タッピンねじ１０の軸心Ｌを含む断面におけるねじ部３０の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０    タッピンねじ
１２    頭部
１３    軸部
３０    ねじ部
５０    切り欠き
１３０    山頂部分
１３１    谷底部分
１４０    接続部
１４０ａ    谷底側接続部
１４０ｂ    山頂側接続部
【図１】
2005114085.tif 000005
【図２】
2005114085.tif 000006
【図３】
2005114085.tif 000007