(57)【要約】 【課題】比較的軟質な材料からなるワークに類似した材料製のねじを得るとともにアルミニウム合金のリサイクル性を高める雌ねじ成形機能付きねじを得る。【解決手段】頭部２と一体の脚部３にねじ山１０が形成されたねじ１において、アルミニウム合金製であるとともに硬質陽極酸化皮膜処理が施され、しかも、頭部側のねじ山１０は高さの等しい通常ねじ山部１１で、脚部３の先端にはこれより小径の案内ねじ山部１４を設け、案内ねじ山部１４と通常ねじ山部１１との間に厚みが通常ねじ山部１１より厚い雌ねじ成形部１５を形成した雌ねじ成形機能付きねじであるので、アルミニウム合金製のねじで雌ねじを形成しながらねじ込むことが可能で、しかも、雌ねじ成形部は厚みが厚く頂部は平坦であるから、ねじ込み抵抗が緩和されるとともに強度も向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動穴（４）を有する頭部（２）とこれと一体の脚部（３）とから構成され、この脚部にねじ山（１０）が形成されたねじ（１）において、
ねじのねじ素材はアルミニウム合金製であるとともに硬質陽極酸化皮膜処理が施され、しかも、頭部側のねじ山は高さの等しい通常ねじ山部（１１）であり、脚部の先端には前記通常ねじ山部より小径のねじ山径を有する案内ねじ山部（１４）を設け、この案内ねじ山部と通常ねじ山部との間にねじ山を構成する追い側フランク面（１２）と進み側フランク面（１３）との間の厚みが通常ねじ山部より厚い雌ねじ成形部（１５）を多くとも略１周形成し、ワーク（２０）の下穴（２１）に雌ねじ（２２）を形成しながらねじ込むことを特徴とする雌ねじ成形機能付きねじ。
【請求項２】
ねじ山は脚部の軸線に直交する垂線に対して追い側フランク面と進み側フランク面とから構成される夫々のフランク角（α）が等角であることを特徴とする請求項１記載の雌ねじ成形機能付きねじ。
【請求項３】
案内ねじ山部は脚部の先端から雌ねじ成形部にかけて徐々にそのねじ山径が大きくなっているとともにこのねじ山の稜線は雌ねじ成形部にかけて平坦な平面状となっていることを特徴とする請求項１又は２記載の雌ねじ成形機能付きねじ。
【請求項４】
ねじ素材はＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系であって、ＪＩＳ規格の材料記号Ａ７０５０、Ａ７０７５のアルミニウム合金に圧造及び転造加工を施して、しかも、これにＴ７３処理による熱処理を加えたものであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の雌ねじ成形機能付きねじ。
【請求項５】
脚部はその先端にワークの締結位置に雌ねじを形成可能な下穴を穿孔するドリル部（６）を有していることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の雌ねじ成形機能付きねじ。
【請求項６】
脚部はそのねじ山を有する表面に潤滑処理を施していることを特徴とする請求項１、２３、４又は５記載の雌ねじ成形機能付きねじ。
【請求項７】
潤滑処理は潤滑剤を内包するマイクロカプセルを含有した被覆材で脚部を被覆する構成であることを特徴とする請求項６記載の雌ねじ成形機能付きねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金あるいはマグネシウム合金等の軟質材製のワークに部品を取り付けるためのねじであって、このような軟質材製のワークに形成された下穴に雌ねじを形成しながらねじ込んだり、ワークに下穴を開けるとともに雌ねじを形成しながらねじ込まれるアルミニウム合金製の雌ねじ成形機能付きねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年多く普及している携帯電話、パソコン及び携帯型音楽プレーヤ等の電気製品や自動車部品等においては、その軽量化、小型化及び加工性の良さからアルミニウム合金やマグネシウム合金が多く使用されており、これには部品を取り付けるために多くのねじが使用されている。このような製品に使用されるねじは軟質材製のワークへの締結強度を維持する必要から各種開発されているが、これらは全てワークに雌ねじが形成されたねじ込み下穴としての雌ねじ穴をあらかじめ形成し、これにねじをねじ込んでおり、未だにこれら軟質材と同一種類の材料で雌ねじを形成しながらあるいはワークに下穴を開けながら安定してねじ込むことのできる強度の高いねじ部品が開発されていないのが現状である。
【０００３】
このようなねじとして例えば、特開２００１−１４０８４３号公報に示すようなねじがある。これは被締結物をボルトにより他の部材に締結する締結方法であり、相手部材に被締結物を取り付けたり、相手部材から被締結物を取り外したりする際にこれらを取り付けるボルトやワッシャの脱落を防止するための改良に関するものである。これに使用されているボルトはアルミニウムねじをアルマイト処理したものであり、あらかじめ形成された雌ねじ穴にねじ込むようになっている。
【特許文献１】特開２００１−１４０８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このように雌ねじ穴があらかじめ形成されているところにアルミニウム合金製のねじをねじ込むことは可能であるが、ワークに雌ねじが形成されていない下穴に雌ねじを形成しながらねじ込んだり、このような下穴の無いワークに直接下穴を形成しながら、しかも、その下穴に雌ねじを形成しながらアルミニウム合金製のねじをねじ込むことは不可能であった。これは、例えば、ワークがアルミ合金ダイキャスト（ＪＩＳ規格のＡＤＣ１２）で、これにねじ込まれるねじがアルミニウム合金製であると、このねじは通常、表面硬度がＨｖ３５０未満で、これの心部硬度がＨｖ１４０〜１７０であることから、下穴に雌ねじを形成しながらねじ込まれる、所謂タッピンねじにおいては、このねじ込み途中でねじ山がワークとの間の抵抗により潰れたり、凝着する等してねじが完全に締まらない。また、脚部の先端にドリル部を有する、所謂ドリリングねじにあっても、同様の表面硬度及び心部硬度のため、ドリル部の先端が丸くなったり、切り羽が欠けたりしてねじ込み作業が不可能である等の課題を有している。
【０００５】
本発明の目的は、このような課題を解消するとともに比較的軟質な材料からなるワークに類似した材料製のねじを得るとともにアルミニウム合金のリサイクル性を高める雌ねじ成形機能付きねじを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、駆動穴４を有する頭部２とこれと一体の脚部３とから構成され、この脚部３にねじ山１０が形成されたねじ１において、ねじ１のねじ素材はアルミニウム合金製であるとともに硬質陽極酸化皮膜処理が施され、しかも、頭部側のねじ山１０は高さの等しい通常ねじ山部１１であり、脚部３の先端には前記通常ねじ山部１１より小径のねじ山径を有する案内ねじ山部１４を設け、この案内ねじ山部１４と通常ねじ山部１１との間にねじ山１０を構成する追い側フランク面１２と進み側フランク面１３との間の厚みが通常ねじ山部１１より厚い雌ねじ成形部１５を多くとも略１周形成し、ワーク２０の下穴２１に雌ねじ２２を形成しながらねじ込む雌ねじ成形機能付きねじを提供することで達成される。
【０００７】
また、本発明の目的は、前記構成に加えて、ねじ山は脚部３の軸線に直交する垂線に対して追い側フランク面１２と進み側フランク面１３とから構成される夫々のフランク角（α）が等角である雌ねじ成形機能付きねじであるから、ねじ山には高い強度が得られる。その上、これら構成に加えて、案内ねじ山部は脚部３の先端から雌ねじ成形部１５にかけて徐々にそのねじ山径が大きくなっているとともにこのねじ山１０の稜線は雌ねじ成形部１５にかけて平坦な平面状となっている雌ねじ成形機能付きねじとすることで、案内ねじ山部のねじ山の厚みが厚くなり、下穴への雌ねじ成形開始時にねじ山が潰れることなく、安定した雌ねじ成形が可能になる。
【０００８】
更に、これらの構成において、ねじ素材はＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系であって、ＪＩＳ規格の材料記号Ａ７０５０、Ａ７０７５のアルミニウム合金に圧造及び転造加工を施して、しかも、これにＴ７３処理による熱処理を加えたものであるので、雌ねじ成形作用はねじ山が潰れることなく滑らかになる。
【０００９】
その上、本発明における脚部はその先端にワーク２０の締結位置に雌ねじ２２を形成可能な下穴２１を穿孔するドリル部６を有していることで、ワークに下穴がなくてもこのねじをねじ込むことができる。
【００１０】
しかも、これら構成の脚部はそのねじ山１０を有する表面に潤滑処理を施しているので、ねじ込み作業中にこの潤滑剤によりワークとの接触面での抵抗が緩和されることになり、特に、前記構成における潤滑処理は潤滑剤を内包するマイクロカプセルを含有した被覆材で脚部３を被覆する構成であることから再使用においてもこの潤滑作用を十分に発揮することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ワークの下穴にアルミニウム合金製のねじで雌ねじを形成しながらねじ込むことが可能になり、また、下穴の無いワークにも直接下穴を形成するとともにその下穴に雌ねじを形成しながらねじ込むことも可能になる。更に、ねじ山はフランク角が等角であるので、ねじ山自体の強度も高くなり、ねじ山の潰れも減少する。しかも、雌ねじ成形部は通常ねじ山部のねじ山より追い側フランク面と進み側フランク面との間の厚みが厚くなっているとともにそのねじ山頂部は平坦となっているから、雌ねじは僅かに幅広形状となり、通常ねじ山部でのねじ込み時の抵抗が緩和されるとともに雌ねじ成形部の強度も向上する。更に、このように硬質陽極酸化皮膜処理を施したアルミニウム合金製のねじは脚部の先端から雌ねじ成形部にかけて徐々にねじ山が大きくなっているので、雌ねじ成形時におけるねじ込み抵抗が急激に大きくならず、ねじ込み初期のねじ込みトルクを低くすることができる。しかも、この案内ねじ山部のねじ山の稜線は平坦な平面状となっているので、ねじ込み初期におけるねじの潰れも減少するとともにこれの製造に使用する転造ダイスの製造において雌ねじ成形部の平坦面の成形部分の加工が容易になる。その上、特に、ねじ素材はＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系であって、ＪＩＳ規格の材料記号Ａ７０５０、Ａ７０７５のアルミニウム合金材料とし、この材料に圧造及び転造加工を施してから、Ｔ７３処理による熱処理を加えた後、このねじ素材に硬質陽極酸化皮膜処理を施して得られたねじを使用することで、例えば、ワークがアルミ合金ダイキャスト（ＪＩＳ規格のＡＤＣ１２）であっても、このねじの表面硬度がＨｖ３５０以上で、これの心部硬度がＨｖ１７０〜２００であることから、下穴に雌ねじを形成しながらねじ込む、所謂タッピンねじとしての使用が可能になるとともに先端にドリル部を有する、所謂ドリリングねじとして使用してもドリル部が丸くなることもない。
【００１２】
また、このねじには潤滑処理が施されているので、ねじ込み作業中にねじ込み抵抗を少なくでき、ワークとの焼き付きが発生するといったことも解消される。特に、潤滑処理に使用する潤滑剤をマイクロカプセルに封入したものを被覆材としてねじの脚部に付着させることによって、潤滑剤の寿命が延びねじの再利用が生じてもこの潤滑作用が繰り返し得られる。更に、アルミサッシ等に使用してもねじの材料の違いにより生じる電解腐食の発生がなく、特に、マグネシウム合金製のワークにアルミニウム合金製のねじをねじ込んだ場合は、ねじとの間で電解腐食が発生せず、マグネシウムが溶けるといったこともない。その上、ねじとワークとの材質の違い、例えば、アルミサッシをステンレス製ねじを用いて組み立てた場合に比べて、アルミニウム合金製のねじを使用した場合は熱伝導率の違いでの結露の発生も減少する。しかも、アルミニウム合金製のねじは比重や引っ張り強さで樹脂材と類似の性質があり、このため、軽量化に貢献できるとともに締結ヶ所でねじに負荷がかかりにくい等の特有の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１及び図２において、１は頭部２とこれに一体に形成された脚部３とからなるアルミニウム合金製の雌ねじ成形機能付きねじの一例としてのタッピン機能を有するねじであり、頭部２にはねじ１にドライバビット（図示せず）からねじ込み駆動力が伝達される駆動穴４が形成されている。この頭部２と一体の前記脚部３には一条のねじ山１０が頭部２の座面５の近くから脚部３の先端にかけて形成してあり、この脚部３の途中から頭部側にかけては一般的なタッピンねじと同様の高さで、その高さの等しい通常ねじ山部１１が形成されている。このねじ山１０は図３に示すように、脚部３の軸線に直交する垂線に対して追い側フランク面１２と進み側フランク面１３とから構成されるねじ山１０のフランク角（α）が等しい等角となっており、この脚部３はその断面が略三角形状となっており、ねじ込み時の抵抗が僅かでも軽減されるようになっている。
【００１４】
この脚部３の先端側には前記通常ねじ山部１１のねじ山径より小径のねじ山径を有する案内ねじ山部１４が設けてあり、この案内ねじ山部１４の先端に位置するねじ山１０は図４に示すように、ワーク２０に形成されている下穴２１の直径と同径かこれより僅かに大きくて前記通常ねじ山部１１より小さいねじ山径に設定されている。このため、ねじ込み開始時における下穴２１には僅かにねじ山稜線による筋状の雌ねじ２２が形成される程度となっている。
【００１５】
更に、この案内ねじ山部１４と通常ねじ山部１１との間には通常ねじ山部１１より追い側フランク面１２と進み側フランク面１３との間の厚みが通常ねじ山部１１より厚い雌ねじ成形部１５が多くとも略１周程度形成されている。この雌ねじ形成部１５のフランク面１２、１３は前記通常ねじ山部１１のフランク面１２、１３と平行になっており、しかも、この雌ねじ形成部１５の稜線には前記通常ねじ山部１１と同じねじ山高さにおいて平坦な所定幅（Ｔ）を有する平面形状となっている。一方、この雌ねじ成形部１５と脚部先端との間の前記案内ねじ山部１４は、脚部３の先端から雌ねじ成形部１５にかけて徐々にそのねじ山径が大きくなるよう形成されており、図３のように、これらねじ山頂点を結ぶ線Ａは傾斜し、案内ねじ山部１４はテーパ状となっている。即ち、図４に示すように、この案内ねじ山部１４は雌ねじ成形部１５にかけて徐々に径大となっているので、ねじ込み作業中にねじ１が傾斜しても簡単に修正可能となる。
【００１６】
尚、この実施の形態では、追い側フランク面１２と進み側フランク面１３とが構成するねじ山角が等しい等角山となっているが、これに代えて追い側フランク角が進み側フランク角より小さい非対称な不等角山であってもよく、このように、追い側フランク角が小さくなっているのはねじ１がねじ込まれて締め付けられると、ワーク２０との間でねじ１に軸力が加わり、断面略三角形状のねじ山外周が雌ねじに食い込み、緩み止め作用が生じるようにするためである。また、前記案内ねじ山部１４は図９に示すように、この実施の形態に代えてねじ山１０の稜線を雌ねじ成形部１５にかけて平坦な平面状としてもよく、このようにすることで、案内ねじ山のねじ山の厚みが厚くなり、下穴への雌ねじ成形開始時にねじ山が潰れることなく、安定した雌ねじ成形が可能になる。更に、この平坦な平面の幅（Ｔ）を同じにすることにより、ねじ込みが安定し、且つこのねじ山を転造加工する転造ダイスの加工も容易になる。
【００１７】
また、前記実施の形態ではねじ１の脚部３の断面が略三角形状のタッピンねじを示しているのに対して、図６及び図７は脚部３を円形形状としたタッピンねじを示すもう一つの実施の形態であり、このねじ山形状は前記実施の形態と同様な形状である。この場合は、僅かにねじ込み時のトルクが高くなる傾向がある。
【００１８】
図８はこのようなアルミニウム合金製のタッピンねじを加工するための製造工程図であり、３０は所定長さのアルミニウム素材（図示せず）に頭部２を形成するための圧造加工工程である。この工程で頭部２が形成された素材は次に配置されている転造加工工程３１に移り、脚部３の外周にねじ山１０が転造されるようになっている。このようにして得られたねじ素材は続いて硬質陽極酸化皮膜処理工程３２に移り、前記アルミニウム合金製のねじ１にはその表面に硬質陽極酸化皮膜が施されるようになっている。この硬質陽極酸化皮膜処理は通称、硬質アルマイト処理と称されており、この処理はアルミニウム合金の表面の硬度を素材状態より高くする処理である。
【００１９】
この処理は一般的にＪＩＳ規格に示されているアルミニウム合金の材料記号１０００、２０００、５０００、６０００、７０００番台及びその他のものを用いて製造されたねじ１に使用されており、その中でも特に、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系であって、ＪＩＳ規格の材料記号Ａ７０５０、Ａ７０７５のアルミニウム合金で、頭部２の圧造及び脚部３にねじ山転造加工を施してねじ素材を形成し、これにＴ７３処理による熱処理を加えてから、硬質陽極酸化皮膜処理を施すことにより得られるねじは、表面硬度がＨｖ３５０以上で、これの心部硬度がＨｖ１７０〜２００であり、これはタッピンねじ１には最も好適である。このＴ７３処理はＪＩＳ規格の材料記号Ａ７０５０、Ａ７０７５の合金で必要な処理であり、アルミニウム合金の種類が変われば当然にこの処理の必要ないものや異なる他の処理が必要になるものがあることは当然に理解されることである。
【００２０】
このような処理により得られたタッピンねじであっても十分に使用可能であるが、更にこの処理に続いて配置されている潤滑処理工程３３にねじを移すと、タッピンねじにはその表面に潤滑剤が付着する。一方、前記硬質陽極酸化皮膜処理工程３２においてねじ１の表面には微細な孔（図示せず）、即ちポーラスが無数に形成されているので、前記潤滑剤はこの孔に浸透することになり、潤滑剤をねじ表面に含浸したタッピンねじの製品３４が得られることになる。
【００２１】
尚、これらの実施の形態では、主としてワーク２０の下穴２１に雌ねじ２２を形成しながらねじ込むタッピンねじについて説明したが、これ以外に例えば、図１０に示すように、ワーク２０に直接下穴２１を開け、続いてこの下穴２１に雌ねじ２２を形成しながらねじ込む、ドリル部６を一体に形成した、所謂ドリリングねじに使用することもできる。
【００２２】
このようにして得られたアルミニウム合金製のタッピンねじをあらかじめワーク２０に形成されている下穴２１にねじ込みを開始すると、ねじ込み開始時には図４に示すように、脚部３の案内ねじ山部１４が下穴２１に押し込まれる。この状態においてタッピンねじは回転しているから続いて、空転することなく、下穴２１に食い付いて雌ねじ２２が形成されながらねじ込まれる。この時、タッピンねじがワーク２０の下穴２１に対して僅か倒れていても、このねじ込み開始時に作業者が下穴２１に沿うように修正することが可能であるので、この下穴２１に対してタッピンねじは円滑にねじ込まれることになり、ワーク２０の表面からねじ１の座面５が浮いた状態、即ち、ねじ浮きの発生も減少する。
【００２３】
このねじ込み作業により、雌ねじ成形部１５で雌ねじ２２は図５に示すように形成されることになり、通常ねじ山部１１のねじ山１０は雌ねじ２２への接触が緩和された状態となってねじ込まれる。このようにしてタッピンねじの座面５がワーク２０に着座すると、ねじ込み作業が完了し、ねじ１の脚部３には軸力が発生して雌ねじ２２にはねじ山１０の追い側フランク面１２が当接して強力な締結力が得られることになる。
【００２４】
このようなねじ込み作業において、タッピンねじには潤滑剤（図示せず）が付着しているので、ワーク２０との間にはその潤滑剤が介在することになり、タッピンねじとワーク２０との間には大きな接触抵抗が生じず、滑らかなねじ込み作用が得られる。また、この潤滑剤を粒径が１００〜３００μｍのマイクロカプセルに内包し、このマイクロカプセルを含有した被覆材（図示せず）でねじ１の脚部３を被覆するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１の右側面図である。
【図３】図１の要部拡大部分断面図である。
【図４】本発明のねじ込み開始状態を示す一部断面拡大図である。
【図５】本発明のねじ込み状態を示す一部断面拡大図である。
【図６】本発明のもう一つの実施の形態を示す正面図である。
【図７】図６の右側面図である。
【図８】本発明における製造工程を示す概略工程図である。
【図９】本発明におけるもう一つの案内ねじ山部を示す要部拡大部分断面図である。
【図１０】本発明のもう一つの実施例を示す要部正面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    ねじ
２    頭部
３    脚部
４    駆動穴
５    座面
６    ドリル部
１０    ねじ山
１１    通常ねじ山部
１２    追い側フランク面
１３    進み側フランク面
１４    案内ねじ山部
１５    雌ねじ成形部
２０    ワーク
２１    下穴
２２    雌ねじ
３０    圧造加工工程
３１    転造加工工程
３２    硬質陽極酸化皮膜処理工程
３３    潤滑処理工程
３４    製品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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