(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄ねじの山頂幅を雌ねじの螺合部における谷幅と同じにして雄ねじの山頂部と雌ねじとの間の隙間を無くし、山頂部における両斜面の少なくとも一方に折曲した２つの斜面を形成し、２つの斜面の山頂側の斜面を雌ねじの螺合部の斜面と重なり合う接触面とし、前記２つの斜面のうちの他方の斜面では雌ねじとの間に隙間が形成されるようにしたことを特徴とする雄ねじ。
【請求項２】
雄ねじの山頂幅を雌ねじの螺合部における谷幅と同じにして雄ねじの山頂部と雌ねじとの間の隙間を無くし、山頂部における両斜面の少なくとも一方に折曲した２つの斜面を形成し、２つの斜面の山頂側の斜面を接触面とし、該接触面のフランク角を雌ねじの対向斜面のフランク角より微小な角度だけ小さくして接触面が山頂側で雌ねじと常時接触するのに対し麓側では弾性変位を受けたとき雌ねじと接触するようにし、前記２つの斜面のうちの他方の斜面では雌ねじのねじ山との間に隙間が形成されることを特徴とする雄ねじ。
【請求項３】
前記接触面のフランク角を雌ねじの対向するフランク角より１〜２°小さくしたことを特徴とする請求項２記載の雄ねじ。
【請求項４】
上記接触面が、雄ねじの締め付け方向後方の斜面に形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の雄ねじ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかの雄ねじと、雌ねじとの螺合構造であって、上記隙間に弛み防止剤が充填されたことを特徴とする雄ねじと雌ねじの螺合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルトやビスなどの雄ねじに関し、特に、締め付け易く、しかも、弛みにくい雄ねじと、この雄ねじを用いた雌ねじとの螺合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属やプラスチックなどの被締結部材に、タッピングなどにより雌ねじを刻設しておき、ボルトやビスなどの締め付けねじで締め付け固定する雄ねじは、マシンねじとして各種の機械の組立に使用されている。
【０００３】
図５は、このような従来の雄ねじ１と雌ねじ２との螺合状態を示す断面図である。雄ねじ１のねじ山と雌ねじ２のねじ山とは、同一の形状をしており、一方のねじ山の山頂と他方のねじ山の谷底とがぴったり重なり合うようにすれば、ガタツキなく止まり、しかも弛みにくくなる。
【０００４】
しかし、そのようにすると、雌雄の両ねじ山の表面全部が接触することになるので、締め付けトルクが増大し過ぎて、締め付けが困難になってしまう。そこで、図５に示すように、雌ねじ２の谷径Ｄを雄ねじ１の外径Ｄ′より大きくして締め付けトルクを低減するようにしている。
【０００５】
しかしながら、このような構成にすると、図５の矢印方向に雄ねじをねじ込む場合、ねじ込み方向の前方の斜面１ａは雌ねじ２のねじ込み方向の後方の斜面２ａに接触するが、反対側には、隙間ｓができてしまう。
【０００６】
このような隙間ｓができるために、締め付け後に振動が加わると、雄ねじの斜面１ａと雌ねじの接触している斜面２ａとがいつの間にか離れ、ねじが弛んでしまうこととなる。
【０００７】
この対策として、各種の弛み防止剤を使用することがある。これは、あらかじめ雄ねじに半溶融状態の弛み防止剤を塗布し、乾燥させた後、雌ねじにねじ込んで使用するもので、弛み防止剤は微小なカプセルからなり、ねじ込まれたときにこのカプセルが破壊されて再び溶融状態となり、隙間の狭い所にまで入り込んで固化し、接着力によりねじの弛みを防止するものである。
【０００８】
しかし、図５に示すように、雌雄のねじ山が接触している面積が大きいことと、締め付ける時と弛める時とではねじ山の接触する面が山の反対側に移動する（あるいは、隙間ｓの形状が変化する）ことなどの理由から、大部分の弛み防止剤が、締め付ける時かあるいは弛める時に相手側のねじ山と擦れて剥離してしまう。特に、機械のメンテナンスなどでねじを繰り返し使用する場合には、締め付けていた雄ねじを弛めて取り外し、再度締め付けることになるが、そのたびに弛み防止剤が、ぽろぽろと剥げ落ちて、弛み止めの効果が再使用のたびに大幅に低下してしまう、という問題があった。また、再使用の際に、周辺に弛み防止剤のカスが散乱して汚れる、という問題もあった。
【０００９】
このような問題を解決するために、出願人は、特開平５−７１５２４号で、図６に示す構成の弛み防止剤が不要のねじを提案している。
同図において、３は雄ねじ、４は雌ねじを示し、雄ねじは矢印の方向に進行して締め付けられる。雄ねじ３のねじ山は、山頂の幅Ｗが、螺合する雌ねじ４の谷幅ｗより大きくなっている。また、雄ねじ３のフランク角を図示のように締め付け方向の前後にα、βとし、雌ねじ４のフランク角を図示のように両側ともにγとしたとき、α＝γ、β＜γとしている。
【００１０】
上記の構成により雄ねじを雌ねじに締め付けると、雄ねじ山頂の後端部３ａが雌ねじ４に食い込み、補助的な雌ねじ５をタッピングしながら螺入していく。そして、この部分が雌ねじ４に強く圧迫され、締め付け後に震動などを受けても、弛み方向への抵抗となって、弛みを防止できることになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のねじは、補助的な雌ねじ５をタッピングするので、ねじを焼き入れしなければならず、製造工程が多くなり、かつ、安価な材料が使用できないという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような事情からから考えられたもので、弛みを確実に防止でき、しかも、焼き入れの必要がなく、安価にできる雄ねじを提供することを目的としている。また、本発明は、弛み防止剤の効果を十分引き出すことができ、しかも繰り返し使用しても剥離しにくく、効果が持続する雄ねじと、この雄ねじを用いた雌ねじとの螺合構造を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の雄ねじは、雄ねじの山頂幅を雌ねじの螺合部における谷幅と同じにして雄ねじの山頂部と雌ねじとの間の隙間を無くし、山頂部における両斜面の少なくとも一方に折曲した２つの斜面を形成し、２つの斜面の山頂側の斜面を雌ねじの螺合部の斜面と重なり合う接触面とし、前記２つの斜面のうちの他方の斜面では雌ねじとの間に隙間が形成されるようにしたことを特徴としている。
【００１４】
または、雄ねじの山頂幅を雌ねじの螺合部における谷幅と同じにして雄ねじの山頂部と雌ねじとの間の隙間を無くし、山頂部における両斜面の少なくとも一方に折曲した２つの斜面を形成し、２つの斜面の山頂側の斜面を接触面とし、該接触面のフランク角を雌ねじの対向斜面のフランク角より微小な角度だけ小さくして接触面が山頂側で雌ねじと常時接触するのに対し麓側では弾性変位を受けたとき雌ねじと接触するようにし、前記２つの斜面のうちの他方の斜面では雌ねじのねじ山との間に隙間が形成されることを特徴としている。
【００１５】
または、前記接触面のフランク角を雌ねじの対向するフランク角より１〜２°小さくした構成としてもよい。
【００１６】
以上の各構成において、接触面が、雄ねじの締め付け方向後方の斜面に形成されることが望ましい。
本発明の雄ねじと雌ねじの螺合構造は、上記のいずれかの雄ねじと、雌ねじとの螺合構造であって、上記隙間に弛み防止剤が充填された構成を特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面によって説明する。
図１は、本発明の雄ねじ１１を備えたビス１０を要部を示す図である。同図に示すように、ビス１０は、雄ねじ１１と、ドライバにより回すための頭部１２と、ドライバビットが嵌合するためにこの頭部１２に形成された十字型のビット穴１２ａとを有している。雄ねじ１１は、ねじ山の頭部１２側の山頂側に、接触面１１ａを有している。
【００１８】
図２から図４により、この接触面を説明する。図２は、この接触面１１ａの拡大図で、図３は雄ねじ１１と雌ねじ１５のねじ山の形状を示す拡大図、図４は図１の雄ねじ１１と、雌ねじ１５とが螺合している状態を示す要部断面図である。これらの図中において、雄ねじ１１の進行方向を矢印で示す。
【００１９】
図３に示すように、まず、雄ねじ１１の山頂の幅Ｈは、雌ねじ１５の嵌合する谷幅ｈと同じである。また、雄ねじ１１のねじ山は、締め付け方向の後方に折曲した２つの斜面１１ａと１１ｂとがあり、山頂側の斜面１１ａが接触面１１ａとなる。締め付け方向の前方の斜面は１１ｃのみである。そして、各斜面のフランク角を、図示のようにａ，ｂ，ｃとする。
【００２０】
一方、雌ねじ１５のねじ山は、二等辺三角形で、前後の斜面１５ａ，１５ｂのフランク角は、ともに等しくｄとなっている。
そして、上記実施例では、これらａ，ｂ，ｃ，ｄの値は、次のようになっている。ａ＝２９°、ｂ＝２０°、ｃ＝２５°、ｄ＝３０°
【００２１】
ａとｄとは、微小な角度１°の差がある。すなわち、接触面１１ａは、山頂側では常時雌ねじの斜面に接触しているが、接触面１１ａの下側（又は麓側）では、雌ねじ１５との間に微小な隙間ができる。締め付け力とか、締め付け後の温度変化などによる応力を受けたとき、雄ねじ１１のねじ山が弾性変形するが、その変形は、この隙間が無くなるまで可能であり、このような構成によって、接触面１１ａの山頂側には、あたかもばねで押さえるように、大きな力が加わることになる。
【００２２】
ここで、雄ねじ１１のねじ山の山頂部分は、雄ねじ１１の直径の最大の位置である。そして、直径が最大の位置に弾性力による摩擦力が加えられるので、この摩擦力による抵抗トルクは最大になる。言い換えれば、ねじを締め付けた後に接触面１１ａに加わる力が最大に作用して弛みを防止することになり、最も効率がよい。
【００２３】
次に、ｂ＜ａの関係があり、雄ねじ１１の麓側では雌雄のねじの間に断面がくさび型の隙間ｓができることになる。そして、ｃ＜ｄであるが、ａ−ｂが約１０゜程度であるのに対し、ｄ−ｃの値は、角度で約半分の５゜程度となっている。
【００２４】
図４の螺合状態の図に示すように、雄ねじ１１が雌ねじ１５に螺合すると、雄ねじ１のねじ山の山頂部分が雌ねじ１５の谷に（ねじの）軸方向のガタツキなく嵌合する。また締め付け力により、接触面１１ａの全体が雌ねじ１５の斜面１５ｂと面接触するまで雄ねじ１１は変形が可能となる。これに対し、接触面と反対側の斜面では、山頂の稜線のみが線接触している。
【００２５】
また、雄ねじ１１の山頂部以外においては、雄ねじの山頂と雌ねじの谷底との間は勿論、フランク角に相違を設けているので、雌雄のねじ山の斜面相互間にも隙間ｓが確保できる。そのため、締め付けトルクが上昇することもなく、軽く締め付けることができる。
【００２６】
以上の構成において、フランク角ａ，ｂ，ｃは実施例の数値に限定されない。ｄ−ａは上記実施例では１°であったが、ねじ山の変形が弾性限度内に収まる範囲内にあればよく、１〜２°程度が適正な範囲である。
【００２７】
なお、フランク角ａをｄと全く同一にすると、接触面１１ａはその全体が雌ねじに常時接触することとなり、上述した弾性力による効果が得られないことにはなる。しかし、接触面１１ａ自体がねじ山の頂部にあるので、ここに大きな締め付け力などの力が加わることとなり、弛み防止の効果は若干低下するが、従来のねじよりは遥かに優れたものとなる。
【００２８】
図４（ｂ）は、上記の隙間ｓに弛み防止剤Ａを充填した実施例を示す図である。従来例でも述べたように、ねじの弛みを防止するものとして、種々の弛み防止剤が使用されているが、本発明の雄ねじの場合、そのような弛み防止剤の使用に最適である。
【００２９】
図５に示すような従来からある通常のねじでは、弛み防止剤を塗布しても締め付けの際に、雌雄のねじ山が接触して擦れ合い、弛み防止剤が剥離し、弛み止めの効果を十分に得ることができなかった。
【００３０】
これに対し、本発明の雄ねじ１１では、図４（ｂ）に示すように、接触面１１ａ以外には、必ず隙間ｓができ、しかも、この隙間ｓは、（雄ねじと雌ねじとの螺合に軸方向のガタツキがないから）締め付けの時も弛める時も同じ形状を保っている。したがって、弛み防止剤Ａは剥離されず、両側のねじ山を接着状態に保ち、弛みを効果的に防止できるのである。特に、ねじを繰り返し使用する場合でも、弛み防止剤が剥離しないので、接着力の低下も僅少ですみ、弛み止めの効果を持続できる。
【００３１】
また、本発明の雄ねじ１１は、図６のねじのように補助的な雌ねじ５をタッピングする必要がないので、焼き入れ処理の必要がなく、材質的にも安価な調質材を使用することができ、材質と工程の双方からのコストダウンが可能となる。
【００３２】
さらに、本発明の雄ねじであれば、雌ねじとの螺合の途中でも、接触面１１ａは常に雌ねじに接触しているので、接触する山数を確保できれば、最後まで締め付けなくても弛むことはない。そのため、調整ねじとして使用することもできる。
なお、上記の実施例では、接触面１１ａは雄ねじの進行の後方に形成したが、前方に形成してもよく、両側に形成しても本発明の効果を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の雄ねじは、雄ねじの山頂幅を雌ねじの螺合部における谷幅と同じにし、山頂部における両斜面の少なくとも一方に雌ねじの螺合部の斜面と重なり合う接触面を形成し、該接触面以外の部分では雌ねじとの間に隙間が形成されるようにしたので、雄ねじの最外径のところに加わる力を最大に利用して弛みを防止できる。また、雄ねじのねじ山のその他の部分では雌ねじのねじ山との間に隙間が形成されるので、軽い締め付けトルクで締め付けができる。
【００３４】
また、接触面が山頂側で雌ねじと常時接触するとともに麓側では弾性変位を受けたとき雌ねじと接触するように微小な角度だけ雌ねじの対向斜面とフランク角に差を設ければ、雄ねじのねじ山の弾性変形による弾性力が加わるので、さらに強力に弛みを防止できる。
【００３５】
特に、接触面を雄ねじの締め付け方向の後方に形成すれば、弛み防止に特に効果的である。
また、ねじに焼き入れをする必要がないので、製造工程と材質の両面からコスト低減が可能である。
【００３６】
雄ねじと雌ねじとの間に隙間が確保されており、ここに弛み防止剤を充填すれば、隙間により弛み防止剤は剥離されず、接着力を強固に保てる。また、繰り返し使用しても弛み止め効果の低下は僅少で済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の雄ねじを備えたビスの正面図である。
【図２】図１の雄ねじの要部を示す拡大図である。
【図３】雌雄のねじ山形状を示す拡大図である。
【図４】（ａ）は、本発明の雄ねじを雌ねじに螺合した状態を示す要部断面図、（ｂ）は隙間に弛み防止剤を充填した状態を示す図である。
【図５】従来の雌雄のねじの螺合状態を示す断面図である。
【図６】従来の別の雌雄のねじの螺合状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１１    雄ねじ
１１ａ  接触面（斜面）
１１ｂ，１１ｃ  斜面
１５    雌ねじ
１５ａ，１５ｂ    （雌ねじの）斜面
Ｈ      山頂幅
ｈ      谷幅
ｓ      隙間
Ａ      弛み防止剤
ａ，ｂ，ｃ，ｄ    フランク角
【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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