特開 2024-176940 タッピンねじ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176940

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】タッピンねじ

(51)【国際特許分類】

   F16B 25/04 20060101AFI20241212BHJP

   F16B 33/02 20060101ALI20241212BHJP

   F16B 35/00 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

F16B25/04 A

F16B33/02 Z

F16B35/00 T

F16B33/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095836

(22)【出願日】2023-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】593104132

【氏名又は名称】イワタボルト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100210790

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大策

(72)【発明者】

【氏名】荒川 賢将

(57)【要約】

【課題】疲労に対する耐性の大きなタッピンねじを提供する。
【解決手段】タッピンねじ（１）は、軸線を含む軸部（２）と、頭部（３）と、軸部（２）外周に設けられたねじ山（４）とを備える。軸部（２）の軸線を含む縦断面において、ねじ山（４）は、少なくとも、複数の成形ねじ山（４１）と、成形ねじ山（４１）よりも小さな外径をもつ複数の締付けねじ山（４２）とを有する。成形ねじ山（４１）間に平坦状の谷底（４３）が形成される。成形ねじ山（４１）は２側縁（４１２）を有する。締付けねじ山（４２）間に外方へ向かって凹となる谷底（４５）が形成される。締付けねじ山（４２）は２側縁（４２２）を有する。軸部（２）の軸線を含む縦断面において、締付けねじ山（４２）間に形成されている谷底（４５）は、外方へ向かって凹となる円弧状の部分を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線を含む軸部と、頭部と、軸部外周に設けられたねじ山とを備えたタッピンねじにおいて、
前記軸部の前記軸線を含む縦断面において、前記ねじ山は、少なくとも、前記軸部の先端側に位置する複数の成形ねじ山と、前記頭部側に位置し、前記成形ねじ山よりも小さな外径をもつ複数の締付けねじ山とを有し、
前記軸部の前記軸線を含む縦断面において、前記成形ねじ山間に平坦状の谷底が形成され、前記成形ねじ山は山頂から前記谷底まで延びる２側縁を有し、
前記軸部の前記軸線を含む縦断面において、前記締付けねじ山間に外方へ向かって凹となる谷底が形成され、前記締付けねじ山は山頂から前記谷底まで延びる２側縁を有し、
前記軸部の前記軸線を含む縦断面において、前記締付けねじ山間に形成されている前記谷底は、外方へ向かって凹となる円弧状の部分を有する、タッピンねじ。

【請求項2】

前記成形ねじ山の前記２側縁は、前記山頂から前記谷底まで直線状に延びる、請求項１に記載のタッピンねじ。

【請求項3】

前記成形ねじ山の谷底における径が、前記締付けねじ山の谷底における径よりも小さい、請求項１又は２に記載のタッピンねじ。

【請求項4】

前記軸部の前記軸線を含む縦断面において、前記ねじ山は、前記成形ねじ山よりも、前記軸部の先端側に位置し、前記締付けねじ山よりも小さな外径をもつ先端ねじ山をさらに有する、請求項１又は２に記載のタッピンねじ。

【請求項5】

前記ねじ山は、二条ねじ構造を有する、請求項１又は２に記載のタッピンねじ。

【請求項6】

前記タッピンねじの表面の硬さは、前記タッピンねじの心部硬さの、１．２倍以下である、請求項１又は２に記載のタッピンねじ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、タッピンねじに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ワークに対して締結できるタッピンねじが知られている。例えば特許文献１には、ワークに形成されている下穴にねじ込むことで、下穴にねじを進入させると同時に下穴に内ねじを形成できるタッピンねじが記載されている。タッピンねじは、下穴に形成された内ねじにねじ留めされることによって、ワークに対して締結される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０２１－５２７７８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

タッピンねじがワークに対して締結された状態を長期間維持するために、疲労に対する耐性の大きなタッピンねじが求められている。

【0005】

本開示は、このような事情を考慮してなされたもので、疲労に対する耐性の大きな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】

【0006】

本開示の第１の態様は、軸線を含む軸部と、頭部と、軸部外周に設けられたねじ山とを備えたタッピンねじにおいて、
前記軸部の前記軸線を含む縦断面において、前記ねじ山は、少なくとも、前記軸部の先端側に位置する複数の成形ねじ山と、前記頭部側に位置し、前記成形ねじ山よりも小さな外径をもつ複数の締付けねじ山とを有し、
前記軸部の前記軸線を含む縦断面において、前記成形ねじ山間に平坦状の谷底が形成され、前記成形ねじ山は山頂から前記谷底まで延びる２側縁を有し、
前記軸部の前記軸線を含む縦断面において、前記締付けねじ山間に外方へ向かって凹となる谷底が形成され、前記締付けねじ山は山頂から前記谷底まで延びる２側縁を有し、
前記軸部の前記軸線を含む縦断面において、前記締付けねじ山間に形成されている前記谷底は、外方へ向かって凹となる円弧状の部分を有する、タッピンねじである。

【0007】

本開示の第２の態様においては、上述した第１の態様によるタッピンねじにおいて、前記成形ねじ山の前記２側縁は、前記山頂から前記谷底まで直線状に延びていてもよい。

【0008】

本開示の第３の態様においては、上述した第１の態様又は上述した第２の態様によるタッピンねじにおいて、前記成形ねじ山の谷底における径が、前記締付けねじ山の谷底における径よりも小さくてもよい。

【0009】

本開示の第４の態様においては、上述した第１の態様から上述した第３の態様のそれぞれによるタッピンねじにおいて、前記軸部の前記軸線を含む縦断面において、前記ねじ山は、前記成形ねじ山よりも、前記軸部の先端側に位置し、前記締付けねじ山よりも小さな外径をもつ先端ねじ山をさらに有してもよい。

【0010】

本開示の第５の態様においては、上述した第１の態様から上述した第４の態様のそれぞれによるタッピンねじにおいて、前記ねじ山は、二条ねじ構造を有してもよい。

【0011】

本開示の第６の態様においては、上述した第１の態様から上述した第５の態様のそれぞれによるタッピンねじにおいて、前記タッピンねじの表面の硬さは、前記タッピンねじの心部硬さの、１．２倍以下であってもよい。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、疲労に対する耐性の大きなタッピンねじを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施の形態によるタッピンねじの一例を示す斜視図。

【図2】本実施の形態によるタッピンねじの一例を示す斜視図。

【図3】本実施の形態によるタッピンねじの断面の一部を拡大して示す部分断面図。

【図4A】図３の成形ねじ山の周辺を拡大して示す、軸線を含む縦断面図。

【図4B】図３の締付けねじ山の周辺を拡大して示す、軸線を含む縦断面図。

【図5】本実施の形態によるタッピンねじの作用を示す図。

【図6】本実施の形態によるタッピンねじの作用を示す図。

【図7】二条ねじ構造を有するタッピンねじの一部を拡大して示す部分側面図。

【図8】ねじ山を一条だけ備えるタッピンねじの一部を拡大して示す部分側面図。

【図9】本実施の形態によるタッピンねじの作用を示す図。

【図10】本実施の形態によるタッピンねじの作用を示す図。

【図11】本実施の形態によるタッピンねじの作用を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１乃至図１１を参照して、本実施の形態のタッピンねじについて説明する。ここで、図１は、タッピンねじ１を示す斜視図である。図２は、タッピンねじ１を、図１における観察方向とは異なる方向から観察した様子を示す斜視図である。図１および図２に示すように、タッピンねじ１は、軸線ＬＡを含む軸部２と、頭部３と、軸部２の外周に設けられたねじ山４とを備えている。またねじ山４は、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、軸部２の先端側ＳＡ１に位置する複数の成形ねじ山４１と、頭部側ＳＡ２に位置し、成形ねじ山４１よりも小さな外径をもつ複数の締付けねじ山４２とを有する。ねじ山４を構成する成形ねじ山４１と締付けねじ山４２については、更に後述する。

【0015】

タッピンねじ１は、後述するワーク７の下穴７１にねじ込まれることによって、ワーク７に締結される。

【0016】

本明細書において、軸線ＬＡの延びる方向を軸線方向ＤＡという。軸線方向ＤＡのうち、軸部２と頭部３とが接続する位置を基準として軸部２の先端２ａが位置する側を、軸部２の先端側ＳＡ１という。また、軸線方向ＤＡのうち、軸部２と頭部３とが接続する位置を基準として頭部３が位置する側を、頭部側ＳＡ２という。

【0017】

図１および図２に示す例において、タッピンねじ１を構成する軸部２、頭部３およびねじ山４は、一体的に形成されている。

【0018】

タッピンねじ１は、後述するワーク７の下穴７１にねじ込まれる際に、軸線ＬＡを中心として回転させられる。本明細書において、軸線ＬＡを周回する方向を円周方向ＤＢと称する。円周方向ＤＢのうち、タッピンねじ１をワーク７の下穴７１にねじ込む際にタッピンねじ１を回転させる方向を、ねじ込み回転方向ＳＢ１という。また、円周方向ＤＢのうち、タッピンねじ１を緩める際にタッピンねじ１を回転させる方向を、緩め回転方向ＳＢ２という。また、タッピンねじ１の半径方向は半径方向ＤＣとなる。

【0019】

次に、タッピンねじ１の各構成要素についてさらに説明する。

【0020】

まず、頭部３について述べる。頭部３は、タッピンねじ１の頭部側ＳＡ２の端部を形成している。図２に示す例において、頭部３は、タッピンねじ１に回転力を加えるための工具と噛み合う部分、例えば頭部本体３１と、頭部本体３１よりも径方向ＤＣにおいて突出しているフランジ部３２と、を有する。フランジ部３２は、頭部本体３１の先端側ＳＡ１に接続している。一例として、フランジ部３２は、先端側ＳＡ１から見て、軸線ＬＡを中心とする円形の輪郭を有する。

【0021】

頭部３の頭部本体３１は、一般的なタッピンねじを回転させるための工具と噛み合う部分となるが、頭部３は、例えば一般的なレンチと噛み合う部分を有する。頭部３は、一般的なドライバーと噛み合う部分を有してもよい。本実施の形態において、図２に示すように、頭部本体３１は、軸線方向ＤＡに延びる略六角柱状の形状を有する。このことにより、頭部本体３１は、一般的なソケットレンチの六角ソケットと噛み合う。このため、六角ソケットを有するソケットレンチを用い、六角ソケットを頭部本体３１に噛み合わせてソケットレンチを操作することによって、タッピンねじ１を回転させることができる。なお、図２に示す例において、頭部本体３１には、「＋」形状の溝３３を形成してもよい。このため、溝３３に一般的なプラスドライバーの先端を挿入し、プラスドライバーを頭部本体３１に噛み合わせてプラスドライバーを操作する。このことによって、タッピンねじ１を回転させることもできる。

【0022】

次に、軸部２について述べる。軸部２は、軸線ＬＡを含んでいる。軸部２は、軸線方向ＤＡに延びる略円柱状の形状を有する。一例として、軸部２は、軸線ＬＡを中心として回転対称な形状を有する。軸部２は、頭部３の先端側ＳＡ１に接続している。図１および図２に示す例において、軸部２は、頭部３のうちフランジ部３２の先端側ＳＡ１に接続している。

【0023】

次に、ねじ山４について述べる。ねじ山４は、軸部２の側面２ｂに設けられている。ねじ山４は、軸部２を螺旋状に周回するように設けられている。タッピンねじ１は、少なくとも一条のねじ山４、好ましくは図１および図２に示すように、二条ねじ構造を有する。本実施の形態においては、タッピンねじ１は、第１ねじ山４ａと第２ねじ山４ｂとの二条のねじ山４を備えている。図１および図２に示す例において、第１ねじ山４ａと第２ねじ山４ｂとは、互いに平行に、軸部２を螺旋状に周回するように設けられている。このため、タッピンねじ１を軸線方向ＤＡに沿って観察すると、第１ねじ山４ａと第２ねじ山４ｂとが交互に現れる。図示はしないが、タッピンねじ１は、ねじ山４を一条だけ備えていてもよい。

【0024】

図３は、図１および図２に示すタッピンねじ１の、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面の一部を拡大して示す図である。図３に示すような、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、ねじ山４は、少なくとも、軸部２の先端側ＳＡ１に位置する複数の成形ねじ山４１と、頭部側ＳＡ２に位置し、成形ねじ山４１よりも小さな外径をもつ複数の締付けねじ山４２とを有する。成形ねじ山４１、締付けねじ山４２および後述する先端ねじ山４４において、外径とは、成形ねじ山４１、締付けねじ山４２または先端ねじ山４４の軸線ＬＡから最も離れた端部と、軸線ＬＡとの間の距離である。図３に示す例においては、第１ねじ山４ａおよび第２ねじ山４ｂのそれぞれが、一部において成形ねじ山４１を形成し、他の一部において締付けねじ山４２を形成している。

【0025】

次に、成形ねじ山４１について述べる。複数の成形ねじ山４１は、複数の締付けねじ山４２よりも、軸部２の先端側ＳＡ１に位置している。図３に示すように、ねじ山４には、複数の成形ねじ山４１が現れている。図４Ａは、図３の成形ねじ山４１の周辺を拡大して示す図である。図３および図４Ａに示すように、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、成形ねじ山４１間には平坦状の谷底４３が形成される。図３および図４Ａに示す例において、平坦状の谷底４３は、軸部２の側面２ｂによって形成されている。

【0026】

成形ねじ山４１の、軸線ＬＡから最も離れた端部を、山頂４１１という。図３および図４Ａに示す例において、山頂４１１は、軸線ＬＡに平行な面を形成している。図３および図４Ａに示すような、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、成形ねじ山４１は、山頂４１１から谷底４３まで延びる２側縁４１２を有する。２つの側縁４１２の一方は、成形ねじ山４１の先端側ＳＡ１の面を形成している。２つの側縁４１２の他方は、成形ねじ山４１の頭部側ＳＡ２の面を形成している。成形ねじ山４１の２側縁４１２は、山頂４１１から谷底４３まで直線状に延びている。

【0027】

図３に示す実施の形態において、ねじ山４のうち成形ねじ山４１を形成している部分は、少なくとも１周以上、軸部２の外周を周回している。タッピンねじ１が二条ねじ構造を有する場合、第１ねじ山４ａおよび第２ねじ山４ｂのうち成形ねじ山４１を形成している部分のそれぞれが、少なくとも１周以上、軸部２の外周を周回していてもよい。

【0028】

次に、締付けねじ山４２について述べる。複数の締付けねじ山４２は、複数の成形ねじ山４１よりも、頭部側ＳＡ２に位置している。図４Ｂは、図３の締付けねじ山４２の周辺を拡大して示す図である。図３において、締付けねじ山４２の外径ｗ２は、複数の締付けねじ山４２同士の間において一定である。図３において、第１ねじ山４ａによって形成される締付けねじ山４２の外径ｗ２１と、第２ねじ山４ｂによって形成される締付けねじ山４２の外径ｗ２２とは等しい。

【0029】

図３に示すように、ねじ山４には複数の締付けねじ山４２が現れている。そして図３および図４Ｂに示すような、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、締付けねじ山４２間には外方へ向かって凹となる谷底４５が形成される。

【0030】

締付けねじ山４２の、軸線ＬＡから最も離れた端部を、山頂４２１という。図３に示す例において、山頂４２１は、軸線ＬＡに平行な面を形成している。このとき、図３および図４Ｂに示すような、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、締付けねじ山４２は、山頂４２１から谷底４５まで延びる２側縁４２２を有する。２つの側縁４２２の一方は、締付けねじ山４２の先端側ＳＡ１の面を形成している。２つの側縁４２２の他方は、締付けねじ山４２の頭部側ＳＡ２の面を形成している。締付けねじ山４２の２側縁４２２は、締付けねじ山４２の山頂４２１から谷底４５まで直線状に延びている。

【0031】

図３および図４Ｂに示すような、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、締付けねじ山４２間に形成されている谷底４５は、外方へ向かって凹となる円弧状の部分を有する。円弧状の部分とは、図３および図４Ｂに示すような、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、円の一部に相当する形状の曲線として現れる部分である。図３および図４Ｂに示す例において、締付けねじ山４２間に形成されている谷底４５は、平坦状の部分を有しない。そして、谷底４５は、外方へ向かって凹となる円弧状の部分によって構成されている。これにより、谷底４５は、谷底４５の先端側ＳＡ１に位置する締付けねじ山４２の、頭部側ＳＡ２に位置する側縁４２２と、角度をなすことなく滑らかに接続している。また、谷底４５は、谷底４５の頭部側ＳＡ２に位置する締付けねじ山４２の、先端側ＳＡ１に位置する側縁４２２と、角度をなすことなく滑らかに接続している。

【0032】

図３に示す実施の形態において、ねじ山４のうち締付けねじ山４２を形成している部分は、少なくとも１周以上、軸部２の外周を周回している。タッピンねじ１が二条ねじ構造を有する場合、第１ねじ山４ａおよび第２ねじ山４ｂのうち締付けねじ山４２を形成している部分のそれぞれが、少なくとも１周以上、軸部２の外周を周回していてもよい。

【0033】

締付けねじ山４２の外径ｗ２は、成形ねじ山４１の外径ｗ１よりも小さくなっている。一例として、締付けねじ山４２の外径ｗ２は、成形ねじ山４１の外径ｗ１の最大値の０．９８倍以下である。また、タッピンねじ１の、成形ねじ山４１の谷底４３における径ｗ４は、タッピンねじ１の、締付けねじ山４２の谷底４５における径ｗ３よりも小さくなっている。図３において、タッピンねじ１の、成形ねじ山４１の谷底４３における径ｗ４は、タッピンねじ１の、締付けねじ山４２の円弧状の部分を有する谷底４５における径ｗ３の最小値よりも小さくなっている。一例として、タッピンねじ１の、成形ねじ山４１の谷底４３における径ｗ４は、タッピンねじ１の、締付けねじ山４２の谷底４５における径ｗ３の最小値の、０．９７倍以下である。

【0034】

本実施の形態のねじ山４は、図３に示すような軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、成形ねじ山４１よりも軸部２の先端側ＳＡ１に位置する先端ねじ山４４をさらに有している。図３に示す例において、先端ねじ山４４は、締付けねじ山４２よりも小さな外径をもっている。図３に示す軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面には、複数の先端ねじ山４４が現れている。先端ねじ山４４の外径ｗ１０は、成形ねじ山４１の外径ｗ１よりも小さくなっている。図３において、先端ねじ山４４の外径ｗ１０は、締付けねじ山４２の外径ｗ２よりも小さくなっている。これにより、成形ねじ山４１の外径ｗ１は、締付けねじ山４２の外径ｗ２および先端ねじ山４４の外径ｗ１０よりも大きくなっている。図３に示す例において、成形ねじ山４１間には谷底４６が形成されている。先端ねじ山４４間の谷底４６は、軸部２の側面２ｂによって形成されている。

【0035】

図３に示す例において、タッピンねじ１の、先端ねじ山４４の谷底４６における径ｗ９は、軸線方向ＤＡにおいて、先端側ＳＡ１に向かうにつれて小さくなっている。図３に示す例において、タッピンねじ１の、先端ねじ山４４の谷底４６における径ｗ９の最大値は、タッピンねじ１の、成形ねじ山４１の谷底４３における径ｗ４よりも小さい。

【0036】

上述した複数の成形ねじ山４１、複数の締付けねじ山４２、先端ねじ山４４、谷底４３、谷底４５及び谷底４６は、タッピンねじ１の、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面の少なくとも１つに現れる。上述した複数の成形ねじ山４１、複数の締付けねじ山４２、先端ねじ山４４、谷底４３、谷底４５及び谷底４６は、タッピンねじ１の、軸部２の軸線ＬＡを含む任意の縦断面に現れてもよい。

【0037】

タッピンねじ１の材料は、例えば合金鋼またはボロン鋼である。タッピンねじ１の材料は、クロムモリブデン鋼であってもよい。タッピンねじ１の材料は、例えばＳＣＭ４３５である。タッピンねじ１の材料は、一般的なタッピンねじの材料と同様の金属材料であってもよい。

【0038】

本実施の形態においては、タッピンねじ１を製造するときに、タッピンねじ１の材料に対して熱処理を施す。熱処理は、タッピンねじ１の材料をタッピンねじ１の形状に整えた後に、当該材料に対して施される。熱処理によって、所望の特性、例えば所望の硬さまたは靭性を有するタッピンねじ１が得られる。ここで、本実施の形態のタッピンねじ１の発明者らは、本実施の形態のタッピンねじ１の製造においては、熱処理として調質処理を施すことが特に好ましいことを見出した。以下、調質処理が好ましい理由について述べる。

【0039】

一般的なタッピンねじの製造においては、タッピンねじの材料に対して、熱処理として浸炭処理が施される。浸炭処理においては、タッピンねじの材料の表面に炭素を添加して、当該材料の表面付近のみを硬化させる。この場合、製造されるタッピンねじの表面付近の硬さが大きくなる一方で、表面付近の靭性は小さくなる。

【0040】

これに対して本実施の形態においては、タッピンねじの製造において、タッピンねじの材料に対して、熱処理として調質処理を施す。具体的には調質処理として、タッピンねじの材料に対して焼入れを施し、焼入れの後に焼戻しを施す。焼戻しにおいては、当該材料を４００°以上に加熱する。タッピンねじの材料に対して調質処理を施した場合には、タッピンねじの材料に対して浸炭処理を施した場合と比較して、製造されるタッピンねじの表面付近の硬さが小さくなる。その一方で、製造されるタッピンねじの表面付近の靭性が大きくなる。また、タッピンねじの材料に対して調質処理を施した場合には、タッピンねじの材料に対して浸炭処理を施した場合と比較して、当該材料の表面付近の硬さと、表面から遠ざかった部分の硬さとの差がより小さくなると考えられる。

【0041】

本実施の形態において、タッピンねじ１に対して調質処理を施すが、調質処理の方が浸炭処理よりも好ましい理由は以下の通りである。まず、タッピンねじ１の表面付近の靭性を大きくする観点からは、浸炭処理よりも調質処理のほうが好ましい。このため、調質処理によって、タッピンねじ１の表面付近の靭性を大きくして、タッピンねじ１の表面１ａにクラックが生じることを抑制できる。また、調質処理によれば、表面付近の硬さと表面から遠ざかった部分の硬さとの差が、より小さくなる。これによっても、タッピンねじ１の表面１ａにクラックが生じることを抑制できる。以上により、疲労によりタッピンねじ１の表面１ａにクラックが生じることを抑制して、タッピンねじ１の疲労に対する耐性を大きくできる。

【0042】

また、タッピンねじ１の表面付近の硬さを大きくする観点からは、調質処理よりも浸炭処理のほうが好ましいとも考えることができる。しかしながら、発明者らは、本実施の形態のタッピンねじ１の表面付近には、特に大きな硬さは要求されないことを見出した。特に、後述するように、タッピンねじ１が締結されるワーク７の硬さが小さい場合、タッピンねじ１の表面付近が特に大きな硬さを有しなくても、ワーク７に対してタッピンねじ１を締結できることを見出した。以上より、表面付近の硬さを大きくすることは特に要求されない本実施の形態のタッピンねじ１の製造においては、クラックの発生を抑制する観点から、材料に対して浸炭処理よりも調質処理を施すことが好ましい。

【0043】

材料に対して調質処理を施すことにより得られるタッピンねじ１の硬さについて述べる。タッピンねじ１の表面１ａの硬さは、タッピンねじ１の心部硬さの、１．２倍以下である。ここで、硬さはビッカース硬さ（ＨＶ）を意味する。

【0044】

タッピンねじ１の表面１ａの硬さは、ビッカース硬さ試験機を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠して測定される。

【0045】

タッピンねじ１の心部硬さは、ビッカース硬さ試験機を用いて、ＪＩＳ Ｂ １１２２：２０１５の「心部硬さ試験」に準拠して測定される値である。すなわち、タッピンねじ１の心部硬さは、タッピンねじ１の先端２ａから十分離れた部分を軸線ＬＡに対して垂直に切断した横断面の谷底と軸線ＬＡとの中間点のビッカース硬さを、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠して測定した値である。

【0046】

一例として、タッピンねじ１の表面１ａの硬さは、３８０ＨＶ以下である。材料に対して調質処理を施すことにより、上述した硬さを有するタッピンねじ１が得られる。上述した硬さを有するタッピンねじ１によれば、クラックの発生を安定的に抑制できる。特に、疲労によりタッピンねじ１の表面１ａにクラックが生じることを抑制して、タッピンねじ１の疲労に対する耐性を大きくできる。

【0047】

（作用）
次に、このような構成からなるタッピンねじ１の作用について説明する。まず、タッピンねじ１を製造するときの、タッピンねじ１の作用について説明する。本実施の形態のタッピンねじ１は、以下の方法によって製造できる。まず、図５に示すような、タッピンねじ１の軸部２に対応する第１部分１０２と、タッピンねじ１の頭部３に対応する第２部分１０３とを有する形状の、タッピンねじ１の材料１００を準備する。

【0048】

次に、第１部分１０２に、転造によってねじ山４を形成する。図６は、第１部分１０２にねじ山４を形成しているときの、第１部分１０２の軸線を含む断面の一部を拡大して示す図である。転造によってねじ山４を形成する際には、図６に示すように、第１部分１０２に対して転造ダイス９を押し当てて、第１部分１０２を塑性変形させる。転造ダイス９は、製造するタッピンねじ１のねじ山４の形状に対応した形状を有する。これによって、図６に示すように、第１部分１０２にねじ山４が形成される。第１部分１０２にねじ山４が形成された材料１００に調質処理を施すことによって、タッピンねじ１が製造される。

【0049】

ここで、本実施の形態のタッピンねじ１においては、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、成形ねじ山４１間に平坦状の谷底４３が形成されている。成形ねじ山４１は、山頂４１１から谷底４３まで延びる２側縁４１２を有している。２側縁４１２は、山頂４１１から谷底４３まで直線状に延びている。このような成形ねじ山４１および谷底４３は、図６に示すように、谷底４３に対応する平坦な第１面９１と、直線状の２つの側縁４１２に対応する平坦な第２面９２と、を有する転造ダイス９によって形成される。

【0050】

本実施の形態のタッピンねじ１において、上述のように、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において成形ねじ山４１間に平坦状の谷底４３が形成されている。ところで、転造ダイス９の、谷底４３に対応する面である第１面９１は、平坦となっている。このような転造ダイス９を用いることにより、転造ダイス９の平坦な第１面９１によって第１部分１０２が押圧される。このことによって、成形ねじ山４１間に平坦状の谷底４３が形成される。また、第１面９１が平坦であることによって、第１部分１０２の谷底４３に対応する部分を強い力で押すことができる。また、第１面９１が平坦であることによって、例えば第１面９１が曲面である場合よりも、第１部分１０２の谷底４３に対応する部分を、より強い力で押すことができる。このことによって、第１部分１０２の谷底４３に対応する部分を、より深くまで押すことができる。これによって、成形ねじ山４１を、より高くできる。すなわち、成形ねじ山４１の外径ｗ１を大きくできる。これにより、上述したように、締付けねじ山４２の外径ｗ２を、成形ねじ山４１の外径ｗ１よりも小さくできる。また、第１部分１０２の谷底４３に対応する部分を強い力で押すことにより、成形ねじ山４１の谷底４３における径ｗ４を小さくできる。これにより、上述したように、締付けねじ山４２の谷底４３における径ｗ３を、成形ねじ山４１の谷底４３における径ｗ４よりも大きくできる。

【0051】

また、本実施の形態のタッピンねじ１において、２側縁４１２は、山頂４１１から谷底４３まで直線状に延びている。また、タッピンねじ１の２側縁４１２の形状に合わせて、転造ダイス９の、２つの側縁４１２に対応する第２面９２は、平坦となっている。このような転造ダイス９によれば、第２面９２の押圧により突出した第１部分１０２の一部を、第２面９２に沿うように変形させ、外径ｗ１の大きな成形ねじ山４１を、より安定的に形成できる。

【0052】

また、タッピンねじ１において、ねじ山４は、二条ねじ構造を有してもよい。次に、ねじ山４が二条ねじ構造を有する場合の効果について、図７および図８を参照して説明する。図７は、タッピンねじ１のねじ山４が二条ねじ構造を有する場合の、一部を拡大して示す側面図である。図８は、タッピンねじ１は、ねじ山４を一条だけ備える場合の、一部を拡大して示す側面図である。なお、図７および図８において、ねじ山４の形状は、図１および図２よりも簡略化して表現している。

【0053】

図７において、タッピンねじ１は、第１ねじ山４ａと第２ねじ山４ｂとの二条のねじ山４を備えている。タッピンねじ１を軸線方向ＤＡに沿って観察すると、第１ねじ山４ａと第２ねじ山４ｂとが交互に現れる。図７において、第１ねじ山４ａのピッチｗ５と第２ねじ山４ｂのピッチｗ６とは、等しい。ピッチｗ５およびピッチｗ６は、軸線方向ＤＡにおいて隣り合う第１ねじ山４ａと第２ねじ山４ｂとの中心同士の間隔ｗ７の２倍の長さを有する。図８におけるねじ山４のピッチｗ８は、図７におけるピッチｗ５およびピッチｗ６と等しい。

【0054】

図７に示すねじ山４と図８に示すねじ山４とを比較すると、図７に示す二条ねじ構造を有するねじ山４の、軸線方向ＤＡにおいて隣り合う第１ねじ山４ａと第２ねじ山４ｂとの中心同士の間隔ｗ７は、図８に示すねじ山４のピッチｗ８の半分の長さを有している。このために、図７に示すねじ山４の谷底の軸線方向ＤＡにおける幅ｗ１１は、図８に示すねじ山４の谷底の軸線方向ＤＡにおける幅ｗ１２よりも小さい。このように、ピッチｗ８とピッチｗ５およびピッチｗ６とが等しいか、またはピッチｗ８とピッチｗ５およびピッチｗ６との差が小さい場合、ねじ山４が二条ねじ構造を有するタッピンねじ１は、ねじ山４を一条だけ備えるタッピンねじ１よりも、ねじ山４の谷底の幅が小さくなりやすい。

【0055】

ここで、ねじ山４の谷底は、転造ダイス９を用いて第１部分１０２の一部を押圧して凹ませることによって、形成される。第１部分１０２の転造ダイス９によって押圧された部分の材料は、軸線方向ＤＡに移動してねじ山４を形成する。ねじ山４の谷底の軸線方向ＤＡにおける幅が大きいと、転造ダイス９を用いて第１部分１０２のより広い領域を凹ませ、第１部分１０２の押圧された部分の材料をより大きな距離だけ移動させる必要が生じる。

【0056】

この点に関し、転造ダイス９を用いて第１部分１０２を塑性変形させてねじ山４を形成するときに、図７に示すようなねじ山４を形成する場合には、図８に示すようなねじ山４を形成する場合よりも、形成すべきねじ山４の谷底の幅を小さくできる。以上より、図７に示すようなねじ山４は、図８に示すようなねじ山４よりも、転造ダイス９を用いて第１部分１０２を塑性変形させてねじ山４を形成するときに、ねじ山４を所望の形状に形成することが容易となる。

【0057】

次に、図９に示すような板状の形状を有するワーク７に対してタッピンねじ１を締結するときの、タッピンねじ１の作用について説明する。特に、ワーク７に対してタッピンねじ１を締結することにより、図９に示す板状の部品８をワーク７に接合するときの、タッピンねじ１の作用について説明する。まず、ワーク７と、部品８とを準備する。ワーク７には、タッピンねじ１がねじ込まれる下穴７１が形成されている。ワーク７の材料は、ワーク７の下穴７１にタッピンねじ１をねじ込むことができる限り、特に限られない。ワーク７の下穴７１にタッピンねじ１をねじ込みやすくする観点からは、ワーク７の硬さは小さいことが好ましい。ワーク７の、少なくとも下穴７１の壁面７１１を形成する部分は、タッピンねじ１の表面１ａの硬さよりも小さな硬さを有する。ワーク７の材料は、例えば樹脂である。ワーク７の材料は、例えば樹脂である。ワーク７の材料は、ガラス入り樹脂であってもよい。ワーク７は、アルミダイカストまたは亜鉛ダイカストであってもよい。部品８は、タッピンねじ１の軸部２およびねじ山４を通過させることができ、且つタッピンねじ１の頭部３を通過させることができない寸法の孔８１を有している。

【0058】

次に、図９に示すように、下穴７１と孔８１とが重なるように、ワーク７と部品８とを重ねて配置する。

【0059】

次に、タッピンねじ１の軸部２およびねじ山４を先端側ＳＡ１から孔８１に通過させた上で、軸部２の先端２ａを下穴７１に挿入する。これによって、軸部２に設けられたねじ山４の一部を、下穴７１の壁面７１１に接触させる。

【0060】

次に、ねじ山４の一部を下穴７１の壁面７１１に接触させた状態で、タッピンねじ１をねじ込み回転方向ＳＢ１に回転させる。これによって、タッピンねじ１が下穴７１にねじ込まれる。このとき、図１０に示すように、タッピンねじ１が、下穴７１の壁面７１１に内ねじ７１２を形成しつつ、下穴７１のより奥に進入する。ここで、本実施の形態において、成形ねじ山４１の外径ｗ１は、締付けねじ山４２の外径ｗ２よりも大きく、且つ先端ねじ山４４の外径ｗ１０よりも大きい。このため、タッピンねじ１をねじ込み回転方向ＳＢ１に回転させることにより、成形ねじ山４１の山頂４１１が下穴７１の壁面７１１を削ることで、内ねじ７１２が形成される。タッピンねじ１をねじ込み回転方向ＳＢ１に回転させる場合、例えば、タッピンねじ１の頭部３と噛み合う部分を有する工具を用いて、タッピンねじ１を回転させることができる。図２に示す略六角柱状の形状の頭部３を有するタッピンねじ１の場合、タッピンねじ１を回転させる工具として、例えば六角ソケットを有するソケットレンチを用いることができる。

【0061】

図１０に示す状態から、さらにタッピンねじ１をねじ込み回転方向ＳＢ１へ回転させることにより、図１１に示すように、ワーク７が部品８に接触し、且つタッピンねじ１のフランジ部３２が部品８に接触する。図１１において、タッピンねじ１は、下穴７１に形成された内ねじ７１２にねじ留めされている。これによって、タッピンねじ１は、ワーク７に対して締結されている。また、図１１においては、部品８がタッピンねじ１のフランジ部３２とワーク７との間に挟まれて、ワーク７に対する部品８の位置が固定されている。これにより、タッピンねじ１によって部品８がワーク７に接合されている。

【0062】

ここで、本実施の形態のタッピンねじ１においては、締付けねじ山４２の外径ｗ２が、成形ねじ山４１の外径ｗ１よりも小さい。これによって、以下の効果が得られる。上述したように、タッピンねじ１をねじ込み回転方向ＳＢ１に回転させることにより、成形ねじ山４１の山頂４１１が下穴７１の壁面７１１を削ることで、内ねじ７１２が形成される。締付けねじ山４２の外径ｗ２が成形ねじ山４１の外径ｗ１よりも小さいことによって、成形ねじ山４１の山頂４１１によって形成された内ねじ７１２に、締付けねじ山４２の山頂４２１が接触しにくくなる。このため、タッピンねじ１をワーク７の下穴７１にねじ込むときに、タッピンねじ１とワーク７とが接触する面積が小さくなる。これによって、タッピンねじ１をワーク７の下穴７１にねじ込むときにタッピンねじ１とワーク７との間に生じる摩擦を小さくして、タッピンねじ１のねじ込みトルクを小さくできる。

【0063】

また、本実施の形態において、タッピンねじ１の、成形ねじ山４１の谷底４３における径ｗ４は、タッピンねじ１の、締付けねじ山４２の谷底４５における径ｗ３よりも小さい。このため、タッピンねじ１をワーク７の下穴７１にねじ込むときに、下穴７１の壁面７１１に対して成形ねじ山４１の谷底４３が押し付けられる力を弱めることができる。これによって、タッピンねじ１をワーク７の下穴７１にねじ込むときに、タッピンねじ１とワーク７との間に生じる摩擦をさらに小さくして、タッピンねじ１のねじ込みトルクを小さくできる。

【0064】

図１１において、タッピンねじ１は、ワーク７に対して締結されている。また、タッピンねじ１によって部品８がワーク７に接合されている。図１１に示すような状態を維持するためには、タッピンねじ１の疲労に対する耐性が大きいことが好ましい。特に、締付けねじ山４２は、成形ねじ山４１や先端ねじ山４４よりも頭部側ＳＢ２に位置する。このため、ねじ山４のうち締付けねじ山４２を形成する部分、および軸部２のうち締付けねじ山４２間の谷底４５を形成する部分には、ねじ山４のうち成形ねじ山４１や先端ねじ山４４を形成する部分よりも、外部からの力がタッピンねじ１の頭部３やワーク７の表面を介して伝わりやすい。特に、図１１においては、内ねじ７１２のうち、下穴７１の開口７１３付近に形成された部分に、タッピンねじ１のねじ山４のうち、締付けねじ山４２を形成する部分が噛み合っている。この点からも、図１１においては、ねじ山４のうち締付けねじ山４２を形成する部分、および軸部２のうち締付けねじ山４２間の谷底４５を形成する部分に、外部からの力が伝わりやすいと考えられる。以上より、特に、ねじ山４のうち締付けねじ山４２を形成する部分、および軸部２のうち締付けねじ山４２間の谷底４５を形成する部分の、疲労に対する耐性が大きいことが好ましい。

【0065】

ここで、本実施の形態のタッピンねじ１においては、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、締付けねじ山４２間に形成されている谷底４５が、外方へ向かって凹となる円弧状の部分を有している。この効果について説明する。仮に、締付けねじ山４２間に形成されている谷底４５が平坦状であり、締付けねじ山４２の側縁４２２と角度をなして接続している場合について考える。この場合、谷底４５が平坦状であるために、谷底４５の一部に外部からの力が集中して作用しやすい。特に、平坦状の谷底４５の、側縁４２２と角度をなして接続している部分に、外部からの力が集中して作用しやすい。これに対して、谷底４５が外方へ向かって凹となる円弧状の部分を有していることによって、軸部２のうち締付けねじ山４２間の谷底４５を形成する部分に加わる力を分散できる。特に、谷底４５を、締付けねじ山４２の側縁４２２と、角度をなすことなく滑らかに接続することもできる。これによって、ねじ山４のうち締付けねじ山４２を形成する部分、および軸部２のうち締付けねじ山４２間の谷底４５を形成する部分に加わる力を分散できる。以上により、ねじ山４のうち締付けねじ山４２を形成する部分、または軸部２のうち締付けねじ山４２間の谷底４５を形成する部分の一部に外部からの力が集中することを抑制し、当該部分の疲労に対する耐性を大きくできる。

【0066】

以上に説明した本実施の形態のタッピンねじ１は、軸線ＬＡを含む軸部２と、頭部３と、軸部２の外周に設けられたねじ山４とを備えている。軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、ねじ山４は、少なくとも、軸部２の先端側ＳＡ１に位置する複数の成形ねじ山４１と、頭部側ＳＡ２に位置し、成形ねじ山４１よりも小さな外径をもつ複数の締付けねじ山４２とを有する。軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、成形ねじ山４１間に平坦状の谷底４３が形成され、成形ねじ山４１は山頂４１１から谷底４３まで延びる２側縁４１２を有する。軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、締付けねじ山４２間に外方へ向かって凹となる谷底４５が形成され、締付けねじ山４２は山頂４２１から谷底４５まで延びる２側縁４２２を有する。軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、締付けねじ山４２間に形成されている谷底４５は、外方へ向かって凹となる円弧状の部分を有する。

【0067】

このようなタッピンねじ１によれば、成形ねじ山４１間の谷底４３が平坦状であることに対応して、タッピンねじ１の製造においてねじ山４の形成に用いられる転造ダイス９の谷底４３に対応する面である第１面９１も平坦に形成されている。このような転造ダイス９によれば、タッピンねじ１の材料１００を、平坦な第１面９１によって強い力で押すことができる。仮に成形ねじ山４１間の谷底４３を円弧状とする場合、転造ダイス９の谷底４３に対応する面も円弧状となる。この場合、転造ダイス９の円弧状の面をタッピンねじ１の材料１００の深部まで進入させることは難しい。これに対して、本実施の形態によれば、転造ダイス９の平坦な第１面９１を介して材料１００に大きな力を作用させ、第１面９１をタッピンねじ１の材料１００の深部まで進入させることができる。これによって、成形ねじ山４１の外径ｗ１を大きくできる。また、締付けねじ山４２間に形成されている谷底４５が円弧状の部分を有する。このことによって、タッピンねじ１がワーク７に対して締結されている状態において、軸部２のうち締付けねじ山４２間の谷底４５を形成する部分に外部から加わる力を、この円弧状の部分によって分散できる。このため、当該部分の疲労に対する耐性を大きくできる。

【0068】

また、締付けねじ山４２の外径ｗ２が成形ねじ山４１の外径ｗ１よりも小さいことによって、以下の効果も得られる。タッピンねじ１をワーク７の下穴７１にねじ込むときに、成形ねじ山４１の山頂４１１によって形成された内ねじ７１２に、締付けねじ山４２の山頂４２１が接触しにくくなる。これによって、タッピンねじ１をワーク７の下穴７１にねじ込むときにタッピンねじ１とワーク７との間に生じる摩擦を小さくして、タッピンねじ１のねじ込みトルクを小さくできる。

【0069】

本実施の形態において、成形ねじ山４１の２側縁４１２は、山頂４１１から谷底４３まで直線状に延びている。これによって、タッピンねじ１の製造においてねじ山４の形成に用いられる転造ダイス９の２つの側縁４１２に対応する第２面９２が、平坦となる。このような転造ダイス９によれば、外径ｗ１の大きな成形ねじ山４１を、より安定的に形成できる。

【0070】

本実施の形態において、タッピンねじ１の、成形ねじ山４１の谷底４３における径ｗ４は、タッピンねじ１の、締付けねじ山４２の谷底４５における径ｗ３よりも小さい。これによって、タッピンねじ１をワーク７の下穴７１にねじ込むときに、タッピンねじ１とワーク７との間に生じる摩擦をさらに小さくして、タッピンねじ１のねじ込みトルクを小さくできる。

【0071】

本実施の形態においては、軸部２の軸線ＬＡを含む縦断面において、ねじ山４が、成形ねじ山４１よりも、軸部２の先端側ＳＡ１に位置し、締付けねじ山４２よりも小さな外径をもつ先端ねじ山４４をさらに有する。このため、成形ねじ山４１の外径ｗ１は、締付けねじ山４２の外径ｗ２よりも大きく、且つ先端ねじ山４４の外径ｗ１０よりも大きい。これにより、タッピンねじ１をワーク７の下穴７１にねじ込むときに、成形ねじ山４１の山頂４１１によって下穴７１の壁面７１１を削ることで、壁面７１１に内ねじ７１２を形成できる。

【0072】

本実施の形態において、タッピンねじ１の表面１ａの硬さは、タッピンねじ１の心部硬さの、１．２倍以下である。このようなタッピンねじ１は、タッピンねじ１の材料に対して調質処理を施すことにより、製造できる。このようなタッピンねじ１によれば、クラックの発生を安定的に抑制できる。

【0073】

本実施の形態のタッピンねじ１によれば、タッピンねじ１をワーク７の下穴７１にねじ込むときには、ねじ山４の成形ねじ山４１を形成する部分によって、下穴７１の壁面７１１に内ねじ７１２を形成できる。このとき、上述したタッピンねじ１の特徴により、タッピンねじ１のねじ込みトルクを小さく抑えることができる。一方で、タッピンねじ１がワーク７に対して締結されている状態を維持する観点からは、ねじ山４のうち締付けねじ山４２を形成する部分、および軸部２のうち締付けねじ山４２間の谷底４５を形成する部分の、疲労に対する耐性が大きいことが好ましい。これに対して、上述したタッピンねじ１の特徴により、ねじ山４のうち締付けねじ山４２を形成する部分、および軸部２のうち締付けねじ山４２間の谷底４５を形成する部分の、疲労に対する耐性を大きくできる。以上により、本実施の形態によれば、タッピンねじ１をワーク７の下穴７１にねじ込むときにはねじ込みトルクが小さく抑えられ、且つタッピンねじ１がワーク７に対して締結されているときの疲労に対する耐性が大きな、タッピンねじ１を提供できる。

【0074】

上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組み合わせることも可能である。あるいは、上記実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

【符号の説明】

【0075】

１ タッピンねじ
１ａ 表面
１ｂ 表面領域
１ｃ 深部領域
２ 軸部
３ 頭部
４ ねじ山
４１ 成形ねじ山
４２ 締付けねじ山
４４ 先端ねじ山
７ ワーク
７１ 下穴
８ 部品
８１ 孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】