特許 7414354 異材締結用ネジ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】異材締結用ネジ

(51)【国際特許分類】

   F16B 25/10 20060101AFI20240109BHJP

【ＦＩ】

F16B25/10 A

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2023190333

(22)【出願日】2023-11-07

【審査請求日】2023-11-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】516083472

【氏名又は名称】株式会社三秀

(74)【代理人】

【識別番号】100135460

【弁理士】

【氏名又は名称】岩田 康利

(74)【代理人】

【識別番号】100084043

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 喜多男

(74)【代理人】

【識別番号】100142240

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 優

(72)【発明者】

【氏名】谷口 正樹

【審査官】正木 裕也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１０６０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４６０３４７８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｂ ２５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに異材である締結対象の締結状態において当該締結対象が位置し、外径が一定で外周面にネジ溝が形成された本ネジ部と、
前記本ネジ部の先端から連続して形成されており、先端に向かって縮径する尖頭部と、
を備え、
前記尖頭部にあっては、締結状態において締結対象が位置しておらず、
さらに、前記尖頭部の横断面形状が３個の頂点を備え、各頂点間を結ぶ辺が夫々外向きに凸湾曲形状であり、
かつ、前記尖頭部の外周面における各頂点が連続してなる３個の稜線部が、先端に向かうに従って前記本ネジ部のネジ溝の螺旋方向と同方向に向かう螺旋状とされてなる
ことを特徴とする異材締結用ネジ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、母材となる熱可塑性樹脂の所定部位にねじ込まれる際に熱によって当該熱可塑性樹脂を溶融して当該所定部位にネジ溝を形成して固定することができ、母材と異なる素材を当該母材に締結することのできる異材締結用ネジに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１に開示されているネジのように、ネジ部分の先端に先細りの尖頭部を備えており、当該尖頭部の横断面形状が３個の頂点を備え、各頂点間を結ぶ辺が夫々外向きに凸湾曲形状を有した、当該尖頭部が略三角錐形状を有するものが知られている。このようなネジにあっては、尖頭部のねじ込みによって母材が摩擦により加熱され塑性変形して孔が形成され、その後ネジ部分によってネジ溝が形成されて母材にネジが螺着される。母材を加熱して塑性変形させるためには尖頭部が単なる円錐形状であるよりも上述のような略三角錐形状であることが望ましいとされてきた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１０／００３９０１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の尖頭部は、母材を塑性変形させるほどの摩擦熱を発生させるために所定の長さが必要であった。しかしながら、当該尖頭部は、母材を塑性変形させるためのみに存在し、母材にネジが締結された状態では尖頭部は母材との締結に関与していない。ここで、近年自動車業界等においては部品の軽量化の要求が高まっており、ネジも出来る限り軽量化されることが望まれていた。

【0005】

そこで本発明は、より改良された異材締結用ネジ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】

本発明は、互いに異材である締結対象の締結状態において当該締結対象が位置し、外径が一定で外周面にネジ溝が形成された本ネジ部と、前記本ネジ部の先端から連続して形成されており、先端に向かって縮径する尖頭部と、を備え、前記尖頭部にあっては、締結状態において締結対象が位置しておらず、さらに、前記尖頭部の横断面形状が３個の頂点を備え、各頂点間を結ぶ辺が夫々外向きに凸湾曲形状であり、かつ、前記尖頭部の外周面における各頂点が連続してなる３個の稜線部が、先端に向かうに従って前記本ネジ部のネジ溝の螺旋方向と同方向に向かう螺旋状とされてなることを特徴とする異材締結用ネジである。

【0007】

かかる構成にあっては、前記尖頭部の稜線部が直線状ではなく螺旋状に湾曲しており、これによって尖頭部の表面積が従来のものよりも広がって母材との摩擦熱がより大きくなる。従って必要となる尖頭部の長さが従来のものよりも短くて済み、ネジの軽量化に資することができる。なお、前記稜線部の軸に対する傾斜角（螺旋の傾き）は５°～２０°程度が望ましい。５°未満であると従来のネジに比して効果が出にくく、２０°を超えても摩擦による加熱効率が低下する懸念がある。

【発明の効果】

【0008】

本発明の異材締結用ネジは、従来のものよりも全長を短くすることができ、軽量化に資することのできる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例にかかる異材締結用ネジの斜視図である。

【図2】実施例にかかる異材締結用ネジの側面図である。

【図3】（ａ）は実施例にかかる異材締結用ネジの正面図であり、（ｂ）は図２におけるＡ－Ａ線断面端面図であり、（ｃ）は図２におけるＢ－Ｂ線断面端面図である。

【図4】実施例にかかる異材締結用ネジを用いて母材と被締結材とを貼り合わせる状態を示す説明図である。

【図5】実施例にかかる異材締結用ネジを用いて母材と被締結材とを貼り合わせた締結状態を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施形態を実施例に従って説明する。なお本発明は、下記に示す実施例に限定されることはなく、適宜、設計変更が可能である。また便宜上、実施例において異材締結用ネジの頭部側を後方とし、異材締結用ネジの先端側を前方と規定して説明しているが、これによって本発明が限定されるものではない。

【0011】

図１等に示すように、異材締結用ネジ１（以下、単にネジ１ともいう）は、外径が一定で円柱形状を有する本ネジ部１０と、本ネジ部１０の前方（先端側）から連続して形成されており、本ネジ部１０よりも径が小さい導入縮径部１５と、導入部１５の前方から連続して形成されており、先端に向かって縮径する尖頭部２０と、を備えている。また、本ネジ部１０の後方にはネジ頭部３０が形成されている。

【0012】

本ネジ部１０の外周面にはネジ溝１１が形成されている。本実施例においてはネジ溝１１のネジ方向は右ネジ方向である。

【0013】

導入縮径部１５の外径は本ネジ部１０のネジ溝１１の谷部の径と略等しく設定されている。先に説明すると、尖頭部２０によって穿孔された母材Ｗ１の孔の内周面が導入縮径部１５によって整えられて本ネジ部１０のネジ溝１１によって孔の内周面にネジ形状が形成され、ネジ１が螺着される。

【0014】

尖頭部２０の横断面形状は、図３（ｂ）に示すように、３個の頂点２１ａ，２２ａ，２３ａを備え、各頂点２１ａ，２２ａ，２３ａ間を結ぶ辺が夫々外向きに凸湾曲形状を有している。なお、各頂点２１ａ，２２ａ，２３ａは軸芯Ｌから放射方向に沿って最も遠い点であり、角部を有する尖った形状ではなく、図３（ｂ）に示すように先端が外向きに凸となるように丸く湾曲している。

【0015】

そして、尖頭部２０における頂点２１ａ，２２ａ，２３ａを結んだ稜線部２１，２２，２３が、先端に向かうに従って右ネジ方向に傾斜した螺旋状となっている。これは、ネジ溝１１の螺旋方向と同方向である。すなわち、尖頭部２０の後端部の横断面形状を表す図３（ｂ）と、尖頭部２０の略中間部分での横断面形状を表す図３（ｃ）とを比べると、頂点２１ａ，２２ａ，２３ａの位置がネジ１の軸線周りにずれている。

【0016】

図２に示すように、稜線部２１，２２，２３の軸線からのずれ角度αは、本実施例においては１０°である。

【0017】

なお、図中においては理解を容易とするために稜線部２１，２２，２３は二点鎖線で描かれているが、上述のように頂点２１ａ，２２ａ，２３ａ近傍の外周面部が丸みを帯びているために稜線部２１，２２，２３の外形も外側に凸の湾曲線形状となる。

【0018】

かかるネジ１は、図４に示すように、熱可塑性樹脂で構成された母材Ｗ１に被締結材Ｗ２を貼り合わせる際に用いられる。母材Ｗ１は熱可塑性樹脂であるため、ネジ１の軸線周りの回転に伴って尖頭部２０との間に発生する摩擦熱により溶融されてネジ１が食い込んでいく。

【0019】

ネジ１が母材Ｗ１にある程度食い込んだところで、母材Ｗ１にはネジ１の本ネジ部１０のネジ溝１１によって対応するネジ溝が形成され、母材Ｗ１にネジ１が螺着される。

【0020】

この際、図５に示すように、母材Ｗ１にネジ１が螺着された締結状態Ｘにおいて、母材Ｗ１におけるネジ１を挿通した逆側である裏面には、母材Ｗ１が溶融することによってネジ１周りに膨隆部５０が形成される。膨隆部５０の内周面にもネジ溝は形成され、母材Ｗ１とネジ１との螺着の強度がより一層増大する。

【0021】

なお、図５に示す締結状態Ｘにおいて、締結される母材Ｗ１と被締結材Ｗ２とはネジ１の本ネジ部１０に位置し、尖頭部２０は母材Ｗ１から突き抜けた裏側方向に位置している。すなわち、尖頭部２０は締結状態Ｘにおいては母材Ｗ１や被締結材Ｗ２の固着に関与していない。

【0022】

このように、尖頭部２０の稜線部２１，２２，２３が、軸線からずれて螺旋状となる構成となることにより、稜線部を軸線に沿わせた従来のネジよりも尖頭部２０の外表面積が広がって母材Ｗ１との接触面積が増大し、摩擦熱がより大きく発生することとなる。摩擦熱の発生が大きいほど、母材Ｗ１の熱による塑性変形が容易となるため、尖頭部２０の全長を従来のものよりも短くすることができる。尖頭部２０は母材の締結が完了した後においては不要な部分となり、当該尖頭部２０の全長が短くなるほどネジ１の軽量化に資することができる。

【0023】

上記実施例において、各部の寸法形状は適宜自由に選択可能である。
母材Ｗ１が表面側にも盛り上がることによってネジ１が適格に螺着されない不具合を解消するために、例えば本ネジ部１０とネジ頭部３０との境界において凹部を形成して母材Ｗ１の表面側への盛り上がりを吸収する構成であってもよい。

【符号の説明】

【0024】

１ 異材締結用ネジ
１０ 本ネジ部
１１ ネジ溝
１５ 導入部
２０ 尖頭部
２１，２２，２３ 稜線部
２１ａ，２２ａ，２３ａ 頂点
３０ ネジ頭部
５０ 膨隆部
Ｗ１ 母材（締結対象）
Ｗ２ 被締結材（締結対象）
Ｘ 締結状態
α ずれ角度

【要約】

【課題】より改良された異材締結用ネジを提供する。
【解決手段】異材締結用ネジ１は、尖頭部２０の横断面形状が３個の頂点を備え、各頂点間を結ぶ辺が夫々外向きに凸湾曲形状であり、かつ、尖頭部２０における頂点を結んでなる稜線部２１，２２，２３が、先端に向かうに従って本ネジ部１０のネジ溝１１の螺旋方向と同方向に向かう螺旋状とされてなる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】