JP3963276B2 - 十字穴付ねじ - Google Patents

Description

本発明は、ドライバビットによりねじ締めを行うときに、このドライバビットがねじの駆動穴から滑り上がることなく確実にねじ締めを行うことができるようにした十字穴付ねじ、及びその十字穴付ねじを回転駆動するためのドライバビットに関する。

従来よりねじを締め付け、或いは緩めるために、ねじの頭部にドライバビットが係合する係合穴を形成しており、その係合穴を十字形状の溝で形成した十字穴付ねじが広く用いられている。この十字穴付ねじの基本的な形状はＪＩＳ規格等で決められているが、基本形状部分以外の部分については必要に応じて独自の工夫が施されており、更に必要に応じて特殊な形状の十字穴を形成することもある。その際には、それらの形状に適合した特別のドライバビットを用いることもある。

このような十字穴付ねじとこれを駆動するドライバビットは、例えば図５に示すような形状のものが用いられる。即ち図５には同図（ａ）の側面図に示すような、先端に十字翼５２を備えたドライバビット５１を用いて、同図（ｂ）の要部断面図、及び同図（ｃ）の頭部平面図に示すような、十字穴５４を備えた十字穴付ねじ５３を回転駆動する従来例を示している。このような十字穴付ねじ５３における十字穴５４部分の形状は、頭部５５の表面５６からねじの頸部５７側に向けて角度αで次第に狭くなっており、十字穴下端部５８より下方はビット端部が接触しない底部６０を形成している。

このような十字穴付ねじ５３をドライバビット５１によって回転駆動する際には、例えば図６に示すように、十字穴付ねじ５３の十字穴５４に対して、そのねじに対応する形状及び大きさのドライバビット５１を選択してその十字翼５２を挿入すると、ドライバビット５１の十字翼５２の先端傾斜角度αが十字穴５４の内部傾斜角度αと一致し、且つドライバビット５１の最先端部５９と十字穴下端部５８とが略一致するので、その最終挿入時には図６（ａ）（ｂ）に示すように、前記最先端部５９の外周部と十字穴下端部５８の内周部がほぼ当設し、十字翼５２の各翼部が十字穴５４の各ビット嵌合溝内に僅かの隙間Ｌをもった状態で嵌合する。

この状態からこの十字穴付ねじ５３を締め付ける際には、ドライバビット５１を図６（ｃ）に示すように回転駆動する。それにより、前記のように僅かの間隙Ｌが存在していた十字翼５２の各翼部と十字穴５４の各溝間において、その駆動方向に両者が当接するように回転することとなる。この回転時において、ドライバビット５１の各翼部の回転方向側稜線部６１が十字穴の溝の側壁６２と当接する部分はほぼ前記傾斜角度αのテーパ状の接触となるため、ドライバビット５１を回転する力はドライバビット５１が十字穴から角度α方向に抜け出す力を生じる。

更にこのようなドライバビット５１の抜け出しを防ぐために、大きな力でこのドライバビット５１を十字穴５４の中に押しつけながら回転駆動すると、特にドライバビット５１の最先端部５９と十字穴下端部５８部分が当接する喰い付き部６３に大きな推力が作用しながら回転駆動力が集中することとなる。そのため、この部分で大きな摩擦力が作用した状態で大きな力で回転駆動されるため、この喰い付き部６３近傍のねじ素材が変形し、更に過大な力が作用するこの喰い付き部６３近傍のねじ素材は破損することとなる。

このような十字穴における特に喰い付き部６３におけるねじ素材の変形と破損によってドライバビット５１は更に抜け出やすくなり、それを抑えるために更にドライバビット５１に推力を作用させると十字穴５４の溝は回転不能となるまで破損することとなる。この現象は前記のようなねじ締め時以外に、ねじを緩める際にも同様の現象を生じ、特に大きな推力を与えながら、ねじをその推力に抗して抜け出させる回転駆動力を与えることは困難である。

また、このようなねじ素材の変形或いは破損が生じない程度の推力の変化であっても、その変化によって回転方向の力が変化するため、ねじの回転トルクが変化し、電動ドライバー等でねじに対して所定の回転トルクを伝達して締め付けを行うように設定されていた場合に、設定された所望の回転トルクを与えることができなくなる。

その対策として例えば特開平８−１４５０２４号公報には、ねじ頭部の各ビット嵌合溝の端縁部に水平段部をそれぞれ設け、これら水平段部からねじ頸部の中心部に指向してそれぞれ傾斜溝部を延在形成すると共に、その底部においてほぼ円錐底面を形成し、前記水平段部の近傍に係合する翼部を設けたドライバービットと適合するように構成し、更にビット嵌合溝の端縁部にそれぞれ所定深さの垂直端壁部を形成したねじが提案されている。
特開平８−１４５０２４号公報

前記特許文献に開示されたねじにおいては、水平段部においてドライバビットのねじ方向の推力を受けることにより、推力の変化によるねじの回転トルク変化を防止し、且つ垂直端壁部の形成とこの垂直端壁部に適合する十字翼を備えたドライバビットを用いることによって、両者間の接触を十字翼と十字穴の溝側壁部分において前記のようなテーパ状の接触を無くし、ねじの軸線に平行な線接触を行うようにして、ねじの回転駆動時における抜け出しを防止することができるようにしている。

しかしながら、上記のようなねじにおいては、十字翼と十字穴の溝側壁部分においてねじの軸線に平行な線接触を行うようにしているので、ドライバビットによってねじに対して回転駆動力を付与すると、この接触部分に回転駆動力が集中するため、十字穴の溝側壁部が変形することが多くなる。このように十字穴の溝側壁部が変形すると、結局はその中心部に指向して設けている傾斜溝部で回転駆動力を受けるため、前記図６に示した従来のものと同様の問題が発生し、適切な解決手段とはならない。

したがって本発明は、十字穴にドライバビットの十字翼を嵌合して回転駆動するようにした十字穴付ねじにおいて、ドライバビットによるねじの回転駆動時に、十字穴の溝に過大な力が作用して溝が変形或いは破損することを確実に防止することができるようにした十字穴付ねじを提供すると共に、この十字穴付ねじを回転駆動するドライバビットを提供することを主たる目的とする。

本発明による十字穴付ねじは上記課題を解決するため、ねじ頭部にドライバビットの翼が嵌合する、頭部の表面からねじの頸部側に向けて次第に狭くなっている互いに略平行な両側壁の溝からなる十字穴を形成した十字穴付ねじにおいて、前記各溝の略中間部分または外側端部の前記略平行な両側壁に、該両側壁に対して回転方向に突出して形成した略垂直な円筒状作動内面と、両円筒状作動内面の下端部に形成した略水平な段部とにより円筒内面付回転受け部を形成したことを特徴とする。

更に前記本発明による新規な十字穴付ねじを回転駆動するための先端に向けて次第に狭くなっている互いに略平行な両側壁の翼からなる十字翼を備えたドライバビットとして、前記各翼の略中間部分または外側端部の前記略平行な両側面に、該両側壁に対して回転方向に突出して形成した略垂直な円筒状作動外面と、両円筒状作動外面の下端部に形成した略水平な端部とにより円筒外面付回転作動部を形成したことを特徴とする。

本発明は上記のように構成したので、十字穴にドライバビットの十字翼を嵌合して回転駆動するようにした十字穴付ねじにおいて、ドライバビットによるねじの回転駆動時に、十字穴の溝に過大な力が作用して溝が変形或いは破損することを確実に防止することができる。特に、ドライバビットによってねじに回転駆動力が作用する部分においては、円筒状作動内面において面接触状態とすることができるので、大きな回転駆動力が作用する場合でも溝の変形或いは破損を生じることが無くなる。また、略水平な段部によりドライバビットの推力を確実に受けることができ、安定して回転トルクの伝達を行うことができる。更に、本発明によるドライバビットにおいては、上記のような形状をなす十字穴に適合し、この十字穴付ねじを適切に回転駆動することができる。

ドライバビットによるねじの回転駆動時に、十字穴の溝に過大な力が作用して溝が変形或いは破損することを防止するという目的を、ねじ頭部にドライバビットの翼が嵌合する溝からなる十字穴を形成した十字穴付ねじにおいて、前記各溝の略中間部分の両側壁に形成した円筒状作動内面と、両円筒状作動内面の下端部に形成した略水平な段部とにより円筒内面付回転受け部を形成することにより実現し、また、このような形状の十字穴を備えた十字穴付ねじを回転駆動するに際して、十字翼各翼の両側面の一部に対向して形成した円筒状作動外面と、両円筒状作動外面の下端部に形成した略水平な端部とにより円筒外面付回転作動部を形成したドライバビットにより回転駆動することにより実現する。

本発明の第１実施例を図１及び図２に沿って説明する。図１及び図２には前記従来例の図５及び図６と対応するように各断面図及び平面図を示しており、同実施例においては図１（ａ）の側面図に示すように、基本的には前記図１の従来例と同様に、先端に十字翼２を備えたドライバビット１を用いており、このドライバビット１により同図（ｂ）の要部断面図、及び同図（ｃ）の頭部平面図に示すような、十字穴４を備えた十字穴付ねじ３を回転駆動する例を示している。このような十字穴付ねじ３における十字穴４部分の形状も、その基本的形状は前記従来例と同様に、頭部５の表面６からねじの頸部７側に向けて角度αで次第に狭くなっており、十字穴下端部８より下方は底部１０を形成していることも従来のものと同様である。

図１及び図２に示す実施例においては、上記のように十字翼２を備えたドライバビット１と、頭部に十字穴４を備えた十字穴付ねじ３において、十字穴４には各溝１５の略中間部に水平段部１６を備え、各溝の両側壁面１７、１７には略垂直な円筒状内面を備えた円筒状作動内面１８、１８を対向して形成している。なお、十字穴４の各溝１５の側壁面１７は、正確には垂直ではなく頭部５の表面６に近づくほど、例えば５度程度の抜き勾配により幾分広がった形状に設定されており、図１にもそのような十字穴を形成したねじを示している。したがって図中の前記円筒状作動内面１８、１８も、同様の抜き勾配でねじの頭部表面に近づくほど広がるように設定している。

このような水平段部１６と、互いに対向する円筒状作動内面１８、１８によって、後述するドライバビット１の円筒状作動外面２０、２０と水平端部２１からなる円筒外面付回転作動部２２を嵌合するための円筒内面付回転受け部２３が構成される。なお、前記水平段部１６とこれに対応する水平端部２１は、ドライバビット及びねじを図示するように垂直にした状態において水平をなすものであるが、この部分は必ずしも水平にする必要はなく、ドライバビットの推力を充分に受けることができるならば、適宜の傾斜を有するように形成してもかまわない。但しここでは説明の都合上、この段部及び端部を水平段部及び水平端部と称している。

一方ドライバビット１の十字翼２における各翼２４の中間部の下方には、各翼２４の両側面２５、２５側に突出した略垂直方向に伸びる円筒状作動外面２０、２０を備え、その下端には水平端部２１が形成され、それにより各翼２４の中間部には円筒外面付回転作動部２２が形成される。この円筒外面付回転作動部２２は、前記十字穴４の各溝の略中間部に形成した円筒内面付回転受け部２３に嵌合できるように、両者の位置及び形状が設定される。なお、従来よりドライバビットの翼の幅等の大きさは、これを作動するねじの十字穴の幅等より幾分小さく形成しておくことを通常としているので、前記ドライバビットの円筒背面付回転作動部２２の外形形状は、十字穴の各溝の円筒内面付回転受け部２３よりも幾分小さくなるように設定する。

このような十字穴付ねじ３を前記のようなドライバビット１によって回転駆動する際には、例えば図２に示すように、十字穴付ねじ３の十字穴４に対して、そのねじに対応する形状及び大きさのドライバビット１を選択してその十字翼２を挿入すると、ドライバビット１の十字翼２の先端傾斜角度αが十字穴４の内部傾斜角度αと一致し、且つ前記のように円筒外面付回転作動部２２と円筒内面付回転受け部２３とが対応しているので、十字翼２は十字穴４に嵌合する。

ドライバビット１の十字翼２が十字穴付ねじ３の十字穴４に最終的に挿入される時には、図２（ａ）（ｂ）に示すように、最初にドライバビット１の各翼２４における円筒外面付回転作動部２２の水平端部２１が、十字穴４の各溝の水平段部１６に当設する。したがって前記図５及び図６に示されるような従来のものにおける、ドライバビット５１の最先端部５９と十字穴５４の底部６０の周縁部５８との当接は生じることが無く、したがって喰い付き部６３は存在しなくなる。なお、十字翼２の各翼部が十字穴４の各ビット嵌合溝内に僅かの隙間Ｌをもって当設することは従来のものと同様である。

但し、後述するようにドライバビットの回転駆動時に、十字翼の各翼２４における稜線部が十字穴の側壁面に当接する前に、円筒外面付回転作動部２２の円筒状作動外面２０が円筒内面付回転受け部２３の円筒状作動内面１８に当接するように、両面間の隙間を翼側面と溝内壁面との隙間より少なくなるように設定しても良い。しかしながら、全て同程度の間隔となるように設定した場合においても、後述するようにドライバビットに所定の回転力が生じるときには、最初に十字翼の各翼における稜線部が十字穴の側壁面に当接することがあっても、その後の溝側壁の弾性変形等により前記両円筒面部分での接触とすることが可能である。

この状態からこの十字穴付ねじ３を締め付ける際には、ドライバビット１を図２（ｃ）の矢印に示すように回転駆動する。それにより、前記のように僅かの間隙Ｌが存在していた十字翼２の各翼部２４の側壁と十字穴４の各溝の側壁間において、その駆動方向側の部分において両者が当接する。この回転時において、前記のように円筒外面付回転作動部２２の円筒状作動外面２０が円筒内面付回転受け部２３の円筒状作動内面１８に当接するので、この当接部２５にドライバビット１の回転駆動力が作用し、十字穴付ねじ３を回転駆動する。図２（ｃ）ではねじの締め付け方向に駆動する例を示しているが、ドライバビットを逆に回転駆動してねじを緩める場合にも同様に作用する。

上記のようなねじの回転駆動時に大きなトルクが作用することがあると、前記図５及び図６に示したような従来の十字穴付ねじにおいては、図６（ｃ）に示すようにねじの喰い付き部６３に過大な力が作用することがあったが、本発明においては従来の喰い付き部は存在せず、回転駆動力は全て前記当接部２５に作用する。特にここに作用する力は円筒面と円筒面の接触部としての面接触となる。なおこの当接部２５において、回転駆動時の最初は線接触の状態であっても、回転駆動力が作用する場合にはその接触部は弾性変形により面接触となり、その駆動力が大きくなればなるほど接触面の面積は大きくなる。

しかも、この当接部２５での接触状態は前記従来例における十字翼及び十字穴の傾斜角αではなく、ほぼ直角であるので、大きな回転駆動力が作用しても抜け出る力はほとんど生じることが無く、更に、もしもドライバビット１によって十字穴付ねじ３に大きな推力を作用させることがあっても、各翼の水平端部２１を各溝の水平段部１６で受けるため、従来のもののような喰い付き部の変形や損傷を生じることが無く、それ以外の部分においても変形や損傷を生じることがない。

図３及び図４には本発明の第２実施例を示している。この実施例においては、前記図１及び図２に示した十字穴付ねじよりも小さいねじに対して有効に利用することができる例を示している。即ち、図３（ｂ）及び（ｃ）と前記実施例の図１（ｂ）及び（ｃ）と比較することにより明らかなように、図１に示した実施例においては十字穴付ねじ３の各溝に形成した円筒内面付回転受け部２３を、各溝の略中間部に形成したのに対して、図３に示した実施例においては、図１の実施例における円筒内面付回転受け部２３の外側の十字溝を形成せず、即ち各溝の外端部に円筒内面付回転受け部２３を形成した例を示している。

このように構成することによっても、前記図１及び図２に示した実施例と同様に作用し、同様の効果を奏することができる。特に十字穴付ねじが小型で、充分な十字穴の大きさを確保できない場合にでも、このような円筒内面付回転受け部２３を形成することにより、確実にねじを回転駆動することができるようになる。また、前記実施例のように十字穴の各溝にドライバビットの各翼が嵌合してねじを回転駆動するとき、各翼の稜線部が溝の内壁面に接する恐れが無くなり、確実に円筒外面付回転作動部２２の円筒状作動外面２０が円筒内面付回転受け部２３の円筒状作動内面１８に当接して面接触状態の回転駆動を行うことができ、その作動が安定する。したがって、図３及び図４に示したような小型のねじに限らず、図１及び図２に示したような比較的大きいねじに対して適用しても良い。

本発明による十字穴付ねじは従来から用いられている各種の分野に利用することができ、特にタッピングねじ、超小型のねじ等を含め、広範囲の分野に利用することができる。

本発明の第１実施例を示す図であり、（ａ）は同実施例による十字穴付ねじを回転駆動するドライバビットの側面図、（ｂ）は十字穴付ねじの要部断面図、（ｃ）は十字穴付ねじの頭部側平面図である。 本発明の第１実施例の作用を示す図であり、（ａ）は十字穴付ねじにドライバビットを挿入した状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部分の断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の状態からドライバビットにより十字穴付ねじを締め付ける方向に回転駆動する状態を示す図である。 本発明の第２実施例を示す図であり、（ａ）は同実施例による十字穴付ねじを回転駆動するドライバビットの側面図、（ｂ）は十字穴付ねじの要部断面図、（ｃ）は十字穴付ねじの頭部側平面図である。 本発明の第２実施例の作用を示す図であり、（ａ）は十字穴付ねじにドライバビットを挿入した状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部分の断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の状態からドライバビットにより十字穴付ねじを締め付ける方向に回転駆動する状態を示す図である。 従来例を示す図であり、（ａ）はその十字穴付ねじを回転駆動するドライバビットの側面図、（ｂ）は十字穴付ねじの要部断面図、（ｃ）は十字穴付ねじの頭部側平面図である。 従来例の作用を示す図であり、（ａ）は十字穴付ねじにドライバビットを挿入した状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ部分の断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の状態からドライバビットにより十字穴付ねじを締め付ける方向に回転駆動する状態を示す図である。

符号の説明

１ ドライバビット
２ 十字翼
３ 十字穴付ねじ
４ 十字穴
５ 頭部
６ 表面
７ 頸部
８ 十字穴下端部
１０ 底部
１５ 溝
１６ 段部
１７ 側壁面
１８ 円筒状作動内面
２０ 円筒状作動外面
２１ 水平端部
２２ 円筒外面付回転作動部
２３ 円筒内面付回転受け部
２４ 翼
２５ 側面

Claims (2)

1. ねじ頭部にドライバビットの翼が嵌合する、頭部の表面からねじの頸部側に向けて次第に狭くなっている互いに略平行な両側壁の溝からなる十字穴を形成した十字穴付ねじにおいて、
   前記各溝の略中間部分または外側端部の前記略平行な両側壁に、該両側壁に対して回転方向に突出して形成した略垂直な円筒状作動内面と、両円筒状作動内面の下端部に形成した略水平な段部とにより円筒内面付回転受け部を形成したことを特徴とする十字穴付ねじ。
2. 先端に向けて次第に狭くなっている互いに略平行な両側壁の翼からなる十字翼を備えたドライバビットにおいて、
   前記各翼の略中間部分または外側端部の前記略平行な両側面に、該両側壁に対して回転方向に突出して形成した略垂直な円筒状作動外面と、両円筒状作動外面の下端部に形成した略水平な端部とにより円筒外面付回転作動部を形成したことを特徴とするドライバビット。

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