JP2018031419A - ワッシャ付ネジ - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、金属ワッシャとゴムワッシャが付いたワッシャ付ネジに関し、座面と金属ワッシャの摺動による異物発生を抑制する技術を提供する。【解決手段】ワッシャ付ネジ２は、ネジ本体１０と金属ワッシャ２０とゴムワッシャ３０を備えている。ネジ本体１０は、ネジ溝が形成されている軸部１５と頭部１２の間に円筒部１４を備えている。金属ワッシャ２０は、頭部１２に隣接するように円筒部１４に挿通されている。ゴムワッシャ３０は、円筒部１４に挿通されており、金属ワッシャ２０の軸部側に位置している。頭部１２の座面１９が、外周ほど金属ワッシャ２０から離れるように傾斜している傾斜面１９ｂを備えている。【選択図】図３

Description

本明細書は、金属ワッシャとゴムワッシャが付いたネジを開示する。本明細書における「ネジ」には、頭部が多角形のボルトが含まれる。

回路基板を固定するのに、金属ワッシャとゴムワッシャを伴うネジが用いられることがある（例えば、特許文献１）。金属ワッシャは、ネジ本体の頭部に隣接するように軸部に挿通されており、さらにゴムワッシャが軸部に挿通されている。特許文献１のワッシャ付ネジは、ゴムワッシャの弾性力で回路基板を押さえ付ける。回路基板の熱変形も、ゴムワッシャの弾性力で吸収することができる。特許文献１のワッシャ付ネジは、ゴムワッシャの孔の内周面に、ネジ本体の軸部に接する突起が設けられており、金属ワッシャとゴムワッシャが脱落しないようになっている。金属ワッシャは、ネジ本体を締め付ける際のゴムワッシャの頭部側の反力を広い面積で受けるために備えられている。

特許第５８５３９９７号明細書

金属ワッシャが頭部の座面と触れるワッシャ付ネジでは、ワッシャ付ネジを締め付けるときに金属ワッシャと座面が摺動し、金属ワッシャ又は座面の表層がはがれる虞がある。特に、ネジ本体を固定対象物に締め付けている間、ゴムワッシャの反力で金属ワッシャが座面と強く摺動する。金属ワッシャと座面の少なくとも一方にメッキが施されている場合、摺動によりメッキがはがれて異物となるおそれがある。回路基板を固定するワッシャ付ネジの場合、剥離したメッキ（異物）は回路基板上で短絡を生じさせるおそれがある。本明細書が開示する技術は、異物が発生し難いワッシャ付ネジを提供する。

本明細書が開示するワッシャ付ネジのネジ本体には、ネジ溝が形成されている軸部と頭部との間に円筒部が設けられている。金属ワッシャは、頭部に隣接するように円筒部に挿通されている。ゴムワッシャは、円筒部に挿通されており、金属ワッシャの軸部側に位置する。そして、頭部の座面が、外周へいくほど金属ワッシャから離れるように傾斜している傾斜面を備えている。すなわち、上記構造のワッシャ付ネジでは、ネジ本体の対象物への締め付け開始前は、金属ワッシャと座面の傾斜面との間に隙間ができる。隙間は、外周へいくほど大きくなる。発明者らの検討によると、金属ワッシャが変形しており、ネジ本体の締め付け開始直後から金属ワッシャと座面が偏って当接したまま摺動すると、異物が生じ易いことが判明した。先に述べたように、ゴムワッシャの反力も、座面と金属ワッシャの強い摺動をもたらし、異物を発生し易くしてしまう。上記したワッシャ付ネジでは、ネジ本体の締め付け開始初期に座面と金属ワッシャとの偏った摺動が低減され、異物発生の可能性を低減することができる。また、ネジ締め付けの際、外周へいくほど金属ワッシャと座面の相対速度が大きくなり、異物発生の可能性が高まる。上記のワッシャ付ネジでは、外周へいくほど、金属ワッシャと座面との隙間が大きくなるので、相対速度の増加に伴う異物発生の可能性の増大を相殺する。

座面は、ネジ本体の軸線に直交する平坦面と、平坦面の外周側に続く傾斜面とを備えているとよい。内周ほど、金属ワッシャと座面の相対速度は小さくなり、異物発生の可能性は小さい。傾斜面の内周側に、軸線に直交する平坦面を設けることで、金属ワッシャの外周側が座面と強く摺動する前に、金属ワッシャの座面対向面をネジ本体の軸線に対して直交にすることができる。このことは、金属ワッシャと座面の特に外周側における局所的な摺動を低減するのに寄与する。

ネジ本体の頭部にフランジが設けられている場合がある。その場合、そのフランジの軸部側のフランジ面が、頭部の座面に相当する。フランジを備えることで、頭部と金属ワッシャの当接面の面積を大きくすることができる。このことは、金属ワッシャと座面が当接したときの面圧を小さくする。面圧が小さくなれば、異物発生の可能性も小さくなる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

ネジ軸線に沿ってカットしたワッシャ付ネジの断面図である。 ワッシャ付ネジの分解断面図である。 図２の符号IIIが示す破線矩形内の図の拡大図である。 傾斜面の変形例を示す拡大断面図である。

図面を参照して実施例のワッシャ付ネジ２を説明する。図１に、ネジ軸線ＣＬ（中心線ＣＬ）に沿ってカットしたワッシャ付ネジ２の断面図を示す。図２に、ワッシャ付ネジ２の分解断面図を示す。図３は、図２において符号IIIが示す破線矩形の内部の拡大図である。

ワッシャ付ネジ２は、ネジ本体１０と、金属ワッシャ２０と、ゴムワッシャ３０を備えている。ネジ本体１０は、頭部１２と、円筒部１４と、ネジ溝が形成されている軸部１５で構成されている。金属ワッシャ２０は、平ワッシャであり、例えば鉄で作られている。

円筒部１４は、頭部１２と軸部１５の間に設けられている。円筒部１４の直径は、フランジ１３の直径よりも小さく、しかし、軸部１５の直径よりも大きい。この円筒部１４に、金属ワッシャ２０とゴムワッシャ３０が挿通される。金属ワッシャ２０が頭部側に位置し、ゴムワッシャ３０が軸部側に位置する。

ネジ本体１０の頭部１２には、ドライバが嵌合する溝１６と、フランジ１３が設けられている。フランジ１３の軸部側のフランジ面は、ネジ本体１０の座面１９に相当する。この座面１９（フランジ面）は、ワッシャ付ネジ２を対象物に締め付けたとき、金属ワッシャ２０を通じて加わるゴムワッシャ３０の頭部側の反力を受ける。広い座面１９（フランジ面）でゴムワッシャ３０の反力を受けることで、金属ワッシャ２０の変形が抑えられる。

図１、図２では、座面１９は平坦に描かれているが、座面１９は、軸線ＣＬに直交する平坦面と、平坦面の外側に続く傾斜面を有している。座面１９の平坦面と傾斜面は、図３を参照して後述する。

円筒部１４には、その周を一巡する溝１８が設けられている。溝１８にゴムワッシャ３０の内側のリブ３０ａが嵌合する。ゴムワッシャ３０が円筒部１４の溝１８に嵌合することで、ゴムワッシャ３０のネジ本体１０から脱落が防止される。ゴムワッシャ３０が円筒部１４に係止されることで、金属ワッシャ２０も脱落しない。

図３に示されているように、ネジ本体１０の座面１９は、円筒部１４に近い側の平坦面１９ａと、平坦面１９ａの外側に続く傾斜面１９ｂを備えている。平坦面１９ａは、先に述べたように、ネジ本体１０の軸線ＣＬと直交する平面である。傾斜面１９ｂは、軸線側から外周にいくにつれて金属ワッシャ２０から離れるように傾斜している。

傾斜面１９ｂの利点を述べる。ワッシャ付ネジ２は、対象物に締め付ける際、金属ワッシャ２０と座面１９が摺動する。ワッシャ付ネジ２は、ゴムワッシャ３０を備えているため、ゴムワッシャ３０の反力が金属ワッシャ２０を座面１９に押し付ける。それゆえ、金属ワッシャ２０は座面１９と強く摺動する。金属ワッシャ２０が反っていたり、表面にかすかな凹凸が存在すると、金属ワッシャ２０と座面１９が局所的に強く摺動する。そうすると、金属ワッシャ２０と座面１９のいずれかの表層が剥離するおそれがある。特に、金属ワッシャ２０と座面１９の少なくとも一方の表面にメッキが施されていると、メッキが剥離するおそれがある。ワッシャ付ネジ２が回路基板の固定に用いられる場合、金属ワッシャ２０又は座面１９から剥離したメッキ片等の異物は、回路基板に悪影響を及ぼす可能性がある。座面１９の傾斜面１９ｂは、金属ワッシャ２０と座面１９の局所的な摺動を低減し、異物の発生を抑制する効果がある。

金属ワッシャ２０と座面１９の相対速度は、座面１９の外周ほど大きい。また、金属ワッシャ２０が反っていた場合に、金属ワッシャ２０の面外変形の大きさも、外周ほど大きい。相対速度が大きいほど、あるいは、金属ワッシャ２０の面外変形が大きいほど、異物発生の可能性が高くなる。傾斜面１９ｂは、外周へいくほど金属ワッシャ２０との間の隙間が大きくなるので、相対速度の増加あるいは面外変形に伴う異物発生の可能性の増大を相殺する効果がある。

傾斜面１９ｂの内周側に設けた平坦面１９ａも、異物発生の防止に貢献する。ワッシャ付ネジ２を対象物に締め付けていくと、傾斜面１９ｂが金属ワッシャ２０と強く摺動する前に、平坦面１９ａが金属ワッシャ２０と接触する。金属ワッシャ２０の表面の内周側が平坦面１９ａと接触すると、金属ワッシャ２０の姿勢が、ネジ軸線ＣＬに対して直交する方向に整えられる。また、金属ワッシャ２０の内周側が平坦面１９ａに押されると、金属ワッシャ２０の面外変形が矯正される。このことによって、相対速度の大きい外周側で金属ワッシャ２０と傾斜面１９ｂとの局所的な摺動が抑えられる。また、内周側は、金属ワッシャ２０の面外変形の大きさが外周側よりも小さい。面外変形の小さい内周側で先に金属ワッシャ２０と平坦面１９ａが摺動しても、外周側と比較すると、異物発生の可能性は小さい。そして、ネジ本体１０を締め付けていくうちに、ゴムワッシャ３０の反力が内周側の平坦面１９ａと金属ワッシャ２０の間の静止摩擦係数を超えると、金属ワッシャ２０と座面１９（ネジ本体１０）は一緒に回転するようになり、外周側での相対速度がゼロになる。そうすると、異物発生はほぼ抑えられる。

軸線ＣＬの直交方向に対する傾斜面１９ｂの傾斜角Ａｎｇは、５度から１０度の間が好ましい。ただし、傾斜角Ａｎｇは、ゴムワッシャ３０の反力の大きさや、傾斜面１９ｂの面積などを勘案して定められる。

平坦面１９ａの外縁（即ち、図３の符号Ｐが示す箇所）は、ネジ本体１０を固定対象物に締め付ける際、金属ワッシャ２０に対して（即ちゴムワッシャ３０に対して）十分に荷重を加えられるように定められる。より詳しくは、平坦面１９ａの外縁の位置は、傾斜面１９ｂが金属ワッシャ２０と強く摺動する前に、金属ワッシャ２０に対して（即ちゴムワッシャ３０に対して）十分に荷重を加えられるように定められる。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。平坦面１９ａと傾斜面１９ｂの境界（図３の符号Ｐが示す箇所）は、鋭く変化していてもよいし、丸みを帯びていてもよい。丸みを帯びている方が、異物発生防止には好適である。

図３に示したように、ネジ本体１０の座面１９には、傾斜面１９ｂの内側に平坦面１９ａを備えている。上記したように、平坦面１９ａにも、異物発生を抑制する効果が期待できるが、平坦面１９ａを設けず、座面１９の全体が傾斜面になっていてもよい。座面全体が傾斜面になっている変形例を図４に示す。図４の例では、ネジ本体１１０の座面１１９（フランジ１１３の円筒部１４の側のフランジ面）の全体が、外周へいくほど金属ワッシャから離れるように傾斜している傾斜面１１９ｂとなっている。

実施例のワッシャ付ネジ２は、回路基板を固定するのに適している。ゴムワッシャ３０が、その弾性力で回路基板を押さえ付けるので、回路基板を傷付けることなく、しっかりと回路基板を固定することができる。また、上記したように、金属ワッシャ２０と座面１９の摺動による異物発生を抑制することも、回路基板の固定に好適である。ただし、本明細書が開示するワッシャ付ネジは、回路基板を固定するものに限られない。

また、実施例のワッシャ付ネジ２は、頭部にドライバ嵌合用の溝１６を備えているタイプのネジである。本明細書における「ネジ」には、頭部が多角形のボルトを含む。即ち、本明細書が開示する技術は、ボルトに適用することも好適である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：ワッシャ付ネジ
１０、１１０：ネジ本体
１２：頭部
１３、１１３：フランジ
１４：円筒部
１５：軸部
１６：溝
１８：溝
１９、１１９：座面
１９ａ：平坦面
１９ｂ、１１９ｂ：傾斜面
２０：金属ワッシャ
３０：ゴムワッシャ
ＣＬ：ネジ軸線

Claims (3)

1. ネジ溝が形成されている軸部と頭部との間に円筒部が設けられているネジ本体と、
   前記頭部に隣接するように前記円筒部に挿通されている金属ワッシャと、
   前記円筒部に挿通されており、前記金属ワッシャの軸部側に位置するゴムワッシャと、
   を備えており、
   前記頭部の座面が、外周へいくほど前記金属ワッシャから離れるように傾斜している傾斜面を備えている、ワッシャ付ネジ。
2. 前記座面は、前記ネジ本体の軸線に直交する平坦面と、前記平坦面の外周側に続く前記傾斜面とを備えている、請求項１に記載のワッシャ付ネジ。
3. 前記座面は、前記頭部に設けられたフランジの前記軸部側のフランジ面である、請求項２に記載のワッシャ付ネジ。

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