ネジの勘合長さと緩みの関係

ある車載機器で、ABS樹脂製パネル（厚さ1.6mm）をアルミ製シャーシ（M3タップ付）にネジ止めしていますが、振動などが原因でその取付ネジが緩んでしまい困っています。
現行の取付ネジは、M3×4バインドネジ（バネ座金、平座金は未使用）を使用しているため、ネジの勘合長さは2.4mmです。このネジの長さを4mmから6mm（ネジの勘合長さは4.4mm）に長くした場合、緩みにくくなるのでしょうか。また、8mm（ネジの勘合長さは6.4mm）に長くした場合はどうなのでしょうか。
ネジの勘合長さと緩みの関係についてアドバイスを頂けると助かります。
尚、緩み対策として、ネジ長さの変更とは別に、バネ座金の追加やネジ部ナイロンコーティング化なども検討中ですが、効果はあるのでしょうか。

回答（５）の者です。
樹脂は、熱クリープの他に、長時間応力を受けると通常の変形する力より
小さい力でも変形（へたり）します。
ですが、この内容を考慮した、ねじのトルク設定をしているは、今回の
主旨と異なりますね。
ねじが緩まないトルク設定をして、座金等でABS樹脂製パネルの応力を
緩和し、熱クリープや長期使用応力クリープ対策を打つ、打っている
が無論前提です。ねじの軸力が無くなると、ねじは緩みますから。

●質問者からのお礼

お礼が遅くなり申し訳ございませんでした。
樹脂の変形（へたり）を考慮したM3ねじの標準締付トルクの値はどのくらいなのでしょうか。0.6N･mでは大きいのでしょうか。0.3N･mでは小さいのでしょうか。バネ座金の追加は樹脂の変形（へたり）を進行させる要因にはならないでしょうか。また、アルミ製シャーシのM3タップの勘合長さ2.4mmは浅いような気がしますがいかがでしょうか。

no.4さんのご意見に追加です

　ABSパネルを金属にねじ止めされていますが、ABS（高分子）はクリープを起こします。適正トルクで止めても時間が経つとともに高分子が変形し、この場合厚みが薄くなる方向に変形しトルクが1/3とか1/2とか減ると思われ、結果、ねじの緩みが現れます。なお経験ではABSパネルのクリープがヘタリに見えるかどうか、見えない程度のように思います。
　振動なしでは緩みがありませんか？t1.6の金属板をねじ止めし、ABSパネルとのねじ止めトルクの変化のちがいを、数時間から1日（記憶があいまいです）見てはいかがですか。

●質問者からのお礼

回答を頂きましてありがとうございました。
樹脂パネルのヘタリ＝クリープ現象（時間的変形）ということでしょうか。
加えて、車内の温度変化による熱変形もあるかもしれません。
ご提案頂いた実験は実施してみようと思います。ありがとうございました。

ネジの勘合長さと緩みは、直接関係はありません。
具体的には、ねじは軸力で締結されています。
その軸力を生み出すのは、ねじ締めトルクです。
軸力で、雄ねじや雌ねじが破損しない様に、ねじ径＝ネジ勘合長さ　が
目安となっています。これは、雄ねじと雌ねじが同じ材質での目安で、
雄ねじが鋼材で、雌ねじが軽金属なら雌ねじ破損防止で、ねじ径×1.5〜
2＝ネジ勘合長さ　となります。同じ材質でもナット高さは、ねじ径の
0.8倍程度です。M3に対して2.4mmは悪くない数値です。
以上が、適正軸力、適正トルクを設定するために、ネジ勘合長さが必要で
間接的には関係がありますが、直接の関係はない内容です。
さて、ねじの緩みの原因は、軸力が無くなる事です。振動や衝撃で、
一瞬軸力が無くなっても、その瞬間はねじは無防備で、緩み側に少しづつ
少しづつ回転して緩み、最後には通常でも軸力が無くなり緩みが加速し、
ねじ外れ等の問題を起こします。
これを防止するのは、
? ねじ頭部座面からねじ勘合面までの長さを長くする事です。
　 この事により、軸力を受けた時の軸の伸び代（量）が長くなり、緩みに
　 対してのマージンも増加します。
　 また、振動は、脈動です。その脈動幅でABS樹脂製パネル等に圧縮力が
　 加わり、軸力が無くなるか、ねじが回転する位まで軸力が低下する時に
　 緩みます。脈動からの圧縮作用が働かない部分を多くする、この内容は
　 緩みに対してかなり有効です。
　 しかし、振動の種類によっては、絶対的な対策でなく、緩むまでの時間
　 が数倍若しくは数十倍である場合もあります。
? 振動等で一瞬軸力がなくなっても、ねじが回転しない様にするのが、
　 ねじロック剤塗布や変形ねじを弾性変形内でねじ締めする特殊ねじ等
　 です。ナットのダブルナットやその進化系のハードロックナットも
　 同じ考えです。
以上が、小生が若い頃（約30年前）に、某自動車メーカーの先輩から
教わった内容です。
関連のWEBを以下のURLに記します。

■参考URL

http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/index_j.html
http://www.110.ne.jp/nejitech/ct1_003.html

●質問者からのお礼

回答を頂きましてありがとうございました。
やはり、ネジの勘合長さと緩みは直接関係はないのですね。
ねじの緩みの防止案も具体的に提示して頂き、ありがとうございました。
記載のURLを参考にさせて頂きます。

> ある車載機器で、
自動車の振動耐久は厳しいからね、お察し致します。
（四輪よりも二輪の方が、更に厳しい。）

> ABS樹脂製パネル（厚さ1.6mm）を・・・緩んでしまい困っています。
さて、ここなのですが、
振動が原因ですが、緩みの状況は、樹脂パネルのヘタリではありませんか？
ＡＢＳが凹んでしまってはいませんでしょうか？
二輪車の部品では、しばゝゞ同様の状況が発生します。
この場合の対策としては、樹脂部品に金属製のカラーをインサートします。
座面が強固になり、ネジをしっかりと締める事が可能になります。

ネジの勘合長さは、軸力が出るなら、必要以上に長くなっても無意味です。

以上、御参考まで。

●質問者からのお礼

回答を頂きましてありがとうございました。
まだ現物を見ていないため、「樹脂パネルのヘタリの有無」をこれから確認してみます。
確かに、当方も二輪車部品で同じような現象を見た記憶があります。たいへん参考になりました。

ねじの長さを長くするのは緩むまでの時間を長くするだけで
緩み止めにはならないと思います。
ばね座金やネジロックは効果があると経験的に思います。
車載のねじの緩み止めは非常に難しいので
振動テストに掛けて裏づけ評価をして
市場導入していました。

●質問者からのお礼

回答を頂きましてありがとうございました。
「ねじの長さを長くするのは緩むまでの時間を長くするだけ･･･」はよく理解できませんでしたが、実際に振動試験を実施し現象確認をしようと思います。

使用するネジの長さは、緩みには大きく影響が無いと考えます。
若しシャーシの裏に雄ネジを突き抜かせることが可能なら、ﾅｲﾛﾝﾅｯﾄをお奨めします。
不可であればネジロック（中強度、後日力ずくで緩められる）でしょう。
一番安価なのがバネ座金ですね（でも緩むかも、、、）

●質問者からのお礼

回答を頂きましてありがとうございました。
ネジの勘合長さは緩みとは直接関係がないのでしょうか。

小生の経験に基づきますが…
アルミ製シャーシの厚みが変わらなければ、時間の問題で緩んでくると思います。
しかも車載ということで車の震動を考えると、長さが長い分だけ共振して帰って緩みが早くなる可能性があります。
バネ座金の追加は有効ですよ！(頭が少し出ますが…)
ナイロンコーティングとは…ネジロックのような物ですか？
取り付け、取外しがあまりなければ、ネジロックがいいと思います。

●質問者からのお礼

回答を頂きましてありがとうございました。
「長さが長い分だけ共振して帰って緩みが早くなる」は参考になりました。