JP2019536953A - 固定要素 - Google Patents

Abstract

主軸線（１０）を中心とする両回転方向にトルクを吸収するように構成された頭部（１）と、頭部（１）から延びて頭部とは反対側の端部が先端部（３）で終了している軸部（２）とを備える多孔質材料、特にバルサ材用の固定要素（１００）。軸部（２）は主軸線（１０）の方向における軸部（２）の延長の少なくとも一部にわたって固定要素（１００）を材料にねじ込むための雄ねじ（４）を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、多孔質材料用の固定要素及びその使用に関する。

固定要素を多孔質材料又は軟質木材に使用する場合、これらの材料は内部に空洞を有し、従って固定要素の雄ねじの周囲にはほとんど支持力のない材料しかないため、材料の支持可能性が制限されていることを考慮しなければならない。

従来技術から知られている固定手段、特にねじが多孔質材料に使用される場合、材料の支持可能性が小さく、従って力の受容が減少するためにねじが材料から抜けることがよくある。

公知の従来技術に関して立てられる課題は、多孔質材料及び軟質木材での使用に適し、これらの材料にねじ込まれたときに確実な結合を保証する固定要素を提供することである。

上記の課題は、請求項１に記載の固定要素によって解決される。

それにより本発明の固定要素は、トルクを主軸線を中心とする両回転方向、即ち時計回り及び反時計回りに吸収するように構成された頭部を有する。更に、固定要素は、頭部から主軸線に沿って延びて頭部とは反対側の端部が先端部で終了している軸部を含む。軸部は、主軸線の方向における延長の少なくとも一部にわたって固定要素を多孔質材料、特にバルサ材にねじ込むための雄ねじを有する。

雄ねじの外径Ｄ、特に雄ねじの最大外径Ｄは、主軸線方向の方向における雄ねじの延長の少なくとも一部にわたって雄ねじの谷径ｄに対する比において、Ｄ／ｄ＞２．５の比で形成されているが、特にバルサ材の場合はＤ／ｄ＞２．８であってもよい。この比は３＞Ｄ／ｄ＞２．５であることが好ましい。

外径は、ねじ山の頂で測定された断面におけるねじ山の外側の直径を表す。谷径は、谷底で測定された断面におけるねじ山の直径を表す。

雄ねじの外径は好ましくは４ｍｍ〜５ｍｍであり、及び／又は雄ねじの谷径は１ｍｍ〜２ｍｍである。

雄ねじの全長にわたって雄ねじの谷径ｄは同じ大きさであることが好ましい。

雄ねじは、頭部の方向に向けられている第１のフランクと、頭部から離れる方向に向けられている第２のフランクとを有する。

第２のフランクのねじ形状はキンクを有する。そうすることにより第２のフランクのキンクと谷底との間の第１区域と、第２のフランクのキンクとねじ山の頂との間の第２区域が生じる。

第１のフランクと第２のフランクの第１区域との間の第１の角度は、第１のフランクと第２のフランクの第２区域との間の第２の角度より大きい。

キンクは好ましくは専ら第２のフランクに沿って形成されており、そのためキンクはねじ山の片側にのみ連続的に配置されている。

第１のフランクは、好ましくはキンクなしに形成されている。即ち、第１のフランクと谷底との間の角度は、第１のフランクのねじ山の頂から谷底まで全ねじ山形状にわたって一定である。

ねじ山は、３つの角度によって決定されるように形成されるのが好ましい。これら３つの角度は、谷底と第１のフランクとの間の角度、谷底と第２のフランクの第１区域との間の角度、及び谷底と第２のフランクの第２区域との間の角度である。

固定要素の別の好適な実施形態では、第１のフランクと第２のフランクは、第１の角度が４５°〜６５°、好ましくは５５°〜６０°であるように形成される。第２の角度は２０°〜４０°、好ましくは３０°〜３５°であることができる。

本発明の固定要素の雄ねじは好ましくはタッピンねじとして形成されており、固定要素がねじ込まれたときに材料内にねじ山が形成される。

ねじ山は、好ましくは１本のつる巻き線を有する１条ねじとして形成されているが、多数のつる巻き線を有する多条ねじとして形成することもできる。

固定要素の好適な実施形態では、軸部の雄ねじを含む区域が固定要素の先端部まで延びている。即ち、雄ねじは要素の先端部まで形成されており、雄ねじの先端部近傍でねじ山終端部を形成している。好ましくは、先端部近傍の軸部の領域で雄ねじの外径は減少する。特に先端部近傍における雄ねじのねじ山終端部の外径は、ねじ山の最大外径よりも２０％以上、特に５０％以上小さい。

雄ねじＤのピッチｓは、１．５ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましい。

一実施形態では、外径Ｄとピッチｓの比は２＜Ｄ／ｓ＜３、特にＤ／ｓ＝２．５である。

好適な固定要素では、頭部に向けられた端部から固定要素の先端部までの軸部の長さは、１０ｍｍ〜２５ｍｍである。

更に、固定要素は、鋼、アルミニウム、又は繊維強化プラスチックを含むことが好ましい。特に固定要素はこれらの材料のいずれかで一体的に形成されている。別の実施形態では、要素は上記の材料の組み合わせを含んでもよく、例えば頭部は、軸部又は軸部のねじ山を有する区域とは異なる材料からなってもよい。

固定要素の別の実施形態では、雄ねじは、先端部から頭部まで全軸部にわたって延びることができる。雄ねじは好ましくは軸部の一部若しくは一区域のみにわたって延び、頭部と雄ねじとして形成された軸部の区域との間にねじ山のない区域が生じる。

特に、ねじ山のない区域の直径は、雄ねじの最大外径とほぼ等しくすることができる。

更に、ねじ山のない区域の直径は頭部の直径よりも小さく、特に２０％、３０％又は４０％小さくてもよい。

要素の頭部は、トルクが主軸線を中心とする両回転方向に要素を回転させるために作用できるように構成されている。特に頭部はこのために受容部を有しており、これはトルクを加えるために受容に適した工具と接触できるように形成されている。受容部は六角穴、すりわり又は好ましくはヘクサロビュラ穴として形成できる。

頭部は、丸頭又は皿頭として形成できる。

頭部は更に、頭部の直径が雄ねじの外径よりも大きく、特に雄ねじの最大外径よりも大きくなるように形成されていることが好ましい。頭部の直径は好ましくは雄ねじの最大外径よりも２０％以上大きい。

固定要素は好ましくはねじ、特に木ねじである。

本発明の固定要素の本発明による使用は、この固定要素を多孔質材料にねじ込むことである。

材料は好ましくはバルサ材、発泡プラスチック又はアルミニウムフォームである。

別の好適な材料は、密度ｐが１ｇ／ｃｍ３未満（ｐ＜１ｇ／ｃｍ３）の材料である。

本発明の固定要素をねじ込むときに多孔質材料は雄ねじの周囲で圧縮されて、雄ねじの周囲の材料は支持可能になり、固定要素は密着作用によって材料内に固定されている。

従来技術と比較してより確実な結合を得るために、特に雄ねじの谷径ｄと外径Ｄの直径比と雄ねじのねじ山形状との本発明による相互作用が決定的に重要である。

雄ねじは材料にねじ込まれると、好ましくは材料を変形、圧縮又は切断することによって材料内にねじ山を形成する。

雄ねじはＤ／ｄ＞２．５の直径比により大きいねじ深さを形成し、そのため固定要素を多孔質材料にねじ込むと大量の材料が圧縮され、それがまた材料の大きい力の吸収をもたらすので、少量の材料が圧縮される場合より大きい荷重を固定要素に掛けることができる。

直径比Ｄ／ｄ＞２．５を有する本発明の固定要素の材料へのねじ込みを容易にするために、雄ねじは、第１のフランクとキンクを備えた第２のフランクとを有する本発明のねじ山形状を有しており、キンクは第２のフランクを第１区域と第２区域に区分する。本発明によるフランク、特に第２のフランクの両区域の構成は、固定要素をねじ込むときに雄ねじの周囲、特に雄ねじの谷底の周囲の材料が圧縮されて、固定要素のねじ込みを容易にする。

本発明の固定要素は、特に多孔質材料を含む装置にとって必須の要素である。それは好ましくは装置の個々の構成要素を確実に結合することに役立ち、それによって装置の機能性を可能にする。

本発明の別の実施形態、利点及び応用は、従属請求項及び図面を参照した以下の説明から明らかになる。

図１は、本発明の一実施形態による固定手段の前面図である。 図２は、本発明の一実施形態による図１の固定手段の側面図を示す。 図３は、本発明の一実施形態による図１の細部Ａの断面詳細図である。

図１は、頭部１と、頭部１から主軸線１０の方向に延びて頭部１とは反対側の端部が先端部３で首領している軸部２とを有する本発明の固定要素１００の実施形態を示す。

軸部２の一端から、即ち頭部２から先端部３まで延びる軸部２の長さは、約２２ｍｍ又は約２５ｍｍであることが好ましい。

軸部２は、主軸線１０の方向におけるその延長の一部にわたって雄ねじ４を有する。雄ねじ４は、図示の実施形態では右ねじである。即ちねじを上から見たときにつる巻き線が右に上昇し、従って固定要素は時計回りで材料内にねじ込まれる。しかし別の実施形態では、雄ねじ４は反時計回りに材料内にねじ込まれる左ねじであってもよい。

雄ねじの直径Ｄ、特に公称径とも呼ばれる雄ねじ４の最大直径Ｄ´は、主軸線１０の方向で軸部２に沿ったねじ４の延長の少なくとも一部にわたって、ねじ４の谷径ｄに対する比において、Ｄ／ｄ＞２．５又はＤ／ｄ＞２．８又は３＞Ｄ／ｄ＞２．５の比で構成されている。

ねじ山の最大外径Ｄ’は、好ましくは約４．２ｍｍである。谷径ｄは、好ましくは約１．５ｍｍである。

最大外径Ｄ’とピッチｓの比は、好ましくは２．５である。

雄ねじ４は、頭部の方向に向けられている第１のフランク４１と、頭部１とは反対に先端部３の方向に向けられている第２のフランク４２を有する。

雄ねじ４として形成された軸部２の区域は先端部３まで延びている。雄ねじ４の外径Ｄは先端部部に向かって減少し、雄ねじの最大外径Ｄ´よりも小さい。先端部３の手前の雄ねじ４の最後のつる巻き線３１の外径Ｄ”は、ねじ４の最大外径Ｄ’よりも約５０％小さくてもよい。

更に、先端部３と、先端部３に最も近くに配置されてねじ部４の最大外径Ｄ´に対応する外径Ｄを有する雄ねじ４のつる巻き線３２との間隔、いわゆるねじ山終端部は、約３ｍｍである。

谷径ｄは、雄ねじ４の全延長にわたって常に同じ大きさである。

頭部１と雄ねじ４との間には、主軸線１０の方向で軸部２のねじ山のない区域２１が延びている。

このねじ山のない区域２１は、特に約６ｍｍの長さを有することができる。特にねじ山のない区域２１の直径は、雄ねじ４の最大外径Ｄ´にほぼ等しくすることができる。しかし別の実施形態で、ねじ山のない区域２１の直径を雄ねじ４の最大外径Ｄ´よりも小さくすることもできる。

特に、軸部２のねじ山のない区域２１の直径は、頭部１の直径よりも小さい。

固定要素は、主軸線を中心として両方向に回転させることができる。図１に示す右ねじを有するねじの実施形態では、要素は時計方向に回転することによって材料内でねじ込まれ、反時計方向に回転するとねじを材料から外すことができる。

図２は、図１の固定要素１００の側面図を示している。ここでは頭部１が図示されており、主軸線１０は図示面内に向けられている。

頭部は、トルク又は回転力を加えて、固定要素を主軸線を中心として回転させることができるように構成されている。この目的のために頭部は、トルクを加えることができる工具に対する受容部を含む。特にこの受容部は、図２に示されているように、ヘクサロビュラ穴１１として形成されている。

図３は、図１の細部Ａにおける雄ねじ４の断面である。第２のフランク４２のねじ山形状はキンク４３を有しており、このキンク４３は第２のフランク４２を、谷底４４とキンク４３の間の第１区域４２１と、キンク４３とねじ山の先端部４５の間の第２区域４２２とに区分している。第１のフランク４１と第２のフランク４２の第１区域４２１との間の第１の角度ａ１は、第１のフランク４１と第２のフランク４２の第２区域４２２との間の第２の角度ａ２より大きい。第１の角度ａ１は、第２の角度ａ２よりも４０％、５０％又は６０％大きい。特に第１の角度ａ１は約６０°であり、第２の角度ａ２は約３０°である。

図３に示す雄ねじ４の断面は、好ましくは雄ねじの利用可能なねじ山の長さの全延長にわたって形成されている。先端部３近傍及び頭部１近傍の雄ねじ４のねじ山終端部において、断面、特にねじ山形状は図３のものと異なってよい。

本出願において本発明の好適な実施形態が説明されているが、本発明はこれらに限定されず、以下の特許請求の範囲内で他にも実施できることを明確に指摘しておく。

Claims (17)

1. 多孔質材料、特にバルサ材用の固定要素（１００）であって、主軸線（１０）を中心とする両回転方向にトルクを吸収するように構成された頭部（１）と、
   頭部（１）から延びて頭部とは反対側の端部が先端部（３）で終了している軸部（２）とを備え、
   軸部（２）は、主軸線の方向における軸部（２）の延長の少なくとも一部にわたって固定要素（１００）を材料にねじ込むための雄ねじ（４）を有し、
   雄ねじ（４）の外径（Ｄ）は、主軸線１０）の方向における雄ねじ（４）の延長の少なくとも一部にわたって雄ねじ（４）の谷径（ｄ）に対する比においてＤ／ｄ＞２．５の比で形成されており、
   雄ねじ（４）は、頭部の方向に向けられている第１のフランク（４１）と、頭部から離れる方向に向けられている第２のフランク（４２）とを有し、
   第２のフランク（４２）のねじ山形状はキンク（４３）を有し、第１のフランク（４１）と第２のフランク（４２）のキンク（４３）と、谷底（４４）の間の第１区域（４２１）との間の第１の角度（ａ１）は、第１のフランク（４１）と第２のフランク（４２）のキンク（４３）とねじ山の先端部（４５）の間の第２区域（４２２）との間の第２の角度（ａ２）より大きい、固定要素。
2. 前記雄ねじ（４）は、固定要素（１００）を材料にねじ込む際に材料を成形するためのタッピンねじである、請求項１に記載の固定要素（１００）。
3. 雄ねじ（４）が先端部（４５）まで延び、特に雄ねじ（４）の外径（ｄ）が先端部（４５）に向かって減少する、請求項１又は２に記載の固定要素（１００）。
4. 雄ねじ（４）の谷径（ｄ）が雄ねじ（４）の全長にわたって同じ大きさである、請求項１から３のいずれか一項に記載の固定要素（１００）。
5. 第１のフランクと谷底との間の角度は、第１のフランクの全ねじ山形状にわたって一定である、請求項１から４のいずれか一項に記載の固定要素（１００）。
6. 第１の角度（ａ１）は４５°〜６５°、特に５５°〜６０°であり、及び／又は第２の角度（ａ２）は２０°〜４０°、特に３０°〜３５°である、請求項１から５のいずれか一項に記載の固定要素（１００）。
7. Ｄ／ｄ＞２．８である、請求項１から６のいずれか一項に記載の固定要素（１００）。
8. 雄ねじ（４）の外径（Ｄ）は、４ｍｍ〜５ｍｍであり、及び／又は
   雄ねじ（４）の谷径（ｄ）は、１ｍｍ〜２ｍｍである、請求項１から７のいずれか一項に記載の固定要素（１００）。
9. ピッチが１．５ｍｍ〜２ｍｍである、請求項１から８のいずれか一項に記載の固定要素（１００）。
10. 頭部（１）に向けられた端部から先端部（３）までの軸部（２）の長さが１０ｍｍ〜２５ｍｍである、請求項１から９のいずれか一項に記載の固定要素（１００）。
11. 鋼、アルミニウム、繊維強化プラスチック又はそれらの組み合わせを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の固定要素（１００）。
12. 頭部（１）のトルクの記録は、ヘクサロビュラ穴（１１）として形成されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の固定要素（１００）。
13. 前記頭部（１）の直径が雄ねじ（４）の外径（Ｄ）よりも大きい、請求項１から１２のいずれか一項に記載の固定要素（１００）。
14. ピッチに対する外径Ｄの比ｓの比は２＜Ｄ／ｓ＜３、特にＤ／ｓ＝２．５に等しい、請求項１から１３のいずれか一項に記載の固定要素（１００）。
15. 多孔質材料にねじ込むための、請求項１から１４のいずれか一項に記載の固定要素（１００）の使用。
16. 多孔質材料がバルサ材、発泡プラスチック又はアルミニウムフォームである、請求項１５に記載の使用。
17. 多孔質材料がｐ＜１ｇ／ｃｍ３の密度ρを有する、請求項１５に記載の使用。

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