JP4395167B2 - 皿ねじ - Google Patents

Description

本発明は、ねじ部と前記ねじ部の方向へテーパ角をなして延びる円錐面を有する皿状頭部とを備えた皿ねじであって、前記円錐面は、周方向にわたって分散配置されるとともに全体として円錐角をなしている円錐状包絡面を作り出している複数のリブ状突片を有し、前記円錐面のテーパ角は前記リブ状突片の円錐角よりも小さいものに関する。

皿ねじは数多くの仕様のものが知られている。皿状頭部は平皿状頭部または丸皿状頭部として形成されていてよい。この種のねじは一方で、特に金属製の取付け金具またはその種の部品の固定に使用される。この場合、それぞれの部品はねじ用の皿座ぐりされた固定用穴を有しており、この固定用穴のテーパ角は通例あるいは規格に準拠して約９０°である。他方で、この種の皿ねじはまた、予め穴ぐりを施すことなしで直接螺入することも、いわゆる木材−木材結合には多く行われる。その際、皿状頭部はそれぞれの材料に自動的に押し込まれて、沈められることとなる。だが、この後者の適用例にあっては、テーパ角が９０°であることにより、木材−木材結合に際して木材の割裂が生じうる。これは、より小さな（より急な勾配の）適切なテーパ角を有したねじによって回避される。ただしこれらのねじは９０°の皿穴を有した部品の固定には、それが十分に大きな面積で皿穴に接触しないために、不適であり、これはまた部品の固定にとっても短所となる。

前述した、冒頭に述べたタイプの、この種の皿ねじは欧州特許第０７８１３８２号明細書に記載されている。比較的険しいテーパ角で形成された円錐面に設けられた非常に細いリブは穴ぐり刃を有しており、そのため、ねじはこれらのリブで材料に皿状頭部を沈めるための穴ぐりを行うことができる。これらのねじは、その際、リブがその穴ぐり刃で表面損傷を引き起こすともに非常に狭小な面を以って押し込まれることになるために、９０°の皿穴を有した取付け金具等の固定には適していない。

本発明の課題は、実際に“汎用ねじ”として、前述したいずれの使用例にも適した、優れた使用特性を有する、冒頭に述べた類の皿ねじを提供することである。

前記課題は、本発明により、請求項１に記載の特徴によって達成される。本発明のその他の有利な実施態様の特徴は従属請求項に含まれている。

したがって円錐面は、少なくとも３個の、周方向にわたって分散配置された、つまり円周方向に互いに離間して配置されたリブ状突片を有し、これらのリブ状突片は全体として一定の円錐角を有した円錐状の包絡面を作り出すところの、本発明による比較的大きな寸法の接当面を有している。これが意味するところは、すべてのリブ状突片の接当面の面積総和とリブ状突片の間に位置するそれぞれの円錐面領域の面積総和との比が、本発明により、一方で、リブ状突片は木材等の軟質材料に皿状頭部が直接に沈め込まれることを妨げず、他方で、皿穴を有した部品の固定時に、部品の皿穴領域の表面損傷が回避される、材料特性またはねじ−部品（特に金属−金属）材料コンビネーションに応じた、面圧が達成されるように、設計されているということである。これにより、ねじの締付け時に、接当面を経て、損傷の危険のない高い保持力をそれぞれの部品に伝えることが可能である。同時にリブ状突片は、比較的軟質の材料たとえば特に木材または類似の軟質材料への直接的な穴ぐり螺入による、先に挙げた使用例で行われていた切削作用（座ぐり効果）を有するように形成されている。これは割裂の危険を最小にしかつわずかな螺入トルクで皿状頭部を良好に沈めることに貢献する。この切削作用は、本発明によるリブ状突片の接当面積設計により、取付け金具の固定時には生じないかまたはわずかに生ずるにすぎない。

円錐面のテーパ角はリブ状突片の包絡面の円錐角よりも小さい。好ましい実施態様において、テーパ角は比較的小さくつまり比較的険しく形成され、約５０°〜６０°の範囲内、特に５３°〜５５°の範囲内にある。このテーパ角は、沈埋時の割裂の危険を小さくして木材への直接螺入を行うのに特に有利である。他方、リブ状突片の円錐角は約９０°であり、これは同じく約９０°のテーパ角を有する皿座ぐりされた固定用孔を有する取付け金具および類似の部品の固定に有利である。

図面によって具体的に示した好ましい実施形態を参照して、本発明を詳細に説明する。
本発明による皿ねじは、皿状頭部４付きのねじ部２を有している。ねじ部の他端は不図示のねじ先端を形成している。皿状頭部４はねじ部２の方向に一定のテーパ角αをなして延びる円錐面６を有している。

図示された実施形態において、皿状頭部４は、ねじ部２とは反対側に平らな面８を有する平皿状頭部である。ただし、これに代えて、皿状頭部４は中高に湾曲した面を備えた、いわゆる丸皿状頭部であってもよい。いずれの場合にも、皿状頭部４は好ましくは図１に破線で示唆したような力の作用部１０、しかも特に十字穴または好ましくはスパナガイド付きの星形穴を形成していてもよい。
ねじ部２は、少なくとも一部は円筒状の軸１２と、軸１２につるまき線状の突起として設けられた１条または多条のねじ山１４とからなっている。ねじ山１４は外側のねじ山端縁でおねじ呼び径Ｄを形成している。ねじ山のピッチは図１においてSで表されている。

本発明により、円錐面６の周面には少なくとも３個のリブ状突片１６が分散して、それぞれ互いに離間して配置されている。これらのリブ状突片１６は接当面１８を有し、これらの面は全体として円錐角βを有した円錐状包絡面をなしている（図１）。したがって、各々の円錐突片１６の接当面１８は円錐角βを有した円錐面の一部を形成している。この場合、本発明によれば、円錐面６のテーパ角αはリブ状突片１６の包絡面の円錐角βよりも小さく形成されている。上述した適用ケースにおける皿ねじ１の汎用使用ないし選択的使用には、テーパ角αは相対的に急勾配をなし、約５０°〜６０°の範囲内にあるのが有利である。割裂なしにまたは少なくとも割裂の危険を小さくして木材に直接に螺入して皿状頭部４を沈め込むには、テーパ角αの値は５３°〜５５°であるのが特に有利である。円錐角βは９０°であり、したがって、取付け金具または類似の部品に皿座ぐりされた取付け穴の通例ないし標準の座ぐり角度に一致している。

このため、一方で、リブ状突片１６のすべての接当面１８の総面積（面積総和）は、軟質材料への沈め込みに際してリブ状突片１６が良好に沈み込むように、過大であってはならない。この場合、本発明により、リブ状突片１６は、ねじを特に木質または類似の軟質材料に直接に皿座ぐりしつつ螺入実施する際に、切削作用（きさぎ効果）を実現するように形成されている。これは割裂の危険を著しく低下させる。ただし他方でまた、リブ状突片１６の接当面１８の面積は材料の比単位面圧に応じて、皿穴への螺入によって取付け金具等を固定するための適用時にリブ状突片１６とそれぞれの皿穴との間で皿穴領域の損傷が回避される単位面圧が生ずるサイズに設計されている。このため、すべてのリブ状突片１６の接当面１８の面積総和は全周に及ぶ円錐状包絡面の面積の少なくとも４０％から最大で約６０％の範囲内にあることが適正である。包絡面全体の面積の約４０％に相当する、リブ状突片１６の接当面１８の最小のサイズは図２に表されている。このため、リブ状突片１６の中心角の広がりはＷ１で表示され、他方、その間に位置する領域の中心角の広がりはＷ２で表示されている。図示例において、角度Ｗ１は約２４°、角度Ｗ２は約３６°である。したがって、Ｗ１は６０°の角度全体の約４０％に相当している。ただし、すべての接当面１８の総面積は包絡面全体の面積の約５０％であるのが好ましい。これはつまり、すべてのリブ状突片１６の接当面１８の面積総和はリブ状突片１６の間に位置する領域の面積総和におおよそ等しいとのことを意味している。

ねじ１は、最も多い適用例に対応するため、さらに金属（スチール、アルミニウムまたはその他の非鉄金属）製の取付け金具の固定にも汎用使用し得るように、ねじによく用いられるスチールからなっている。

皿状頭部４は、ねじ部２に対向する側に、円錐面６から出発して外側へ張り出した、円錐面６に比較して大きな直径を有する外周２０をもつ、張出し周縁１９を有している（図１）。これによって、周縁１９と円錐面６との間の下面には張出し部２１が形成されている。この張出し部２１は、実際にはリブ状突片の領域において、図１に示したように、リブ状突片１６の接当面１８が外周２０から、角度βに応じて、円錐面６まで延びていることにより、 “埋められて”いる。図２から理解できるように、リブ状突片１６は、皿状頭部４の外周２０から出発して実質的に径方向に延びて、少なくとも、ねじ部２のねじ山１４の外側端縁を軸方向に投影した箇所にまで達している。図示例において、リブ状突片１６はたとえばねじ山の軸方向投影によって定められた、したがっておねじ呼び径Ｄに一致した円周線２２で終わっているが（図２および４）、これは円筒軸１２の方向に向かってさらに内側へ、つまりねじ山包絡面の内側にまで達していてもよい。

さらに、図示された実施形態において、同一の形状を有した６個のリブ状突片１６が外周に均等に放射対称配置されて設けられている。ただし、リブ状突片１６の数は３個から、たとえば８個までの範囲内にあってもよい。その際、図２および４に示した各々のリブ状突片１６の接当面１８の形状は実質的に円弧状に形成されて、径方向に延びる側面２４，２６を有している（図３も参照のこと）。ただし、図４に示した実施形態において、両側面２４，２６は正確な径方向からわずかに“逸れて”、つまり、両側面が正確な径方向に延びる場合に比較して内側から外側へ向かってより広くないしより大きく広がって形成されており、そのため、各々のリブ状突片１６は、正確に径方向に延びる両側面を有する実施形態（たとえば、図２に示した例および、図４に一点鎖線２８で示唆した例）に比較して、内周がより狭く（ないし、外周がより広く）形成されている。これによって、図２の実施形態とは異なり、図４に示した実施形態において、側面２４，２６によって定まる２本の境界線３２（破線で表示）の交点３０は（図２に示した実施形態の場合にそうであるように）ねじの軸中心点Ｘではなく、それよりも径方向にずれて該中心点とそれぞれのリブ状突片１６との中間に位置している。

さらに図３から明らかなように、円周方向においてそれぞれのリブ状突片１６の境界面を形成する側面２４，２６はリブ状突片１６の根元で隣接するそれぞれの面（円錐面６）との間に９０°以上のフランク角φを形成している。この場合、螺入方向（矢印３４）への回転時に前方を向く側面２４は、９０°から最大で９５°までの範囲内にある、よりきついフランク角φ１を有する一方で、他方の側面２６は好ましくは９５°以上の、よりゆるやかなフランク角φ２を有しているのが好適である。より険しいフランク角φ１を有することにより、前側側面２４は、好都合には、沈め込みに際する切削作用を改善する一種の切削刃を形成する。他方の側面２６の、よりゆるやかなフランク角φ２により、皿ねじ１の弛緩抜取りが容易となる。

皿ねじ１のさらに別な好適実施態様の１つにおいて、図１に示したねじ山１４は約３５°のリード角γを有している。ねじ山１４のピッチSはおねじ呼び径Ｄに依存しており、特に呼び径Ｄの約６０％である。

本発明は図示、説明した実施形態に制限されるものではなく、本発明の趣旨と同等な作用を有するすべての実施形態を含むものである。さらに本発明はまた、請求項１に記載の特徴コンビネーションに制限されるものではなく、全体として開示されたいっさいの個別特徴のうちの一定の特徴のその他の任意のコンビネーションによって規定されてもよい。これが意味するところは、実質的に、請求項１に記載のいずれかの個別的特徴が実際に省かれても、本願明細書の他の箇所に開示された少なくとも１個別特徴によって置き換えられてもよいということである。そのかぎりで請求項１は単に本発明を規定するための第一の試みとして理解されなければならない。

本発明による皿ねじの皿状頭部領域とそれに続くねじ部の一部とを示す部分側面図 図１の矢印方向ＩＩ−ＩＩから見た断面図 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ面から見た、本発明によるリブ状突片の一領域の部分断面図 別な実施形態の、図２に相当する断面図

Claims (15)

1. ねじ部（２）と前記ねじ部（２）の方向へテーパ角（α）をなして延びる円錐面（６）を有する皿状頭部（４）とを備えた皿ねじであって、前記円錐面（６）は、周方向にわたって分散配置されるとともに全体として円錐角（β）をなしている円錐状包絡面を作り出している複数のリブ状突片（１６）を有し、前記円錐面（６）のテーパ角（α）は前記リブ状突片（１６）の円錐角（β）よりも小さい皿ねじにおいて、
   前記リブ状突片（１６）は前記円錐状包絡面を作り出す接当面（１８）を有し、前記接当面の面積は、皿穴への螺入による取付け金具等の固定のために使用される際に前記リブ状突片（１６）とそれぞれの皿穴との間で表面損傷が生じない程度の面圧だけが生ずるように、材料特性によって規定される面圧に応じて設計され、かつ前記リブ状突片は、木材などの軟質材料に直接皿座ぐりしつつ螺入される際に切削作用を実現するように形状付けられ、
   すべての前記リブ状突片（１６）の接当面（１８）の面積総和は全周に及ぶ前記円錐状包絡面の面積の少なくとも４０％から６０％までの範囲内にあることを特徴とする皿ねじ。
2. すべての前記リブ状突片（１６）の接当面（１８）の面積総和は前記リブ状突片（１６）の間に位置する領域の面積総和にほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載の皿ねじ。
3. 前記テーパ角（α）は５０°〜６０°の範囲内にあることを特徴とする請求項１又は２に記載皿ねじ。
4. 前記テーパ角（α）は５３°〜５５°の範囲内にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の皿ねじ。
5. 前記円錐角（β）は９０°であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の皿ねじ。
6. 前記リブ状突片（１６）は前記皿状頭部（４）の外周（２０）領域から出発して実質的に径方向に延びて、少なくとも、前記ねじ部（２）のねじ山（１４）を軸方向に投影した箇所（２２）にまで達していることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の皿ねじ。
7. 同一の形状を有した３〜８個の前記リブ状突片（１６）が外周に均等に放射対称配置されて設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の皿ねじ。
8. 同一の形状を有した６個の前記リブ状突片（１６）が外周に均等に放射対称配置されて設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の皿ねじ。
9. 各前記リブ状突片（１６）はその接当面（１８）の形状において実質的に円弧状断面を有し、径方向に延びる側面（２４，２６）を有していることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の皿ねじ。
10. 各前記リブ状突片（１６）は円周方向において２側面（２４，２６）によって境界付けられており、各側面（２４，２６）は根元で隣接する面との間に９０°以上のフランク角（φ１；φ２）を形成していることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の皿ねじ。
11. 螺入方向（３４）への回転時に前方を向く側面（２４）は９０°〜９５°の範囲内の前記フランク角（φ１）を有する一方で、他方の側面（２６）は９５°以上の前記フランク角（φ２）を有することを特徴とする請求項１０に記載の皿ねじ。
12. 前記ねじ部（２）は、少なくとも一部は円筒状の軸（１２）と、突起として前記軸（１２）を巻回るねじ山（１４）とからなることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の皿ねじ。
13. 前記ねじ山（１４）は３５°のリード角（γ）を有することを特徴とする請求項１２に記載の皿ねじ。
14. 前記ねじ山（１４）は、おねじ呼び径（Ｄ）の６０％に相当するピッチ（Ｓ）を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の皿ねじ。
15. 前記皿状頭部（４）は、十字穴またはスパナガイド付きの星形穴の形状をもち、締付工具用の作用部（１０）を有することを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の皿ねじ。

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