JP7050935B2 - ファスナ - Google Patents

Description

本発明はファスナに関し、より詳細には拡張スリーブを有するファスナに関する。

ドロップインアンカーなどのファスナは、壁又は天井などのターゲット構造体にパイプのような物体を吊り下げるために多くの場合使用される。他のアンカーと比較して、ドロップインアンカーは設置の容易さ、及び設置後にターゲット構造体上に平坦面を提供するという利点を有する。従来のドロップインアンカーは通常、管状体を有し、その上部に形成されたねじ孔を有する。ドロップインアンカーの下部は、ドロップインアンカーの長手方向軸を環状に取り囲む２つ以上のセグメントに分割されている。管状体の外径と実質的に同じ内径を有する、ターゲット構造体内の予め形成された孔の中にドロップインアンカーを押し込み、セグメントの外側表面と予め形成された孔の壁との間の摩擦係合を実現するために、プラグをねじ孔から下部へと挿入して、セグメントを外向きに拡張させることにより、ドロップインアンカーがターゲット構造体にセットされる。しかし、そのような従来のドロップインアンカーは、設置後にはセグメントを外向きに更に拡張させることができないので、地震条件又は亀裂のあるコンクリートに対する必要条件を満たすことができない。

米国特許第８９７４１６３Ｂ２号明細書は、亀裂のあるコンクリートの試験仕様を満たすために、従来のドロップインアンカーと従来のウェッジアンカーとの単純な組合せであるハイブリッドドロップインアンカーについて開示している。ハイブリッドドロップインアンカーは、分離ベース領域を含むアンカー本体と、分離ベース領域を取り囲む拡張スリーブとを有する。拡張スリーブは、分離ベース領域によって外向きに拡張可能なクリップセグメントを有する。しかし、米国特許第８９７４１６３Ｂ２号明細書に示されるように、拡張スリーブは、一定直径のネック、並びにプラグがアンカーの中にセットされた時に、テーパ部分の下部及びベース端と比較して半径方向拡張が少ない、分離ベース領域のテーパ部分の上部のみを取り囲む。従って、拡張スリーブの外側表面上に突起部を形成して、拡張スリーブと、孔の壁との間にきつい係合を実現する必要がある。しかし、拡張スリーブの外側表面から半径方向外向きに出るそのような突起部は、アンカーを孔の中に打ち込んでいる時、又は拡張スリーブがプラグの挿入により拡張された時、孔の壁を損傷することになる。

加えて、アンカーが設置される場合、テーパ部分は拡張スリーブによって長手方向に部分的に覆われているので、拡張スリーブの下方縁部とテーパ部分の側面との間の接触、又は、孔の壁とアンカー本体の覆われていないテーパ部分との間の摩擦によって、ターゲット構造体内の亀裂又は地震条件に起因してアンカーが外向きに引っ張られた場合に、拡張スリーブに対するアンカー本体の後方への摺動が止められる。従って、アンカー本体と拡張スリーブとの間の平滑な相対的摺動から生じる持続的な外向きの拡張を実現するには不確実性が存在する。

それに応じて、代替の、拡張スリーブを有するファスナを持つことが有利であろう。

一実施形態では、本発明は、その中に長手方向に形成された貫通孔を有する本体部を含むファスナを提供する。本体部は、貫通孔の上部を取り囲む壁を画定する管状部分と、管状部分の下端から延びる分離部分とを含む。分離部分は、管状部分に向かう方向に先細りになったテーパ部位を長手方向に含む。ファスナは、分離部分を環状に取り囲み、テーパ部位の下端へと長手方向に延びる拡張スリーブを更に含む。

別の実施形態では、本発明は、その中に長手方向に形成された貫通孔を有する本体部を含むファスナを提供する。本体部は、貫通孔の上部を取り囲む壁を画定する管状部分と、管状部分の下端から延びる分離部分であって、管状部分に向かう方向に先細りになったテーパ部位を長手方向に含む分離部分とを含む。ファスナは、分離部分を環状に取り囲む拡張スリーブであって、プラグが貫通孔の下部の中にセットされた後に、テーパ部位の下端へと長手方向に延びる拡張スリーブを更に含む。

更に別の実施形態では、本発明は、その中に長手方向に形成された貫通孔を有する本体部を含むファスナを提供する。本体部は、貫通孔の上部を取り囲む壁を画定する管状部分と、管状部分の下端から延びる分離部分であって、管状部分に向かう方向に先細りになったテーパ部位を長手方向に含み、テーパ部位が分離部分を取り囲む外側環状凹部を画定する、分離部分とを含む。ファスナは、分離部分を環状に取り囲み、凹部内に少なくとも部分的に収容された拡張スリーブを更に含み、拡張スリーブは、凹部の上端とテーパ部位の下端との間に位置し、本体部の長手方向軸に実質的に垂直な基準平面へと長手方向に延びているか又はそれを超えて延びており、基準平面とテーパ部位の下端との間の長手方向距離が、凹部の上端とテーパ部位の下端との間の長手方向距離の１５％以下である。

本発明は、その目的及び利点と併せて、添付の図面と併せて以下の好ましい実施形態の説明を参照することにより最もよく理解され得る。

本発明の実施形態による拡張スリーブを有するファスナの概略的分解斜視図である。 本発明の一実施形態により組み立てられた図１のファスナの概略的等角図である。 本発明の一実施形態による図１のファスナの本体部の概略的前面図である。 本発明の一実施形態による図３の本体部の線Ａ－Ａにおける概略的側断面図である。 本発明の一実施形態による図１のファスナの上部平面図及び底部平面図である。 本発明の一実施形態による図１のファスナの上部平面図及び底部平面図である。 本発明の一実施形態により組み立てられた図１のファスナの概略的前面図である。 本発明の一実施形態による図７のファスナの線Ｂ－Ｂにおける概略的側断面図である。 本発明の一実施形態による部分的に形成された拡張スリーブの概略的等角図である。 本発明の一実施形態による、ターゲット構造体の孔の中に設置された図１のファスナの概略的側断面図である。 本発明の別の実施形態による拡張スリーブを有するファスナの概略的前面図である。 本発明の一実施形態による、図１１のファスナの線Ｃ－Ｃにおける概略的側断面図である。

添付の図面に関連して以下に述べられる詳細な説明は、本発明の現在好ましい実施形態の説明を意図しており、本発明が実施され得る唯一の形態を示すことを意図していない。同一又は同等の機能が、本発明の範囲及び趣旨に包含されることを意図した様々な実施形態によって実現され得ることを理解すべきである。図において、全体にわたって、類似の数字が類似の要素を示すために使用されている。更には、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、又はそれらの任意の他の変形は非排他的な包含を意図しており、それにより、要素又はステップのリストを含むモジュール、回路、デバイス構成要素、構造及び方法ステップが、これら要素のみを含むわけではなく、明示的に列挙されていない、又はそのようなモジュール、回路、デバイス構成要素、若しくはステップに本質的ではない、他の要素又はステップを含み得る。「．．．を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ．．．ａ）」を伴う要素又はステップは、更なる制約なしで、その要素又はステップを含む追加の同一の要素又はステップの存在を排除しない。

ここで図１及び図２を参照すると、本発明の実施形態によるファスナ１００の概略的分解図、及び組み立てられた斜視図が示される。ファスナ１００は、その中に長手方向に形成された貫通孔１０４を有する本体部１０２を備える。本体部１０２は、貫通孔１０４の上部を取り囲む壁１０８を画定する管状部分１０６と、管状部分１０６の下端から延び、管状部分１０６から離れるように向いた自由遠位端を有する分離部分１１０とを含む。好ましい実施形態では、分離部分１１０は、貫通孔１０４の下部を環状に取り囲む少なくとも２つの拡張可能部材１１２を備える。好ましい実施形態では、拡張可能部材１１２は、壁１０８の下端から一体となって延びている。好ましい実施形態では、２つの隣接する拡張可能部材１１２は間隙１１３によって間隔を置いている。

図３は、本発明の一実施形態による図１のファスナの本体部１０２の概略的前面図であり、図４は、図３の本体部１０２の線Ａ－Ａにおける概略的側断面図である。好ましい実施形態では、分離部分１１０は、管状部分１０６に向かう方向に先細りになったテーパ部位１１４を長手方向に備える。テーパ部位１１４は、好ましくは切頭円錘形状である。好ましい実施形態では、テーパ部位は、分離部分１０８を取り囲む外側環状凹部１１６を画定する。好ましい実施形態では、テーパ部位１１４の上端の外径は、管状部分１０６の下端の外径よりも小さく、外側環状凹部１１６を形成する。好ましい実施形態では、テーパ部位１１４の下端の外径は管状部分１０６の外径以下である。好ましい実施形態では、間隙１１３は、テーパ部位１１４の上端から分離部分１１０の自由遠位端へと長手方向に延びている。

好ましい実施形態では、分離部分１１０はまた、管状部分１０６とテーパ部位１１４との間に位置するネック部位１１８を備え、ネック部位１１８の最小外径は、管状部分１０６の下端の外径よりも小さい。好ましい実施形態では、ネック部位１１８の高さは、テーパ部位１１４の高さよりも小さい。好ましい実施形態では、ネック部位１１８の高さは、テーパ部位１１４の高さの１／８～１／３である。好ましい実施形態では、管状部分１０６、ネック部位１１８、及びテーパ部位１１４は、同軸であり且つ一体形成されている。別の好ましい実施形態では、テーパ部位１１４は、管状部分１０６の下端から一体となって直接延びている。

好ましい実施形態では、分離部分１１０は、テーパ部位１１４の下端から延びるベース部位１２０を更に備え、その上端の外径はテーパ部位１１４の下端の外径に等しい。好ましい実施形態では、ベース部位１２０は実質的に円筒形状である。別の好ましい実施形態では、ベース部位１２０はテーパ部位１１４に向かう方向に、テーパ部位１１４のテーパよりも小さいテーパで先細りになっている。好ましい実施形態では、ベース部位１２０、及びテーパ部位１１４は、同軸であり且つ一体形成されている。好ましい実施形態では、ベース部位１２０の高さは、テーパ部位１１４の高さの１／６～１／３である。

図４に示すように、貫通孔１０４の上部１２２は、ボルト又はねじ付きロッドなどのねじ付き雄型部材に係合するために、ねじ切りされている。好ましい実施形態では、貫通孔１０４の下部１２４は貫通孔１０４の上部１２２から離れる方向に先細りになっており、その結果、プラグが上部１２２から貫通孔の下部１２４の中に挿入された時に、拡張可能部材１１２は外向きに拡張する。好ましい実施形態では、本体部１０２は、冷間成形又は機械加工によって金属原材料から一体形成される。

図１及び図２を参照すると、ファスナ１００は、分離部分１１０の周りに環状に配置され、少なくとも部分的に外側環状凹部１１６内に収容される拡張スリーブ１２６を更に備える。拡張スリーブ１２６は、分離部分１１０を環状に取り囲むリング部分１２８と、リング部分１２８に沿って配置されリング部分１２８から分離部分１１０の自由遠位端に向かって一体となって延びる複数の拡張セグメント１３０とを備える。好ましい実施形態では、リング部分１２８はＣ字形であり、分離部分１１０を環状に取り囲んでいる。

図５及び図６は、それぞれ、本発明の一実施形態による図１のファスナの上部平面図及び底部平面図である。好ましい実施形態では、分離部分１１０は、貫通孔１０４の周りに実質的に均一に分布する４つの拡張可能部材１１２を備える。好ましい実施形態では、拡張スリーブ１２６は、貫通孔１０４の周りに実質的に均一に分布する４つの拡張可能セグメント１３０を備える。しかし、拡張可能部材１１２又は拡張可能セグメント１３０の数は４つに限定されず、拡張可能部材１１２又は拡張可能セグメント１３０の数は必ずしも同一である必要はない。

図７は、本発明の一実施形態による図１のファスナの概略的前面図であり、図８は、本発明の一実施形態による、図７のファスナの線Ｂ－Ｂにおける概略的側断面図である。好ましい実施形態では、拡張スリーブ１２６は、例えば、管状部分１０６の下端からテーパ部位１１４の下端へと長手方向に延び、拡張スリーブ１２６はテーパ部位１１４を横切って長手方向に延びる。別の好ましい実施形態では、拡張可能セグメント１３０はテーパ部位１１４の下端を超えて長手方向に延び、分離部分１１０のベース部位１２０を環状に取り囲んでいる。好ましい実施形態では、拡張スリーブ１２６は、ベース部位１２０の高さの１／３以上を長手方向に覆っている。更なる別の好ましい実施形態では、拡張可能セグメント１３０は、ベース部位１２０の下端へと長手方向に延びている。

好ましい実施形態では、拡張スリーブ１２６は実質的に円筒形状である。好ましい実施形態では、拡張スリーブ１２６の外径は管状部分１０６の外径以上である。好ましい実施形態では、拡張スリーブ１２６の半径方向厚さは、リング部分１２８から拡張可能セグメント１３０の自由遠位端へと徐々に薄くなっており、拡張スリーブ１２６の内側表面は傾斜しておりテーパ部位１１４の側面と嵌合している。

図９を参照すると、本発明の一実施形態による部分的に形成された拡張スリーブ１２６の概略的等角図が示される。好ましい実施形態では、拡張スリーブ１２６は、打ち抜いた金属片２００を本体部１０２の分離部分１１０の周りに巻き付けることにより形成される。金属片２００は、好ましくは打抜き又は押抜きによって金属シート材料から切り離され、金属片２００の側面に沿って、逆「Ｕ」字形又は逆「Ｖ」字形のノッチ２０２が押抜き又は切断により形成されて、拡張可能セグメント１３０が形成される。好ましい実施形態では、金属片２００の上部表面２０４は実質的に平坦であり、一方、金属片２００の反対側の下部表面２０６は、金属片２００の厚さが、リング部分１２８から拡張可能セグメント１３０の自由遠位端へと徐々に薄くなるように、上部表面２０４に対して傾斜している。金属片２００を分離部分１１０の周りに巻き付けて拡張スリーブ１２６を形成した後は、拡張スリーブ１２６は、少なくとも部分的に外側環状凹部１１６内に収容され、拡張スリーブ１２６の内側表面、すなわち、金属片２００の下部表面２０６がテーパ部位１１４の側面と嵌合している。

図１及び図２に戻ると、別の好ましい実施形態では、拡張スリーブ１２６はまた機械加工によって形成される。拡張スリーブ１２６を分離部分１１０にクランプするためにスリット１３２が形成される。

図１０は、本発明の一実施形態による、ターゲット構造体３００の孔の中に設置された図１のファスナ１００の概略的側断面図である。拡張スリーブ１２６の拡張セグメント１３０は、貫通孔１０４の下部１２４の中にプラグ３０２が挿入された時に、拡張可能部材１１２によって外向きに拡張する。ターゲット構造体３００に物体を吊り下げるために、貫通孔１０４の上部１２２の中にボルト３０４がねじ込まれる。図１０に示すように、拡張セグメント１３０は、テーパ部位１１４の下端へと長手方向に延び、そこでは、より大きな拡張力が生成され、これにより、拡張スリーブ１２６とターゲット構造体３００との間にきつい係合が実現される。

加えて、テーパ部位１１４の全体が拡張スリーブ１２６によって長手方向に覆われているので、ファスナ１００が外向きに引っ張られた場合、テーパ部位１１４は拡張スリーブ１２６の下側縁部によって止められることはなく、本体部１０２と孔の壁との間には有意な摩擦が存在しない。本体部１０２と拡張スリーブ１２６との間の滑らかな相対的摺動の結果、拡張スリーブ１２６は持続的に拡張し、それにより、ターゲット構造体３００に亀裂がある場合に、又は地震条件下において、ファスナ１００とターゲット構造体３００との間に信頼性の高いロッキング係合が確保される。

図１１を参照すると、本発明の別の実施形態による拡張スリーブ４０２を有するファスナ４００の概略的前面図が示される。図１のファスナ１００と同様に、ファスナ４００は、管状部分４０６及び分離部分４０８を有する本体部４０４を含み、分離部分４０８は、管状部分４０６に向かう方向に先細りになったテーパ部位４１０を長手方向に含む。

図１２は、本発明の一実施形態による図１１のファスナの線Ｃ－Ｃにおける概略的側断面図である。テーパ部位４１０は、分離部分４０８を取り囲む外側環状凹部４１２を画定し、拡張スリーブ４０２は、分離部分４０８を環状に取り囲み、凹部４１２内に少なくとも部分的に収容されている。図１のファスナ１００と同様に、好ましい実施形態では、分離部分４０８は、管状部分４０６とテーパ部位４１０との間にネック部位４１４を更に含み、テーパ部位４１０の下端からベース部位４１６が延びている。好ましい実施形態では、拡張スリーブ４０２の下端と、分離部分４０８のテーパ部位４１０の下端との間に長手方向距離ｄが存在する。好ましい実施形態では、拡張スリーブ４０２の下端とテーパ部位４１０の下端との間の長手方向距離ｄは、凹部４１２の上端とテーパ部位４１０の下端との間の長手方向距離ｈの１５％以下である。別の好ましい実施形態では、拡張スリーブ４０２の下端とテーパ部位４１０の下端との間の長手方向距離ｄは、凹部４１２の上端とテーパ部位４１０の下端との間の長手方向距離ｈの１０％以下である。

好ましい実施形態では、拡張スリーブ４０２は、凹部４１２の上端とテーパ部位４１０の下端との間に位置し、本体部４０４の長手方向軸に実質的に垂直な基準平面４１７へと下向きに延びているか又はそれを超えて延びており、基準平面４１７とテーパ部位４１０の下端との間の長手方向距離が、凹部４１２の上端とテーパ部位４１０の下端との間の長手方向距離ｈの１５％以下である。好ましい実施形態では、基準平面４１７とテーパ部位４１０の下端との間の長手方向距離は、凹部４１２の上端とテーパ部位４１０の下端との間の長手方向距離ｈの１０％以下であり、それにより、ファスナ４００の長手方向孔４２０の下部４１８の中にプラグがセットされた後は、拡張スリーブ４０２の下端は、実質的に長手方向にテーパ部位４１０の下端へと延びているか又はそれを超えて延びている。

本発明の好ましい実施形態の説明を図解及び説明のために提示してきたが、網羅的であること、又は本発明を開示された形に限定することを意図するものではない。本発明の広義な発明概念から逸脱しない範囲で、上述の実施形態を変更することができることが当業者によって理解されよう。従って、本発明は開示された特定の実施形態に限定されないが、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の趣旨及び範囲内にある修正形態を包含すると理解されている。

Claims (13)

1. その中に貫通孔が長手方向に形成された本体部であって、
   前記貫通孔の上部を取り囲む壁を画定する管状部分、及び、
   前記管状部分の下端から延び、前記管状部分から離れるように向いた自由遠位端を有し、前記管状部分に向かう方向に先細りになったテーパ部位を長手方向に含む分離部分、を備える本体部と、
   前記分離部分を環状に取り囲み、前記テーパ部位の下端と前記自由遠位端との間で終端するように長手方向に延びる拡張スリーブと、
   を備えるファスナ。
2. 前記テーパ部位は、前記分離部分を取り囲む外側環状凹部を画定し、前記拡張スリーブは、前記外側環状凹部内に少なくとも部分的に収容されている、請求項１に記載のファスナ。
3. 前記拡張スリーブは、前記本体部を環状に取り囲むリング部分と、前記リング部分に沿って配置され、前記リング部分から前記テーパ部位の前記下端に向かって延びる複数の拡張セグメントとを備え、前記分離部分は、前記貫通孔の下部を環状に取り囲む少なくとも２つの拡張可能部材を備え、前記拡張セグメントは、前記拡張可能部材の拡張によって外向きに拡張可能である、請求項１に記載のファスナ。
4. 前記テーパ部位の上端の外径は、前記管状部分の前記下端の外径よりも小さい、請求項１に記載のファスナ。
5. 前記分離部分は、前記管状部分と前記テーパ部位との間に位置するネック部位を更に備え、前記ネック部位の最小外径は、前記管状部分の前記下端の前記外径よりも小さい、請求項４に記載のファスナ。
6. 前記分離部分は、前記テーパ部位の前記下端から延びるベース部位を更に備え、前記ベース部位は円筒形状であるか、又は前記テーパ部位に向かう方向に、前記テーパ部位のテーパよりも小さいテーパで先細りになっている、請求項１に記載のファスナ。
7. 前記拡張スリーブは、前記テーパ部位の前記下端を超えて長手方向に延び、前記ベース部位を環状に取り囲んでいる、請求項６に記載のファスナ。
8. 前記拡張スリーブは、前記ベース部位の下端へと長手方向に延びている、請求項７に記載のファスナ。
9. 前記拡張スリーブは円筒形状であり、前記拡張スリーブの内側表面は内向きに傾斜しており、前記テーパ部位の側面と嵌合している、請求項１に記載のファスナ。
10. 前記拡張スリーブは長手方向スリットを備える、請求項１に記載のファスナ。
11. 前記拡張スリーブは、打ち抜いた金属片を前記分離部分の周りに巻き付けることにより形成される、請求項１に記載のファスナ。
12. その中に貫通孔が長手方向に形成された本体部であって、
    前記貫通孔の上部を取り囲む壁を画定する管状部分、及び、
    前記管状部分の下端から延び、前記管状部分から離れるように向いた自由遠位端を有し、前記管状部分に向かう方向に先細りになったテーパ部位を長手方向に含む分離部分、を備える本体部と、
    前記分離部分を環状に取り囲み、前記貫通孔の下部の中にプラグがセットされた後に、前記テーパ部位の下端と前記自由遠位端との間で終端するように長手方向に延びる拡張スリーブと、
    を備えるファスナ。
13. その中に貫通孔が長手方向に形成された本体部であって、
    前記貫通孔の上部を取り囲む壁を画定する管状部分、及び、
    前記管状部分の下端から延び、前記管状部分に向かう方向に先細りになったテーパ部位を長手方向に含む分離部分であって、前記テーパ部位は、前記分離部分を取り囲む外側環状凹部を画定する、分離部分、を備える本体部と、
    前記分離部分を環状に取り囲み、前記凹部内に少なくとも部分的に収容された拡張スリーブであって、前記拡張スリーブは、前記テーパ部位の下端へと長手方向に延びており、前記拡張スリーブの下端と前記テーパ部位の前記下端との間の長手方向距離が、前記凹部の前記上端と前記テーパ部位の前記下端との間の長手方向距離の０％より大きく１５％以下である、拡張スリーブと、
    を備えるファスナ。

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