JP7318976B2 - ねじ - Google Patents

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Description

本発明は、ねじに関し、特に木材に使用する木ねじに関する。
図１に示されるように、特許文献１には、木材に使用する木ねじ１が開示されている。該木ねじ１は、木材にねじ込む際の抵抗力を下げるために、木ねじ１の軸部１１に主螺旋突起１２と同じ方向に互いに平行するように延伸する複数の順方向螺旋突起１３が形成されている。
台湾実用新案公告第３０１３７３号明細書
しかし、特許文献１の順方向螺旋突起１３はある程度抵抗力を下げることができるが、順方向螺旋突起１３の本数や形の設定の不適切によって、例えば、木ねじ１がねじ込みにくかったり、その反対に木材の繊維を過度に破壊したりといった問題点がある。また、木材の繊維が押し込まれて木材が破裂する恐れがある。
また、木ねじ１が木材にねじ込まれた後ある期間経つと、振動や環境などの要因で締め付け方向の反対方向へ回転してしまって締め付けが緩くなり、建築や設備の構造に悪影響をもたらし得る。
上記の問題点に鑑みて、本発明は、ねじ込み時の木材の破裂防止及びねじ込み後の緩み防止が達成できるねじを提供する。
上記の目的を実現するために、本発明は、
頭部と、
前記頭部から延伸しているものであって、前記頭部に接続されている円筒部と、前記円筒部の延伸先から、前記頭部から離れるように段々に細くなるように錐状に延伸している先細り部と、を有する軸部と、
前記軸部に、前記円筒部から第１のリード角で締め付け方向に沿って前記先細り部の先端まで螺旋状に延伸している、外径が３ｍｍ～１６ｍｍである主螺旋突起と、
前記軸部に、前記円筒部から前記軸部の径方向における高さが常に前記主螺旋突起の前記径方向における高さより小さく且つ前記第１のリード角より大きい第２のリード角で前記締め付け方向に沿って、前記先細り部の先端と所定の距離が開いているように前記先細り部まで螺旋状に延伸している３本～５本の順方向螺旋突起と、を備え、
前記順方向螺旋突起の横断面においては、前記軸部に連接し、且つ前記締め付け方向と同じ方向に面する第１の外縁と、前記軸部と前記第１の外縁とに連接し、且つ長さが前記第１の外縁の長さより短く、前記締め付け方向の反対方向と同じ方向に面する第２の外縁と、を有することを特徴とするねじを提供する。
上記のように、本発明のねじによれば、主螺旋突起の外径及び順方向螺旋突起の本数と形を限定することで、本発明のねじをねじ込む際に、木材の繊維の密集により、ねじ込みに必要となる締め付けトルク（ｔｉｇｈｔｅｎｉｎｇ ｔｏｒｑｕｅ）が過大になることを防止できるばかりでなく、木材の繊維の押し込みにより木材が破裂することも防止できる。更に、木材の繊維を過度に破壊することも防止でき、木材の安定的な構造を維持し安全性を確保する。
また、本発明のねじを締め付け方向に沿って回転してねじ込む際に、順方向螺旋突起の第１の外縁が推進面として、より低い締め付けトルクで木材にねじ込みながら元の位置にある木材の繊維を完全に破壊せずに木材において穴を広げることで、必要な締め付けトルクが下がるばかりでなく、一部の木材が自身の慣性のため元の位置に戻ることにより、ねじを包み込んでねじの引抜力が大きくなり安全性を確保できる。そして、第２の外縁が抵抗面として、ねじに対して締め付け方向の反対方向に沿って回転する力が働いた際に、その力に対する抵抗力を提供できるので、ねじが緩むことを防止でき、木材の破裂防止及び緩み防止効果がある。
従来のねじの側面図である。 本発明のねじの第１の実施形態の側面図である。 図２のＢ－Ｂ線の断面図である。 上記第１の実施形態の順方向螺旋突起の断面図である。 順方向螺旋突起の変化態様の断面図である。 順方向螺旋突起の変化態様の断面図である。 順方向螺旋突起の変化態様の断面図である。 順方向螺旋突起の変化態様の断面図である。 本発明のねじの第２の実施形態の側面図である。 図９のＣ－Ｃ線の断面図である。 上記第２の実施形態の逆方向螺旋突起の断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明のねじの実施形態の一例について詳しく説明する。
なお、本実施形態の説明に附された図面は、要旨を表示する方法で本発明の基本構想を説明するものであり、即ち図面は、実際に実施する時の構成要件の数、形状、寸法に基づいて描いたものではなく、本発明に関わる構成要件のみを表すものである。実際に実施する時の各構成要件の形態、数量、比率は適宜に変更でき、構成要件の構成形態もより複雑であり得る。
図２は本発明のねじの第１の実施形態の側面図である。図３は図２のＢ－Ｂ線の断面図である。図４は上記第１の実施形態の順方向螺旋突起の断面図である。図５～図８は順方向螺旋突起の各種変化態様の断面図である。
＜第１の実施形態＞
ねじ２は、図２及び図３に示されるように、締め付け方向Ａに沿って回転することにより木材にねじ込むものである。締め付け方向Ａは時計回り方向又は反時計回り方向であり得る。
また、ねじ２は、図２及び図３に示されるように、頭部２１と、頭部２１から延伸している軸部２２と、主螺旋突起２３と、複数の順方向螺旋突起２４と、を備える。
軸部２２は、図２に示されるように、頭部２１から延伸している円筒部２２１と、円筒部２２１の延伸先から段々に細くなるように錐状に延伸している先細り部２２２と、を有する。
主螺旋突起２３は、図２に示されるように、外径（図３における最外周の円）が３ｍｍ～１６ｍｍにあり、軸部２２に、円筒部２２１から第１のリード角βで締め付け方向Ａに沿って先細り部２２２の先端２２３まで螺旋状に延伸している。
また、図２に示されるように、主螺旋突起２３は、頭部２１と所定の距離が開いているが、該所定の距離は必要に応じて適宜に設定することができ、所定の距離を開けなく、主螺旋突起２３が頭部２１に連接する形態に構成することもできる。
順方向螺旋突起２４は、軸部２２に、円筒部２２１から周方向に互いに同じ角度間隔で、先細り部２２２の先端２２３と所定の距離が開いているように先細り部２２２まで螺旋状に延伸している。
各順方向螺旋突起２４は、締め付け方向Ａに沿って、軸部２２を１５０°～２７０°にわたって延伸するように形成されている。
順方向螺旋突起２４の本数は、例えば３本～５本である。この実施形態においては、図２及び図３に示されるように、３本設けた例が示されている。
順方向螺旋突起２４の本数は、主螺旋突起２３の外径に応じて決められるものであり、例えば、主螺旋突起２３の外径が３ｍｍ～１０ｍｍにある場合には、順方向螺旋突起２４の本数は３本とすることができ、主螺旋突起２３の外径が１０ｍｍより大きく且つ１４ｍｍ以下にある場合には、順方向螺旋突起２４の本数は４本とすることができ、主螺旋突起２３の外径が１４ｍｍより大きく且つ１６ｍｍ以下にある場合には、順方向螺旋突起２４の本数は５本とすることができる。
上記した主螺旋突起２３の外径及び順方向螺旋突起２４の本数の組み合わせにより、本発明のねじ２を木材にねじ込む際に、木材の繊維の密集により過大の締め付けトルクが必要することを防止でき、木材の繊維の押し込みにより木材が破裂することも防止できる。
また、図３に示されるように、各順方向螺旋突起２４の軸部２２の径方向における高さｈ１は、常に主螺旋突起２３の前記径方向における高さｈ２より小さく、且つ、図２に示されるように、各順方向螺旋突起２４の第２のリード角αは、主螺旋突起２３の第１のリード角βより大きく、第２のリード角αは、５０°～６０°にあることが好ましい。
図２～図４に示されるように、順方向螺旋突起２４の横断面（即ち軸部２２の径方向に沿った断面）においては、軸部２２に連接し、且つ締め付け方向Ａと同じ方向に面する第１の外縁２４１と、軸部２２と第１の外縁２４１とに連接し、且つ長さＬ２が第１の外縁２４１の長さＬ１より短く、締め付け方向Ａの反対方向と同じ方向に面する第２の外縁２４２と、を有する。即ち、第１の外縁２４１は、軸部２２の表面から立ち上がって締め付け方向Ａの反対方向に偏りながら順方向螺旋突起２４の先端である突起先端２４３まで延伸したものであり、第２の外縁２４２は、長さＬ２が第１の外縁２４１の長さＬ１より短い上、軸部２２の表面から立ち上がって締め付け方向Ａに偏りながら突起先端２４３まで延伸したものである。且つ、第１の外縁２４１の傾きは、第２の外縁２４２の傾きより小さい。
上記第１の外縁２４１と第２の外縁２４２との構成により、本実施形態のねじ２を締め付け方向Ａに沿ってねじ込む際に、順方向螺旋突起の第１の外縁２４１が推進面として、より低い締め付けトルクで木材にねじ込みながら元の位置にある木材の繊維を完全に破壊せずに木材において穴を広げることで、ねじ２の締め付けトルクが下がるばかりでなく、一部の木材が自身の慣性のため元の位置に戻ることにより、ねじを包み込んでねじの引抜力が大きくなり安全性を確保できる。そして、第２の外縁２４２が抵抗面として、ねじ２に対して締め付け方向Ａの反対方向に沿って回転する力が働いた際にも、その力に対する抵抗力を提供できる。
また、好ましくは、順方向螺旋突起２４の横断面において、第１の外縁２４１の長さＬ１の第２の外縁２４２の長さＬ２に対する比の値（即ちＬ１：Ｌ２の値）は、１．２５～２.６にあり、それにより、木材の破裂防止効果及び緩み防止効果を同時に達成できる。
更に、図５～図８に示されるように、必要に応じて、第１の外縁２４１と第２の外縁２４２とのそれぞれを、直線、軸部２２に向かって凹んだ曲線または軸部２２から離れるように突起した曲線に形成することができる。
上記の構成によれば、本実施形態のねじ２は、順方向螺旋突起の第１の外縁２４１が推進面として、より低い締め付けトルクで木材にねじ込みながら元の位置にある木材の繊維を完全に破壊せずに木材において穴を広げることで、ねじ２を締め付けるのに必要な締め付けトルクが下がり、作業の効率が向上する。また、主螺旋突起２３の外径及び順方向螺旋突起２４の本数の設計、及び、一部の木材が自身の慣性のため元の位置に戻ってねじを包み込むことにより、ねじ２をねじ込む際に、ねじの引抜力が大きくなり安全性を確保でき、且つ、木材の繊維を完全に破壊しないことで、木材の安定的な構造を維持し安全的な強度を維持することができる。また、ねじ２がねじ込まれた後、第２の外縁２４２が抵抗面として、ねじ２に対して締め付け方向Ａの反対方向に回転する力が働いた際に、その反対方向の力に対する抵抗力を提供できるので、ねじ２が締め付け方向Ａの反対方向へ回転して緩むことを防止でき、締め付け効果を維持できる。
更に、主螺旋突起２３の外径、順方向螺旋突起２４の本数、第１の外縁２４１及び第２の外縁２４２の設計により、木材の破裂防止及びねじの緩み防止効果があり、更に、その両者の長さＬ１、Ｌ２の比の値の最適化により、使用効率の向上及び木材の安定且つ安全的な構造維持の両方が達成できる。
図９は本発明のねじの第２の実施形態の側面図である。図１０は図９のＣ－Ｃ線の断面図である。図１１は上記第２の実施形態の逆方向螺旋突起の断面図である。
＜第２の実施形態＞
本発明のねじ２の第２の実施形態は、第１の実施形態と類似し、ここで第１の実施形態と同じ構成の説明を省略し、第１の実施形態との相違点のみ説明する。
図９～図１１に示されるように、本発明のねじ２の第２の実施形態は、軸部２２に、少なくとも１本の順方向螺旋突起２４と共に屑収容槽２６を画成するように順方向螺旋突起２４と反対になるように螺旋状に延伸している少なくとも１本の逆方向螺旋突起２５を更に備えている。
この実施形態において、図９に示されるように、逆方向螺旋突起２５の本数は、順方向螺旋突起２４の本数と同じであるが、必要に応じて１本のみ形成することもできる。
図１０に示されるように、逆方向螺旋突起２５の軸部２２の径方向における高さｈ３は、順方向螺旋突起２４の軸部２２の径方向における高さｈ１より小さい。
図１０及び図１１に示されるように、逆方向螺旋突起２５の横断面においては、軸部２２に連接し、且つ締め付け方向Ａと同じ方向に面する第３の外縁２５１と、軸部２２と第３の外縁２５１とに連接し、締め付け方向Ａの反対方向と同じ方向に面する第４の外縁２５２と、を有する。即ち、第３の外縁２５１は、軸部２２の表面から立ち上がって締め付け方向Ａの反対方向に偏りながら逆方向螺旋突起２５の先端である突起先端２５３まで延伸したものであり、第４の外縁２５２は、長さＬ４が第３の外縁２５１の長さＬ３と異なる上、軸部２２の表面から立ち上がって締め付け方向Ａに偏りながら突起先端２５３まで延伸したものである。
第３の外縁２５１の長さＬ３は、第４の外縁２５２の長さＬ４より長くまたは短くてもよい。
同じく、必要に応じて、第３の外縁２５１と第４の外縁２５２とのそれぞれを、直線、軸部２２に向かって凹んだ曲線または軸部２２から離れるように突起した曲線に形成することができる。
本発明のねじ２の第２の実施形態は、第１の実施形態の効果を有する上、逆方向螺旋突起２５により、ねじ２が締め付け方向Ａの反対方向へ回転して緩くなることを防止できる面積が増えて、ねじの緩み防止効果が更に向上するので、必要及び環境（振動が多い環境や気象の変化が大きい環境など）に応じて、本発明のねじ２の第２の実施形態を使用することが好適である。そして、順方向螺旋突起２４が既により低い締め付けトルクで木材にねじ込み、且つ逆方向螺旋突起２５の軸部２２の径方向における高さｈ３が順方向螺旋突起２４の軸部２２の径方向における高さｈ１より小さいので、逆方向螺旋突起２５は、ねじ２の締め付けに対する妨害にならず、不要な抵抗力が生じることなく、順方向螺旋突起２４が上記の効果を維持できる。
そして、屑収容槽２６でねじ込み過程で生成された木材の屑を均一に収容できるので、木材の屑の不均一な分散により蓄積された木材の屑の押し込みで木材が破裂することも防止できる。
上記実施形態は例示的に本発明の原理及び効果を説明するものであり、本発明を制限するものではない。本技術を熟知する当業者であれば本発明の精神及び範囲から離れないという前提の下、上記の実施形態に対して若干の変更や修飾が可能である。従って、当業者が本発明の主旨から離れないという前提の下、行った全ての変更や修飾も本発明の保護範囲に含まれるものとされるべきである。
本発明のねじは、一般の固着、締結に適用でき、特に木材に使用することが好適である。
２ ねじ
２１ 頭部
２２ 軸部
２２１ 円筒部
２２２ 先細り部
２２３ 先端
２３ 主螺旋突起
２４ 順方向螺旋突起
２４１ 第１の外縁
２４２ 第２の外縁
２４３、２５３ 突起先端
２５ 逆方向螺旋突起
２５１ 第３の外縁
２５２ 第４の外縁
２６ 屑収容槽
β 第１のリード角
α 第２のリード角
Ａ 締め付け方向
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 長さ
ｈ１、ｈ２、ｈ３ 高さ

Claims (12)

  1. 頭部と、
    前記頭部から延伸しているものであって、前記頭部に接続されている円筒部と、前記円筒部の延伸先から、前記頭部から離れるように段々に細くなるように錐状に延伸している先細り部と、を有する軸部と、
    前記軸部に、前記円筒部から第１のリード角で締め付け方向に沿って前記先細り部の先端まで螺旋状に延伸している、外径が３ｍｍ～１６ｍｍである主螺旋突起と、
    前記軸部に、前記円筒部から前記軸部の径方向における高さが常に前記主螺旋突起の前記径方向における高さより小さく且つ前記第１のリード角より大きい第２のリード角で前記締め付け方向に沿って、前記先細り部の先端と所定の距離が開いているように前記先細り部まで螺旋状に延伸している３本～５本の順方向螺旋突起と、を備え、
    前記順方向螺旋突起の横断面においては、前記軸部に連接し、且つ前記締め付け方向と同じ方向に面する第１の外縁と、前記軸部と前記第１の外縁とに連接し、且つ長さが前記第１の外縁の長さより短く、前記締め付け方向の反対方向と同じ方向に面する第２の外縁と、を有し、
    前記順方向螺旋突起の横断面において、
    前記第１の外縁の長さの前記第２の外縁の長さに対する比は、１．２５～２.６にあることを特徴とするねじ。
  2. 前記主螺旋突起は、外径が３ｍｍ～１０ｍｍにあり、
    前記順方向螺旋突起の本数は、３本であることを特徴とする請求項１に記載のねじ。
  3. 前記主螺旋突起は、外径が１０ｍｍより大きく且つ１４ｍｍ以下にあり、
    前記順方向螺旋突起の本数は、４本であることを特徴とする請求項１に記載のねじ。
  4. 前記主螺旋突起は、外径が１４ｍｍより大きく且つ１６ｍｍ以下にあり、
    前記順方向螺旋突起の本数は、５本であることを特徴とする請求項１に記載のねじ。
  5. 前記順方向螺旋突起の前記第２のリード角は、５０°～６０°にあることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載のねじ。
  6. 前記順方向螺旋突起は、前記締め付け方向に沿って、前記軸部を１５０°～２７０°にわたって延伸するように形成されていることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか一項に記載のねじ。
  7. 前記順方向螺旋突起の前記第１の外縁は、直線、前記軸部に向かって凹んだ曲線または前記軸部から離れるように突起した曲線に形成されていることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか一項に記載のねじ。
  8. 前記順方向螺旋突起の前記第２の外縁は、直線、前記軸部に向かって凹んだ曲線または前記軸部から離れるように突起した曲線に形成されていることを特徴とする請求項１～請求項７のいずれか一項に記載のねじ。
  9. 前記軸部に、少なくとも１本の前記順方向螺旋突起と共に屑収容槽を画成するように前記順方向螺旋突起と反対になるように螺旋状に延伸している少なくとも１本の逆方向螺旋突起を更に備えていることを特徴とする請求項１～請求項８のいずれか一項に記載のねじ。
  10. 前記逆方向螺旋突起の前記軸部の径方向における高さは、前記順方向螺旋突起の前記軸部の径方向における高さより小さいことを特徴とする請求項９に記載のねじ。
  11. 前記逆方向螺旋突起の横断面においては、
    前記軸部に連接し、且つ前記締め付け方向と同じ方向に面する第３の外縁と、前記軸部と前記第３の外縁とに連接し、且つ長さが前記第３の外縁と異なり、前記締め付け方向の反対方向と同じ方向に面する第４の外縁と、を有することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のねじ。
  12. 前記逆方向螺旋突起の本数は、前記順方向螺旋突起の本数と同じであることを特徴とする請求項９～請求項１１のいずれか一項に記載のねじ。
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