JP7418439B2 - 締結素子 - Google Patents

Description

本発明は締結素子に関し、特に、ボルト、釘またはピンのような締結素子に関する。

この種の締結素子、例えば、鋼製の釘およびボルトなどは、コンクリート、金属または岩石などの硬い受入材料に物品を締結するための締結技術で使用される。このために、締結素子は、特に、打ち込み方向に向かってテーパ形状の先端を備えた軸部を有し、軸部の他端に配置された軸部の直径よりも大きいヘッドを有する。打ち込み動作は、例えば、燃焼動力を用いた打ち込み装置による打撃または押し込みで高速で行われる。

その周縁部に多数の外形隆起部とそれらの間に配置される溝とを有する軸部を含む締結素子は、公知である。外形隆起部を締結方向に対して傾斜させた設計手法もまた公知である。

欧州特許第１０５７５５３号明細書

本開示の１つの目的は、大きな締結力を有する締結素子を提供するところにある。

締結素子は、打ち込み方向を規定する軸部を備え、この軸部は、打ち込み方向を向いた前端と打ち込み方向の反対側を向いた後端とを有する。軸部は、その周縁部に外形隆起部を有し、この外形隆起部は打ち込み方向に対して鋭角をもって傾斜していることが好ましい。また、軸部は、外形隆起部の領域において測定される軸部直径を有する。

第１の態様によれば、外形隆起部は、締結方向を向いた前方側面と締結方向とは反対側を向いた後方側面とを有し、前方側面は後方側面よりも大きな面積を有する。その結果、外形隆起部において、打ち込み動作中に摩擦によって加熱されることで母材内に締結素子を保持する力に大きく寄与する領域は増大され、保持力への寄与がより小さい領域を縮小されることになり、締結素子全体の締結力は増大する。

さらなる態様によれば、締結素子は、軸部の前端付近に釘状先端を有する先端領域を備え、この先端領域は、打ち込み方向において測定される先端長さと打ち込み方向に垂直に配向される断面とを有する。その断面は断面積を含む。断面積は、先端領域から軸部への移行部では軸部の断面積と同じ大きさであり、そして軸部から釘状先端に向かって減少する。また、先端領域はボール状部分を含み、好ましくは、先端領域はボール状部分からなる。釘状先端を起点とした先端領域のボール形状により、先端領域の断面積は急激に増加することで、打ち込み動作の開始時にかなりの摩擦熱が発生する。このことは、外形隆起部の表面が締結素子を母材に保持する力に対してより大きく寄与することを可能とし、よって、締結素子の締結力が増大する。

有利な実施形態は、先端領域が先端領域中間点を有し、この先端領域中間点は、先端領域から軸部への移行部および釘状先端のそれぞれから打ち込み方向に測定して等距離に位置し、その先端領域中間点における先端領域の断面の断面積が、軸部の断面積の２５％を超えることを特徴とする。好ましくは、先端領域中間点における先端領域の断面の断面積は、軸部の断面の断面積の５０％を超え、特に好ましくは７０％を超え、または７５％を超える。

有利な実施形態は、軸部が、外形隆起部の領域で測定される軸部直径を有し、先端領域の長さが、軸部直径の１.１～１.６倍であることを特徴とする。

有利な実施形態は、外形隆起部の傾斜角度が打ち込み方向に対して２０度未満であることを特徴とする。このことにより、打ち込み方向での締結素子への打撃が締結素子を確実に回転させ得る。状況によっては、外形隆起部は、締結素子の回転を前方駆動に変換させるねじ山としては適していない。

有利な実施形態は、軸部の断面が、打ち込み方向に沿って大きく変化しない断面積を有することを特徴とする。

有利な実施形態は、締結素子が、軸部の後端に隣接するヘッドを備えることを特徴とする。

有利な実施形態は、軸部が２つまたは少なくとも３つ、好ましくは、少なくとも４つの外形隆起部を有することを特徴とする。外形隆起部は、軸部の周縁に均等に分布することがより好適である。

有利な実施形態は、先端領域が断面を有し、その断面積が軸部から釘状先端まで着実に減少することを特徴とする。外形隆起部は、好ましくは、軸部から先端領域内まで連続する。特に好ましくは、外形隆起部は、釘状先端まで実質的に連続する。

本発明のさらなる利点および手段は、従属請求項、以下の説明および図面から明らかになる。本発明は、例示的な実施形態として図面に示されている。

本発明による締結素子の側面図である。 締結素子の斜視図である。 締結素子を製造するための圧延ダイである。 締結素子の断面の様々な例示的実施形態である。 締結素子の断面の断面積の変化を示す図である。

図１および図２に締結素子１０の側面図および斜視図を示す。締結素子１０は、打ち込み方向３０を規定するとともに、打ち込み方向３０を向いた前端部２１と打ち込み方向３０の反対側を向いた後端部２２とを有する軸部２０を備える。軸部２０は、打ち込み方向３０に対して垂直に配向された断面を有し、その周縁部には、１５度の鋭角をもって打ち込み方向に対して傾斜した複数の外形隆起部４０が設けられている。２つの外形隆起部４０の間のそれぞれには中間外形領域５０が形成され、本実施形態では、溝として形成される。軸部２０の後端２２は、ヘッド６０に隣接している。軸部２０の前端２１には、好ましくは尖った釘状先端７１を有するボール状先端領域７０が隣接している。外形隆起部４０は、それぞれ、締結方向３０を向いた前方側面４１と、締結方向３０の反対側を向いた後方側面４２とを有し、軸部２０から先端領域７０に向かって釘状先端７１まで続く。

図３に、締結素子の製造に使用可能な圧延ダイ８０を示す。図中に示していないが、軸部を有するブランクが、圧延ダイ８０と圧延方向８５に対して相似形状の嵌合ダイとの間で圧延される。圧延ダイ８０は多数の溝９０を有しており、圧延する間に、外形隆起部の輪郭が軸部の周縁部に圧延される。溝９０は、圧延方向８５に対して垂直に配向された軸部の長手方向に対して、鋭角αで傾斜しており、その結果、圧延された外形隆起部も、角度αだけ軸部の長手方向に対して傾斜している。

軸部の前端に隣接する釘状先端を有する先端領域を生成するために、圧延ダイ８０および嵌合ダイは、圧延中に互いに反対側に位置する領域を有する。これにより、前述の領域間に発生するギャップには溝９０から離れる方向に先細りとなり、先端領域の材料が、圧延ダイ８０と嵌合ダイとの間で圧搾される。その結果、先端領域は一方では成形され、他方では加熱されるので、余分な材料を先端領域から容易に熱的に分離することができる。いくつかの例示的な実施形態では、締結素子の外形隆起部が釘状先端まで延在するようにする場合、特許文献１による２つの釘ブランクスを引き離すことを含む熱プロセスが使用されることが好ましい。図示されていない例示的な実施形態では、圧延ダイおよび／または嵌合ダイのチャネルは、前述の先細りのギャップ内に延在する。

図４は、いくつかの異なる例示的な実施形態による締結素子の軸部１２０の、打ち込み方向に対して垂直に配向された断面１００を示している。各形態におけるそれぞれの軸部１２０は、それぞれの軸部１２０の周縁部に均等に分布する４つの外形隆起部１４０と、それらの間に配置された中間外形領域１５０を有する。図４の左側および中央に示される例示的な実施形態では、それらの中間外形領域１５０は溝として形成される。図４の右側に示された例示的な実施形態では、中間外形領域１５０は、平面として形成される。図示されていない例示的な実施形態では、中間外形領域は凹面として形成される。外形隆起部は、それらが円形断面の形状および中間外形領域のどちらに対しても、半径方向に突出している事により区別される。また、それぞれの軸部１２０は、外形隆起部の領域で測定される軸部直径ｄを有する。

打ち込み方向に対する外形隆起部１４０の傾斜により、各々の外形隆起部１４０は、締結方向を向いた前方側面１４１と、締結方向の反対側を向いた後方側面１４２とを有する。前方側面１４１は、打ち込み動作中に後方側面１４２よりも大きい摩擦により加熱される。このとき、前方側面１４１が後方側面１４２よりも大きな面積を有することで、締結素子の締結力が全体として増大する。

図５は、２つの例示的な実施形態における締結素子の断面の断面積の変化を図２００に示している。図２００には、締結素子の軸部２２０の領域に対する断面積の百分率が、釘状先端からの距離（ミリメートル）に対してプロットされている。締結素子の軸部の領域では、断面積は、打込み方向（１００％）に沿って大きく変化しない。先端領域２７０において、断面積は、先端領域２７０から軸部２２０への移行部２７２における１００％から始まって、針状先端（０ｍｍ、０％）まで着実に減少する。先端領域２７０は、移行部２７２および釘状先端のそれぞれから等距離にある先端領域中点２７３を有する。先端領域の中点２７３において、先端領域２７０の断面の断面積は、第１の例示的な実施形態（下の曲線）では軸部２２０の７２％であり、第２の例示的な実施形態（上の曲線）では７８％である。さらに、移行部２７２から釘状先端までの先端領域の先端長さは、第１の例示的な実施形態（下の曲線）では軸部直径の１．５倍であり、第２の例示的な実施形態（上の曲線）では１．２倍である

本発明は、締結素子のいくつかの例示的な実施形態に基づいて説明された。記載された特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、各例示的な実施形態から他のすべての例示的な実施形態に、個別にまたは組み合わせて転用し得る。また、本発明による締結素子は、他の複数の目的にも使用され得ることが指摘される。

Claims (12)

1. 打ち込み方向を規定する軸部であって、打ち込み方向を向いた前端と、前記打ち込み方向の反対側を向いた後端と、前記前端に隣接し前記軸部の周縁部における外形隆起部が形成された軸部前端側部分と、前記軸部の後端に隣接し前記外形隆起部が形成されていない軸部後端側部分とを含む軸部を備え、
   前記軸部の前記前端に隣接して釘状先端を有する先端領域をさらに備え、
   前記外形隆起部は、前記軸部から前記先端領域に向かって前記釘状先端まで続いており、
   前記軸部は、前記打ち込み方向に垂直に配向された、１つの断面積を有する断面を有し、
   前記先端領域は、
   前記打ち込み方向に測定された先端長さと、
   前記打ち込み方向に垂直に配向された断面であって、その断面積は前記先端領域から前記軸部への移行部では前記軸部の断面積と同じでありそして前記軸部から前記釘状先端に向かって減少する断面と、を備え、
   前記先端領域は、ボール状部分を備える締結素子であって、
   前記先端領域は、前記先端領域から前記軸部への移行部および前記釘状先端のそれぞれから、打ち込み方向で測定して等距離にある先端領域中間点を有し、
   前記先端領域中間点における前記先端領域の前記断面の前記断面積は、前記軸部の前記断面の前記断面積の５０％を超えており、
   前記軸部は、前記外形隆起部の領域で測定された軸部直径を有し、前記先端領域の長さは、前記軸部直径の１.１～１.６倍であり、
   前記軸部は、２個の前記外形隆起部、または３個の前記外形隆起部、または４個の前記外形隆起部を有し、前記軸部の前記外形隆起部は、前記軸部後端側部分の円形断面よりも半径方向に突出している、締結素子。
2. 前記先端領域中間点における前記先端領域の断面の断面積は、前記軸部の断面の断面積の７０％を超え、特に７５％を超える、請求項１に記載の締結素子。
3. 前記軸部の断面の断面積は、前記打ち込み方向に沿って概ね一定である、請求項１または２に記載の締結素子。
4. 前記先端領域の断面の断面積は、前記軸部から前記釘状先端まで単調に減少する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の締結素子。
5. 前記外形隆起部は、前記軸部から前記先端領域内まで連続する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の締結素子。
6. 前記外形隆起部は、前記釘状先端まで実質的に連続する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の締結素子。
7. 前記外形隆起部は、前記打ち込み方向に対して鋭角をもって傾斜している、請求項１から６までのいずれか１項に記載の締結素子。
8. 前記外形隆起部の傾斜角度が、前記打ち込み方向に対して２０度未満である、請求項７に記載の締結素子。
9. 前記外形隆起部は、締結方向を向いた前方側面と前記締結方向の反対側を向いた後方側面とを有し、前記前方側面は前記後方側面よりも大きい断面積を有する、請求項７または８に記載の締結素子。
10. 前記外形隆起部は、前記軸部の前記周縁部に均等に分布する、請求項１に記載の締結素子。
11. 前記先端領域は、前記ボール状部分からなる、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の締結素子。
12. 打ち込み方向を規定する軸部であって、打ち込み方向を向いた前端と、前記打ち込み方向の反対側を向いた後端と、前記前端に隣接し前記軸部の周縁部における外形隆起部が形成された軸部前端側部分と、前記軸部の後端に隣接し前記外形隆起部が形成されていない軸部後端側部分とを含む軸部を備え、
    前記軸部の前記前端に隣接して釘状先端を有する先端領域をさらに備え、
    前記外形隆起部は、前記軸部から前記先端領域に向かって前記釘状先端まで続いており、
    前記軸部は、前記打ち込み方向に垂直に配向された、１つの断面積を有する断面を有し、
    前記先端領域は、
    前記打ち込み方向に測定された先端長さと、
    前記打ち込み方向に垂直に配向された断面であって、その断面積は前記先端領域から前記軸部への移行部では前記軸部の断面積と同じでありそして前記軸部から前記釘状先端に向かって減少する断面と、を備え、
    前記先端領域は、ボール状部分を備える締結素子であって、
    前記先端領域は、前記先端領域から前記軸部への移行部および前記釘状先端のそれぞれから、打ち込み方向で測定して等距離にある先端領域中間点を有し、
    前記先端領域中間点における前記先端領域の前記断面の前記断面積は、前記軸部の前記断面の前記断面積の２５％を超えており、
    前記軸部は、前記外形隆起部の領域で測定された軸部直径を有し、前記先端領域の長さは、前記軸部直径の１.１～１.６倍であり、
    前記軸部は、２個の前記外形隆起部、または３個の前記外形隆起部、または４個の前記外形隆起部を有し、前記軸部の前記外形隆起部は、前記軸部後端側部分の円形断面よりも半径方向に突出している、締結素子。

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