JPH09112519A - ネジとワッシャの組立体 - Google Patents
ネジとワッシャの組立体Info
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- JPH09112519A JPH09112519A JP8221480A JP22148096A JPH09112519A JP H09112519 A JPH09112519 A JP H09112519A JP 8221480 A JP8221480 A JP 8221480A JP 22148096 A JP22148096 A JP 22148096A JP H09112519 A JPH09112519 A JP H09112519A
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-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16B43/001—Washers or equivalent devices; Other devices for supporting bolt-heads or nuts for sealing or insulation
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- F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
- F16B25/10—Screws performing an additional function to thread-forming, e.g. drill screws or self-piercing screws
Abstract
ジを所望の深さを以てねじ込むことを可能とする、ネジ
とワッシャの組立体を提供すること。 【解決手段】 ネジとワッシャの組立体が、ヘッド端と
先端とを有する長尺のシャンク18と、ドライバー工具
と係合するようにシャンク18のヘッド端に配設されワ
ッシャ16を保持するための凹部23が形成されたフラ
ンジ32を有するヘッド22とを具備している。シャン
クが凹部に隣接した拡大部と、先端に配設された自己穿
孔用の切欠26とを有している。ネジ10は、更に、シ
ャンク18を取り囲みヘッドに隣接して配設されるワッ
シャ16と、シャンクの実質的部分に沿って延設された
ネジ部20と、ネジが適正な深さを以て材料にねじ込ま
れ拡大部が材料の表面に接触したときにねじ込み抵抗を
増加させるために拡大部28の表面に配設された抵抗手
段30とを具備する。
Description
使用するネジを含むシーリング締結具に関する。より詳
細には、本発明は、パネルまたはシートを締結するため
に使用されるネジであって、該ネジにより締結されるパ
ネルまたはシートと組み合わせて信頼性の高いシールを
形成するネジおよびワッシャに関する。
使用され、シートや、パネル、スタッド等の材料を締結
するために利用されている。ネジの典型的な使用例に
は、パネル式屋根 (panel roof) がある。こうした屋根
は、典型的に、重なり合った金属製パネルまたは金属に
類似する材料から成るパネルを含んでいる。もちろん、
パネル壁の締結やパネルを利用した機器など、ネジまた
はネジとワッシャとを組み合わせた多数の応用例が可能
であることは言うまでもない。
合わせの重要な機能を強調するのに役立つ。ネジの主要
な機能は締結作用であることは言うまでもない。屋根パ
ネルを締結するためにワッシャとともに利用される場合
には、ネジの他の重要な機能は、ネジが貫通する孔の周
囲をシールすることである。
るとき、適切にシールされていなければ、ネジの周囲領
域で屋根パネルを水分がしみ込むこととなる。屋根パネ
ルに水分がしみ込むと、屋根の完全性および防湿層とし
て屋根の性能を害する。更に、ネジの周囲から水分がし
み込むことにより、ネジの周囲が腐食する。次いで、腐
食により、締結具として或いはシールとしてのネジが損
傷する。従って、ワッシャと共にネジが十分にシールし
ない場合には、防湿層としての屋根の性能おび構造的完
全性の両方に悪影響が生じる。
よびワッシャの組み合わせに損傷が生じると適切な締結
ができなくなる。典型的に、作業者の電気式、手動式ま
たは空気式ドライバー工具の使用を通じて締結される。
ドライバー工具は、ネジのヘッドの下側の部分により、
ヘッドとシートまたはパネルの間にワッシャを挟持する
ように、ネジをシートまたはパネルにねじ込む。ワッシ
ャは、ネジのヘッドと、シートまたはパネルの表面と組
み合わせられることにより、ワッシャが適正に位置決め
され、かつ、ネジとシートまたはパネルとの間に挟持さ
れるときシールとして作用する。
は、ネジのヘッドによりワッシャに適正な圧力が負荷さ
れなければならない。ワッシャに負荷される圧力が小さ
過ぎたり大き過ぎたりすると、ワッシャによるシール効
果が低下する。圧力が不十分である場合には隙間を生
じ、この隙間から水分がしみ込む。圧力が過大である場
合には、パネルまたはシートにネジをねじ込むことによ
り生じたパネルまたはシートのバリに、ワッシャが押し
付けられることによりワッシャが引き裂かれる。或い
は、過大な圧力によりワッシャが過剰に圧縮され、ネジ
のヘッドを越えてワッシャが半径方向に広がり、過大な
応力や紫外線による分解が生じ、シールが損傷したり漏
れが生じることとなる。また、ある種の屋根構造では、
同じ締結具が貼り合わせたシート材料を固定するために
利用されている。このシートに締結具により適正な圧力
を与えることにより、効果的なシールはもとより、完全
な締結が維持される。
置または深さ設定装置をドライバー工具と組み合わせ
た、ドライバー工具および締結技術がある。トルク設定
装置は、所定のトルクに達するまでネジをねじ込むこと
を可能とする。深さ設定装置は、所定の深さに達するま
でネジをねじ込むことを可能とする。理想的には、トル
クまたは深さは、ワッシャに付与される圧力によりシー
ル作用を最大限に引き出し、かつ、与えられたネジの大
きさに対して過大なトルク(つまり、最大設定トルク)
をかけて、ねじ込み過ぎたり或いは初期破損を起こさな
いように予め決定される。
は、締結を行う環境のために、トルク設定装置または同
様の付加装置は効果的ではない。通常、締結作業は建設
現場または製造設備内で行われ、そして、作業者が、ネ
ジをパネルまたはシートにねじ込むために使用するドラ
イバー工具を管理している。作業者は、完了期限や分担
などの仕事上の圧力をしばしば受けている。作業者は、
しばしば、深さまたはトルク設定装置が作業者の迅速な
締結作業を阻害する扱いにくい装置であると感じる。そ
のために、作業者は設定装置を取り外してしまうことが
ある。設定装置を使用しなければ、上述したようにネジ
によりワッシャに付与される圧力が過大であったり過小
であったりして、シール効果が阻害され或いはネジそれ
自体の完全性が害される。
ッシャそれ自体の完全性からも、シールに関する問題が
生じうる。公知のワッシャは、一般的に、角張った突起
がワッシャの内周面に配設されている。突起の機能は、
ネジへのワッシャの装着を容易にすることである。突起
は、また、例えば、ネジの締結に先立ってワッシャを装
着するときにワッシャを正しい位置に保持する。
ちろん、ネジとワッシャとを組み立てる際、ワッシャを
ヘッドの下においてシャンク周りで概ね中心に位置決め
することである。ネジが中心からずれた最終位置に取り
付けられると、ネジのシール効果に悪影響が出る。
ッシャの内周面に配設された突起が角張っていることか
ら生じる。角張った突起の縁部はネジおよびネジ部に補
足され易く、ワッシャをネジに装着する間、および、ネ
ジをパネルやシートにねじ込む間に引き裂かれ易い。突
起の1つが引き裂かれると、ネジをねじ込む間、ワッシ
ャは中心に保持されない。この補足と引き裂きにより、
ワッシャ全体が引き裂かれ、ワッシャが適切に機能する
ことが阻害される。
者によりドライバー工具と共に使用されていなくとも、
効果的な締結具およびシールとして作用する、ワッシャ
と共に使用されるネジが必要となる。更に、容易にネジ
に装着、保持され、かつ、ネジをねじ込む間、正しい位
置に保持され、補足されにくくかつ引き裂かれにくいワ
ッシャを有するネジが必要となる。
も信頼性の高い締結を可能とする、ワッシャと共に使用
されるネジを提供することを目的としている。本発明の
他の目的は、深さまたはトルク設定装置をドライバー工
具と共に使用しなくとも、適正な圧力をワッシャに与え
るために、ドライバー工具を使用して作業者が正確にネ
ジを所望の深さを以てねじ込むことを可能とする、ワッ
シャとともに使用するネジを提供することを目的として
いる。
ねじ込み抵抗が増加するワッシャとともに使用するネジ
を提供することを目的としている。更に本発明は、シャ
ンクにおいてヘッドの近傍に拡大部、すなわち、ネジが
ねじ込まれる表目に該拡大部が接したときに、ネジのね
じ込みに抵抗する畝が形成された拡大部を有するネジを
提供することを目的としている。
に保持されるワッシャと共に使用されるネジを提供する
ことを目的としている。更に本発明は、ワッシャのネジ
への装着の際、および、ネジを表面にねじ込む間に、引
き裂かれにくいワッシャと共に使用されるネジを提供す
ることを目的としている。
えながら、該ワッシャを保持するフランジを備えた、ワ
ッシャと共に使用されるネジを提供することを目的とし
ている。本発明の他の目的、特徴、利点は、以下の添付
図面を参照して説明する記載から明らかとなる。
さまたはトルク設定装置を使用することなく、作業者が
所定の深さにネジをねじ込み、ワッシャに適正な圧力を
負荷するようにしたワッシャと共に使用するネジにより
達成される。ワッシャは、好ましくは、本発明のネジと
共に使用され、ネジに関してワッシャを中心位置決めす
る突出部を備えた特徴を有している。
する長尺のシャンクを備えている。前記シャンクの先端
は自己穿孔できるように形成されている。前記ヘッド
は、ドライバー工具により駆動されるように形成されて
いる。前記シャンクの実質的部分に沿ってネジ部が延設
されている。更に、前記シャンクは、前記ヘッドに隣接
して拡大部を有している。この拡大部は、好ましくは、
円錐台形状をしている。前記拡大部は、その表面に抵抗
形状、好ましくは、複数の畝状の形状を有している。こ
の抵抗形状は、ネジがねじ込まれる表面に前記拡大部お
よび抵抗形状が接触したときに、ネジの抵抗を増加させ
る。この増加した抵抗により、ドライバー工具の適切な
深さおよび圧力が得られたことを認識する。
ャは、十分に丸みをおびた内周面を有している。この内
周面には複数の突出が形成されており、この突出部がワ
ッシャをネジに保持し、かつ、適切に中心に保持する。
好ましい実施形態において、この突出部は丸みをおびて
おり半楕円形をしている。内周面に沿って丸みをおびて
連続的に円滑な形状をしているので、ワッシャが補足さ
れたり引き裂かれたりすることが防止される。
ワッシャと共に使用するネジの好ましい実施形態を説明
する。図1においてネジ10は、2つのシート材料1
2、14を互いに締結するために、該シート材料内に完
全にねじ込まれた状態で図示されている。更に、ワッシ
ャ16は、ネジ10と上シート材料12との間に挟持さ
れている。この位置において、ネジ10とワッシャ16
が上シート12と共にシールを形成している。
0が形成された細長いシャンク18を有している。上記
ネジおよびネジ部を形成するためにあらゆる適当なプロ
セスを利用することができる。好ましくは、ネジ10は
プラン区から形成され、ネジ部はネジ転造法により形成
される。
に応じて変更される。ネジ10の全長、シャンク18の
直径、ネジ部の大きさおよび間隔は、ネジ10およびワ
ッシャ16の適用例に適合するように決定される。上記
の寸法に影響を与える要因には、外部条件によりシート
12、14、ワッシャ16、ネジ10に付与される力は
もちろん、シート12、14の厚さ、材料の種類が含ま
れる。
ヘッド22を有している。図示する実施形態では、ヘッ
ド22はドライバー工具と係合する6角形状を呈すると
共に、適当なドライバー工具の中心位置決め装置(図示
せず)の使用可能とする凹部23(図1参照)が形成さ
れている。然しながら、この形状は当該技術分野で周知
の使用されるドライバー工具の特定の形式に適合するよ
うに変更することができる。
においてヘッド22と反対側の端部には、自己穿孔用の
切欠26を備えた先端24が形成されている。切欠26
が、シート12、14内に切り込み、シートに予め小さ
な孔を形成しなくともネジ10はシート12、14内に
進入してゆく。予め孔を形成する適用例においても、シ
ャンクに先端を設けてもよい。こうした先端は、従来技
術でも周知となっている。ヘッド22に隣接して、シャ
ンク18は、複数の畝30を有する拡大部28を含んで
いる。拡大部28は概ね円錐台形状をしている。
シャ16と共にシート12、14へねじ込むとき、概ね
一定のねじ込み抵抗が生じることである。然しながら、
畝30を有する拡大部28は、上シート12に接触した
とき、ねじ込み抵抗を増加させる。増加した抵抗によ
り、ドライバー工具の作業者は、所望の深さに達したこ
とを明瞭に認識する。こうして、作業者はドライバー工
具にトルク設定装置または同様の付加装置を使用しなく
とも、上記ネジは図1に示すように適切に位置決めされ
る。
台形状を呈し、かつ、畝30はV字状または断面が三角
形状をしている。好ましい実施形態において、畝30
は、シャンク18の拡大部28に沿って等角度間隔で配
設されている。ねじ込み抵抗を増加させる半径方向の畝
(これには限定されない)を含む、他の形状、間隔を用
いてもよい。好ましい実施形態の三角形状の畝30は、
エッジ31を上シート12に係合させ、ネジ10のねじ
込み抵抗を更に増加させる。
り、付加される抵抗の大きさを予想されるように変更す
る。大きな畝により増加する抵抗は、小さな畝により増
加する抵抗よりも大きく、同様に、より多い畝により増
加する抵抗は、少ない畝により増加する抵抗よりも大き
い。
影響を与える。好ましい実施形態において、畝30には
エッジ31が形成されている。エッジ31は、突出して
いる場合には、ネジ10の中心軸線に対して斜めに交差
している。この構成が良好なねじ込み抵抗を生じさせ
る。と言うのは、エッジ31がネジ10の回転方向に対
して直角に配設されているからである。
り抵抗トルクを生じさせる。抜取り抵抗は、ネジを回転
させ或いはシート12、14から引き出す力に対抗する
ネジの傾向である。外部条件およびシート12、14の
動きに応じて抜けようとするネジ10の傾向は、シート
12の表面に接する畝30の個々のエッジ31の全ての
部分により抵抗される。
ネジのヘッド22のフランジ32と上シート12との間
に適切に位置決めされている。好ましい実施形態におい
て、フランジ32は、ワッシャ16の保持を容易にする
環状のアンダーカットまたは凹部34を有している。拡
大部28は、凹部34からシャンク18へ傾斜してい
る。拡大部18がシャンク18と連続する領域は、ワッ
シャ16に所望の圧力を付与するために、ネジ10につ
いて適切に完全にねじ込まれた深さに一致している。
ねじ込むことにより、シート12に上方に屈曲した屈曲
部36が形成されることを示している。屈曲部36は、
ネジ部20の最上部37がワッシャ16に対抗して屈曲
部36を上方に引き上げることにより上方に屈曲する。
シート12においてシャンク18を挟んで反対側に、、
ネジ部20により下方に押し下げられることにより下方
に屈曲した屈曲部38が形成される。
した屈曲部36は、ネジ10が正しく位置決めされたと
きに、ワッシャ16にしっかりと当接する。同様に、下
方に屈曲した屈曲部38に隣接するネジ部20の部分が
ワッシャ16に当接する。然しながら、ネジ10がシー
ト12内にねじ込まれ過ぎると、ヘッド22によりワッ
シャ16に負荷される圧力により、上方に屈曲した屈曲
部36がワッシャ16内に割り込む。また、この圧力に
より、ネジ部20において下方に屈曲した屈曲部38の
直ぐ上の部分がワッシャ16内に割り込む。
完全性が損なわれ、ワッシャ16が完全に割れてしまう
かもしれない。こうした割り込みや引き裂きにより、ワ
ッシャ16により形成されたシールは、水分の侵入に曝
されやすい。既述したように、水分の侵入はあらゆる適
用例で重大な問題となる。然しながら、本発明によれ
ば、シャンク18の拡大部28および畝30により抵抗
が増加するので、ネジ10をねじ込む作業者は適正な深
さに達したことを知ることができる。
れるワッシャ16が詳細に図示されている。該ワッシャ
16は、図1、2に図示するように、シャンク18を取
り囲む内周面42を有している。内周面42は、少なく
とも1つの概ね半径方向に突き出した突出部44を有し
ている。好ましい実施形態において、3つの突出部44
が図示されている。該突出部44により、ワッシャ16
は容易にネジ10に装着され、シート12、14にねじ
込まれる前に、該突出部がワッシャ16を正しい位置に
保持する。小さな力でワッシャ16をシャンク18およ
びネジ部20に通すことができるので、ネジ10とワッ
シャ16とを容易に組み立てることが可能であり、ワッ
シャ16を適正な位置に置いてネジ10を販売、配布す
ることが可能となる。ワッシャ16とネジ10とを予め
組み立てておくことにより、ネジ10とワッシャ16と
を利用する者が、より効果的に作業を行うことが可能と
なる。
る内周面42は十分に丸みをおびて形成されており、割
り込みや引き裂きを生じさせる急に角度を持った面を有
していない。突出部44もまた、好ましくは、十分に丸
みをおびて形成されており、従って、内周面42に鋭い
エッジは形成されていない。
間、ワッシャ16をネジ10に嵌めるとき、鋭いエッジ
はネジ部20に引っ掛かり易い。この種の引っ掛かり
は、ネジが完全にシート12、14にねじ込まれたとき
に、しばしば、ワッシャ16の完全性を損なう引き裂き
を生じ、かつ、ネジ10とワッシャ16のシール機能と
しての性能に悪影響を与える。
半楕円形状をしており、かつ、内周面42を分割して等
間隔に配設されている。更に、前記突出部は、好ましく
は十分に丸みを呈している。本発明によれば、内周面4
2が円滑である限り、他の突出形状をおよび配置を用い
ることもできる。
隔に配設することにより、ネジ10の中心軸線に対して
ワッシャ16を中心に保持することが容易になる。突出
部をこのように等間隔に配設することにより、突出部4
4がネジのシャンク18に互いに対抗する力を付与する
ので中心に保持される。図1に示す完全にねじ込んだ状
態で、ワッシャ16が中心に配置されることにより、最
も効果的なシールを得ることができる。と言うのは、ワ
ッシャ16とネジ10および上シート12との接触面積
が、シャンク18を中心として全周に渡って一定である
からである。
ましい実施形態を説明したが、本発明の精神と範囲とを
逸脱することなく、種々の変形、改良が可能であること
は当業者の当然とするところである。
形態の部分断面図である。
す部分断面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 ネジとワッシャの組立体において、 ヘッド端と先端とを有する長尺のシャンクと、 ドライバー工具と係合するように前記シャンクのヘッド
端に配設され、前記ワッシャを保持するための凹部が形
成されたフランジを有するヘッドとを具備し、 前記シャンクが前記凹部に隣接した拡大部と、前記先端
に配設された自己穿孔用の切欠とを有しており、 前記ネジが、更に、前記シャンクを取り囲み前記ヘッド
に隣接して配設されるワッシャと、 前記シャンクの実質的部分に沿って延設されたネジ部
と、 前記ネジが適正な深さを以て材料にねじ込まれ、前記拡
大部が前記材料の表面に接触したときに、ねじ込み抵抗
を増加させるために、前記拡大部の表面に配設された抵
抗手段とを具備するネジとワッシャの組立体。 - 【請求項2】 前記拡大部が円錐台形状をしている請求
項1に記載のネジとワッシャの組立体。 - 【請求項3】 前記抵抗手段が前記拡大部の表面に配設
された少なくとも1つの畝を具備する請求項1に記載の
ネジとワッシャの組立体。 - 【請求項4】 前記抵抗手段が前記拡大部の表面に配設
された少なくとも1つの畝を具備する請求項2に記載の
ネジとワッシャの組立体。 - 【請求項5】 前記抵抗手段が前記拡大部の表面に等角
度間隔で配設された複数の畝を具備する請求項3に記載
のネジとワッシャの組立体。 - 【請求項6】 前記畝はV字状を呈している請求項5に
記載のネジとワッシャの組立体。 - 【請求項7】 前記畝が、前記シャンクの中心軸線に対
して傾斜して、前記拡大部の表面に沿って延びている請
求項5に記載のネジとワッシャの組立体。 - 【請求項8】 前記ワッシャが前記ヘッドに隣接して前
記シャンクの周囲を取り囲み、かつ、該ワッシャの内周
面に沿って配設された複数の突出部を有している請求項
3に記載のネジとワッシャの組立体。 - 【請求項9】 前記突出部を有する前記内周面が十分に
丸みをおびている請求項8に記載のネジとワッシャの組
立体。 - 【請求項10】 前記突出部が丸みをおびている請求項
8に記載のネジ。 - 【請求項11】 前記突出部が前記内周面に沿って等角
度間隔で配設されている請求項10に記載のネジ。
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