(57)【要約】【課題】ねじによって取り付け部材を被締結部材に締結する際に、高速回転の締め付け工具を用いた作業効率の向上を図ると共に、高い締め付けトルクを確保することができ、かつ、適正な締め付けトルクの範囲の設定を容易に行うことができるねじの締結構造を提供する。【解決手段】ねじの締結構造（１１）は、雄ねじ（２４）が設けられた軸部（２２）、および軸部（２２）の一方端部に設けられた頭部（２３）を含むねじ（２１）と、ねじ（２１）の軸部（２２）を受け入れる貫通穴（１５）が設けられた取り付け部材（１２）とを備える。ここで、頭部（２３）の座面（２５ｂ）とこの座面（２５ｂ）に対向する穴壁面（１６）とは、傾斜して交差する位置関係にあり、一方側の面を構成する角部（２６ａ、２６ｂ）が、他方側の面に楔状に食い込んでいる。【選択図】図１
2014066287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄ねじが設けられた軸部、および前記軸部の一方端部に設けられた頭部を含むねじと、
前記ねじの軸部を受け入れる受け入れ穴が設けられた取り付け部材とを備え、
前記頭部の座面とこの座面に対向する前記穴壁面とは、傾斜して交差する位置関係にあり、一方側の面を構成する角部が、他方側の面に楔状に食い込んでいる、ねじの締結構造。
【請求項２】
前記取り付け部材は、前記ねじよりも硬度が低い材料で構成されており、
前記座面を構成する角部が、前記穴壁面に楔状に食い込んでいる、請求項１に記載のねじの締結構造。
【請求項３】
前記取り付け部材は、前記ねじよりも硬度が高い材料で構成されており、
前記穴壁面を構成する角部が、前記座面に楔状に食い込んでいる、請求項１に記載のねじの締結構造。
【請求項４】
前記座面および前記穴壁面のうちの少なくともいずれか一方は、テーパ状に延びる形状を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のねじの締結構造。
【請求項５】
前記座面および前記穴壁面のうちのいずれか一方は、真直ぐに延びる形状であり、他方は、前記真直ぐに延びる形状に対してテーパ状に延びる形状を含む形状である、請求項１〜４のいずれかに記載のねじの締結構造。
【請求項６】
前記ねじによって前記取り付け部材が取り付けられる被締結部材を備え、
前記取り付け部材は、板状であり、
前記受け入れ穴は、前記取り付け部材を板厚方向に貫通している、請求項１〜５のいずれかに記載のねじの締結構造。
【請求項７】
前記取り付け部材の材質は、金属であり、
前記被締結部材の材質は、木材、プラスチック、窯業系サイディング、セメント、およびアルミニウムのうちの少なくともいずれか一つである、請求項１〜６のいずれかに記載のねじの締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ねじの締結構造に関するものであり、特に、ねじを用いて取り付け部材を被締結部材に締結させるねじの締結構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
住宅や家屋を建築する場合においては、工場等で製造された種々の部材や部品が現場に搬入され、組み立てられる。部材や部品の取り付けについて、取り付け部材は、複数のねじによって、躯体側に設けられた被締結部材に締結され、取り付けられる。取り付け時において複数のねじを締め付ける際には、効率化を図ると共に一定の締め付けトルクとするために、例えば、電動のドリルドライバやエアドライバ等の締め付け工具が用いられる。
【０００３】
ここで、従来におけるねじの締結構造について、簡単に説明する。図１０は、従来におけるねじの締結構造の一部を示す概略断面図である。図１０を参照して、ねじの締結構造１０１は、貫通穴１０２が設けられた平板状の取り付け部材１０３と、取り付け部材１０３が締結される被締結部材１０４と、取り付け部材１０３を被締結部材１０４に締結させるねじ１０５とを備える。貫通穴１０２を構成する穴壁面１０６は、板厚方向に真直ぐに延びる形状である。ねじ１０５の頭部１０７は、半球面状であり、いわゆるなべ頭形状である。ねじ１０５の頭部１０７の座面１０８は、平らである。また、取り付け部材１０３のうち、ねじ１０５の頭部１０７が位置する側となる一方側の面１０９も平らである。面１０９と座面１０８とは、面で当接するよう構成されている。すなわち、面１０９と座面１０８とは、いわゆる面接触となるように構成されている。
【０００４】
また、図１１は、従来における他のねじの締結構造の一部を示す概略断面図である。図１１を参照して、ねじの締結構造１１１は、取り付け部材１１２と、被締結部材１１３と、ねじ１１４とを備える。ねじ１１４の頭部１１５は、いわゆる皿頭形状であり、座面１１８は、テーパ状である。取り付け部材１１２に設けられた貫通穴１１６を構成する穴壁面１１７は、板厚方向の途中部分までテーパ状となるように形成されている。そして、テーパ状の座面１１８とテーパ状の穴壁面１１７とが当接するように構成されている。この場合も、テーパ状の座面１１８とテーパ状の穴壁面１１７とが、面接触するように構成されている。また、このような構成によれば、ねじ１１４の頭部１１５を取り付け部材１１２の板厚方向の一方側の面１１９から突出させなくすることができる。
【０００５】
従来においては、このような構成で、ねじにより取り付け部材を被締結部材に締結することとしていた。ここで、ねじの構造については、例えば、特開平９−５３６１９号公報（特許文献１）、および特開２０００−２６６０２０号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１によると、ねじの製造時に使用される金型を安価で寿命の長いものとなるように、外周面に螺旋状のねじ山を形成した軸体と、軸体の一端に形成された頭部とからなる頭部埋没型ねじについて、頭部外周の軸体側に複数のカット刃を形成する構成としている。また、特許文献２によると、エアドライバでねじ込まれる際にネジ穴の拡大による締結力の低下の発生を防止するために、胴部の下端が鋭角的に形成されているネジにおいて、ネジ山の谷部からの高さが、頭部近傍において胴部下部のネジ山の谷部からの高さよりも大きく設定されていることを特徴としている。また、コストアップとなるが、ねじ頭下面にセレーション、すなわち、鋸場状の突起を設けたねじもある。このセレーションを設けたねじについては、削りかすが生じたり、取り付け部材が鋼板である場合には、錆が生じる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−５３６１９号公報
【特許文献２】特開２０００−２６６０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ねじによって取り付け部材を被締結部材に締結して取り付ける際には、ある程度の高いトルクでねじを締め付ける必要がある。これは、被締結部材が木材やプラスチック等、比較的柔らかい部材、すなわち、硬度が低い材料で構成されていた場合や、この硬度についてばらつきがある材料で構成されていた場合、締め付け完了後も比較的低いトルクでねじを回すことができる場合があるため、ねじの回し過ぎによる空回り状態を防ぐためである。この空回り状態は、いわゆるねじバカと呼ばれる現象であり、締結力が損なわれた状態を意味する。このような状態となると、締結が不十分となり、被締結部材を交換するか、またはさらに太い径のねじを用いて、再び締結を行う必要がある。このような状況はもちろん、好ましくない。
【０００８】
また、ねじによって取り付け部材を被締結部材に締結して取り付ける際には、適切な締め付けトルクの範囲内でねじを締め付けることが重要である。ねじによる締結箇所が多数ある場合、それぞれの締結箇所における締結力をある一定の適切な範囲内に保つためには、締め付けトルクをある一定の適切な範囲内とする必要がある。しかし、例えば、節がある部分と節がない部分とが存在する木材が被締結部材であった場合、部材が取り付けられる側となる被締結部材の硬度が、場所によって異なることになる。このような硬度にばらつきがある材料で被締結部材が構成されている場合には、被締結部材のある箇所において締め付けトルクが設定された適切な範囲内となっても、他の箇所において締め付けトルクが設定された適切な範囲内とならないおそれがある。
【０００９】
図１２は、従来のねじの締結構造における締め付けトルクとドリルドライバの回転数との関係を示すグラフである。図１２中の縦軸は、締め付けトルクを示し、横軸は、ドリルドライバの回転数を示す。図１２において、グラフの上側が、高い締め付けトルクを示し、グラフの右側が、速い回転数を示す。また、グラフの太線１２０ａが、節がある部分の場合であり、グラフの細線１２０ｂが、節がない部分の場合である。
【００１０】
図１２を参照して、節が無い部分の場合には、節がある部分の場合に比べて、全体的に締め付けトルクが低くなる傾向である。そして、節がある部分の適正な締め付けトルクの範囲と、節がない部分の適正な締め付けトルクの範囲とが、大きく異なり、重なり合う領域が全くない。このような状況においては、適正な締め付けトルクの範囲の設定が非常に困難となり、節がある部分と節がない部分との間で適正な締め付けトルクの範囲の設定を異ならせる場合も生ずるおそれがある。このような状況もできるだけ避けることが好ましい。
【００１１】
特に昨今においては、作業効率の向上、具体的には、ねじの締め付け作業のスピードアップが求められる観点から、ねじの締め付けについては、電動のドリルドライバやエアドライバといった高速回転によりねじを締め付ける締め付け工具が用いられる。このような締め付け工具を用いる場合には、より慎重なトルクの範囲の設定、すなわち、トルクの管理が必要となる。
【００１２】
この発明は、ねじによって取り付け部材を被締結部材に締結する際に、高速回転の締め付け工具を用いた作業効率の向上を図ると共に、高い締め付けトルクを確保することができ、かつ、適正な締め付けトルクの範囲の設定を容易に行うことができるねじの締結構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の一実施形態に係るねじの締結構造は、雄ねじが設けられた軸部、および軸部の一方端部に設けられた頭部を含むねじと、ねじの軸部を受け入れる受け入れ穴が設けられた取り付け部材とを備える。ここで、頭部の座面とこの座面に対向する穴壁面とは、傾斜して交差する位置関係にあり、一方側の面を構成する角部が、他方側の面に楔状に食い込んでいる。
【００１４】
このようなねじの締結構造によると、頭部の座面と受け入れ穴を構成する穴壁面とは、傾斜して交差する位置関係にあり、一方側の面を構成する角部が、他方側の面に楔状に食い込んでいるため、座面と穴壁面との間の摩擦抵抗を高くして、ねじの締め付け時の締め付けトルクを大きくすることができる。すなわち、頭部の座面と受け入れ穴を構成する穴壁面とは、傾斜して交差する位置関係にあるため、ねじを締め付けていくと、ねじの頭部の座面および受け入れ穴を構成する穴壁面のうち、一方側の面を構成する角部と他方側の面とがまず線接触する。そして、その後の締め付けによって、対向する座面および穴壁面のうちの一方側の面を構成する角部が他方側の面に楔状に食い込む。この食い込み時の接触部の摩擦抵抗によって締め付けトルクを高くすることができる。また、高くなった締め付けトルクについては、ねじと取り付け部材との接触部の摩擦抵抗に起因するため、被締結部材の締結箇所の間の硬度の差に関わらず、各締結箇所における適正な締め付けトルクの範囲の差を小さくすることができる。したがって、適正な締め付けトルクの範囲の設定を容易に行うことができる。
【００１５】
このような構成のねじの締結構造によれば、締め付けトルクの設定範囲を広げたり、設定された締め付けトルクの精度を緩和させることができるため、締め付け工具の選定に裕度を持たせることができる。また、被締結部材の締結箇所の間の硬度の差があったとしても、同じ締め付けトルクの範囲の設定でねじの締め付けを行うことができる。このような構成は、結果として、高速回転の締め付け工具を用いた締め付けや、効率的な締め付けを行うことができ、生産性の向上に繋がることとなる。
【００１６】
すなわち、本願発明者らは、従来においてねじの座面と座面に対向する面とが面接触するに際し、面によって荷重を受ける場合における締め付け時の滑りに起因するトルクの低下、そして、被締結部材の硬度の締め付け箇所による相違に起因する問題に着目し、鋭意検討の結果、ねじの座面に対して座面に対向する面を構成する角部、または座面に対向する面に対してねじの座面を構成する角部を楔状に食い込ませ、ねじと取り付け部材とを極めて狭い領域で接触させて局所荷重を生じさせ、被締結部材の締結箇所の間の硬度の差に関わらず、ねじと取り付け部材との間の摩擦抵抗の増加に伴う高い締め付けトルクを確保しようとし、安価な構成を実現しつつ、本願発明の構成を着想するに至ったものである。
【００１７】
なお、取り付け部材は、ねじよりも硬度が低い材料で構成されており、座面を構成する角部が、穴壁面に楔状に食い込んでいるよう構成してもよい。また、取り付け部材は、ねじよりも硬度が高い材料で構成されており、穴壁面を構成する角部が、座面に楔状に食い込んでいるよう構成してもよい。
【００１８】
また、座面および穴壁面のうちの少なくともいずれか一方は、テーパ状に延びる形状を含むよう構成してもよい。また、座面および穴壁面のうちのいずれか一方は、真直ぐに延びる形状であり、他方は、真直ぐに延びる形状に対してテーパ状に延びる形状を含む形状であるよう構成してもよい。
【００１９】
また、ねじによって取り付け部材が取り付けられる被締結部材を備え、取り付け部材は、板状であり、受け入れ穴は、取り付け部材を板厚方向に貫通しているよう構成してもよい。
【００２０】
また、取り付け部材の材質は、金属であり、被締結部材の材質は、木材、プラスチック、窯業系サイディング、セメント、およびアルミニウムのうちの少なくともいずれか一つであるよう構成してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
このようなねじの締結構造によると、頭部の座面と受け入れ穴を構成する穴壁面とは、傾斜して交差する位置関係にあり、一方側の面を構成する角部が、他方側の面に楔状に食い込んでいるため、座面と穴壁面との間の摩擦抵抗を高くして、ねじの締め付け時の締め付けトルクを大きくすることができる。すなわち、頭部の座面と受け入れ穴を構成する穴壁面とは、傾斜して交差する位置関係にあるため、ねじを締め付けていくと、ねじの頭部の座面および受け入れ穴を構成する穴壁面のうち、一方側の面を構成する角部と他方側の面とがまず線接触する。そして、その後の締め付けによって、対向する座面および穴壁面のうちの一方側の面を構成する角部が他方側の面に楔状に食い込む。この食い込み時の接触部の摩擦抵抗によって締め付けトルクを高くすることができる。また、高くなった締め付けトルクについては、ねじと取り付け部材との接触部の摩擦抵抗に起因するため、被締結部材の締結箇所の間の硬度の差に関わらず、各締結箇所における適正な締め付けトルクの範囲の差を小さくすることができる。したがって、適正な締め付けトルクの範囲の設定を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態に係るねじの締結構造の一部を示す断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係るねじの締結構造の一部を示す断面図であり、図１中のＩＩで示す部分を拡大して示す概略図である。
【図３】図１および図２に示すねじの締結構造における締め付けトルクとドリルドライバの回転数との関係を示すグラフである。
【図４】この発明の他の実施形態に係るねじの締結構造の一部を示す断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係るねじの締結構造の一部を示す概略断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係るねじの締結構造の一部を示す概略断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係るねじの締結構造の一部を示す概略断面図である。
【図８】取り付け部材としての屋根パネル固定金物の外観を示す図であり、屋根パネル固定金物を側面から見た場合に相当する。
【図９】取り付け部材としての屋根パネル固定金物の外観を示す図であり、屋根パネル固定金物を正面から見た場合に相当する。
【図１０】従来におけるねじの締結構造の一部を示す概略断面図である。
【図１１】従来における他のねじの締結構造の一部を示す概略断面図である。
【図１２】従来におけるねじの締結構造における締め付けトルクとドリルドライバの回転数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１および図２は、この発明の一実施形態に係るねじの締結構造の一部を示す断面図である。図２は、図１中のＩＩで示す部分を拡大して示す概略図である。なお、図１および図２において、紙面上側を上方とする。すなわち、図１および図２中の矢印Ａ１は、上側から下側に向かっている。また、以下に示す図面において、理解の容易の観点から、部材のハッチングを省略している場合がある。
【００２４】
図１および図２を参照して、ねじの締結構造１１は、板状の取り付け部材１２と、取り付け部材１２が締結される被締結部材１３と、取り付け部材１２を被締結部材１３に締結させるねじ２１とを備える。ねじの締結構造１１は、屋根パネル等を取り付ける際に用いられる。取り付け時においてねじ２１を締め付ける際には、効率効率の向上、具体的には、ねじの締め付け作業のスピードアップを図ると共に、一定の締め付けトルクとするために、例えば、電動のドリルドライバやエアドライバ等の締め付け工具が用いられる。
【００２５】
板状の取り付け部材１２は、図１および図２における紙面左右方向に延びるような薄い平板状である。取り付け部材１２は、ねじ２１よりも硬度が低い材料、具体的には、ねじ２１よりも硬度が低いスチール等の金属で構成されている。取り付け部材１２の板厚、すなわち、図１および図２中の長さＬ１で示される板厚方向の一方側の面１４ａと他方側の面１４ｂとの間の板厚方向の距離は、例えば、約３．２ｍｍが適用される。なお、一方側の面１４ａは、取り付け部材１２の上側に位置する面であり、ねじ２１の頭部が位置する側の面となる。また、面１４ａ、１４ｂは共に、平らである。すなわち、面１４ａ、１４ｂは共に、取り付け部材１２の板厚方向に垂直な方向に真直ぐに延びている。
【００２６】
取り付け部材１２には、後述するねじ２１の軸部を受け入れる受け入れ穴としての貫通穴１５が設けられている。貫通穴１５は、取り付け部材１２を板厚方向に貫通するように設けられている。貫通穴１５を構成する穴壁面１６は、取り付け部材１２の板厚方向に対して傾斜して延びるテーパ状である。穴壁面１６は、傾斜方向に真直ぐに延びている。貫通穴１５は、丸穴状である。すなわち、図１中の矢印Ａ１で示す上側から見た場合において、貫通穴１５を構成する穴壁面１６のうちの一方側の面１４ａとの境界１７ａおよび他方側の面１４ｂとの境界１７ｂは共に、円となる。穴壁面１６の傾斜の角度、すなわち、図１および図２中の角度Ｂ１で示す他方側の面１４ｂと穴壁面１６とのなす角度は、６０°となるように構成されている。また、図２中の角度Ｂ２で示す穴壁面１６のテーパの角度も６０°となるよう構成されている。
【００２７】
被締結部材１３は、取り付け部材１２よりも厚く構成されている。被締結部材１３の材質は、木材である。具体的には、ホワイトウッドやベイツガが用いられる。被締結部材１３のうち、取り付け部材１２側に位置する面１８は、平らである。すなわち、面１８についても、面１４ａ、１４ｂと同様に、取り付け部材１２の板厚方向に垂直な方向に真直ぐに延びている。なお、被締結部材１３には、雄ねじ２４に螺合する雌ねじ１９が設けられている。
【００２８】
ねじ２１は、雄ねじ２４が設けられた軸部２２、および軸部２２の一方端部に設けられた頭部２３を含む構成である。頭部２３の径は、軸部２２の径よりも大きい。頭部２３の頂面２５ａには、十字状に凹む図示しない溝が設けられている。この溝にドライバ等の先端部を噛み合わせ、ねじ２１を回転させる。なお、軸部２２の径は、図２中の長さＬ２で示され、頭部２３の径は、図２中の長さＬ３で示される。また、境界１７ａを構成する円の径は、長さＬ４で示され、境界１７ｂを構成する円の径は、長さＬ５で示される。各長さについては、長さＬ５＜長さＬ２＜長さＬ３＜長さＬ４の関係となる。
【００２９】
ここで、頭部２３の座面２５ｂと、貫通穴１５を構成する穴壁面１６とは、傾斜して交差する位置関係にあり、一方側の面を構成する角部が、他方側の面に食い込んでいる。この場合、頭部２３の座面２５ｂは、取り付け部材１２の板厚方向に対して垂直な方向に延びる形状であり、穴壁面１６は、取り付け部材１２の板厚方向に対して傾斜して延びる形状であるため、傾斜して交差する位置関係にある。この場合、座面２５ｂは、真直ぐに延びる形状であり、穴壁面１６は、真直ぐに延びる形状に対してテーパ状に延びる形状である。また、取り付け部材１２は、ねじ２１よりも硬度が低い材料で構成されているため、図１および図２に表される図において、対向する座面２５ｂおよび穴壁面１６のうちの一方側の面となる座面２５ｂを構成する角部２６ａ、２６ｂが、他方側の面となる穴壁面１６に楔状に食い込むこととなる。角部２６ａ、２６ｂの食い込みについては、微小なので図示は省略している。この場合、角部２６ａ、２６ｂについては、座面２５ｂと頂面２５ａによって構成されており、図１中の矢印Ａ１で示す上側から見た場合において、角部２６ａ、２６ｂは、円状に連なっていることとなる。
【００３０】
このようなねじの締結構造１１によると、頭部２３の座面２５ｂと貫通穴１５を構成する穴壁面１６とは、傾斜して交差する位置関係にあり、一方側の面となる座面２５ｂを構成する角部２６ａ、２６ｂが、他方側の面となる穴壁面１６に楔状に食い込んでいるため、座面２５ｂを構成する角部２６ａ、２６ｂと穴壁面１６との間の摩擦抵抗を高くして、ねじ２１の締め付け時の締め付けトルクを大きくすることができる。すなわち、頭部２３の座面２５ｂと貫通穴１５を構成する穴壁面１６とは、傾斜して交差する位置関係にあるため、ねじ２１を締め付けていくと、ねじ２１の頭部２３の座面２５ｂを構成する角部２６ａ、２６ｂと貫通穴１５を構成する穴壁面１６とがまず線接触する。そして、その後の締め付けによって、座面２５ｂを構成する角部２６ａ、２６ｂが、穴壁面１６に楔状に食い込む。この食い込み時の接触部の摩擦抵抗によって締め付けトルクを高くすることができる。また、高くなった締め付けトルクについては、ねじ２１と取り付け部材１２との接触部の摩擦抵抗に起因するため、被締結部材１３の締結箇所の間の硬度の差に関わらず、各締結箇所における適正な締め付けトルクの範囲の差を小さくすることができる。したがって、適正な締め付けトルクの範囲の設定を容易に行うことができる。
【００３１】
このような構成のねじの締結構造１１によれば、締め付けトルクの設定範囲を広げたり、設定された締め付けトルクの精度を緩和させることができるため、締め付け工具の選定に裕度を持たせることができる。また、被締結部材１３の締結箇所の間の硬度の差があったとしても、同じ締め付けトルクの範囲の設定でねじの締め付けを行うことができる。このような構成は、結果として、高速回転の締め付け工具を用いた締め付けや、効率的な締め付けを行うことができ、生産性の向上に繋がることとなる。
【００３２】
これについて説明する。図３は、図１および図２に示すねじの締結構造１１における締め付けトルクとドリルドライバの回転数との関係を示すグラフである。図３に示すグラフは、図１２に示すグラフに対応する。図３においては図１２と同様に、グラフの上側が、高い締め付けトルクを示し、グラフの右側が、速い回転数を示す。また、グラフの太線２７ａが、節がある部分の場合であり、グラフの細線２７ｂが、節がない部分の場合である。
【００３３】
図３および図１２を参照して、被締結部材１３において節がある部分の場合と節がない部分の場合とで、グラフの形状自体は似ている。そして、節が無い部分の場合には、全体的に締め付けトルクが低くなる傾向である。しかし、図１２に示す場合と比較して、締め付けトルクの値自体は全体的に高くなっている。また、節がある部分の適正な締め付けトルクの範囲と、節がない部分の適正な締め付けトルクの範囲とは、ある程度の領域２８で、重なり合う。このような状況においては、この重なり合った領域２８を適正な締め付けトルクの範囲と設定することができる。すなわち、このような範囲の締め付けトルクとすれば、節がある場合にも、節がない場合にも、適正な締め付けトルクで締め付けることができる。
【００３４】
ここで、図１０に示すねじの締結構造と図１に示すねじの締結構造において、締め付けの最大トルクを測定した。測定については、被締結部材となる垂木に対してねじを１／４回転ずつ締め込み、その間の最大トルクを計測した。取り付け部材としては、３．２ｍｍの厚みの金属板（ＰＬ）を用い、被締結部材としては、ホワイトウッドを用いた。それぞれ試験体を３つ準備し、これらの平均をとった。図１０に示すねじの締結構造においては、最大トルクとして、平均２３ｋｇｆ（キログラム重）・ｃｍであった。これに対し、図１に示すねじの締結構造においては、最大トルクとして、平均３６ｋｇｆ・ｃｍであった。この結果からも、締め付けトルクが高くなっていることが把握できる。また、図１に示すねじの締結構造について、引張応力の値、およびせん断応力の値の低下も見られず、締結力が十分であった。
【００３５】
以上より、このような構成によれば、ねじによって取り付け部材を被締結部材に締結する際に、高速回転の締め付け工具を用いた作業効率の向上を図ると共に、高い締め付けトルクを確保することができ、かつ、適正な締め付けトルクの範囲の設定を容易に行うことができる。
【００３６】
なお、角部２６ａ、２６ｂの板厚方向の位置については、できるだけ上側、すなわち、上側の面１４ａに近い側となることが好ましい。テーパ状の穴壁面１６は、上側の面１４ａに向かって広がっている形状であるため、角部２６ａ、２６ｂを上側の面１４ａに近くすることにより、ねじ２１と取り付け部材１２との接触する領域を広くすることができる。したがって、締め付けトルクを高くすることができる。
【００３７】
なお、上記の実施の形態においては、図１および図２中の角度Ｂ１で示す穴壁面１６の傾斜の角度は、６０°となるように構成することとしたが、これに限らず、穴壁面の傾斜の角度を他の角度、例えば、４５°となるよう構成してもよい。
【００３８】
図４は、この場合におけるねじの締結構造の一部を示す断面図であり、図１に相当する図である。なお、図４等以下に示す実施形態において、ねじ２１や被締結部材１３等、図１に示す実施形態と同じ構成である場合には、同一の符号を付して、それらの説明を省略する。
【００３９】
図４を参照して、この発明の他の実施形態に係るねじの締結構造３１は、板状の取り付け部材３２と、取り付け部材３２が締結される被締結部材１３と、取り付け部材３２を被締結部材１３に締結させるねじ２１とを備える。
【００４０】
板状の取り付け部材３２は、薄い平板状であって、板厚方向に貫通する貫通穴３３が設けられている。貫通穴３３を構成する穴壁面３４は、取り付け部材３２の板厚方向に対して傾斜して延びるテーパ状の第一の穴壁面３５ａと、取り付け部材３２の板厚方向に対して垂直な方向に延びる第二の穴壁面３５ｂとから構成されている。第一の穴壁面３５ａが、ねじ２１の頭部２３側、すなわち、取り付け部材３２の一方側となる上側の面３６ａ側に位置し、第二の穴壁面３５ｂが、ねじ２１の軸部２２側、すなわち、取り付け部材３２の他方側となる下側の面３６ｂ側に位置する。第一の穴壁面３５ａおよび第二の穴壁面３５ｂは、板厚方向の中央部分で連なった構成である。穴壁面３４は、板厚方向に垂直な方向に延びる座面２５ｂに対してテーパ状に延びる形状を含む形状である。すなわち、座面２５ｂは、真直ぐに延びる形状であり、穴壁面３４は、真直ぐに延びる形状に対してテーパ状に延びる形状を含む形状である。具体的には、穴壁面３４のうちの第二の穴壁面３５ｂは、真直ぐに延びる形状であり、穴壁面３４のうちの第一の穴壁面３５ａは、真直ぐに延びる形状に対してテーパ状に延びる形状である。ここで、第一の穴壁面３５ａの傾斜の角度、すなわち、図４中の角度Ｂ３で示す他方側の面３６ｂと第一の穴壁面３５ａとのなす角度は、４５°となるように構成されている。このように構成することとしてもよい。この場合、座面２５ｂを構成する角部３７ａ、３７ｂにおいて、第一の穴壁面３５ａに楔状に食い込むこととなる。なお、図４中の角度Ｂ４で示す第一の穴壁面３５ａのテーパの角度は、９０°となるよう構成されている。
【００４１】
また、以下に示す実施形態であってもよい。図５は、この発明のさらに他の実施形態に係るねじの締結構造４１の一部を示す概略断面図であり、図２に相当する図である。図５を参照して、ねじの締結構造４１は、板状の取り付け部材４２と、取り付け部材４２が締結される被締結部材１３と、取り付け部材４２を被締結部材１３に締結させるねじ４３とを備える。取り付け部材４２には、貫通穴４４が設けられている。貫通穴４４は、丸穴状である。貫通穴４４を構成する穴壁面４５は、取り付け部材４２の板厚方向に対して傾斜して延びるテーパ状である。穴壁面４５の傾斜の角度、すなわち、取り付け部材４２の他方側の面４６ｂと穴壁面４５とのなす角度は、図５中の角度Ｂ４で示される。
【００４２】
また、ねじ４３は、雄ねじが設けられた軸部４７、および軸部４７の一方端部に設けられた頭部４８を含む構成であり、いわゆる皿頭形状である。すなわち、頂面４９ａは平らな形状であり、座面４９ｂは、テーパ状である。頂面４９ａは、取り付け部材４２の一方側の面４６ａから突出していない構成である。座面４９ｂの傾斜の角度、すなわち、頂面４９ａと座面４９ｂとのなす角度は、図５中の角度Ｂ５で示される。そして、角度Ｂ４と角度Ｂ５との関係においては、角度Ｂ４、角度Ｂ５共に鋭角であって、角度Ｂ４＞角度Ｂ５となるように構成されている。このように構成することとしてもよい。この場合、座面４９ｂを構成する角部５０ａ、５０ｂ、具体的には、座面４９ｂと頂面４９ａとから構成される角部５０ａ、５０ｂが、穴壁面４５に楔状に食い込むこととなる。この場合も、角部５０ａ、５０ｂの板厚方向の位置については、できるだけ上側、すなわち、頂面４９ａに近い側となることが好ましい。
【００４３】
また、以下に示す実施形態であってもよい。図６は、この発明のさらに他の実施形態に係るねじの締結構造５１の一部を示す概略断面図であり、図２および図５に相当する図である。図６を参照して、ねじの締結構造５１は、板状の取り付け部材５２と、取り付け部材５２が締結される被締結部材１３と、取り付け部材５２を被締結部材１３に締結させる皿頭を含むねじ４３とを備える。ねじ４３については、図５に示す実施形態におけるねじ４３と同じ構成である。取り付け部材５２には、貫通穴５３が設けられている。貫通穴５３は、取り付け部材５２を板厚方向に真直ぐに貫通するように設けられている。貫通穴５３を構成する穴壁面５４は、取り付け部材５２の板厚方向に対して垂直な方向に延びる形状である。貫通穴５３は、丸穴状である。この場合、取り付け部材５２のこのように構成することとしてもよい。ここで、取り付け部材５２は、ねじ４３よりも硬度が高い材料で構成されている。この場合、穴壁面５４を構成する角部５５ａ、５５ｂ、具体的には、穴壁面５４と取り付け部材５２の上側の面５６から構成される角部５５ａ、５５ｂが、座面４９ｂに楔状に食い込むこととなる。
【００４４】
また、以下に示す実施形態であってもよい。図７は、この発明のさらに他の実施形態に係るねじの締結構造６１の一部を示す概略断面図であり、図２、図５、および図６に相当する図である。図７を参照して、ねじの締結構造６１は、板状の取り付け部材６２と、取り付け部材６２が締結される被締結部材１３と、取り付け部材６２を被締結部材１３に締結させる皿頭を含むねじ４３とを備える。ねじ４３については、図５に示す実施形態におけるねじ４３と同じ構成である。取り付け部材６２には、貫通穴６３が設けられている。貫通穴６３は、取り付け部材６２を板厚方向に貫通するように設けられている。ここで、貫通穴６３は、大径部６４ａと小径部６４ｂとを有する構成である。径が図７中の長さＬ６で示される比較的径の大きい大径部６４ａは、皿頭状の頭部４８を受け入れる大きさである。径が図７中の長さＬ７で示される比較的径の小さい小径部６４ｂは、軸部４７を受け入れる大きさである。大径部６４ａを構成する第一の穴壁面６５ａ、小径部６４ｂを構成する第二の穴壁面６５ｂは共に、取り付け部材５２の板厚方向に対して垂直な方向に延びる形状である。そして、第一の穴壁面６５ａと第二の穴壁面６５ｂとは、板厚方向に真直ぐに延びる第三の穴壁面６５ｃによって連なった構成である。また、取り付け部材６２は、ねじ４３よりも硬度が高い材料で構成されている。このように構成することとしてもよい。この場合、第二の穴壁面６５ｂと第三の穴壁面６５ｃとの交わる部分となる角部６６ａ、６６ｂが、穴壁面６５ｂ、６５ｃが座面４９ｂに楔状に食い込むこととなる。
【００４５】
なお、上記した取り付け部材については、例えば、屋根パネルを取り付ける屋根パネル固定金物が挙げられる。図８および図９は、取り付け部材としての屋根パネル固定金物７１の外観を示す図である。図８は、屋根パネル固定金物を側面から見た場合に相当し、図９は、図８に示す屋根パネル固定金物を正面から見た場合に相当する。なお、図９は、図８における矢印ＩＸで示す方向から見た図である。
【００４６】
図８および図９を参照して、屋根パネル固定金物７１の構成について、簡単に説明する。屋根パネル固定金物７１は、それぞれ所定の形状に加工された第一の金属板７２ａ、および第二の金属板７２ｂを備える構成である。第一の金属板７２ａと第二の金属板７２ｂとは、スプリングワッシャー７３を介在させて板厚方向に部分的に重ねた状態で、ねじ７４により固定されている。ねじ７４の端部７５は、かしめられている。また、ねじ７４と第二の金属板７２ｂとの間には、平ワッシャー７６が設けられている。
【００４７】
第一の金属板７２ａには、４つの貫通穴７７ａ、７７ｂ、７７ｃ、７７ｄが設けられている。この４つの貫通穴７７ａ〜７７ｄの形状は、図１に示す取り付け部材１２に設けられた貫通穴１５の形状と同じである。このような屋根パネル固定金物７１が、ねじの締結構造における取り付け部材として適用される。
【００４８】
以上より、このような構成のねじの締結構造によれば、ねじによって取り付け部材を被締結部材に締結する際に、高速回転の締め付け工具を用いた作業効率の向上を図ると共に、高い締め付けトルクを確保することができ、かつ、適正な締め付けトルクの範囲の設定を容易に行うことができる。
【００４９】
なお、上記の実施の形態においては、被締結部材について、雌ねじを設けることとしたが、これに限らず、比較的柔らかい材料である場合等、予め雌ねじを設けない構成としてもよい。
【００５０】
また、上記の実施の形態においては、被締結部材の材質は、木材としたが、これに限らず、プラスチック、窯業系サイディング、セメント、およびアルミニウムのうちの少なくともいずれか一つであるよう構成してもよい。
【００５１】
なお、上記の実施の形態においては、なべ頭のねじや皿頭のねじ等を用いることとしたが、これに限らず、本願発明の構成を具備するものであれば、種々の形状のねじ、例えば、トラム頭ねじ等を用いることもできる。
【００５２】
なお、上記の実施の形態においては、ねじの締結構造は、ねじと、取り付け部材と、被締結部材とを備える構成としたが、これに限らず、被締結部材を備えない構成としてもよい。また、板状の取り付け部材に設けられた貫通穴についても、貫通しない構成としてもよい。
【００５３】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
この発明に係るねじの締結構造は、ねじによる締結作業の効率化が要求される場合において、有効に利用される。
【符号の説明】
【００５５】
１１，３１，４１，５１，６１  ねじの締結構造、１２，３２，４２，５２，６２  取り付け部材、１３  被締結部材、１４ａ，１４ｂ，１８，３６ａ，３６ｂ，４６，５６  面、１５，３３，４４，５３，６３，７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄ  貫通穴、１６，３４，３５ａ，３５ｂ，４５，５４，６５ａ，６５ｂ，６５ｃ  穴壁面、１７ａ，１７ｂ  境界、１９  雌ねじ、２１，４３，７４  ねじ、２２，４７  軸部、２３，４８  頭部、２４  雄ねじ、２５ａ，４９ａ  頂面、２５ｂ，４９ｂ  座面、２６ａ，２６ｂ，３７ａ，３７ｂ，５０ａ，５０ｂ，５５ａ，５５ｂ，６６ａ，６６ｂ  角部、２７ａ，２７ｂ  線、２８  領域、６４ａ  大径部、６４ｂ  小径部、７１  屋根パネル固定金物、７２ａ，７２ｂ  金属板、７３  スプリングワッシャー、７５  端部、７６  平ワッシャー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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