(57)【要約】ねじ切りスクリュー（１）は穿孔穴（１ｂ）の穿孔穴壁（１ａ）にねじこむために用いられる。これは、中心縦軸線（４）を有する金属のほぼ円筒状の心部（２）と、当該心部（２）と一体に形成されたねじ山（５）と、穿孔穴壁と切削係合するためにねじ山（５）内に配された少なくとも１つの切削要素（６，７）とを備えて成っている。心部（２）は０〜０．５重量パーセントの炭素含有量の金属からなっている。少なくとも１つの切削要素（６，７）は、０．８重量パーセントより大きい炭素含有量を有する金属の溶接構造を構成するように、心部（２）と固定結合されている。当該切削要素（６，７）は心部（２）に固定結合して十分な切断を保証し、スクリュー（１）に対する脆性破壊の危険が全体的に避けられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
穿孔穴（１ｂ）の穿孔穴壁（１ａ）にねじこむためのねじ切りスクリュー（１）、特にコンクリートスクリューであって、
−  中心縦軸線（４）を有する金属製のほぼ円筒状の心部（２）と、
−  当該心部（２）と一体に形成されたねじ山（５，５’，５”）と、
−  穿孔穴壁と切削係合するようにねじ山（５，５’，５”）内に配された少なくとも１つの切削要素（６，７）とを備え、
--  心部（２）は０重量パーセントより大きく０．５重量パーセントまでの範囲の炭素含有量を有する金属からなり、
--  少なくとも１つの切削要素（６，７）は心部（２）に固定結合されているねじ切りスクリューにおいて、
切削要素（６，７）は、０．８重量パーセントを越える炭素含有量を有する金属からなる、ねじ山（５，５’，５”）と結合された溶接構造であることを特徴とするねじ切りスクリュー。
【請求項２】
上記心部（２）は０．３５重量パーセントより少ない炭素含有量を有する金属、特に０．２５重量パーセントより少ない炭素含有量を有する金属、特に好ましくは０．２重量パーセントより少ない炭素含有量を有する金属、なお一層好ましくは０．１５重量パーセントより少ない炭素含有量を有する金属、なお一層好ましくは０．１重量パーセントより少ない炭素含有量を有する金属からなることを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー。
【請求項３】
上記切削要素（６，７）は１．０重量パーセントを越える炭素含有量を有する金属、特に１．５重量パーセントを越えるか、２．０重量パーセントを越える炭素含有量を有する金属からなることを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー。
【請求項４】
上記切削要素（６，７）はねじ山（５，５’，５”）の最後の５つのねじ山ピッチ分にのみ配置され、特に最後の３つのねじ山ピッチ分に、特に好ましくは最後の２つのねじ山ピッチ分に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー。
【請求項５】
全部で１５個より少ない切削要素（６，７）が、特に１０個より少ない切削要素（６，７）が、特に好ましくは５個より少ない切削要素（６，７）が設けられることを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー。
【請求項６】
スクリュー（１）の切削端部に付設されたねじ山（５，５’，５”）の端部に切り始め要素（６）を設けたことを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー。
【請求項７】
上記切り始め要素（６）は、他の切削要素（７）に比較して、ねじ山（５，５’，５”）に沿って一層大きな長さを有することを特徴とする、請求項６に記載のスクリュー。
【請求項８】
少なくとも１つの切削要素（６，７）がねじ山（５，５’，５”）を越えて中心縦軸線（４）の半径方向に突出しており、その際、切削要素の突出部（ａ，ａ’，ａ”）がねじ山の深さの最大１５パーセントであることを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー。
【請求項９】
少なくとも１つの切削要素（６，７）がねじ山（５，５’，５”）を越えて中心縦軸線（４）の方向で軸方向に突出しており、その際、切削要素（６，７）の突出部（ｂ，ｂ’，ｂ”）は、ねじ山（５，５′，５″）のフランク（８，８’、８”）が心部（２）に移行するときに互いに有する間隔（Ａ，Ａ’，Ａ”）の最大１５パーセントになることを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー。
【請求項１０】
上記心部（２）および／または上記切削要素（６，７）が後から焼入れされた材料からなることを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプレアンブル部分（所謂おいて部分、上位概念部分）に記載されたねじ切りスクリューに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般形式のスクリューは例えば（特許文献１に対応する）特許文献２から知られており、切削要素がスクリューのねじ山に挿入された切削ペグの形態に設けられている。この種のスクリューは優れた切削作用を有するが、特に挿入された切削ペグと心部の結合については、製造するのが比較的複雑である。
【０００３】
さらに、ねじ切りスクリューは公然の先行使用により知られるようになっており、これらのねじ切りスクリューは強さの改善のために浸炭され、すなわちそれらの炭素含有量を増加させ、その後硬化されている。実施してみて、この種のスクリューは脆性破壊する傾向があることが分かった。心部を貫通してスクリュー材料の微小構造を損傷させる水素が原因であると考えられている。
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第０９／８３１７０７号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１１２９２９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、切削要素を心部に結合することが製造必要条件から見てそんなに複雑にならないように最初に述べた形式のスクリューを改善し、その際、同時に、他の周知のねじ切りスクリューに起こる脆性破壊の危険を避けることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明により、この目的は請求項１の特徴部分（所謂「おいて部分」以降）に特定される特徴構成を有するスクリューにより達成される。
本発明は、少なくとも１つの切削要素を溶接構造として具体化することができ、その際、切削要素をスクリューに溶接により結合することで比較的簡単な結合が創られ、その結合が同時に、例えばスクリューをコンクリート壁に打ちこむときに切削の要求に充分に応ずるという思想に由来するものである。一層高い炭素含有量の切削要素がスクリューに局部的にのみ明確に限定されて設けられるので、先行技術で行われるようなスクリューの浸炭をやめることができる。驚くべきことには、それにより、試験が示したように、脆性破壊の危険を避けることができる。このことは、スクリューは切削要素の溶接により局部的にのみ明らかに限定されて加熱され、これにより水素が引き起こす破壊が避けられることに根拠がある。０〜０．５重量パーセントの間の範囲の炭素含有量の心部材料は合理的な費用で成形して加工することができる。０．８重量パーセント以上の炭素含有量の材料からなる切削要素はねじ切削に充分な硬度を有する。
【０００７】
請求項２による心部材料の成形可能な処理は、炭素含有量が低ければ低いほど一層良い。炭素含有量のない材料、例えばアルミニウムまたは真鍮のような純金属も心部材料として想到できる。
【０００８】
さらに、請求項３による切削要素は、炭素含有量が高ければ高いほど、切削にいよいよ一層有利な高い硬度を示す。
さらに、請求項４と５による切削要素の配置と数はスクリューの安全な切削作用に充分であることが判明した。
【０００９】
さらに、請求項６による切り始め要素により、切削作用の制御が確保される。
請求項７による切り始め要素は特に頑丈である。
請求項８と９による突出部は、一方では切削要素の良好な切削作用と、他方では切削後のスクリューの緊密な嵌め合いとの間の優れた折衷案であると判明した。しかしながら、そのような突出部は強制的なものではない。
【００１０】
請求項１０による心部材料の製造と形づくりに引き続く焼入れと焼戻しは、さらにスクリューの切削特性を改良できる。しかしながら、このような引き続く焼入れと焼戻し工程はあらゆる種類の用途と設計にとって強制的に必要ではない。焼入れして焼戻しした心部材料に切削要素を溶接しても、焼入れして焼戻しした材料構造を変化させることにはならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の詳細は図面を参照した、代表的な実施形態の引き続く記載から明らかになるだろう。
図１に見られるねじ切りスクリュー１が、特に穿孔穴１ｂの穿孔穴壁１ａにねじ込むのに適するコンクリートスクリューである。スクリュー１は、炭素成分が０．１８重量パーセントの範囲にある構造用鋼の円筒状心部２を有する。この種の鋼は知られている。スクリュー１は１０ｍｍの穿孔穴直径に適切な心部直径を有する。心部直径の３０ｍｍまでの他の直径も可能である。六角形頭部３がそれ自体周知の方法で心部２の一端に成形されている。心部は、図１に一点鎖線で概略的に書かれた中心縦軸線４を有する。
【００１２】
頭部３の反対側のスクリュー１の端部から２つの端部の間のほぼ中心まで、心部２はこれと一体に形成されたねじ山５を有する。ねじ山５は台形のねじ山である（図３参照）。
スクリュー１が穿孔穴に打ちこまれるときに導かれるねじ山５の部分は、切り始め要素６として形成されており、この切り始め要素６は、−切り始め要素６に続く、ねじ山５の３つのねじ山ピッチ分（フライト）のうちに設けられているさらなる切削要素７と同じように−０．８重量パーセントを越える炭素含有量を、この場合には０．８５重量パーセントの炭素含有量を有する高速度鋼の溶接構造として具体化されている。他の切削要素７と比較すると、切り始め要素６は図１に見られる、ねじ山５に沿った一層大きい長さを有する。ねじ込まれたときに、切り始め要素６はすぐに穿孔穴壁に、限定されたピッチのねじ山を作り、それにより打ちこまれるスクリュー１を正確に案内することができる。切り始め要素６の機能は木ねじの尖端の機能にたとえることができる。ねじ山ピッチ分１つにつき、３つの切削要素７が切り始め要素６の下流に配置されており、その際、ねじ山５の最初の３つのねじ山ピッチ分のみが切削要素７を有するので、全部で９つの切削要素７が存在し、そのうち２つが図１に見える。
【００１３】
切削要素６，７がねじ山５に調和して連続するように溶接することにより取りつけられている。切削要素６，７は中心縦軸線４の軸方向にも半径方向にもその他のねじ山５を越えてわずかに突出している。
【００１４】
上記の突出部は図２と３に良く示されている。切削要素７は、ねじ山５に取りつけられるときに溶接作業の結果ほぼカップ状に形成され、その際、切削要素７のカップの底が心部２の中に進入している。切削要素７はねじ山５のフランク８と正面壁９を越えて突出している。ねじ山５を越える切削要素７の半径方向突出部は図２のａにより示されている。スクリュー１の場合に、切削要素の突出部ａはねじ山の深さの５パーセントになる。
【００１５】
図３は、中心縦軸線４を含む、スクリュー１の部分断面図であり、切断平面が図２の切削要素７のすぐ近くにある。半径方向突出部ａは別として、図３はまたねじ山５を越える切削要素７の軸方向突出部ｂも示している。図３には、軸方向突出部ｂは、ねじ山５のフランク８が心部２の中に進入するときに互いに有する間隔Ａの方向にプロットされかつｂにより表される。スクリュー１の場合に、突出部ｂは間隔Ａの５パーセントになる。
【００１６】
ねじ山５の場合に、ねじ山の深さと間隔Ａは約２ｍｍとなる。それ故、突出部ａ，ｂは約０．１ｍｍとなる。心部直径とねじ山の深さに依存して、例えば０．２ｍｍまたは０．３ｍｍの他の突出部を選択することができる。
【００１７】
心部２に使用できる他の鋼は、例えば炭素含有量が０．５重量パーセントより少ない、例えば０．４２重量パーセントの鋼、または炭素含有量が０．３５重量パーセントより少ない、例えば０．３０重量パーセントの鋼、または炭素含有量が０．２５重量パーセントより少ない、例えば０．２２重量パーセントの鋼、または炭素含有量が０．２重量パーセントより少ない、例えば０．１８重量パーセントの鋼、または炭素含有量が０．１５重量パーセントより少ない、例えば０．１２重量パーセントの鋼である。切削要素６，７が取りつけられる前に、心部２とねじ山５の製造用材料の成形可能性に基づいてなされた要求によっては、鋼の炭素含有量によりそれぞれの要求に応ずる鋼を選択することができる。
【００１８】
炭素含有量のない材料も、心部材料として、例えばアルミニウムまたは真鍮を使用することもできる。
切削要素６，７用の材料については、次のような他の鋼を使用できる。炭素含有量が１．０重量パーセントを越える、例えば１．２重量パーセントの鋼、または炭素含有量が１．５重量パーセントを越える、例えば１．８、２．０または２．５重量パーセントの鋼を使用できる。炭素含有量が高ければ高いほど、切削要素６，７が一層硬くなる。
【００１９】
これに代わるスクリューとして、一層少ない切削要素７、例えば４つの切削要素または６つの切削要素を使用したスクリューを想到できる。
代わりのスクリューにおいて、切削要素７を一層少数のねじ山ピッチ分にも、例えば最後の２つのねじ山ピッチ分にのみ分配することができる。スクリューのさらなる変形例において、切削要素７の分配を例えば最後の５つのねじ山ピッチ分にも行うことができる。
【００２０】
スクリュー１の製造は次の通りである。最初に、一体に成形された荒ねじ山と頭部３を有する心部２を圧延とプレス加工により予備成形する。心部材料は焼入れ焼戻しするが、これは一層大きな直径の場合に、例えば１６ｍｍより大きい穿孔穴のための心部直径のスクリューの場合には断念することができる。ねじ山５が成形された後、切削要素６，７をねじ山５に溶接により組み込む。
【００２１】
図４と５は、本発明によるスクリューのさらなる実施例を示す。図１〜３に関連して述べた要素に対応する要素は´を備えた同じ参照数字を有するので、再び詳細には説明しない。
【００２２】
図４は三角形ねじの形態のねじ山５’を示す。切削要素７は、ねじ山５’により形成された三角形の２つのフランク８’を越えて突出している。ねじ山５’の尖端を越えた切削要素７の、中心縦軸線４に垂直な突出部がａ’により示されている。
【００２３】
図５は、平らなねじ山の形態のねじ山５”を有するもう１つの実施例を示す。切削要素７は、この場合には互いに平行なねじ山フランク８”を越えておよび正面壁９”を越えて突出している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】スクリューの側面図である。
【図２】図１および図３の線II-IIに沿って切断した、拡大破断断面図である。
【図３】図２の線III-IIIに沿って切断した、拡大破断断面図である。
【図４】スクリューのもう１つの実施例の、図３と同様な断面図である。
【図５】スクリューのもう１つの実施例の、図３と同様な断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１              ねじ切りスクリュー
１ａ            穿孔穴壁
１ｂ            穿孔穴
２              心部
４              中心縦軸線
５、５’、５”  ねじ山
６，７          切削要素
６              切り始め要素
８、８’、８”  ねじ山のフランク
ａ、ａ’、ａ”  切削要素の半径方向突出部
ｂ、ｂ’、ｂ”  切削要素の軸方向突出部
【図１】
2006514235.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2006514235.tif 000009
2006514235.tif 000010
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