(57)【要約】      （修正有）【課題】複合木材にタッピンねじの頭を表面とすくなくとも面一となるように皿穴に埋める場合に、容易に端ぐりを作ることのできるタッピンねじを提供する。【解決手段】タッピンねじ１００のシャンク１０２から半径方向外方に延びる羽根１１６を設ける。羽根付きのタッピンねじ１００が複合木材にねじ込まれるときに、羽根１１６は、複合木材を剪断し、粒状化する。粒状化された材料がシャンク１０２に沿って上方に移動するときに、ねじの頭１０６が複合木材に入るときに、粒状化された材料は、ねじ山１１２の上部で、ねじ穴から押し出され、除去される。羽根１１６によって作られた端ぐりは、表面の環状リングの形成を防止し、かつ、ねじの頭１０６が複合木材の皿穴に埋め込まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一端と第二端とを有する、複合木材材料のためのねじであって、
前記第一端の頭と、
前記第一端と第二端との間のシャンクと、
前記第一端と第二端との間の複数の羽根とを有し、
前記複数の羽根は前記シャンクから半径方向外方に延び、前記羽根は、羽根に接触した複合木材材料を粒状化することができ、かつ、粒状化された複合木材材料の少なくとも一部分を、前記ねじによって形成された穴から除去することができる、ねじ。
【請求項２】
前記複数の羽根は、二つの羽根からなる、請求項１記載のねじ。
【請求項３】
前記二つの羽根は、互いに１８０°隔てられる、請求項２記載のねじ。
【請求項４】
前記複数の羽根は、前記頭の直径以下の直径を有する、請求項１記載のねじ。
【請求項５】
前記ねじは、ねじ山を更に有し、前記複数の羽根は、前記ねじ山の外径よりも大きい直径を有する、請求項４記載のねじ。
【請求項６】
前記複数の羽根は、約０．２３インチと約０．２４インチとの間の直径を有する、請求項１記載のねじ。
【請求項７】
前記第二端の近位に複数のねじ山を有し、前記第一端の近位に複数の環状リングを有する、請求項１記載のねじ。
【請求項８】
前記複数の羽根は、前記複数のねじ山と前記複数の環状リングとの間で、前記シャンクに沿って位置決めされる、請求項７記載のねじ。
【請求項９】
前記複数の羽根は、前記複数の環状リングと前記頭との間で、前記シャンクに沿って位置決めされる、請求項７記載のねじ。
【請求項１０】
前記複数の羽根は、前記複数のねじ山と同じ方向に、前記シャンクのまわりに少なくとも部分的に巻き付く、請求項７記載のねじ。
【請求項１１】
複数の羽根は、シャンクの長さに沿ってまっすぐに配向され、シャンクのまわりに巻き付かない、請求項１記載のねじ。
【請求項１２】
前記複数の羽根のうちの一つの羽根が、互いに略平行な第一縁及び第二縁と、前記第一縁及び第二縁の間に延びる第三縁と、を有し、前記第三縁は、前記第一縁及び第二縁と略垂直であり、かつ、前記ねじの回転軸線と平行である、請求項１記載のねじ。
【請求項１３】
前記第一縁及び第二縁は、丸い角で前記第三縁に隣接する、請求項１２記載のねじ。
【請求項１４】
前記第一縁及び第二縁は、直角に前記第三縁に隣接する、請求項１２記載のねじ。
【請求項１５】
前記複数の羽根のうちの一つの羽根が、互いに略平行な第一縁及び第二縁と、前記第一縁及び第二縁の間に延びる第三縁と、を有し、
前記第三縁は、前記第一縁及び第二縁に対して全体的に斜角を形成し、かつ、前記ねじの回転軸線と平行である、請求項１記載のねじ。
【請求項１６】
前記複数の羽根は、略凸形状を有する、請求項１記載のねじ。
【請求項１７】
前記複数の羽根は、略凹形状を有する、請求項１記載のねじ。
【請求項１８】
第一端と第二端とを有する、複合木材材料のためのねじであって、
前記第一端の頭と、
前記第一端と第二端との間のシャンクと、
前記シャンクに沿い且つ前記第二端の近位のねじ山と、
前記シャンクから半径方向外方に、前記シャンクに沿って軸線方向に延び、前記ねじ山と前記頭との間に位置決めされた複数の羽根と、を有し、
前記羽根は、前記ねじが複合木材材料にねじ込まれるときに、前記ねじによって形成された穴から除去されるべき複合木材材料を剪断することができる、ねじ。
【請求項１９】
前記複数の羽根は、前記頭の直径以下の直径を有する、請求項１８記載のねじ。
【請求項２０】
前記第一端の近位に複数の環状リングを更に有する、請求項１８記載のねじ。
【請求項２１】
前記複数の羽根は、前記複数のねじ山と複数の環状リングとの間に前記シャンクに沿って位置決めされる、請求項２０記載のねじ。
【請求項２２】
前記複数の羽根は、前記複数の環状リングと前記頭との間に前記シャンクに沿って位置決めされる、請求項２０記載のねじ。
【請求項２３】
前記複数の羽根のうちの一つの羽根は、互いに略平行な第一縁及び第二縁と、前記第一縁と第二縁との間に延びる第三縁と、を有し、
前記第三縁は、前記第一縁及び前記第二縁に略垂直であり、かつ、前記ねじの回転軸線と平行である、請求項１８記載のねじ。
【請求項２４】
前記第一縁と第二縁は、丸い角で前記第三縁と隣接する、請求項２３記載のねじ。
【請求項２５】
前記複数の羽根のうちの一つの羽根は、互いに略平行な第一縁及び第二縁と、前記第一縁及び第二縁との間に延びる第三縁と、を有し、
前記第三縁は、前記第一縁及び第二縁に対して全体的に斜角を形成し、かつ、前記ねじの回転軸線と平行である、請求項１８記載のねじ。
【請求項２６】
複合木材材料にねじ込まれたねじのまわりにリングが形成しないようにする方法であって、
（ａ）ねじを複合木材材料にねじ込むステップと、
（ｂ）前記ねじを取り囲む複合木材材料の部分を剪断するステップと、
（ｃ）前記（ｂ）ステップで剪断された材料を、前記ねじによって形成された穴の外に押し出すステップと、
を有する、方法。
【請求項２７】
前記ステップ（ｂ）は、ねじから半径方向外方に延びる複数の羽根を有するねじを取り囲む複合木材材料の部分を剪断するステップを有する、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記ステップ（ｃ）は、前記ねじのねじ山によって複合木材材料に働く上向きの力の結果、剪断された材料を前記穴の外に押し出すステップを有する、請求項２６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合木材用のねじに関し、特に、ねじが複合木材材料にねじ込まれるときに、複合木材を粒状化するための軸線方向の羽根を有するねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
デッキは、家屋や店舗に、美しさ、有用性及び価値を加える。伝統的には、加圧処理された黄色材マツのような木材が、それらの低価格、及び、昆虫及び湿気損傷に対する高い耐性のために、デッキの構造に使用されてきた。しかしながら、黄色材マツのデッキは、風雨に長期間曝された後、割れたり、裂けたり、反ったり、及び／又は、欠片になったりする傾向がある。さらに、殺虫剤、防腐剤の薬品は、健康問題をもたらす。デッキを赤色木材、シーダー、及び熱帯の硬木から作ることも知られている。これらの木材は、風雨により良く耐えることができるが、これらの木材はより高価な代替材であり、これらの木材の外観を維持するために、適切な保守及び手入れを必要とする。
【０００３】
無垢の木材デッキの欠点のいくつかに応えて、今、多くの住宅所有者及び建設業者が、デッキ用に、例えば、処理したビニル系及びプラスチック−木材複合材を含む代替材料を指定する。プラスチック−木材複合材は、典型的には、３０％乃至５０％の再生プラスチックを木材繊維に混合する。複合木材は、それらの少ない保守と、湿気による腐食、昆虫及び紫外線に対する耐性と、それらが割れないという事実により、デッキや手すり用に普及している。複合木材の実例が、「再生材料から合成木材製品を作るための装置」と題する、ゴーフォース（Goforth）に対する米国特許第５，０８８，９１０号に開示されている。
【０００４】
複合木材を、例えば、デッキの用途において、下の根太に取り付けるのに、在来の工具及びねじ締結具を使用することができる。しかしながら、在来のねじを複合木材に使用することの一つの問題は、「フラッギング（flagging）」と呼ばれる事である。在来の木ねじが複合木材にねじ込まれるとき、複合木材は、ねじから半径方向外方に退けられる。かくして、例えば、木ねじの頭が複合材料にねじ込まれて、端ぐりを形成するとき、複合木材の表面がねじ穴の外に押し上げられる。その結果はフラッギングであり、複合木材の上面が、木ねじの頭のまわりに、隆起した環状リングのために変形される。この隆起した環状リングは、好ましくない外観をもたらす。
【０００５】
フラッギングの問題に対する解決策が、「プラスチック複合木材用ねじ」と題する、ドルシェル（Druschel）に対する米国特許第６，６１６，３９１号に提案されている。その引用文献は、ねじのシャンクに巻き付けられた半径方向に突出した螺旋溝からなるボアを有するねじを開示する。その螺旋溝は、ねじ山と反対向きの螺旋向きを有する。この反対向きの関係により、溝が、退けられたプラスチック木材材料をねじの頭から遠ざけシャンクに沿って押し下げる。かくして、襞は、ねじの頭の下に空間を空ける。
【０００６】
在来のねじを複合材料にねじ込むことの別の問題は、特に、複合材料がねじによって軸線方向外方に退けられる場合、複合材料が比較的稠密であるということである。その結果は、頭を表面と少なくとも面一となるように皿穴に埋める場合に、端ぐりを作ることが困難であることである。しばしば、ねじの頭が複合材料に引き込まれる前に、ねじ山が崩れる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、大まかに説明すると、複合木材材料用のタッピンねじに関する。タッピンねじは、ねじのシャンクから半径方向外方に延びる羽根を有する。実施形態では、互いに１８０°間隔を隔てた一対の羽根がある。羽根は、シャンクから、ねじの頭の直径よりもちょっと小さい直径まで延びる。羽根を、例えば、ねじ山のちょっと上、又は、ねじの頭のちょっと下の、シャンクに沿う種々の位置に位置決めしてもよい。
【０００８】
羽根付きねじが複合材料にねじ込まれると、ねじは、羽根が接触する複合木材材料を剪断し、複合木材材料を粒状化して、ねじの頭を受け入れることのできる端ぐりを形成する。粒状化された材料が、シャンクに沿って上方に移動するときに、ねじの頭が複合材料に入るとき、ねじ穴の上部の粒状化された材料は、ねじ穴の外に押し出されて除去される。羽根によって作られた端ぐりは、表面での環状リングの形成を防止し、ねじの頭を複合材料に埋め込ませる。羽根によって形成された端ぐりから除去されない粒状化材料は、ねじの直径の周囲に形成された環状リングによってねじ穴に下方に引き込まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
今、本発明を、図１乃至１２を参照して説明する。図に示す実施形態は、タッピンねじが複合木材材料にねじ込まれるときに、タッピンねじのシャンクに隣接した複合木材材料を粒状化するための羽根を有するタッピンねじに関する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化することができ、かつ、ここに記載された実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ、この開示が、完璧かつ完全であり、本発明を当業者に完全に伝えるために、実施形態が提供される。そのうえ、本発明の以下の詳細な説明において、多数の特定の詳細は、本発明の完璧な理解を提供するために記載される。しかしながら、かかる特定の詳細なしで本発明を実施することができることは、当業者にとって明らかである。
【００１０】
今、図１乃至４を参照すると、シャンク１０２、尖った先端１０４、及び先端１０４の反対側の頭１０６を含むタッピンねじ１００が示されている。タッピンねじ１００は、例えば、Ｃ１０１８等のような鋼鉄で形成され、２．５インチの長さを有するのがよい。タッピンねじ１００は、別の実施形態におけるものより長くてもよいし、或いは短くてもよいことが理解される。
【００１１】
先端１０４は、本発明の実施形態では、２０°と３０°との間の角度に、特に約２６°に尖らせるのがよい。他の実施形態では、先端１０４を、２０°より小さい角度に尖らせてもよいし、或いは、３０°より大きい角度に尖らせてもよいことが理解される。頭１０６は、ねじ回し器具を受け入れるように形成された形成凹部１０８（図３）を含む。凹部１０８の形状は、本発明の実施形態では変えてもよい。頭１０６は、約０．３インチの直径を有し、好ましくは、複合木材へのタッピンねじの頭の進入を容易にする尖った外縁を有する。頭の直径は、本発明の他の実施形態では０．３インチより大きくてもよいし、或いは、小さくてもよいことが理解される。本発明の実施形態では、頭１０６とシャンク１０２との間に、テーパー付きの環状のカラー１１０が設けられる。別の実施形態では、テーパー付きのカラー１１０を省略してもよい。
【００１２】
シャンク１０２の直径は、他の実施形態では、より大きくてもよいし小さくてもよいが、シャンク１０２は、０．１３３インチの直径を有する。シャンク１０２は、更に四つの別々の部分を有する。先端１０４に隣接した第一部分は、タッピンねじ１００の回転時に、タッピンねじ１００を複合木材の中に引き込むためのねじ山１１２を有する。ねじ山１１２は、１インチ当たり１０ねじ山のピッチを有するが、他の実施形態では、ねじ山は、より高いピッチを有してもよいし、より低いピッチを有してもよいことが理解される。ねじ山１１２の外径は、本発明の実施形態では、０．１９インチである。本発明の別の実施形態では、ねじ山の外径を変更してもよいことが理解される。
【００１３】
シャンク１０２は、後で説明するように、タッピンねじ１００が複合木材材料にねじ込まれるときに複合木材材料を粒状化するための羽根１１６を有する第二部分を有する。シャンク１０２は、ねじ山１１２と、環状リング１１８を有する頭１０６との間に第三部分を更に有し、各環状リング１１８は、タッピンねじ１００の回転軸線に略垂直な平面に配向されている。実施形態では、シャンク１０２は、各々０．１９インチの外径を有する四つの環状リング１１８を有し、各環状リング１１８は、互いに約０．１インチ離れている。本発明の他の実施形態では、環状リング１１９の外径及び間隔を変更してもよいことが理解される。本発明の別の実施形態では、例えば、図５に示したような環状リング１１８を省略してもよい。更なる他の実施形態では、環状リングをねじ山のそばに戻してもよい。
【００１４】
シャンク１０２は、カラー１１０と環状リング１１８との間にブランク部分１２０を更に有してもよい。ブランク部分１２０には、ねじ山もリングもなく、ブランク部分１２０は、約０．１４７インチの直径を有する。本発明の他の実施形態では、ブランク１２０は、０．１４７インチより大きな直径を有してもよいし、小さい直径を有してもよい。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、タッピンねじ１００は、シャンク１０２の長さに沿って形成された、正反対に対向した羽根１１６を有する。実施形態では、羽根１１６は、ねじ山１１２と環状リング１１８との間に設置される。しかしながら、羽根１１６は、シャンク１０２に沿った種々の位置に設置できることが理解される。本発明の別の実施形態では、例えば、図６に示すように、羽根１１６は、カラー１１０の直ぐ下に設置される。図３に最も良く示すように、羽根１１６は、約０．２３インチと約０．２４インチとの間の、より好ましくは、約０．２３７インチの直径ｄを共に有するが、羽根１１６の直径ｄは、他の直径でもよいことが理解される。実施形態では、羽根１１６の直径は、ねじ山１１２の外径より大きくてもよいし、頭部分１０６の直径以下でもよい。
【００１６】
羽根１１６は、回転軸線に平行な、０．１４４インチの長さを有するが、本発明の他の実施形態では、その長さは、より長くてもよいし、より短くてもよい。例えば、図３で分かるように、各羽根１１６は、丸い端を有してもよい。しかしながら、他の実施形態では、羽根１１６は、他の形状を有してもよいことが理解される。例えば、図７は、図３に示した丸い縁に対して、羽根１１６が四角い縁を有する実施形態を示す。図８は、羽根１１６が凸状の丸い中間部分を有し、中間部分での羽根１１６の直径が、共に両端での羽根１１６の直径よりも大きい実施形態を示す。図９は、羽根１１６がテーパー縁を有し、その結果、近位端１０４での羽根１１６の直径が、先端１０４から遠位点での羽根１１６の直径よりも小さい実施形態を示す。図１０は、別の実施形態を示し、ここでは、羽根１１６が凹状の輪郭を有し、羽根１１６の中間点での羽根１１６の直径が、両端での羽根１１６の直径よりも小さい。羽根１１６の他の形状が考えられる。
【００１７】
羽根１１６は、シャンク１０２の直径のまわりに均等に隔てられる。かくして、二つの羽根を有する実施形態では、羽根１１６は、互いに１８０°離れる。本発明の別の実施形態では、三つ以上の羽根を、シャンク１０２のまわりに設けてもよいことが理解される。一つの実施形態では、各羽根１１６は、約０．０１８インチの厚さを有する。しかしながら、本発明の別の実施形態では、羽根１１６の各々の厚さは、より薄くてもよいし、より厚くてもよいことが理解される。実施形態では、羽根１１６は、タッピンねじ１００の回転軸線に平行に配向される。しかしながら、例えば、図１１に示すように、羽根１１６は、シャンク１０２のまわりに僅かに湾曲してもよいことが理解される。かかる実施形態では、羽根１１６は、シャンク１１０２のまわりで、ねじ山１１２と同じ方向に湾曲する。実施形態では、各羽根１１６は、シャンク１０２のまわりに、羽根の長さに沿って、例えば４５°湾曲する。変形例では、各羽根１１６は、４５°より多く湾曲してもよいし、より少なく湾曲してもよいことが理解される。
【００１８】
ここで、羽根１１６の作用を、図１２を参照して説明する。図１２は、ねじ込まれたタッピンねじ１００を有する複合木材材料を示す。発明の背景の部分で示したように、ねじ山１１２が複合木材材料にねじ込まれると、ねじ山に隣接した複合木材材料は、シャンク１０２に沿って上方に、複合木材材料の表面へ向かって押しやられる。しかしながら、タッピンねじ１００が、複合木材材料１３０にねじ込まれるとき、羽根１１６は、羽根１１６の直径内の複合木材材料を剪断し、かつ、複合木材材料１３０を粒状化して、タッピンねじの頭を受け入れることのできる端ぐりを形成する。粒状化された複合木材材料１３０がシャンクに沿って上方に移動すると、頭１０６が複合木質材料に入るとき、粒状化した材料は、タッピンねじの穴の上部で、タッピンねじ穴の外に押し出され、落下する。羽根によって作られた端ぐりは、表面での環状リングの形成を防止し、タッピンねじの頭が複合木材材料に皿穴に埋め込まれるようにする。羽根１１６によって形成された端ぐりから除去されない粒状化された材料は、タッピンねじの直径の周りに形成された環状リング１１８によってねじ穴に押し込まれる。
【００１９】
本発明の別の実施形態（図示せず）では、羽根１１６が複合木材材料１３０内に所定距離入るとき、タッピンねじ１００が複合木材材料１３０内に引き続きねじ込まれるときに羽根１１６がとれるように、羽根１１６は所定の降伏強さをもつタッピンねじ１００に形成される。とれたので、それ以上の複合木材材料１３０の粒状化は羽根１１６よって行われない。かくして、羽根１１が複合木材材料１３０を粒状化する深さは、予定されかつ制御される。
【００２０】
本発明の前述の詳細な説明は、例示及び説明の目的のために示された。それは本発明を網羅するものでなく、本発明を開示されたその形に限定するものでもない。多くの変更及び変形が上記の教示に鑑みて可能である。説明した実施形態は、本発明の原理及びその実際の適用を最もよく説明し、それによって、当業者が、企図された特定の用途に適応するように、種々の実施形態で、および種々の変更を伴って、本発明を最もよく利用することができるように選択された。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態によるタッピンねじの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態によるタッピンねじの側面図である。
【図３】本発明の実施形態によるタッピンねじの断面図である。
【図４】本発明の実施形態によるタッピンねじの断面側面図である。
【図５】本発明の実施形態によるタッピンねじの断面端面図である。
【図６】本発明の別の実施形態によるタッピンねじの側面図である。
【図７】本発明の別の実施形態による羽根を有するねじの断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態による羽根を有するねじの断面図である。
【図９】本発明の別の実施形態による羽根を有するねじの断面図である。
【図１０】本発明の別の実施形態による羽根を有するねじの断面図である。
【図１１】本発明の更に別の実施形態によるタッピンねじの側面図である。
【図１２】複合木材材料内に埋められた本発明の実施形態によるタッピンねじの側面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１００  タッピンねじ
１０２  シャンク
１０４  先端
１０６  頭
１０８  凹部
１１０  カラー
１１２  ねじ山
１１６  羽根
１１８  環状リング
１２０  ブランク
１３０  複合木材材料
【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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【外国語明細書】
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