(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自由端のネジ山が設けられた軸部と、該軸部の自由端とは反対側の付け根端に同軸上に隣接し、前記軸部と同径の小径端とこれより大きい径の大径端とを有する円錐台部と、該円錐台部の大径端に該大径端と同径で同軸上に隣接した円柱部と、該円柱部に同軸上に隣接し、平坦な上面と下面とを有するワッシャー部と、該ワッシャー部の上面上に同軸上にワッシャー部よりも小径で、ネジ回し工具が係合する凹部を中央に備えた丸頭形状の頭部とを有し、これらが一体に形成されており、前記ワッシャー部の厚さ対前記ネジ頭部の軸方向の高さの比が０．７５〜０．９であり、前記頭部の軸方向の高さ対前記頭部の直径の比が０．１５〜０．２５であることを特徴とするネジ。
【請求項２】
前記円柱部の直径が前記円柱部の高さより大きいことを特徴とする請求項１記載のネジ。
【請求項３】
前記円錐台部の高さが前記円柱部の高さに略等しいことを特徴とする請求項１または２記載のネジ。
【発明の詳細な説明】
本発明は木ネジ等の雄ネジに関するものであり、特に、自由端のネジ山が設けられた軸部と、該軸部の自由端とは反対側の付け根端に同軸上に隣接し、該軸部と同径の小径端とこれより大きい径の大径端とを有する円錐台部と、該円錐台部の大径端に該大径端と同径で同軸上に隣接した円柱部と、円柱部の上面に接して位置しネジ回し工具が係合する凹部を中央に備えた丸頭形状のネジ頭とを同軸上に一体形成したネジに関するものである。
木ネジは締結具として最も一般的に且つ様々な用途に用いられている。木ネジの用途は、ヒンジのそでまたは鉄道用クランプ等の硬質製品を固定式に保持することである。木ネジは被締結物を強固に保持する必要がある一方で、締め付け時に木ネジのネジ頭により及ぼされる軸方向の圧力ができるだけ小さいものが要求される。また木ネジのネジ頭を受ける皿穴を形成する手間を考慮すると、このような皿穴を必要としない木ネジが望まれる。さらに所定位置に締め付けた際に表面への突出が少ないネジも所望とされる。これは子供、一般の使用者または動物園の動物などが突出したネジ頭により怪我をすることを防ぐためである。
上述した要件の幾つかを満たす様々なネジが知られている。一例としてイタリア特許第４７５，００２号（Manfroni特許）においては、ネジ山が設けられた軸部と頭部との間に円柱部を設けた鉄道用クランプを締結する木ネジが開示されている。この円柱部はクランプに設けられた開口部と対応するもので、ネジはこの開口部を貫通して枕木に締結されることでクランプを固着する。しかしながらこのようなネジは、ネジ頭の下部に作用する軸方向圧力が比較的大きく、さらにソケットレンチ等の工具を係合させるため軸方向上方に突出する部分が必要であるという問題点を有している。従ってこのようなネジは、ネジ頭による軸方向圧力を小さく、締結力を大きく、且つ表面の突出による怪我を無くすかまたは減少させるために頭部を平坦にすることを要する場合には不適当である。
トルクを加える工具と係合するネジ頭には、十字ドライバーまたは他の様々な工具に対応させて切欠き（凹部）を設ける。例えば、カナダ特許第２７，３８７号（Roger特許）には直線の溝が、米国特許第５，２４９，８８２号（Nagoshi特許）、カナダ特許第４００，４５４号（Purtell特許）、カナダ特許第１，２４８，３７４号（Rockenfeller特許）、カナダ特許公開第２，０９４，４７８号公報（出願人Goss）等には、より複雑な形状の凹部が開示されている。英国特許公開明細書第２０７２７８１号には、ネジ頭の下部が補強された同種のネジが記載されている。
しかしながらこれらのネジは、電動工具により加わる比較的大きいトルクに耐え、締め付け時にネジ頭の下部に作用する軸方向圧力を小さくすることが必要とされる場合には適していない。また被締結物の表面に丸頭形状のネジ頭が突出することになるので邪魔になったり、突起に引掛かることで怪我の原因となったりする。
本発明においては、電動工具による比較的大きいトルクに耐え、ヒンジのそで等の硬質製品に設けられた既存の開口部に適合するとともに木ネジの場合には被締結物にネジ頭を受ける皿穴を形成する必要がなく、さらにネジ頭下部の軸方向圧力を小さく、被締結物からの突出を小さくするネジを提供することを目的としている。
本発明におけるネジでは、突出の小さい頭部とワッシャー部とを一体にしてネジ頭を形成したことを特徴としている。ワッシャー部は平担な下面と上面とを有しており、上面にはワッシャー部の直径よりも小径の頭部が同軸に配されている。
またワッシャー部の下面と軸部に隣接する円錐部上面との間には、電動工具の使用に適するようにネジの構造を補強し、ヒンジのそで等に設けられた既存の開口部に適合する円柱ガイド面を形成するための円柱部を設けている。
本発明においては、ネジの構造を補強し電動工具の使用に適するように円錐台部の小径端を軸部の直径と、円錐台部の大径端を円柱部の直径とそれぞれ同一とすることも特徴としている。
ネジ頭における頭部の高さ（軸方向長さ）はワッシャー部の厚さよりも大きく形成し、ワッシャー部の厚さと頭部の高さとの比は０．７５乃至０．９とすることが好ましい。このような比と突出の小さい頭部の形状とにより、ネジ頭が表面に突出することによる問題点を解消し、締め付けた際に被締結物とネジ頭の表面を平滑にすることができる。
円柱部を収容する皿穴を被締結物に形成する必要がなく、また円柱部の強度を改善し、充分な長さを確保するとともに、例えばヒンジのそでに設けられた既存の開口部と適合するネジを提供するために、円柱部の直径は円柱部の高さ（軸方向長さ）よりも大きく形成することが好ましい。
以下に、添付の図面を参照することで本発明の実施例を詳述する。尚本発明のネジを他の種類のネジまたはボルトに適用することも可能である。
図１は、本発明の特徴を組み合せた木ネジを略式的に示した拡大側面図。
図２は、図１の側面図に重ねて同一サイズの六角ボルトの外形を破線で示したものである。
図３は、本発明の特徴を組み合せたネジの略式側面図に各部の寸法を表す寸法線を記入したものである。
図４は、図３に示すネジの平面図である。
図５は、本発明の別の実施例を図３に対応させて示したものである。
図６は、図５に示すネジの平面図である。
ネジは好適な鋼から一体形成されるが、用途に応じてナイロン等の異なる材料で形成することもできる。
図示したネジの軸部は、尖った自由端（１１）とネジ頭側の付け根端（１２）とを有するステム部（１０）を含む。ステム部（１０）の大部分は円柱形状であるが、自由端（１１）のトガリ先では円錐形状となっている。ステム部（１０）の表面には螺旋状のネジ山（１３）が突出している。ネジ山は自由端（１１）の先端から付け根端（１２）に向かって延び、軸部の付け根端（１２）から間隔を置いた端部（１４）で終結している。軸部における円柱または円錐の表面はネジ山に対する谷底を形成し、付け根端（１２）は谷底端部を形成している。
ステム部（１０）の付け根端（１２）は、円錐台部（１６）の小径端（１５）と一体であり、付け根端（１２）と円錐台部（１６）の底面（１５）とは同径である。従って円錐台部（１６）はネジの軸（１７）を中心として付け根端（１２）と同軸で、軸方向に見ると付け根端（１２）から突出している。
円錐台部（１６）は、底面（１５）の対向位置に大径端（１８）を有している。図示した例では、大径端（１８）は円柱部（２０）の第１端部（１９）と合致しており、従って円柱部と同径になっている。円錐台部の大径端（１８）と円柱部の第１端部（１９）とは一体で且つネジの軸（１７）に対して同軸に配される。
円柱部（２０）の他端（２１）は、ワッシャー部（２３）の平担な下面（２２）と一体である。図３及び図４は、ワッシャー部（２３）の直径Ｂ１（図４参照）が円柱部（２０）の直径Ｂ３（図３参照）よりも大きいことを示している。
ワッシャー部（２３）は平担な上面（２４）を有しており、上面（２４）と下面（２２）とは平行になっている。
ワッシャー部（２３）の上面（２４）には、突出の小さい頭部（２５）が同軸状に中央に設けられており、さらに頭部（２５）の中央には工具が係合する凹部（２６）が設けられている。この凹部（２６）の形状は図４に示す。しかしながら凹部（２６）の形状は本発明の要旨ではなく、適宜に変更可能であるものとする。凹部（２６）はネジを締結する既存の工具に合致するもので、家具及び木造構造体の製造等電動工具の使用を要する際にも適用できるものが好ましい。
次に、図３及び図４に記入した寸法線を参照して本発明の実施例を詳述する。
ネジの締め付け前に被締結物を穿設する必要がなく、またネジのトルクに対する強度を向上させたネジを提供するには、円柱部（２０）の高さ（軸方向長さ）Ａ３は直径Ｂ３よりも小さくすることが好ましい。しかしながらこのような要件は必要に応じて適宜変更することができる。
また図から明らかなように、頭部（２５）の直径Ｂ２はワッシャー部（２３）の直径Ｂ１よりも小さく、円柱部（２０）の直径Ｂ３よりも大きい。円柱部の直径Ｂ３はネジを用いる硬質製品に設けられた開口部の大きさに応じて決定される。
頭部を突出の小さい形状とし、ワッシャー部（２３）を上述した要件を満たすように形成することによって、頭部の突出を比較的平滑で中央側に序々に隆起するようにさせ、被締結物の表面から頭部が突然隆起する箇所をなくし怪我の原因を減少させることができる。突出の小さい丸頭形状の頭部とは、頭部（２５）の高さ（軸方向長さ）Ａ１と直径Ｂ２の比が約０．１５好ましくは０．２乃至０．２５の範囲内であり、ワッシャー部（２３）からの頭部（２５）の高さがワッシャー部（２３）の上面における頭部（２５）の直径の約１／４以下であることを意味する。また同様の理由により、ワッシャー部（２３）の厚さＡ２と頭部（２５）の高さＡ１の比は、Ａ２／Ａ１が約０．７５乃至０．９の範囲内であり、ワッシャー部（２３）の厚さＡ２が丸頭形状の頭部（２５）の高さＡ１よりも小さいことが好ましい。
下記の表１は、図３及び図４の寸法線を参照し、本発明による３つの異なる実施例の各部詳細を示したものである。ここに示す３つの実施例は、全長約８０ｍｍ、呼ビがそれぞれＭ６、Ｍ７、Ｍ８の木ネジを示し、これらの呼ビは大まかに１／４、５／１６、３／８に相当する。各寸法の詳細については、図３及び図４を参照する。
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上述のように、本発明の範囲内で様々なネジを製造することができる。
本発明の別の実施例を図５及び図６に略式的に示す。これらの図に示したネジの各部のうち、図１乃至４に示した第１実施例のネジと対応する部分については１００を加えた符号で表しており、各部の寸法も上記の表にほぼ対応している。
第１実施例のネジと同様に、ステム部（１１０）はトガリ先の自由端（１１１）とネジ頭側の付け根端（１１２）とを含んでいる。
このネジと第１実施例のネジとの違いは、円柱状のステム部（１１０）が第１実施例よりも長く、螺旋状のネジ山が中間部（１１３ｃ）を挟んで自由端（１１１）側の下部（１１３ａ）と付け根端（１１２）側の上部（１１３ｂ）に区分されることである。中間部（１１３ｃ）は円柱形で、ここにはネジ山は設けられていない。
図５及び図６に示すネジ（同様に、図１乃至４のネジ）の寸法は任意に変更が可能である。このネジの寸法Ｃ１−Ｄ４は、図３及び図４の寸法Ａ１−Ｂ４にほぼ対応するものである。しかしながらステム部（１１０）は第１実施例ネジのステム部（１０）よりも長く、その長さは約１３５ｍｍから約３４０ｍｍである。ステム部（１１０）をこのような範囲内とすると、ネジ山の下部（１１３ａ）は約５０−７５ｍｍ、中間部（１１３ｃ）は約５０−２２０ｍｍ、ネジ山の上部（１１３ｂ）は約３０−４５ｍｍとなる。
上述した相違点を除くと、このネジのステム部（１１０）は第１実施例ネジのステム部（１０）と同一である。すなわちステム部（１１０）の付け根端（１１２）は円錐台部（１１６）の小径端（１１５）と一体で、円錐台部（１１６）とステム部（１１０）とはネジの軸（１１７）を中心として同心に配されている。円錐台部（１１６）の大径端（１１８）は、円柱部（１２０）の第１端部（１１９）と合致している。
円柱部（１２０）の他端部（１２１）は、ワッシャー部（１２３）の平坦な下面（１２２）と結合している。ワッシャー部（１２３）は下面（１２２）と対向する位置に平坦な上面（１２４）を有している。
ワッシャー部（１２３）の上面（１２４）には頭部（１２５）が設けられ、頭部の中央には工具が係合する凹部（１２６）が設けられている。
ネジは手動または電動工具によって締め付けられる。ネジを完全に締め付けた状態では、ワッシャー部（２３，１２３）と頭部（２５，１２５）は被締結物の表面からの突出が最小限になる。また円錐台部（１６，１１６）及び円柱部（２０，１２０）等の中間構造体により、ネジが小さくネジ頭に工具と係合する凹部を設けた場合でも所望の強度を得ることができる。従って、締め付けの際にネジの破断により作業に余分な時間がかかったり、仕上がった製品の質に欠陥が生じる等の問題点が解消される。また必要であれば、円柱部（２０，１２０）は木造構造体を固定する金具またはヒンジ等の部材に設けられた開口部に合致する係合面として用いることもできる。さらにワッシャー部（２３，１２３）の面積を拡張したことにより、ネジを強く締め付けた場合でも被締結物の表面に作用する圧力を比較的小さくすることができる。
図５及び図６に示したネジにおいては上述した以外の利点も有している。このネジは、例えば２つの木造パネルの間に断熱材または防音材等を挟み、所定の間隔を維持したままでパネルを締結する必要がある場合には特に有益である。ネジは第１パネルを貫通し、次に断熱材等の中間材を貫通する。ネジがさらに第２パネルを貫通しても中間材が圧縮されたり変形したりすることはない。これはネジの下部（１１３ａ）が徐々に中間材から後退し、一方でネジ山の上部（１１３ｂ）が第１パネル内に侵入し中間材まで達しない位置で締結を行うからである。許容差の範囲内で製造された本発明のネジは充分な強度を有しており、電動工具により大きなトルクが加えられるような使用条件にも適している。これは円錐台部（１６，１１６）の長さと円柱部（２０，１２０）の長さがほぼ同じであることにも起因している。
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、当業者は本発明の要旨から逸脱することなく、本発明によるネジの変形例として様々な変更を行うことが可能である。
【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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