(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部が、先端部を形成する第１端部と、第２端部と、軸部全長の少なくとも一部に螺旋状に設けられたネジ部とからなり、前記ネジ部全長の所定部分には各ネジ山頂点で互いに一定の間隔をおいて配され且つ半径方向内方に向いた複数の切り欠き部が設けられ、前記各ネジ山に設けられた複数の切り欠き部はそれぞれＷ字状に形成され、これにより各切り欠き部は、２つの切り欠き部分とこれらの間に位置する歯状部分とから構成されることを特徴とする繊維質材用のネジ。
【請求項２】
前記切り欠き部を有する所定部分はネジ部全体の中間部分に位置することを特徴とする請求項１記載のネジ。
【請求項３】
前記軸部の全長は少なくとも約３０ｍｍであり、前記第１端部には切り欠き部が設けられていない約２螺旋のネジ山を有することを特徴とする請求項２記載のネジ。
【請求項４】
前記軸部の全長は少なくとも約３０ｍｍであり、前記所定部分と第２端部の間には、切り欠き部が設けられていない複数のネジ山が設けられていることを特徴とする請求項１記載のネジ。
【請求項５】
前記所定部分には一螺旋につき約３箇所に半径方向内方に向かって幅が狭くなっている切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のネジ。
【請求項６】
前記切り欠き部の各ネジ山頂点周囲上の各幅を合計すると一螺旋全周の約１／３以下であることを特徴とする請求項１記載のネジ。
【請求項７】
前記軸部の全長は少なくとも約３０ｍｍであり、前記切り欠き部は、被締結物のネジ止め回転方向に向かって、前方縁部と後方縁部とをそれぞれ含む前方切欠き部分と後方切欠き部分とから構成され、前記前方切欠き部分の後方縁部は前記中央歯のカット縁部を形成し、前記後方切欠き部分の前方縁部は前記中央歯の後縁部を形成することによって前記歯の前後に空隙が形成されていることを特徴とする請求項１記載のネジ。
【請求項８】
各切欠き部分はその半径方向内方に向いた部分が９０度の角度を形成する三角形状であることを特徴とする請求項７記載のネジ。
【請求項９】
前記歯の形状はほぼ台形であることを特徴とする請求項７記載のネジ。
【請求項１０】
前記前方切欠き部分の前方縁部と前記後方切欠き部分の後方縁部は各々ネジ軸部の中心と同心の仮想の第二円の円周との接線上に位置し、歯のカット縁部は軸部中心と同心の仮想第一円の円周との接線上に位置し、前記切欠き部分はその半径方向内方に向いた部分が鋭角を形成する三角形形状をなすことを特徴とする請求項７記載のネジ。
【請求項１１】
第一円の直径がゼロの場合、歯のカット縁部は軸部の半径方向に延びていることを特徴とする請求項７記載のネジ。
【請求項１２】
前記前方切欠き部分の前方縁部と前記後方切欠き部分の後方縁部は各々ネジ軸部の中心と同心の仮想の第二円の円周との接線上に位置し、歯のカット縁部は軸部中心と同心の仮想第一円の円周との接線上に位置し、前記切欠き部分はその半径方向内方に向いた部分が鋭角を形成する三角形形状をなすことを特徴とする請求項９記載のネジ。
【請求項１３】
第一円の直径がゼロの場合、歯のカット縁部は軸部の半径方向に延びていることを特徴とする請求項１２記載のネジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は木ネジ、特に木材などの繊維質材を固定締結するために使用するセルフタッピンネジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の木ネジには滑らかな連続するネジ山が配設されており、繊維質の被締結物の繊維密度が薄い場合や下穴が用意されている場合は、前述のようなネジ山のネジで充分締結可能である。
しかし木材、繊維状ボードなどの比較的繊維密度が濃い被締結物を締結する場合、または下穴が用意されていない場合は、従来のネジを完全にねじ込むためには高トルクを必要とする。特に電動スクリュードライバーを使用してネジの高トルクを求めると、ネジを破壊しかねず、被締結物が破損する場合がある。
【０００３】
そこで繊維質の被締結物に使用するネジは、破損の可能性を回避し少なくとも減少しつつ、引抜けや緩みに対する抵抗度を高めることが好ましい。
そのため、国際公表公報第ＷＯ９８／４４２６８号には、堅い木材へのネジ込みを容易にするための木ネジの構造が開示されており、このネジのネジ山には実質的にはネジ先端から始まる多数のＶ字型切り欠き部分が設けられている。Ｖ字型の切り欠き部分を備えた前記ネジ山はネジの軸部全長に亘って延びている。
【０００４】
一方、英国特許第１１２０９９１号に記載される木ネジには、軸部のネジ部ほぼ全長に亘ってネジ山を螺旋状に延びる溝が設けられており、ネジ山は放射状外方に突出する多数の突起部状に形成されている。
【０００５】
前記の各々の従来型木ネジは、実質的にはネジ全体のトルク強度が弱く、電動スクリュードライバーを使用すると特に破損しやすい上、各切り欠き部分のカット端部により発生する削り屑を排出する空隙が不足している。さらにネジ先端にも切り欠き部分が設けられているため、被締結物に対するネジのねじ込みの案内を妨害している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明はこのような実情に鑑みなされたものであり、その目的は、ネジの最良トルク強度を維持しながら被締結物にネジ込む力を節約でき、止めたネジが自ら緩むということを回避し得うる、木材などの繊維質材のネジ止めが容易に行えるネジを提供することにある。
【０００７】
本発明のネジには、ネジ部全長の所定部分にのみ半径方向内方に向かって幅が狭くなっている切り欠き部が設けられている。本発明の別の特徴によれば、一対の短い間隔をおいて配されたＶ字型切り欠き部分からなるＷ型の切り欠き部が所定部分のネジ山の一螺旋につき３箇所に形成される。各々切り欠き部分のないネジ部の第１端部もしくは先端と、第２端部もしくは頭部端部との中間に前記所定破断ネジ部を軸状に配設している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的は、請求項１の特徴部分に記載した事項、すなわち、軸部が、先端部を形成する第１端部と、頭部と奏合する第２端部と、軸部全長の少なくとも一部に螺旋状に設けられたネジ山を有するネジ部とからなり、前記ネジ部全長の所定部分には各ネジ山頂点で互いに一定の間隔をおいて配され且つ半径方向内方に向いた複数の切り欠き部が設けられ、前記ネジ部の所定部分は前記第１端部から軸方向に間隔をおいて位置し、前記切り欠き部がこの間隔部分のネジ山に設けられていないことで達成される。
請求項２に示すように、前記各ネジ山に設けられた複数の切り欠き部はそれぞれＷ字状に形成され、これにより各切り欠き部は、２つの切り欠き部分とこれらの間に位置する歯状部分とから構成されることが好ましい。
請求項３に示すように、前記切り欠き部を有する所定部分はネジ部全体の中間部分に位置することが好ましい。
請求項４〜５に示すように、前記軸部の全長は少なくとも約３０ｍｍであり、前記第１端部には切り欠き部が設けられていない約２螺旋のネジ山をし、前記所定部分と第２端部の間には、切り欠き部が設けられていない複数のネジ山が設けられることが好ましい。
請求項６に示すように、前記所定部分には一螺旋につき約３箇所に半径方向内方に向かって幅が狭くなっている切り欠き部が設けられていることが好ましい。
請求項７に示すように、前記切り欠き部の各ネジ山頂点周囲上の各幅を合計すると一螺旋全周の約１／３以下であることが好ましい。
請求項８に示すように、前記軸部の全長は少なくとも約３０ｍｍであり、前記切り欠き部は、被締結物のネジ止め回転方向に向かって、前方縁部と後方縁部とをそれぞれ含む前方切欠き部分と後方切欠き部分とから構成され、前記前方切欠き部分の後方縁部は前記中央歯のカット縁部を形成し、前記後方切欠き部分の前方縁部は前記中央歯の後縁部を形成することによって前記歯の前後に空隙が形成されていることが好ましい。
請求項９に示すように、各切欠き部分はその半径方向内方に向いた部分が９０度の角度を形成する三角形状であることが好ましい。
請求項１０に示すように、前記歯の形状はほぼ台形であることが好ましい。
請求項１１並びに１３に示すように、前記前方切欠き部分の前方縁部と前記後方切欠き部分の後方縁部は各々ネジ軸部の中心と同心の仮想の第二円の円周との接線上に位置し、歯のカット縁部は軸部中心と同心の仮想第一円の円周との接線上に位置し、前記切欠き部分はその半径方向内方に向いた部分が鋭角を形成する三角形形状をなすことが好ましい。
請求項１２並びに１４に示すように、第一円の直径がゼロの場合、歯のカット縁部は軸部の半径方向に延びていることが好ましい。
請求項１５〜１７に示すように、前記軸部の全長が約３０ｍｍから約１４０ｍｍである場合、前記所定破断ネジ部の螺旋数は約３であり、前記軸部の全長が約１５０ｍｍから約２４０ｍｍである場合、前記所定破断ネジ部の螺旋数は約４螺旋であり、さらに前記軸部の全長が約２５０ｍｍから約４００ｍｍである場合、前記所定破断ネジ部の螺旋数は約５螺旋であることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の態様】
以下に本発明の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、後述する本発明の別の各実施態様においては、同等部材に関しては同様の符号を付して説明する。
図１は本発明による木ネジの一実施態様を示す側面図であり、図２はネジ部の一螺旋を平面にした、本発明の一実施態様によるネジ山の切り欠き部とその谷の配置を示す図である。図１において、ネジは円筒状軸部１０と、ネジ先（テーパ部）１１を形成する円筒状軸部１０の第１端部と、これに対して頭部端部１２と奏合した円筒状軸部１０の第２端部とに一体成形されている。頭部端部１２は例えば円錐状部分１４を設けることによって徐々に径部が拡大して頭部１３を形成することが好ましい。螺旋状のネジ山（ネジ部）１５はネジ先１１から、頭部１３からある程度離れた位置まで延びている。図１に示す符号２５は被締結物に対してねじ込む際のネジの回転方向を示す。
【００１０】
図示する実施態様のネジの全長は２５０ｍｍであり、図１に示す円筒状軸部１０のネジ切りの螺旋もしくは回転数は１０山であるが螺旋の数は任意であり、図示するネジのネジ切りは、ネジ先１１から始まって、一連の切り欠き部分のない約２螺旋の第１ネジ山部１６と、次に中間に位置する約５螺旋のネジ山部分１７と、最後に第２端部もしくは頭部端部１２近傍の約４螺旋の第３ネジ山部１８とからなる。
【００１１】
次に本発明一実施態様の切り欠き部を詳細に説明する。図２はネジ部の一螺旋を平面にしたネジ山の切り欠き部とその谷の配置説明図であり、ネジ山１７の円周頂部には半径方向（放射状）内向きの切り欠き部１９、２０、２１が設けられており、説明を簡潔にするために切り欠き部１９についてのみ詳述するが、残る切り欠き部２０、２１も同様の形態とする。
【００１２】
切り欠き部１９、２０、２１はネジ山１７の中心角度において約１２０°の間隔βをおいて３箇所に設けられている。一例として切り欠き部１９は、互いに短い間隔をおいて配された一対のＶ字状あるいは三角形状の切り欠き部２２、２３からなり、各切り欠き部の先端はネジの中心、即ち半径方向内方へと延び、これにより切り欠き部１９はＷ字状に形成されている。図示するごとく各切り欠き部１９、２０、２１の半径方向の長さは螺旋ネジ１７のネジ山の高さより短くなっている。
【００１３】
本発明を最も効果的に実施するためのネジの軸部１０の全長は最低約３０ｍｍであり、本発明によるネジの捩れ応力の見地から、中間の切り欠き部が設けられるネジ部の螺旋数はネジ軸部全長に応じて適宜選択することが好ましい。一例として、３０ｍｍ（１．２５インチ）から１４０ｍｍの軸部を有するネジでは、３螺旋の切り欠きネジ部１７を有し、約１５０ｍｍから２４０ｍｍの軸部を有するネジにはネジ山１７は４螺旋、２５０ｍｍ以上の軸部を有するものには５螺旋のネジ山を設けることが好ましい。前述のようにネジ山１７は円弧状に均等間隔で３箇所に切り欠き部１９―２１を有している。
【００１４】
回転方向２５から見て、切り欠き部分２２、２３はそれぞれ前方切欠き部分、後方切欠き部分となり、図２に示すように、各切欠き部分２２、２３は中央に台形の歯２４を有し、各々前方縁部２６、２８と後方縁部２７、２９とを有している。
【００１５】
各切欠き部分２２、２３の後方縁部２７、前方縁部２８は各々歯２４のカット縁部と後縁部であり、歯２４の前後の切欠き部分２２、２３は、切り欠き部１９もしくは先の切り欠き部２１の歯２４により発生する削り屑を排出する空隙にもなる。
【００１６】
各切り欠き部１９−２２のネジ山１７頂点円周上の幅を合計すると、図２に示す様に、ネジ山の一螺旋円周の１／３となる。
図２の実施例では前方縁部２６、２８と後方縁部２７、２９により各々形成される切欠き部分２２、２３の切込み角度はα角、約９０度である。後述する本発明のさらに別の実施態様（図３乃至図５参照）ではこれら前方縁部と後方縁部とで形成される切込み角度αについては図示省略するが、各実施態様において第一実施例に関連するネジの各部材については同様の符号を付した。
【００１７】
次にこのネジを用いて被締結物に締結する第１実施例について簡単に説明する。
図１に示す様に、ネジを位置決めして電動ドライバーなどでネジを符号２５の方向に回転しながら被締結物にねじ込むと、ネジ先１１から始まる約２螺旋の第１ネジ部１６には切り欠き部がないことから、ねじ込み案内を邪魔されずにネジが捩じ込まれる。次に歯２４を備えた切り欠き部分２２、２３により構成される約５螺旋の中間ネジ部１７の切り欠き部１９、２０、２１は、前記切り欠き部分の後方縁部２７、前方縁部２８が各々歯２４のカット縁部と後縁部の役目を果たし、被締結物を削りながら押し進む。一方歯２４の前後の空隙となる切欠き部分２２、２３からは前記削り屑が排出されながら、ネジそのものは被締結物への食いつきがよくなり、ドライバーによるネジのトルク強度を維持しながらネジ止めに必要な力を節約できる。
【００１８】
従って本発明のネジは切り欠き部の歯により被締結物を削りながら締付けられるので止めたネジが自分で緩む傾向を回避できるとともに、締付けトルク強度に対する抵抗力が強いため、ネジの頭部の破損を防止できる。
【００１９】
図３は本発明の木ネジの他の実施態様における切り欠き部を示す図であり、前記実施態様とは、前方縁部２６と後方縁部２７とから構成される切り欠き部分２２の切込み角度（図２のα角）が鋭角である点が異なる。すなわち、後方縁部２７、すなわち歯２４のカット縁部２７は、軸部１０の中心と同心の後述する参照第二円３３よりも小径の参照第一円３１の円周からの接線３０上に配置され、他方縁部２６は図示する第二参照円３３の円周からの接線３２上に配置されている。
従って図３に示すように、カット縁部２７は図２に図示される縁部より軸部１０の中心に向かって傾斜している。なお後方切欠き部分２３の形状は前記切欠き部分２２と対称に形成される。
【００２０】
縁部２７の前記傾斜の度合は円３１の直径が小さくなれば大きくなり、大きくなれば小さくなる。従って縁部２７が第一円３１の直径が０、すなわち軸部１０の中心からの接線３０上に配設される場合に、縁部２７の傾斜度合は最大になる。
【００２１】
２つの空隙２２、２３を設けて歯２４により発生する削り屑を排出するという利点を維持しながら引き抜きに対する抵抗度を改良するために、図３に示す実施態様における各切り欠き部１９−２２のネジ山１７頂点円周上の幅を合計すると、ネジ山一螺旋の円周の１／３になるよう構成されている。
【００２２】
図４は本発明による木ネジの別の実施態様における切り欠き部を示す図であり、前述の各実施態様と異なり、切欠き部分２２、２３の切込みの傾斜方向並びに形状は同一かつ非対称に構成されている。切欠き部分２２において、歯２４の縁部２７からの接線３０は軸部１０の中心３１から延びる線上に位置し、半径方向内方への最大傾斜角度を有している。この場合は第１、第２実施態様で詳述した第一円３１の直径は０、すなわち軸部１０の中心であり、縁部２７は実質的に軸部の半径上に位置している。他方前方縁部２６は第二円３３の円周からの接線３２上に形成されている。後方切欠き部分２３において、前後の縁部２８、２９は前方切欠き部分２２の各縁部２６、２７と同様に配設されており、前方縁部２８は第二円３３の円周からの接線３４上に配置され、後方縁部２９はネジ山１７の軸部１０の半径上に配置されている。図４に示すように、図２に図示する実施態様のα角度に相当する各Ｖ字型凹部の角度は約４５度の鋭角に構成され、切り欠き部分２２、２３から構成される切り欠き部１９のネジ部円周上の幅はさらに短く形成されている。
【００２３】
図５は本発明による木ネジのさらに別の実施態様を示す図であり、各前後縁部２６、２７、２８、２９の角度に関しては図４において説明した実施態様と同様であるが、歯２４全体の幅、すなわち切り欠き部１９全体の幅がさらに短く構成されている点で異なる。この結果歯２４は三角形形状に形成され切り欠き部１９全体の幅をさらに狭く構成している。図５に示す切り欠き部１９の幅は図示した各実施態様で最も狭いが充分繊維屑を排出できる。
【００２４】
前述のように本発明のネジは、全長１インチもしくはそれ以上の全長を有する。本発明のネジは被締結物に止める際のトルクに対する抵抗を軽減する効果を有し、従来の木ネジより必要トルクを約３０％以上軽減できることが発見された。これにより本発明のネジを電動ドライバーで締付けると多くの場合、軸部の破損発生を回避でき、締付けトルク強度を軽減しながら一旦位置決めされたネジが緩む傾向もなくなる。
【００２５】
なお、少なくとも約１インチ以上のネジ全長に関らず、ネジ先のネジ山螺旋数（２本）並びに所定破断部の螺旋数（５本）には一定の好ましい本数があるものの、本発明の範囲を逸脱することなく、各ネジ山の螺旋回数は当該技術分野に従事する者が容易に変更できる。これらは容易に考え得る多数のネジの変更態様の１つであり、本明細書に添付する特許請求の範囲を逸脱することなく、切り欠き部の幾何学的形状や、スクリューヘッドを用いたものや、螺旋ごとの切り欠き部の数を変えるなど、様々な他の目的で前述の各実施態様と異なるネジの構造にさせてもよい。
【００２６】
例えば図６に示す様に、ネジは円筒状軸部５５と、ネジ先５４の輪郭をなす円筒状軸部５５の第１端部と、これに対して頭部端部４１と合体する円筒状軸部５５の第２端部とに一体成形されている。好ましくは頭部端部４１は滑らかに円錐台部４３になる拡大径部５２を有している。螺旋状のネジ部５３はネジ先５４から頭部１３と間隔をおいた位置まで延びている。図６に示す符号４５は被締結物に対してねじ込まれるネジの回転方向を示す。
【００２７】
図６に示す円筒状軸部５５のネジ螺旋数は１１山以上であり、図示するネジはネジ先５４から始まって、一連の切り欠き部のない約３螺旋の第１ネジ部５３と、次に約５螺旋の所定位置２箇所に切り欠きを備えられる中間の破断ネジ部５６と、最後に第２端部近傍の３螺旋以上の第３ネジ部５３とからなる滑らかな曲線にネジ切りされている。
【００２８】
ネジの拡大径部５２と一体成形されるネジの第２端部の円錐台部４３は複数の変形凹部４９を形成され、各凹部４９は辺４７、４８を有する頭部４１に滑らかに移行する複数の突出部分により仕切られている。図６に示す様に、突出部分の辺４７から上壁部５１と、三角形形状の垂直壁部４６とを残すよう傾斜して厚みを切取ることにより円錐台部４３の凹部４９を形成し、この結果凹部４９は突出部の辺４７と緩やかに接し図示正面右側に傾斜する形状の傾斜面４４を形成される。
【００２９】
このようにネジを構成することにより、滑らかに湾曲するネジ切によってネジの食いつきはさらに改良され、破断ネジ部の歯から発生する削り屑を切り欠き部の切り欠き部分から排出し、さらにネジ頭部の円錐台部が凹凸形状に構成されていることから、ネジが被締結物に捩じ込まれて締付けられる際のトルクに対する強度を増してネジの破損を防止できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、ネジを被締結物に止めるときの良好なトルク強度を維持しながらネジ止めに必要な力を軽減するとともに、位置決めしたネジの自己緩み傾向を回避するとともに、締結具破損の可能性も回避し木材などの被締結物など繊維質被締結物へのネジの設置を容易にするネジが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のネジの側面図である。
【図２】本発明の好ましい実施態様を示し、ネジ山の切り欠き部とその谷の配置を表すためにネジ部の一螺旋もしくは捩れを平面にした図１の線ＩＩ−ＩＩに関する図解断面図である。
【図３】図２に関連して本発明の別の実施態様における切り欠き部の配置を示す部分説明図である。
【図４】図３に関連して本発明のさらに別の実施態様における切り欠き部の配置を示す部分説明図である。
【図５】図３と同様に本発明のさらに別の実施態様における切り欠き部の配置を示す部分説明図である。
【図６】本発明のさらに別の実施態様におけるネジの側面図である。
【符号の説明】
１０：円筒状軸部
１１：ネジ先
１２：頭部端部
１３：頭部
１４：円錐台部
１５：ネジ山
２５：ネジの回転方向
１６：第１ネジ部
１７：破断ネジ部
１８：第３ネジ部
１９、２０、２１：切り欠き部
２２、２３：切り欠き部分
２４：歯
２６、２８：前方縁部
２７、２９：後方縁部
【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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