JP6259826B2 - ドリルパイロットと逆ねじれ領域を持つ留め具 - Google Patents

Description

留め具の様々な設計は、留め具の用途に応じて、留め具の異なる特徴及び性能を改善するために用いられてきた。一般に、スクリュー式の留め具は、その一端に尖端を有する一方で他端に頭部を有しており、さらにねじ山が形成された軸部を備える。その頭部は、ドライバーの先端を受け入れるための窪みを有する。

留め具の設計は、その設計自体が自穿孔留め具として使用されるか、または前もって形成された穴に使用されるかに基づいて異なっていてもよく、さらに留め具が使用される材料の種類に基づいて異なっていてもよい。

本発明は、木材、合成材、もしくはその他の材質の中に構成部分を固定できることを特徴とし、かつ改良されたザグリ加工の頭部を提供する留め具に関するものである。その留め具は、パイロット部とねじれ部を有する軸部を備える。パイロット部は、切削端とドリル部を備え、ねじれ部は、ドリル部と同じねじれを有する第１ねじれ領域と、逆ねじれ領域を備える。第２端にある頭部は、円盤や逃げ溝領域などの頂部を備える。

本概要は、以下の詳細な説明でさらに記述される概念のうちのいくつかを選択し、簡潔に紹介するものである。本概要は、発明特定事項の主たる特徴ないしは不可欠な特徴を特定することを意図したものではなく、発明特定事項の範囲を決定することを目的として使用されることも意図していない。

本発明における留め具の第１実施例の斜視図。

本発明における留め具の第１実施例の平面図。

本発明における留め具の第１実施例の端面図。

図３におけるｂ−ｂ線に沿ったの部分断面図。

図２におけるｃ−ｃ線に沿った断面図。

本発明における留め具の平面図。

ここに記載されている発明は、木材、合成材、もしくはその他の材質の中に構成部分を固定できることを特徴とし、かつ改良されたザグリ加工の頭部を提供する留め具に関するものである。その留め具は、合成材に対して好適に用いることができ、また、鉄骨フレームに取り付けられた複合材を使用する施工において好適に使用される。この種の施工の一例は、鉄骨フレームを使用する合成デッキの建設である。

本発明の第１実施例は、図１〜６において説明する。

留め具１０は、切削端１１１とドリル部１１２とを有するパイロット部１１０を含んでおり、切削端１１１とドリル部１１２から連続して、ドリル部のねじれもしくはらせんと同じ向きのねじれを有する第１ねじれ部と、逆ねじれ部とを有する。留め具の設計は、留め具によって合成デッキ材のような材料に穴を形成することを可能とし、材料をフレームに固定するために、材料を支持する金属フレームに穴を形成して係合することを可能とする。パイロット部は、材料をフレームに固定するために、留め具が合成デッキ材と金属材料の両方を貫いてねじれ部が金属フレームと係合するように構成される。ねじれ部は、留め具の頭部が係合し材料中に沈み込み、材料をフレームに固定させるように、留め具の回転によって留め具を引き下げる。逆ねじれ部は、留め具が材料の内部へと回転することによる材料中へのねじ込みによって発生した細片を取り除く。

図１〜６の留め具１０は、尖端１０２が設けられた第１端と、頭部１０４が設けられた第２端とを有する軸部１００を含んでいる。軸部は、亜鉛メッキ鋼で形成されていてもよい。軸部の本体は、谷の径Ｄｍを有している。軸部のパイロット領域１１０は、軸部１００上に形成された切削端１１１とドリル部１１２とを含んでおり、パイロット長ＰＬを有している。パイロット領域は、尖端１０２からねじれ領域１１３に至るまで延びている。第１領域の軸部は、外径Ｍｄを有している。

切削端１１１は、産業界では一般にドリル先端として知られており、著名な製造業者名の名称からTEK（登録商標）端とも呼ばれている。切削用先端は、尖端１０２から延びておりドリル部１１２で終端する、軸部の円柱断面から形成された２つの切削エッジを有している。切削エッジは、断面に対して対称的であり、ねじの回転により削り出された材料が、留め具が材料中にねじ込まれるにつれて排出されることを許容する。切削端１１１は、尖端直径１１１ａと長さ１１２ａを有している。その尖端は、切削エッジ間の角度アルファにより設計されている。ドリル部１１２は、ドリル長１１２ｂを有している。図示するように、ドリル部１１２の直径１１２ｃは、ドリル尖端１０２の直径１１１ａよりも小さくてもよい。

ドリル部１１２は、ドリル部１１２においておよそ１回転または半回転しているドリル螺旋あるいは溝を伴った有効径１１２ｃを有している。より多くのもしくはより少ない回転は、本発明のコンテキスト中で与えられる。図２中のｃ−ｃ断面図である図５に例示するように、螺旋は、（（図５で示される断面径に対応した）ドリル部１１２で実質上１８０度離れた２つの溝を伴った）両面螺旋であってもよい。

ドリル部１１２は、ドリル部１１２における螺旋のねじれ方向に適合するねじれ方向を持った、ねじれを有する第１ねじれ領域に隣接している。逆ねじれ部１１４は、第１ねじれ領域１１３と頭部１０４間にあり、第１ねじれ領域に隣接している。逆ねじれ領域１１４は、逆ねじれ領域１１４にあるねじれ１１６のねじ山の高さよりも低く、逆ねじれ領域１１４に点在している逆ねじれ１１６のねじれの長さよりも短い、ねじ山の高さを有する軸部上に形成された螺旋ねじ山１１５を含んでいる。

留め具は、頭部の上面から尖端１０２までの全長Ｔ１を有している。頭部の高さは、Ｈｈであり、螺旋ねじ山は、頭部１０４の上面から距離Ｒｓのところから始まり、頭部の上面から距離Ｒｅのところで終わる。第１ねじれ領域は、長さＴｈ１を有する。

第１ねじれ領域にある軸部は、谷の径Ｄｍと、外径Ｍｄを有し、両者間の差分は、第１ねじれ領域１１３にあるねじれの高さである。第１ねじれ領域１１３にあるねじれは、ピッチＰ１を有し、他方、逆ねじれ領域にあるねじれは、ピッチＰ２を有する。逆ねじれ領域の外径ＲＴＭｄは、外径Ｍｄよりも大きく、ＲＴＭｄと谷の径Ｄｍ間の差分は、領域１１４におけるねじれの高さである。螺旋ねじ山は、領域１１４におけるねじれの高さよりも低い高さを有している。

１つの実施例において、逆ねじれ領域は、利用される必要はない。

留め具は、全長Ｔ１を有する。領域１１３は、長さＴｈ１を有する。頭部は、高さＨｈを有する。

１つの実施例において、前述の寸法間の関係は、以下のうち１つもしくはそれ以上のものを含んでいる。
（ａ）Ｐ２は、Ｐ１よりも大きく、Ｐ２：Ｐ１は、およそ１．７：１から２：１の範囲内にある。
（ｂ）Ｐ３は、Ｐ１よりも大きく、Ｐ３：Ｐ１は、およそ２０：１から３０：１の範囲内にある。全長約２．３７５インチを有する留め具において、ＰＬがＴ１の長さの半分よりわずかに小さい状態で、Ｐ３は、１インチあたりおよそ０．７５回転している。
（ｃ）Ｍｄは、ねじ先１１１ａの直径よりも大きく、およそ１．５：１から１．２：１の範囲内にある。
（ｄ）ＲＴＭｄは、Ｍｄよりも大きく、およそ１．１５：１から１．０２：１の範囲内にある。
（ｅ）ＲＴＭｄは、Ｄｍよりも大きく、およそ１．５５：１から１．３：１の範囲内にある。
（ｆ）切削端の直径１１１ａは、ドリル部の直径１１２ｃ以上であり、およそ１：１から１．２：１の範囲内にある。
（ｇ）アルファは、およそ１０５から１１５度であるが、それよりも大きくも小さくもできる。
（ｈ）部分１１０の長さ（ＰＬ）と１１４の長さの比は、およそ２．５：１である。そして、部分１１３の長さ（Ｔｈ１）と１１４の長さの比は、およそ１．８：１である。先端１１１の長さ１１２ａは、部分１１０の長さＰＬのおよそ２０から３０％である。

頭部直径Ｈｄを有する頭部１４０は、軸部１００の他端にある。頭部は、上面と下面を有する円盤１４２を含む頂部を含んでいる。別の実施例では、下面には（示されていない）深さＲｃを有する凹みが形成されており、頭部の頂部は円盤を有さずに上面で終端する。頭部の上面は、フィリップスソケットを形成するための凹みを持つように形成されている。フィリップスリセスの代わりに、四角もしくは他の形状の凹みが、ドライバーを受け入れるために頭部の上面１４２に形成されていてもよい。

頭部直径Ｈｄは、谷の径Ｄｍよりも大きく、およそ２．１：１から１．８：１の範囲内にある。

ねじは、材料中に留められるための自穿孔ねじであるように設計されている。しかし、パイロット穴を利用してもよい。

ねじが打ち込まれるとき、切削端とドリル部は、（例えば、電動ドリルを使用することにより）ねじが材料内部へと回転して押し込まれるにつれて材料を削り出す。切削端は、わずかに大きな有効径を有するので、より多くのトルクと材料の排出を担っている。（合成材等の）第１材料を、（金属等の）より硬い第２材料に固定する用途に留め具を用いる場合、第１ねじれ領域は、第１材料内部へのねじ込みには概して貢献しない。むしろ、第１ねじれ領域がより固い材料に到達したときに、第１ねじれ領域はより固い材料に係合し、ねじの回転に伴ってねじ込み作用を奏する。逆ねじれ領域は、ねじが第１材料内で回転するのに伴い、材料の細片を取り除く。

発明特定事項を、特に構造的な特徴及び／又は方法論的な行為について言語で説明したが、添付のクレームにおいて定義された発明特定事項は、上記の特定の特徴や行為に必ずしも限定されないことが理解される。むしろ、上記した特定の特徴や行為は、クレームを実施する例として開示されるものである。
以下の項目は、国際出願時の請求の範囲に記載の要素である。
（項目１）
第１端と第２端とを有し、直径を有する軸部を備える留め具であって、
前記軸部は、
前記第１端を始点とし、ドリル部を備えるパイロット領域と、
前記ドリル部のねじれ方向と同一のねじれ方向のねじれを有しており、前記パイロット領域と隣接する第１ねじれ領域と、
前記第１ねじれ領域のねじれ方向と反対のねじれ方向のねじれを有しており、前記第１ねじれ領域と隣接する逆ねじれ領域と、
第２端に設けられた頭部と、を備える
留め具。
（項目２）
前記パイロット領域は、切削端と前記ドリル部を備える
項目１に記載の留め具。
（項目３）
前記切削端はＴＥＫ端を備える
項目２に記載の留め具。
（項目４）
前記切削端は尖端を備え、
前記尖端は、１００〜１２０度の間の角度で接合する２つの切削エッジによって形成されている
項目３に記載の留め具。
（項目５）
前記切削端は直径を有し、
前記ドリル部は前記切削端の前記直径よりも小さい直径を有する
項目２に記載の留め具。
（項目６）
前記パイロット領域の前記ドリル部は、前記第１ねじれ領域における前記ねじれのピッチよりも大きいピッチを有する螺旋状のねじれを有する
項目２に記載の留め具。
（項目７）
前記第１ねじれ領域におけるねじれは、およそ１．５：１から１．２：１の範囲内となる程度に、前記切削端の直径よりも大きい高さを有する螺旋状のねじれを備える
項目５に記載の留め具。
（項目８）
前記逆ねじれ領域に、前記第１ねじれ領域におけるねじれと同じ方向のねじれを有する螺旋ねじ山をさらに備える
項目１に記載の留め具。
（項目９）
前記螺旋ねじ山は、前記逆ねじれ領域における前記ねじれの高さよりも小さい高さを有する
項目８に記載の留め具。
（項目１０）
前記逆ねじれ領域における前記ねじれは、およそ１．５５：１から１．３：１の範囲内となる程度に、前記第１ねじれ領域中の前記軸部の谷の径よりも大きな高さを備える
項目１に記載の留め具。
（項目１１）
前記パイロット領域は、およそ２．５：１となる程度の前記逆ねじれ領域の長さよりも大きい長さを有する
項目１に記載の留め具。
（項目１２）
前記第１ねじれ領域は、およそ１．８：１となる程度の前記逆ねじれ領域の長さよりも大きい長さを有する
項目１に記載の留め具。
（項目１３）
前記切削端は、前記パイロット領域の長さのおよそ２０〜３０％である長さを有する
項目２に記載の留め具。
（項目１４）
前記逆ねじれ領域における前記ねじれのピッチは、およそ１．７：１から２：１の範囲内となる程度に、前記第１ねじれ領域における前記ねじれのピッチよりも大きい
項目１に記載の留め具。
（項目１５）
第１端と、第２端に設けられた頭部とを有する軸部を備える留め具であって、
前記軸部は、
前記第１端に隣接する切削端と、前記切削端の隣に配置されたドリル部とを備えるパイロット領域であって、前記切削端は前記ドリル部の直径よりも大きい直径を有し、前記ドリル部は前記ドリル部においてねじれを有する溝を備える、パイロット領域と、
前記溝のねじれ方向と同一のねじれ方向の螺旋状のねじれを有しており、前記パイロット領域に隣接する第１ねじれ領域と、
前記パイロット領域に隣接する逆ねじれ領域と、を備え、
前記螺旋状のねじれは、前記ドリル部の前記直径よりも大きい直径を有し、
前記逆ねじれ領域は、前記第１ねじれ領域における前記ねじれと反対方向のねじれを有しており、
前記逆ねじれ領域における前記ねじれは、前記螺旋状のねじれの前記直径よりも大きい直径を有し、
前記頭部は、頂部と下部を有し、
前記下部は、窪みを有する
留め具。
（項目１６）
前記溝は、前記第１ねじれ領域における前記ねじれのピッチよりも大きいピッチを有する螺旋状のねじれを備える
項目１５に記載の留め具。
（項目１７）
前記第１ねじれ領域における前記螺旋状のねじれは、およそ１．５：１から１．２：１の範囲内となる程度に、前記切削端の前記直径よりも大きい高さを有する
項目１６に記載の留め具。
（項目１８）
前記逆ねじれ領域に、前記第１ねじれ領域における前記ねじれと同一方向のねじれを有する螺旋ねじ山をさらに備え、
前記螺旋ねじ山は、前記逆ねじれ領域における前記ねじれの高さよりも小さい高さを有する
項目１７に記載の留め具。
（項目１９）
第１端と第２端とを有する留め具であって、
前記第１端に隣接する切削端と、前記切削端の隣に配置されたドリル部と、を備えるパイロット領域であって、前記切削端は前記ドリル部の直径よりも大きい直径を有し、前記ドリル部は前記ドリル部においてねじれを有する溝を備える、パイロット領域と、
前記溝のねじれ方向と同一のねじれ方向の螺旋状のねじれを有しており、前記パイロット領域に隣接する第１ねじれ領域と、を備え、
前記螺旋状のねじれは、前記ドリル部の前記直径よりも大きい直径を有する
留め具。
（項目２０）
前記パイロット領域に隣接する逆ねじれ領域をさらに備え、
前記逆ねじれ領域は、前記第１ねじれ領域における前記ねじれと反対方向のねじれを有し、
前記逆ねじれ領域における前記ねじれは、前記螺旋状のねじれの前記直径よりも大きい直径を有する
項目１９に記載の留め具。

Claims (20)

1. 第１端と第２端とを有し、直径を有する軸部を備える留め具であって、
   前記軸部は、
   前記第１端を始点とし、表面によって形成されるドリル直径を有するドリル部を備えるパイロット領域であって、前記表面は前記表面内に形成される溝を有し、前記溝は前記パイロット領域の長さに沿って前記表面の外周周りに少なくとも１回転している、パイロット領域と、
   前記ドリル部のねじれ方向と同一のねじれ方向のねじれを有しており、前記パイロット領域と隣接する第１ねじれ領域と、
   前記第１ねじれ領域のねじれ方向と反対のねじれ方向のねじれを有しており、前記第１ねじれ領域と隣接する逆ねじれ領域と、
   第２端に設けられた頭部と、を備え、
   前記パイロット領域は、前記第１端から前記第１ねじれ領域まで延びており、前記第１端に隣接する尖端直径を有し、
   前記ドリル直径は、前記尖端直径より小さくされており、
   前記尖端直径は、前記留め具が基材内部へと回転するとき、前記留め具によって形成される穴の直径を備えており、
   前記留め具を側方からみたときに、軸方向に沿った前記表面の長さが、軸方向に沿った前記溝の長さより大きくされている、
   留め具。
2. 前記パイロット領域は、第１切削エッジと第２切削エッジとを備える切削端と前記ドリル部を備える
   請求項１に記載の留め具。
3. 前記切削端は、ドリル先端を備え、
   前記溝は、前記切削端と前記第１ねじれ領域との間の前記パイロット領域にある、
   請求項２に記載の留め具。
4. 前記切削端は尖端を備え、
   前記尖端は、１００〜１２０度の間の角度で接合する２つの切削エッジによって形成されている
   請求項２又は３に記載の留め具。
5. 前記切削端は直径を有し、
   前記ドリル部は前記切削端の前記直径よりも小さい直径を有する
   請求項２〜４のいずれか一項に記載の留め具。
6. 前記パイロット領域の前記ドリル部は、前記第１ねじれ領域における前記ねじれのピッチよりも大きいピッチを有する螺旋状のねじれを有する
   請求項２〜５のいずれか一項に記載の留め具。
7. 前記第１ねじれ領域における前記ねじれは、およそ１．５：１から１．２：１の範囲内となる程度に、前記切削端の直径よりも大きい直径を画定する高さを有する螺旋状のねじれである、
   請求項２〜６のいずれか一項に記載の留め具。
8. 前記逆ねじれ領域に、前記第１ねじれ領域におけるねじれと同じ方向のねじれを有する螺旋ねじ山をさらに備える
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の留め具。
9. 前記螺旋ねじ山は、前記逆ねじれ領域における前記ねじれの高さよりも小さい高さを有する
   請求項８に記載の留め具。
10. 前記逆ねじれ領域における前記ねじれは、およそ１．５５：１から１．３：１の範囲内となる程度に、前記第１ねじれ領域中の前記軸部の谷の径よりも大きな高さを備える
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の留め具。
11. 前記パイロット領域は、およそ２．５：１となる程度の前記逆ねじれ領域の長さよりも大きい長さを有する
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の留め具。
12. 前記第１ねじれ領域は、およそ１．８：１となる程度の前記逆ねじれ領域の長さよりも大きい長さを有する
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の留め具。
13. 前記切削端は、前記パイロット領域の長さのおよそ２０〜３０％である長さを有する
    請求項２〜１２のいずれか一項に記載の留め具。
14. 前記逆ねじれ領域における前記ねじれのピッチは、およそ１．７：１から２：１の範囲内となる程度に、前記第１ねじれ領域における前記ねじれのピッチよりも大きい
    請求項１〜１３のいずれか一項に記載の留め具。
15. 第１端と、第２端に設けられた頭部とを有する軸部を備える留め具であって、
    前記軸部は、
    前記第１端に隣接する切削端と、前記切削端から延びて配置されたドリル部とを備えるパイロット領域であって、前記ドリル部は表面によって形成されるドリル直径を有し、前記ドリル直径は前記切削端のエッジによって形成される直径より小さくされており、前記切削端の前記直径は、前記留め具が基材内部へと回転するとき、同一の直径を有する穴を形成するように適合され、前記ドリル部は前記ドリル部内に少なくとも１回転するねじれを有し、前記ドリル部の前記表面内にある溝を備え、前記留め具を側方からみたときに、軸方向に沿った前記表面の長さが、軸方向に沿った前記溝の長さより大きくされている、パイロット領域と、
    前記溝のねじれ方向と同一のねじれ方向の螺旋状のねじれを有しており、前記パイロット領域に隣接する第１ねじれ領域と、
    前記第１ねじれ領域に隣接する逆ねじれ領域と、を備え、
    前記螺旋状のねじれは、前記ドリル部の前記ドリル直径よりも大きい直径を有し、
    前記逆ねじれ領域は、前記第１ねじれ領域における前記ねじれと反対方向のねじれを有しており、
    前記逆ねじれ領域における前記ねじれは、前記螺旋状のねじれの前記直径よりも大きい直径を有し、
    前記頭部は、頂部と下部を有し、
    前記頂部は、窪みを有する
    留め具。
16. 前記溝は、前記第１ねじれ領域における前記ねじれのピッチよりも大きいピッチを有する螺旋状のねじれを備える
    請求項１５に記載の留め具。
17. 前記第１ねじれ領域における前記螺旋状のねじれは、およそ１．５：１から１．２：１の範囲内となる程度に、前記切削端の前記直径よりも大きい高さを有する
    請求項１５又は１６に記載の留め具。
18. 前記逆ねじれ領域に、前記第１ねじれ領域における前記ねじれと同一方向のねじれを有する螺旋ねじ山をさらに備え、
    前記螺旋ねじ山は、前記逆ねじれ領域における前記ねじれの高さよりも小さい高さを有する
    請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の留め具。
19. 第１端と第２端とを有する留め具であって、
    前記第１端に隣接する切削端と、前記切削端の隣に配置されたドリル部と、を備えるパイロット領域であって、前記切削端は前記ドリル部の表面によって形成される前記ドリル部の直径よりも大きい直径を有し、前記ドリル部は前記ドリル部において少なくとも１回転する溝を備え、前記溝は前記ドリル部の前記表面内にねじれを有し、前記切削端の前記直径は、前記留め具が基材内部へと回転するとき、同一の直径を有する穴を形成するように適合され、前記留め具を側方からみたときに、軸方向に沿った前記表面の長さが、軸方向に沿った前記溝の長さより大きくされている、パイロット領域と、
    前記溝のねじれ方向と同一のねじれ方向の螺旋状のねじれを有しており、前記パイロット領域に隣接する第１ねじれ領域と、を備え、
    前記螺旋状のねじれは、前記ドリル部の前記直径よりも大きい直径を有する
    留め具。
20. 前記第１ねじれ領域に隣接する逆ねじれ領域をさらに備え、
    前記逆ねじれ領域は、前記第１ねじれ領域における前記ねじれと反対方向のねじれを有し、
    前記逆ねじれ領域における前記ねじれは、前記螺旋状のねじれの前記直径よりも大きい直径を有する
    請求項１９に記載の留め具。

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