JPH08509537A - タッピンねじ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
コンクリートやレンガ、あるいはこれらに類するものに直接ねじ込むためのタッピンねじは、ねじ頭部(11)と、ねじ軸部(12)と、このねじ軸部の長さ全体に少なくとも部分的に延びるねじ山(14)とを備えている。本発明においては、ねじの谷径(dk)に対する外径(da)の比率が約1.25〜1.5であり、ピッチ(リード)(p)に対する外径(da)の比率が約1.5〜1.6であり、ねじ山(14)のフランク角(ねじ山角)(α)は35°以上50°未満である。
Description
【発明の詳細な説明】
タッピンねじ
技術分野
本発明は、請求項1の前文にあるような特徴を含むタッピンねじに関する。
背景技術
この種の公知のねじ(CH‐A‐651 115)は、リードに対する外径の比率が
略2.5で、ねじ山角(profile angle)αが50°〜65°である。その実施
形態には、外径と谷径との間の比率が約1.3であることが示されている。
本発明は、請求項1の前文に示されるような種類のタッピンねじであって、ダ
ボや他の補助手段を用いることなく、コンクリートやレンガに構造物を簡単かつ
確実に固定できるようなタッピンねじを提供することを目的とする。
発明の開示
請求項1記載の発明によって、この目的を達成することができる。
本発明によるタッピンねじは、そのねじ山の寸法パラメータが次のように選択
されている。すなわち、コンクリートのような堅い材料に対するねじ込みトルク
が過大とならないように、小さなねじ山が係合する状態にあり、ねじの2山間の
距離は、本質的にスラスト力とほんの小さな引張力しか伝達できないコンクリー
トの特性を十分に考慮したものとなっている。
本発明の発展型によれば、ねじ軸部は、ねじ山の基部の両側に、削り取られた
コンクリートや石の粉を受入れるための窪みを有している。このようなことは、
木ねじとの関連における本質的に異なる目的、すなわち保持力の改善のためのこ
ととして知られている。
その他の寸法の詳細は、コンクリートやレンガに予め開けられた下穴の内径
dbとの関係におけるねじ山のリードp、谷径dk、および外径daに関して、請
求項3乃至5に示されている。請求項3乃至5は、ねじがその範囲内でねじ込み
トルクと保持力に関して最適の効果を得ることができるように定められたパラメ
ータの範囲を詳細に示している。
EP 89 123 699.4は、そのねじ山の山頂が弓形の切歯を有するタッピンねじ
を開示している。この公知のねじは、木やチップボード材にねじ込むために考案
されたものである。驚くべきことに、本発明によるねじの場合においても、この
ような切歯を用いると、容易に破壊してしまう脆いコンクリートの他、レンガや
石へも極めて容易なねじ込みが可能となる。
EP 89 123 699.4に係る公知のねじを改良するため、本発明においては、上
記切歯を形成する溝部がねじ山の高さの5/7〜7/7の値の深さを有すること
が好ましい。
コンクリートはクラックの発生しやすい材料である。そこで、たとえばねじの
負荷による局所的な引張応力のために万一クラックが発生した場合でも、ねじの
十分な耐加重性を確保するために、本発明の好適な改良例には請求項12に列挙
された特徴が備えられている。ねじ山横断面の非対称形状をもたらすような請求
項記載の小さなアタック角が、ねじ頭部側のねじ山フランク面とコンクリートと
の間の相対運動によるクラック部分におけるコンクリートの磨滅を防いでいる。
本発明によるねじは、請求項13に記載されているように、コンクリート、石
、レンガ、あるいはこれらに類するものにねじ穴を形成するための工具としても
構成され得る。そして、そのような工具によって形成されたねじ穴には、請求項
1記載のねじ山を有するねじが容易にねじ込まれる。この場合、ねじには請求項
6または7に記載のような切歯は必要ない。
図面の簡単な説明
図1は、本発明によるねじの側方立面図、
図2は、本発明によるねじの改良例を示す図、
図3は、図4のIII-III線方向の部分断面図、
図4は、ねじ山の一部において、ねじ山の山頂を通る平面で切った部分断面図
、
図5は、図4をV線方向から見た状態を引延ばして部分的に示す図、
図6は、本発明によるねじの改良例を、ねじ山の一部において、ねじ山の山頂
を通る平面で切った部分断面図、
図7は、図6をVII線方向から見た状態を引延ばして部分的に示す図、
図8は、本発明による改良されたねじ山を有するねじ軸部を、切歯を省略して
部分的に示す図、
図9は、図8のねじ軸部の非対称のねじ山形状を有する状態を示した図10に
おける、IX−IX線方向の部分断面図、
図10は、図8に示すねじ軸部を、ねじ山の山頂を通る平面で切った部分断面
図、
図11は、図10をXI線方向から見た状態を引延ばして部分的に示す図、
図12は、図8のねじ軸部の改良された切歯を有する状態を示した図13にお
ける、XII−XII線方向の部分断面図、
図13は、図10と同様の、ねじ山の山頂を通る平面で切った部分断面図、
図14は、図13XIV線方向から見た状態を引延ばして部分的に示す図、
図15は、ねじ穴を作るためのドリル用工具として構成された本発明によるね
じを示す図である。
発明を実施するための最良の形態
図1に示されるねじは、ねじ頭部11と、円柱形状をなすねじ軸部12と、ね
じを下穴10内に容易に挿入できるようにするための円錐台形状をなすねじ先1
3とを備えている。
ねじ山14は、ねじ軸部12の全長に渡って、円錐台形ねじ先13まで延びて
いる。符号15で示すのはねじ山の山頂、すなわちねじ山14形状の連続する外
縁角部である。
次に掲げる定義が、以下の説明に適用される。すなわち、daは、ねじ山の山
頂間で測った外径、dkは、ねじ軸部12の谷径、dbは、下穴10の内径、pは
、ねじの2山間のリード寸法、αは、ねじ山角である。
上に示された寸法は、互いに次の(1)式、(2)式、及び(3)式のような
関係にある。
1≧p/db≧0.6 (1)
1≧dk/db≧1−0.5/db (2)
da=−0.0277db 2+1.491db−0.447 (3)
これらの相互関係及び等価関係は各々、図2に示される変形例にも適用される
。なお、図2において、同様な構成部分は同一符号により示され、詳細な説明は
省略される。
図1に示される実施形態と比較した唯一の相違点は、ねじ山14の両側に、削
り取られたコンクリートや石の粉を受入れるための連続した窪み8,9が設けら
れていることである。このため、コンクリートやレンガへのねじのねじ込みが更
に容易となっている。
図3乃至図5に示される実施形態の場合は、ねじ山の山頂15は複数の溝部1
6によって間隔を置いて中断されている。このことにより、残されたねじ山の山
頂部分は、ねじのねじ込方向に向けられた切角部17aを有する切歯17を構成
する。切歯17のピッチは直径によって、例えば1周につき6〜30歯となるよ
うに選択される。ねじ山の山頂15を中断する上記溝部16は、その溝の底部に
、ねじを緩める方向に対してロックとして作用するような平面部18が形成され
るよう構成されている。上記切角部17aを形成する切刃斜面19は、角部22
において、ねじ山フランク面21と好ましくは75°〜100°の角度20で交
わ
る。
図6及び図7は、上述した実施形態に対して溝部16の底部形状においてのみ
異なる変形例を示している。この変形例においては、溝部16の底部は、平面部
18に代えて楔部23をなすように形成されており、この楔部23はねじ山の山
頂15へと推移するように延びる楔角部24を有している。楔部23の楔面25
は、角部27において、ねじ山フランク面21と好ましくは60°〜100°の
角度で交わる。その結果、ねじをねじ込む際、切角部17aによって切り離され
た材料は、傾斜した楔面25を越えてねじの谷方向に、より容易に除去される。
切歯17を形成する溝部16の深さは、ねじ山14のねじ山高さhの5/7〜
7/7の値であることが好ましい。切角部17aは好ましくは、半径方向に対し
て、ねじの半径(半径の値)30によって25°〜35°の角度の負角28をな
すように配置されている。上記平面部18または楔角部24は、接線31に対し
て20°〜32°の角度の角29をなすことが好ましい。ねじ山フランク面と交
わる全ての面の変り目は、材料の流れを妨げるようなシャープ・エッジができな
いように構成されている。
図8乃至図11の一方の実施形態と、図12乃至図14の他方の実施形態とは
、ねじ山形状の変形例を示すものである。この2つの実施形態においては、図8
に示すように、ねじ込み方向Eとは反対側すなわちねじ頭部側のねじ山フランク
面14′の、ねじの縦軸に垂直な面に対するアタック角βは、ねじ込み方向側の
ねじ山フランク面14″のアタック角(図示せず)より小さい。このアタック角
βは、好ましくは2°〜5°の角度である。その結果、ねじ山フランク面14′
とコンクリートとの間の相対運動は、万一コンクリートにねじ軸方向のクラック
が発生した場合にはコンクリートを磨滅させるような作用を生ずることはない。
このことにより、負荷の下で、ねじを緩めるような、また、ことによるとコンク
リートの穴からねじを抜き取るような、いかなる傾向も妨げられる。
異なる2つのねじ山フランク面14′,14″の傾斜角が非対称なねじ山形状
をなしている様子が、図9乃至図12に明示されている。
同様に切歯の変更も、原則として図6および図7に示す形状に相当する図9乃
至図11に示す形状に帰着する。一方、図12乃至図14に示す形状は、原則と
して図3乃至図5に示す形状に相当する。このため、切歯の詳細な形状について
再度詳しく説明することはせず、それに代えて、図3乃至図7について加えられ
たのと同様の説明を参照するとともに、簡単のため、図9乃至図11の実施形態
と、図12乃至図14の実施形態との両実施形態について、図3乃至図7におけ
る符号と同一の符号が用いられる。
ただ、上記両実施形態においてねじ山角αは40°であり、図9乃至図11の
実施形態の角γは84°であるのに対し、図12乃至図14の実施形態の場合は
角γは65°であることをに注目すべきである。これらの値は、図6および図7
について上記に示された60°〜100°の範囲内にある。図8乃至図14に示
す実施形態の角28および角29もまた、図3乃至図7について上記に示された
範囲内にある。詳細には、角28は34°の値を有し、角29は31°の値を有
している。
最後に、角20は、図9乃至図11の実施形態において98°の値を有し、図
12乃至図14の実施形態において78°の値を有している。このため、この角
20もまた、図3乃至図7の実施形態について上記に示された75°〜100°
の範囲内にある。
図15に示されたねじは、コンクリートやレンガ、あるいはこれらに類するも
のにねじ穴を作るためのドリル用工具として構成されたものである。この工具は
、四辺形または多角形の横断面を有し工具をドリル工具内に把持されるようにす
るための把持部1と、円形の横断面を有する平滑な軸部2と、ねじ山4を有し軸
部2につながるガイド部3とを備えている。この工具はまた、わずかに円錐状を
な
し1.5°〜3°、好ましくは約2°の傾斜角δを有するとともに、その表面の
ねじ山4が工具の端面6まで続くたねじ付き先端部5を備えている。
図示された上記工具において、ガイド部3の長さkに対するねじ付き先端部5
の長さ1の比はおよそ4:5である。これは、ねじ付き先端部5の角δの好まし
い値が2°と小さいことによるものである。コンクリートの穴7内に工具がくい
こむとすぐにねじ切工程が開始されるためには、ねじ山4がコンクリートの穴7
と対面する工具の端面6から直接始まっていることが重要である。
簡単のため図15には、既に図3乃至図14を参照して説明した他の実施形態
にあるような、ねじ山の山頂部分に配置された切歯は示されていない。
ねじ穴開け用工具は通常、金属製である。従って、ねじ山の山頂に上記切歯を
形成するのは難しいと思われる。このため、その代わり、上述した切歯に代えて
、近軸形状の溝によって形成されるとともに約ねじ山4のねじ山高さhの長さで
延びる切歯が備えられていてもよい。そのような切歯はまた、図3乃至図14を
参照して説明した上記切歯とともに備えられていてもよい。
上記工具がコンクリートに予め開けられた穴7内にねじ込まれる際、ねじ山4
の楔状切歯は高圧でコンクリートに押付けられる。切歯の楔効果によって、コン
クリートに局部的な過大応力が発生し、このことにより裂け目が形成され、つい
にはコンクリートが削り取られる。このような切取り機構により、最終的にコン
クリート内に所望の雌ねじが形成される。
そして、図1乃至図14に示されるねじ山を備えたねじは、このようにして得
られた雌ねじ内に直接ねじ込まれ、ダボの考慮を全く要することなく、コンクリ
ートやレンガに対して取付けられるべき部品を強力に固定するはずである。しか
しながら、この場合のねじは、図3乃至図14を参照して説明され符号16で示
されたような、いかなる切歯も必要とするものではない。
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1995年3月2日
【補正内容】
請求の範囲
1. コンクリートやレンガ、あるいはこれらに類するものに直接ねじ込むた
めのタッピンねじであって、そのねじ山(14;4)がねじ軸部の長さ全体に渡
って少なくとも部分的に延びているタッピンねじにおいて、
ねじの谷径(dk)に対する外径(da)の比率が1.25〜1.5であり、
前記ねじ山(14;4)のリード(p)に対する前記外径(da)の比率が1
.5〜1.6であり、
前記ねじ山(14;4)のねじ山角(α)は35°以上50°未満であること
を特徴とするタッピンねじ。
2. 前記ねじ軸部は、前記ねじ山の基部の両側に設けられ削り取られた石粉
を取込むための窪み(8,9)を有することを特徴とする請求項1記載のタッピ
ンねじ。
3. 下穴(10)に入る前記タッピンねじは、前記下穴(10)の内径(db
)との関係において、前記リード(p)が次の式で表されることを特徴とする
請求項1または2記載のタッピンねじ。
1≧p/db≧0.6
4. 下穴(10)に入る前記タッピンねじは、前記下穴(10)の内径(db
)との関係において、前記ねじの谷径(dk)が次の式で表されることを特徴と
する請求項1乃至3のいずれかに記載のタッピンねじ。
1≧dk/db≧1−0.5/db
5. 下穴(10)に入る前記タッピンねじは、前記下穴(10)の内径(db
)との関係において、前記外径(da)が次の式で表されることを特徴とする請
求項1乃至4のいずれかに記載のタッピンねじ。
da=−0.0277db 2+1.491db−0.447
6. 前記ねじ山(14;4)の山頂(15)は、弓形の切歯(17)を有す
ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のタッピンねじ。
7. 前記ねじ山(14)の山頂(15)は複数の溝部(16)によって間隔
を置いて中断され、
前記複数の溝部(16)同士の間に残されたねじ山の山頂部分が、前記弓形の
切歯(17)を形成し、
この切歯(17)の切角部(17a)は、実質的に前記ねじ山(14)のねじ
込方向に向けられるとともに、半径方向(30)に対して負角(28)をなすよ
うに配置されていることを特徴とする請求項6記載のタッピンねじ。
8. 前記切歯(17)は、前記ねじ山(4;14)の1周につき6〜30歯
ずつ設けられていることを特徴とする請求項6または7記載のタッピンねじ。
9. 前記切歯(17)を形成する前記複数の溝部(16)は、前記ねじ山の
高さ(h)の5/7〜7/7の値の深さ(t)を有することを特徴とする請求項
6乃至9のいずれかに記載のタッピンねじ。
10. 前記切歯(17)の切角部(17a)の負角(28)は25°〜35
°の角度であることを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載のタッピンね
じ。
11. 前記ねじ頭部(11)に代えて、または前記ねじ頭部(11)への延
長部として、延長部、特にメートルねじ付きのねじボルトを備えたことを特徴と
する請求項1乃至10のいずれかに記載のタッピンねじ。
12. ねじ込み方向(E)とは反対側のねじ山フランク面(14′)の、ね
じの縦軸に垂直な面に対するアタック角(β)は、ねじ込み方向側のねじ山フラ
ンク面(14'')のアタック角より小さく、かつ、好ましくは2°〜5°の角度
であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のタッピンねじ。
13. コンクリートや石、あるいはこれらに類するものにねじ穴を作るため
の工具としてとして構成され、
把持部(1)と、軸部(2)と、ねじ山(4)を有する半径一定のガイド部(
3)と、わずかに円錐状をなすねじ付き先端部(5)と、を備えたことを特徴と
する請求項1乃至12のいずれかに記載のタッピンねじ。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),AU,CA,JP,US
(72)発明者 ヘッティッヒ,ウルリッヒ
ドイツ連邦共和国フルオルンビンツェル
ン、ハウプトシュトラーセ、11
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. そのねじ山(14;4)がねじ軸部の長さ全体に渡って少なくとも部分 的に延びており、コンクリートやレンガ、あるいはこれらに類するものに直接ね じ込むためのタッピンねじであって、 ねじの谷径(dk)に対する外径(da)の比率が約1.25〜1.5であり、 前記ねじ山(14;4)のリード(p)に対する前記外径(da)の比率が約 1.5〜1.6であり、 前記ねじ山(14;4)のねじ山角(α)は35°以上50°未満であること を特徴とするタッピンねじ。 2. 前記ねじ軸部は、前記ねじ山の基部の両側に設けられ削り取られた石粉 を取込むための窪み(8,9)を有することを特徴とする請求項1記載のタッピ ンねじ。 3. 前記ねじを受入れるための下穴(10)の内径(db)との関係におい て、前記リード(p)は次の式で表されることを特徴とする請求項1または2記 載のタッピンねじ。 1≧p/db≧0.6 4. 前記下穴の内径(db)との関係において、前記谷径(dk)は次の式で 表されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のタッピンねじ。 1≧dk/db≧1−0.5/db 5. 前記下穴の内径(db)との関係において、前記外径(da)は次の式で 表されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のタッピンねじ。 da=−0.0277db 2+1.491db−0.447 6. 前記ねじ山(14;4)の山頂(15)は、弓形の切歯(17)を有す ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のタッピンねじ。 7. 前記ねじ山の山頂(15)は複数の溝部(16)によって間隔を置いて 中断され、 前記複数の溝部(16)同士の間に残されたねじ山の山頂部分が、前記弓形の 切歯(17)を形成し、 この切歯(17)の切角部(17a)は、実質的に前記ねじ山(14)のねじ 込方向に向けられるとともに、半径方向(30)に対して負角(28)をなすよ うに配置されていることを特徴とする請求項6記載のタッピンねじ。 8. 前記切歯(17)は、前記ねじ山(14;4)の1周につき6〜30歯 ずつ設けられていることを特徴とする請求項6または7記載のタッピンねじ。 9. 前記切歯(17)を形成する前記複数の溝部(16)は、前記ねじ山の 高さ(h)の5/7〜7/7の値の深さ(t)を有することを特徴とする請求項 6乃至9のいずれかに記載のタッピンねじ。 10. 前記切歯(17)の切角部(17a)の負角(28)は25°〜35 °の角度であることを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載のタッピンね じ。 11. 前記ねじ頭部(11)に代えて、または前記ねじ頭部(11)への延 長部として、延長部、特にメートルねじ付きのねじボルトを備えたことを特徴と する請求項1乃至10のいずれかに記載のタッピンねじ。 12. ねじ込み方向(E)とは反対側のねじ山フランク面(14′)の、ね じの縦軸に垂直な面に対するアタック角(β)は、ねじ込み方向側のねじ山フラ ンク面(14'')のアタック角より小さく、かつ、好ましくは2°〜5°の角度 であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のタッピンねじ。 13. コンクリートや石、あるいはこれらに類するものにねじ穴を作るため の工具としてとして構成され、 把持部(1)と、軸部(2)と、ねじ山(4)を有する半径一定のガイド部 (3)と、わずかに円錐状をなすねじ付き先端部(5)と、を備えたことを特徴 とする請求項1乃至12のいずれかに記載のタッピンねじ。
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