知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022088911
(43)【公開日】2022-06-15
(54)【発明の名称】軟質材固定用の締結具
(51)【国際特許分類】
F16B 39/24 20060101AFI20220608BHJP
F16B 25/10 20060101ALI20220608BHJP
F16B 43/00 20060101ALI20220608BHJP
E04B 1/80 20060101ALI20220608BHJP
【ＦＩ】
F16B39/24 M
F16B25/10 B
F16B43/00 Z
E04B1/80 Z
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020201044
(22)【出願日】2020-12-03
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2021-08-04
(71)【出願人】
【識別番号】508078824
【氏名又は名称】近江ＯＦＴ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099966
【弁理士】
【氏名又は名称】西 博幸
(74)【代理人】
【識別番号】100134751
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 隆一
(72)【発明者】
【氏名】永嶋 達也
【テーマコード（参考）】
2E001
3J034
【Ｆターム（参考）】
2E001DD01
2E001GA12
3J034AA07
3J034BA20
3J034BB04
3J034CA03
(57)【要約】
【課題】デッキプレートのような基材に断熱材等の軟質材を固定するための締結具において、構造を簡単化しつつ締結強度と緩み止め効果とを向上させる。
【解決手段】締結具は、ドリルねじ等の自己穿孔機能付きビスと、断熱材等の軟質材１７に重なるワッシャー１５とから成っている。ビスにおける頭部３の座面７は複数の稜線７ａを有する多角形になっている一方、ワッシャー１５には、ビスの角形座面７と嵌合する角形のテーパ状筒部１６が形成されている。締結後にビスが緩むためには、ビスがワッシャー１５に対して回転する必要があり、ビスが回転するためには、座面７の稜線７ａによってワッシャー１５を押し下げねばならないが、ワッシャー１５は既に軟質材に食い込んでいるため、ワッシャー１５を軟質材に更に食い込ませることはできない。すなわち、軟質材の弾性復元力によってビスの戻り回転が阻止される。よって、緩み止め効果が高い。
【選択図】図２
【解決手段】締結具は、ドリルねじ等の自己穿孔機能付きビスと、断熱材等の軟質材１７に重なるワッシャー１５とから成っている。ビスにおける頭部３の座面７は複数の稜線７ａを有する多角形になっている一方、ワッシャー１５には、ビスの角形座面７と嵌合する角形のテーパ状筒部１６が形成されている。締結後にビスが緩むためには、ビスがワッシャー１５に対して回転する必要があり、ビスが回転するためには、座面７の稜線７ａによってワッシャー１５を押し下げねばならないが、ワッシャー１５は既に軟質材に食い込んでいるため、ワッシャー１５を軟質材に更に食い込ませることはできない。すなわち、軟質材の弾性復元力によってビスの戻り回転が阻止される。よって、緩み止め効果が高い。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
雄ねじを設けた軸部の基端に頭部が形成されて前記軸部の先端には自己穿孔部が形成されたビスと、前記ビスの軸部が貫通する中心穴を有するワッシャーとから成り、
前記ビスにおける頭部の座面は前記軸部に向けて縮径したテーパ状に形成されている一方、前記ワッシャーは前記ビスにおける頭部の外径の数倍の外径であり、このワッシャーの中央部に、前記ビスにおける頭部の座面に重なるテーパ状筒部が形成されている構成であって、
前記ビスにおける頭部の座面は、軸心と直交した方向から見た断面形状が多角形に形成されている一方、前記ワッシャーのテーパ状筒部は、前記ビスにおける頭部の座面に重なる多角形に形成されている、
軟質材固定用の締結具。
前記ビスにおける頭部の座面は前記軸部に向けて縮径したテーパ状に形成されている一方、前記ワッシャーは前記ビスにおける頭部の外径の数倍の外径であり、このワッシャーの中央部に、前記ビスにおける頭部の座面に重なるテーパ状筒部が形成されている構成であって、
前記ビスにおける頭部の座面は、軸心と直交した方向から見た断面形状が多角形に形成されている一方、前記ワッシャーのテーパ状筒部は、前記ビスにおける頭部の座面に重なる多角形に形成されている、
軟質材固定用の締結具。
【請求項2】
前記ビスの雄ねじには、ねじ山を全体的に又は部分的に分断する切欠き溝の群が周方向に分かれて複数条形成されている、
請求項１に記載した軟質材固定用の締結具。
請求項１に記載した軟質材固定用の締結具。
【請求項3】
前記ビスにおける切欠き溝の条数は、前記頭部における座面の角数及び前記ワッシャーにおけるテーパ状筒部の角数と一致している、
請求項２に記載した軟質材固定用の締結具。
請求項２に記載した軟質材固定用の締結具。
【請求項4】
請求項１～３のうちのいずれかに記載した軟質材固定用のビス。
【請求項5】
請求項１～３のうちのいずれかに記載した軟質材固定用のワッシャー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願発明は、断熱材のように弾性に抗して圧縮変形する軟質材の固定に使用する締結具、及びこれに使用するビス、ワッシャーに関するものである。
【背景技術】
【0002】
建物などに圧縮変形する断熱材が使用されており、この断熱材は、建物の基材にビス及びワッシャーによって固定されていることが多い。例えば、建物の屋根部を構成するデッキプレート（折板）の上面に無機系や樹脂系の断熱材を配置して、この断熱材をワッシャー及びビスで固定することが行われている（例えば特許文献１）。或いは、木造住宅の内断熱構造として、断熱材をコンパネ材等の木製基材にビス及びワッシャーで固定することが行われている。
【0003】
ワッシャーは金属板製である場合と特許文献１のように樹脂製である場合とがあるが、いずれにしても、ワッシャーの外径はビスの頭部の外径の数倍の大きさに設定されており、断熱材を広い面積で押さえ保持している。
【0004】
基材が金属板製である場合は、ビスは先端にドリル部を形成したドリルねじが使用されていることが多く、基材が木製である場合は、ビスは先端を先窄まりに形成してねじ山を尖端から立ち上げた揉み切りタイプになっていることが多い（木製基材に固定するビスにおいても、基材の割れを防止するためビスの先端にドリル部を形成することは行われている。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭６０－１５９４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
建物や構造物において、断熱材等の軟質材（ワーク）をデッキプレート等の基材に固定した場合の問題として、締結後のビスの緩みが挙げられる。
【0007】
緩みの原因は多々ある。例えば、風によって、軟質材が構造材から離反する方向に押されることが原因になっていることがある。風圧によって軟質材が弾性に抗して圧縮変形し、弾性復元力によって戻る、という動きを繰り返すことによってビスに振動が作用すると、ビスが加速度的に緩みやすくなってしまう。空調機器の振動が基材を伝ってビスに作用することによっても、緩みが発生することがある。
【0008】
本願発明はこのような現状を背景に成されたものであり、軟質材の性質を利用して簡単な構造で緩みを防止できる締結具を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本願発明は様々な構成を含んでおり、その典型を各請求項で特定している。このうち請求項１の発明は締結具に関するもので、この締結具は、
「雄ねじを設けた軸部の基端に頭部が形成されて前記軸部の先端には自己穿孔部が形成されたビスと、前記ビスの軸部が貫通する中心穴を有するワッシャーとから成り、
前記ビスにおける頭部の座面は前記軸部に向けて縮径したテーパ状に形成されている一方、前記ワッシャーは前記ビスにおける頭部の外径の数倍の外径であり、このワッシャーの中央部に、前記ビスにおける頭部の座面に重なるテーパ状筒部が形成されている」
という基本構成になっている。
「雄ねじを設けた軸部の基端に頭部が形成されて前記軸部の先端には自己穿孔部が形成されたビスと、前記ビスの軸部が貫通する中心穴を有するワッシャーとから成り、
前記ビスにおける頭部の座面は前記軸部に向けて縮径したテーパ状に形成されている一方、前記ワッシャーは前記ビスにおける頭部の外径の数倍の外径であり、このワッシャーの中央部に、前記ビスにおける頭部の座面に重なるテーパ状筒部が形成されている」
という基本構成になっている。
【0010】
そして、上記基本構成において、
「前記ビスにおける頭部の座面は、軸心と直交した方向から見た断面形状が多角形（非円形）に形成されている一方、前記ワッシャーのテーパ状筒部は、前記ビスにおける頭部の座面に重なる多角形に形成されている」
という特徴を備えている。
「前記ビスにおける頭部の座面は、軸心と直交した方向から見た断面形状が多角形（非円形）に形成されている一方、前記ワッシャーのテーパ状筒部は、前記ビスにおける頭部の座面に重なる多角形に形成されている」
という特徴を備えている。
【0011】
請求項１の好適な展開例として、請求項２の発明では、
「前記ビスの雄ねじには、ねじ山を全体的に又は部分的に分断する切欠き溝の群が周方向に分かれて複数条形成されている」
という構成になっている。
「前記ビスの雄ねじには、ねじ山を全体的に又は部分的に分断する切欠き溝の群が周方向に分かれて複数条形成されている」
という構成になっている。
【0012】
更に、請求項２の発明の好適な展開例として、請求項３では、
「前記ビスにおける切欠き溝の条数は、前記頭部における座面の角数及び前記ワッシャーにおけるテーパ状筒部の角数と一致している」
という構成になっている。
「前記ビスにおける切欠き溝の条数は、前記頭部における座面の角数及び前記ワッシャーにおけるテーパ状筒部の角数と一致している」
という構成になっている。
【0013】
請求項４の発明では、「請求項１～３のうちのいずれかに記載した軟質材固定用のビス」を特定しており、請求項５の発明では、「請求項１～３のうちのいずれかに記載した軟質材固定用のワッシャー」を特定している。
【0014】
本願発明においても、基材が金属板製である場合は、ビスは、先端にドリル部を形成したドリルねじを使用するのが好適であり、基材が木製である場合は、ビスは先端を尖らせた揉み切りタイプを使用するのが好適であるが、基材が金属板製である場合は、状況によってはタッピンねじも使用可能である。
【0015】
ワッシャーは金属板製又は合成樹脂製であるが、いずれにしても、リブ等の補強手段を設けたり、ワークに対する回転阻止手段を設けたりすることができる。また、本願発明では、ワークが軟質材と硬質材との積層構造になっている場合も含んでおり、この場合、ワッシャーは硬質材に重なっていてもよい。
【発明の効果】
【0016】
ビスが緩もうとする（戻り回転しようとする）と、ワッシャーもビスと一緒に緩もうとするが、本願発明において、ワッシャーの外径はビスの頭部の外径よりも遥かに大きいため、ワッシャーの戻り回転に対する抵抗は非常に大きい。従って、振動等によってビスに戻り回転の外力が作用しても、ワッシャーはビスと一緒に連れ回転することはなく、ビスが戻り回転する（緩む）ためには、ビスがワッシャーに対して戻り回転しなければならない。
【0017】
しかるに、本願発明では、ビスの座面とワッシャーのテーパ状筒部とは多角形に形成されて嵌合しているため、ビスが戻り回転するためにはワッシャーを押し下げねばならず、そのためには、ワッシャーで軟質材を圧縮変形させなければならないが、ワッシャーは軟質材と広い面積で重なっているため、軟質材を圧縮変形させることは困難であることが多い。
【0018】
すなわち、軟質材の弾性復元力がワッシャーを介してビスの戻り回転に対する抵抗として作用しているのであり、これにより、ビスの緩みを著しく抑制できる。しかも、ビスの座面とワッシャーのテーパ状筒部とを多角形に形成するだけの構造であるため、構造は簡単であってコスト抑制及び汎用性に優れている。
【0019】
請求項２のように、ビスの雄ねじに切欠き溝の群を形成すると、切り粉の排出を容易化できてねじ込み抵抗を低減できる利点がある。また、実施形態で詳述するように、基材が金属板製である場合には切欠き溝によって緩みを抑制することも可能であり、従って、ビスの緩み防止効果を助長できる利点がある。
【0020】
このようにビスの雄ねじに切欠き溝を形成する場合、切欠き溝の条数と座面及びテーパ状筒部の角数とを一致させると、切欠き溝による緩み防止機能と、角形座面及び角形テーパ状筒部による緩み抑制機能とが同時に作用するため、ビスの緩みに対する抵抗を増大させて、緩み抑制効果を更に向上できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】第１実施形態を示す図で、（Ａ）は切欠き溝の大部分を省略した正面図、（Ｂ）はねじ部を示す部分的な図（写真）、（Ｃ）は平面図、（Ｄ）は部分的な拡大図、（Ｅ）は（Ｄ）のＥ－Ｅ視断面図、（Ｆ）はビスの頭部とワッシャーとの分離斜視図、（Ｇ）はワッシャーを裏返した状態での斜視図である。
【図2】（Ａ）は使用状態の概略縦断面図、（Ｂ）は使用状態の詳細な縦断面図、（Ｃ）は締結作業初期の縦断面図、（Ｄ）は（Ｂ）のＤ－Ｄ視断面図、（Ｅ）は緩み止めの作用を示す図である。
【図3】（Ａ）はねじ込みきった状態での要部縦断面図、（Ｂ）は切欠き溝の部分の拡大図、（Ｃ）は姿勢を変えた別例の切欠き溝の拡大図、（Ｄ）は更に切欠き溝の別例の斜視図である。
【図4】他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
(1).ドリルねじの構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、ビスとしてドリルねじを使用している。ドリルねじは鋼やステンレス等の金属製であり、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、軸１とその先端（一端）に設けたドリル部２（自己穿孔部）と、軸１の基端（他端）に設けた頭部３とから成っており、軸１には１条のねじ山４より成るねじ部が形成されている。以下では、方向を特定するため便宜的に上下の文言を使用するが、ドリル部２が下に位置して頭部３が上に位置していると定義している。従って、平面視では頭部３の頂面が現れる。
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、ビスとしてドリルねじを使用している。ドリルねじは鋼やステンレス等の金属製であり、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、軸１とその先端（一端）に設けたドリル部２（自己穿孔部）と、軸１の基端（他端）に設けた頭部３とから成っており、軸１には１条のねじ山４より成るねじ部が形成されている。以下では、方向を特定するため便宜的に上下の文言を使用するが、ドリル部２が下に位置して頭部３が上に位置していると定義している。従って、平面視では頭部３の頂面が現れる。
【0023】
ドリル部２は従来から知られた形状のものであり、一対の縦溝５と一対の切り刃６とが形成されており、ドリル部２の先端にはチゼルエッジが形成されている。縦溝５はねじ部の先端部まで延びており、ねじ山４の始端部が縦溝５によって分断されている。
【0024】
頭部３は下窄まりテーパ形の座面７を有する皿タイプになっており、頂面にはドライバビット（図示せず）が係合する四角形の係合溝（リセス）８を形成している。係合溝８は十字形などの他の形態であってもよい。
【0025】
座面７は、軸心と直交した平面で切断した平断面視において８角形になっている。従って、放射方向に延びる８本の稜線７ａが周方向に並んでおり、隣り合った稜線の間は平端面になっている。なお、隣り合った稜線７ａの間の部位を軸心側に凹んだ凹面に形成することも可能である。
【0026】
図１（Ｄ）に示すように、ねじ山４は、稜線を糸面に形成しているが基本的に断面三角形になっており（正確には断面形状は台形になっている）、軸心Ｏと直交した平面と進み側フランク９とが成す角度θ１が、軸心Ｏと直交した平面と追い側フランク１０とが成す角度θ２よりも大きい角度になっている。例えば、θ１は３０～３５°、θ２は０～１０°程度に設定できる。θ１＋θ２がねじ山４の角度になるが、このねじ山４の角度は３５～４５°程度に設定している。
【0027】
図１（Ｄ）に、ねじ山４の付け根の幅寸法（山の厚さ）Ｗとねじ山４の高さＨとを表示しているが、Ｗ＜Ｈの関係になっている（両者は略同じであってもよい。）。従って、ねじ山４は、ねじ込み対象の薄金属板製基材１１に対して食い込みやすい形状になっている。
【0028】
隣り合ったねじ山４の間には、帯状の谷面１２が存在している。谷面１２の溝幅Ｅはねじ山４の最大幅Ｗよりも小さくなっている。谷面１１の外径Ｄ１（図３（Ａ）参照）は、ドリル部２の回転外径Ｄ２（図２（Ｂ）参照）よりも少し大径に設定されている。従って、基材１１に形成された下穴は谷面１２によって押し広げ拡径される。谷面１２の溝幅Ｅは、基材１１の板厚ｔよりも小さい寸法になっている。例えば、基材１１の板厚ｔが１．０ｍｍであると、溝幅Ｅは０．８ｍｍ程度に設定されている。
【0029】
なお、基材１１の板厚ｔは様々であるが、本実施形態では、基材１１の板厚ｔに対応して溝幅Ｅなどを設定している。すなわち、建物の構造材は各メーカーにおいて規格化されていることが普通であり、各社の規格において板厚が共通していることも普通である。そこで、本願発明では、規格に応じて数値を選択しているのであり、これにより、多くの構造材に適用できる。
【0030】
ねじ山４は、その始端から徐々に高さを高くしている。従って、図１（Ａ）に示すように、ねじ部は、ねじ山４の高さが変化しているテーパ部４ａを有しており、テーパ部４ａよりも後続の部位は、外径が一定したストレート部になっている。
【0031】
軸１の首下部には、ねじ山４が存在しないねじ無し部１３が僅かに存在しているが、ねじ山４の終端を軸部１の上端まで延ばしてよいし、長い長さのねじ無し部１３があってもよい。
【0032】
ねじ山４には、これを周方向に分断するような状態で軸方向に延びる（点在する）Ｖ形の切欠き溝１４が、周方向に離れて複数条形成されている（図２（Ｃ）（Ｄ）では切欠き溝１４は省略している。）。図示の形態では、切欠き溝１４の深さはねじ山４の高さよりも低くなっている。従って、図１（Ｅ）に示すように、切欠き溝１４の底１４ａは、谷面１２まで至ることなくねじ山４の中途高さに位置しているが、切欠き溝１４の底１４ａを谷面１２に至らせてもよい。そして、隣り合った切欠き溝１４の底１４ａの縁間の間隔Ｌは、基材１１の板厚ｔと略同じか大きい寸法に設定している。
【0033】
切欠き溝１４の始端は、テーパ部１２の終端部から始まっている。従って、ねじ山４のうちテーパ部４ａの箇所の大部分には切欠き溝１４は形成されていない。また、切欠き溝１４は、ねじ山４と同じ方向に傾斜するように軸心回りに捩じれた姿勢（螺旋姿勢）になっており、軸心に対するリード角は非常に小さくなっている（半周程度のねじれで１０山かそれ以上を通過するようになっている。）。
【0034】
なお、基材１１の板厚ｔが１．０ｍｍである場合の好適な寸法として、ねじ山４の外径を約７ｍｍ、谷径Ｄ１を約４．２ｍｍ、ピッチＰを約１．８ｍｍ、ドリル部２の回転外径Ｄ２を３．４ｍｍ程度に設定できる。長さは任意に設定される。
【0035】
ドリルねじは、ワッシャー１５とセットで使用される。すなわち、ドリルねじとワッシャー１５とで締結具が構成されている。実施形態のワッシャー１５は金属板製で円形に形成されており、ドリルねじにおける頭部３の外径の数倍（５倍程度）の外径になっている。そして、中央部に、ドリルねじにおける角形の座面７と重なり合う平面視（或いは底面視）８角形のテーパ状筒部１６が形成されている。従って、テーパ状筒部１６は８条の谷線１６ａを有して、隣り合った谷線１６ａの間は平坦面になっている。テーパ状筒部１６には、ドリルねじの軸部１が貫通する中心穴１６ｂが空いている。
【0036】
既述のとおり、座面７のうち隣り合った稜線７ａの間の部位を凹面に形成することが可能であるが、この場合は、テーパ状筒部１６については、隣り合った谷線１６ａの間の部位を内向きに湾曲して膨れた凸面に形成したらよい。なお、ワッシャー１５の外形は、正方形や正６角形、正８角形等の正多角形に形成してもよい。正多角形に形成した場合、コーナー部を下向きに折り曲げて係止部と成すことも可能である。ワッシャー１５の外径（多角形の場合は外接円の直径）は、ドリルねじの頭部３の外径の３倍以上あるのが好ましい。
【0037】
(2).施工状態・ドリルねじ自体の緩み防止効果
本実施形態の締結具は、様々な現場（構造体）に使用できる。例えば、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、軟質材の一例として断熱材１７を基材の一例としてのデッキプレート１８に固定することに使用できる。施工後は、ドリルねじの頭部３とワッシャー１５と断熱材１７とは、防水シート１９で覆われている。
本実施形態の締結具は、様々な現場（構造体）に使用できる。例えば、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、軟質材の一例として断熱材１７を基材の一例としてのデッキプレート１８に固定することに使用できる。施工後は、ドリルねじの頭部３とワッシャー１５と断熱材１７とは、防水シート１９で覆われている。
【0038】
施工において、ドリルねじは、ドリル部２の穿孔作用とねじ部のねじ込み作用とによって断熱材１７に進入していき、次いで、図２（Ｃ）に示すように、デッキプレート１８にドリル部２によって下穴２０が空けられ、次いで、ねじ山４のねじ込みに伴い、下穴２０が谷面１２によって押し広げられて拡径されていくと共に、ねじ山４が下穴２０の内周縁部２１に食い込んでいき、やがて、頭部３がワッシャー１５に強く当接してねじ込みが停止される。
【0039】
断熱材１７は、ワッシャー１５の押圧作用によって少し圧縮変形する。従って、締結後の状態では、ワッシャー１５は、断熱材１７にめり込んだ状態（埋め込まれた状態）になっている。従って、ワッシャー１５は、断熱材１７の弾性復元力によって上向きに押圧（付勢）されており、この押圧作用により、ワッシャー１５と断熱材１７との間に強い摩擦抵抗が生じている。
【0040】
本実施形態では、Ｄ１＜Ｄ２であることとＥ＜Ｔであることとにより、図３に示すように、まず、デッキプレート１８の内周縁部２１は潰れ変形しつつねじ部の谷面１２にきっちり嵌合して上下方向の動き（曲がり変形）が規制されると共に、強制的な押し広げ（拡径）による肉の移動によって、内周縁部２１の一部が厚肉部２１ａになる。
【0041】
更に述べると、ねじ部のねじ込みに際して、内周縁部２１はねじ込み初期において上下方向に変形して一部がねじ部の谷に入り込んだ食い込み部２１ｂとなり、その状態で拡径作用を受けることにより、軸心Ｏを挟んで食い込み部２１ｂと反対側に位置した部位に強い押圧力が作用して厚肉部２１ａになると云える。つまり、下穴２０の半分程度がねじ部の谷に対して強く突っ張った食い込み部２１ｂになることにより、内周縁部２１は食い込み部２１ｂと反対側に逃げて厚肉部２１ａが形成されると云える。
【0042】
そして、厚肉部２１ａにねじ山４がしっかりと食い込むことにより、高い締結力と緩み止め効果が発揮されると共に、下穴２０の雌ねじが潰れてねじ部が空回りしてしまうストリッピング現象も防止できる。
【0043】
更に、本実施形態では、切欠き溝１４のうちねじ込み方向に向いた進み側端面１４ｂが切り刃として作用することにより、ねじ込みに要する力を低減できると共に、内周縁部２１の厚肉部２１ａに対するねじ山４の食い込みを良好ならしめて、雌ねじ形成機能を向上できる。この場合、切欠き溝１４は８条形成されており、隣り合った切欠き溝１４の軸方向の高さはＰ／８になるため、半周程度の範囲で、少なくとも３条又は４条の切欠き溝１４がデッキプレート１８における下穴２０の内周に重なっている。
【0044】
このため、切欠き溝１４は下穴２０の内周面と頻繁に重なって、切欠き溝１４の進み側端面１４ｂによる切削機能を確実化できる。切欠き溝１４の追い側端面１４ｃは緩みに対して抵抗として作用するが、複数の切欠き溝１４の追い側端面１４ｃが特に厚肉部２１ａの箇所で下穴２０に突っ張っているため、高い緩み止め効果を発揮できる。
【0045】
付言すると、厚肉部２１ａは弾性変形しつつ雌ねじが形成されており、ねじ込みが終わると弾性復元力（スプリングバック）が作用するが、弾性復元力によって厚肉部２１ａが切欠き溝１４に食い込んで、切欠き溝１４の進み側端面１４ｂがねじ戻しに対して強い抵抗として作用する。
【0046】
図３（Ｃ）に示すように、切欠き溝１４はねじ山４の傾斜方向と逆方向に傾斜させることも可能であるが、実施形態のように切欠き溝１４をねじ山４と同じ方向に傾斜させると、図３（Ｂ）に矢印２４で示すように、ドリルねじをねじ戻そうとすると（上昇させようとすると）、切欠き溝１４の追い側面１４ｃがデッキプレート１８を下向きに押すように作用するため、ドリルねじの緩みに対する抵抗作用が発揮されると解される。よって、緩み止め効果にも優れていると云える。
【0047】
図３（Ｄ）に示すように、ねじ山４は、２本の稜線４ｂ，４ｃを有する溝付き方式に形成することも可能であり、図示の例では、切欠き溝１４は追い側フランクの箇所のみに形成している。切欠き溝１４は、谷面１２まで至っているが、点線で示すように、中途高さで終わらせてもよい。
【0048】
切欠き溝１４はねじ山４の全体を分断するように形成することも可能であるが、図示のように追い側フランクの箇所のみに形成すると、基材１０，１８を谷部に押し込む機能が高くなるため、緩み防止効果を向上できる。また、切欠き溝１４は進み側フランクの箇所のみに形成することも可能であるが、図示の例のように、追い側フランクの箇所に形成すると、ねじ戻しに対して切欠き溝１４が抵抗として作用する機能が高くなるため、緩み止め効果を更に向上できる利点がある。追い側フランクの箇所に切欠き溝１４を形成する場合は、追い側フランクの角度θ２は、５～１０°程度でよい。
【0049】
(3).ワッシャーとドリルねじとの緩み防止協働作用
既述のとおり、ワッシャー１５は断熱材１７に押し込まれた状態になる。従って、ねじ込み抵抗は大きいが、既述のとおり、本実施形態のドリルねじはデッキプレート１８に対して高い締結力を有するため、デッキプレート１８に形成された雌ねじが潰れる現象を生じることなく、ワッシャー１９を断熱材１７に強く押し付けてしっかりとねじ込むことができる。
既述のとおり、ワッシャー１５は断熱材１７に押し込まれた状態になる。従って、ねじ込み抵抗は大きいが、既述のとおり、本実施形態のドリルねじはデッキプレート１８に対して高い締結力を有するため、デッキプレート１８に形成された雌ねじが潰れる現象を生じることなく、ワッシャー１９を断熱材１７に強く押し付けてしっかりとねじ込むことができる。
【0050】
そして、ドリルねじが戻り回転しようとすると、ワッシャー１５にも戻り回転の外力が作用するが、ワッシャー１５はドリルねじの頭部３の外側に広く張り出しているため、ワッシャー１５と断熱材１７との間には大きな摩擦抵抗が生じており、従って、ドリルねじが緩むためには、回転不能に保持されたワッシャー１５に対してドリルねじのみが戻り回転する必要である。
【0051】
従って、ドリルねじが緩み回転しようとすると、ドリルねじの座面７の稜線７ａがワッシャー１５におけるテーパ状筒部１６面を乗り越えねばならず、すると、ねじの緩みに際しては、ワッシャー１５によって断熱材１７を圧縮変形させねばならないが、ワッシャー１５は大きな面積があることにより、断熱材１７を押し込むことに大きな抵抗が発生するため、ワッシャー１５によって断熱材１７を圧縮変形させることは困難であり、従って、格段に高い緩み止め効果を得ることができる。
【0052】
実施形態のように、切欠き溝１４の条数と角形座面７及び角形テーパ状筒部１６との角数を一致させると、切欠き溝１４の引っ掛かりによる緩み止め効果と、稜線７ａの乗り越え困難性による緩み止め効果とが同時に発揮されるため、緩み防止効果を格段に向上できて好適である。
【0053】
本実施形態では、座面７の稜線７ａによってテーパ状筒部１６が押されることにより、座面７とテーパ状筒部１６との噛み合いが変わっていく。従って、ねじ込み抵抗と緩み防止効果とは、座面７及びテーパ状筒部１６の角数が少ないほど高くなる。他方、ねじ込み抵抗及び緩み防止効果は、断熱材１７等の軟質ワークの弾性変形率にも依存している。従って、断熱材１７等の軟質ワークの弾性変形率を考慮して、頭部３の座面７及びワッシャー１９のテーパ状筒部１６の角数を設定したらよい。一般的には、角数は５～１０程度が好ましいといえる。
【0054】
(4).他の実施形態
図４では、ワッシャー１５の別例を示している。このうち図４（Ａ）に示す実施形態では、金属板製のワッシャー１５に、放射状リブ２３と環状リブ２４とを形成している。リブ２３，２４は下向きに突出するように（軟質材に食い込むように）膨出形成されている。リブ２３，２４の存在により、ワッシャー１５の剛性が高くなると共に、軟質材との摩擦抵抗も増大できる。ワッシャー１５を合成樹脂製にした場合は、リブ２３，２４は下向きに突出させたらよい。リブを設ける場合、そのパターンは任意に選択できる。
図４では、ワッシャー１５の別例を示している。このうち図４（Ａ）に示す実施形態では、金属板製のワッシャー１５に、放射状リブ２３と環状リブ２４とを形成している。リブ２３，２４は下向きに突出するように（軟質材に食い込むように）膨出形成されている。リブ２３，２４の存在により、ワッシャー１５の剛性が高くなると共に、軟質材との摩擦抵抗も増大できる。ワッシャー１５を合成樹脂製にした場合は、リブ２３，２４は下向きに突出させたらよい。リブを設ける場合、そのパターンは任意に選択できる。
【0055】
図４（Ｂ）に示す実施形態では、ワッシャー１５の外周に、軟質材に食い込む下向きの環状フランジ２５を形成している。この実施形態でも、環状フランジ２５によって剛性が向上すると共に、軟質材と間の摩擦力も向上できる。図４（Ｂ）の実施形態と図４（Ａ）の実施形態とを組み合わせてもよい。図示していないが、ワッシャー１５の外周縁に、軟質材に食い込む三角形の爪を周方向に適宜間隔で形成することも可能である。
【0056】
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。既に述べたが、ビスは揉み切りタイプのねじ（木ねじ）であってもよい。揉み切りタイプの場合、高さが相違する複数状のねじ山を形成することも可能である。いずれにおいても、切欠き溝は無くてもよい。ビスにおけるねじ山の形状は通常の三角形であってもよいし、各寸法は用途に応じて設定できる。
【0057】
また、本願発明は、角形座面と角形テーパ状筒部との特徴により、デザイン的にも優れた形態になっている。従って、意匠登録の対象にもなり得る。この場合、ビス及びワッシャーのそれぞれについて、個別に全体意匠としての登録対象になることはもとより、角形の座面及び角形のテーパ状筒部の箇所を特徴として、部分意匠として登録を受けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【0058】
本願発明は、軟質材用の締結具に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【0059】
１ ビスの例であるドリルねじを構成する軸部
２ ドリル部（自己穿孔部）
３ 頭部
４ ねじ山
７ 頭部の座面
７ａ 稜線
１０ 基材（相手材）
１４ 切欠き溝
１５ ワッシャー
１６ テーパ状筒部
１６ａ 谷線
１６ｂ 中心穴
１７ 軟質材の一例として断熱材
１８ 基材の一例としてのデッキプレート
２０ 下穴
２ ドリル部（自己穿孔部）
３ 頭部
４ ねじ山
７ 頭部の座面
７ａ 稜線
１０ 基材（相手材）
１４ 切欠き溝
１５ ワッシャー
１６ テーパ状筒部
１６ａ 谷線
１６ｂ 中心穴
１７ 軟質材の一例として断熱材
１８ 基材の一例としてのデッキプレート
２０ 下穴
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2021-05-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ねじ山を設けた軸部の基端に頭部が形成されて前記軸部の先端には自己穿孔部が形成されたビスと、前記ビスの軸部が貫通する中心穴を有して軟質材に重なるワッシャーとから成り、
前記ビスにおける頭部の座面は前記軸部に向けて縮径したテーパ状に形成されている一方、前記ワッシャーは前記ビスにおける頭部の外径の数倍の外径であり、このワッシャーの中央部に、前記ビスにおける頭部の座面に重なるテーパ状筒部が形成されている構成であって、
前記ビスにおける頭部の座面は、複数の平面が稜線を介して繋がった断面多角形に形成されている一方、
前記ワッシャーのテーパ状筒部は、前記ビスにおける頭部の座面と面接触して重なるように前記ビスにおける頭部の座面と同じ角数の平面が谷線を介して連続的に繋がった多角形に形成されており、
前記ビスのねじ込み終期に、前記ワッシャーは回転不能に保持されて前記軟質材が圧縮変形することにより、前記ビスにおける座面の稜線が前記ワッシャーのテーパ状筒部に当接したまま回転することが許容されている、
軟質材固定用の締結具。
前記ビスにおける頭部の座面は前記軸部に向けて縮径したテーパ状に形成されている一方、前記ワッシャーは前記ビスにおける頭部の外径の数倍の外径であり、このワッシャーの中央部に、前記ビスにおける頭部の座面に重なるテーパ状筒部が形成されている構成であって、
前記ビスにおける頭部の座面は、複数の平面が稜線を介して繋がった断面多角形に形成されている一方、
前記ワッシャーのテーパ状筒部は、前記ビスにおける頭部の座面と面接触して重なるように前記ビスにおける頭部の座面と同じ角数の平面が谷線を介して連続的に繋がった多角形に形成されており、
前記ビスのねじ込み終期に、前記ワッシャーは回転不能に保持されて前記軟質材が圧縮変形することにより、前記ビスにおける座面の稜線が前記ワッシャーのテーパ状筒部に当接したまま回転することが許容されている、
軟質材固定用の締結具。
【請求項2】
前記ビスのねじ山には、当該ねじ山を全体的に又は部分的に分断する切欠き溝の群が周方向に分かれて複数条形成されている、
請求項１に記載した軟質材固定用の締結具。
請求項１に記載した軟質材固定用の締結具。
【請求項3】
前記ビスにおける切欠き溝の条数は、前記頭部における座面の角数及び前記ワッシャーにおけるテーパ状筒部の角数と一致している、
請求項２に記載した軟質材固定用の締結具。
請求項２に記載した軟質材固定用の締結具。
【請求項4】
ねじ山を設けた軸部の基端に頭部が形成されて前記軸部の先端には自己穿孔部が形成されたビスと、前記ビスの軸部が貫通する中心穴を有して軟質材に重なるワッシャーとから成り、
前記ビスにおける頭部の座面は前記軸部に向けて縮径したテーパ状に形成されている一方、前記ワッシャーは前記ビスにおける頭部の外径の数倍の外径であり、このワッシャーの中央部に、前記ビスにおける頭部の座面に重なるテーパ状筒部が形成されている構成であって、
前記ビスにおける頭部の座面は、軸心側に凹んだ複数の凹面が稜線を介して繋がった断面多角形に形成されている一方、
前記ワッシャーのテーパ状筒部は、前記ビスにおける頭部の座面と面接触して重なるように前記ビスにおける頭部の座面と同じ角数の凸面が谷線を介して連続的に繋がった多角形に形成されており、
前記ビスのねじ込み終期に、前記ワッシャーは回転不能に保持されて前記軟質材が圧縮変形することにより、前記ビスにおける座面の稜線が前記ワッシャーのテーパ状筒部に当接したまま回転することが許容されている、
軟質材固定用の締結具。
前記ビスにおける頭部の座面は前記軸部に向けて縮径したテーパ状に形成されている一方、前記ワッシャーは前記ビスにおける頭部の外径の数倍の外径であり、このワッシャーの中央部に、前記ビスにおける頭部の座面に重なるテーパ状筒部が形成されている構成であって、
前記ビスにおける頭部の座面は、軸心側に凹んだ複数の凹面が稜線を介して繋がった断面多角形に形成されている一方、
前記ワッシャーのテーパ状筒部は、前記ビスにおける頭部の座面と面接触して重なるように前記ビスにおける頭部の座面と同じ角数の凸面が谷線を介して連続的に繋がった多角形に形成されており、
前記ビスのねじ込み終期に、前記ワッシャーは回転不能に保持されて前記軟質材が圧縮変形することにより、前記ビスにおける座面の稜線が前記ワッシャーのテーパ状筒部に当接したまま回転することが許容されている、
軟質材固定用の締結具。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0001】
本願発明は、断熱材のように弾性に抗して圧縮変形する軟質材の固定に使用する締結具に関するものである。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
本願発明は様々な構成を含んでおり、その典型を各請求項で特定している。このうち請求項１の発明は締結具に関するもので、この締結具は、
「ねじ山を設けた軸部の基端に頭部が形成されて前記軸部の先端には自己穿孔部が形成されたビスと、前記ビスの軸部が貫通する中心穴を有して軟質材に重なるワッシャーとから成り、
前記ビスにおける頭部の座面は前記軸部に向けて縮径したテーパ状に形成されている一方、前記ワッシャーは前記ビスにおける頭部の外径の数倍の外径であり、このワッシャーの中央部に、前記ビスにおける頭部の座面に重なるテーパ状筒部が形成されている」
という基本構成になっている。
「ねじ山を設けた軸部の基端に頭部が形成されて前記軸部の先端には自己穿孔部が形成されたビスと、前記ビスの軸部が貫通する中心穴を有して軟質材に重なるワッシャーとから成り、
前記ビスにおける頭部の座面は前記軸部に向けて縮径したテーパ状に形成されている一方、前記ワッシャーは前記ビスにおける頭部の外径の数倍の外径であり、このワッシャーの中央部に、前記ビスにおける頭部の座面に重なるテーパ状筒部が形成されている」
という基本構成になっている。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
そして、締結具は、上記基本構成において、
「前記ビスにおける頭部の座面は、複数の平面が稜線を介して繋がった断面多角形に形成されている一方、
前記ワッシャーのテーパ状筒部は、前記ビスにおける頭部の座面と面接触して重なるように前記ビスにおける頭部の座面と同じ角数の平面が谷線を介して連続的に繋がった多角形に形成されており、
前記ビスのねじ込み終期に、前記ワッシャーは回転不能に保持されて前記軟質材が圧縮変形することにより、前記ビスにおける座面の稜線が前記ワッシャーのテーパ状筒部に当接したまま回転することが許容されている」
という特徴を備えている。
「前記ビスにおける頭部の座面は、複数の平面が稜線を介して繋がった断面多角形に形成されている一方、
前記ワッシャーのテーパ状筒部は、前記ビスにおける頭部の座面と面接触して重なるように前記ビスにおける頭部の座面と同じ角数の平面が谷線を介して連続的に繋がった多角形に形成されており、
前記ビスのねじ込み終期に、前記ワッシャーは回転不能に保持されて前記軟質材が圧縮変形することにより、前記ビスにおける座面の稜線が前記ワッシャーのテーパ状筒部に当接したまま回転することが許容されている」
という特徴を備えている。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
請求項１の好適な展開例として、請求項２の発明では、
「前記ビスのねじ山には、当該ねじ山を全体的に又は部分的に分断する切欠き溝の群が周方向に分かれて複数条形成されている」
という構成になっている。
「前記ビスのねじ山には、当該ねじ山を全体的に又は部分的に分断する切欠き溝の群が周方向に分かれて複数条形成されている」
という構成になっている。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
請求項４の発明は、請求項１と同じ基本構成において、
「前記ビスにおける頭部の座面は、軸心側に凹んだ複数の凹面が稜線を介して繋がった断面多角形に形成されている一方、
前記ワッシャーのテーパ状筒部は、前記ビスにおける頭部の座面と面接触して重なるように前記ビスにおける頭部の座面と同じ角数の凸面が谷線を介して連続的に繋がった多角形に形成されており、
前記ビスのねじ込み終期に、前記ワッシャーは回転不能に保持されて前記軟質材が圧縮変形することにより、前記ビスにおける座面の稜線が前記ワッシャーのテーパ状筒部に当接したまま回転することが許容されている」
という構成になっている。
「前記ビスにおける頭部の座面は、軸心側に凹んだ複数の凹面が稜線を介して繋がった断面多角形に形成されている一方、
前記ワッシャーのテーパ状筒部は、前記ビスにおける頭部の座面と面接触して重なるように前記ビスにおける頭部の座面と同じ角数の凸面が谷線を介して連続的に繋がった多角形に形成されており、
前記ビスのねじ込み終期に、前記ワッシャーは回転不能に保持されて前記軟質材が圧縮変形することにより、前記ビスにおける座面の稜線が前記ワッシャーのテーパ状筒部に当接したまま回転することが許容されている」
という構成になっている。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0015】
ワッシャーは金属板製又は合成樹脂製であるが、いずれにしても、リブ等の補強手段を設けたり、ワーク（軟質材）に対する回転阻止手段を設けたりすることができる。また、本願発明では、ワークが軟質材と硬質材との積層構造になっている場合も含んでおり、この場合、ワッシャーは硬質材に重なっていてもよい。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0020】
このようにビスの雄ねじに切欠き溝を形成する場合、請求項３のように、切欠き溝の条数と座面及びテーパ状筒部の角数とを一致させると、切欠き溝による緩み防止機能と、角形座面及び角形テーパ状筒部による緩み抑制機能とが同時に作用するため、ビスの緩みに対する抵抗を増大させて、緩み抑制効果を更に向上できる利点がある。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0025】
座面７は、軸心と直交した平面で切断した平断面視において８角形になっている。従って、放射方向に延びる８本の稜線７ａが周方向に並んでおり、隣り合った稜線の間は平端面になっている。すなわち，８つの平面が稜線を介して周方向に連続して配置されている。
なお、隣り合った稜線７ａの間の部位を軸心側に凹んだ凹面に形成することも可能である。
なお、隣り合った稜線７ａの間の部位を軸心側に凹んだ凹面に形成することも可能である。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0049】
(3).ワッシャーとドリルねじとの緩み防止協働作用
既述のとおり、ワッシャー１５は断熱材１７に押し込まれた状態になる。従って、ねじ込み抵抗は大きいが、既述のとおり、本実施形態のドリルねじはデッキプレート１８に対して高い締結力を有するため、デッキプレート１８に形成された雌ねじが潰れる現象を生じることなく、ワッシャー１９を断熱材１７に強く押し付けてしっかりとねじ込むことができる。すなち、ワッシャー１５は回転不能に保持しつつ、断熱材１７を圧縮変形させて、ドリルねじの稜線７ａをワッシャー１５のテーパ状筒部１６に当接させた状態で回転させることかできる。
既述のとおり、ワッシャー１５は断熱材１７に押し込まれた状態になる。従って、ねじ込み抵抗は大きいが、既述のとおり、本実施形態のドリルねじはデッキプレート１８に対して高い締結力を有するため、デッキプレート１８に形成された雌ねじが潰れる現象を生じることなく、ワッシャー１９を断熱材１７に強く押し付けてしっかりとねじ込むことができる。すなち、ワッシャー１５は回転不能に保持しつつ、断熱材１７を圧縮変形させて、ドリルねじの稜線７ａをワッシャー１５のテーパ状筒部１６に当接させた状態で回転させることかできる。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0051】
従って、ドリルねじが緩み回転しようとすると、ドリルねじの座面７の稜線７ａがワッシャー１５におけるテーパ状筒部１６の面を乗り越えねばならず、すると、ねじの緩みに際しては、ワッシャー１５によって断熱材１７を圧縮変形させねばならないが、ワッシャー１５は大きな面積があることにより、断熱材１７を押し込むことに大きな抵抗が発生するため、ワッシャー１５によって断熱材１７を圧縮変形させることは困難であり、従って、格段に高い緩み止め効果を得ることができる。