木質系材料用自穿孔ねじ
【課題】ねじ込み時のトルクを安定的に小さくするとともに、引き抜き抵抗を安定的に大きくでき、かつ１本１本のねじ毎の、ねじ込み時トルク性能および引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる木質系材料用自穿孔ねじを提供する。
【解決手段】ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランク６の谷底からねじ山５の頂７までの長さＬlを、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランク８の谷底からねじ山５の頂７までの長さＬfより２０％以上短くすることにより、進み側フランクの面積を追い側フランクの面積より前記長さの比Ｌl／Ｌfに対応して小さくなるようにする。
【解決手段】ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランク６の谷底からねじ山５の頂７までの長さＬlを、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランク８の谷底からねじ山５の頂７までの長さＬfより２０％以上短くすることにより、進み側フランクの面積を追い側フランクの面積より前記長さの比Ｌl／Ｌfに対応して小さくなるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自らねじ立てをしながら（すなわち、自ら雌ねじを形成しながら）木質系材料にねじ込まれ、締め付けを行う木質系材料用自穿孔ねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願において、木質系材料とは、木材そのもの、および木材をその構成成分として製造されるパーチクルボード、中密度繊維板（ＭＤＦ）、合板、集成材、単板積層材（ＬＶＬ）等の材料をいうものとする。
【０００３】
従来のＪＩＳ規格に準拠するタッピンねじや、木ねじにおいては、木質系材料に使用した場合、ねじ込みトルクが大きくなり、かつ引き抜き強度が低いという問題があった。
【０００４】
そこで、この問題を解決するために、従来より、ねじ山の角度、条数、形状、ピッチ等をＪＩＳ規格と異にした木質系材料用自穿孔ねじが種々提案され、製造販売されている。
【０００５】
他方、金属材にねじ込まれるタッピンねじにおいては、従来より、ねじ込みを容易にするとともに抜けにくくするため、進み側フランク角より追い側フランク角を小さい非対称ねじ山形状とする技術がよく知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７７８３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来のＪＩＳ規格に準拠しない木質系材料用自穿孔ねじにおいても、ねじ込みトルクを小さくするという課題および引き抜き強度を大きくするという課題の２つを同時に十分に達成できるものはなかった。そして、多くの場合、製造過程での仕上がりのばらつきにより、製品となった１本１本のねじ毎の性能のばらつきが非常に大きく、本来は同一性能であるべき同一仕様の製品の中で、一部のねじは性能が高いが、一部のねじは性能が著しく低下するという現象が顕著に見られ、締め付け易さ、および引き抜き強度に関し、安定した性能が得られないという問題があった。
【０００８】
また、前記金属材にねじ込まれるタッピンねじにおけるように、進み側フランク角より追い側フランク角を小さい非対称ねじ山形状としても、木質系材料用自穿孔ねじにおいては、締め付けを容易にするとともに抜けにくくするという課題は解決できなかった。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的の一つは、ねじ込み時のトルクを安定的に小さくするとともに、引き抜き抵抗を安定的に大きくでき、かつ１本１本のねじ毎のねじ込みトルク性能および引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる木質系材料用自穿孔ねじを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、製造方法が簡単で安価に製造できる木質系材料用自穿孔ねじを提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、鋭意研究の結果、前記従来のねじの問題は、次のような事情により生じていることを見出した。
【００１３】
木質系材料は金属材料と異なり、柔らかく、かつ一般に密度等が均一でなく、強度が一様でない。特に、木材の小片を接着剤と混合し熱圧成形したパーティクルボ−ド、中密度繊維板（ＭＤＦ）等では、素材として構造的に不均一な部分が生じることは避けがたく、素材の板全体としては充分な強度があっても、ねじがねじ込まれる僅かな部分のみ素材の強度が小さくなっている場合もある。
【００１４】
その一方、通常、木質系材料にねじをねじ込む際には、ねじ頭部の駆動穴に工具の先端を挿入し、作業者が締め付け工具に自分の体重を掛ける等してねじに軸方向先端向きの大きな荷重を加えた状態で、ねじを駆動回転して、ねじ自らにより木質系材料に雌ねじを形成させながら、ねじ込んで行き、頭部と木質系材料との間に被締結物を挟んで締め付け、予め設定した回転トルクで電動工具を停止して、ねじの締結作業を終了する。または、作業者の手応え（トルクの反作用）で作業を完了する。ここにおいて注目すべきは、ねじ締め付け時には、ねじ締め付け作業者によりねじ進行方向に負荷された荷重が、進み側フランクでのみ受け止められることになり、追い側フランクでは受け止められないことである。
【００１５】
このように木質系材料にねじをねじ込む場合、進み側フランクに大きな軸方向荷重が作用される一方、既に述べた如く木質系材料は柔らかく、かつ密度および強度が均一でないことが多いので、従来のねじでは、ねじ込み時にねじと木質系材料との間に発生する摩擦力が大きく変動しがちであるとともに、木質系材料に形成される雌ねじもその形成過程で壊れてしまい易かったため、従来のねじでは、ねじ込みトルクが大きくなったり、引き抜き強度が低くなったり、１本１本のねじ毎の性能のばらつきが大きくなりやすかったのである。
【００１６】
また、前述の金属材にねじ込まれるタッピンねじにおけるように、進み側フランク角より追い側フランク角を小さい非対称ねじ山形状としても、金属と木質系材料との機械的特性の相違および生じる摩擦現象の相違により、木質系材料用自穿孔ねじにおいては、ねじ込みを容易にするとともに抜けにくくするという課題は解決できなかったのである。
【００１７】
本発明による木質系材料用自穿孔ねじは、このような本発明者の知見に基づいて発明されたものであり、請求項１に記載の発明による木質系材料用自穿孔ねじは、
金属材料からなり、自らねじ立てをしながら木質系材料にねじ込まれ、締め付けを行う木質系材料用自穿孔ねじにおいて、
ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬlが、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬfより２０％以上短くされているものである。
【００１８】
この請求項１の本発明においては、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬlが、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬfより２０％以上短くされており、これにより、進み側フランクの面積が追い側フランクの面積より前記長さの比Ｌl／Ｌfに対応して小さくされているので、ねじ締結時に被ねじ込み材と進み側フランクとの接触面積を減少させ、ねじ込み時の摩擦抵抗を一定以上少なくすることができる（なお、本発明者の長年の研究によれば、「摩擦力は垂直荷重に比例し、見かけの接触面積によらない」とするアモントン・クーロンの摩擦法則は、木質系材料に対する自穿孔ねじのねじ込み時に発生する摩擦力の場合には成立せず、木質系材料と進み側フランクとの接触面積が小さくなるほど、摩擦力は小さくなる）。
【００１９】
したがって、被ねじ込み材が木質系材料の場合においても、ねじ込み時の摩擦、ひいてはねじ込み時のトルクを安定的に小さくし、かつ１本１本のねじ毎の、ねじ込みトルク性能のばらつきを少なくすることができる。
【００２０】
また、ねじ込み時の摩擦が小さいことにより、ねじ込み時に木質系材料がねじの進み側フランクから受ける剪断力が小さいので、木質系材料に形成される雌ねじがその形成過程で壊れにくく、正常な状態に形成され易いため、引き抜き強度を安定的に大きくし、かつ１本１本のねじ毎の引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる。
【００２１】
加うるに、木質系材料と進み側フランクとの接触面積が小さいので、木質系材料が進み側フランクから受ける単位面積当たりの圧縮力（圧縮圧力）が高くなり、木質系材料がより大きく圧縮されて、形成される雌ねじ部分の密度が高くなり、ひいては雌ねじの強度が高くなる。したがって、これによっても、引き抜き強度を安定的に大きくし、かつ１本１本のねじ毎の、引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる。
【００２２】
さらに、締め付けが完了すると、軸方向荷重が除去され、追い側フランクがねじの締め付け力を受けて木質系材料と密着する。その上、木質系材料がねじ山全体を締め付ける方向にスプリングバックしてくる。ここにおいて、追い側フランクの面積が進み側フランクの面積より大きくされており、この広い面積の追い側フランクが木質系材料を安定に受け止めるので、これによっても、引き抜き強度を安定的に大きくし、かつ１本１本のねじ毎の引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる。
【００２３】
また、本発明の木質系材料用自穿孔ねじは、前述のような構成とするだけであるので、製造方法が簡単で安価に製造できる。
【００２４】
なお、よりよい効果を得るため、好ましくは、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬlは、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬfより、請求項２記載の本発明のように２４％以上短くするとよく、さらに好ましくは、請求項３記載の本発明のように２８％以上短くするとよい。
【００２５】
請求項４記載の本発明は、進み側フランクを追い側フランクより摩擦係数が小さな面とするものである。これにより、ねじ込み時のトルクを一層小さくかつ安定させることができるとともに、戻しトルクを増大させることができる。
【００２６】
請求項５記載の本発明は、進み側フランク角を追い側フランク角より小さくすることにより、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬlを、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬfより短くするものである。
【００２７】
このような進み側フランク角と追い側フランク角の大小関係は、前述の金属材にねじ込まれるタッピンねじにおいて、進み側フランク角より追い側フランク角を小さくする周知技術とは、全く反対であることが注意されなければならない。
【００２８】
請求項６記載の本発明は、進み側フランクの谷底端におけるねじ谷径Ｄlを追い側フランクの谷底端におけるねじ谷径Ｄfより太くすることにより、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬlを、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬfより短くするものである。
【００２９】
進み側フランク角を過小にすると、場合によっては製造上の問題等の弊害を招く虞があるが、この請求項６記載の本発明ではそのような問題を生じさせることなく、前記Ｌl／Ｌfの比を小さくすることができる。
【００３０】
請求項７記載の本発明は、ねじ山の全長または一部において、追い側フランクに放射状に突条または溝を設けたものである。この請求項７記載の本発明では、追い側フランクにおける摩擦力を増大させ、戻しトルクをより一層増大させることができる。
【００３１】
請求項８記載の本発明は、追い側フランク角を４５度としたものである。これにより、引き抜き力が木質系材料に対する剪断力と圧縮力に等分に分散されるので、引き抜き抵抗を最大にすることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の木質系材料用自穿孔ねじは、
（イ）ねじ込み時のトルクを安定的に小さくするとともに、引き抜き抵抗を安定的に大きくでき、かつ１本１本のねじ毎の、ねじ込みトルク性能および引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる、
（ロ）製造方法が簡単で安価に製造できる、
（ハ）追い側フランクの摩擦が大きくなるようにすることにより、戻しトルクを増大させることができる、
等の優れた効果を得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による木質系材料用自穿孔ねじの実施例１を示す側面図である。
【図２】実施例１のねじ山を示す拡大縦断面図である。
【図３】本発明による木質系材料用自穿孔ねじの実施例２を示す側面図である。
【図４】実施例２の追い側フランクに設けられた突条を示す拡大横断面図である。
【図５】本発明による木質系材料用自穿孔ねじの実施例３の追い側フランクに設けられた溝を示す拡大横断面図である。
【図６】本発明による木質系材料用自穿孔ねじの実施例４の追い側フランクに設けられた溝を示す拡大横断面図である。
【図７】本発明による木質系材料用自穿孔ねじの実施例５におけるねじ山を示す拡大縦断面図である。
【図８】本発明による木質系材料用自穿孔ねじの実施例６を示す側面図である。
【図９】実施例６のねじ山（突条のない部分）を示す拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１および２は本発明の実施例１を示している。木質系材料用自穿孔ねじ１は、鋼、ステンレス鋼、ニッケルクロム鋼等の金属からなり、転造により製作されており、軸部２とこの軸部２の一端部に設けられた頭部３とを一体的に有している。前記頭部３にはリセス４が設けられている。前記軸部２の外周には、１条のねじ山５が螺旋状に設けられている。前記ねじ山５の進み側フランク角αは２０度、追い側フランク角βは４５度とされており、したがって、進み側フランク角α＜追い側フランク角βとされている。
【００３６】
ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランク６の谷底からねじ山５の頂７までの長さをＬl、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランク６の谷底からねじ山５の頂７までの長さをＬfとすると、本実施例では、通常のねじの場合と同様に、進み側フランク６の谷底端におけるねじ谷径と追い側フランク８の谷底端におけるねじ谷径とが同じとされているので、
Ｌl＝（ねじ外径−ねじ谷径）／２ｃｏｓα
Ｌf＝（ねじ外径−ねじ谷径）／２ｃｏｓβ
となる。なお、この場合、（ねじ外径−ねじ谷径）＝ねじ山高さである。
【００３７】
したがって、
Ｌl／Ｌf＝０．７５２（７５．２％）
となっている。すなわち、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランク６の谷底からねじ山５の頂７までの長さＬlが、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランク８の谷底からねじ山５の頂７までの長さＬfより２４．８％短くされている。これにより、進み側フランク６の面積は追い側フランク８の面積より前記長さの比Ｌl／Ｌfに対応して小さくされている。
【００３８】
また、進み側フランク６は追い側フランク８より摩擦係数が小さな面とされている。これは、例えば、ねじ転造時に転造ダイスが追い側フランク８より進み側フランク６に強くかつ長く接触するようにすることにより実現できる。
【００３９】
この木質系材料用自穿孔ねじ１では、進み側フランク６の面積が追い側フランク８の面積より前記長さの比Ｌl／Ｌfに対応して小さくされているので、ねじ締結時に被ねじ込み材と進み側フランク６との接触面積を減少させ、ねじ込み時の摩擦抵抗を一定以上少なくすることができる。したがって、被ねじ込み材が木質系材料の場合においても、ねじ込み時の摩擦、ひいてはねじ込み時のトルクを安定的に小さくし、かつ１本１本のねじ１毎のねじ込みトルク性能のばらつきを少なくすることができる。
【００４０】
また、ねじ込み時の摩擦が小さいことにより、ねじ込み時に木質系材料がねじ１から受ける剪断力が小さいので、木質系材料に形成される雌ねじがその形成過程で壊れにくく、正常な状態に形成され易いため、引き抜き強度を安定的に大きくし、かつ１本１本のねじ１毎の引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる。
【００４１】
加うるに、木質系材料と進み側フランク６との接触面積が小さいので、木質系材料が進み側フランク６から受ける単位面積当たりの圧縮力（圧縮圧力）が高くなり、木質系材料がより大きく圧縮されて、形成される雌ねじ部分の密度が高くなり、ひいては雌ねじの強度が高くなる。したがって、これによっても、引き抜き強度を安定的に大きくし、かつ１本１本のねじ１毎の引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる。
【００４２】
さらに、締め付けが完了すると、軸方向荷重が除去され、追い側フランク８がねじの締め付け力を受けて木質系材料と密着する。その上、木質系材料がねじ山５全体を締め付ける方向にスプリングバックしてくる。ここにおいて、本発明では、追い側フランク８の面積が進み側フランク６の面積より大きくされており、この広い面積の追い側フランク８が木質系材料を安定に受け止めるので、これによっても、引き抜き強度を安定的に大きくし、かつ１本１本のねじ毎の引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる。
【００４３】
また、この木質系材料用自穿孔ねじ１は、前述のような構成とするだけであるので、製造方法が簡単で安価に製造できる。
【００４４】
また、本実施例では、進み側フランク６が追い側フランク８より摩擦係数が小さな面とされているので、ねじ込み時のトルクを一層小さくかつ安定させることができるとともに、戻しトルクを増大させることができる。
【００４５】
さらに、本実施例では、追い側フランク角βが４５度とされているので、引き抜き力が木質系材料に対する剪断力と圧縮力に等分に分散されるので、引き抜き抵抗を最大にすることができる。
【００４６】
ただし、本発明においては、追い側フランク角βを４５度以外の角度としてもよい。また、進み側フランク角αも２０度以外の角度としてもよい。
【００４７】
次に、本実施例の木質系材料用自穿孔ねじ１と従来ねじとの性能比較試験を行った結果について説明する。
【００４８】
試験対象の本実施例のねじ１として、素材がＳＵＳ ＸＭ７で、ＪＩＳ Ｂ１１１１（１９９６）のＭ４用十字穴付きトラス小ねじの頭部３を持ち、首下長さ２０ｍｍ、ねじ外径４．０５ｍｍ、ねじ谷径２．０５ｍｍのねじを使用した。
【００４９】
性能比較した比較例１の従来ねじは、ＪＩＳの１種タッピンねじ、比較例２の従来ねじは市販の２条ねじである。比較例１および２の従来ねじの素材、頭部３の仕様、呼び太さ（４ｍｍ）および首下長さ（２０ｍｍ）は前記性能比較対象の本実施例のねじ１と同じである。
【００５０】
被ねじ込み材の木質系材料として、パーチクルボード（ＰＢ）および中密度繊維板（ＭＤＦ）の２種の材料を使用した。
【００５１】
表１は、被ねじ込み材がパーチクルボード（ＰＢ）の場合の試験結果を示している。このうち、表上半に示されている雌ねじ破壊試験は、ねじ駆動トルクにより締め付け力（ねじによって木質系材料に形成された雌ねじが頭部方向に引っ張られる力）が生じ、雌ねじがそれに耐えられなくなったときのトルクを記録するもので、ねじがどれだけスムースに雌ねじを成形しながら、最終的に小さなトルクで大きな締め付け力を生じさせるかを測る目安となる。この雌ねじ破壊試験において、ねじの頭部３に掛ける軸方向荷重は１５ｋｇｆ、ねじ込み回転数は２００ｒｐｍとし、作業者の現場締め付け条件を再現している。
【００５２】
この雌ねじ破壊試験において、測定されたトルク値は、平均値では、比較例１の従来ねじでは２７．８６ｋｇｆ・ｃｍ、比較例２の従来ねじでは３４．２３ｋｇｆ・ｃｍ、本実施例のねじでは２１．２４ｋｇｆ・ｃｍであり、本実施例のねじ１が最小値を記録しており、本実施例のねじ１はねじ込み易いねじであることが解る。しかも特筆すべきは、標準偏差値では本実施例のねじ１が他の製品の半分以下であり、圧倒的にばらつきが少ないことが解る。
【００５３】
次に、表下半に示されている引き抜き試験は、試験器で設定したトルクでねじ頭部が着座（締め付けで密着）するまで締め付けた後、ねじを抜く時の最大値を測定するものであり、ねじが木質系材料にどれだけ頑丈なねじを作り、被締結部品を強固に固定できるかの目安となり、木質系部材のような強度が不十分な部材では重要視される試験となる。比較例１の従来ねじと本実施例のねじ１は１５ｋｇｆ・ｃｍで締め付け設定して測定をしたが、比較例２の従来ねじは１５ｋｇｆ・ｃｍでは着座しないので、２０ｋｇｆ・ｃｍで締め付けを設定した。
【００５４】
この引き抜き試験において、得られた測定値は、平均値では、比較例１の従来ねじでは９１．６ｋｇｆ、比較例２の従来ねじ＝８２．３ｋｇｆ、本実施例のねじでは１０６．５ｋｇｆであり、本実施例のねじ１が最大値を記録している。しかも特筆すべきは、本実施例のねじ１の引き抜き試験最小値は比較例１，２のねじの最大値を上回っており、標準偏差値も本実施例のねじ１が比較例１，２のねじより小さくばらつきが少ないことが証明されている。
【００５５】
表２は、被ねじ込み材が中密度繊維板（ＭＤＦ）の場合の試験結果を示している。雌ねじ破壊試験において、得られた測定値は、平均値で比較例１の従来ねじでは２４．１０ｋｇｆ・ｃｍ、比較例２の従来ねじでは２７．８４ｋｇｆ・ｃｍ、本実施例のねじ１では１９．５８ｋｇｆ・ｃｍであり、本実施例のねじ１が最小値を記録しており、本実施例のねじ１はねじ成形が円滑で、ねじ込み易いねじであることを示している。また、標準偏差値も本実施例のねじ１が最小であり、ばらつきが少ないことが証明されている。
【００５６】
次に、引き抜き試験であるが、比較例１の従来ねじと本実施例のねじ１は１５ｋｇｆ・ｃｍで締め付けトルクを設定をしたが、比較例２の従来ねじは１５ｋｇｆ・ｃｍでは着座しないものがあり、ｎ＝６以降のサンプルでは２０ｋｇｆ・ｃｍで締め付けを設定した。また、本実施例のねじ１は１０ｋｇｆ・ｃｍでも充分着座するので、併せて試験を実施した。
【００５７】
この試験において、得られた測定値は、平均値では、比較例１の従来ねじでは６５．７ｋｇｆ、比較例２の従来ねじでは８２．５ｋｇｆ、本実施例のねじ１では１０２．２５ｋｇｆ（１０ｋｇｆ・ｃｍ締め付け時）および１１８．０ｋｇｆ・ｃｍ（１５ｋｇｆ・ｃｍ締め付け時）であり、本実施例のねじ１が比較例１，２の従来ねじを遙かに凌駕した成績を記録している。しかも特筆すべきは、従来ユーザーからのクレームの原因となっていた「１種タッピン（比較例１）での締め付け時のねじバカ」が発見されたことである。ｎ＝７とｎ＝１０では正常に締め付け完了したように見えるサンプルに引き抜き力（締め付け力の原資となる）が殆ど残っていなかった。１種タッピンでのねじバカの原因は多数考えられるが、ねじ山性能（摩擦）のばらつき等により着座した時点で雌ねじが破壊されていたことは間違いがない。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【実施例２】
【００６０】
図３および４は、本発明の実施例２を示している。本実施例においては、ねじ山５の先端側の一部において、追い側フランク８に放射状に突条９が設けられている。他の構成は実施例１と同様である。
【００６１】
本実施例においては、追い側フランク８における摩擦力を増大させ、戻しトルクをより一層増大させることができる。
【００６２】
なお、本実施例においては、ねじ山５の先端側の一部おいてのみ、追い側フランク８に放射状に突条９を設けているが、ねじ山５の全長に渡って突条９を放射状に設けてもよい。
【実施例３】
【００６３】
図５は、本発明の実施例３を示している。本実施例においては、追い側フランク８に実施例２の突条９に代えて、幅方向に関し深さが大略一様な溝１０を放射状に設けている。他の構成は実施例１と同様である。
【００６４】
本実施例においても、実施例２の場合と同様に、追い側フランク８における摩擦力を増大させ、戻しトルクをより一層増大させることができる。
【実施例４】
【００６５】
図６は、本発明の実施例４を示している。本実施例においては、追い側フランク８に設ける溝１０の横断面形状を、締め付け時に回転方向先頭側となる端部１０ａにおいて追い側フランク８の表面から急激に落ち込んでおり、この端部１０ａから締め付け時に回転方向後方側となる端部１０ｂに向かって深さが徐々に浅くなる形状としている。なお、図６において、実線の矢印は締め付け回転方向、点線の矢印は戻り回転方向を示している。
【００６６】
本実施例においても、実施例３の場合と同様に、追い側フランク８における摩擦力を増大させ、戻しトルクをより一層増大させることができる。
【実施例５】
【００６７】
図７は、本発明の実施例５を示している。本実施例においては、進み側フランク角αを追い側フランク角βより小さくするのみならず、進み側フランク６の谷底端におけるねじ谷径Ｄlを追い側フランク８の谷底端におけるねじ谷径Ｄfより大きく（太く）することによっても、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランク６の谷底からねじ山５の頂７までの長さＬlを、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランク８の谷底からねじ山５の頂７までの長さＬfより短くしている。他の構成は実施例１と同様である。
【００６８】
この場合、
Ｌl＝（ねじ外径−ねじ谷径l）／２ｃｏｓα
Ｌf＝（ねじ外径−ねじ谷径f）／２ｃｏｓβ
となる。
【００６９】
したがって、進み側フランク角α＝２０度、追い側フランク角β＝４５度、ねじ外径＝４．０５ｍｍ、ねじ谷径Ｄl＝２．１５ｍｍ、ねじ谷径Ｄf＝２．０５ｍｍ（すなわち、ねじ谷径Ｄlがねじ谷径Ｄfより０．１ｍｍ太い）とすると、
Ｌl／Ｌf＝０．７１５（７１．５％）
となる。すなわち、長さＬlがＬfより２８．５％短くされている。
【００７０】
進み側フランク角αを過小にすると、場合によっては製造上の問題等の弊害を招く虞があるが、本実施例では、そのような問題を生じさせることなく、Ｌl／Ｌfの比を小さくすることができる。
【００７１】
なお、（ねじ谷径Ｄl−ねじ谷径Ｄf）の数値は必ずしも本実施例の値とする必要はなく、適宜定めることができる。
【実施例６】
【００７２】
図８および９は、本発明の実施例６を示している。本実施例においては、実施例５と同様に、進み側フランク６の谷底端におけるねじ谷径Ｄlを追い側フランク８の谷底端におけるねじ谷径Ｄfより大きくするとともに、実施例２と同様に、追い側フランク８に放射状に突条９を設けている。
【００７３】
本実施例おいては、実施例２および実施例５の作用効果を得ることができる。
【００７４】
なお、前記各実施例においては、１条ねじとされているが、本発明の木質系材料用自穿孔ねじ１は２条以上の多条ねじとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように本発明による木質系材料用自穿孔ねじは、自らねじ立てをしながら木質系材料にねじ込まれ、締め付けを行うねじとして有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 木質系材料用自穿孔ねじ
５ ねじ山
６ 進み側フランク
７ ねじ山の頂
８ 追い側フランク
９ 突条
１０ 溝
α 進み側フランク角
β 追い側フランク角
Ｄl 進み側フランクの谷底端におけるねじ谷径
Ｄf 追い側フランクの谷底端におけるねじ谷径
Ｌl ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ
Ｌf ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自らねじ立てをしながら（すなわち、自ら雌ねじを形成しながら）木質系材料にねじ込まれ、締め付けを行う木質系材料用自穿孔ねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願において、木質系材料とは、木材そのもの、および木材をその構成成分として製造されるパーチクルボード、中密度繊維板（ＭＤＦ）、合板、集成材、単板積層材（ＬＶＬ）等の材料をいうものとする。
【０００３】
従来のＪＩＳ規格に準拠するタッピンねじや、木ねじにおいては、木質系材料に使用した場合、ねじ込みトルクが大きくなり、かつ引き抜き強度が低いという問題があった。
【０００４】
そこで、この問題を解決するために、従来より、ねじ山の角度、条数、形状、ピッチ等をＪＩＳ規格と異にした木質系材料用自穿孔ねじが種々提案され、製造販売されている。
【０００５】
他方、金属材にねじ込まれるタッピンねじにおいては、従来より、ねじ込みを容易にするとともに抜けにくくするため、進み側フランク角より追い側フランク角を小さい非対称ねじ山形状とする技術がよく知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７７８３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来のＪＩＳ規格に準拠しない木質系材料用自穿孔ねじにおいても、ねじ込みトルクを小さくするという課題および引き抜き強度を大きくするという課題の２つを同時に十分に達成できるものはなかった。そして、多くの場合、製造過程での仕上がりのばらつきにより、製品となった１本１本のねじ毎の性能のばらつきが非常に大きく、本来は同一性能であるべき同一仕様の製品の中で、一部のねじは性能が高いが、一部のねじは性能が著しく低下するという現象が顕著に見られ、締め付け易さ、および引き抜き強度に関し、安定した性能が得られないという問題があった。
【０００８】
また、前記金属材にねじ込まれるタッピンねじにおけるように、進み側フランク角より追い側フランク角を小さい非対称ねじ山形状としても、木質系材料用自穿孔ねじにおいては、締め付けを容易にするとともに抜けにくくするという課題は解決できなかった。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的の一つは、ねじ込み時のトルクを安定的に小さくするとともに、引き抜き抵抗を安定的に大きくでき、かつ１本１本のねじ毎のねじ込みトルク性能および引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる木質系材料用自穿孔ねじを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、製造方法が簡単で安価に製造できる木質系材料用自穿孔ねじを提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、鋭意研究の結果、前記従来のねじの問題は、次のような事情により生じていることを見出した。
【００１３】
木質系材料は金属材料と異なり、柔らかく、かつ一般に密度等が均一でなく、強度が一様でない。特に、木材の小片を接着剤と混合し熱圧成形したパーティクルボ−ド、中密度繊維板（ＭＤＦ）等では、素材として構造的に不均一な部分が生じることは避けがたく、素材の板全体としては充分な強度があっても、ねじがねじ込まれる僅かな部分のみ素材の強度が小さくなっている場合もある。
【００１４】
その一方、通常、木質系材料にねじをねじ込む際には、ねじ頭部の駆動穴に工具の先端を挿入し、作業者が締め付け工具に自分の体重を掛ける等してねじに軸方向先端向きの大きな荷重を加えた状態で、ねじを駆動回転して、ねじ自らにより木質系材料に雌ねじを形成させながら、ねじ込んで行き、頭部と木質系材料との間に被締結物を挟んで締め付け、予め設定した回転トルクで電動工具を停止して、ねじの締結作業を終了する。または、作業者の手応え（トルクの反作用）で作業を完了する。ここにおいて注目すべきは、ねじ締め付け時には、ねじ締め付け作業者によりねじ進行方向に負荷された荷重が、進み側フランクでのみ受け止められることになり、追い側フランクでは受け止められないことである。
【００１５】
このように木質系材料にねじをねじ込む場合、進み側フランクに大きな軸方向荷重が作用される一方、既に述べた如く木質系材料は柔らかく、かつ密度および強度が均一でないことが多いので、従来のねじでは、ねじ込み時にねじと木質系材料との間に発生する摩擦力が大きく変動しがちであるとともに、木質系材料に形成される雌ねじもその形成過程で壊れてしまい易かったため、従来のねじでは、ねじ込みトルクが大きくなったり、引き抜き強度が低くなったり、１本１本のねじ毎の性能のばらつきが大きくなりやすかったのである。
【００１６】
また、前述の金属材にねじ込まれるタッピンねじにおけるように、進み側フランク角より追い側フランク角を小さい非対称ねじ山形状としても、金属と木質系材料との機械的特性の相違および生じる摩擦現象の相違により、木質系材料用自穿孔ねじにおいては、ねじ込みを容易にするとともに抜けにくくするという課題は解決できなかったのである。
【００１７】
本発明による木質系材料用自穿孔ねじは、このような本発明者の知見に基づいて発明されたものであり、請求項１に記載の発明による木質系材料用自穿孔ねじは、
金属材料からなり、自らねじ立てをしながら木質系材料にねじ込まれ、締め付けを行う木質系材料用自穿孔ねじにおいて、
ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬlが、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬfより２０％以上短くされているものである。
【００１８】
この請求項１の本発明においては、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬlが、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬfより２０％以上短くされており、これにより、進み側フランクの面積が追い側フランクの面積より前記長さの比Ｌl／Ｌfに対応して小さくされているので、ねじ締結時に被ねじ込み材と進み側フランクとの接触面積を減少させ、ねじ込み時の摩擦抵抗を一定以上少なくすることができる（なお、本発明者の長年の研究によれば、「摩擦力は垂直荷重に比例し、見かけの接触面積によらない」とするアモントン・クーロンの摩擦法則は、木質系材料に対する自穿孔ねじのねじ込み時に発生する摩擦力の場合には成立せず、木質系材料と進み側フランクとの接触面積が小さくなるほど、摩擦力は小さくなる）。
【００１９】
したがって、被ねじ込み材が木質系材料の場合においても、ねじ込み時の摩擦、ひいてはねじ込み時のトルクを安定的に小さくし、かつ１本１本のねじ毎の、ねじ込みトルク性能のばらつきを少なくすることができる。
【００２０】
また、ねじ込み時の摩擦が小さいことにより、ねじ込み時に木質系材料がねじの進み側フランクから受ける剪断力が小さいので、木質系材料に形成される雌ねじがその形成過程で壊れにくく、正常な状態に形成され易いため、引き抜き強度を安定的に大きくし、かつ１本１本のねじ毎の引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる。
【００２１】
加うるに、木質系材料と進み側フランクとの接触面積が小さいので、木質系材料が進み側フランクから受ける単位面積当たりの圧縮力（圧縮圧力）が高くなり、木質系材料がより大きく圧縮されて、形成される雌ねじ部分の密度が高くなり、ひいては雌ねじの強度が高くなる。したがって、これによっても、引き抜き強度を安定的に大きくし、かつ１本１本のねじ毎の、引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる。
【００２２】
さらに、締め付けが完了すると、軸方向荷重が除去され、追い側フランクがねじの締め付け力を受けて木質系材料と密着する。その上、木質系材料がねじ山全体を締め付ける方向にスプリングバックしてくる。ここにおいて、追い側フランクの面積が進み側フランクの面積より大きくされており、この広い面積の追い側フランクが木質系材料を安定に受け止めるので、これによっても、引き抜き強度を安定的に大きくし、かつ１本１本のねじ毎の引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる。
【００２３】
また、本発明の木質系材料用自穿孔ねじは、前述のような構成とするだけであるので、製造方法が簡単で安価に製造できる。
【００２４】
なお、よりよい効果を得るため、好ましくは、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬlは、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬfより、請求項２記載の本発明のように２４％以上短くするとよく、さらに好ましくは、請求項３記載の本発明のように２８％以上短くするとよい。
【００２５】
請求項４記載の本発明は、進み側フランクを追い側フランクより摩擦係数が小さな面とするものである。これにより、ねじ込み時のトルクを一層小さくかつ安定させることができるとともに、戻しトルクを増大させることができる。
【００２６】
請求項５記載の本発明は、進み側フランク角を追い側フランク角より小さくすることにより、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬlを、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬfより短くするものである。
【００２７】
このような進み側フランク角と追い側フランク角の大小関係は、前述の金属材にねじ込まれるタッピンねじにおいて、進み側フランク角より追い側フランク角を小さくする周知技術とは、全く反対であることが注意されなければならない。
【００２８】
請求項６記載の本発明は、進み側フランクの谷底端におけるねじ谷径Ｄlを追い側フランクの谷底端におけるねじ谷径Ｄfより太くすることにより、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬlを、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さＬfより短くするものである。
【００２９】
進み側フランク角を過小にすると、場合によっては製造上の問題等の弊害を招く虞があるが、この請求項６記載の本発明ではそのような問題を生じさせることなく、前記Ｌl／Ｌfの比を小さくすることができる。
【００３０】
請求項７記載の本発明は、ねじ山の全長または一部において、追い側フランクに放射状に突条または溝を設けたものである。この請求項７記載の本発明では、追い側フランクにおける摩擦力を増大させ、戻しトルクをより一層増大させることができる。
【００３１】
請求項８記載の本発明は、追い側フランク角を４５度としたものである。これにより、引き抜き力が木質系材料に対する剪断力と圧縮力に等分に分散されるので、引き抜き抵抗を最大にすることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の木質系材料用自穿孔ねじは、
（イ）ねじ込み時のトルクを安定的に小さくするとともに、引き抜き抵抗を安定的に大きくでき、かつ１本１本のねじ毎の、ねじ込みトルク性能および引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる、
（ロ）製造方法が簡単で安価に製造できる、
（ハ）追い側フランクの摩擦が大きくなるようにすることにより、戻しトルクを増大させることができる、
等の優れた効果を得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による木質系材料用自穿孔ねじの実施例１を示す側面図である。
【図２】実施例１のねじ山を示す拡大縦断面図である。
【図３】本発明による木質系材料用自穿孔ねじの実施例２を示す側面図である。
【図４】実施例２の追い側フランクに設けられた突条を示す拡大横断面図である。
【図５】本発明による木質系材料用自穿孔ねじの実施例３の追い側フランクに設けられた溝を示す拡大横断面図である。
【図６】本発明による木質系材料用自穿孔ねじの実施例４の追い側フランクに設けられた溝を示す拡大横断面図である。
【図７】本発明による木質系材料用自穿孔ねじの実施例５におけるねじ山を示す拡大縦断面図である。
【図８】本発明による木質系材料用自穿孔ねじの実施例６を示す側面図である。
【図９】実施例６のねじ山（突条のない部分）を示す拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１および２は本発明の実施例１を示している。木質系材料用自穿孔ねじ１は、鋼、ステンレス鋼、ニッケルクロム鋼等の金属からなり、転造により製作されており、軸部２とこの軸部２の一端部に設けられた頭部３とを一体的に有している。前記頭部３にはリセス４が設けられている。前記軸部２の外周には、１条のねじ山５が螺旋状に設けられている。前記ねじ山５の進み側フランク角αは２０度、追い側フランク角βは４５度とされており、したがって、進み側フランク角α＜追い側フランク角βとされている。
【００３６】
ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランク６の谷底からねじ山５の頂７までの長さをＬl、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランク６の谷底からねじ山５の頂７までの長さをＬfとすると、本実施例では、通常のねじの場合と同様に、進み側フランク６の谷底端におけるねじ谷径と追い側フランク８の谷底端におけるねじ谷径とが同じとされているので、
Ｌl＝（ねじ外径−ねじ谷径）／２ｃｏｓα
Ｌf＝（ねじ外径−ねじ谷径）／２ｃｏｓβ
となる。なお、この場合、（ねじ外径−ねじ谷径）＝ねじ山高さである。
【００３７】
したがって、
Ｌl／Ｌf＝０．７５２（７５．２％）
となっている。すなわち、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランク６の谷底からねじ山５の頂７までの長さＬlが、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランク８の谷底からねじ山５の頂７までの長さＬfより２４．８％短くされている。これにより、進み側フランク６の面積は追い側フランク８の面積より前記長さの比Ｌl／Ｌfに対応して小さくされている。
【００３８】
また、進み側フランク６は追い側フランク８より摩擦係数が小さな面とされている。これは、例えば、ねじ転造時に転造ダイスが追い側フランク８より進み側フランク６に強くかつ長く接触するようにすることにより実現できる。
【００３９】
この木質系材料用自穿孔ねじ１では、進み側フランク６の面積が追い側フランク８の面積より前記長さの比Ｌl／Ｌfに対応して小さくされているので、ねじ締結時に被ねじ込み材と進み側フランク６との接触面積を減少させ、ねじ込み時の摩擦抵抗を一定以上少なくすることができる。したがって、被ねじ込み材が木質系材料の場合においても、ねじ込み時の摩擦、ひいてはねじ込み時のトルクを安定的に小さくし、かつ１本１本のねじ１毎のねじ込みトルク性能のばらつきを少なくすることができる。
【００４０】
また、ねじ込み時の摩擦が小さいことにより、ねじ込み時に木質系材料がねじ１から受ける剪断力が小さいので、木質系材料に形成される雌ねじがその形成過程で壊れにくく、正常な状態に形成され易いため、引き抜き強度を安定的に大きくし、かつ１本１本のねじ１毎の引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる。
【００４１】
加うるに、木質系材料と進み側フランク６との接触面積が小さいので、木質系材料が進み側フランク６から受ける単位面積当たりの圧縮力（圧縮圧力）が高くなり、木質系材料がより大きく圧縮されて、形成される雌ねじ部分の密度が高くなり、ひいては雌ねじの強度が高くなる。したがって、これによっても、引き抜き強度を安定的に大きくし、かつ１本１本のねじ１毎の引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる。
【００４２】
さらに、締め付けが完了すると、軸方向荷重が除去され、追い側フランク８がねじの締め付け力を受けて木質系材料と密着する。その上、木質系材料がねじ山５全体を締め付ける方向にスプリングバックしてくる。ここにおいて、本発明では、追い側フランク８の面積が進み側フランク６の面積より大きくされており、この広い面積の追い側フランク８が木質系材料を安定に受け止めるので、これによっても、引き抜き強度を安定的に大きくし、かつ１本１本のねじ毎の引き抜き抵抗性能のばらつきを少なくすることができる。
【００４３】
また、この木質系材料用自穿孔ねじ１は、前述のような構成とするだけであるので、製造方法が簡単で安価に製造できる。
【００４４】
また、本実施例では、進み側フランク６が追い側フランク８より摩擦係数が小さな面とされているので、ねじ込み時のトルクを一層小さくかつ安定させることができるとともに、戻しトルクを増大させることができる。
【００４５】
さらに、本実施例では、追い側フランク角βが４５度とされているので、引き抜き力が木質系材料に対する剪断力と圧縮力に等分に分散されるので、引き抜き抵抗を最大にすることができる。
【００４６】
ただし、本発明においては、追い側フランク角βを４５度以外の角度としてもよい。また、進み側フランク角αも２０度以外の角度としてもよい。
【００４７】
次に、本実施例の木質系材料用自穿孔ねじ１と従来ねじとの性能比較試験を行った結果について説明する。
【００４８】
試験対象の本実施例のねじ１として、素材がＳＵＳ ＸＭ７で、ＪＩＳ Ｂ１１１１（１９９６）のＭ４用十字穴付きトラス小ねじの頭部３を持ち、首下長さ２０ｍｍ、ねじ外径４．０５ｍｍ、ねじ谷径２．０５ｍｍのねじを使用した。
【００４９】
性能比較した比較例１の従来ねじは、ＪＩＳの１種タッピンねじ、比較例２の従来ねじは市販の２条ねじである。比較例１および２の従来ねじの素材、頭部３の仕様、呼び太さ（４ｍｍ）および首下長さ（２０ｍｍ）は前記性能比較対象の本実施例のねじ１と同じである。
【００５０】
被ねじ込み材の木質系材料として、パーチクルボード（ＰＢ）および中密度繊維板（ＭＤＦ）の２種の材料を使用した。
【００５１】
表１は、被ねじ込み材がパーチクルボード（ＰＢ）の場合の試験結果を示している。このうち、表上半に示されている雌ねじ破壊試験は、ねじ駆動トルクにより締め付け力（ねじによって木質系材料に形成された雌ねじが頭部方向に引っ張られる力）が生じ、雌ねじがそれに耐えられなくなったときのトルクを記録するもので、ねじがどれだけスムースに雌ねじを成形しながら、最終的に小さなトルクで大きな締め付け力を生じさせるかを測る目安となる。この雌ねじ破壊試験において、ねじの頭部３に掛ける軸方向荷重は１５ｋｇｆ、ねじ込み回転数は２００ｒｐｍとし、作業者の現場締め付け条件を再現している。
【００５２】
この雌ねじ破壊試験において、測定されたトルク値は、平均値では、比較例１の従来ねじでは２７．８６ｋｇｆ・ｃｍ、比較例２の従来ねじでは３４．２３ｋｇｆ・ｃｍ、本実施例のねじでは２１．２４ｋｇｆ・ｃｍであり、本実施例のねじ１が最小値を記録しており、本実施例のねじ１はねじ込み易いねじであることが解る。しかも特筆すべきは、標準偏差値では本実施例のねじ１が他の製品の半分以下であり、圧倒的にばらつきが少ないことが解る。
【００５３】
次に、表下半に示されている引き抜き試験は、試験器で設定したトルクでねじ頭部が着座（締め付けで密着）するまで締め付けた後、ねじを抜く時の最大値を測定するものであり、ねじが木質系材料にどれだけ頑丈なねじを作り、被締結部品を強固に固定できるかの目安となり、木質系部材のような強度が不十分な部材では重要視される試験となる。比較例１の従来ねじと本実施例のねじ１は１５ｋｇｆ・ｃｍで締め付け設定して測定をしたが、比較例２の従来ねじは１５ｋｇｆ・ｃｍでは着座しないので、２０ｋｇｆ・ｃｍで締め付けを設定した。
【００５４】
この引き抜き試験において、得られた測定値は、平均値では、比較例１の従来ねじでは９１．６ｋｇｆ、比較例２の従来ねじ＝８２．３ｋｇｆ、本実施例のねじでは１０６．５ｋｇｆであり、本実施例のねじ１が最大値を記録している。しかも特筆すべきは、本実施例のねじ１の引き抜き試験最小値は比較例１，２のねじの最大値を上回っており、標準偏差値も本実施例のねじ１が比較例１，２のねじより小さくばらつきが少ないことが証明されている。
【００５５】
表２は、被ねじ込み材が中密度繊維板（ＭＤＦ）の場合の試験結果を示している。雌ねじ破壊試験において、得られた測定値は、平均値で比較例１の従来ねじでは２４．１０ｋｇｆ・ｃｍ、比較例２の従来ねじでは２７．８４ｋｇｆ・ｃｍ、本実施例のねじ１では１９．５８ｋｇｆ・ｃｍであり、本実施例のねじ１が最小値を記録しており、本実施例のねじ１はねじ成形が円滑で、ねじ込み易いねじであることを示している。また、標準偏差値も本実施例のねじ１が最小であり、ばらつきが少ないことが証明されている。
【００５６】
次に、引き抜き試験であるが、比較例１の従来ねじと本実施例のねじ１は１５ｋｇｆ・ｃｍで締め付けトルクを設定をしたが、比較例２の従来ねじは１５ｋｇｆ・ｃｍでは着座しないものがあり、ｎ＝６以降のサンプルでは２０ｋｇｆ・ｃｍで締め付けを設定した。また、本実施例のねじ１は１０ｋｇｆ・ｃｍでも充分着座するので、併せて試験を実施した。
【００５７】
この試験において、得られた測定値は、平均値では、比較例１の従来ねじでは６５．７ｋｇｆ、比較例２の従来ねじでは８２．５ｋｇｆ、本実施例のねじ１では１０２．２５ｋｇｆ（１０ｋｇｆ・ｃｍ締め付け時）および１１８．０ｋｇｆ・ｃｍ（１５ｋｇｆ・ｃｍ締め付け時）であり、本実施例のねじ１が比較例１，２の従来ねじを遙かに凌駕した成績を記録している。しかも特筆すべきは、従来ユーザーからのクレームの原因となっていた「１種タッピン（比較例１）での締め付け時のねじバカ」が発見されたことである。ｎ＝７とｎ＝１０では正常に締め付け完了したように見えるサンプルに引き抜き力（締め付け力の原資となる）が殆ど残っていなかった。１種タッピンでのねじバカの原因は多数考えられるが、ねじ山性能（摩擦）のばらつき等により着座した時点で雌ねじが破壊されていたことは間違いがない。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【実施例２】
【００６０】
図３および４は、本発明の実施例２を示している。本実施例においては、ねじ山５の先端側の一部において、追い側フランク８に放射状に突条９が設けられている。他の構成は実施例１と同様である。
【００６１】
本実施例においては、追い側フランク８における摩擦力を増大させ、戻しトルクをより一層増大させることができる。
【００６２】
なお、本実施例においては、ねじ山５の先端側の一部おいてのみ、追い側フランク８に放射状に突条９を設けているが、ねじ山５の全長に渡って突条９を放射状に設けてもよい。
【実施例３】
【００６３】
図５は、本発明の実施例３を示している。本実施例においては、追い側フランク８に実施例２の突条９に代えて、幅方向に関し深さが大略一様な溝１０を放射状に設けている。他の構成は実施例１と同様である。
【００６４】
本実施例においても、実施例２の場合と同様に、追い側フランク８における摩擦力を増大させ、戻しトルクをより一層増大させることができる。
【実施例４】
【００６５】
図６は、本発明の実施例４を示している。本実施例においては、追い側フランク８に設ける溝１０の横断面形状を、締め付け時に回転方向先頭側となる端部１０ａにおいて追い側フランク８の表面から急激に落ち込んでおり、この端部１０ａから締め付け時に回転方向後方側となる端部１０ｂに向かって深さが徐々に浅くなる形状としている。なお、図６において、実線の矢印は締め付け回転方向、点線の矢印は戻り回転方向を示している。
【００６６】
本実施例においても、実施例３の場合と同様に、追い側フランク８における摩擦力を増大させ、戻しトルクをより一層増大させることができる。
【実施例５】
【００６７】
図７は、本発明の実施例５を示している。本実施例においては、進み側フランク角αを追い側フランク角βより小さくするのみならず、進み側フランク６の谷底端におけるねじ谷径Ｄlを追い側フランク８の谷底端におけるねじ谷径Ｄfより大きく（太く）することによっても、ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランク６の谷底からねじ山５の頂７までの長さＬlを、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランク８の谷底からねじ山５の頂７までの長さＬfより短くしている。他の構成は実施例１と同様である。
【００６８】
この場合、
Ｌl＝（ねじ外径−ねじ谷径l）／２ｃｏｓα
Ｌf＝（ねじ外径−ねじ谷径f）／２ｃｏｓβ
となる。
【００６９】
したがって、進み側フランク角α＝２０度、追い側フランク角β＝４５度、ねじ外径＝４．０５ｍｍ、ねじ谷径Ｄl＝２．１５ｍｍ、ねじ谷径Ｄf＝２．０５ｍｍ（すなわち、ねじ谷径Ｄlがねじ谷径Ｄfより０．１ｍｍ太い）とすると、
Ｌl／Ｌf＝０．７１５（７１．５％）
となる。すなわち、長さＬlがＬfより２８．５％短くされている。
【００７０】
進み側フランク角αを過小にすると、場合によっては製造上の問題等の弊害を招く虞があるが、本実施例では、そのような問題を生じさせることなく、Ｌl／Ｌfの比を小さくすることができる。
【００７１】
なお、（ねじ谷径Ｄl−ねじ谷径Ｄf）の数値は必ずしも本実施例の値とする必要はなく、適宜定めることができる。
【実施例６】
【００７２】
図８および９は、本発明の実施例６を示している。本実施例においては、実施例５と同様に、進み側フランク６の谷底端におけるねじ谷径Ｄlを追い側フランク８の谷底端におけるねじ谷径Ｄfより大きくするとともに、実施例２と同様に、追い側フランク８に放射状に突条９を設けている。
【００７３】
本実施例おいては、実施例２および実施例５の作用効果を得ることができる。
【００７４】
なお、前記各実施例においては、１条ねじとされているが、本発明の木質系材料用自穿孔ねじ１は２条以上の多条ねじとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように本発明による木質系材料用自穿孔ねじは、自らねじ立てをしながら木質系材料にねじ込まれ、締め付けを行うねじとして有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 木質系材料用自穿孔ねじ
５ ねじ山
６ 進み側フランク
７ ねじ山の頂
８ 追い側フランク
９ 突条
１０ 溝
α 進み側フランク角
β 追い側フランク角
Ｄl 進み側フランクの谷底端におけるねじ谷径
Ｄf 追い側フランクの谷底端におけるねじ谷径
Ｌl ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ
Ｌf ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料からなり、自らねじ立てをしながら木質系材料にねじ込まれ、締め付けを行う木質系材料用自穿孔ねじにおいて、
ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ（Ｌl）が、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ（Ｌf）より２０％以上短くされている木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項２】
ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ（Ｌl）が、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ（Ｌf）より２４％以上短くされている請求項１記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項３】
ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ（Ｌl）が、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ（Ｌf）より２８％以上短くされている請求項１記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項４】
進み側フランクは追い側フランクより摩擦係数が小さな面とされている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項５】
進み側フランク角が追い側フランク角より小さくされている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項６】
進み側フランクの谷底端におけるねじ谷径（Ｄl）が追い側フランクの谷底端におけるねじ谷径（Ｄf）より太くされている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項７】
ねじ山の全長または一部において、追い側フランクに放射状に突条または溝が設けられている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項８】
追い側フランク角を４５度とした請求項１乃至７のいずれか１項に記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項１】
金属材料からなり、自らねじ立てをしながら木質系材料にねじ込まれ、締め付けを行う木質系材料用自穿孔ねじにおいて、
ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ（Ｌl）が、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ（Ｌf）より２０％以上短くされている木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項２】
ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ（Ｌl）が、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ（Ｌf）より２４％以上短くされている請求項１記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項３】
ねじ軸線を含む縦断面における進み側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ（Ｌl）が、ねじ軸線を含む縦断面における追い側フランクの谷底からねじ山の頂までの長さ（Ｌf）より２８％以上短くされている請求項１記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項４】
進み側フランクは追い側フランクより摩擦係数が小さな面とされている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項５】
進み側フランク角が追い側フランク角より小さくされている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項６】
進み側フランクの谷底端におけるねじ谷径（Ｄl）が追い側フランクの谷底端におけるねじ谷径（Ｄf）より太くされている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項７】
ねじ山の全長または一部において、追い側フランクに放射状に突条または溝が設けられている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【請求項８】
追い側フランク角を４５度とした請求項１乃至７のいずれか１項に記載の木質系材料用自穿孔ねじ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９６４６６（Ｐ２０１３−９６４６６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８３１７（Ｐ２０１１−２３８３１７）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（３９７０１２４６２）株式会社フカサワ (2)
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（３９７０１２４６２）株式会社フカサワ (2)
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