CN102057170A - 螺纹紧固件 - Google Patents

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CN102057170A
CN102057170A CN200980121449.0A CN200980121449A CN102057170A CN 102057170 A CN102057170 A CN 102057170A CN 200980121449 A CN200980121449 A CN 200980121449A CN 102057170 A CN102057170 A CN 102057170A
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约瑟夫·爱德华·斯塔格
詹姆斯·理查德·约翰斯顿
查尔斯·怀特希尔·弗里达
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Triangle Fastener Corp
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Abstract

一种紧固件，包括具有第一端(1)和第二端(12)的细长本体，以及形成在细长本体的至少一部分上的螺旋形螺纹(20)，其中螺纹具有牙顶(22)、根部(25)和牙侧部分(28)。螺旋形螺纹具有从牙顶和牙侧部分向细长本体的第一端延伸的至少一个突起(50)，而且每一突起都具有延伸至螺纹的根部的峰端(52)。

Description

螺纹紧固件
技术领域
本发明涉及一种紧固件，尤其涉及具有螺纹的螺纹紧固件，该螺纹减少紧固件在安装后发生松弛的可能性。
背景技术
使用目前现有的螺钉将薄金属材料紧固到一起时，在驱传扭矩和剥离扭矩之间的差别一般是相当细微的。由于这个差别很小，很难使用电动螺丝刀来安装具有有效的夹紧扭矩范围的这类螺钉。在安装过程中，由于螺丝的牙侧部分和根部接触薄的金属而发生摩擦，该摩擦产生了攻丝扭矩和夹紧扭矩。当紧固件被紧固时，薄的金属中的孔洞从螺纹的根部开始扩大，而扭矩则开始下降。这就导致许多螺钉安装时只有很小的夹持力。在紧固件被固定在木材中的应用中，木纤维收缩而丧失其保持与螺钉可靠地啮合的能力。这会导致紧固件旋松，使得紧固连接出故障。在使用期间，多个不同的作用力影响螺钉紧固连接，而低的夹紧扭矩是螺钉松弛的主要原因。那些松弛的螺纹紧固件形成了负面影响连接性能的情形，并使得紧固件和连接出故障。
Purtell的美国专利2,177,004号公开了一种在螺纹中形成有锁定装置的螺钉，其中在螺钉被拧入要紧固的构件中时，有效地防止螺钉松弛。
Macfarlane等人的美国专利3,661,194号公开了一种改进的扭矩紧固件的型式，大致包括螺纹部分，螺纹部分具有沿着螺纹的牙侧间隔分布的轴向延伸出的多个凸起，这些凸起与配合件的螺纹相啮合形成过盈配合。
发明内容
在一实施例中，所示的紧固件包括具有第一端和第二端的细长本体，以及形成在细长本体的至少一部分上的螺旋形螺纹，其中的螺纹有牙顶、根部和牙侧部分。螺旋形螺纹具有从牙顶和牙侧部分向细长本体的第一端延伸的至少一个突起，而且每一突起都有延伸至螺纹的根部的峰端。每一突起可具有第一侧面和第二侧面，其中第一侧面相对于邻近于每一突起的螺旋形螺纹的上部具有至少大约90度的角度，且第二侧面相对于邻近于每一突起的螺旋形螺纹的下部具有至少大约90度的角度。每一突起的峰端可具有至少为根部长度的50％的高度，其从根部和最靠近细长本体的第一端的牙侧部分交点起算。每一突起为螺旋形螺纹的牙顶和牙侧部分的倒V字形的延伸。进一步的，每一突起可限定螺旋形螺纹的间断。细长本体的第一端可包括用于驱动紧固件的帽头。每一突起的峰端可是尖的。
在某些实施例中，螺旋形螺纹在从细长本体的第一端起始的第一个全螺纹上包括围绕细长本体的周缘均匀间隔的多个突起。螺旋形螺纹也可具有至少一组突起，每一组具有围绕细长本体的周缘均匀间隔的多个突起。第一组突起可位于细长本体的第一端的第一个全螺纹上，而其它组的突起位于相邻的螺纹上。进一步地，每一组的每一突起可与其它组突起的相应的突起对齐，因而各组的相应的突起与从细长本体的第一端向细长本体的第二端延伸的纵轴对齐。
在另一个实施例中，紧固件的螺旋形螺纹可包括至少一个向下的突起，其从牙顶和牙侧部分向细长本体的第二端延伸，而且每一向下的突起具有延伸至螺纹的根部的峰端。每一向下的突起可设置在细长本体的第二端的最后一个全螺纹上。
附图说明
图1是铱据一实施例的螺纹紧固件的侧视图；
图2是如图1所示的紧固件的俯视图；
图3是如图1中的A-A剖线的紧固件的剖视图；
图4是如图1所示的紧固件的局部前视图；
图5是两个如图1所示的紧固件的局部前视图，示出了紧固件与薄规格的金属的截面啮合；
图6是两个如图1所示的紧固件的前视图，示出了紧固件与薄规格的金属啮合；
图7是两个如图1所示的紧固件的前视图，示出了紧固件与薄规格的金属的截面啮合；
图8是依据另一实施例的螺纹紧固件的前视图，示出了紧固件与木材的截面啮合；
图9是如图8所示的紧固件与木材啮合的局部前视图；
图10是依据再一实施例的螺纹紧固件的前视图，示出了两个不同的旋转角的紧固件；
图11是如图10所示的紧固件的局部前视图；
图12是两个如图10所示的紧固件的局部前视图，示出了紧固件与金属的截面啮合；
图13是两个如图10所示的紧固件的前视图，示出了紧固件与金属啮合；
图14是两个如图10所示的紧固件的前视图，示出了紧固件与金属的截面啮合；
图15是两个如图10所示的紧固件的前视图，示出了紧固件与木材的截面啮合；
图16是两个如图10所示的紧固件的局部前视图，示出了紧固件与木材的截面啮合；
图17是依据又一实施例的螺纹紧固件的侧视图；
图18是如图17所示的紧固件的局部前视图；以及
图19是如图17所示的紧固件的俯视图。
具体实施方式
为了下文说明的便利，所使用的空间定位术语会与所采用的实施例相关，如其在附图中那样定位，或者在下面的详细说明中描述。然而，应该理解，在下文描述的实施例可以呈现多种可选择的变型和实施例。还应该理解，示出在附图中的和下文描述的具体的紧固件只是示意性的，不应该被认为是限制性的。
在一实施例中，如图1-7所示，紧固件1包括具有第一端11和第二端12的细长本体10，以及形成在细长本体10的至少一部分上的螺旋形螺纹20。螺旋形螺纹20具有牙顶22、根部25和牙侧部分28。进一步地，螺旋形螺纹20具有至少一个从牙顶22和牙侧部分28向细长本体10的第一端11延伸的突起50。在图5中更清楚地示出了，每一突起50具有峰端52，其延伸到螺纹20的根部25。每一突起50的峰端52的高度至少为根部长度26的50％，从根部25和最靠近细长本体10的第一端11的牙侧部分28的交点57起测量。从螺纹20的牙顶22和牙侧部分28延伸的每一突起50具有第一侧面55和第二侧面56。每一突起50的第一侧面55具有一角度，其相对于邻近于每一突起50的螺旋形螺纹20的上部23至少大约90度。每一突起50的第二侧面56具有一角度，其相对于邻近于每一突起50的螺旋形螺纹20的下部24至少大约90度。在具体实施例中，如图1-7所示，每一突起50是螺纹20的牙顶22和牙侧部分28的倒V字形的延伸，每一突起50的峰端52是尖的。
如图1-7所示，紧固件1的螺旋形螺纹20示例性地具有含三个突起50的三组突起，一组中的每一突起50在螺旋形螺纹20上间隔分开120度。第一组突起50位于细长本体10的第一端11处的第一全螺纹30上，而其它组的突起50位于相邻的螺纹处。每一组突起50与位于相邻的螺纹上的其它组的相应的突起50相对齐，这样相应的突起沿着从细长本体10的第一端11延伸到第二端12的一纵轴彼此对齐。细长本体10的第一端可包括用于驱动紧固件1进入工件或材料内的帽头15。虽然如图2所示的帽头15披露的是用于与驱动工具啮合的法兰六角帽头，但是本技术领域所知的其它类型的驱动方式也能被使用，包括但不限于，槽型的、菲利浦斯型的(Phillips)、艾伦型的(Allen)或内六角头的驱动型式。进一步的，如图1、6和7所示，细长本体10的第二端12可配有钻尖。
在紧固件1的安装期间，攻丝扭矩和夹紧扭矩由于摩擦而增大，该摩擦是由于螺旋形螺纹20的突起50压紧螺旋形螺纹20的牙侧部分28之间的薄规格的金属60而产生的。紧固件被固定之后，振动或其它力使得紧固件开始变松，螺纹20的突起50压紧牙侧部分28之间的薄规格的金属60，产生摩擦并由此增加紧固件1的旋松扭矩。
在另一个实施例中，如图8和9所示，紧固件101包括具有第一端111和第二端112的细长本体110，以及在细长本体110的至少一部分上形成的螺旋形螺纹120。螺旋形螺纹120具有牙顶122、根部125和牙侧部分128。与上述讨论的实施例类似，螺旋形螺纹120具有至少一个突起150，其从牙顶122和牙侧部分128向细长本体110的第一端111延伸。从螺纹120的牙顶122和牙侧部分128延伸出的每一突起150具有第一侧面155和一第二侧面156。每一突起150的第一侧面155具有一角度，其相对于邻近于每一突起150的螺旋形螺纹120的上部123至少大约90度。每一突起150的第二侧面156具有一角度，其相对于邻近每一突起150的螺旋形螺纹120的下部124至少大约90度。
特别地，如图8、9所示，紧固件101的螺旋形螺纹120示例性地具有四个位于细长本体110的中间部分113上的突起150。在该实例中，紧固件101也可配备有四组突起，每组有三个突起150，在每组中的每一突起150彼此间隔120度。这些突起150可与位于螺旋形螺纹120的相邻螺纹上的突起150对齐，由此，这些突起150沿着从细长本体110的第一端111延伸至第二端112的纵轴彼此对齐。细长本体110的第一端111可包括用于驱动紧固件101进入工件或材料中的帽头115。进一步的，细长本体110的第二端112可逐渐减少，实质上成为与材料啮合的点，该材料例如在图8和9中所示的木材165。
在紧固件101安装进入到木材165的过程中，如图9中所清楚显示地，这些突起150重定向并压紧木材纤维，从而增加了紧固件101的攻丝扭矩和夹紧扭矩。在紧固件101被固定后，木材165开始收缩，螺纹120的突起150一定会再贴紧木材，因而增加了紧固件101的旋松扭矩。
在另一实施例中，如图10-16所示，有一紧固件201，包括具有第一端211和第二端212的细长本体210，以及在细长本体210的至少一部分上形成的螺旋形螺纹220。螺旋形螺纹220具有牙顶222、根部225和牙侧部分228。与上述讨论的实施例类似，螺旋形螺纹220具有至少一个突起250，其从牙顶222和牙侧部分228向细长本体210的第一端211延伸。然而，在图11、12和16中清楚地示出，每一突起250均在螺旋形螺纹220中限定间断254。每一突起250也具有峰端252，其延伸至螺纹220的根部225。每一突起250的峰端252具有一至少为根部长度226的50％的高度，其从根部225和最靠近的细长本体210的第一端211的牙侧部分228的交点257起测量。从螺纹220的牙顶222和牙侧部分228延伸出的每一突起250具有第一侧面255和第二侧面256。每一突起250的第一侧面255邻近螺旋形螺纹220中的间断254。虽然图11所示的每一突起250第一侧面255是基本上竖直的，但是第一侧面255可以是倾斜的或有斜角的。每一突起250的第二侧面256具有一角度，其相对于邻近每一突起250的螺旋形螺纹220的下部224至少大约90度。
如图10-16所示，紧固件201的螺旋形螺纹220具有四个突起250，其限定了位于细长本体210的中间部分213上的间断254。在该实施例中，紧固件201也可配备有四组突起，每组有三个突起250，在每组中的每一突起250彼此间隔120度。这些突起250可与位于螺旋形螺纹220的相邻螺纹上的突起250对齐，由此，这些突起250和间断254沿着从细长本体210的第一端211延伸至第二端212的纵轴彼此对齐。每一突起250的峰端252可以是尖的。细长本体210的第一端211可包括用于驱动紧固件201进入工件或材料中的帽头215。进一步地，细长本体210的第二端212可逐渐减少，实质上成为与如金属260或木材265之类材料啮合的点。
如图12-14所示，在安装紧固件201进入金属材料260的过程中，攻丝扭矩和夹紧扭矩由于摩擦而增大，该摩擦是由于螺旋形螺纹220的突起250压紧螺旋形螺纹220的牙侧部分228之间的薄规格的金属260而产生的。紧固件被固定之后，振动或其它力使得紧固件开始变松，螺纹220的突起250压紧牙侧部分228之间的薄规格的金属260，产生摩擦并由此增加紧固件201的旋松扭矩。如图15和16所清楚示出的，在安装紧固件201进入木材材料265的过程中，这些突起250重定向并压紧木材纤维，从而增加紧固件201的攻丝扭矩和夹紧扭矩。在紧固件201被拧紧后，木材265开始收缩，螺纹220的突起250一定会再贴紧木材，因而增加了紧固件201的旋松扭矩。
在另一实施例中，如图17-19所示，有一紧固件301，包括具有第一端311和第二端312的细长本体310，以及在细长本体310的至少一部分上形成的螺旋形螺纹320。螺旋形螺纹320具有牙顶322、根部325和牙侧部分328。与上述讨论的实施例类似，螺旋形螺纹320具有至少一个突起350，其从牙顶322和牙侧部分328向细长本体310的第一端311延伸。
如图18更清楚地显示，每一突起350在螺旋形螺纹320限定间断354。每一突起350具有一峰端352，其延伸至螺纹320的根部325。每一突起350的峰端352具有一至少为根部长度326的50％的高度，其从根部325和最靠近细长本体310的第一端311的牙侧部分328的交点357起测量。从螺纹320的牙顶322和牙侧部分328延伸出的每一突起350具有第一侧面355和第二侧面356。每一突起350的第一侧面355邻近螺旋形螺纹320中的间断354。虽然图18所示的每一突起350第一侧面355是基本上竖直的，但是第一侧面355可以是倾斜的或有斜角的。每一突起350的第二侧面356具有一角度，其相对于邻近每一突起350的螺旋形螺纹320的下部324至少大约90度。紧固件301还包括至少一个向下的突起370，其从牙顶322和牙侧部分328向细长本体310的第二端312延伸。向下的突起370具有峰端372，其延伸至螺纹320的根部325。如图17-19所示，每一突起350的峰端352和每一向下的突起370的峰端372都可以是尖的。
如图17-19所示，紧固件301可包括三个突起350，这些突起350限定了位于细长本体310的中间部分313上的间断354。在该实施例中，紧固件301也可配备有三组突起，每组有两个突起350，在每组中的每一突起350彼此间隔180度。这些突起350可与位于螺旋形螺纹320的相邻螺纹上的突起350对齐，由此，这些突起350和间断354沿着从细长本体310的第一端311延伸至第二端312的纵轴彼此对齐。向下的突起370可以设置在螺旋形螺纹320的最后一个全螺纹335上。紧固件301也可设置有两个彼此间隔180度的向下的突起370。细长本体310的第一端311可包括用于驱动紧固件301进入工件或材料中的帽头315。进一步地，细长本体310的第二端312可逐渐减少，实质上成为与金属或木材之类的材料啮合的点。
在紧固件301安装进入材料的过程中，向下的突起370与材料啮合，有助于防止在材料中形成毛刺。而且，攻丝扭矩和夹紧扭矩由于摩擦而增大，该摩擦是由于螺旋形螺纹320的突起350压紧螺旋形螺纹320的牙侧部分328之间的材料而产生的。紧固件被拧紧后，螺纹320的突起350压紧牙侧部分328之间的材料，产生摩擦从而增加了紧固件301的旋松扭矩。
尽管上述详细说明书中描述螺纹紧固件的几个具体实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围和精神实质的情况下对这些实施例做出修改和变型。因此，上述说明意为说明性的，而非限制性的。在上文描述的本发明由所附的权利要求书限定，并且在权利要求书的意图内和等同范围内对本发明的任何改变都包含在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种紧固件，包括：
具有第一端和第二端的细长本体；和
在细长本体的至少一部分上形成的螺旋形螺纹，该螺纹包括牙顶、根部和牙侧部分，
其中螺旋形螺纹包括从牙顶和牙侧部分向细长本体的第一端延伸的至少一个突起，而且每一突起都包括延伸至螺纹的根部的峰端。
2.如权利要求1所述的紧固件，其中每一突起都具有第一侧面和第二侧面，第一侧面相对于邻近于每一突起的螺旋形螺纹的上部具有至少大约90度的角度，第二侧面相对于邻近于每一突起的螺旋形螺纹的下部具有至少大约90度的角度。
3.如权利要求1所述的紧固件，其中每一突起的峰端具有至少为根部长度的50％的高度，其从根部和最靠近细长本体的第一端的牙侧部分的交点起算。
4.如权利要求1所述的紧固件，其中每一突起具有第一侧面和第二侧面，第一侧面相对于邻近于每一突起的螺旋形螺纹的上部具有至少大约90度的角度，第二侧面相对于邻近于每一突起的螺旋形螺纹的下部具有至少大约90度的角度，且其中每一突起的峰端具有至少为根部长度的50％的高度，其从根部和最靠近细长本体的第一端的牙侧部分的交点起算。
5.如权利要求1所述的紧固件，其中每一突起是螺旋形螺纹的牙顶和牙侧部分的倒V字形的延伸。
6.如权利要求1所述的紧固件，其中每一突起限定螺旋形螺纹的间断。
7.如权利要求1所述的紧固件，其中螺旋形螺纹在从细长本体的第一端起始的第一个全螺纹上包括围绕细长本体周缘的均匀间隔的多个突起。
8.如权利要求1所述的紧固件，其中螺旋形螺纹包括至少一组突起，每一组具有围绕细长本体周缘的均匀间隔的多个突起。
9.如权利要求8所述的紧固件，其中第一组突起位于在细长本体的第一端处的第一个全螺纹上，而其它组突起位于相邻的螺纹上。
10.如权利要求9所述的紧固件，其中每一组的每一突起与其它组突起的相应的突起对齐，从而相应的突起与从细长本体的第一端向细长本体的第二端延伸的纵轴对齐。
11.如权利要求1所述的紧固件，其中螺旋形螺纹还包括至少一个向下的突起，其从牙顶和牙侧部分向细长本体的第二端延伸，而且每一向下的突起具有延伸至螺纹的根部的峰端。
12.如权利要求11所述的紧固件，其中每一向下的突起设置在细长本体的第二端的最后一个全螺纹上。
13.如权利要求1所述的紧固件，其中每一突起的峰端是尖的。
14.如权利要求1所述的紧固件，其中细长本体的第一端包括用于驱动紧固件的帽头。
15.一种紧固件，包括：
具有第一端和第二端的细长本体；
位于细长本体的第一端的帽头；
在细长本体的至少一部分上形成的螺旋形螺纹，该螺纹包括牙顶、根部和牙侧部分；和
从牙顶和牙侧部分向细长本体的第一端延伸的至少一个突起，
其中每一突起是螺旋形螺纹的牙顶和牙侧部分的倒V字形的延伸，并限定延伸至螺纹的根部的峰端。
16.如权利要求15所述的紧固件，其中每一突起的峰端具有至少为根部长度的50％的高度，其从根部和最靠近细长本体的第一端的牙侧部分的交点至突起的峰端。
17.如权利要求15所述的紧固件，其中每一突起都具有第一侧面和第二侧面，第一侧面相对于邻近于每一突起的螺旋形螺纹的上部具有至少大约90度的角度，第二侧面相对于邻近于每一突起的螺旋形螺纹的下部具有至少大约90度的角度。
18.如权利要求15所述的紧固件，其中每一突起的峰端是尖的。
19.一种紧固件，包括：
具有第一端和第二端的细长本体；
位于细长本体的第一端的帽头；
在细长本体的至少一部分上形成的螺旋形螺纹，该螺纹包括牙顶、根部和牙侧部分；以及
从牙顶和牙侧部分向细长本体的第一端延伸的至少一个突起，所述至少一个突起限定螺旋形螺纹的间断，每一突起都包括延伸至螺纹的根部的峰端。
20.如权利要求19所述的紧固件，其中每一突起具有第一侧面和第二侧面，第一侧面位于邻近螺旋形螺纹的间断处，第二侧面相对于邻近于每一突起的螺旋形螺纹的下部具有至少大约90度的角度，且每一突起的峰端具有至少为根部长度的50％的高度，其从根部和最靠近细长本体的第一端的牙侧部分的交点至突起的峰端。
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