CN103573774A

CN103573774A - 砖石用螺钉

Info

Publication number: CN103573774A
Application number: CN201310306269.8A
Authority: CN
Inventors: 保罗·戈德龙; 雅各布·奥尔森
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2014-02-12
Also published as: AU2013207581A1; NZ612972A; TW201408893A; AU2013207581B2; EP2687735A1; US20140023457A1; EP2687735B1; AU2017201773A1

Abstract

本发明提供一种砖石用螺钉，该砖石用螺钉具有：螺钉杆（14），其具有前端（16）、后端（18）和纵轴线（20）；以及螺纹（22），其螺旋地形成在螺钉杆周围。螺纹具有前牙侧（24）和后牙侧（26）。在相邻的前牙侧（24）与后牙侧（26）之间，螺钉杆具有不均一的直径，从而限定相邻于前牙侧与后牙侧之间的凹陷部（28）。凹陷部具有面向后端（18）的第一斜面（42）。

Description

砖石用螺钉

技术领域

本发明涉及砖石用螺钉。

背景技术

砖石用螺钉用于旋入设置在砖石基材中的孔内。砖石基材可以由砖块、石块、混凝土或类似的等形成。砖石用螺钉包括细长的圆柱形螺钉杆以及螺钉头。螺钉头设置在螺钉杆的后端，并构造成可以被工具卡紧以便向螺钉施加扭矩。螺钉杆周围螺旋地形成有螺纹。螺纹构造成在安装螺钉的孔的孔壁中形成自攻丝。

螺钉杆的直径通常被称为小径（minor diameter）或根径（corediameter）。该直径应当小于安装螺钉的孔的直径。根径与孔径之间的差异影响螺钉的拔出强度。拔出强度是将螺钉从被安装的孔中拔出所需的拉力的度量。通常，较大的根径导致较高的拔出强度。然而，如果根径过大，则使螺钉在孔中进行旋转所需的扭矩可能变得过大，从而导致难以安装螺钉。

发明内容

本发明提供一种砖石用螺钉，包括：

螺钉杆，其具有前端、后端和纵轴线，所述纵轴线在所述前端与所述后端之间延伸并限定所述螺钉杆的轴向；以及

螺纹，其螺旋地形成在所述螺钉杆周围并具有前牙侧和后牙侧，所述前牙侧和所述后牙侧具有各自的径向最内端，所述径向最内端与所述螺钉杆邻接，

其中，所述螺钉杆在相邻的所述前牙侧与所述后牙侧之间的直径不均一，，从而在相邻的所述前牙侧与所述后牙侧之间定出一个凹陷部，所述凹陷部具有面向所述后端的第一斜面。

本发明还提供一种砖石用螺钉，包括：

螺钉头；

细长的螺钉杆，其从所述螺钉头伸出，所述螺钉杆具有远离所述螺钉头设置的自由端以及位于所述螺钉头与所述自由端之间的长度；以及

螺纹，其螺旋地形成在所述螺钉杆周围并具有前牙侧和后牙侧，

其中，所述螺钉杆限定所述砖石用螺钉的纵轴线并设置有凹陷部，所述凹陷部螺旋地形成在所述长度的至少一部分周围并位于相互面对的所述前牙侧与所述后牙侧之间，并且所述凹陷部包括面向所述螺钉头并以基本恒定的角度相对于所述纵轴线倾斜的表面。

附图说明

为了便于理解本发明，下面参考附图描述本发明的一些仅以示例的方式给出的实例，其中：

图1是砖石用螺钉的侧视图；

图2是沿着图1中的线A-A截取的放大剖视图；

图3是与图2相对应的视图，示出安装在砖石基材中的孔内的砖石用螺钉；以及

图4是与图2相对应的示意图，示出砖石用螺钉的特征。

具体实施方式

参考图1，砖石用螺钉（masonry screw）10包括螺钉头12和细长的螺钉杆14。螺钉杆具有前端16和后端18。螺钉头12附接在螺钉杆的后端18上。螺钉杆14具有纵轴线20，纵轴线20在前端16与后端18之间延伸。纵轴线20限定螺钉杆的轴向。砖石用螺钉10还包括在螺钉杆14周围螺旋地形成的螺纹22。螺纹22具有前牙侧24和后牙侧26。在相邻的前牙侧24与后牙侧26之间，螺钉杆具有非均一的直径，从而限定相邻的前牙侧与后牙侧之间的凹陷部28。

螺钉头12可以采用任何合适的如下构造：当从砖石基材中的孔中安装和拆除螺钉时，该构造允许螺钉头12以工具接合从而向螺钉施加扭矩。在图示的实例中，螺钉头包括：大致圆形的凸缘30，螺钉杆从凸缘30延伸；以及六边形部分32，其形成螺钉头的自由端。凸缘30设置成远离六边形部分32并面向前端16的一侧可以设置有一系列的凸部34。凸部34构造成改善当螺钉头12与螺钉10紧固至砖石基材的部位接合时的夹紧力。凸部34可以是径向延伸的肋，这些肋以相等的间距围绕凸缘30设置。

尽管不是必须的，但螺纹22从螺钉杆14的前端16延伸至与后端18相邻但未到达后端18的位置。这样在紧邻螺钉头12处保留了相对较短的无螺纹的螺钉杆部分。前端16可以设置有切角，以便于插入孔中。可选地，前端16可以形成尖端，并且攻丝至该尖端的末端。这种构造能使砖石用螺钉旋转穿过砖石基材中的孔，并进入位于前方更深处的基材中。更深处的基材可以是例如铝质或木质基材。

参考图2，螺纹的前牙侧24设置成：与线38成角α，线38垂直于纵轴线20并穿过螺纹的牙顶39。后牙侧26设置成与线38成角β。角α与角β不相同。在图示的实例中，角α小于角β，从而相对于纵轴线20和线38，前牙侧比后牙侧更陡峭地倾斜。角α可以大致处于0°至25°的范围内。在一些实例中，角α可以大致处于15°至25°的范围内。角β可以大致处于30°至40°的范围内。在图示的实例中，角α大致为20°，角β大致为30°。

凹陷部28具有有角的剖面轮廓，该剖面轮廓由面向螺钉杆14的后端18的第一斜面42与面向前端16的第二斜面44限定。尽管不是必须的，但斜面42和44的径向最内端可以设置成相接近，从而使凹陷部28具有大致V形的剖面轮廓。这是图示的实例所示的形式。

前牙侧24具有径向最内端46，后牙侧26具有径向最内端48。端部46、48与螺钉杆14邻接，从而限定螺纹22的基部。在相邻的前牙侧24的径向最内端46和后牙侧26的径向最内端48之间限定长度52。在螺钉杆14的轴向上，斜面42的径向最内端50与后牙侧26的径向最内端48相隔距离54，距离54是距离52的至少一半。在图示的实施例中，距离54是长度52的大致三分之二。

斜面42构造成沿螺钉杆14的轴向相对于纵轴线20以角γ连续地延伸。斜面44相对于纵轴线以不同于角γ的角度连续地延伸。因此，在轴向剖面中，斜面42、44大致都是平的并且具有不同的倾斜角。

参考图3，图中示出安装在限定于混凝土基材58中的孔56内的砖石用螺钉10的一部分。图中示出螺纹22嵌入到孔56的孔壁60中。在安装砖石用螺钉期间，螺纹22在孔壁60中进行攻丝而形成内螺纹。与具有平坦圆柱形螺钉杆的类似尺寸的螺钉相比，凹陷部28构造成改善了砖石用螺钉10在安装于这种孔中时的拔出强度。另外参考图4，与平坦圆柱形螺钉杆的根径63相比，设置凹陷部28使得螺钉杆的根径局部增大。这是因为，凹陷部的较小直径部分提供了补偿空间来接收在将砖石用螺钉旋入孔中时产生的碎砾。如果沿着螺钉杆的整个长度增大根径，则旋转螺钉所需的扭矩将变得过大，从而导致难以或不能安装螺钉。凹陷部的构造能够使螺钉杆的最大根径设置在与螺纹的后牙侧26的径向最内端邻近的区域62处，该最大根径比类似尺寸的具有恒定直径的螺钉杆的根径63大。如果向砖石用螺钉施加拉拔力66（混凝土基材58的与后牙侧邻近的部分64将脱离孔的孔壁60并向螺钉杆移动），则由于部分64通常易于折断，因此，与后牙侧26邻近的增大的根径是有用的。区域62中的增大的根径协助保持孔壁60与困留在孔壁60和螺钉杆14之间的混凝土碎屑67之间的坚固界面。这有利于将混凝土压紧，在该状况下混凝土自然是坚固的。此外，斜面42的构造用于在聚集到凹陷部28中的混凝土碎屑67与孔壁60之间产生楔固作用。当拉拔力作用在砖石用螺钉上时，楔固作用提供力68，力68将孔56的孔壁60压紧。

砖石用螺钉通常用于以规定的标准尺寸的硬质合金钻头钻出的孔中。因此，在选择砖石用螺钉的尺寸时，必须考虑由标准尺寸的硬质合金钻头形成的孔的尺寸。通常将硬质合金钻头制造成符合例如美国国家标准协会的标准“Carbide-Tipped Masonry Drill Bits andBlanks for Carbide Tipped Masonry Drills（顶端覆盖有硬质合金的钻头和用于顶端覆盖有硬质合金头的钻的孔）（

B212.15-1994）”等标准。该ANSI标准规定了用于不同尺寸的硬质合金钻头的误差范围。例如，对于0.625英寸标称钻头直径而言，允许钻头尺寸处于0.650英寸与0.660英寸（在将0.001英寸对应于0.254mm的情况下，0.625英寸大约为15.87mm，0.650英寸大约为16.51mm，0.660英寸大约为16.76mm）。常规的直边圆柱形砖石用螺钉的螺钉杆的根径是为该螺钉规定的钻头的最大许可钻头尺寸的88.6%左右。因此，对于标称0.625英寸钻头而言，常规的螺钉杆将具有0.584英寸的根径（0.584英寸大约为14.83mm）。砖石用螺钉10在区域62中的根径可以为该螺钉规定的钻头的最大许可钻头尺寸的93%至95%的范围内。因此，对于标称0.625英寸钻头而言，0.625英寸砖石用螺钉10在区域62中的根径可以是0.614英寸至0.627英寸（0.614英寸大约为15.6mm，0.627英寸大约为15.92mm）。凹陷部的最小直径可以处于最大许可钻头尺寸的86%至88%的范围内。因此，对于0.625英寸钻头而言，0.625英寸砖石用螺钉10在凹陷部中的最小根径可以介于0.568英寸至0.581英寸之间（0.568英寸大约为14.43mm，0.581英寸大约为14.75mm）。对于使用标称0.625英寸钻头的0.625英寸砖石用螺钉10，这些比例概括如下：

砖石用螺钉10 根径（英寸）根径（mm）

最大根径（在区域62处） 0.614至0.627 15.6至15.92

最小根径（在凹陷部） 0.568至0.581 14.43至14.75

常规砖石用螺钉

恒定的根径 0.584 14.83

换句话说，由区域62限定的最大根径大约是砖石用螺钉的标称直径的98.24%至100.32%，并且由凹陷部限定的最小直径大约是砖石用螺钉的标称直径的90.88%至92.96%。常规的直边直径恒定的圆柱形螺钉杆的根径典型地是砖石用螺钉的标称直径的大约93.6%。

图1所示的实例在区域62处的最大直径是标准硬质合金钻头的最大尺寸的钻头的大约94%，并且最小直径是最大尺寸的硬质合金钻头的大约87%。

与具有直边直径恒定的螺钉杆的常规砖石用螺钉相比，在螺纹的相邻并相互面对的牙侧之间设置凹陷部，从而允许砖石用螺钉10在选定的区域中具有最大直径，该最大直径显著地大于常规螺钉杆的直径，这通过利用最小直径来平衡，该最小直径比常规螺钉杆的直径小较小的量。因此，通过使不太重要的区域中的根径相对较小，可以使如下区域中的根径相对较大：在该区域中，增大的根径能够影响砖石用螺钉的拔出强度。

在图示的实例中，前牙侧24和后牙侧26分别具有不相同的角α和角β。这不是必须的。作为替代，前牙侧和后牙侧可以具有相同的角度，从而使螺纹的剖面是对称的。然而，使用不相同的角α和角β是有利的。螺纹需要一定的横向厚度，以便抵抗使用过程中将遭受的剪切力。该厚度表示为角α与角β之和。通过增大后牙侧的角β，可以改善砖石用螺钉的拔出强度。然而，如果增大以角α与角β之和表示的螺纹的厚度，则螺钉将变得较难以安装。因此，与具有对称螺纹的类似尺寸的螺钉相比，在增大后牙侧的角β的同时，期望减小前牙侧的角α，以使这两个角的和不增大，或至少不过度地增大。这样，可以将螺纹构造成提供所需的剪切强度并改善螺钉的拔出强度，而不使安装更加困难。

在图示的实施例中，凹陷部28包括两个斜面42和44，斜面42和44构造成限定大致V形的剖面轮廓。应该理解的是，这不是必须的。例如，可以在斜面42和44之间设置与纵轴线平行的表面或者一个或多个具有不同倾斜角的表面。应该理解的是，与图2至图4所示的构造相同或相似的构造在对具有相对较大直径的区域62中的螺钉杆14的直径值加以限制与不使斜面44倾斜得过于陡峭（可能形成应力提高部，从而可能使得螺钉易于受到脆性破坏或氢脆性破坏）之间提供了平衡。

砖石用螺钉10可以由任意已知的合适材料制成。例如，螺钉可以由表面硬化的低碳钢制成。可选地，螺钉可以由表面硬化的中碳钢、感应淬火的低碳钢或中碳钢、不锈钢或具有碳钢顶端的双金属不锈钢制成。

在图示的实例中，螺纹22螺旋地形成在螺钉杆14的一部分长度周围，凹陷部至少大致与螺纹螺旋地形成在螺钉杆周围并一同地结束。应该理解的是，这不是必须的。螺纹可以在螺钉杆的整个长度上延伸。另外或可选地，凹陷部螺旋地形成的长度可以比螺纹的长度更大或更小。

Claims

1.一种砖石用螺钉，包括：

螺钉杆（14），其具有前端（16）、后端（18）和纵轴线（20），所述纵轴线在所述前端与所述后端之间延伸并限定所述螺钉杆的轴向；以及

螺纹（22），其螺旋地形成在所述螺钉杆周围并具有前牙侧（24）和后牙侧（26），所述前牙侧和所述后牙侧具有各自的径向最内端（46、48），所述径向最内端与所述螺钉杆邻接，

其中，所述螺钉杆在相邻的所述前牙侧与所述后牙侧之间的直径不均一，从而在相邻的所述前牙侧与所述后牙侧之间定出一个凹陷部（28），所述凹陷部具有面向所述后端的第一斜面（42）。

2.根据权利要求1所述的砖石用螺钉，其中，

在所述轴向上，所述第一斜面（42）相对于所述纵轴线以第一角γ连续地延伸。

3.根据权利要求1或2所述的砖石用螺钉，其中，

所述凹陷部具有面向所述前端的第二斜面（44）。

4.根据权利要求1或2或3所述的砖石用螺钉，其中，

所述螺钉杆（14）在相邻的所述前牙侧和所述后牙侧的所述径向最内端（46、48）之间具有一个轴向的长度（52），以及所述第一斜面（42）的径向最内端与所述后牙侧的径向最内端具有一个轴向的相隔距离（54），所述相隔距离（54）是所述长度（52）的至少一半。

5.根据权利要求4所述的砖石用螺钉，其中，

所述相隔距离（54）大致是所述长度（52）的三分之二。

6.根据前述权利要求中任一项所述的砖石用螺钉，其中，

在沿着所述轴向截取的剖面中，所述凹陷部（28）具有大致V形的剖面轮廓。

7.根据前述权利要求中任一项所述的砖石用螺钉，其中，

相对于与所述纵轴线（20）垂直地延伸并从所述螺纹的牙顶（39）穿过的线（38），所述前牙侧（24）以第一角α设置，所述后牙侧（26）相对于所述线（38）以第二角β设置，所述第一角α小于所述第二角β。

8.根据权利要求7所述的砖石用螺钉，其中，

所述第二角β大致处于30°至40°的范围内，所述第一角α大致处于0°至25°的范围内。

9.根据权利要求8所述的砖石用螺钉，其中，

所述第二角β大致为30°，以及所述第一角α大致为20°。

10.根据前述权利要求中任一项所述的砖石用螺钉，其中，

所述凹陷部（28）构造成使得相邻所述后牙侧（26）和所述前牙侧（24）之间的所述螺钉杆（14）的最大直径（62），与相邻所述后牙侧和所述前牙侧各自的径向最内端（46、48）中的至少一者邻近。

11.根据权利要求10所述的砖石用螺钉，其中，

所述最大直径（62）是标准尺寸的硬质合金钻头的最大许可钻头直径的大致93%至95%，所述标准尺寸的硬质合金钻头规定用于为所述砖石用螺钉制造所需孔尺寸。

12.根据权利要求11所述的砖石用螺钉，其中，

所述凹陷部构造成使得相邻的所述后牙侧和所述前牙侧之间的所述螺钉杆的最小直径（50）是所述最大许可钻头尺寸的大致86%至88%。

13.根据前述权利要求中任一项所述的砖石用螺钉，其中，

所述凹陷部（28）连续地且螺旋地形成在所述螺钉杆周围并与所述螺纹（22）一同地结束。

14.一种砖石用螺钉，包括：

螺钉头（12）；

细长的螺钉杆（14），其从所述螺钉头延伸，所述螺钉杆具有远离所述螺钉头设置的自由端（16）以及位于所述螺钉头与所述自由端之间的长度；以及

螺纹（22），其螺旋地形成在所述螺钉杆周围并具有前牙侧（24）和后牙侧（26），

其中，所述螺钉杆（14）限定所述砖石用螺钉的纵轴线（20）并设置有凹陷部（28），所述凹陷部螺旋地形成在所述长度的至少一部分周围并位于相互面对的所述前牙侧（24）与所述后牙侧（26）之间，所述凹陷部包括斜面（42），所述斜面（42）面向所述螺钉头（12）并以基本恒定的角度（γ）相对于所述纵轴线倾斜。

15.根据权利要求14所述的砖石用螺钉，其中，

所述斜面（42）的径向最外端（48）限定位于面向所述前牙侧（24）与所述后牙侧（26）之间的所述螺钉杆的最大直径区域（62），所述最大直径区域（62）的直径介于所述砖石用螺钉的标称直径的大致98.24%和100.32%之间。