CN1065329C - 螺钉 - Google Patents

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Abstract

一种螺钉，尤其是一种木螺钉，具有一带螺纹的圆柱形杆部(10、110)，经过一倒置截头圆锥部分(16、116)与一大直径圆柱部分(20、120)相汇合，此圆柱部分与一大直径垫圈部分(23、123)的底面形成一体，此垫圈部分本身又与一略凸的头部(25、125)形成一体。本发明用于通常大约6mm级的木螺钉，并通过螺钉头与其所在的平直表面的平滑汇合而减少了伤害的机会。另外，该螺钉具有改进了的扭矩特性，使之适合于与机动螺钉拧动工具一起使用。另一优点在于，由于螺钉头下面的比压减小而减少了因螺钉强烈上紧所造成的对于工件的损伤。

Description

螺钉
本发明涉及一种整体式螺钉，尤其是一种木螺钉，包括一带螺纹的杆部，此杆部具有一自由端和一底端，此底端与沿轴向从所述底端外伸的一同轴的具有截头圆锥形状的部分的小端形成一体且直径与之一致，以及一靠近截头圆锥部分大端的外形凸出的头段，所述头段具有设置在正中的螺钉拧动工具啮合凹槽，与用于拧动所述螺钉的预定工具相配合。
木螺钉属于最为广泛地用于许多不同场合中的紧固件。比如，经常要求一只木螺钉能够牢固地安装五金器件，诸如铰链翼板或铁路压板。经常提出的另一要求是，在一上紧的螺钉的螺钉头下面作用的轴向比压在确保安装牢固的情况下尽可能地小，再一要求是，螺钉能够在使用时不需埋头，因埋头可能要求至少对各连接部分之一作额外机加工。另外，还经常要求，就位的螺钉在表面上尽可能是不碍事的，以避免对于比如动物围栏中的动物、对于儿童和对于一般用户的伤害危险。
已有的各种型式的螺钉，目的在于满足上述一项或多项要求。比如，已有的Manfroni的意大利专利475002号提供一种铁路压板紧固木螺钉，在螺钉杆螺纹部分以上和紧挨螺钉头以下包括一螺钉杆圆柱部分。圆柱部分与铁路压板中的一孔眼紧密配合，螺钉穿过此孔眼进入木制轧枕以压住压板。从本发明的立场看，此螺钉的缺点是，在螺钉头下面的比压较大，以及需要一轴向向上突出的部分，用于与一扭矩施加工具，在此情况下即一套筒板手，相啮合。因而，这种类型的螺钉不适合要求比压必须很低、紧固力必须很大和螺钉头表面必须尽可能平齐以避免或至少显著地减少对于儿童或动物的伤害危险的各种应用场合。
与扭矩施加工具啮合的突出部分可以用各种与诸如改锥等工具配合的切口来代替，现有的这种切口是各种各样的，从Rogers的加拿大专利27387号中的平直沟槽直到示于比如Nagoshi等人的美国专利5249882号、Purtell的加拿大专利400454号、Rockenfeller等人的加拿大专利1248374号或已公布的Goss的加拿大专利申请2094478中的比较复杂的槽口。GB-A-2072781示出了在螺钉头部带有加强部的类似的螺钉。
先前技术的螺钉通常不适合使用机动工具，因为那时螺钉往往必须承受较大的扭矩，同时又要求当紧固件牢固就位时螺钉头下面的比压很低。具有凸出形状螺钉头的螺钉往往以可能导致伤害的碍事的和潜藏危险的方式突出在工件表面以上。
本发明的目的是，提供一种螺钉，可承受由机动工具所施加的较大扭矩；需要时能够配合诸如一铰链翼板这种五金器件上的一孔眼的预定尺寸；在木螺钉的情况下，使用时可以勿需预先机加工工件表面以适应螺钉头；以及，在螺钉头下面作用较小的比压并具有以不碍事的方式从工件表面突出的一种外形，排除了或显著地减小了对于具体工件的用户造成伤害的可能性。
按照本发明的一个特征，本发明提供一种前述类型的螺钉，其中头段包括一微凸的头部，与一垫圈部分形成一体。垫圈部分包括一平坦底面和一平坦的环形上部端面，与头部同心，并且小直径等于头部的直径而大直径大于头部的直径。
一整体圆柱部分位于截头圆锥部分的大端与平坦底面之间，以便不仅加强螺钉结构，使之更适合机动工具驱动，而且还提供一个圆柱形导引表面，以配合比如铰链翼板之中的预机加工的孔眼。
螺钉的强度和易使用性由于本发明的另一特征而进一步得到改进，即截头圆锥部分的小端直径与杆部的直径一致，而截头圆锥部分的大端直径与圆柱部分的一致。
头部的轴向长度大于垫圈部分的厚度，最好是成一比例，从而垫圈部分的厚度是头部轴向长度的大约0．75至大约0．9。这一比例，与螺钉头上凹下的改锥咬合穴孔相结合，提供了一种光滑和安全的表面，此时螺钉头与垫圈都不会是伤害等事件的潜在根源。
另外优选的是，圆柱部分的直径大于其轴向长度，以便一方面提高圆柱部分的强度和长度，以安全地配合比如说铰链翼板的预机加工的孔眼，另一方面又避免需要在底面机加工出一个凹槽来安放圆柱部分的加大直径。
本发明的其他各项特征和优点，从以下参照附图所作的关于本发明螺钉结构的几项实施例的说明中，会显而易见，同时应理解，组合结构的原理可以用于其他各种类型的螺钉或螺栓。
附图中：
图1是一种包括根据本发明综合特征的木螺钉的示意性放大侧视图；
图2是类似于图1的视图，其中一具有可比尺寸、带有六角头的先前技术的螺钉的外形以虚线画出，以便与专利申请的螺钉的外形对比；
图3是一种包括本发明综合特征的螺钉的示意性侧视图，其中标出某些量度以提供具有许多尺寸变动的实例；
图4是图3的顶视图；
图5是类似于图3的视图，但表明本发明的另一实施例；以及
图6是图5的顶视图。
附图中所示的螺钉是一种由适当钢材制成的整体式产品，同时要理解，某些应用场合可能应当或要求使用不同的材料，比如尼龙。
附图中所示的螺钉包括一杆部10。一如所知，此杆部具有一自由端部分11，在图示实施例中，它是带尖的。杆部10的另一端称作底端12。杆部10的大部分是圆柱形，唯一差异是在带尖的自由端11处形状为圆锥形。螺旋状螺纹13从杆部10的表面伸出。它从带尖的自由端11伸展并终结在螺纹13的一底端部分14，它与杆部10的底端12间隔开。
杆部10的底端12与一截头圆锥部分16的小端15形成一体。底端12的直径与小端15相同。因而，截头圆锥部分16沿轴向从底端12突出并围绕螺钉的一共同轴线17与该底端共轴。
截头圆锥部分16的另一端是大端18。在图示的实施例中，大端18重合于一圆柱底部20的一第一端19，并因而具有与之相同的直径。而部位18、19是一体的并与轴线17和彼此同共轴。
圆柱底部20的另一端21与垫圈部分23的一平面环形的、面朝下的底面22汇合，它与圆柱部分20形成一体。图3和4表明，直径B1(图4)是第二圆柱部分20的直径B3(图3)的倍数。
垫圈部分23形成一平面的、环形上部端面部分24。它与底面22平行并在其背面。
一正中设置的、共轴线的、略凸的头部25从上部端面部分24向上突出。此头部25配有正中设置的拧动工具啮合凹槽26。凹槽在平面上的具体外形示于图6。不过，应当理解，凹槽26的具体类型不是本发明的一部分，而是任由选择的。它应当与用于把螺钉拧进一底座的预定工具相配，并且最好是适合于当螺钉要被用于制作家具，木结构或需要机动式螺钉拧动工具的其它产品时与机动工具一起使用。
现在说明示意性地示于图3和4的螺钉各已述部分不同尺寸的一些实例。
虽然某些应用场合可能有另外要求，但一般最好是，圆柱底部20的轴向长度A3小于其直径B3(图3)，由于这种安排有助于螺钉在不需在工件中预先钻出孔眼的情况下应用，而且这还会提高螺钉的抗扭强度。
另一优选特征是，虽然头部25的特征直径B2当然小于垫圈部分23的直径B1，但它大于圆柱底部20的直径B3。后一直径B3可以决定于螺钉要与之一起使用的五金器件诸如铰链板的孔眼尺寸。
头部的略凸形状与垫圈部分23的具体的实际结构相结合以形成在工件表面上方的比较光滑、逐渐升高的螺钉头部，不带有突然升高的棱角，以免可能造成比如对于动物围栏中动物的伤害。用于描述头部25的“略”凸一词，表示一般的状况，即头部25的轴向长度A1与其直径B2的比值处于大约0．15到0．25的范围之内，头部25在垫圈部分23上方的轴向高度小于在垫圈部分23的上部端面处的头部25直径的大约1／4。另外，最好是，垫圈部分23厚度A2对于头部25轴向长度A1的比值处于大约0．75到大约0．9的范围之内，换句话说，垫圈部分23的厚度A2小于凸形头部25的高度A1。
具体参照图3和4，以下的表格1提供了本发明螺钉的不同实施例的三个例子，螺钉各个部分具有典型的实际尺寸。所示三种实施例是6、7和8mm的，粗略地分别对应于各自具有总长度大约为80mm的1／4″、5／16″和3／8″的木螺钉。本发明的螺钉的各个尺寸细节采用图3和4的参考符号表示。
                            表1
                本发明螺钉三个实施例的尺寸
                        (单位：mm)
        螺钉尺寸              8          7           6
头部25高度A1                 2．4        2          1．6
垫圈23厚度范围A2           1．8-1．5   1．6-13     1．4-1
圆柱底部20轴向长度A3       2(最大)     2(最大)     1．5(最大)
截头圆锥部16轴向长度A4     2(最大)     2(最大)     1．5(最大)
垫圈部分23直径范围B1       18．5-16    16．5-14    14-12．5
头部25直径范围B2           10．5-10    10-9．7     9-8．7
圆柱底部20直径范围B3       9．4-8．9   7．8-7．3   6．3-5．9
螺纹13的外径范围B4         8-7．5      7．2-6．7     6．2-5．7
杆部10的直径范围B5         5．4-5．1   4．82-4．79   4．24-4．18
从上面得出，可以生产范围很宽的符合本发明的螺钉。
这样的一个实施例，一般对应于示于前述表格的各项实施例，示意性地示于图5和6。为简单起见，图5和6的实施例的各对应部分的编号为图1-4中相同的参考编号再加上100。就象图1-4的实施例那样，一杆部110具有一带尖的自由端111和一底端112。
与第一组实施例的不同之处在于，圆柱杆部110长些，而螺旋状螺纹分为两段：在顶尖111处的113a和在底端112处的113b。中段113c是圆柱形。
虽然，图5和6(以及当然还有图1-4)的螺钉尺寸都是任由选择的，但应当注意，尺寸C1-D4通常大体上对应于图1-4的A1-B1的尺寸。不过，杆部110一般会较长，从大约135mm到大约340mm。在此范围内，带螺纹部分113a的长度会是大约50-75mm，中间的不带螺纹部分113c会是大约50-220mm长，而带螺纹的上部113b会是大约30-45mm。
除了上述杆部110结构方面的区别之外，图5和6的螺钉的其余部分基本是第一实施例的复制品：杆部110的底端112与一截头圆锥部分116的小端115成一体，此截头圆锥部分116沿轴向从底端112突出并围绕螺钉的一共同轴线117与底端共轴。大端118重合于一圆柱底部120的一第一端119。
圆柱底部120的另一端与一垫圈部分123的平面状底面122汇合。垫圈部分123具有一上部端面部分124。
一头部125从上部端面部分124突出。此头部125具有正中设置的拧动工具啮合凹槽126。
在使用中，螺钉可以或者用人力或是用机动工具拧动就位。当充分拧进时，垫圈部分23、123及其有关头部25、125尽量少地突出在一工件的表面上。另外，中间的结构部分16、20、116、120都提供了所需的强度，即使螺钉很小而且设有一工具啮合凹坑。这样基本上排除了在装配作业期间发生既费时又费力的螺钉破损现象和在最终产品上所造成的质量缺陷。如果需要，圆柱部分20、120可以提供所需的与有待固定于某一木结构的部件(例如，支架或铰链)上的孔眼相配合的表面。垫圈部分23、123的加大表面即使在螺钉强烈上紧时也可在工件表面上保持较低的比压。
在使用图5和6的实施例时，还增加了一项优点。此实施例在以下场合中特别有用，即一层比如说隔热层要夹置在两块木板之间，以及各木板要保持某一预定的间隔。螺钉拧进第一木板，再穿入隔热层。进一步穿入第二木板并不会压扁隔热层或使之变形，因为螺钉的下段113a逐渐移动而脱出与隔热层的接触，而同时，螺纹的上或底部113b只啮合第一木板而不啮合隔热层。
已经确定，在以上的偏差之内制成的本发明的螺钉，所具有的抗扭强度使之适合于利用拧动工具啮合凹坑或凹槽26、126，采用机动螺钉拧动工具的场合。可以认为，这是由于本发明的一个特征，即截头圆锥部分16、116的长度一般对应于圆柱底部20、120的长度这一情况所造成的。
本技术领域中的熟练人员将容易理解，可以对于本发明的螺钉作出不同于所述各实施例的结构细节而不偏离本发明的范畴的各种各样的修改。因而，我们希望通过可能就此申请而颁发的专利证书来保护确切地属于我们对本技术领域的贡献的范畴之内的所有实施例。

Claims (5)

1．一种整体式螺钉，包括：一带螺纹的杆部(10、110)，此杆部具有一自由端(11、111)和一底端(12、112)，此底端与沿轴向从所述底端(12、112)外伸的一共轴截头圆锥部分(16、116)的小端形成一体且直径与之一致；一外形凸出的靠近截头圆锥部分(16、116)大端(18，118)的头段(23-25、123-125)，所述头段(23-25、123-125)设有设置在正中的螺钉拧动工具啮合凹槽(26、126)，其与用于拧动所述螺钉的预定工具相配合；以及一圆柱部分(20、120)，与所述头段(23-25、123-125)形成一体，所述圆柱部分位于所述大端(18、118)与头段(23-25、123-125)之间，所述整体截头圆锥部分(16、116)设置在圆柱部分(20、120)远离所述头段的一端，
此螺钉的特征在于：
所述头段包括一略凸的与一垫圈部分(23、123)形成一体的头部(25、125)，所述垫圈部分包括一平直底面(22、122)和一平直环形上部表面(24、124)，后者的小直径等于头部(25、125)的直径，而大直径大于头部(25、125)的直径，头部(25、125)的轴向长度(A1、C1)与其直径(B2、D2)的比值是大约0．15到0．25。
2．按照权利要求1所述的螺钉，其特征在于，所述垫圈部分厚度(A2、C2)与头部(25、125)轴向长度(A1、C1)的比值小于1。
3．按照权利要求1或2所述的螺钉，其特征在于，圆柱部分(20、120)的直径(B3、D3)大于其轴向长度(A4、C4)。
4．按照权利要求1-2中任何一项所述的螺钉，其特征在于，截头圆锥部分(16、116)的轴向长度大体上等于圆柱部分(20、120)的轴向长度。
5．按照权利要求2所述的螺钉，其特征在于，所述垫圈部分厚度(A2、C2)与头部(25、125)轴向长度(A1、C1)的比值为约0．75至0．9。
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