CN107429725B - 凸形防错误旋拧紧固部件 - Google Patents

Abstract

一种具有特征的凸形防错误旋拧紧固部件(10)，所述特征包含：柄，其具有引导端及工具啮合端；头部，其形成于所述柄的所述工具啮合端处；至少一个凸形紧固螺纹(15)，其形成于所述柄的外部上作为适于与形成于凹形紧固部件的内部中的对应凹形紧固螺纹配对的多个螺纹绕圈；至少一个凸形引导螺纹(17)，其在所述引导端处形成于所述柄的所述外部上，所述至少一个凸形引导螺纹(17)是围绕所述柄的至少半个绕圈且包括由弧界定的弯曲牙型，所述弧具有和与所述至少一个凸形紧固螺纹(15)的螺纹牙型的两个牙侧相切且位于所述至少一个凸形紧固件螺纹(15)的中径线下方的弧的半径大约相等的半径(R)。

Description

凸形防错误旋拧紧固部件

技术领域

本发明一般来说涉及例如螺丝及螺栓等带螺纹紧固件的领域，且更特定来说，涉及防错误旋拧紧固件。

背景技术

带螺纹紧固件技术对于例如机器、汽车、火车、飞机、引擎等等大多数制造物品的构造或制作为基本的。带螺纹紧固件可为螺栓、螺丝、螺柱、杆或者具有以可拧紧方式啮合于配对带螺纹紧固件(例如具有大体上匹配内部螺旋螺纹的螺母或孔)中的均匀、非均匀或锥形外部螺旋螺纹的其它大体上圆形部件。为进行外部带螺纹紧固件与内部带螺纹紧固件的恰当啮合，外部带螺纹部件的纵向轴通常必须与内部带螺纹部件的纵向轴大体上共线。此外，外部带螺纹紧固件与内部带螺纹紧固件的恰当啮合通常需要凸形螺旋线(helix)的外部螺纹的峰端与配对凹形螺旋线的内部螺纹的牙底对准。尽管本发明涉及任何螺纹形式，但国际标准化组织(ISO)公制螺纹将图解说明为标准螺纹的实例，如图1中所展示。如此申请案中所使用，名称“螺纹”可应用于整个紧固件螺纹螺旋线，或螺旋线的任何部分区段，其中在凸形紧固部件的情形中，螺纹可包括围绕紧固件的柄的部分绕圈或数个绕圈，或在凹形紧固部件的情形中，螺纹可包括围绕内部孔的部分绕圈或数个绕圈。

在组装期间无法实现外部带螺纹紧固件与内部带螺纹紧固件之间的恰当螺纹啮合通常是由在相对的螺旋线进行啮合且部分相对于彼此进行旋转时发生的两个旋拧情况中的一者造成的。第一旋拧情况(通常称作“错扣旋拧(cross threading)”)是在外部带螺纹部件(通常为螺栓或螺丝)与内部带螺纹部件(通常为螺母或带螺纹孔)之间存在角度及线性两者轴向未对准时发生。具体来说，错扣旋拧是两个部件在相应螺旋线轴角度上也未对准时尝试偏离线性对准而啮合至少一半螺距的结果。

图2图解说明经错扣旋拧凸形及凹形紧固部件。当紧固部件被错扣旋拧时，凸形紧固部件10不与凹形紧固部件30共线，且在带螺纹螺旋线抵靠彼此旋转时，螺纹楔入。如果在螺纹处于此经楔入情况中时旋转继续，那么部件中的一者或两者的螺纹将通常在结构上被损坏。

导致无法实现恰当螺纹啮合的第二旋拧情况通常称作“错误旋拧”，此在两个螺旋线偏离对准达一半螺距使得螺纹牙顶到牙顶地而非牙顶到牙底地啮合时发生。

图3A及3B图解说明错误旋拧情况，其中螺旋线轴并非未对准，而是所述螺旋线轴为基本上共线的。内部螺纹通常在所述内部螺纹的牙顶处制造有轻微凹陷、凹槽或裂隙32。错误旋拧在外部引导螺纹17的牙顶啮合内部螺纹的牙顶处的凹槽32使得两个螺旋线偏离对准达一半螺距时发生。图3B是图3A的错误旋拧情况的近视图且图解说明内部螺纹的牙顶处的此类凹槽32(尽管其在内部螺纹螺旋线的主体中通常较小)可如何在螺旋线的进入端—内部螺纹的引导螺纹区段中稍微较深及较宽。在此情形中，使外部螺纹螺旋线的引导螺纹17(及/或螺旋线的第一全螺纹)的峰端尝试进入相对内部螺旋线中的正常螺旋牙底是可能的，但替代地在内部螺纹螺旋线的牙顶中的凹槽32处啮合所述内部螺纹螺旋线。

当前被广泛制造的内部螺旋线的引导螺纹的数个特性大大增加错误旋拧故障的可能性。

第一，图4A到4F图解说明凹形紧固部件30的典型内部引导螺纹31如何倾向于在其牙顶处具有凹陷、凹槽或裂隙32，所述凹陷、凹槽或裂隙趋向于导致错误旋拧故障。这些凹槽32可在螺旋线的进入端处为深的且宽的。随着凹槽32远离其起点前进到内部螺旋线中，所述凹槽趋向于变窄且变得较浅，且在大多数紧固件中，所述凹槽在内部螺旋线的大约一半绕转之内大部分消失。如此，形成凹槽32中的最深点的表面随着内部引导螺纹31中的凹槽32接近及靠近全螺纹而趋向于以较快速率与内部螺纹螺旋线的轴疏远。

第二，图5A到5B图解说明具有紧固螺纹15的凸形紧固部件10的两个侧视图，其中引导螺纹17可具有通常为尖顶的牙型及/或在其峰端处具有某一种类的突出特征，此趋向于导致错误旋拧故障。图6展示具有紧固螺纹15及防错扣螺纹16的凸形紧固部件10的侧视图，其中引导螺纹17具有带有尖顶峰端的典型牙型。图7展示具有紧固螺纹15、防错扣螺纹16及止动点22的凸形紧固部件10的侧视图，其中引导螺纹17具有包含弯曲表面与具有尖顶峰端的平坦表面的组合的典型牙型。当凸形紧固部件的引导螺纹的尖顶峰端啮合图4A到4F中所图解说明的内部螺纹的牙顶中的凹槽时，错误旋拧故障可发生。

第三，内部引导螺纹及外部引导螺纹的牙顶处的峰端的相对螺旋角度可致使错误旋拧故障发生。内部引导螺纹及外部引导螺纹由于其相应制造方法而趋向于具有不同螺旋角度。如果引导螺纹的外部螺纹峰端的螺旋角度大于引导螺纹的内部峰端的螺旋角度，那么外部峰端较严重地弯曲。此意味着在初始组装期间，当两个引导螺纹进行接触时，其峰端基本上为不平行的。较严重弯曲的螺纹(即，具有较大螺旋角度的螺纹)将趋向于靠近另一螺纹或在螺纹的一点处与所述另一螺纹相交。在螺纹上的相交点处，外部引导螺纹的尖顶峰端可进入到内部螺纹的牙顶中的凹槽中以导致错误旋拧情况。其中两个螺纹的轴不共线的其它定向情形也可导致错误旋拧故障。

当这些特性个别地或以组合形式存在以允许外部引导螺纹尖顶峰端非故意地进入到内部引导螺纹的牙顶中的凹槽中时，所述外部峰端可表现得仿佛其已旋拧到正常内部螺纹中一样。由于不存在从凹槽出来的路径，因此外部引导螺纹的点可在紧固部件相对于彼此旋转时继续沿循凹槽。

然而，凹槽极迅速地变得较窄且接近(如图4A到4F中所展示)，使得不存在使外部螺纹尖顶峰端继续旋拧的路径。形成于内部引导螺纹中的凹槽的底部处的线的螺旋角度通常稍微大于形成于外部螺纹的牙顶的尖顶峰端处的线的螺旋角度。由于这些线并非平行的(即，螺旋角度为不同的)，因此螺纹迅速地相交且外部引导螺纹的尖顶峰端迅速地接触内部螺纹的牙顶中的凹槽中的表面。因此，外部紧固部件的尖顶引导螺纹仅能够自由旋拧几个旋转度数直到其增长为对于内部螺纹的牙顶中的缩小凹槽过大为止，从而不给所述尖顶引导螺纹继续旋拧的路径。此啮合通常导致外部螺纹的尖顶峰端嵌入或卡紧于内部螺纹的牙顶中的凹槽中。紧固部件超过此错误旋拧卡紧点的继续相对旋转通常损坏或刮掉任一螺纹的一块，从而导致两个螺纹螺旋线的结构故障。

此外，当前制造的许多外部引导螺纹具有一形状，使得所述外部引导螺纹尤其在引导螺纹极低的情况下呈现凸块或高度的突然增加。如果引导螺纹的长度小于一半螺距(小于围绕柄的180°)，那么所述引导螺纹的高度可快速增加且因此较易受错误旋拧。当具有凸块或高度的突然增加的外部引导螺纹旋拧到内部螺纹的牙顶中的凹槽中时，错误旋拧故障可发生，如上文所描述。

在现今的工业中使用各种类型的引导螺纹。在所有螺纹紧固件技术领域中，除了自攻螺丝之外，引导螺纹用于将外部螺纹螺旋线馈送或“引导”到内部螺纹螺旋线的邻近绕圈之间的空间中。在实践中，已出于此目的而利用数个引导螺纹形状。这些引导螺纹形状中的用于大多数标准螺纹紧固件上的最常见引导螺纹形状是以往已利用螺旋线的第一圈的部分来从零高度增长到全螺纹高度且同时在宽度上增长为较宽的引导螺纹装置。在典型制造过程期间，允许此引导螺纹采取允许所述引导螺纹被容易地制造的任何自由形式形状。此形状通常包含在螺旋线的最接近于紧固件头部的侧上的一个60度牙侧及在距紧固件头部最远的侧上的一个自由形式牙侧。引导螺纹的牙型随着制造过程且从紧固件设计到紧固件设计地显著变化。由于用于螺纹滚压此引导螺纹区段的制造方法中固有的变化，因此此区段的形状通常在其形状上为不一致的且在其增长速率上为不可预测的。在形成于外部引导螺纹的峰端处的脊中，形状及线性增长的变化为最明显的。(参见图5A及5B)。典型引导螺纹通常在引导螺纹的牙顶处具有相对尖锐点，这是因为仅一个牙侧具有以标准60°角度的平坦表面，而相对牙侧表面是以远大于60°的角度的自由形式，且两个牙侧彼此直接连接，而非通过平行于紧固件柄的纵向轴的平坦表面(如同其余标准螺纹)。

一个“非标准”紧固件包含较完全描述于以其全文引用的方式并入本文中的美国专利5,730,566中的防错扣螺纹。这些非标准紧固件包含三个螺纹：引导螺纹17、防错扣螺纹16及紧固螺纹15。(参见图6)。具有防错扣螺纹的紧固件上的典型引导螺纹与标准紧固件上的引导螺纹稍微不同，但所述典型引导螺纹仅仅易受牙型及长度的变化。具有防错扣螺纹的紧固件的典型引导螺纹的牙型在引导螺纹螺旋线的每个区段中具有三个常见特性。

第一，如图7中所展示，最接近于防错扣螺纹16的引导螺纹牙侧17b趋向于维持曲线，所述曲线并非不同于在防错扣螺纹16中所见到的曲线的一半(或更少)，而本质上是防错扣螺纹16的一半的镜像。此弯曲引导螺纹牙侧17b的基底与防错扣螺纹16共享其牙底。如此，其牙底显现为防错扣螺纹的牙底的延续，且引导螺纹牙型的一半显现为防错扣螺纹牙型。随着此牙侧靠近螺旋线的端，弯曲表面变得越来越窄，最终在引导螺纹达到零高度时于螺旋线的端处消失。另一引导螺纹牙侧17a趋向于基本上平坦的且与紧固件的轴成角度，处于取决于在螺旋线上的位置以及制造技术而在每个区段中通常显著且自由地变化的角度及平坦度以及凸度及凹度。通常，此牙侧的角度、凸度或凹度在制造期间不受控制且在引导螺纹的整个长度中在角度、增长速率及轮廓上显著变化。随着引导螺纹围绕主体进行横跨，此“平坦”牙侧17a趋向于变窄且在高度上缩小。此“变窄”是平坦角度牙侧的牙底随着引导螺纹17围绕柄进行横跨而移动到越来越接近于引导螺纹17与防错扣螺纹16之间的牙底的结果。最后，此平坦角度牙侧17a随着引导螺纹17的高度及宽度朝向螺旋线的端降低而变窄为零。因此，由于引导螺纹的此尖顶峰端通常由不受限制的自由流动金属形成，因此所述尖顶峰端趋向于在引导螺纹的整个长度中以及从紧固件到紧固件地在形状上显著变化。

第三，引导螺纹17的牙侧趋向于在两个牙侧的相交点处形成点而非平坦或弯曲牙顶。

图8A到8C图解说明用于由无螺纹紧固件坯料通过在相对螺纹滚压模具之间滚压所述无螺纹紧固件坯料而制造紧固件的典型过程的横截面侧视图。在图8A中，螺纹滚压模具40经分离以演示紧固件坯料41在滚压之前的放置。紧固件坯料41的柄12通常具有恒定直径以允许形成标准螺纹，且无螺纹紧固件坯料的引导端14通常具有倒角9以允许形成引导螺纹。图8B展示螺纹滚压模具40处于滚压位置中使得螺纹形成于紧固件坯料上以形成凸形紧固部件10。在用于标准及防错扣螺纹紧固两者的典型制造实践中，可通过将基本上圆柱形无螺纹紧固件坯料41滚压穿过螺纹滚压模具40而形成螺纹。模具40通过将金属位移到形成于螺纹滚压模具中的凹槽中而将螺纹牙型赋予到无螺纹坯料41上。如图8C中所展示，可通过允许金属流动到模具的凹槽中直到用来自坯料的金属完全填充凹槽而使紧固螺纹15形成于无螺纹紧固件坯料的恒定直径柄部分上。形成于紧固件的柄上的紧固螺纹15趋向于具有完全均匀牙型，这是因为金属完全填充模具中的凹槽。然而，可通过用来自紧固件坯料的倒角端的金属不完全填充滚压模具40的凹槽而形成引导螺纹17。在紧固件的引导螺纹区段中，通过仅部分地填充滚压模具中的凹槽而形成螺纹螺旋线。部分填充是由于紧固件坯料在其端处具有倒角而发生，如图8A中所展示。

图8C图解说明图8B中所展示的引导螺纹区段的近视图。由于无螺纹紧固件坯料在其端处具有倒角，因此在引导螺纹区中不存在足以完全填充螺纹滚压模具40中的凹槽的金属。通过在引导带螺纹区段中部分地填充模具凹槽而形成用于标准紧固件及防错扣螺纹紧固件两者的引导螺纹17。部分填充允许金属自由流动到多种引导螺纹牙型中，如上文所描述。因此，引导螺纹牙型由于坯料、模具及过程变化而固有地为不一致的。在大多数已知引导螺纹中，由于螺纹滚压模具允许不受限制的自由流动金属采取多种引导螺纹牙型，因此变化为固有的。

一些引导螺纹牙型尤其易受错误旋拧。在一些情形中，引导螺纹牙型在引导螺纹的长度之内变化太多，以导致错误旋拧。举例来说，引导螺纹可在高度上过于迅速地增加，即，其在围绕柄小于180°以内从所述柄增长到标准螺纹的全高度。针对另一实例，引导螺纹的前平坦角度牙侧的角度可为过于陡的而无法允许与凹形螺纹的恰当配对。作为又一实例，引导螺纹牙型可为严重尖顶的，此可在初始旋拧期间导致可能错误旋拧及/或与内部凹形螺纹的无意且不期望接触。针对防错扣螺纹紧固件，一些引导螺纹牙型可在防错扣螺纹有机会使紧固部件对准以用于恰当旋拧之前致使防错扣螺纹紧固件错误旋拧于内部凹形螺纹中。一些引导螺纹牙型在防错扣螺纹作用于内部螺纹上以使紧固部件对准之前致使内部螺纹与外部螺纹在相应螺旋线上的不期望位置中彼此接触，因此阻碍及/或防止防错扣螺纹在凹形紧固部件的内部引导螺纹上起到凸轮作用。此可在两个紧固部件的初始角度未对准为高时尤其如此。另外，外部凸形紧固部件上的许多引导螺纹牙型可啮合内部凹形引导件中的凹槽以导致错误旋拧情况，如上文所描述。

用于防错扣螺纹紧固件上的一些引导螺纹具有陡的螺旋角度，使得引导螺纹仅在围绕柄270°以内从零高度增长到防错扣螺纹的高度。例如这些引导螺纹等低引导螺纹的峰端可啮合内部凹形紧固件的引导螺纹中的凹槽及/或内部全螺纹中的较小凹槽，此导致错误旋拧。

在用于防错扣螺纹紧固件上的仍其它引导螺纹中，随着引导螺纹的高度在引导螺纹的长度之内增加，引导螺纹牙型的宽度被恒定地维持为类似于标准螺纹的宽度。这些引导螺纹趋向于形成在引导螺纹的每个区段中为不同的牙型。所述引导螺纹趋向于在引导螺纹的起点附近具有极平坦曲线，及随着引导螺纹螺旋线逐渐融合到防错扣螺纹的牙型中而具有逐渐变小、变尖顶的牙型。随着引导螺纹在高度上增长，这些引导螺纹趋向于嵌入于内部凹形引导螺纹的尖端处的凹槽中，此导致错误旋拧。

因此，需要一种凸形紧固部件的外部引导螺纹，所述外部引导螺纹趋向于防止将引导螺纹错误旋拧到凹形紧固部件的内部螺纹的峰端中的凹槽中。引导螺纹应不经受会导致不期望局部化引导螺纹高度及牙型以及较大螺旋角度的制造变化。针对防错扣螺纹紧固件，需要促进而非阻碍防错扣螺纹的性能的引导螺纹。

发明内容

揭示用于防止或阻止错误旋拧的紧固件、紧固件系统及方法。

本发明的一个实施例提供一种具有特征的凸形防错误旋拧紧固部件，所述特征包含：柄，其具有引导端及工具啮合端；头部，其形成于所述柄的所述工具啮合端处；至少一个凸形紧固螺纹，其形成于所述柄的外部上作为适于与形成于凹形紧固部件的内部中的对应凹形紧固螺纹配对的多个螺纹绕圈；至少一个凸形引导螺纹，其在所述引导端处形成于所述柄的所述外部上，所述至少一个凸形引导螺纹是围绕所述柄的至少半个绕圈且包括由弧界定的弯曲牙型，所述弧具有和与所述至少一个凸形紧固螺纹的螺纹牙型的两个牙侧相切且位于所述至少一个凸形紧固件螺纹的中径线下方的弧的半径大约相等的半径。

另一实施例提供一种凸形防错误旋拧紧固部件，其包括：柄，其具有引导端及工具啮合端；头部，其形成于所述柄的所述工具啮合端处；至少一个凸形紧固螺纹，其形成于所述柄的外部上作为适于与形成于凹形紧固部件的内部中的对应紧固螺纹配对的多个螺纹绕圈；至少一个凸形引导螺纹，其在所述引导端处形成于所述柄的所述外部上，所述至少一个凸形引导螺纹是围绕所述柄的至少半个绕圈，并且在所述凸形引导螺纹绕圈的开始端处为最低的且在所述凸形引导螺纹绕圈的另一端处为最高的，其中所述至少一个凸形引导螺纹包括牙顶，所述牙顶具有在所述凸形引导螺纹绕圈的所述端之间以大体上恒定速率改变的高度，且其中所述凸形引导螺纹包括凸形引导螺纹牙侧，所述凸形引导螺纹牙侧沿着所述凸形引导螺纹的整个长度锚固到邻近螺纹绕圈的牙底。

又一实施例提供一种凸形防错误旋拧紧固部件，其包括：柄，其具有引导端及工具啮合端；头部，其形成于所述柄的所述工具啮合端处；至少一个凸形紧固螺纹，其形成于所述柄的外部上作为适于与形成于凹形紧固部件的内部中的凹形紧固螺纹配对的多个螺纹绕圈；至少一个凸形引导螺纹，其在所述引导端处形成于所述柄的所述外部上，所述至少一个凸形引导螺纹是围绕所述柄的至少半个绕圈，其中所述至少一个凸形引导螺纹在所述凸形引导螺纹绕圈的开始端处为最低的且在所述凸形引导螺纹绕圈的另一端处为最高的，其中所述凸形引导螺纹包括牙型，所述牙型具有适于阻止错误旋拧到凹形紧固部件的所述内部中的凹形引导螺纹的牙顶处的凹槽中的高度及形状。

现在将参考附图更特定地描述且在权利要求书中指出包含实施方案及元件组合的各种新颖细节的以上及其它优选特征。将理解，本文中所描述的特定方法及电路仅以图解说明方式展示且并不作为限制。如所属领域的技术人员将理解，本文中所描述的原理及特征可在不背离本发明的范围的情况下用于各种及众多实施例中。

附图说明

包含为本说明书的一部分的附图图解说明目前所揭示系统及方法的各种实施例且与上文所给出的一般描述及下文所给出的实施例的详细描述一起用于解释及教示本发明紧固件、紧固件系统及紧固件方法的原理。

图1图解说明具有标准螺纹的现有技术凸形紧固部件的侧视图，其中识别标准螺纹的数个部分，包含牙顶、牙侧、牙底、螺距、螺纹角度、小直径及大直径。

图2图解说明具有未对准纵向轴的现有技术凸形及凹形紧固部件的侧视图，所述未对准纵向轴为利用现有技术紧固件的可能错扣旋拧的情况。

图3A及3B展示现有技术凸形及凹形紧固部件的侧视图，所述现有技术凸形及凹形紧固部件相对于彼此平移地未对准以致偏离螺距造成紧固件的可能错误旋拧，其中图3B是相对于图3A的近视图。

图4A到4F图解说明现有技术凹形紧固部件的横截面侧视图及端视图，所述现有技术凹形紧固部件在其内部中具有凹形引导螺纹，其中所述凹形引导螺纹在其牙顶中具有凹槽。

图5A及5B展示具有尖顶引导螺纹的现有技术凸形紧固部件的侧视图。

图6图解说明具有融合到防错扣螺纹中的尖顶引导螺纹的现有技术凸形紧固部件的侧视图。

图7展示具有引入点及融合到防错扣螺纹中的尖顶引导螺纹的现有技术凸形紧固部件的侧视图。

图8A到8C展示在模具之间被滚压的现有技术紧固件坯料的侧视图且图解说明通常如何通过允许紧固件坯料的金属仅部分地填充所述模具中的凹槽而使引导螺纹形成于紧固件上使得所述引导螺纹为自由形式。

图9A及9B(其中图9B是近视图)图解说明本发明的凸形紧固部件的侧视图，所述凸形紧固部件具有：头部及柄，其中所述柄在同一螺旋线中具有紧固螺纹、防错扣螺纹及引导螺纹。

图10A到10E图解说明本发明的凸形紧固部件的横截面侧视图及端视图，所述凸形紧固部件在同一螺旋线中具有防错扣螺纹及引导螺纹，其中引导螺纹被锚固到防错扣螺纹。

图11A到11E图解说明本发明的凸形紧固部件的横截面侧视图及端视图，所述凸形紧固部件在同一螺旋线中具有紧固件螺纹及引导螺纹，其中引导螺纹被锚固到下一绕圈。

图12A到12E图解说明本发明的凸形紧固部件的横截面侧视图及端视图，所述凸形紧固部件在同一螺旋线中具有防错扣螺纹及引导螺纹，其中引导螺纹不被锚固到防错扣螺纹且位于紧固螺纹牙型的中间。

图13A到13E图解说明本发明的凸形紧固部件的横截面侧视图及端视图，所述凸形紧固部件在同一螺旋线中具有紧固件螺纹及引导螺纹，其中引导螺纹不被锚固到下一绕圈且尽可能远离下一绕圈而同时仍在紧固螺纹牙型内。

图14A到14E展示被插入到凹形紧固件中的本发明的凸形紧固部件的横截面侧视图，其中凸形紧固部件的凸形引导螺纹越过凹形引导螺纹的牙顶中的凹槽以阻止或防止错误旋拧。

图14F是具有引导螺纹的凹形紧固部件的侧视图。

图15A到15C展示本发明的凸形紧固部件的侧视图，所述凸形紧固部件在柄的引导端处具有引入点。

图16A到16D图解说明具有引入点的凸形紧固件的横截面侧视图。

各图未必按比例绘制，且贯穿各图出于说明性目的而一般来说由相似参考编号表示类似结构或功能的元件。各图仅打算促进对本文中所描述的各种实施例的描述。各图未描述本文中所揭示的教示的每个方面且不限制权利要求书的范围。

具体实施方式

根据本发明的教示，本发明满足前述需要且还通过对螺纹螺旋线提供新颖起点(另外称作螺纹紧固件的‘引导螺纹’)、对准引导螺纹的防错误螺纹(其独特轮廓使得其不会深深地进入到存在于引导螺纹的峰端中的任何凹槽中及/或保持于所述凹槽中)及/或凹形紧固部件的内部螺纹螺旋线的全螺纹而克服现有紧固件技术的其它缺点及缺陷。具有防错误旋拧轮廓的引导螺纹可存在于紧固件上达螺旋线的大约一又五分之一圈，其中引导螺纹在所述引导螺纹的每个轴向区段中维持基本上相同宽广弯曲峰端牙型。

图9A及9B图解说明本发明的一个实施例，其中图9B是图9A中所展示的紧固件的引导端部分的近视图。如图9A及9B中所展示，紧固件包括防止错误旋拧的防错扣螺纹及引导螺纹两者。此实施例的凸形紧固部件10是具有螺纹11的螺旋线的螺栓或螺丝，所述螺纹在外部缠绕于凸形紧固部件10的柄12上。头部13形成于凸形紧固部件10的柄12的一端处且适于由用于施加旋转扭矩的构件啮合。头部13可为有狭槽的以接纳平头、十字型(Phillips)、梅花型(Torx)或相似螺丝刀片，或者可具有用于由扳手、承窝、艾伦扳手(Allen)或用于旋转地啮合头部的其它构件啮合的多个表面。头部13可采取此项技术中已知的任何形式以用于将旋转啮合赋予紧固件。凸形紧固件柄还可连接到待被紧固的装置的一部分(例如通过焊接或其它手段)，使得可将凹形紧固部件旋转地旋拧于所述凸形紧固件柄上以用于紧固。在此情形中，连接到待被紧固的装置的一部分的特征是凸形紧固部件的头部。

围绕凸形紧固部件10的柄12进行缠绕的螺纹11的螺旋线可随着所述螺旋线从紧固件的头部13围绕柄12前进到引导端14而在所述螺旋线的长度之内采取数个显著不同牙型。参考图9A及9B论述这些多样螺纹牙型。邻近于头部13的可为紧固螺纹15的数个绕圈(例如存在于标准紧固件(参见图1)上)。随着螺旋线11远离头部13进行缠绕，这些螺纹可后续接着防错扣螺纹16的低区段，其中紧固螺纹15在同一螺旋线11上融合到防错扣螺纹16中。防错扣螺纹16具有将防错扣螺纹功能赋予螺旋线的所述区段的牙型，这是因为螺纹螺旋线的一个圈的至少一部分从小直径到大直径具有过渡性弯曲表面。对防错扣螺纹16的详细描述提供于以其全文引用的方式并入本文中的美国专利5,730,566中。防错扣螺纹16可在螺旋线11上后续接着引导螺纹17。所有这些螺纹牙型(不管其特定局部化形状及轮廓如何)含纳于由紧固螺纹15的牙型界定的包络线内。

在凸形紧固部件的替代实施例中，螺纹11的螺旋线包括紧固螺纹15及引导螺纹17，而不具有防错扣螺纹，使得紧固螺纹15直接融合到引导螺纹17中。

如图9B中所展示，引导螺纹17在螺旋线11上的位置处开始，在所述位置处，引导螺纹17与防错扣螺纹16在融合点18处接合且围绕螺旋线11延伸一又五分之一个圈数以到达螺旋线终止点19。在融合点18处，引导螺纹17达到其最高(highest或tallest)点(如从螺纹轴所测量)，且具有匹配防错扣螺纹16的高度及牙型的高度及牙型。从融合点18开始，引导螺纹17围绕凸形紧固部件10且远离头部13而沿循螺旋线11达一又五分之一圈，直到引导螺纹17在螺旋线终止点19处结束为止。随着引导螺纹围绕紧固件主体朝向凸形紧固部件10的引导端14进行缠绕，所述引导螺纹的高度(如从紧固螺纹15的牙底所测量)在所述引导螺纹的整个长度之内以基本上恒定速率降低。在一个实施例中，引导螺纹17的高度的降低速率并不显著大于且不显著小于通过利用螺旋线的大约一又五分之一圈的长度而计算的降低速率，直到所述引导螺纹的高度及宽度在紧固螺纹15的牙底高度处的螺旋线终止点19处基本上达到零(最小直径)为止。

从凸形紧固部件10的引导端14，引导螺纹17可在具有由紧固螺纹15的牙底界定的直径的圆柱体上以零高度开始。引导螺纹峰端的顶点可以标准螺纹牙底高度开始，接着随着引导螺纹围绕紧固件的主体朝向头部13进行缠绕，所述引导螺纹的峰端可以恒定速率从牙底高度及紧固件的螺旋线的轴偏离，使得峰端在高度上从在其起点处基本上为零增长到在融合点18处仅小于标准螺纹的中径线的高度(其约为防错扣旋拧16的高度)。在高度的此增加期间，引导螺纹牙型的宽度随着引导螺纹围绕紧固件的主体前进而逐渐增加。

在本发明的一个方面中，防错误旋拧引导螺纹可如此经定形使得螺纹的高度随着所述螺纹围绕紧固件主体从螺旋线起点前进到所述螺纹与螺旋线的下一区段融合而以指定最大恒定速率增加。在替代实施例中，引导螺纹可围绕柄延伸达螺旋线的任何数目个圈，只要增加速率不在引导螺纹的牙顶处呈现较陡点(其可在凹形紧固部件中被错误旋拧)即可。增加速率可使得外部引导螺纹牙型的峰端的所包含螺旋锥角为一致的且不呈现严重成角度表面、凸块、尖锐度或可在外部引导螺纹呈现为以任何正常组装角度接纳内部带螺纹部件时容易地进入正常内部螺纹螺旋线的引导螺纹的峰端中的任何凹槽的其它不一致特征。如此，当形成两个部件的配对引导螺纹的相应脊的峰端在组装期间于任何点处接触时，外部紧固件的峰端的高度不以使得所述峰端在两个峰端于彼此上方进行滑动(由于由安装者施加的轴向载荷)之前增长到内部峰端中的任何凹槽中(且防止两个螺纹螺旋线进一步前进到彼此中)的较快速率增加。外部引导螺纹牙型允许两个引导螺纹彼此接触且接着滑动超过彼此而不会使两个螺纹在紧固件于组装中进行旋转时楔入及/或卡紧。

在本发明的另一方面中，引导螺纹可在螺旋线的每个轴向区段中具有恒定牙型且所述牙型可为基本上非尖顶宽广曲线或者一系列平直线及/或与具有指定半径的平滑曲线近似的曲线，在引导螺纹的整个长度中峰端牙型基本上不变，使得在与存在于凹形紧固部件的内部螺纹的峰端中的凹槽进行不期望接触的事件中，凸形紧固部件的外部螺纹峰端在其与内部螺纹的凹槽接触时进行旋转时既可不容易地进入任何此凹槽，又可不向内部螺纹凹槽呈现越来越尖顶或不一致峰端。如此配置，凸形紧固部件的引导螺纹可不旋拧到存在于接纳螺旋线的引导螺纹的峰端中的任何凹槽中且不被嵌入于所述凹槽中，借此避免错误旋拧或以其它方式干扰由于螺旋线的邻近防错扣螺纹区段的防错扣螺纹运动而发生的必要轴向重新对准。

在本发明的实施例的另一方面中，凸形紧固部件的外部引导螺纹的峰端形成在围绕紧固件主体的标准螺纹牙型螺旋路径的包络线内的基本上非螺旋环形环。因此，当向凹形紧固部件的内部引导螺纹的螺旋形峰端呈现时，凸形紧固部件的外部引导螺纹的峰端延伸跨越内部引导螺纹的峰端中的凹槽。当紧固部件相对于彼此旋转时，凸形紧固部件的外部引导螺纹的峰端越过凹形紧固部件的内部引导螺纹的峰端中的凹槽且不旋拧到所述凹槽中。

本发明的实施例可在外部带螺纹部件啮合内部带螺纹部件时防止错误旋拧。本发明的实施例可在外部带螺纹部件啮合内部带螺纹部件时防止错扣旋拧。本发明的实施例可校正具有配对螺旋螺纹的两个可以可拧紧方式附接的部件之间的线性未对准(非共线性)。本发明的实施例可校正具有配对螺旋螺纹的两个可以可拧紧方式附接的部件之间的角度未对准(角度非共线性)。本发明的实施例通过使第一紧固部件的一或多个螺纹在第二紧固部件的螺纹上起到凸轮作用借此将所述第一部件与所述第二部件带入角度共线对准中而校正所述第一部件与所述第二部件之间的角度未对准。

本发明的实施例通过在将凸形紧固部件与凹形紧固部件带入共线对准中的过程中提供凸形紧固部件的外部引导螺纹(其在沿着凹形紧固部件的内部螺纹的峰端进行滑动且横跨越过凹形紧固部件的凹槽的边缘时桥接存在于所述峰端中的任何凹槽)而校正所述凸形部件与所述凹形部件之间的线性未对准。

本发明的一些实施例在防错扣螺纹于紧固件内的凸轮作用期间使外部螺纹螺旋线的引导螺纹区段与内部螺纹螺旋线的峰端的非故意接触最小化。引导螺纹可在引导螺纹的各种横截面处具有一致引导螺纹牙型。引导螺纹可从其在紧固件柄处的终止点到所述引导螺纹融合到下一螺纹形式中的点具有恒定最大增长速率，无论下一螺纹形式是防错扣螺纹、标准螺纹还是任何其它已知螺纹形式。

本发明的一些实施例在凸形紧固部件的引导端处具有突出直径特征(例如引导点或止动点)，所述突出直径特征限制凸形部件与凹形部件之间的未对准角度。

紧固件设计的考虑是维持紧固件的设计包络线的长度同时给紧固件添加防错扣螺纹及防错误螺纹特征。本发明的实施例在不超过紧固件的总体长度的设计包络线的情况下包含减小错误旋拧的引导螺纹、防错扣螺纹及止动点。

在本发明的一个方面中，凸形紧固部件的引导螺纹可通过维持其外部引导螺纹峰端(中心)尽可能接近于邻近引导螺纹的螺纹的牙底而不错误旋拧于凹形紧固部件的内部螺纹螺旋线中。借此，引导螺纹形成在正常外部螺纹螺旋线的包络线内的基本上非螺旋螺纹，因此允许引导螺纹有意地横越内部螺纹的峰端中的任何螺旋凹槽而不啮合所述凹槽或错误旋拧到所述凹槽中。

本发明的方面可防止螺旋线的引导螺纹区段在螺旋线的邻近防错扣螺纹区段的螺纹凸轮作用期间进行干扰。可在引导螺纹具有基本上恒定增长速率且引导螺纹具有平滑地融合到邻近防错扣螺纹的牙型中的螺纹牙型的情况下避免干扰，使得引导螺纹支持可需要发生以帮助防错扣螺纹实现其对准紧固部件的正常功能的任何进一步凸轮作用。

本发明的特定实施例可在防错扣螺纹的凸轮作用期间消除凸形紧固部件的引导螺纹对凹形紧固部件的内部螺纹的峰端的干扰。可通过一致完全形成的宽广弯曲引导螺纹牙型而消除干扰，所述一致完全形成的宽广弯曲引导螺纹牙型在引导螺纹的长度之内于高度、宽度及牙型上一致地改变。

取决于凸形紧固部件上的引导螺纹的长度，所述引导螺纹可在其与内部螺纹的峰端的可能接触点处有意地呈现一致最大螺纹高度以在凸形紧固部件被插入到凹形紧固部件中时防止引导螺纹与内部螺纹螺旋线的峰端的不期望接触。

图10E展示本发明的具有引导螺纹的防错扣螺纹紧固件的侧视图。凸形紧固部件10的引导端14在此视图中清晰可见。引导端14的外周边由标准牙底直径20界定。从螺旋线终止点19，引导螺纹17随着其在顺时针方向上围绕紧固件缠绕一又五分之一圈而在高度上增长直到所述引导螺纹在融合点18处融合到防错扣螺纹16中为止。引导螺纹牙顶21以恒定速率在高度上增长。防错扣螺纹牙顶21通常在高度上为恒定的，直到所述防错扣螺纹牙顶增长以在融合点28处融合到紧固螺纹15中为止。紧固螺纹牙顶23具有最大高度。

图10A图解说明在图10E的A-A处截取的螺纹的横截面图。在图10A中，引导螺纹17的两个绕圈展示为邻近防错扣螺纹16的一个绕圈。引导螺纹17的展示于图10A的左侧处的较低绕圈大约为所述引导螺纹的全高度的1/6。引导螺纹17的展示于图10A的中间的较高绕圈是所述引导螺纹的全高度，这是因为所述较高绕圈位于与防错扣螺纹16的融合点18处，其中引导螺纹17的全高度及防错扣螺纹16的高度两者均稍微低于紧固螺纹15(图10A中未展示)的中径24。出于图解说明目的，紧固螺纹牙型25由叠加于引导螺纹17的较高绕圈上方的虚线展示，使得相对大小及牙型可为显而易见的。

在此实施例中，引导螺纹17随着其围绕螺纹螺旋线11前进而具有宽广弯曲牙型。引导螺纹17穿过其牙顶17c而从牙底到牙底维持基本上恒定径向弯曲表面。所述引导螺纹在任何轴向区段中的牙型的牙顶17c是在曲线上的最高点，所述曲线在任何此区段中具有基本上相同半径R。通过在将基本上与叠加于引导螺纹牙型上方的标准螺纹牙型的假想牙侧相切的点处使界定引导螺纹牙型的曲线从每一牙底延伸而确定所述曲线的半径R。此在引导螺纹17为最高(即，在融合点18处)、引导螺纹17的高度仅低于紧固件的中径线24的情况下完成。随着螺纹牙型的高度在所述螺纹牙型从融合点18延伸到螺旋线终止点19时减小，半径R在引导螺纹17的整个长度中保持基本上恒定，使得引导螺纹17在所有区段中具有与其牙型相同的曲率。如此，引导螺纹17的宽度在融合点18处处于其最大值且随着所述引导螺纹的高度降低而降低，直到所述引导螺纹的宽度在螺旋线终止点19处为零为止。

图10A到10E中所展示的实施例的引导螺纹17还维持其到其与防错扣螺纹16共享的牙底的接近度。当引导螺纹17随着其从融合点18围绕紧固件进行缠绕而变得较小时，所述引导螺纹保持基本上锚固到螺旋线11的邻近防错扣螺纹16的牙底。

图10A图解说明在图10E的A-A处截取的螺纹的横截面图。在融合点18处，垂直延伸穿过径向弯曲引导螺纹17的中线位于紧固螺纹牙型25的垂直中心线上，所述垂直中心线也是融合点18处的防错扣螺纹16的中心线。随着引导螺纹17围绕紧固件朝向螺旋线终止点19进行缠绕，引导螺纹牙型的垂直中线从紧固螺纹牙型25的垂直中心线偏离，并且在引导螺纹螺旋线的一整圈内逐渐靠近邻近防错扣螺纹16的螺纹牙底且在引导螺纹螺旋线的另外五分之一圈内靠近所述引导螺纹与其自身所共享的螺纹牙底。在螺旋线终止点19处，引导螺纹17的中线与邻近牙底的中线大约相交。在螺旋线终止点19处，引导螺纹17的牙型经减小使得所述引导螺纹的高度及宽度已基本上达到零，而所述引导螺纹轴向位于凸形紧固部件10上的位置已大约达到引导螺纹17的邻近绕圈的牙底。这具有将引导螺纹17的牙底17b锚固到邻近螺纹的牙底的效应，而引导螺纹17的相对牙底17a离开紧固螺纹牙型25的相对牙底且逐渐靠近邻近防错扣螺纹16的牙底。以此方式，引导螺纹牙顶17c形成在紧固螺纹牙型25的螺旋路径的包络线内围绕凸形紧固部件10的基本上环形环。

图10D图解说明在图10E中的D-D处截取的螺纹的横截面图。在围绕凸形紧固部件10的此位置处，引导螺纹17邻近防错扣螺纹16，使得引导螺纹牙底17b与防错扣螺纹16的牙底进行共享。紧固螺纹牙型25及防错扣螺纹牙型26以虚线展示且叠加于引导螺纹17上方，使得相对大小及牙型可为显而易见的。在此位置处，引导螺纹17为其最大高度的大约79％。界定引导螺纹17的从牙底17a穿过引导螺纹牙顶17c到另一牙底17b的牙型的曲线的半径R与图10A中所展示的融合点处的弯曲引导螺纹牙型的半径相同。引导螺纹牙底17b继续与防错扣螺纹16的牙底进行共享，而相对引导螺纹牙底17a已从类似于标准螺纹的牙底将处的位置(如由经叠加紧固螺纹牙型25所指示)移位。

图10C图解说明在图10E中的C-C处截取的螺纹的横截面图。在围绕凸形紧固部件10的此位置处，引导螺纹17邻近防错扣螺纹16，使得引导螺纹牙底17b与防错扣螺纹16的牙底进行共享。紧固螺纹牙型25及防错扣螺纹牙型26以虚线展示且叠加于引导螺纹17上方，使得相对大小及牙型可为显而易见的。在此位置处，引导螺纹17为其最大高度的大约58％。界定引导螺纹17的从牙底17a穿过引导螺纹牙顶17c到另一牙底17b的牙型的曲线的半径R与图10A中所展示的融合点处的弯曲引导螺纹牙型的半径相同。引导螺纹牙底17b继续与防错扣螺纹16的牙底进行共享，而相对引导螺纹牙底17a已从类似于标准螺纹的牙底将处的位置(如由经叠加紧固螺纹牙型25所指示)进一步移位。

图10B图解说明在图10E中的B-B处截取的螺纹的横截面图。在围绕凸形紧固部件10的此位置处，引导螺纹17邻近防错扣螺纹16，使得引导螺纹牙底17b与防错扣螺纹16的牙底进行共享。紧固螺纹牙型25及防错扣螺纹牙型26以虚线展示且叠加于引导螺纹17上方，使得相对大小及牙型可为显而易见的。在此位置处，引导螺纹17为其最大高度的大约37％。界定引导螺纹17的从牙底17a穿过引导螺纹牙顶17c到另一牙底17b的牙型的曲线的半径R与图10A中所展示的融合点处的弯曲引导螺纹牙型的半径相同。引导螺纹牙底17b继续与防错扣螺纹16的牙底进行共享，而相对引导螺纹牙底17a已从类似于标准螺纹的牙底将处的位置(如由经叠加紧固螺纹牙型25所指示)进一步移位。

再次参考图10A，在图的左侧处可见引导螺纹17的较低部分。由于引导螺纹17延伸达螺旋线的一又五分之一圈，因此在图10A中可见引导螺纹17的两个绕圈：引导螺纹17的全高度绕圈位于图的中间；且引导螺纹17的几乎终止绕圈位于图的左侧处。几乎终止绕圈的牙底17b与引导螺纹17的全高度绕圈的牙底17a进行共享。即使在此极低高度处，几乎终止绕圈的引导螺纹17仍具有弯曲牙型，所述弯曲牙型具有与其它位置处的弯曲牙型的半径相同的半径R。

图10A到10E中所图解说明的本发明的实施例具有组合以下各项的引导螺纹17：弯曲牙型、峰端高度改变的恒定最大速率，及围绕紧固件柄的非螺旋绕圈。这些经组合特征可允许引导螺纹17沿着内部带螺纹凹形部件(未展示)的引导螺纹且在所述引导螺纹上方进行滑动而不啮合内部凹形引导螺纹的峰端中的任何凹陷及/或凹槽。凸形紧固部件10的引导螺纹17可借此允许邻近防错扣螺纹16较有效地校正与内部带螺纹凹形部件(未展示)的任何角度或轴向未对准，使得可避免错扣旋拧及/或错误旋拧。

图11A到11E图解说明具有引导螺纹的凸形紧固部件的另一实施例。图11E是引导端14的视图，且图11A到11D是在图11E中所指示的位置处在轴向方向上截取的横截面图。此凸形紧固部件10具有紧固螺纹15的若干个绕圈及引导螺纹17的多于二又四分之一个绕圈。如图11E中所展示，引导螺纹17在所述引导螺纹的高度为零的螺旋线终止点19处开始且随着所述引导螺纹围绕柄进行缠绕而在高度上增长，直到引导螺纹17在所述引导螺纹融合到紧固螺纹15中的融合点18处达到其全高度为止。

图11A图解说明在图11E中的A-A处截取的螺纹的横截面图。参考图11A，在图的左侧处可见引导螺纹17的较低部分。由于引导螺纹17延伸达螺旋线的二又四分之一圈，因此在图11A中可见引导螺纹17三个绕圈：位于左侧处的较低绕圈、位于中间的中等绕圈，及位于右侧处的较高绕圈。随着引导螺纹17从螺旋线终止点19围绕紧固件进行缠绕，所述引导螺纹变得较高且在引导螺纹螺旋线的一整圈内保持锚固到其与其自身的中等大小的绕圈所共享的牙底。在螺旋线终止点19处，引导螺纹17与邻近牙底的中线大约相交。在螺旋线终止点19处，引导螺纹17的牙型经减小使得所述引导螺纹的高度及宽度基本上为零，而所述引导螺纹轴向位于凸形紧固部件10上的位置大约处于引导螺纹17的邻近绕圈的牙底处。这具有将引导螺纹17的牙底17b锚固到邻近绕圈的牙底的效应，而引导螺纹17的相对牙底17a已离开紧固螺纹牙型25(由虚线展示)的相对牙底且逐渐靠近经锚固牙底17b。以此方式，引导螺纹牙顶17c形成在紧固螺纹牙型25的螺旋路径的包络线内围绕凸形紧固部件10的基本上环形环。在横截面A-A处，最低引导螺纹绕圈为全高度的约8.3％、中等引导螺纹绕圈为全高度的约52.7％且最高引导螺纹绕圈为全高度的约97.2％。

图11B图解说明在图11E中的B-B处截取的螺纹的横截面图。在围绕凸形紧固部件10的此位置处，引导螺纹17的较低绕圈邻近引导螺纹17的较高绕圈，使得较低引导螺纹牙底17b与较高引导螺纹牙底17a进行共享。紧固螺纹牙型25以虚线展示且叠加于引导螺纹17的绕圈上方，使得相对大小及牙型可为显而易见的。在横截面B-B处，较低引导螺纹绕圈为全高度的约19.4％且较高引导螺纹绕圈为全高度的约63.9％。界定引导螺纹17的从牙底17a穿过引导螺纹牙顶17c到另一牙底17b的较低绕圈的牙型的曲线的半径R与将从牙底延伸到紧固螺纹牙型25的牙底的弧(类似于防错扣螺纹牙型26)的半径相同。较低绕圈的引导螺纹牙底17b继续与引导螺纹17的较高绕圈的牙底17a进行共享，而相对引导螺纹牙底17a从类似于标准螺纹的牙底将处的位置(如由经叠加紧固螺纹牙型25所指示)移位。

图11C图解说明在图11E中的C-C处截取的螺纹的横截面图。在围绕凸形紧固部件10的此位置处，引导螺纹17的较低绕圈邻近较高绕圈，使得引导螺纹17的较低绕圈的引导螺纹牙底17b与较高绕圈的牙底17a进行共享。紧固螺纹牙型25以虚线展示且叠加于引导螺纹17的绕圈上方，使得相对大小及牙型可为显而易见的。在横截面C-C处，较低引导螺纹绕圈为全高度的约30.5％且较高引导螺纹绕圈为全高度的约75.0％。引导螺纹牙型可包括弯曲表面，所述弯曲表面具有与将从牙底延伸到紧固螺纹牙型25的牙底的弧(类似于防错扣螺纹牙型26)的半径相同的半径R。

图11D图解说明在图11E中的D-D处截取的螺纹的横截面图。在围绕凸形紧固部件10的此位置处，引导螺纹17的较低绕圈邻近较高绕圈，使得引导螺纹17的较低绕圈的引导螺纹牙底17b与较高绕圈的牙底17a进行共享。紧固螺纹牙型25以虚线展示且叠加于引导螺纹17的绕圈上方，使得相对大小及牙型可为显而易见的。在横截面D-D处，较低引导螺纹绕圈为全高度的约41.7％且较高引导螺纹绕圈为全高度的约86.1％。较高绕圈的引导螺纹牙型可取决于用于制造引导螺纹的滚压模具的配置而包括弯曲表面与平直表面的组合。特定来说，较高绕圈的引导螺纹牙型可包括防错扣螺纹与标准螺纹之间的组合，如图11D中所展示。引导螺纹的较低绕圈可具有曲线，所述曲线具有与将从牙底17a延伸到牙底17b的弧(类似于防错扣螺纹牙型26)的半径相同的半径。

图12A到12E图解说明具有引导螺纹的凸形紧固部件的另一实施例。图12E是引导端14的视图，且图12A到12D是在图12E中所指示的位置处在轴向方向上截取的横截面图。此凸形紧固部件10具有引导螺纹17、防错扣螺纹16及紧固螺纹15的若干个绕圈。如图12E中所展示，引导螺纹17在所述引导螺纹的高度为零的螺旋线终止点19处开始且随着所述引导螺纹围绕柄进行缠绕而在高度上增长，直到引导螺纹17在所述引导螺纹融合到防错扣螺纹16中的融合点18处达到其全高度为止。

图12A图解说明在图12E中的A-A处截取的螺纹的横截面图。参考图12A，在图的左侧处可见引导螺纹17的较低部分。由于引导螺纹17延伸达螺旋线的多于一个圈，因此在图12A中可见引导螺纹17的两个绕圈及防错扣螺纹16的一个绕圈：引导螺纹17的位于左侧处的较低绕圈、引导螺纹17的位于中间的较高绕圈及位于右侧的防错扣螺纹绕圈。随着引导螺纹17从螺旋线终止点19围绕紧固件进行缠绕，所述引导螺纹变得较高，但在此实施例中，所述引导螺纹不保持锚固到其自身的邻近绕圈的牙底。在螺旋线终止点19处，引导螺纹17大约定位于紧固螺纹牙型25(以虚线展示且叠加于引导螺纹17上方)的中间。在螺旋线终止点19处，引导螺纹17的牙型经减小使得所述引导螺纹的高度及宽度基本上为零，而所述引导螺纹轴向位于凸形紧固部件上的位置与引导螺纹17的邻近绕圈的牙底分离且远离。在横截面A-A处，较低引导螺纹绕圈为全高度的约16.7％、较高引导螺纹绕圈为引导螺纹17的全高度的约100％且防错扣螺纹16为其全高度。如图12A及12E中所展示，引导螺纹17在其融合到防错扣螺纹16中的融合点18处处于所述引导螺纹的全高度。如图12E中所展示，防错扣螺纹16在第二融合点28处融合到紧固螺纹15中。

图12B图解说明在图12E中的B-B处截取的螺纹的横截面图。在围绕凸形紧固部件10的此位置处，引导螺纹17不与邻近防错扣螺纹16共享牙底，这是因为存在将所述引导螺纹与所述邻近防错扣螺纹分离的空间。紧固螺纹牙型25以虚线展示且叠加于引导螺纹17的绕圈上方，使得相对大小及牙型可为显而易见的。在横截面B-B处，引导螺纹为其全高度的约37.5％。界定引导螺纹17的从牙底17a穿过引导螺纹牙顶17c到另一牙底17b的牙型的曲线的半径R与将从牙底延伸到紧固螺纹牙型25的牙底的弧(类似于防错扣螺纹牙型26)的半径相同。

图12C图解说明在图12E中的C-C处截取的螺纹的横截面图。在围绕凸形紧固部件10的此位置处，引导螺纹17仍不与邻近防错扣螺纹16共享牙底。紧固螺纹牙型25以虚线展示且叠加于引导螺纹17的绕圈上方，使得相对大小及牙型可为显而易见的。在横截面C-C处，引导螺纹为引导螺纹17的全高度的约58.3％。引导螺纹牙型可包括弯曲表面，所述弯曲表面具有与将从牙底延伸到紧固螺纹牙型25的牙底的弧(类似于防错扣螺纹牙型26)的半径相同的半径R。

图12D图解说明在图12E中的D-D处截取的螺纹的横截面图。在围绕凸形紧固部件10的此位置处，引导螺纹17仍与邻近防错扣螺纹16间隔开。紧固螺纹牙型25以虚线展示且叠加于引导螺纹17上方，使得相对大小及牙型可为显而易见的。在横截面D-D处，较低引导螺纹为全高度的约79.2％。引导螺纹牙型可具有曲线，所述曲线具有与将从牙底17a延伸到牙底17b的弧(类似于防错扣螺纹牙型26)的半径相同的半径。

图13A到13E图解说明具有引导螺纹的凸形紧固部件的另一实施例。图13A图解说明在图13E中的A-A处截取的螺纹的横截面图。参考图13A，在图的最左侧处可见引导螺纹17的较低部分。由于引导螺纹17延伸达螺旋线的多于二又四分之一圈，因此在图13A中可见引导螺纹17的三个绕圈：位于最左侧处的较低绕圈、位于中间的中等绕圈及位于右侧处的较高绕圈。随着引导螺纹17从螺旋线终止点19围绕紧固件进行缠绕，所述引导螺纹变得较高且在引导螺纹螺旋线的一整圈内保持尽可能远离其自身的中等大小的绕圈，而小绕圈保持于紧固螺纹牙型25(以叠加于引导螺纹上方的虚线展示)内。图13B图解说明在图13E中的B-B处截取的螺纹的横截面图。在围绕凸形紧固部件10的此位置处，引导螺纹17的较低绕圈尽可能远离引导螺纹17的邻近较高绕圈。图13C图解说明在图13E中的C-C处截取的螺纹的横截面图。在围绕凸形紧固部件10的此位置处，引导螺纹17的较低绕圈仍尽可能远离引导螺纹17的邻近较高绕圈，同时所述较低绕圈保持于紧固螺纹牙型25(以叠加于引导螺纹上方的虚线展示)内。图13D图解说明在图13E中的D-D处截取的螺纹的横截面图。在围绕凸形紧固部件10的此位置处，引导螺纹17的较低绕圈尚未与邻近较高绕圈共享牙底。

在本发明的一些实施例中，在引导螺纹的整个长度(大约螺旋线的一又五分之一圈)之内，所述引导螺纹的牙型可在其峰端处为曲线，其中所述曲线在每个轴向区段处具有相同半径，使得所述引导螺纹在任何区段中的牙型均有效地桥接存在于凹形紧固部件的内部引导螺纹中的任何凹槽。

尽管引导螺纹的替代实施例不具有随着所述引导螺纹围绕紧固件的柄进行缠绕而以恒定速率增长的高度，但发明性引导螺纹的一个方面在于所述引导螺纹不具有可被嵌入于凹形紧固部件的内部引导螺纹的峰端中的凹槽中并继续旋拧到所述凹槽中的局部化凸块、点或者引导螺纹高度或轮廓的突然增加。本发明的一些实施例具有引导螺纹，所述引导螺纹具有与均匀牙型有关联的恒定增长速率，此防止防错误引导螺纹进入到存在于凹形紧固部件的内部引导螺纹中的任何凹槽中。本发明的实施例具有引导螺纹牙型以进一步允许引导螺纹以最小所施加轴向力在存在于凹形紧固部件的内部引导螺纹中的任何凹槽上方滑动。因此，凸形紧固部件可不旋拧到凹形紧固部件的任何峰端凹槽中及/或卡在所述任何峰端凹槽上。

图14A到14F展示具有内部引导螺纹的凹形紧固部件及被插入于所述凹形紧固部件中但不具有所述部件的任何相对旋转的对应凸形紧固部件的横截面图及端视图。具有内部引导螺纹31的凹形紧固部件30与图4A到4F中所图解说明的相同。如图14A到14E(其为图14F中所识别的位置处的螺纹的横截面图)中所展示，凸形紧固部件10可被插入到凹形紧固部件中而不具有旋转移动。在所述部件相对于彼此绕转以使螺纹啮合之前，凸形紧固部件10的引导螺纹17桥接凹形紧固部件30的内部引导螺纹31的峰端中的凹槽32的不同深度，而不在凹槽32的任何区段中进入到所述凹槽中。

图15A到15C展示具有引导螺纹及各种引入点的本发明的凸形紧固部件的侧视图。围绕凸形紧固部件10的柄12进行缠绕的螺纹11的螺旋线可随着所述螺旋线从紧固件的头部(未展示)围绕柄12前进到引导端14而在所述螺旋线的长度之内采取数个显著不同牙型。凸形紧固部件10可具有紧固螺纹15的数个绕圈，其中紧固螺纹15可为标准螺纹(参见图1)或所属领域的技术人员所已知的任何其它螺纹。随着螺旋线11朝向引导端14进行缠绕，紧固螺纹15可后续接着防错扣螺纹16的低区段，其中紧固螺纹15在同一螺旋线11上融合到防错扣螺纹16中。防错扣螺纹16具有将防错扣螺纹功能赋予螺旋线的所述区段的牙型，这是因为螺纹螺旋线的一个绕圈的至少一部分从小直径到大直径具有过渡性弯曲表面。对防错扣螺纹16的详细描述提供于以其全文引用的方式并入本文中的美国专利5,730,566中。防错扣螺纹16可在螺旋线11上后续接着引导螺纹17，如参考图10A到10E详细地描述。这些螺纹牙型(不管其特定局部化形状及牙型如何)可含纳于由紧固螺纹15的牙型界定的包络线内。在引导端14处，引入点50形成于凸形紧固部件10上。对引入点50的详细描述提供于以其全文引用的方式并入本文中的美国专利6,062,786中。在图15A中，引入点50从引导螺纹17处的较大直径渐缩到尖端处的较小直径。在图15B中，引入点50是具有比紧固螺纹15的最小直径稍微大的直径的圆柱形形状。在图15C中，引入点50是具有比紧固螺纹15的最小直径稍微小的直径的圆柱形形状。在其它实施例中，所属领域的技术人员所已知的任何引入点可形成于凸形紧固部件的引导端上。仍其它实施例可包括在直径上比引导螺纹及/或紧固螺纹的牙底处的最小直径大的引入点。在将较大直径引入点添加到凸形紧固部件的情况下，引导螺纹可为相对较低的，其中引导螺纹的高度改变速率为相同的。相对较低引导螺纹可为引导螺纹终止于较高表面(即，较大直径引入点)上的结果。

引导螺纹17的最小直径可比防错扣螺纹16或紧固螺纹15的最小直径小或大。举例来说，如图15中所展示，引入点50可具有比紧固螺纹15的最小直径大的外直径。引导螺纹17的最小直径可在螺旋线终止点19处为最大的，且引导螺纹17的最小直径可随着引导螺纹围绕柄缠绕到融合点18而变小，且仍可随着从引导螺纹17穿过防错扣螺纹16的每一绕圈而变小直到所述最小直径达到紧固螺纹15的最小直径为止。在类似实施例中，最小直径可变小，但紧固件不具有引入点。在替代实施例中，在具有或不具有引入点的情况下，最小直径可随着引导螺纹17从螺旋线终止点19朝向融合点18进行缠绕而变大且仍可在超过融合点18后变大。在替代实施例中，最小直径阶梯从引导螺纹17到下一螺纹步进变小或变大，但可对于引导螺纹17的整个绕圈保持恒定。

图16A到16B图解说明本发明的不同凸形紧固部件上的不同引导螺纹17及防错扣螺纹16的横截面侧视图，其中不同紧固件具有围绕引导螺纹17的不同最小直径。这些配置图解说明在不改变引导螺纹的防错误旋拧功能性的情况下改变引导螺纹的牙底处的直径是可能的。在图16A中，紧固件10具有圆柱形引入点43，所述圆柱形引入点在直径上比防错扣螺纹16的最小直径大且仅延伸到引导螺纹17，使得引导螺纹牙侧17b存在于引导螺纹17的右侧上而在另一侧上不存在牙侧。在图16B中，紧固件10具有圆柱形引入点43，所述圆柱形引入点在直径上比防错扣螺纹16的最小直径大且所述圆柱形引入点一直延伸到防错扣螺纹16，使得不存在向上突出穿过引入点43的引导螺纹17。此图解说明引导螺纹17可如何从一又五分之一个绕圈变低到约一个绕圈，其中引导螺纹的一部分由相对较大直径引入点43覆盖。在图16C中，紧固件10具有圆柱形引入点44，所述圆柱形引入点在直径上比防错扣螺纹16的最小直径小且引入点44仅延伸到引导螺纹17，使得引导螺纹牙侧17e大于引导螺纹牙侧17b。在图16D中，紧固件10具有圆柱形引入点44，所述圆柱形引入点在直径上比防错扣螺纹16的最小直径小且引入点44延伸到防错扣螺纹16，使得引导螺纹牙侧17e及17f为相同大小或几乎相同大小的。

因此，本发明极适于执行目标并获得所提及的目的及优点以及其中所固有的其它目的及优点。尽管已出于揭示的目的而给出本发明的目前优选实施例，但用于实现所要结果的细节或程序的众多改变将容易地向所属领域的技术人员提出，且所述改变囊括于本发明的精神及所附权利要求书的范围内。

Claims (12)

1.一种凸形防错误旋拧紧固部件，其包括：

柄，其具有引导端及工具啮合端；

头部，其形成于所述柄的所述工具啮合端处；

至少一个凸形紧固螺纹，其形成于所述柄的外部上作为适于与形成于凹形紧固部件的内部中的对应凹形紧固螺纹配对的多个螺纹绕圈；

至少一个凸形引导螺纹，其在所述引导端处形成于所述柄的所述外部上，所述至少一个凸形引导螺纹是围绕所述柄的至少半个绕圈且包括由弧界定的弯曲牙型，所述弧具有和与所述至少一个凸形紧固螺纹的螺纹牙型的两个牙侧相切且位于所述至少一个凸形紧固件螺纹的中径线下方的弧的半径大约相等的半径，

其中在所述错误旋拧的情况下，凸形紧固部件和所述凹形紧固部件沿着其螺旋线轴相对于彼此大体上错位。

2.根据权利要求1所述的凸形防错误旋拧紧固部件，其中所述凸形引导螺纹是围绕所述柄的至少四分之三个绕圈。

3.根据权利要求1所述的凸形防错误旋拧紧固部件，其中所述凸形引导螺纹是围绕所述柄的至少一又五分之一个绕圈。

4.根据权利要求1所述的凸形防错误旋拧紧固部件，其中位于所述凸形引导螺纹的端之间的每一横截面处的所述螺纹牙型由具有大约相同半径的弧界定。

5.根据权利要求1所述的凸形防错误旋拧紧固部件，其中至少一个凸形引导螺纹在所述凸形引导螺纹绕圈的开始端处为最低的且在所述凸形引导螺纹绕圈的另一端处为最高的，其中所述凸形引导螺纹包括牙顶，所述牙顶具有在所述凸形引导螺纹绕圈的所述开始端和所述另一端之间以大体上恒定速率改变的高度。

6.根据权利要求1所述的凸形防错误旋拧紧固部件，其中所述凸形引导螺纹包括凸形引导螺纹牙侧，所述凸形引导螺纹牙侧沿着所述凸形引导螺纹的整个长度锚固到邻近螺纹绕圈的牙底。

7.根据权利要求1所述的凸形防错误旋拧紧固部件，其中所述凸形引导螺纹包括牙型，所述牙型具有适于阻止错误旋拧到凹形紧固部件的所述内部中的凹形引导螺纹的牙顶中的凹槽中的高度及形状。

8.根据权利要求1所述的凸形防错误旋拧紧固部件，其中连续螺纹螺旋线包括所述至少一个凸形引导螺纹及所述至少一个凸形紧固螺纹。

9.根据权利要求1所述的凸形防错误旋拧紧固部件，其进一步包括至少一个凸形防错扣螺纹，所述至少一个凸形防错扣螺纹在所述凸形紧固部件与所述凹形紧固部件相对于彼此旋转时在凹形紧固部件的所述内部中的凹形紧固螺纹上起到凸轮作用，借此所述柄的纵向轴与所述凹形紧固部件的纵向轴变为大体上共线对准。

10.根据权利要求1所述的凸形防错误旋拧紧固部件，其进一步包括至少一个凸形防错扣螺纹，所述至少一个凸形防错扣螺纹具有比所述至少一个凸形紧固螺纹的大直径小的外直径，且其中所述至少一个凸形防错扣螺纹包括外部表面，所述外部表面是由多个平坦及弯曲表面近似的弯曲形状且具有配合于至少一个凸形紧固螺纹的牙型内的牙型。

11.根据权利要求1所述的凸形防错误旋拧紧固部件，其进一步包括至少一个防错扣螺纹，所述至少一个防错扣螺纹将所述柄的纵向轴与凹形紧固部件的纵向轴对准，其中连续螺纹螺旋线包括所述至少一个凸形引导螺纹、至少一个凸形防错扣螺纹及所述至少一个凸形紧固螺纹。

12.根据权利要求1所述的凸形防错误旋拧紧固部件，其进一步包括形成于所述柄的所述引导端处的引入点。

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