CN110226048A - 具有清洁和校平翼部的紧固件 - Google Patents

Abstract

紧固件、形成紧固件的方法以及使用紧固件将工件紧固到基体上的方法。实施例包括在头部下方具有结构特征的紧固件。结构特征的上延伸部在平行于紧固件头部前导表面的平面上。实施例包括在头部与结构特征之间的垫圈。结构特征可包括切割边缘，用于切割和/或铰削工件的一部分。

Description

具有清洁和校平翼部的紧固件

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年11月18日提交的美国临时专利申请序列号62/424,061的优先权，其以引用的方式并入本文中。

背景技术

用紧固件将工件紧固到基体上具有多个优点，包括以省时有效的方式紧固工件。然而，穿透工件还会形成孔，通过孔会发生例如水的侵入，这是不希望的。对于必须防止水和其它环境条件侵入建筑物或类似结构中的屋顶材料和其它外部建筑结构材料来说尤其如此。

密封垫圈可用在紧固件头部与工件之间，以便最小化工件中紧固件孔的影响。然而，在许多情形中，已知的紧固件和垫圈组合仍无法有效地防止环境因素侵入。因此，希望对紧固件设计进行改进。

发明内容

本文中公开了描述螺纹紧固件、形成螺纹紧固件的方法以及将工件紧固到基体上的方法的示例实施例。在本文中所公开的一个方面中，用于将工件紧固到基体上的螺纹紧固件包括具有顶表面和前导表面的头部以及具有螺纹部和无螺纹部的杆部。在另一方面中，至少一个翼部在从杆部纵向轴线沿径向向外方向上从无螺纹部延伸。在一个方面中，包括用于切割工件的至少一个翼部。在另一方面中，至少一个翼部具有在平行于头部前导表面的平面上的上延伸部。在又一方面中，紧固件包括安置在至少一个翼部与头部之间的至少一个垫圈。在又一方面中，垫圈的厚度大致等于至少一个翼部的上延伸部与头部的前导表面之间的距离。

在紧固件实施例的一个方面中，至少一个翼部配置成在插入期间维持垫圈大致平行于头部的前导表面。在另一方面中，至少一个翼部的上延伸部与头部的前导表面之间的距离大于零。在另一方面中，螺纹紧固件包括在至少一个翼部的上延伸部与头部的前导表面之间的距离，且尺寸设定成使得当螺纹紧固件处在紧固构型中时至少一个翼部不完全穿过工件的整个厚度。在又一方面中，至少一个翼部的半径在朝向头部的方向上增大。在一个方面中，至少一个翼部从杆部的无螺纹部向外突伸。在一个特定方面中，至少一个翼部的外半径大于螺纹的外半径。在又一方面中，至少一个翼部的外半径大于螺纹部的最大外半径。

在这里公开的一个方面中，垫圈包括内半径，且垫圈内半径大于螺纹部的最大外半径。在另一方面中，垫圈包括内半径，且垫圈内半径小于至少一个翼部的外半径。在另一方面中，垫圈的厚度大于或等于至少一个翼部的上延伸部与头部前导表面之间距离的二分之一。在又一方面中，垫圈的厚度等于所述至少一个翼部的上延伸部与头部前导表面之间的距离。

本文中公开了一种用于形成将工件紧固到基体上的螺纹紧固件的方法。在一个方面中，一种方法包括提供具有无螺纹部的杆部以及形成具有顶表面和前导表面的头部。在另一方面中，方法包括滚压杆部以形成包括螺纹的螺纹部。在另一方面中，方法包括夹挤无螺纹部以形成至少一个翼部，所述至少一个翼部在从杆部纵向轴线沿径向向外方向上从无螺纹部延伸。在又一方面中，方法包括形成至少一个翼部以用于切割工件。在又一方面中，方法包括形成至少一个翼部，所述至少一个翼部具有在平行于头部前导表面的平面上的上延伸部。在一个方面中，公开了一种方法，包括对紧固件进行热处理和/或镀覆。在另一方面中，方法包括将至少一个垫圈越过螺纹部安放在至少一个翼部与头部之间。在一个方面中，方法包括向紧固件添加垫圈，垫圈的厚度大致等于至少一个翼部的上延伸部与头部前导表面之间的距离。在又一方面中，至少一个翼部的上延伸部与头部的前导表面之间的距离大于零。

在一个示例中，本文中公开了一种将工件紧固到基体上的方法。在一个方面中，一种方法包括提供螺纹紧固件，其具有：具有顶表面和前导表面的头部以及具有螺纹部和无螺纹部的杆部。在另一方面中，一种方法包括提供螺纹紧固件，螺纹紧固件具有在从杆部纵向轴线沿径向向外方向上从无螺纹部延伸的至少一个翼部。在一个方面中，一种方法包括提供螺纹紧固件，螺纹紧固件包括有用于切割工件的至少一个翼部。在另一方面中，一种方法包括提供具有至少一个翼部的螺纹紧固件，所述至少一个翼部具有在平行于头部前导表面的平面上的上延伸部。在又一方面，一种方法包括提供螺纹紧固件，螺纹紧固件具有安置在翼部与头部之间的至少一个垫圈。在又一方面中，一种方法包括提供具有垫圈的螺纹紧固件，垫圈的厚度大致等于至少一个翼部的上延伸部与头部前导表面之间的距离。在本文中所公开的一个示例方法中，一种方法包括将紧固件拧入工件。在本文中所公开的又一方面中，一种方法包括铰削由螺纹部在工件中切出的螺纹的一部分。在又一方面中，一种方法包括将垫圈安置在前导表面与工件之间，以用于密封由紧固件在工件中形成的孔。

根据对以下所附的详细描述和附图来陈述或显明本公开的其他特征、优点和实施例。应理解，单个实施例或方面的特征可与另一实施例或其它方面的特征组合。此外，应理解，本公开的前述概述和以下所附的详细描述是示范性的，意在提供进一步的解释，但不限制如所要求保护的本公开范围。

附图说明

图1是根据所公开实施例的紧固件的侧视图和垫圈的剖视图；

图2是根据所公开实施例的类似图1的紧固件的侧视图，但没有垫圈；

图3是在图1箭头III方向上看的类似图1的紧固件和垫圈的视图；

图4到图7是类似图1的视图，示出了根据所公开方法和实施例的紧固件插入到工件和基体中；

图8是根据所公开实施例的紧固件的侧视图和密封剂的剖视图；

图9是类似图8的紧固件的侧视图；

图10到图11是类似图8的视图，示出了根据所公开方法和实施例的紧固件插入到工件和基体中；

图12是根据所公开实施例的紧固件的侧视图；

图13是图12的紧固件的剖视图；

图14是根据所公开实施例的紧固件的侧视图；

图15是图14的紧固件的剖视图；

图16是根据所公开实施例的紧固件的侧视图；

图17是图16的紧固件的剖视图；

图18是图16的侧视图，是在图16的箭头XVIII方向上看的类似图16的紧固件和垫圈的视图；

图19到图20是类似图12到图15的视图，示出了根据所公开方法和实施例的紧固件插入到工件和基体中；且

图21是根据所公开实施例的紧固件和密封剂的剖视图。

在以下详细说明中进一步描述本公开。

具体实施方式

已确定的是，现有的紧固件/垫圈组合由于多种因素而无法合格地密封由紧固件在工件中形成的孔。例如，通过紧固件对工件的穿透，在工件的顶表面(暴露于环境的表面)处会形成粗糙区域(可为粗糙边缘或粗糙表面)。此粗糙区域可以是由于工件变形或天然不一致性所导致。粗糙区域会阻碍密封垫圈完全接触工件，从而会导致密封有效性下降。工件处粗糙区域的另一可能原因是在紧固件插入期间工件的隆起。这尤其适用于复合材料和塑料材料工件。然而，这在其它材料中也会发生。除了粗糙区域会降低密封功效的情况以外，由紧固件螺纹从工件去除的材料/碎屑也会卡在密封垫圈下方，且阻碍垫圈与工件之间形成合适的密封。不恰当的安装可以是导致失败密封的另一因素。例如，如果现有技术紧固件的安装者在安装期间无法维持垫圈齐平，那么垫圈会在与工件表面成角度压缩的情况下被安放或以其它不恰当方式安放，这会导致密封有效性降低。不管与特定工件相关的适用因素如何，现有紧固件的结果是在紧固件、垫圈与工件之间无法提供充分接触的密封，这会导致环境因素在紧固件螺纹孔处侵入工件。

本文中所公开的实施例描述了具有结构特征的紧固件，结构特征的上延伸部在大致平行于头部前导表面的平面上。本文中所公开的实施例还公开了一种用于切割和/或铰削工件一部分的切割边缘。本文中所公开的示例实施例还描述了切割边缘和上延伸部为同一结构特征的组成部分的紧固件。所公开的示例紧固件的方面允许紧固件钻入工件表面，从而形成清洁、圆化、校平的平坦表面以增强密封剂与工件的配合。所公开的示例紧固件的方面还提供了校平表面/安装部，便于密封剂/垫圈齐平地安置，这有助于防止垫圈在接合工件时朝向螺纹部脱落且妨碍螺纹部。此外，所公开示例紧固件的方面可固持和维持密封剂/垫圈与头部齐平，以确保密封剂/垫圈的接合与工件齐平。同时，所公开示例紧固件的另一有利方面包括尺寸设定成使密封剂/垫圈固持就位，以防止垫圈在安装期间歪斜。因此，所公开的实施例提供了密封剂/垫圈的稳固安置，这确保了紧固件、垫圈与工件之间的紧密接合和齐平安装。紧密接合和齐平安装在完成的工件处提供了改进的屏障，可用于防止水或其它液体、灰尘或气体进入螺纹孔。紧密安放还改进和/或消除了液体填充孔和/或淤积。示例应用包括例如塑料、木材、混凝土、金属、水泥、波纹铝板、金属或玻璃纤维的屋顶材料、复合地板和木地板、塑料和金属框架窗、卫浴洁具例如洗手间、游泳池、以及需要密封的外部电箱。此外，所公开的实施例还增大了紧固件和垫圈安放面，从而使其有利于受振动的用途，例如，涡轮发电机、工业风机、空调单元、平底船/吊舱、升降椅/缆车、更衣室储物柜、笨重设备、车辆、汽车、车顶行李架、售后零部件等等。

为了本公开的目的，方向“向上”或“较上方”是指从紧固件尖或尖端朝向头部的方向。因此，如果紧固件是正在插入工件中，那么紧固件将在向下方向上朝向工件插入，而头部将在较上方向上。此用法在本申请从头到尾都相同，不管工件相对于地面是平行、垂直还是任何其它角度。

出于本公开的目的，“密封剂”与“垫圈”的用法之间的差异取决于密封剂/垫圈的大小设定成接触工件且与工件形成密封的方式以及密封剂/垫圈相对于相应翼部的相对大小。出于本公开的目的，当提到“垫圈”时，密封剂/垫圈的大小将设定成在紧固件紧固位置中大体上安置于工件顶表面上。当提到“密封剂”时，“密封剂/垫圈”的大小将设定成在紧固件紧固位置中大体上进入由翼部形成的钻孔。除了这样的大小之外，“密封剂”和“垫圈”将可互换地称呼。如以下参考图1描述的紧固件100示出有垫圈，而如以下参考图8到图11描述的紧固件100示出有密封剂。

参考图1，示出了一个示例的螺纹紧固件100。紧固件100包括头部170和杆部120，在头部170与尖端110(图2)之间具有无螺纹部122和螺纹部140。螺纹部140可包括适合于相关工件和/或基体的螺纹。如图所示，螺纹部140包括具有双头螺纹的高螺纹142-低螺纹144，这可以用在例如混凝土或砖石应用中。如图所示，在一个示例中，高螺纹可包括凹口146，凹口146可用于从螺纹上清洁和去除砖石灰尘或其它碎屑。然而，可使用适合于材料的其它螺纹或螺纹特征。

头部170可具有适合于安装环境的任何可驱动构造。在一个示例中，头部170是六角垫圈头部，具有圆形颈环，圆形颈环具有较大平坦支承表面或前导表面174，以接触和/或压缩密封剂或垫圈190。然而，任何类型的驱动器可接合式头部都可以为合适的。相对于某些构造中平坦接触或压缩垫圈而言，具有大体上平坦下侧或前导表面的头部构造可具有一定的优势。其它构造(包括的示例性头部为：在前导表面上具有锁定特征，或具有能够在安装之后使转动最小化的特征)也可被使用且可具有其它优点。

在一个示例中，无螺纹部122包括从无螺纹部122沿径向延伸的结构特征。该结构特征具有在平行于前导表面174的平面上的上延伸部。在一个示例中，该结构特征和上延伸部限定了凸台或其它固持元件，以维持垫圈190(下文论述)大致平行于前导表面174。在图1所示的示例紧固件100中，该结构特征可包括从无螺纹部122沿径向伸出的至少一个翼部150(或如图所示，两个翼部150)。翼部150在下过渡部152即翼部150与杆部120的交接部处开始，且在朝向头部170的方向上延伸到上延伸部或上边缘154。在一种构造中，外边缘156在下过渡部152与上边缘之间，且过渡边缘155在外边缘156与上边缘154之间。外边缘156和无螺纹部122之间形成角度164。角度164可取决于工件材料而变化。例如，角度164可变化成用在金属中时比用在木材或混凝土中时小。在一个示例中，下过渡部152是与工件交互作用的翼部150的第一部分。因此，下过渡部152以及角度164、厚度166(图3)、长度160、锐度/锥度以及翼部沿着杆部120的布置都可以根据各种应用材料(例如木材、混凝土、金属、复合材料或任何其它材料)的特性来调节。例如，在一个应用中，与用于金属的紧固件100相比，用于混凝土的紧固件100的翼部150可具有较短长度160、较大厚度166、较大角度164和减小的锐度/锥度。

图1所示的紧固件100实施例示出为从过渡部152一直到上边缘154的连续翼部150。此示例的结构特征即翼部150可起到多重功能，也就是说，例如，向垫圈190提供校平/固持益处，同时还提供切割和清洁益处，这将在下文进一步描述。然而，本公开不限于结构特征是单个元件的那些示例紧固件。例如，某些实施例可包括用于固持元件的一结构特征和用于切割元件的一不同结构特征。一个示例包括切割元件与固持元件之间的间隙。在一个非限制性示例中，固持元件可包括围绕或部分地围绕杆部120圆周的结构特征，例如唇缘或凸起边缘，比切割元件更靠近头部。在一个非限制性示例中，切割元件可包括或是与固持元件分开或是与固持元件一体的一个或多个切割元件。进一步参考图1，结构特征即翼部150包括固持元件即上延伸部或上边缘154以及切割元件即外边缘156。

如果围绕紧固件100的中心线C完整地旋转一圈，则翼部150的最外部分将形成具有半径162的圆。因此，尺寸162将被称为翼部150的半径162。翼部150具有的长度160平行于中心线轴线C从上边缘154与无螺纹部122的交接部到下过渡部152。长度160和半径162可根据工件材料和所需切割特性而变化。较长的长度160例如可用于金属材料。较大的半径162将用于较大的螺纹外直径。在一个示例中，半径162大于或等于最大螺纹外半径148。在一个示例中，半径162大于最大螺纹外半径148。使半径大于最大螺纹外半径148可切割和清洁由螺纹部140先前在工件中切出的螺纹，从而改善了垫圈190的密封。在一个示例中，外边缘156可为平坦边缘，即，与无螺纹部最大半径处大致同心。在另一示例中，外边缘156是尖锐的，或相对于无螺纹部成角度从而形成更尖锐的切割边缘，以用于对在相应工件中切出的螺纹和或表面进行铰削或镗削。也就是说，厚度166(图2)可渐薄成尖。外边缘156的锐度或锥度可取决于应用和材料的类型而变化。在一个示例中具有较尖锐边缘可以更有利于用于金属或木材，在其它示例中具有不太尖锐的边缘可以有利于混凝土。

在一个示例中，密封剂或垫圈190在上边缘154与头部的下侧或前导表面174之间。在一个示例中，上边缘154平行于或大致平行于前导表面174，使得当垫圈190搁置在翼部的上边缘154上时，垫圈维持大致平行于前导表面174。上边缘154与前导表面174相距距离180。在一个示例中，垫圈190具有厚度192，当不处于压缩时厚度192等于或大致等于距离180。在一个示例中，如图所示，厚度192可稍微小于距离180，以允许在不贴合的情况下安装垫圈190。垫圈的设计厚度190也会影响翼部150沿着杆部120的位置。也就是说，跟与较薄垫圈一起使用的紧固件相比，与较厚垫圈一起使用的紧固件将导致翼部150在杆部120上布置成更低。垫圈190具有内半径196和外半径194。在一个示例中，内半径196大于或等于半径148。使半径196大于或等于半径148可以有助于在不滚动垫圈190的情况下将垫圈190安装到紧固件100上并且允许垫圈独立于紧固件100而移动。此外，在一个示例中，半径196的大小可对应于杆部120的直径。也就是说，杆部和半径148越大，半径196就越大。外半径194可具有任何大小。在一个特定示例中，外半径194的大小设定成大致等于头部170的外半径。

图2示出与图1相同的紧固件100的视图，还示出螺纹部140的其余部分的一个示例。紧固件100具有尖端110。尖端110例如可为金刚石尖端，其在一个示例中可用于混凝土或其它砖石应用。然而，根据应用和材料而定可包括其它尖端。

图3示出旋转了90度的示例紧固件100的侧视图。翼部150具有外边缘156和厚度166。厚度166可针对应用和材料的类型进行调整。例如，较大厚度166可用于要求更多扭矩的应用，而较小厚度166可用于要求较少扭矩的应用。如上文所指出，外边缘156可成角度，以便提供渐薄的厚度166，从而提供尖锐的切割边缘。

在一个示例中，紧固件100可以用若干步骤成型。例如，头部170可通过冷镦锻技术使用单冲镦锻或双冲镦锻来成型。在其它示例中，头部170可热成型、铣削或根据所需头部构造采用其它已知技术成型。在一个示例中，翼部150可通过采用夹挤装置对无螺纹部122夹挤而成型。翼部150可在螺纹部140成型之前或之后成型，螺纹部140可通过任何已知的螺纹成型技术成型，螺纹成型技术在一个示例中可为螺纹滚压。

在一个示例中，垫圈190是与紧固件100的其余部分分开制造的，然后使垫圈190移动越过尖端110、螺纹部140和翼部150到达翼部150与头部170之间的区域。在一个示例中，在成型了螺纹部140和翼部150之后向紧固件100添加垫圈190。垫圈可在紧固件100与垫圈190之间有或无相对旋转运动的情况下置于翼部150与头部170之间。在一个示例中，垫圈是越过螺纹部140安装的。在一个示例中，添加垫圈190是在任何热处理、镀覆、涂布或有待完成的其它处理之后进行。

图4到图7示出在将工件200紧固到基体220上的方法期间在使用中插入紧固件100的若干阶段。作为示例，图示了具有金属工件200和木制基体220。然而，工件200或基体220可为以上示例应用中或本申请从头到尾所讨论的以及普通技术人员鉴于本申请所理解的任何材料或类似材料。如图4所示，紧固件100处于被插入工件200和基体220的过程中。由于螺纹部140切入工件中，且取决于工件200的材料，会在表面处形成隆起210和/或碎屑212，如果在不清洁和/或校平的情况下就安放垫圈190，那么就会妨碍垫圈190。此外，紧固件100和翼部150的尺寸向垫圈190提供了稳定的支撑结构(包括上边缘154和前导表面174)，且防止垫圈190沿杆部120(不管是无螺纹部120还是螺纹部140)向下滚动/滑动。结构特征(即，在此示例中为翼部150)用来使垫圈190的宽表面维持平行于或大致平行于前导表面174，这与现有技术相比将产生更有效的密封。

参考图5，随着紧固件100通过旋转而继续插入工件200中，翼部150(在此示例中为两个翼部150)与工件200的上表面202接触。随着紧固件100旋转，翼部随着每次旋转而镗削或切掉并清洁工件200的一部分。例如，被镗削或切掉并清洁的部分可包括由螺纹部140在工件中切出的螺纹、隆起的工件材料210、和/或碎屑212(图4)，从而产生清洁和校平的表面。在图5所示的示例紧固件100中，翼部150在单个步骤过程(即，翼部150的旋转/插入)中提供了校平和清洁的紧固表面。在一个示例中，且如图5所示，翼部150的半径在朝向头部的方向上增大，因此随着紧固件100进一步插入工件200中，由翼部150切割的工件上表面202的区域增大。

图6示出紧固件100继续插入工件200中。如图所示，翼部150刚穿过工件200的上表面202。因此，上表面202已被清洁和校平。垫圈190接触上表面202，且垫圈190的下部宽表面与工件200形成了改善的密封。在一个示例中，且取决于垫圈设计和材料，紧固件不再进一步插入工件中，因此图6示出了示例紧固位置。紧固件100的尺寸设定成使得在紧固位置中翼部150的上边缘154不接触基体220，即，翼部150并不完全穿过工件200。在一个示例中，且根据使用的特定材料和尺寸而定，与其它结构特征完全穿过工件200的工件相比，翼部不完全穿过工件200的这种方式可增大工件200的强度和/或紧固件100的固持强度。

参考图7，如果需要或根据垫圈190设计而定，紧固件100可进一步插入以对头部170与工件200之间的垫圈190施加额外压缩力，如图所示。因此，图7示出了另一示例紧固位置。一旦上边缘154进入工件220的上表面202之下，随着紧固件100的继续插入，垫圈190继续接触上表面202且垫圈190在上表面202与头部170的前导表面174之间被压缩。钻孔214保持在翼部150与垫圈190之间。取决于垫圈190的材料、弹性以及尺寸，垫圈190可被至少部分地压缩到钻孔214中和或前导表面174上方，两者都可有助于所形成密封的有效性。

在一个示例中，紧固件100的尺寸设定成使得在紧固位置中翼部150的上边缘154不接触基体220，即，翼部150不完全穿过工件200。因此，钻孔214也不完全穿过工件200。在一个示例中，且根据使用的特定材料和尺寸而定，与钻孔214完全穿过工件200的工件相比，钻孔不完全穿过工件200的这种方式可增大工件200的强度和/或紧固件100的固持强度。

在另一示例中，在紧固位置中翼部150的所有部分都接触工件200，即，翼部150的所有部分都不接触基体220。如图所示，在一个示例中，在紧固位置中过渡部152保持接触工件200。

图8示出另一示例紧固件300。紧固件300类似于图1的紧固件100，且相同的附图标记将指代相同的特征。紧固件300与紧固件100的不同之处在于：紧固件300包括具有外半径394和内半径396的密封剂390。密封剂390的尺寸相对于翼部150的半径162设定成使得：一旦将紧固件插入工件中，密封剂390进入钻孔314(图10)以形成密封，这将在下文进一步论述。在一个示例中，外半径394大于或等于翼部半径162，使得一旦紧固件300插入，密封剂390受迫进入钻孔314(图10)。密封剂外半径394可大于翼部半径162，只要密封剂的前导边缘不会阻碍密封剂390进一步插入由翼部150形成的钻孔314中(图10)即可。在一些示例中，半径396略大于半径162将确保密封剂390可进入钻孔，但仍会形成紧密封。

图9示出类似图8紧固件的示例紧固件300的另一视图。然而，在图9中，密封剂390未以剖视法示出。

图10示出紧固件300插入工件300中。如图所示，翼部150刚穿过工件300的上表面302。因此，上表面302已被清洁和校平。密封剂390跟随翼部150进入钻孔314，以在密封界面316处与工件300形成改善的密封。作为示例，图示了具有金属工件300和木制基体320。然而，工件300或基体320可为以上示例应用中或本申请从头到尾所讨论的以及普通技术人员鉴于本申请所理解的任何材料或类似材料。

图11是处在完全紧固和密封位置的紧固件300。密封剂390嵌在由翼部150形成的钻孔314内，并且在密封剂390与工件300之间形成密封界面316。头部170的前导表面174进一步压缩密封剂390，从而在前导表面174与密封剂390之间建立了密封。在希望更齐平的外观同时仍维持改善的密封以防止环境因素侵入钻孔314的情况下，具有密封剂390的紧固件300具有密封优点。紧固件300的尺寸设定成使得：在紧固位置中翼部150的上边缘154不接触基体320，即，翼部150不完全穿过工件200。在一个示例中，且根据使用的特定材料和尺寸而定，与其它结构特征完全穿过工件300的工件相比，翼部不完全穿过工件300的这种方式可增大工件300的强度和/或紧固件300的固持强度。在另一示例中，紧固件300的尺寸可设定成使得翼部150穿过工件300且进入基体320中，从而钻孔314延续到基体320中。在这种示例中，密封剂390穿过工件300且至少部分地接触和/或进入形成在基体320中的钻孔314，以提供对基体中钻孔314的密封。

图12到图13示出在另一示例实施例中的紧固件400，且相同的附图标记将指代相同的特征。紧固件400类似于紧固件100和300。然而，紧固件400包括具有渐缩颈部477的平坦头部470，颈部477从头部470过渡到杆部120。参考图13，头部470包括凹槽476，用于保持类似形状的垫圈，这将在下文进一步论述。凹槽476可具有匹配相应垫圈的任何大小和形状。例如，所示的凹槽476为半圆形。其它示例凹槽可包括矩形凹槽、三角形凹槽、交替峰谷式凹槽等。头部470还包括可供驱动器接合的凹部478，配置成接收驱动器。

针对一个特定紧固件头部示出了以毫米为单位的非限制性示例尺寸。但是，翼部450的尺寸并未按比例绘制。应注意，所显示的尺寸只是一个示例。例如，如图所示，平坦头部470以约80°的锥角θ从约12.20mm的直径483(图13)渐缩到约10.00mm的直径481。渐缩的颈部477以约30°的角度Φ从约6.50mm的直径480渐缩到距头部470的顶表面约为5.10mm的深度479。而且，杆部具有约4.82mm的直径482。

如图13所示，凹槽476具有约1.76mm的宽度484和约1.37mm的高度485。例如，凹槽476的底部示出为具有距头部470的顶表面约2.00mm的深度486。而且，凹槽476具有约0.63mm的高度488。凹槽476与凹部478之间的壁厚487例如约为1.29mm。凹部示出例如具有约3.58mm的深度489。

绝对尺寸和相对尺寸可针对特定应用而变化，以便满足可应用的扭矩要求和材料固持要求。

图14示出具有垫圈490的紧固件400的侧视图。在一个示例中，垫圈490、以及垫圈190、密封剂390和密封剂690中的任一个可为O形环，或例如由橡胶、软木、硅树脂或塑料制成的任何其它密封材料。所有图中示出为弹性橡胶材料。然而，也可为整个说明书所论述以及普通技术人员鉴于本申请所理解的任何材料或类似材料。参考图15，示出了图14的剖视图，垫圈490保持在翼部150与头部470之间，且形状符合凹槽476。如图所示，垫圈490具有圆形横截面。然而，也可使用其它横截面形状。尽管杆部120和翼部150以不同的剖面线示出，但它们是相同材料。

图16到图18的示例紧固件500类似于图14和图15的紧固件400。然而，紧固件500的翼部550的长度560比紧固件400的长度160(图14)短。这示出了所公开翼部特征的形状和构造的另一个变例。图18是在图16的箭头XVIII的方向上看类似图16旋转了90度的紧固件500的视图。在此视图中，示出了基部568。基部568是杆部120的已夹挤或以其它方式机加工或用工具加工以形成翼部550的部分。基部568的形状可取决于翼部550的大小和形状而变化。

图19和图20示出在将工件400紧固到基体420上的方法期间使用中的紧固件400。作为示例，图示具有金属工件400和木制基体420。然而，工件400或基体420可为以上示例应用中或本申请从头到尾所讨论的以及普通技术人员鉴于本申请所理解的任何材料或类似材料。如图18所示，紧固件400已插入工件400和基体420中。类似于图4到图5的紧固件100，随着紧固件400通过旋转而继续插入工件400中，翼部150随着每次旋转而镗削或切掉并清洁工件400的一部分。例如，被镗削或切掉并清洁的部分可包括由螺纹部140在工件中切出的螺纹、隆起的工件材料210、和/或碎屑212(图4)，从而产生了清洁和校平的表面。在图18所示的示例紧固件400中，翼部150在单个步骤过程(即，翼部150的旋转/插入)中提供了校平和清洁的紧固表面。

图20示出紧固件400继续插入工件400中。如图所示，翼部150刚穿过工件400的上表面402。因此，上表面402已被清洁和校平。垫圈490接触上表面202，且垫圈490与工件200形成改善的密封。在一个示例中，且取决于垫圈设计和材料，紧固件不再进一步插入工件中，因此图20示出了示例紧固位置。紧固件400的尺寸设定成使得在紧固位置中翼部150的上边缘154不接触基体420，即，翼部150不完全穿过工件400。在一个示例中，且根据使用的特定材料和尺寸，与其它结构特征完全穿过工件400的工件相比，翼部不完全穿过工件400这种方式可增大工件400的强度和/或紧固件400的固持强度。如果需要或根据紧固件设计，紧固件400可进一步插入。在一个示例中，垫圈490可被压缩，直到其作为密封剂被引导入钻孔414中为止。随着进一步插入，头部170的前导表面174可在紧固位置中与上表面402齐平地安放，或在另一示例中在紧固位置中可埋头入工件400中。

图21示出另一示例紧固件600。紧固件600类似于图8到图11的紧固件300，且相同的附图标记将指代相同的特征。紧固件600与紧固件300的不同之处在于：紧固件600和密封剂690的尺寸设定成用于较厚工件。也就是说，距离680和厚度692相对于紧固件600的其余尺寸而言较大。此相对尺寸可用于例如较厚工件或用于希望翼部150在插入期间完全穿透工件的应用。

参考附图描述和/或例示以及以下说明中详述的非限制性实施例和示例更完整地解释了本公开的实施例及其各种特征和优点细节。应注意，图示的特征未必按比例绘制，且如技术人员将了解，一个实施例的特征可与其它实施例一起采用，尽管本文中未明确地指出。可省略对众所周知的构件和处理技术的描述，以免不必要地使本公开的实施例模糊不清。本文中所使用的示例仅仅是为了便于理解可用来实施本公开的方式，且进一步使得本领域的技术人员能够实施本公开的实施例。

要求作为新的来保护以及希望由专利证书保护的见以下权利要求。

Claims (14)

1.一种用于将工件紧固到基体上的螺纹紧固件，螺纹紧固件包括：

头部，具有顶表面和前导表面；

杆部，具有螺纹部和无螺纹部；

至少一个翼部，在从杆部纵向轴线沿径向向外的方向上从无螺纹部延伸，所述至少一个翼部用于切割工件，其中，所述至少一个翼部具有在平行于头部前导表面的平面上的上延伸部；

至少一个垫圈，安置在所述至少一个翼部与头部之间，其中，垫圈的厚度大致等于所述至少一个翼部的上延伸部与头部的前导表面之间的距离。

2.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中，所述至少一个翼部配置成在插入期间维持垫圈大致平行于头部的前导表面。

3.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中，所述至少一个翼部的上延伸部与头部的前导表面之间的距离大于零。

4.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中，所述至少一个翼部的上延伸部与头部的前导表面之间的距离的大小设定成使得：当螺纹紧固件处于紧固配置中时，所述至少一个翼部不完全穿过工件的整个厚度。

5.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中，所述至少一个翼部的半径在朝向头部的方向上增大。

6.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中，所述至少一个翼部从杆部的无螺纹部向外突伸。

7.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中，所述至少一个翼部的外半径大于螺纹的外半径。

8.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中，所述至少一个翼部的外半径大于螺纹部的最大外半径。

9.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中，垫圈包括内半径，且垫圈的内半径大于螺纹部的最大外半径。

10.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中，垫圈包括内半径，且垫圈的内半径小于所述至少一个翼部的外半径。

11.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中，垫圈的厚度大于或等于所述至少一个翼部的上边缘与头部的前导表面之间距离的二分之一。

12.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中，垫圈的厚度等于所述至少一个翼部的上延伸部与头部的前导表面之间的距离。

13.一种用于形成将工件紧固到基体上的螺纹紧固件的方法，方法包括：

获得具有无螺纹部的杆部；

形成具有顶表面和前导表面的头部；

滚压杆部以形成包括螺纹的螺纹部；

夹挤无螺纹部以形成至少一个翼部，翼部在从杆部纵向轴线沿径向向外方向上从无螺纹部延伸，所述至少一个翼部用于切割工件，其中，所述至少一个翼部具有在平行于头部前导表面的平面上的上延伸部；

对紧固件进行热处理和/或镀覆；且

将至少一个垫圈越过螺纹部放置在翼部与头部之间，其中，垫圈的厚度大致等于所述至少一个翼部的上延伸部与头部的前导表面之间的距离。

14.一种将工件紧固到基体上的方法，方法包括：

提供螺纹紧固件，螺纹紧固件具有：头部，具有顶表面和前导表面；杆部，具有螺纹部和无螺纹部；至少一个翼部，在从杆部纵向轴线沿径向向外方向上从无螺纹部延伸，所述至少一个翼部用于切割工件，其中，所述至少一个翼部具有在平行于头部前导表面的平面上的上延伸部；和至少一个垫圈，安置在翼部与头部之间，其中，垫圈的厚度大致等于所述至少一个翼部的上延伸部与头部的前导表面之间的距离；并且

将紧固件拧入工件中；

铰削由螺纹部在工件中切出的螺纹的至少一部分；并且

将垫圈安放在所述前导表面与工件之间，以密封由紧固件在工件中形成的孔。