CN112204266A - 自钻螺栓和螺母 - Google Patents

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Abstract

一种用于附接刚性面板的钻孔螺栓螺母组件，包括钻孔螺栓和带槽螺母。钻孔螺栓包括圆柱形螺纹部分、外螺纹直径和内螺纹直径；钻头部分；和互连螺纹部分和钻头部分的无螺纹部分。带槽螺母具有形成在螺母中心处的贯通的圆柱形开口，其中，带槽螺母的圆柱形开口的圆柱形壁形成有螺纹，该螺纹与钻孔螺栓的螺纹操作性地相容。钻头部分包括至少两个切削刃，其中，至少两个切削刃间隔开。在贯通的圆柱形开口的壁中形成至少两个槽，其中，槽类似于钻头部分的切削刃之间的周向距离地间隔开。

Description

自钻螺栓和螺母
技术领域
一种用于附接刚性面板的自钻螺栓组件，该自钻螺栓组件具有自钻螺栓和带槽螺母，用于允许在一个操作过程中执行钻孔、螺栓连接和拧紧操作，而不必使用两个起子，因此减少安装时间。
背景技术
螺栓和相容的螺母通常用于紧固地附接两个或更多个固体物品。使用螺栓和相容的螺母将刚性面板(例如但不限于铝面板)紧固在一起是在新建建物建造期间，尤其是在大型建筑物(例如高层建筑物)中进行的非常常见的任务。图1示出了具有圆柱形螺栓60和匹配螺母50的普通螺栓螺母组件，用于将物品12和物品14紧固在一起。螺栓60包括构造成与螺丝起子操作性地对接的螺栓头62；以及圆柱螺纹部分64，其构造成与螺母50的匹配内螺纹操作性地对接，以将物品12和14紧固在一起。
在现代建筑物的建造期间执行的刚性面板的组装操作中的耗时因素是很重要的。在建造新建筑物期间，通常使用大量螺栓和螺母将刚性面板紧固在一起。安装螺栓需要操作钻孔设备以穿过刚性面板钻出孔，撤回包括钻头的钻孔设备并将钻孔设备放在一旁，穿过形成的通孔安装合适的螺栓，将合适的螺母50放置到圆柱形螺栓60的螺纹部分64的开放端上，拿起螺丝起子，并且最后，将螺母50紧靠螺栓60的螺栓头62拧紧，并将螺丝起子放在一旁。
该已知系统的缺点之一是时间因素，该时间因素降低了操作效率，从而在处理例如在建筑物中安装大量零件时增加了成本。
本发明的目的是提供一种螺栓和螺母组件，其允许在一个操作过程中执行钻孔和拧紧操作，而不必使用两个起子，从而减少了安装时间。
发明内容
根据本发明的教导，提供了一种用于附接刚性面板的自钻螺栓螺母组件，包括自钻螺栓和带槽螺母。
自钻螺栓包括螺栓头，该螺栓头构造成与起子工具操作性地对接；圆柱形螺纹部分，该圆柱形螺纹部分具有螺栓旋转轴、外螺纹直径和内螺纹直径；钻头部分；和无螺纹部分，该无螺纹部分将螺纹部分与钻头部分互连，该无螺纹部分具有无螺纹部分宽度。
带槽螺母具有在带槽螺母的中心处形成的贯通的圆柱形开口，该圆柱形开口具有螺母旋转轴，其中，带槽螺母的圆柱形开口的圆柱形壁形成有与自钻螺栓的螺纹部分的螺纹操作性地相容的螺纹，并且其中，带槽螺母的螺纹形成贯通的圆柱形开口。
螺栓旋转轴与具有螺母旋转轴的螺母操作性地重合。
钻头部分包括至少两个切削刃，其中，至少两个切削刃间隔开，并且其中，钻头部分的宽度是切削刃距螺栓旋转轴的距离的两倍。
无螺纹部分宽度等于或小于圆柱形螺纹部分的内径。
切削刃的宽度等于或略大于螺纹部分的外螺纹直径。
在贯通的圆柱形开口的壁中形成至少两个槽，每个槽具有槽深度，其中，槽平行于螺母旋转轴，并且其中，槽类似于钻头部分的切削刃之间的周向距离地被间隔开。
槽使贯通的圆柱形开口局部变宽两倍于槽深度的深度，从而形成局部最大圆柱形开口。
局部最大圆柱形开口等于或略宽于钻头部分的宽度，从而使带槽螺母能够穿过自钻螺栓的钻头部分并到达自钻螺栓的无螺纹部分，然后到自钻螺栓的圆柱形螺纹。
可选地，钻头部分具有圆柱形形状。
可选地，钻头部分具有锥形形状。
可选地，自钻螺栓螺母组件还包括垫圈。
可选地，切削刃具有平坦的边缘。
可选地，切削刃具有扭曲的边缘。
可选地，自钻螺栓由动力起子钻孔并螺栓连接。
根据本发明的教导，提供了一种刚性面板的附接方法，包括以下步骤：
a)提供如上所述的自钻螺栓螺母组件；
b)在预先配置的位置，使自钻螺栓钻穿至少两个面板；
c)使带槽螺母穿过钻头部分，其中，切削刃穿过形成在贯通的圆柱形开口的壁中的匹配槽；
d)使带槽螺母穿过无螺纹部分；和
e)将带槽螺母紧固地拧到自钻螺栓的圆柱形螺纹部分上。
可选地，在使自钻螺栓钻穿至少两个面板之前，将垫圈穿过自钻孔螺栓的圆柱形螺纹部分放置。
附图说明
图1是用于将两个固体物品紧固在一起的普通圆柱形螺栓和匹配螺母的侧视图。
图2a是根据本发明的一些实施例的具有自钻螺栓和匹配的带槽螺母的自钻螺栓螺母组件的侧视图，其中，自钻螺栓的钻头部分具有锥形形状。
图2b是根据本发明的一些实施例的具有自钻螺栓和匹配的带槽螺母的自钻螺栓螺母组件的侧视图，其中，自钻螺栓的钻头部分具有圆柱形形状。
图3a和3b是根据本发明的一些实施例的带槽螺母的透视图。
图3c是图3a和3b所示的带槽螺母的前视图。
图3d是图3a和3b所示的带槽螺母的侧视截面图。
图4a是示出穿透两个刚性面板的自钻螺栓和联接的带槽螺母的示意图，其中，螺母以侧向自然视图示出。
图4b是示出穿透两个刚性面板的自钻螺栓和联接的带槽螺母的示意图，其中，仅出于说明目的，螺母以前视图示出。
图4c是示出穿透两个刚性面板的自钻螺栓和联接的带槽螺母的示意图，其中，示出螺母被放置在钻头部分的尖端上方。
图5是图2b所示的自钻螺栓的透视图。
图6a是带槽螺母处于组装位置的自钻螺栓的侧视图。
图6b是从螺栓头侧示出的自钻螺栓的透视图，其中，带槽螺母适于拧到螺纹部分上。
图6c是从钻头部分的尖端示出的自钻螺栓的透视图，其中，带槽螺母适于拧到螺纹部分上。
具体实施方式
图2a和2b是根据本发明的一些实施例的具有自钻螺栓200和匹配的带槽螺母100的自钻螺栓螺母组件的侧视分解图。自钻螺栓螺母组件被构造为紧固地附接一对(或更多)刚性面板，这使用单个起子工具(通常为动力起子)在单个钻孔和螺栓连接过程中执行。
螺栓200包括被构造成与例如螺丝起子的起子操作性地对接的螺栓头210、具有螺栓旋转轴209的圆柱形螺纹部分220、钻头部分240和将螺纹部分220和钻头部分240互连的圆柱形无螺纹部分230。
螺纹部分220具有外径222和螺纹内径224，其中，外径222比螺纹内径224宽。此外，外径222的直径限定容纳自钻螺栓200的螺纹部分220所需的最小尺寸的孔。此外，圆柱形无螺纹部分230的宽度等于或小于圆柱螺纹部分220的内径224。
钻头部分240可以具有如图2a所示的锥形形状或者如图2b所示的圆柱形形状，其中，钻头部分240包括切削刃243，该切削刃243具有但不限于平坦的边缘。但是，切削刃243可以具有扭曲的边缘。通常，钻头部分240包括2个(两个)切削刃243，并且本发明不受限制地描述为具有2个(两个)切削刃243，但是本发明的钻头部分240可以具有任何数量的一个或多个切削刃243。
两个切削刃243之间的最大距离205限定由自钻螺栓200钻出的孔的直径。应当注意，由于钻出的孔必须等于或略大于螺纹部分220的外径222，因此最大距离205等于或略大于外径222。
还参考图3a、3b、3c和3d，其以透视图和横截面侧视图(图3d)示出带槽螺母100。带槽螺母100具有在带槽螺母(100)的中心处形成的圆柱形开口101，其中，带槽螺母100的圆柱形开口101的圆柱形壁形成有螺纹102，该螺纹102的直径可以与自钻螺栓200的螺纹部分220操作性地相容。因此，带槽螺母100的较小直径的螺纹102与自钻螺栓200的螺纹内径124匹配，其中，带槽螺母100的较小直径的螺纹102限定带槽螺母100的圆柱形开口101的内部开口的直径。
因此，由于带槽螺母100的圆柱形开口101的内部开口类似于螺纹部分220的螺纹内径224的直径，该直径窄于外径222的直径，因此，带槽螺母100的圆柱形开口101的内部开口也比两个切削刃243之间的最大距离205窄。因此，这产生了以下形式的问题，即钻头部分240不能穿过带槽螺母100的圆柱形开口101的内部开口，从而阻止带槽螺母100到达自钻螺栓200的螺纹部分220。
图4a示出了穿透两个刚性面板(10和20)的自钻螺栓200a和联接的带槽螺母100。在刚性面板10和20中形成孔之后，自钻螺栓200的螺纹部分220跟着穿过所形成的通孔，其中，钻头部分240的尖端端部面对带槽螺母100。
如在图3a-3d中可以看到的，带槽螺母100具有在其中心处形成的圆柱形开口101，其中，圆柱形开口101的壁如上所述形成有螺纹102。圆柱形开口101具有与螺栓旋转轴209操作性地重合的螺母旋转轴109。为了允许切削刃243穿过圆柱形开口101，在圆柱形开口101的壁中形成槽107，其中，槽107平行于螺母旋转轴109。槽107类似于钻头部分240的切削刃243之间的周向距离地被间隔开。
在图3a-3d和图4a所示的示例中，有两个切削刃243和两个槽107，其中，槽107的深度使得在两个槽107之间形成的开口105大于等于或等于两个切削刃243之间的最大距离205。这样，钻头部分240现在可以穿过带槽螺母100的圆柱形开口101，其中，两个切削刃243穿过两个槽107，使得钻头边缘a和b邻近点c和d越过(见图4b)。
从图4c中还可以看出，带槽螺母100一旦穿过钻头部分240，它就到达无螺纹部分230。带槽螺母100在无螺纹部分230处可以自由旋转，使得带槽螺母100的螺纹102的螺纹端可以与自钻螺栓200的螺纹部分220的螺纹端交会，从而有助于使带槽螺母100拧到自钻螺栓200的螺纹部分220上并由此将面板10和20紧固在一起。可选地，垫圈300设置在螺栓头210和近侧面板之间。
附图中的图5是自钻螺栓200b的透视图。图6a是自钻螺栓200b的侧视图，其中，带槽螺母100适于拧到螺纹部分220上。附图中的图6b是自钻螺栓200b的透视图，其从螺栓头侧示出，其中，带槽螺母100适于拧到螺纹部分220上。图6c是自钻螺栓200b的透视图，其从钻头部分240的尖端示出，其中，带槽螺母100拧到螺纹部分220上。
因此，根据实施例和示例描述了本发明，显而易见的是，本发明可以以多种方式变化。这样的变型不应被认为是背离本发明的精神和范围，并且对于本领域技术人员显而易见的所有这些变型都应包括在权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种用于附接硬面板的自钻螺栓螺母组件，包括：
a.自钻螺栓，所述自钻螺栓包括：
i.螺栓头，所述螺栓头构造成与起子工具操作性地对接；
ii.圆柱形螺纹部分，所述圆柱形螺纹部分具有螺栓旋转轴、外螺纹直径和内螺纹直径；
iii.钻头部分；和
iv.无螺纹部分，所述无螺纹部分将所述螺纹部分与所述钻头部分互连，所述无螺纹部分具有无螺纹部分宽度；和
b.带槽螺母，所述带槽螺母具有在所述带槽螺母的中心处形成的贯通的圆柱形开口，所述圆柱形开口具有螺母旋转轴，其中，所述带槽螺母的所述圆柱形开口的圆柱形壁形成有与所述自钻螺栓的所述螺纹部分的螺纹操作性地相容的螺纹，并且其中，所述带槽螺母的所述螺纹形成所述贯通的圆柱形开口；
其中，所述螺栓旋转轴与具有螺母旋转轴的所述螺母操作性地重合；
其中，所述钻头部分包括至少两个切削刃，其中，所述至少两个切削刃间隔开，并且其中，所述钻头部分的宽度是所述切削刃距所述螺栓旋转轴的距离的两倍；
其中，所述无螺纹部分宽度等于或小于所述圆柱形螺纹部分的所述内径；
其中，所述切削刃的所述宽度等于或略大于所述螺纹部分的所述外螺纹直径；并且
其中，在所述贯通的圆柱形开口的所述壁中形成至少两个槽，每个槽具有槽深度，其中，所述槽平行于所述螺母旋转轴，并且其中，所述槽类似于所述钻头部分的所述切削刃之间的周向距离地被间隔开；
其中，所述槽使所述贯通的圆柱形开口局部变宽两倍于所述槽深度的深度，从而形成局部最大圆柱形开口；并且
其中，所述局部最大圆柱形开口等于或略宽于所述钻头部分的所述宽度，从而使所述带槽螺母能够穿过所述自钻螺栓的所述钻头部分并到达所述自钻螺栓的所述无螺纹部分，然后到所述自钻螺栓的所述圆柱形螺纹。
2.根据权利要求1所述的自钻螺栓螺母组件，其中，所述钻头部分具有圆柱形形状。
3.根据权利要求1所述的自钻螺栓螺母组件，其中，所述钻头部分具有锥形形状。
4.根据权利要求1所述的自钻螺栓螺母组件，还包括垫圈。
5.根据权利要求1所述的自钻螺栓螺母组件，其中，所述切削刃具有平坦的边缘。
6.根据权利要求1所述的自钻螺栓螺母组件，其中，所述切削刃具有扭曲的边缘。
7.根据权利要求1所述的自钻螺栓螺母组件，其中，所述自钻螺栓由动力起子钻孔并螺栓连接。
8.一种刚性面板附接方法，包括以下步骤：
a.提供根据权利要求1所述的自钻螺栓螺母组件；
b.在预先配置的位置，使所述自钻螺栓钻穿至少两个面板；
c.使所述带槽螺母穿过所述钻头部分，其中，所述切削刃穿过形成在所述贯通的圆柱形开口的所述壁中的所述匹配槽；
d.使所述带槽螺母穿过所述无螺纹部分；和
e.将所述带槽螺母紧固地拧到所述自钻螺栓的所述圆柱形螺纹部分上。
9.根据权利要求8所述的硬面板附接方法，其中，在使所述自钻螺栓钻穿至少两个面板之前，将垫圈穿过所述自钻孔螺栓的所述圆柱形螺纹部分放置。
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