CN113272564A - 具有局部控制螺纹高度的缩短紧固件 - Google Patents

Abstract

一种凸形防错扣螺纹紧固件，其包括：基本上圆形的柄，所述柄具有引导端、扭矩端及围绕所述柄的圆周的多个凸形螺纹，所述多个凸形螺纹包括：标准螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有标准螺纹轮廓，其中所述标准螺纹的宽度及螺纹角使得能够与对应的凹形螺纹啮合，其中所述标准螺纹的大直径介于较低的大直径限制与较高的大直径限制之间；过渡螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有过渡螺纹轮廓，所述过渡螺纹轮廓的宽度及螺纹角与所述标准螺纹的所述宽度及螺纹角类似，且使得能够与对应的凹形螺纹啮合；防错扣螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有防错扣螺纹轮廓及外径，所述外径经配置以促进所述凸形防错扣螺纹紧固件与凹形紧固件的对准；及引导螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有引导螺纹轮廓，且其中所述过渡螺纹轮廓具有从所述标准螺纹的所述较低的大直径限制过渡到所述防错扣螺纹的所述外径的高度。

Description

具有局部控制螺纹高度的缩短紧固件

技术领域

本公开大体上涉及螺纹紧固件(例如螺钉及螺栓)的领域，且更特定来说，涉及螺纹螺旋线的引导端处的过渡螺纹。

背景技术

第5,836,731号美国专利公开防错扣螺纹紧固件，其整体并入本文中。图1展示已知的防错扣螺纹紧固件的侧视图，其中螺纹螺旋线与大多数紧固件螺纹的不同之处在于所述螺旋线包括四个顺序轮廓，而不是针对整个螺旋线长度的标准螺纹轮廓。这四个螺纹轮廓包含(按从紧固件头部到引导端的顺序列出)：(i)标准ISO型螺纹轮廓10，其围绕紧固件的柄缠绕大多数螺旋线圈，此圈数根据需要确定以实现期望的功能螺纹长度；(ii)过渡螺纹轮廓20，其与标准螺纹轮廓邻近；(iii)防错扣螺纹轮廓30，其具有如第5,836,731号美国专利所描述的径向牙型，且具有约为螺旋线的一整圈的长度；及(iv)引导螺纹轮廓40，其具有从螺旋线的八分之一圈到几圈长度，且用于引导螺纹螺旋线与凹形螺纹匹配。整体并入本文的第9,644,664号美国专利描述针对引导螺纹40的轮廓，其有助于改进紧固件的防错误螺纹性能。整体并入本文的第6,561,741号美国专利描述针对引导螺纹40的轮廓，其有助于改进引导性能以对准紧固件。引导螺纹轮廓40也可具有其它不太理想的牙型。防错扣螺纹及防错误螺纹紧固件通常以商品名

及

出售。

过渡螺纹轮廓20具有两个主要功能：(i)在标准ISO型螺纹轮廓10与防错扣螺纹轮廓30之间形成平滑融合的过渡；及(ii)在旋拧期间，不干扰凹形螺纹也不与凹形螺纹产生过度接触。这些功能都是非结构性的且不需要全高标准螺纹。

为了执行第一功能，过渡螺纹轮廓20的一端与标准ISO型螺纹轮廓10平滑融合，且另一端与防错扣螺纹轮廓30的径向牙型平滑融合。防错扣螺纹轮廓30的高度约为标准ISO型螺纹轮廓10高度的一半。过渡螺纹轮廓20必须在这些螺纹高度之间提供平滑过渡。

为了执行第二功能，过渡螺纹轮廓20沿其长度减小高度。图2展示沿紧固件柄14的纵向中心轴截取的紧固件的两个邻近螺纹的横截面图。螺纹具有标准部件。例如，标准ISO型螺纹轮廓10具有槽11、牙侧12及牙顶13，其中牙侧12的螺纹角约为60度。牙侧12是平坦的，且从槽11延伸到牙顶13。标准ISO型螺纹轮廓10是具有标准螺纹大直径16的最高螺纹。防错扣螺纹轮廓30的高度约为防错扣螺纹外径36的一半，使得高度62中存在差异。过渡螺纹轮廓20应过渡，而不会在凹形螺纹紧固件的凹形螺纹与引导螺纹轮廓40及防错扣螺纹轮廓30啮合时干扰凹形螺纹紧固件的凹形螺纹。

图3A到3H提供了当过渡螺纹轮廓20缠绕紧固件柄14时穿过所述过渡螺纹轮廓截取的一系列顺序横截面图。在这些图中，直线61延伸穿过过渡螺纹轮廓20的顶部，以说明当螺纹螺旋线缠绕柄14时高度不断降低。过渡螺纹轮廓20是ISO型标准螺纹轮廓10(见图3A)与防错扣螺纹牙型30(见图3H)的融合或合并。随着过渡螺纹轮廓20的标准部分21的高度减小，越来越多的防错扣部分22突出以在槽11处形成牙侧12。过渡螺纹轮廓20首先出现为略短的标准螺纹牙型(见图3B)，其中牙侧12具有相同的角，牙顶13的宽度与标准ISO型标准螺纹轮廓11相同。不同之处在于牙型向下移动，使得螺纹更短，且槽11之间的宽度更窄。在图3D中，螺纹的标准部分21进一步向下移动，使得过渡螺纹轮廓20更短。此外，当标准部分21向下移动时，防错扣部分22从与槽11邻近的牙侧凸出。在图3E中，标准部分21进一步向下移动，使得过渡螺纹轮廓20更短，且防错扣部分22形成更多与槽11邻近的牙侧12。在图3F中，防错扣部分22主导，其中标准部分21在过渡螺纹轮廓20的顶部形成尖端。在图3F中，过渡螺纹轮廓20与图3G中所示的相似，只是在防错扣部分22的顶部突出的标准部分21的尖端更短且更窄。重要的是，如图3B到3G中所示，标准部分21顶部的牙顶13保持相同的宽度，且标准部分21的牙侧12保持相同的牙侧角。

图4A到4H提供当另一已知过渡螺纹轮廓20缠绕紧固件柄14时穿过所述过渡螺纹轮廓截取的一系列顺序横截面图。此过渡螺纹轮廓20不是向下移动标准部分21，而是加宽标准部分21的牙侧12的牙侧角。过渡螺纹轮廓20首先出现为略短的标准螺纹牙型(见图4B)，其中牙顶13的宽度与标准ISO型标准螺纹轮廓11相同，但牙侧12的角略宽，以便一直延伸到槽11。在图4C到4E中，通过保持牙顶13的宽度不变，并使牙侧12的角变宽以延伸到槽11，过渡螺纹轮廓20缩短。在图4F中，过渡螺纹轮廓20的高度继续缩短，使得防错扣部分22凸起以形成槽11处的牙侧，且标准部分21的牙侧12加宽以融合到防错扣部分22的轮廓中。在图4G中，防错扣部分22主导，只有在顶部具有牙顶13的小驼峰，且非常宽的牙侧12融合到防错扣部分22的轮廓中。

已知完成此过渡的过渡螺纹轮廓20在图3B到3G所示的叠加轮廓与图4B到4G所示的更平滑的融合轮廓之间变化。这些轮廓之间的任何形状都足以完成过渡功能。

过渡螺纹轮廓的第二功能(即，在使用期间不干扰凹形螺纹)可满足在外螺纹防错扣紧固件的凸轮动作期间螺纹高度在其长度上的任何位置都不会高到可能会干扰及/或堵塞凹形螺纹紧固件的凹形螺纹。在螺旋线周围从全螺纹高度到防错扣螺纹的过程中，以基本上线性的速度的高度减小是令人满意的。例如，使用M8 x 1.25 6g公制过渡螺纹，其高度恒定减少率约为每螺旋线旋转度0.0015mm。在图3A到3H及4A到4H中，直线61延伸穿过过渡螺纹轮廓20的顶部，以说明螺纹螺旋线缠绕柄14时高度不断减小。已使用长度从四分之一圈(90度)到一又四分之一圈(450度)的过渡螺纹轮廓20。

发明内容

因此，需要改进的防错扣螺纹紧固件。

根据本发明的方面，提供一种凸形防错扣螺纹紧固件，其包括：基本上圆形的柄，所述柄具有引导端、扭矩端及围绕所述柄的圆周的多个凸形螺纹，所述多个凸形螺纹包括：标准螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有标准螺纹轮廓，其中所述标准螺纹的宽度及螺纹角使得能够与对应的凹形螺纹啮合，其中所述标准螺纹的大直径介于较低的大直径限制与较高的大直径限制之间；过渡螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有过渡螺纹轮廓，所述过渡螺纹轮廓的宽度及螺纹角与所述标准螺纹的所述宽度及螺纹角类似，且使得能够与对应的凹形螺纹啮合；防错扣螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有防错扣螺纹轮廓及外径，所述外径经配置以促进所述凸形防错扣螺纹紧固件与凹形紧固件的对准；及引导螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有引导螺纹轮廓，且其中所述过渡螺纹轮廓具有从所述标准螺纹的所述较低的大直径限制过渡到所述防错扣螺纹的所述外径的高度。

本发明的另一方面提供一种凸形防错扣螺纹紧固件，其包括：基本上圆形的柄，所述柄具有引导端、扭矩端及围绕所述柄的圆周的多个凸形螺纹，所述多个凸形螺纹包括：标准螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有由槽、平坦牙顶及从所述槽到所述牙顶的平坦牙侧界定的标准螺纹轮廓，及大约60度的螺纹角，其中所述标准螺纹的大直径介于较低的大直径限制与较高的大直径限制之间；过渡螺纹，其与所述标准螺纹围绕所述柄的所述圆周的至少一部分形成连续螺旋线且包括由槽、平坦牙顶及从所述槽到所述牙顶的平坦牙侧界定的过渡螺纹轮廓，及大约60度的螺纹角；防错扣螺纹，其与所述过渡螺纹围绕所述柄的所述圆周的至少一部分形成连续螺旋线且具有防错扣螺纹轮廓及外径，所述外径经配置以促进所述凸形防错扣螺纹紧固件与凹形紧固件的对准；及引导螺纹，其与所述防错扣螺纹围绕所述柄的所述圆周的至少一部分形成连续螺旋线且具有引导螺纹轮廓，其中当所述过渡螺纹轮廓从所述标准螺纹轮廓过渡到所述防错扣螺纹轮廓时，所述过渡螺纹轮廓的所述牙顶变宽，且所述过渡螺纹轮廓的所述高度变短。

本发明的又一方面提供一种凸形防错扣螺纹紧固件，其包括：基本上圆形的柄，所述柄具有引导端、扭矩端及围绕所述柄的圆周的多个凸形螺纹，所述多个凸形螺纹包括：标准螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有标准螺纹轮廓，所述标准螺纹轮廓由最小直径处的槽、大直径处的平坦牙顶及从所述槽到所述牙顶的平坦牙侧界定，具有中径处的宽度及大约60度的螺纹角，其中所述标准螺纹的所述大直径介于较低的大直径限制与较高的大直径限制之间；过渡螺纹，其与所述标准螺纹围绕所述柄的所述圆周的至少一部分形成连续螺旋线且包括由槽、平坦牙顶及从所述槽到所述牙顶的平坦牙侧界定的过渡螺纹轮廓，及大约60度的螺纹角及不高于所述标准螺纹轮廓的所述较低的大直径限制的高度，其中所述其中所述过渡螺纹围绕所述柄缠绕小于大约八分之五圈(225度)；及防错扣螺纹，其与所述过渡螺纹围绕所述柄的所述圆周的至少一部分形成连续螺旋线且具有防错扣螺纹轮廓，所述防错扣螺纹轮廓包括与所述标准螺纹的所述中径大致相同的外径，且其中所述防错扣螺纹轮廓包括从槽处的曲线延伸到大约所述外径的曲线界定的形状。

附图说明

通过参考以下结合附图的描述，可获得对本公开的更完整的理解，其中：

图1说明现有技术中已知的防错扣螺纹紧固件的侧视图；

图2说明图1中所展示的凸形防错扣螺纹紧固件的标准螺纹及防错扣螺纹的横截面侧视图；

图3A到3H提供当过渡螺纹轮廓从标准螺纹到防错扣螺纹缠绕紧固件柄时穿过所述过渡螺纹轮廓截取的一系列顺序横截面图；

图4A到4H提供当过渡螺纹轮廓从标准螺纹到防错扣螺纹缠绕紧固件柄时穿过所述过渡螺纹轮廓截取的一系列顺序横截面图；

图5说明螺纹滚压模具及在模具中滚压的防错扣螺纹紧固件的横截面侧视图；

图6展示用于在螺纹滚压模具中切割螺纹滚压凹槽的切割工具的横截面侧视图；

图7A是在螺纹滚压模具的凹槽中滚压的ISO型标准螺纹轮廓的横截面侧视图；

图7B是在螺纹滚压模具的凹槽中滚压的过渡螺纹轮廓的横截面侧视图；

图8A及8B分别展示具有长过渡螺纹的传统凸形防错扣螺纹紧固件的端视图及侧视图；

图9说明本发明的过渡螺纹轮廓的横截面侧视图；

图10展示在模具的三个邻近凹槽中滚压以形成大直径在较高的大直径限制处的标准螺纹的紧固件的三个螺纹的横截面侧视图。

图11A及11B展示本发明的凸形防错扣螺纹紧固件的端视图及侧视图；

图12A及12B展示本发明的凸形防错扣螺纹紧固件的端视图及侧视图；

图13A到13D是在图13E所指示的截面处截取的过渡螺纹的横截面侧视图；及

图13E是过渡螺纹轮廓处凸形紧固件切割的端视图。

虽然本公开易受各种修改及替代形式的影响，但其具体实例实施例已在附图中展示，并在此进行详细描述。然而，应理解，具体实例实施例的描述不旨在将公开限制到本文公开的特定形式，而相反，本公开涵盖由所附权利要求定义的所有修改及等价物。

具体实施方式

根据本公开的教示，在保持螺纹啮合及防错扣螺纹功能的同时，可使用较短的紧固件。

本发明的方面解决了先前防错扣螺纹紧固件上螺纹螺旋线的过渡螺纹轮廓的“固定”长度问题。本发明的方面包含减少防错扣螺纹紧固件上螺纹螺旋线的过渡螺纹轮廓的长度同时保持完全的防错扣螺纹功能的方法。

过渡螺纹轮廓的长度先前被认为是“固定的”，因为高度过渡理想情况下可在围绕螺纹螺旋线的行程的计算长度内实现。在实践中，过渡螺纹轮廓的长度比经计算的理想长度长，因为使用当今的生产及制造方法不可能实现理想长度。这种异常现象是由于当前的两种情况：1)使用螺纹滚压模具本身必须有自己的制造公差，2)使用必须考虑螺纹高度公差的工艺。

由于这些限制，螺纹滚压模具中实际用于在螺纹螺旋线上形成过渡螺纹轮廓的凹槽必须比在紧固件上形成所期望长度的螺旋线斜坡所需的凹槽更长且更深。模具中的额外凹槽长度需要模具中的额外“空间”，这是浪费的空间，因为它没有被用来完成螺纹滚压期间模具滚压的过渡螺纹轮廓的必要高度变化。本质上，模具中存在比实际所需更长的线性过渡，因此导致在紧固件螺旋线上形成更长的螺旋线过渡。

通过利用标准螺纹铣削切割器，在螺纹滚压模具的表面切割一系列线性凹槽，可形成防错扣螺纹紧固件螺纹滚压模具。当每一单独的切割器到达指定点时，其切割表面随着切割器继续沿着穿过模具表面的直线路径前进而以恒定的速率从工件(模具)离开。因此，在模具表面上切割的凹槽是线性的，针对有限长度具有恒定深度，然后向上倾斜并离开模具。由此在凹槽底部通过收回切割器形成的角与模具将滚压的紧固件螺纹螺旋线中形成过渡螺纹轮廓所期望的增长率相匹配。过渡螺纹轮廓的增长率如图3A到3H及4A到4H所说明的螺纹截面的顶部绘制的线61所示。当在紧固件上滚压时，模具凹槽的底部的理想线性角产生长度约为螺旋线四分之三圈(270度)的过渡螺纹轮廓。

实际上，由于滚压模具本身的公差及螺纹高度公差，模具中形成过渡螺纹轮廓的凹槽的倾斜部分必须比计算的过渡螺纹轮廓的理想长度更长且更深。模具中的凹槽更长且更深的情况下，在其最深点处形成螺纹峰时凹槽中没有完全填充金属，且在模具中斜坡的整个长度上凹槽比标准全螺纹更窄。这些因素有助于过渡螺纹轮廓的螺纹牙侧与标准螺纹的牙侧的宽度及完全度不同。特定来说，针对模具的凹槽中斜坡的整个长度，由模具轮廓在紧固件上滚压的过渡螺纹轮廓螺旋线在技术上无法与标准凹形螺纹的牙侧啮合。尽管所期望的高度变化可在所期望的螺旋线的四分之三圈(270度)内完成，但过渡螺纹轮廓作为全高螺纹在超过此长度的一段距离内继续存在，但与全标准螺纹相比具有更窄的牙侧。如此，由于过渡螺纹的主要目的是实现从ISO型标准螺纹高度降至防错扣螺纹高度的过渡，因此过渡螺纹轮廓具有不需要实现高度变化的部分长度。

现在参考附图，示意性地说明实例实施例的细节。附图中的相似元件将用相似的数字表示。

图5说明螺纹滚压模具60及防错扣螺纹紧固件50的横截面侧视图。所述横截面从螺纹滚压模具60中的螺纹滚压凹槽63的中心截取。为了说明模具60与其滚压的紧固件螺纹螺旋线之间的匹配，防错扣螺纹紧固件50经展示为其螺纹螺旋线“拉直”，使得线性模具凹槽及通常弯曲的螺纹螺旋线峰都出现为线性斜坡，而不是在使用所述模具滚压的紧固件上实际看到的弯曲螺旋线。螺纹滚压凹槽63具有恒定深度区段64及斜坡区段65。螺纹滚压凹槽63在过渡点66处从恒定深度区段64过渡到斜坡区段65，且斜坡区段65在其与防错扣螺纹牙型切割相交处的端点(未展示)处终止。螺纹滚压凹槽63的恒定深度区段64在防错扣螺纹紧固件50中形成ISO型标准螺纹轮廓10。螺纹滚压凹槽63的斜坡区段65在防错扣螺纹紧固件50中形成过渡螺纹轮廓20。斜坡区段65的长度延伸远远超出紧固件峰实现标准螺纹最大高度16处的点。螺纹滚压凹槽63的浪费的长度68被“浪费”，因为它在滚压期间没有填充金属，留下间隙69。因此，浪费的长度68除了提供用于形成过满的螺纹的公差空间之外，没有其它目的。

图6展示用于在模具60中切割螺纹滚压凹槽63的切割器工具70的横截面侧视图。如图5所示，为了使用切割器工具70在模具60的螺纹滚压凹槽63中切割恒定深度区段64，与具有较短的点72的经设计用于切割标称形状螺纹的切割器工具相比，其必须具有较长的点71。进一步来说，当逐步插入切割工具70以切割斜坡区段65时，切割器工具70太薄而无法在模具60中切割足够宽的凹槽63以形成全宽ISO型标准螺纹轮廓10，直到其切割恒定深度区段64时切割达到模具中的最大深度为止。如此，凹槽63的整个斜坡区段65用切割器71切割，所述切割器71太窄而无法形成全宽ISO型标准螺纹轮廓10。

图7A是由模具60滚压的ISO型标准螺纹轮廓10的横截面侧视图。图7B是由模具60滚压的过渡螺纹轮廓20的横截面侧视图。为了说明，标准螺纹轮廓17叠加在图7B中的模具上。相比之下，在模具60的过渡区域中形成的过渡螺纹轮廓20的标准部分21跨越牙侧比标准螺纹轮廓17窄。实际上，这意味着通过滚压过渡螺纹的离散部分，用于过渡螺纹增长到其峰高度而保留的模具面积的长度已被浪费，过渡螺纹峰高度16实际上在标准螺纹峰的允许高度范围内，但由于其太窄因此不能用作全螺纹。因此，在过渡螺纹轮廓的实际斜坡与螺纹达到全高及全宽的点之间存在由模具60的过渡区段滚压的螺纹螺旋线的长度，这仅仅是因为现有技术的制造方法。过渡螺纹斜坡上升不需要过渡模具凹槽长度，因为螺纹峰实现必要的高度以满足凹槽的第一部分中的标准螺纹的最小高度要求，过渡凹槽的最后区段仅形成过渡螺纹轮廓，所述轮廓高于最小必要高度，且太窄而不能被视为全螺纹。

图8A及8B分别展示具有长过渡螺纹轮廓20的传统凸形防错扣螺纹紧固件50的端视图及侧视图。螺旋线的ISO型标准螺纹轮廓10是到过渡螺纹轮廓20开始处的第一改变点23的全宽及全高。螺旋线的过渡螺纹轮廓20在第一改变点23与第二改变点25之间具有第一区段24，其中螺纹的牙型具有高于全标准螺纹所需的最小值的高度，但宽度太窄而不能用作全标准螺纹。在第二改变点25处，过渡螺纹轮廓20的高度减少到平均标准螺纹高度。在第二区段26中，螺旋线牙型高度减少，在点27处达到最小标准螺纹高度，但仍然太窄而无法用作全标准螺纹。从第三改变点27开始，过渡螺纹轮廓20的高度开始变短。贯穿第三区段28，过渡螺纹轮廓20的高度及宽度不断减少，直到其达到第四改变点29。第四改变点29标记过渡螺纹轮廓20的结束及防错扣螺纹轮廓30的开始。值得注意的是，防错扣螺纹轮廓30的防错扣部分22表明过渡螺纹轮廓20太薄而无法在其整个长度上(包含第一区段24)执行全标准螺纹的功能。在本发明之前，防错扣螺纹紧固件已具有此长度的过渡螺纹轮廓20，且已包含螺旋线的“过窄”的第一区段24。

根据本发明的一些实施例，可消除过渡螺纹轮廓20的这种“过窄”长度，以产生更短的防错扣螺纹紧固件。为了提供尽可能短的全功能防错扣螺纹紧固件(即成本最低、最短、最轻且最易包装)，可消除过渡螺纹轮廓20的“过窄”长度。根据本发明的防错扣螺纹紧固件的设计可基于提供一种方法，所述方法限制实现斜坡上升到最小可接受峰高度所实际需要的过渡螺纹长度，而不存在无用的“过窄”区段。本发明的一些实施例包含用于防错扣螺纹紧固件的螺旋线部分的新型轮廓，其允许减少过渡螺纹的长度，而不会对螺纹功能产生负面影响。

本发明的一些实施例提供用于防错扣螺纹紧固件的新型过渡螺纹轮廓，从而允许从螺纹螺旋线的区段消除额外的、非功能性的螺旋线长度。此类改进可通过重新配置图8A及8B中所展示的螺旋线的过渡螺纹轮廓20的第一区段24及第二区段26来获得。

过渡螺旋线的这两个区段在本文中通过将螺旋线的每一长度重组为全标准宽度的螺纹轮廓来重新配置。全宽螺旋线区段应具有一种新型、可变、但更为严格控制的峰高度。特定来说，峰高度完全在标准螺纹的可接受峰高度值范围内。根据本发明的方面，在第二改变点25(第二区段26与新的较短过渡螺纹的开始部分融合)处，在第一区段24及第二区段26这两个区段的组合螺旋线长度上，以控制的方式有意将峰高度值减少到最小可接受的标准螺纹牙型高度。

通过重新配置螺旋线的这些区段，螺纹有效地成为“标准螺纹”，使得第一区段24与第二区段26的组合长度可经添加到现存的标准螺纹螺旋线上，从而产生更长的标准轮廓结构螺纹螺旋线，螺旋线的较短区段只保留用于过渡功能。这有效地允许较短的紧固件完成相同的功能。

根据本发明的方面，在保持先前过渡螺纹下降率的功能的同时，本文所描述的紧固在防错扣螺纹上的过渡螺纹长度可导致比先前理想螺纹短约四分之一圈(90度)。即使紧固件的非结构螺旋线长度的微小减少也可能在紧固件的功能方面提供很大的优势。因此，本发明的各个方面可提供更短、更轻、成本更低、更易包装的紧固件，其具有改进的防错扣螺纹功能。

参考图9，展示本发明的过渡螺纹轮廓120的横截面侧视图。过渡螺纹轮廓120具有显著短于标准螺纹大直径116的可能高度的螺纹高度118。标准螺纹大直径116可通过将模具完全填充到足以满足标准螺纹要求的平均位置而形成。具有相对较短的螺纹高度118的过渡螺纹轮廓120保持标准螺纹除高度以外的所有特性。因为过渡螺纹轮廓120的螺纹高度118被更严格地控制，所以螺纹不需要保持在相同的有效公差范围内，且可更短以使局部峰高度减少到更有价值的高度，同时保持其全宽及牙侧角，以提供紧固特性。此相对较短的螺纹高度118可允许螺旋线的过渡螺纹轮廓120从较低高度开始。

在标准螺纹螺旋线的剩余部分保持全高及全公差的情况下，螺纹峰高度的这种非常局部的有意减少(假设它只是局部的)仍然使制造商如制造商的工艺及/或客户所要求的自由地更改过渡螺纹的所有区段上的标准螺纹峰高度，但这个重新利用的区段除外。

根据本发明的方面，标准型防错扣螺纹滚压模具可在模具凹槽中具有始终优先完全填充的深度减少区段。图10是在模具160的三个邻近凹槽中滚压以形成大直径在较高的大直径限制115处的标准螺纹的紧固件150的三个螺纹的横截面侧视图。在第一凹槽中，紧固件的螺纹材料被压入较短的、更具限制性的凹槽中，以将凹槽完全填充到具有更具限制性的、具有较低的大直径限制116的高度的螺纹轮廓中。在第二凹槽中，紧固件的螺纹材料被压入全深度凹槽中，以部分填充凹槽到平均大直径限制114。在第三凹槽中，紧固件的螺纹材料被压入一个全深凹槽中，以将凹槽填充到具有最大允许高度的较高的大直径限制115。在螺纹滚压工艺期间，金属流动被限制在螺旋线的离散区段内，允许剩余的全螺纹螺旋线长度在其允许的高度范围内不同程度地不足填充，即在较低的大直径限制116与较高的大直径限制115之间，在不以任何方式影响滚压工艺或结构螺纹功能的情况下，满足单个制造商对大直径标准螺纹的全螺纹高度的要求。即使在制造邻近的全标准螺纹螺旋线时，其峰位于较低的大直径限制116处，也可能发生较低牙型的预定区段的此类优先填充。

本发明的方面提供在邻近的过渡螺纹的区域中有意局部减少螺纹高度可缩短达到防错扣螺纹紧固件的峰所需的“斜坡”，以提供有效较短的过渡螺纹并实现长度减少的防错扣螺纹紧固件。以上描述的类型的凸形防错扣螺纹紧固件上的螺纹螺旋线的一部分可经轮廓化以缩短防错扣螺纹紧固件螺旋线的有效长度。螺旋线的过渡区段在长度上不得超过螺纹螺旋线的一圈(360度)，其可在紧固件螺旋线标准圈的端部在标准圈距紧固件头部最远的点处开始，并可在防错扣螺纹处结束。

根据本发明方面的过渡螺纹轮廓可经轮廓化，使得其最高点与螺旋线的全高标准螺纹融合。从此，螺旋线的过渡螺纹轮廓区段可以规定的速率减少高度，因为它围绕紧固件柄缠绕到其最短点。过渡螺纹轮廓从标准螺纹螺旋线的标称全高大直径首先减小高度的点开始，并通过螺旋线的大约四分之一圈(90度)融合，以继续减少螺纹高度，同时保持牙侧与标准螺纹类似。在减少峰高度期间，过渡螺纹轮廓保持与标准螺纹牙型一致的牙侧宽度及螺纹角，但始终保持大约等于经界定为较低的大直径限制116的全标准螺纹可接受的最小高度。

因此，螺旋线的全标准螺纹区段可获得功能等效螺纹的类似长度，且螺旋线的过渡区段可因此在长度上减少等效量。凸形防错扣螺纹紧固件可邻近于过渡螺纹的引导端具有适当的防错扣螺纹特征及适当的引导螺纹，并在紧固件的点上具有适当的导向特征。预计这种结构也可用于其它类型的紧固件，及具有较短(即较不理想长度的过渡螺纹)的防错扣螺纹紧固件，以改进其功能。

参考图11A及11B，展示本发明的凸形防错扣螺纹紧固件的端视图及侧视图。螺旋线的ISO型标准螺纹轮廓110具有到第一改变点123的全标准螺纹宽度及高度。在第一改变点123处，螺旋线螺纹具有平均标准螺纹高度及全标准螺纹牙侧宽度及60度的螺纹角。(参见图10中的115)。针对整个第一区段124到第二改变点125，保持此牙侧宽度及峰高度。在从第二改变点125到第三改变点127的第二区段126上，螺旋线牙型在高度118上以优选速率不断减少，在第三改变点127处达到标准螺纹高度(可接受的最小值)(参见图10中的114)的平均大直径限制114。贯穿第二区段126，牙侧的牙侧宽度保持为标准紧固件牙型。如图11B所示，贯穿第二区段126的螺纹牙顶从第二改变点125到第三改变点127变宽。同样如图11B所示，贯穿第二区段126的螺纹的平坦牙侧保持在从第二改变点125到第三改变点127的槽处。

进一步参考图11A及11B，第三区段128从第三改变点127延伸到第四改变点129。在第三改变点127处，螺纹轮廓是已减少到其最小高度并保持标准牙侧宽度的标准螺纹110的轮廓。过渡螺纹轮廓120以此牙型从第三改变点127处开始并过渡，直到其在第四改变点129处采取防错扣螺纹轮廓。过渡螺纹轮廓120可从第三改变点127开始，到第四改变点129结束，使得它围绕柄14缠绕大约八分之五圈(225度)。

图12A及12B展示凸形防错扣螺纹紧固件的端视图及侧视图。在此实施例中，紧固件螺纹具有最大材料条件，这意味着螺纹峰位于其相对于间距的最高位置，且模具中形成此类峰的凹槽将完全填充材料。此实施例与图11A及11B中所示实施例之间的值得注意的区别在于，全螺纹高度在螺旋线螺纹的第一改变点123处处于限制的、较低的最大允许高度(参见图10中的116)，而不是较高的标准螺纹高度(参见图10中的115)。在限制的最大材料条件下，峰预期会在螺纹模具凹槽内流动到最大允许高度。相反，螺纹峰被有意控制为短于预期的流动高度，此控制的高度以恒定的首选速率下降到平均高度峰，同时保持整个牙侧宽度。螺纹公差与制造的差异导致过渡螺旋线区段在第三区段128中不断增长，而不是在第一区段124中不断增长(参见图11A)。高度上的这种变化证实金属在利用最大直径的紧固件中“自由流动”到这个高度。

如在比较附图(图11A到11B及12A到12B)中所见，通过将第一区段124及第二区段126重新配置为全宽螺纹，有效全标准螺纹的长度增加，同时紧固件螺旋线的总长度保持不变。

图13E是过渡螺纹轮廓处凸形紧固件切割的端视图，且图13A到13D是在图13E所指示的截面处截取的过渡螺纹的横截面侧视图。过渡螺纹轮廓120具有与标准螺纹的牙型一样宽的宽度，同时逐渐将峰的高度从标准螺纹的最大允许值减少到最小允许值。如图13A到13D所示，过渡螺纹轮廓120的宽度保持恒定，与标准螺纹的牙型一样宽。如图13D所示，过渡螺纹轮廓120的高度118与较高的大直径限制115一样高。参见图10中的115。如图13C所示，过渡螺纹轮廓120更短，其具有不超过标准螺纹115允许的最大高度的高度118。如图13B所示，过渡螺纹轮廓120更短，其具有不如标准螺纹的平均大直径限制114短的高度118。参见图10中的114。如图13A所示，过渡螺纹轮廓120具有约等于经界定为较低的大直径限制116的全标准螺纹可接受的最小值的高度118。参见图10中的116。

由于过渡螺纹轮廓120具有与标准螺纹相同宽度的牙侧，因此可缩短螺旋线的ISO型标准螺纹部分的长度。特定来说，它可通过从第一改变点123到第三改变点127的过渡螺纹轮廓120的长度来缩短。过渡螺纹轮廓120的这部分取代以前功能上不需要的区段，允许现在将其视为标准螺纹，从而为标准螺纹螺旋线增加可用长度。如此，额外的全螺纹可用于紧固接头设计，或者，通过将标准螺纹缩短为添加的低牙型标准螺纹的数量来减少紧固件的总长度，从而减少重量及成本。

通过有意将紧固件融合的减少的直径区段提供到滚压模具，使螺纹滚压模具的特定局部区段在滚压期间被金属填充不足，以使金属自由流动达到所期望的形状，可将本发明的过渡螺纹轮廓120作为凸形防错扣螺纹紧固件的螺纹螺旋线的部分来制造。或者，过渡螺纹轮廓120可在螺旋线的一些局部区域经加工到较低的高度。任何方法都可创建螺旋线的全宽、减少高度部分。

虽然已通过参考本公开的实例实施例来描绘、描述并界定本公开的实施例，但此类参考并不暗示对本公开的限制，且不能推断出此类限制。所公开的标的物能够在形式及功能上进行相当大的修改、变更及等价物，这对于相关领域的技术人员及受益于本公开的人来说是可能的。本公开的所描绘的及所描述的实施例仅为实例，并不是详尽的本公开的范围。

Claims (20)

1.一种凸形防错扣螺纹紧固件，其包括：

基本上圆形的柄，所述柄具有引导端、扭矩端及围绕所述柄的圆周的多个凸形螺纹，所述多个凸形螺纹包括：

标准螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有标准螺纹轮廓，其中所述标准螺纹的宽度及螺纹角使得能够与对应的凹形螺纹啮合，其中所述标准螺纹的大直径介于较低的大直径限制与较高的大直径限制之间；

过渡螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有过渡螺纹轮廓，所述过渡螺纹轮廓的宽度及螺纹角与所述标准螺纹的所述宽度及螺纹角类似，且使得能够与对应的凹形螺纹啮合；

防错扣螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有防错扣螺纹轮廓及外径，所述外径经配置以促进所述凸形防错扣螺纹紧固件与凹形紧固件的对准；及

引导螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有引导螺纹轮廓，且

其中所述过渡螺纹轮廓具有从所述标准螺纹的所述较低的大直径限制过渡到所述防错扣螺纹的所述外径的高度。

2.根据权利要求1所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述标准螺纹围绕所述柄缠绕至少两圈(720度)。

3.根据权利要求1所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述过渡螺纹围绕所述柄缠绕小于大约八分之五圈(225度)。

4.根据权利要求1所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述防错扣螺纹围绕所述柄缠绕一圈(360度)到两圈(720度)之间。

5.根据权利要求1所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述引导螺纹围绕所述柄缠绕半圈(180度)到两圈(720度)之间。

6.根据权利要求1所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述标准螺纹包括约60度的螺纹角，且其中所述过渡螺纹包括从槽到牙顶约60度的螺纹角。

7.根据权利要求1所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述过渡螺纹轮廓具有随着从所述标准螺纹的所述较低的大直径限制过渡到所述防错扣螺纹的所述外径的高度而加宽的牙顶。

8.根据权利要求1所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述防错扣螺纹的所述外径与所述标准螺纹的中径大致相同，且其中所述防错扣螺纹轮廓包括从所述槽处的曲线延伸到大约所述外径的曲线界定的形状。

9.根据权利要求1所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述标准螺纹、所述过渡螺纹、所述防错扣螺纹及所述引导螺纹包括围绕所述柄的连续螺纹螺旋线。

10.根据权利要求1所述的防错扣螺纹紧固件，其进一步包括在所述柄的所述引导端处的引入点。

11.根据权利要求10所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述引入点包括可变外径及长度，其中所述可变外径在接近所述柄的所述引导端处最大，且朝远离所述柄的所述引导端的所述引入点的端部变小。

12.一种凸形防错扣螺纹紧固件，其包括：

基本上圆形的柄，所述柄具有引导端、扭矩端及围绕所述柄的圆周的多个凸形螺纹，所述多个凸形螺纹包括：

标准螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有由槽、平坦牙顶及从所述槽到所述牙顶的平坦牙侧界定的标准螺纹轮廓，及大约60度的螺纹角，其中所述标准螺纹的大直径介于较低的大直径限制与较高的大直径限制之间；

过渡螺纹，其与所述标准螺纹围绕所述柄的所述圆周的至少一部分形成连续螺旋线且包括由槽、平坦牙顶及从所述槽到所述牙顶的平坦牙侧界定的过渡螺纹轮廓，及大约60度的螺纹角；

防错扣螺纹，其与所述过渡螺纹围绕所述柄的所述圆周的至少一部分形成连续螺旋线且具有防错扣螺纹轮廓及外径，所述外径经配置以促进所述凸形防错扣螺纹紧固件与凹形紧固件的对准；及

引导螺纹，其与所述防错扣螺纹围绕所述柄的所述圆周的至少一部分形成连续螺旋线且具有引导螺纹轮廓，

其中当所述过渡螺纹轮廓从所述标准螺纹轮廓过渡到所述防错扣螺纹轮廓时，所述过渡螺纹轮廓的所述牙顶变宽，且所述过渡螺纹轮廓的所述高度变短。

13.根据权利要求12所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述过渡螺纹围绕所述柄缠绕小于大约八分之五圈(225度)。

14.根据权利要求12所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述防错扣螺纹的所述外径与所述标准螺纹的中径大致相同，且其中所述防错扣螺纹轮廓包括从所述槽处的曲线延伸到大约所述外径的曲线界定的形状。

15.根据权利要求12所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述标准螺纹、所述过渡螺纹、所述防错扣螺纹及所述引导螺纹包括围绕所述柄的连续螺纹螺旋线。

16.根据权利要求12所述的防错扣螺纹紧固件，其进一步包括在所述柄的所述引导端处的引入点。

17.根据权利要求16所述的防错扣螺纹紧固件，其中所述引入点包括可变外径及长度，其中所述可变外径在接近所述柄的所述引导端处最大，且朝远离所述柄的所述引导端的所述引入点的端部变小。

18.一种凸形防错扣螺纹紧固件，其包括：

基本上圆形的柄，所述柄具有引导端、扭矩端及围绕所述柄的圆周的多个凸形螺纹，所述多个凸形螺纹包括：

标准螺纹，其围绕所述柄的所述圆周的至少一部分且具有标准螺纹轮廓，所述标准螺纹轮廓由最小直径处的槽、大直径处的平坦牙顶及从所述槽到所述牙顶的平坦牙侧界定，具有中径处的宽度及大约60度的螺纹角，其中所述标准螺纹的所述大直径介于较低的大直径限制与较高的大直径限制之间；

过渡螺纹，其与所述标准螺纹围绕所述柄的所述圆周的至少一部分形成连续螺旋线且包括由槽、平坦牙顶及从所述槽到所述牙顶的平坦牙侧界定的过渡螺纹轮廓，及大约60度的螺纹角及不高于所述标准螺纹轮廓的所述较低的大直径限制的高度，其中所述其中所述过渡螺纹围绕所述柄缠绕小于大约八分之五圈(225度)；及

防错扣螺纹，其与所述过渡螺纹围绕所述柄的所述圆周的至少一部分形成连续螺旋线且具有防错扣螺纹轮廓，所述防错扣螺纹轮廓包括与所述标准螺纹的所述中径大致相同的外径，且其中所述防错扣螺纹轮廓包括从槽处的曲线延伸到大约所述外径的曲线界定的形状。

19.根据权利要求18所述的防错扣螺纹紧固件，其进一步包括引导螺纹，所述引导螺纹与所述防错扣螺纹围绕所述柄的所述圆周的至少一部分形成连续螺旋线且具有引导螺纹轮廓。

20.根据权利要求18所述的防错扣螺纹紧固件，其进一步包括在所述柄的所述引导端处的引入点。

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