CN1188608C - 用于木料之类的纤维材料的紧固件的螺钉 - Google Patents

用于木料之类的纤维材料的紧固件的螺钉 Download PDF

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Abstract

螺钉，在其中间长度段的螺纹上有数对V形凹部，每对凹部形成一W形切口。切口仅沿径向部分切入螺纹宽度内。在约束部的每一圈螺纹上仅有三个切口，螺钉的尖部和头部的螺纹是光滑的。每一切口上形成有一切割齿。以便于将螺钉拧入工件。凹部提供了容纳由各齿所产生的纤维碎屑的空腔。当螺钉就位后，所述齿沿轴向弹性地挤压在工件内形成的螺纹，以抑制所安装螺钉的松动趋向。每圈螺纹上约开有三个切口，因而不会影响螺钉的扭矩强度。

Description

用于木料之类的纤维材 料的紧固件的螺钉
技术领域
本发明涉及用于木料之类的纤维材料的木螺钉或类似的螺钉，尤其涉及一种自攻丝螺钉。这种螺钉通常具有连续光滑螺纹。当由纤维材料制成的工件的密度较低时，或者当开有引导孔时，采用这样的结构是令人满意的。但是，当木板、纤维板之类的纤维材料的密度较大时，或开设引导孔不切实际时，则需要较大的扭矩才能将螺钉完全拧入工件内。所必需的大扭矩常常会导致螺钉损坏，尤其是使用动力螺丝刀时，而且还会使工作爆裂。
因此，提供这样一种种用于纤维材料的螺钉，即当螺钉拧入工件时，既可避免或至少是减小该紧固件损坏的可能性，拉出或拧松时又具有较大的阻力，是有优势的。
背景技术
1998年10月8日公布的PCT申请WO 98/44268中描述了一种木螺钉的结构，其目的是便于螺钉便于拧入硬质木料中。这种螺钉的螺纹中开有若干个V形槽。据描述，这种槽必须从螺钉的尖部起开设。因此所公开的这种螺纹的V形槽沿螺钉主体的整个长度上展开。英国专利申请1,120,991描述了一种木螺钉，其中在螺钉主体的螺纹上几乎沿螺纹部分的全长度上开设有螺旋槽。这样螺纹就变成了许多沿径向外突的凸起。
上述两个对比文件的缺点在于，它们明显削弱了螺钉的总扭矩强度，因此，易于损坏，尤其是采用动力螺丝刀时。而且切口不能给被各切口的切割刃所切下的碎屑提供充分的空间。尖部的切口妨碍了螺钉刚进入工件时对螺钉的导向。
发明内容
本发明的一个目的就是通过降低将螺钉拧入工件所需的力来方便螺钉在纤维质工件如木质工件中的安装，同时使螺钉维持较大的扭矩强度，并避免一旦螺钉就位后自身松动的倾向。
根据本发明，提供了一种用于诸如木材的纤维材料中的螺钉，包括一主体，它具有第一端和第二端，第一端限定了所述螺钉的一尖部，在所述主体的全长度的至少一部分上有螺纹绕伸，所述螺纹包括中间约束部，在其牙峰处沿径向向内开设一组切口，它们彼此隔开一预定间距；以及第一螺纹部分，在其螺钉尖部的若干圈螺纹中没有上述切口。
根据本发明，提供了一种用于纤维材料中的螺钉，包括：一主体，它具有第一端和第二端，第一端限定了所述螺钉的一尖部，在所述主体的全长度的至少一部分上有螺纹绕伸，所述螺纹包括：整个螺纹长度上的约束部，在其牙峰处沿径向向内开设一组切口，它们彼此隔开一预定间距；所述一组切口包括若干个大致为w形的切口；由此每个切口包括两个切口部分和位于所述切口部分之间的中央齿。
优选地是，在螺纹的全长度上，只在约束部上沿径向向内开设收缩切口。根据本发明的另一特征，每个切口包括一对靠近并隔开的V形切口部分，从而在约束部的一圈螺纹周围形成三个W形切口。所述螺纹的约束部为位于螺纹的第一端即尖部和第二端即头部之间的中间部分，尖部和头部上均没有切口。
附图说明
下面参照附图通过优选实施例描述本发明，附图不是按比例绘制的，它们是示意性的。
图1是本发明的螺钉的侧视图。
图2是沿图1的截面线II-II所取的剖视图，示出了展开后的单个螺纹，以示明切口的优选分布及其深度。
图3是对应于图2的局部视图，示出了根据本发明的另一实施例的切口的几何形状。
图4和图3类似，示出了根据本发明的再一实施例的切口的几何形状。
图5和图3类似，示出了根据本发明的又一实施例的切口的几何形状。
虽然图示和描述的是本发明的不同实施例，但等同部件仍用相同的参考标号表示。
具体实施方式
图1表示出应用本发明的一种优选类型的木螺栓。该螺栓是整体形成的，它具有一圆柱形主体部10，在其第一端形成一锥尖部11，与其相对的主体部分10的第二端和头端部12相接。最好头端部直径略有增大，从而向钉头13提供一圆滑过渡，例如可采用截头锥过渡段14。螺旋状的螺纹15自锥尖部11伸展至和钉头13隔开的某一点。参考标号25表示螺钉拧入工件时的旋向。
图示实施例的螺钉长度约为250mm。主体部10上共有10圈螺纹，但应当明白，螺纹圈数可以任选。自尖部11开始，第一螺纹部约具有两圈连续螺纹16，其上没有切口。然后是中间约束部9，它包括约5圈螺纹17，最后，靠近所述第二端即头端部12为约有4圈螺纹18的第三螺纹部。
约束部的每一圈螺纹17上沿径向朝内部开有切口19，20，21(见图2)。下面将更详细地描述第一优选实施例的切口。为简明起见，这里只参照图2详细描述其中一个切口19。其余切口20，21最好具有相同的形状。
在每一圈螺纹17上开有三个切口19，20，21彼此之间的间隔角度β约为120°。每一切口，例如切口19包括一对彼此邻近并分开的V形或三角形切口部22，23，它们沿径向向内逐渐收缩，因而，切口19的形状大体上是字母W形，故形成了一个中央齿24。从附图可以看出，每个切口19，20，21的径向深度均小于螺纹17的宽度。
为充分发挥本发明的优势，建议螺纹主体的最小长度为30mm左右。从本发明的螺纹扭转强度的角度出发，中间约束部的螺纹17的圈数最好根据螺钉杆的总长度确定。例如主体部长度为30mm(1 1/4″)至140mm的螺纹应当有3圈带切口的螺纹17。主体部长度约为150至240mm的螺纹最好具有四圈螺纹17，而长度在250mm以上的螺纹最好有五圈螺纹17。如上所述，螺纹17上有三个切口19-21，它们沿圆弧方向等间距隔开。
沿旋转方向25看去，切口部分22为前切口部分，切口部分23为后切口部分。图2所示实施例的切口部22，23这样设置，即使得齿24的形状为梯形。前切口部分22有一前沿26和一后沿27。同样，后切口部分也有一前沿28和一后沿29。
后沿27形成了齿24的一切割刃，而前沿28形成了齿24的后刃。每一切口部分22，23在齿24的前后各形成一空间，以容纳该切口19或前一切口21所产生的碎屑。
从图2可以看出，在螺纹17的牙峰处沿圆周方向测得的三个切口19-21的总宽度约为一圈螺纹周长的三分之一。
在图2所示的实施例中，每一切口部分22，23这样设置，即各前沿26，28和各后沿之间的夹角α约为90°。这一关系在参照图3-5所描述的其它实施例中并不存在，其中用相同的参考标号表示相应的螺纹部分。
请参看图3，前沿26和后沿27之间的夹角(和图2中的角α相对应)为锐角。前沿26和后沿27这样配置，即齿24的切割刃27和第一参考圆31的切线30共线，该参考圆的圆心和主体部10的中心线同心。而边沿26和第二参考圆33的切线32共线。参考圆31的直径小于参考圆32的直径。
因此，图3中的切割刃27相对于主体部10的中心的深度比图2要深。后切口部分23和前切口部分22互为镜像。
切割刃27的径向深度随参考圆31的直径的减小而增加，随着该直径的增加而减小。当参考圆的直径为零时，即在主体部的中心，径向深度为最大值。
为了提供较高的拉出阻力，同时又保留两个用于容纳齿24产生的碎屑的空间，在该实施例中，其周向全宽度略小于螺纹17周长的约三分之一。
在图4所示的实施例中，和图2和图3不同，切口部分22互相不为镜像，但其轮廓完全相同。由于直线30过主体部10的中心31，因此齿24的切割刃27的线30呈现出最大的径向深度。换言之，参考圆31的直径为零，它为主体的中心。因此切割边27正好沿径向延伸。另一方面，凹部22的前沿26和第二参考圆33相切。后切口部分33的前后沿28，29按照和前切口部分22的边沿26，27相同的顺序设置。因此，切口部分23的前沿的延长线34和参考圆33相切，而后沿是沿径向方向的。和图2中的角α相对应的图4中的V形凹部的角度为一锐角，在所示的实施例中，它约为45°。从该实施例看出，切口19的周向宽度进一步减小。
就前后沿26，27，28，29的夹角看，图5所示的实施例和图4所示的实施例相似，但齿24的全宽度和整个切口19要小，结果形成了三角形齿，和全宽度较小的切口19。在图5所示的实施例中，切口的宽度是所有示例中最小的，但是却给纤维碎屑提供了充分的空间。
业已说明，本发明主要是针对长度为1英寸以上的木螺钉或类似螺钉。本发明的螺钉的优点在于，当其拧入工件时，对拧紧力的阻力较小。业已发现，本发明比已有木螺钉的需用扭矩下降约30％，这可减轻本发明的由动力驱动的螺钉的主体部的损坏，在一些情况下可以消除损坏情况的发生。在降低拧入力矩应力的同时，一旦螺钉就位，就不易松动。
尽管尖部螺纹的优选数目是2圈，有切口部的螺纹圈数是5圈，但本领域的技术人员可以看出，在本发明的范围内，可以改变各部分螺纹的圈数，一般说来与一英寸以上的螺钉的全长无关。容易看出，这种改变只是本发明的诸多变化中的一种，从而可得到和所述的实施例结构不同的螺钉，例如在切口的几何形状，螺钉头部的类型，每圈螺纹的切口数目等诸多方面均可不同，而这不会背离所附权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (16)

1.一种用于纤维材料中的螺钉，包括：一主体，它具有第一端和第二端，第一端限定了所述螺钉的一尖部，在所述主体的全长度的至少一部分上有螺纹绕伸；
其特征在于，所述螺纹包括：
整个螺纹长度上的约束部，在其牙峰处沿径向向内开设一组切口，它们彼此隔开一预定间距；
所述一组切口包括若干个大致为w形的切口；
由此每个切口包括两个切口部分和位于所述切口部分之间的中央齿。
2.如权利要求1所述的螺钉，其中，所述约束部为一中间约束部。
3.如权利要求2所述的螺钉，其中，所述主体的长度至少为30mm左右，所述第一端包括第一螺纹部分，该部分包括大约两圈无切口的螺纹。
4.如权利要求1所述的螺钉，其中，所述主体的长度至少为30mm左右，所述螺纹还包括第三螺纹部分，该螺纹部分若干圈无切口的螺纹，其位于所述约束部和主体第二端处的钉头之间。
5.如权利要求1所述的螺钉，其中，所述切口为沿径向向内收缩的切口，在约束部的每圈螺纹上约有三个切口。
6.如权利要求1所述的螺钉，其中，在螺纹的牙峰处沿周向所测得的一圈螺纹的切口的总宽度约等于或小于该圈螺纹全周长的三分之一。
7.如权利要求1所述的螺钉，其中，所述主体的长度至少约为30mm，且从螺钉拧入工件的旋转方向看，每一切口包括：
(a)一前切口部分和一后切口部分，每一切口部分包括一前沿和一后沿；
(b)所述前切口部分的后沿形成所述中央齿的切割刃；
(c)所述后切口部分的前沿形成所述中央齿的后刃；
其中，所述齿的前后各有一空间。
8.如权利要求7所述的螺钉，其中，每一切口部分的轮廓为三角形，其径向内角约为90°。
9.如权利要求7所述的螺钉，其中，所述齿的轮廓大致为梯形。
10.如权利要求7所述的螺钉，其中，
(a)前切口部分的前沿和后切口部分的后沿分别位于与所述主体的中心同心的第一参考圆的切线上；
(b)所述齿的切割刃位于与所述主体的中心同心的第二参考圆的切线上；
(c)第一参考圆的直径大于第二参考圆的直径；
(d)所述切口部分均为三角形轮廓，其中径向内角为锐角。
11.如权利要求10所述的螺钉，其中，第二参考圆的直径为零，从而所述切口朝所述主体的轴线沿径向开设。
12.如权利要求9所述的螺钉，其中，
(a)前切口部分的前沿和后切口部分的后沿分别位于与所述主体的中心同心的第一参考圆的各切线上；
(b)所述齿的切割刃位于与所述主体的中心同心的第二参考圆的切线上；
(c)第一参考圆的直径大于第二参考圆的直径；
(d)所述切口部分均为三角形轮廓，其中径向内角为锐角。
13.如权利要求12所述的螺钉，其中，第二参考圆的直径为零，从而所述切口沿朝所述主体的轴线沿径向开设。
14.如权利要求1至13中任何一项所述的螺钉，其中，所述主体的长度约为30mm至140mm，所述约束部上大约有三圈螺纹。
15.如权利要求1至13中任何一项所述的螺钉，其中，所述主体的长度约为150mm至240mm，所述约束部上大约有四圈螺纹。
16.如权利要求1至13中任何一项所述的螺钉，其中，所述主体的长度约为250mm至400mm，所述约束部上大约有五圈螺纹。
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