TW201829927A - 固定元件 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於一多孔材料、詳言之用於輕木之固定元件(100)，該固定元件包含：一固定頭(1)，其經結構設計以接收圍繞一主軸線(10)之兩個旋轉方向上的一扭力；及一柄部(2)，其自該固定頭(1)延伸且結束於末端處的背離該固定頭之一尖端(3)。該柄部(2)具有沿著在該主軸線(10)之一方向上延伸的至少一區段之一外螺紋(4)，以用於將該固定元件(100)旋擰至該材料中。

Description

固定元件

本發明係關於用於多孔材料之固定元件及該固定元件之用途。

若在多孔材料中或在軟木中使用固定元件，則需要考慮此等材料中具有空腔，且因此僅有一些支撐材料由固定元件封閉，以使得材料之負荷容量受到限制。 若將技術現況已知的固定元件、詳言之螺釘用於多孔材料，則此常常具有以下效應：螺釘由於有限的負荷容量且因此材料之減小力吸收而退出材料。

鑒於已知技術現況，待由本發明解決之問題因此係提供適合在多孔材料中以及在軟木中使用且確保此等材料之牢固結合的固定元件。 藉由根據技術方案1之固定元件來解決此問題。 相應地，本發明固定元件包含一固定頭，該固定頭經結構設計以接收圍繞一主軸線之兩個旋轉方向、因此順時針方向及逆時針方向上的一扭力。另外，該固定元件包含一柄部，該柄部自該固定頭延伸且結束於末端處的背離該固定頭之一尖端。該柄部包含沿著在該主軸線之一方向上延伸的至少一區段之一外螺紋，以用於將該固定元件旋擰至一多孔材料、詳言之一輕木中。 針對該外螺紋在該主軸線之一方向上延伸的至少一區段，該外螺紋的外徑D、詳言之該外螺紋的最大外徑D與該外螺紋之核心直徑d的比係D/d ＞ 2.5，但詳言之對於輕木，該比亦可為D/d ＞2.8。較佳地，該比係3 ＞ D/d ＞ 2.5。 該外徑係指自螺紋尖端量測的該外螺紋之截面的外徑。該核心直徑係指在螺紋底部上量測的該螺紋之截面的直徑。 較佳地，該外螺紋之該外徑在4 mm與5 mm之間及/或該外螺紋之該核心直徑在1 mm與2 mm之間。 較佳地，該外螺紋之核心直徑d沿著該外螺紋的總長度保持相同。 該外螺紋具有面向該固定頭的一第一螺紋面及背離該固定頭的一第二螺紋面。 該第二螺紋面之螺紋輪廓具有一扭結。因此，該第二螺紋面具有在該扭結與該螺紋底部之間的一第一區段及在該扭結與該螺紋尖端之間的一第二區段。 該第一螺紋面與該第二螺紋面的該第一區段之間的一第一角大於該第一螺紋面與該第二螺紋面的該第二螺紋區段之間的一第二角。 較佳地，該扭結獨佔地沿著該第二螺紋面形成，以使得該扭結僅在該螺紋之一個側面上連續地形成。 較佳地，該第一螺紋面係無扭結地形成。此意謂該第一螺紋面與該螺紋底部之間的角沿著該第一螺紋面之整體螺紋輪廓自該螺紋尖端至該螺紋底部係恆定的。 該螺紋較佳經結構設計以藉由三個角界定。該三個角係該螺紋底部與該第一螺紋面之間的角、該螺紋底部與該第二螺紋面的該第一區段之間的角及該螺紋底部與該第二螺紋面的該第二區段之間的角。 在該固定元件之另一較佳實施例中，該第一螺紋面及該第二螺紋面經結構設計，以使得該第一角在45°與65°之間，且較佳在55°與60°之間。該第二角可在20°與40°之間，且較佳在30°與35°之間。 較佳地，本發明固定元件之該外螺紋形成為一自攻螺紋，以使得該固定元件在經旋擰至該材料中時自身形成一螺紋。 該螺紋較佳結構設計為具有一個脊之單線螺紋，但該螺紋亦經結構設計為具有多個脊之多線螺紋。 在該固定元件之一較佳實施例中，圍封該外螺紋的該柄部之區段延伸直至該固定元件之該尖端。此意謂該外螺紋形成直至該元件之尖端，且構建由該尖端封閉的該外螺紋之螺紋尾部。較佳地，該外螺紋之該外徑在由該尖端封閉的該柄部之一區域中減小。詳言之，接近於該尖端之外徑的螺紋尾部的外徑係比該螺紋的最大外徑小20%、詳言之小50%。 外螺紋D之螺距s較佳在1.5 mm與2 mm之間。 在一個實施例中，外徑D與螺距s之間的比係2 ＜ D/s ＜ 3，詳言之D/s = 2.5。 對於一較佳固定元件，面向該固定頭的該柄部之一末端至該固定元件的該尖端之間的長度在10 mm與25 mm之間。 另外，該固定元件較佳包含鋼、鋁或纖維加強塑膠。詳言之，該固定元件係由此等材料中之一者整體地製成。在另一實施例中，該元件可包含所述材料之組合，例如，該固定頭可由不同於該柄部或不同於包含螺紋的該柄部之該區段的另一材料製成。 在該固定元件之另一實施例中，該外螺紋可沿著整個柄部自該尖端延伸直至該固定頭。較佳地，該外螺紋僅沿著分別為該柄部之一區段的一部分延伸，以使得該固定頭與形成為該外螺紋的該柄部之該區段之間的一區段沒有螺紋。 詳言之，無螺紋區段之直徑可與該外螺紋的最大外徑大致相同。 另外，無螺紋區段之直徑可小於該固定頭之直徑，詳言之小20%、30%或40%。 該元件之該固定頭經結構設計以接收用於使該元件在圍繞該主軸線之兩個旋轉方向上旋轉的扭力。詳言之，該固定頭因此具有可與合適工具連接以用於傳遞扭力的接收部。該接收部可形成為六邊形、形成為槽，或較佳形成為六葉承窩。 該固定頭可形成為平頭或埋頭。 較佳地，該固定頭另外經結構設計，以使得該頭之直徑大於該外螺紋的外徑，詳言之大於該外螺紋的最大外徑。較佳地，該固定頭之直徑比該外螺紋的最大外徑大20%。 較佳地，該固定元件係螺釘，且詳言之係木螺釘。 根據本發明，本發明固定元件之用途係將該固定元件旋擰至多孔材料中。 較佳地，該材料係輕木、泡沫塑膠或泡沫鋁。 另一較佳材料係密度ρ小於1 g/cm³ (ρ ＜ 1 g/cm³ )之材料。 當將本發明固定元件擰入時，該外螺紋之周圍區域中之多孔材料被壓縮，以使得該外螺紋周圍之材料的承重量變大且該固定元件係正鎖定(positive locking)方式固定至材料。 與技術現況相比，為了達成牢固結合，決定性因素詳言之係該外螺紋的核心直徑d與外徑D之間的直徑比與該外螺紋之螺紋輪廓的發明性相互作用。 當被旋擰至材料中時，該外螺紋較佳藉助於形成、壓縮或雕刻材料而在材料中形成螺紋。 歸因於直徑比D/d ＞ 2.5，該外螺紋形成大深度的螺紋，以使得當將該固定元件擰緊至多孔材料中大量材料被壓縮，從而導致材料之高承載能力，以使得該固定元件可承受比較少量的材料被壓縮時高的負荷。 為了促進將直徑比為D/d ＞ 2.5的本發明固定元件旋擰至材料中，該外螺紋具有發明性螺紋輪廓，其具有第一螺紋面及第二螺紋面，及將第二螺紋面分成第一區段及第二區段的扭結。發明性形式之螺紋面、詳言之第二螺紋面之兩個區段導致外螺紋周圍、詳言之外螺紋之螺紋底部周圍的材料在將固定元件擰入時被壓縮，從而促進固定元件之擰入。 本發明固定元件係用於包含詳言之多孔材料之任何裝置的基本元件。本發明固定元件較佳地用於牢固地連接裝置之個別組件，且因此實現裝置之功能性。

圖1展示本發明固定元件100之一實施例，該固定元件包含固定頭1及柄部2，該柄部自固定頭1朝向主軸線10延伸且結束於末端處的背離固定頭1之尖端3。 自柄部2之自固定頭2延伸的一端直至尖端3的柄部2之長度較佳為約22 mm或約25 mm。 柄部2具有沿著在主軸線10之一方向上延伸的一區段的外螺紋4。圖中所示的外螺紋4係右旋螺紋，此意謂螺紋之正視圖展示脊朝向右側遞增且因此螺紋係順時針方向地旋擰至材料中。在另一實施例中，外螺紋4亦可為左旋螺紋，其逆時針方向地旋擰至材料中。 在螺紋4沿著柄部2在主軸線10之方向上延伸的至少一部分中，亦被稱作標稱直徑的外螺紋之直徑D、詳言之外螺紋4的最大直徑D'與螺紋4之核心直徑d的比係D/d ＞ 2.5或D/d ＞ 2.8或3 ＞ D/d ＞ 2.5。 螺紋之最大外徑D'較佳為4.2 mm左右。螺紋之核心直徑d較佳為1.5 mm左右。 最大外徑D'與螺距s的比較佳為2.5。 在朝向尖端3之方向上，外螺紋4具有面朝固定頭1的第一螺紋面41，及背離固定頭1的第二螺紋面42。 形成為外螺紋4的柄部2之區段延伸直至尖端3。外螺紋4的外徑D朝向尖端減小，且小於外螺紋之最大外徑D'。在尖端3之前的外螺紋4之最後脊31的外徑D”可比螺紋4之最大外徑D'小50%。 另外，尖端3與外螺紋4之特定脊32 (所謂的螺紋尾部)之間的距離可為3 mm左右，特定脊32係最接近尖端3配置且具有對應於螺紋4的最大外徑D'的外徑D。 核心直徑d沿著外螺紋4的總長度保持相同。 柄部2之無螺紋區段21在主軸線10之方向上在固定頭1與外螺紋4之間延伸。 詳言之，無螺紋區段21可具有6 mm左右之長度。詳言之，無螺紋區段21之直徑可以差不多對應於外螺紋4的最大外徑D'。在另一實施例中，無螺紋區段21之直徑亦可小於外螺紋4的最大外徑D'。 詳言之，柄部2的無螺紋區段21之直徑小於固定頭1之直徑。 固定元件可在圍繞主軸線之兩個方向上旋轉。對於圖1中所示的具有右旋螺紋之螺釘之實施例，藉由順時針方向之旋轉將元件旋擰至材料中，其中逆時針方向之旋轉使得螺釘自材料中鬆開。 圖2展示來自圖1之固定元件100的側視圖。展示了固定頭1，其中主軸線10指向圖式平面中。 固定頭經結構設計以分別接收扭力或車削負荷，以使得固定元件可圍繞主軸線旋轉。因此，固定頭具有用於可施加扭力之工具的接收部。詳言之，該接收部形成為如圖2中所示的六葉承窩11。 圖3展示圖1之細節A的外螺紋4的截面圖。第二螺紋面42之螺紋輪廓具有扭結43，該扭結將第二螺紋面42分成螺紋底部44與扭結43之間的第一區段421及扭結43與螺紋尖端45之間的第二區段422。第一螺紋面41與第二螺紋面42的第一區段421之間的第一角a1大於第一螺紋面41與第二螺紋面42的第二區段422之間的第二角a2。第一角a1較佳比第二角a2大40%、50%或60%左右。詳言之，第一角a1係60°左右且第二角a2係30°左右。 圖3中所示之外螺紋4的截面較佳沿著外螺紋之可用螺紋長度之完全延伸形成。在接近尖端3且接近固定頭1的外螺紋4之螺紋尾部中，螺紋輪廓之截面可與圖3中之截面區分。 儘管本申請案描述了本發明之較佳實施例，但清楚地提及，本發明不限於彼等實施例且亦可以在屬於以下申請專利範圍之範疇內的不同方式來實現。

1‧‧‧固定頭

2‧‧‧柄部

3‧‧‧尖端

4‧‧‧外螺紋

10‧‧‧主軸線

11‧‧‧六葉承窩

21‧‧‧無螺紋區段

31‧‧‧最後脊

32‧‧‧特定脊

41‧‧‧第一螺紋面

42‧‧‧第二螺紋面

43‧‧‧扭結

44‧‧‧螺紋底部

45‧‧‧螺紋尖端

100‧‧‧固定元件

421‧‧‧第一區段

422‧‧‧第二區段

a1‧‧‧第一角

a2‧‧‧第二角

A‧‧‧細節

d‧‧‧核心直徑

D'‧‧‧最大外徑

D”‧‧‧外徑

s‧‧‧螺距

本發明之其他實施例、優點及應用將參看圖式由附屬申請專利範圍及以下描述產生。在圖式中： 圖1係根據本發明之一實施例之固定元件的正視圖； 圖2係根據本發明之一實施例的來自圖1之固定元件的側視圖；且 圖3係根據本發明之一實施例的圖1之細節A之細節視圖的截面圖。

Claims (17)

1. 一種用於一多孔材料、詳言之用於輕木之固定元件(100)，其包含 一固定頭(1)，其經結構設計以接收圍繞一主軸線(10)之兩個旋轉方向上的一扭力， 一柄部(2)，其自該固定頭(1)延伸且結束於末端處的背離該固定頭之一尖端(3)， 其中該柄部(2)具有沿著在該主軸線之一方向上延伸的至少一區段之一外螺紋(4)，以用於將該固定元件(100)旋擰至該材料中， 其中沿著在該主軸線(10)之一方向上延伸的至少一區段之該外螺紋(4)的外徑(D)與該外螺紋(4)之核心直徑(d)的比係D/d ＞ 2.5， 其中該外螺紋(4)具有面向該固定頭之一第一螺紋面(41)及背離該固定頭之一第二螺紋面(42)， 其中該第二螺紋面(42)之螺紋輪廓具有一扭結(43)，以使得該第一螺紋面(41)與在該扭結(43)與一螺紋底部(44)之間的該第二螺紋面(42)之一第一區段(421)之間的一第一角(a1)大於該第一螺紋面(41)與在該扭結(43)與一螺紋尖端(45)之間的該第二螺紋面(42)之一第二區段(422)之間的一第二角(a2)。
2. 如請求項1之固定元件(100)，其中該外螺紋(4)係一自攻螺紋，以用於在將該固定元件(100)旋擰至該材料中時形成該材料。
3. 如前述請求項中任一項之固定元件(100)，其中該外螺紋(4)延伸直至該尖端(45)，且其中詳言之，該外螺紋(4)之該外徑(D)朝向該尖端(45)減小。
4. 如前述請求項中任一項之固定元件(100)，其中該外螺紋(4)之該核心直徑(d)沿著該外螺紋(4)的總長度保持相同。
5. 如前述請求項中任一項之固定元件(100)， 其中該第一螺紋面與該螺紋底部之間的一角沿著該第一螺紋面之整體螺紋輪廓係恆定的。
6. 如前述請求項中任一項之固定元件(100)， 其中該第一角(a1)在45°與65°之間，詳言之在55°與60°之間，及/或 其中該第二角(a2)在20°與40°之間，詳言之在30°與35°之間。
7. 如前述請求項中任一項之固定元件(100)，其中D/d ＞ 2.8。
8. 如前述請求項中任一項之固定元件(100)， 其中該外螺紋(4)之該外徑(D)在4 mm與5 mm之間，及/或 其中該外螺紋(4)之該核心直徑(d)在1 mm與2 mm之間。
9. 如前述請求項中任一項之固定元件(100)，其中螺距在1.5 mm與2 mm之間。
10. 如前述請求項中任一項之固定元件(100)，其中自面向該固定頭(1)的一末端至該尖端(3)的該柄部(2)之一長度在10 mm與25 mm之間。
11. 如前述請求項中任一項之固定元件(100)，其包含鋼、鋁、纖維強化塑膠或其一組合。
12. 如前述請求項中任一項之固定元件(100)，其中該固定頭(1)之該扭力的接收部形成為一六葉承窩。
13. 如前述請求項中任一項之固定元件(100)，其中該固定頭(1)的一直徑大於該外螺紋(4)之該外徑(D)。
14. 如前述請求項中任一項之固定元件(100)，其中該外徑D與螺距s的比係2 ＜ D/s ＜ 3，詳言之係D/s = 2.5。
15. 一種如前述請求項中任一項之固定元件(100)用於旋擰至多孔材料中的用途。
16. 如請求項15之用途，其中該多孔材料係輕木、泡沫塑膠或泡沫鋁。
17. 如請求項15之用途，其中該多孔材料具有ρ ＜ 1 g/cm³ 之一密度ρ。