TW202001110A - 用於擰入塑膠的螺絲 - Google Patents

用於擰入塑膠的螺絲 Download PDF

Info

Publication number
TW202001110A
TW202001110A TW108121140A TW108121140A TW202001110A TW 202001110 A TW202001110 A TW 202001110A TW 108121140 A TW108121140 A TW 108121140A TW 108121140 A TW108121140 A TW 108121140A TW 202001110 A TW202001110 A TW 202001110A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
thread
screw
radius
tooth
area
Prior art date
Application number
TW108121140A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI799603B (zh
Inventor
麥克 阿肯巴克
拉夫 勃可巴克
威克 迪克曼
法蘭克 德拉史密
拉福J 海米
依利爾 沙利米
史蒂芬 威特策
珍 海克勒
優根 貝勒
芮妮 哥柏
Original Assignee
德商毅結特有限兩合公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 德商毅結特有限兩合公司 filed Critical 德商毅結特有限兩合公司
Publication of TW202001110A publication Critical patent/TW202001110A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI799603B publication Critical patent/TWI799603B/zh

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • F16B35/04Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws with specially-shaped head or shaft in order to fix the bolt on or in an object
    • F16B35/041Specially-shaped shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/001Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed
    • F16B25/0015Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed the material being a soft organic material, e.g. wood or plastic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2/00Friction-grip releasable fastenings
    • F16B2/02Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening
    • F16B2/06Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening external, i.e. with contracting action
    • F16B2/065Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening external, i.e. with contracting action using screw-thread elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/0036Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
    • F16B25/0042Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw
    • F16B25/0047Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw the ridge being characterised by its cross-section in the plane of the shaft axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/0036Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
    • F16B25/0042Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw
    • F16B25/0057Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw the screw having distinct axial zones, e.g. multiple axial thread sections with different pitch or thread cross-sections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/0036Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
    • F16B25/0042Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw
    • F16B25/0068Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw with multiple-threads, e.g. a double thread screws

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Length-Measuring Instruments Using Mechanical Means (AREA)
  • Closures For Containers (AREA)

Abstract

本發明係關於一種具有螺絲中軸線(M)的螺絲(10),其包含:驅動部(12)以及具有螺紋牙(16)的螺紋螺桿(14),螺紋牙(16)至少局部地呈螺旋形以恆定螺距沿螺桿延伸並形成主螺紋(18),該主螺紋(18)在其長度上具有平均螺紋半徑(RM),其中,螺紋半徑(R)為從螺絲軸線(M)至螺紋牙的牙型輪廓(20)的最大正交距離,其中,主螺紋(18)具有承載區域(T)及成形區域(F),其中,成形區域(F)中產生具有成形區域半徑(RF)的成形牙型輪廓(24),並且承載區域(T)中產生具有承載區域半徑(RT)的承載牙型輪廓(22),其中,成形牙型輪廓(24)定義為螺紋牙在從螺桿自由端(25)開始長度為平均螺紋半徑(RM)三倍的軸向延伸區域內沿螺旋到螺旋剖面(H)的投影,其中,成形區域(F)止於成形牙型輪廓(24)在平均螺紋半徑的85%範圍內最接近驅動部的螺旋位置,之後後續牙型輪廓(20)又位於成形牙型輪廓(24)內,其中,承載牙型輪廓(22)定義為在始於距成形區域末端(FE)為2/3×平均螺紋半徑(RM)的軸向距離處並止於距成形區域末端(FE)為5/3×平均螺紋半徑(RM)的軸向距離處的區域內沿螺旋到螺旋 剖面(H)的投影,並且當承載牙型輪廓(22)與成形牙型輪廓(24)至少在從成形區域半徑(RF)的85%徑向向外延伸的區域中重合時,承載牙型輪廓(22)完全位於成形牙型輪廓(24)內。本發明的特徵在於,由成形牙型輪廓(24)限定的成形牙型表面(26)從成形牙型輪廓(24)到螺絲中軸線的最大正交距離開始在成形區域半徑(RF)的10%範圍內徑向向內測得,由承載牙型輪廓(22)限定的承載牙型表面(28)從承載牙型輪廓(22)到螺絲中軸線的最大正交距離開始在成形區域半徑(RF)的10%範圍內徑向向內測得,成形牙型表面(26)大於承載牙型表面(28)。

Description

用於擰入塑膠的螺絲
本發明係關於一種如申請專利範圍第1項前序部分所記載之螺絲,特別是用於擰入塑膠的螺絲。
美國專利US 5,795,120 B公開一種用於插入設有預孔的零件的螺絲。該螺絲具有成形螺紋區域及承載螺紋區域,其中成形螺紋區域中的螺紋牙型按比例大於承載螺紋區域中的螺紋牙型。
此種設計的缺陷在於,特別是將螺絲用於塑膠時,如果螺距較大而牙側角較小,則會產生零件上的高負荷。
本發明之目的在於提供一種螺絲,此種螺絲以低旋擰力矩獲得零件上的低機械負荷並實現高拉拔值。
本發明用以達成上述目的之解決手段為申請專利範圍第1項的特徵部分所記載之特徵結合其前序部分所記載之特徵。
本發明的有利改進手段參照從屬請求項。
藉由習知方式,螺絲具有螺絲中軸線、驅動部及螺紋螺桿。螺桿承載至少一個螺紋牙,該螺紋牙至少局部地呈螺旋形以恆定的螺距沿螺桿延伸並因此形成具有變化牙型輪廓的主螺紋,該主螺紋在其長度上具有平均螺紋半徑。牙型輪廓係藉由螺紋牙截面在螺旋剖面H中形成,其中螺絲中軸線於該剖面中。螺紋半徑為從螺絲中軸線到螺紋牙的牙型輪廓的最大正交距離。主螺紋具有承載區域及成形區域,其中在成形區域中,成形牙型輪廓具有成形區域半徑,而在承載區域中,承載牙型輪廓具有承載區域半徑。
成形牙型輪廓定義為螺紋牙在從螺桿自由端開始長度為平均螺紋半徑三倍的軸向延伸區域內沿螺旋、特別是向驅動部的方向到螺旋剖面的投影,其中螺絲中軸線M位於該剖面中。該投影就相當於螺紋牙在螺絲中軸線所處的螺旋剖面上的直線展開投影。如此即能產生具有最大延展度的成形牙型輪廓,其映射有效的成形牙型輪廓。該成形牙型輪廓到螺絲中軸線具有最大正交距離,據此限定成形區域半徑。
成形區域止於成形牙型輪廓最接近驅動部的最大延展度在平均螺紋半徑的85%範圍內的螺旋位置,之後後續牙型輪廓又位於成形牙型輪廓內。
承載牙型輪廓藉由螺紋牙在一軸向延伸區域內沿螺旋線、特別是向驅動部的方向投影到螺旋剖面上而形成,該軸向延伸區域始於到成形區域末端為2/3平均螺紋半徑的軸向距離處並止於5/3平均螺紋半徑處。該區域形成承載區域的至少一部分區域。只要牙型輪廓不超出承載牙 型輪廓,該區域就可以繼續沿主螺紋向驅動部的方向延伸。該承載牙型輪廓到螺絲中軸線具有最大正交距離,據此限定承載區域半徑。
藉由此種方式,確保從成形區域到承載區域的過渡區域儘量最短並給出足夠長的承載區域,從而滿足螺絲的基本保持功能。
另外,承載牙型輪廓與成形牙型輪廓如此彼此匹配,即當承載牙型輪廓與成形牙型輪廓至少在從成形區域半徑的85%徑向向外延伸的區域中沿螺旋線重合時,承載牙型輪廓完全位於成形牙型輪廓內。
如此即確保能夠慮及攻絲陰螺紋中的材料回彈並實現低旋入力矩。
根據本發明提出,成形牙型輪廓限定的成形牙型表面從成形牙型輪廓到螺絲中軸線的最大正交距離開始在成形區域半徑的10%範圍內徑向向內測得,承載牙型輪廓限定的承載牙型表面從承載牙型輪廓到螺絲中軸線的最大正交距離開始在成形區域半徑的10%範圍內徑向向內測得,該成形牙型表面大於該承載牙型表面。
藉由根據本發明的牙型輪廓調製,即使在相對較小的牙側角下也能實現補償陰螺紋中的回彈,同時確保足夠的牙側覆蓋。在此情形下,防止零件材料如在成形區域螺紋按比例放大的螺絲中那樣發生損失。
理想地,成形牙型輪廓及承載牙型輪廓具有小於35°的牙側角。成形牙型輪廓的牙側角相當於180°減去梯形底角之和,形成此梯形的具體方式,係梯形底面由成形區域半徑RF的85%處及成形區域半徑RF的95%處的平行於螺絲軸線的切線形成。底角係梯形較長底邊的角度,即85%處的切線的角度。
藉由類似於確定牙側角的規則產生承載牙型輪廓,在此,切線置於承載區域半徑RT的85%處及承載區域半徑RT的95%處。
牙側角特別是20°至30°。此係適合用於擰入塑膠的牙側角。
根據本發明之有利改進手段,承載區域半徑比成形區域半徑小1%至3%。結果,塑膠零件僅發生儘量最少的材料損失,但仍能在成形牙型輪廓與承載牙型輪廓之間設定足夠大的距離,該距離反映材料回彈。
特別有利的是,承載牙型輪廓在承載區域半徑的95%處的軸向寬度小於成形牙型輪廓在成形區域半徑的95%處的軸向寬度。此實現螺紋牙型的簡單設計,使得成形牙型表面大於承載牙型表面。
特定而言,承載牙型輪廓的寬度比成形牙型輪廓的寬度小至少10%,特別是至少20%。
為了更易於製造,成形牙型輪廓及/或承載牙型輪廓可對稱。
根據特別有利之實施手段,成形區域小於螺距的2倍。理想地,螺紋增長至其成形牙型輪廓,接著在直至成形區域末端的區域內保持恆定。
理想地,螺芯半徑與平均螺紋半徑之比可為0.6至0.8。此等係塑膠螺絲的常用比例。
另外,在本發明的改進手段中可提出,在成形區域半徑的85%內徑向延伸的區域中,承載牙型輪廓至少部分地位於成形牙型輪廓 外。如此即能實現到螺紋牙底的牙側過渡的更靈活設計,據此可更好地考慮材料特性。
可進一步理想提出,成形區域中的螺芯直徑小於或等於承載區域中的螺芯直徑。
根據本發明的另一有利實施手段,螺桿在螺桿自由端處具有裝配螺紋,其中該裝配螺紋包含至少兩個裝配螺紋牙,此等裝配螺紋牙的半徑達成形區域半徑的至多90%並形成裝配區域。
在此形成裝配螺紋區域,在該區域中,裝配螺紋牙具有相同的直徑曲線,而且主螺紋的螺紋半徑小於或等於裝配螺紋牙的螺紋半徑。
如此的優勢在於,可以特別直地裝配螺絲,因此藉由後續成形區域在塑膠件中攻絲的陰螺紋以及成形區域後續的承載區域的螺紋儘量準確地定向,從而可精確地考慮塑膠的回彈。藉由此種方式,可進一步減少或甚至避免承載區域在旋入期間產生摩擦。
理想提出,裝配區域中的主螺紋在其距螺桿自由端的軸向距離處具有與裝配螺紋相同的螺紋半徑。藉由此種方式,透過特別是兩個裝配螺紋牙及主螺紋實現至少三個相同的裝配點,其允許特別直地裝配螺絲。
理想地,裝配區域中的全部螺紋牙的始端在同一橫截面內。另外,裝配區域中的全部螺紋牙具有相同的橫截面輪廓。此等螺紋牙就採用相同方式來構造。如此,主螺紋牙與兩個裝配螺紋牙例如以相同的方式開始並具有相同的曲線。
作為替代手段,亦可設置至少三個裝配螺紋牙,於是裝配區域中的主螺紋的螺紋半徑特別是小於裝配螺紋的半徑。
根據本發明的有利改進手段,裝配螺紋牙始於螺芯,其中裝配螺紋的半徑從螺芯開始直至裝配區域的末端逐漸增大。如此便確保連續又均等地裝配螺絲。
另外,裝配區域中在相同軸向高度上具有相同螺紋半徑的螺紋牙可在圓周上均勻分佈。藉由此種方式,在塑膠零件的預孔處確保對稱的對接。
特定而言,螺絲自由端的直徑為兩倍成形區域半徑的至少20%,至少30%,至少40%,至少50%,至少60%。此種鈍尖在塑膠螺絲中很常見。
裝配螺紋可以直接連接至螺絲自由端。如此便確保首次裝配時就實現理想地導引螺絲。
作為其替代手段,裝配螺紋可始於與螺絲自由端間隔的位置。藉由此種方式,朝向螺絲尾端的區域可執行探測功能。
為了易於製造,裝配螺紋及主螺紋可為滾軋螺紋。
根據另一有利實施手段,裝配區域內的螺紋可具有比裝配區域外的主螺紋更鈍的牙側角。如此的優勢在於,裝配螺紋牙良好地對中而不會單側攻絲,並且簡化重複組裝。
裝配螺紋牙可能在裝配區域的末端處突然終止。如此的優勢在於,在螺絲進一步旋入狹窄的預孔時儘量減小摩擦。
根據另一有利改進手段,裝配螺紋可以至多延伸兩圈。此 可促進有效的螺接,而仍能確保螺絲的最佳定向。
可在螺紋中設置螺紋中斷,但螺紋半徑的插值曲線保持不變。
根據本發明的另一型態,本發明係關於一種用於製造螺接件的方法,該螺接件包含上述根據本發明的螺絲。在此情形下,將根據本發明的螺絲旋入塑膠製成零件中的預孔,其中在成形區域中,在塑膠中形成具有成形牙型輪廓的對配螺紋或陰螺紋。對配螺紋一旦與成形區域不再接合又在承載區域中回彈,從而在旋入過程中,陰螺紋尚未與承載區域中的螺紋抵接。僅當螺絲最終擰緊到零件中時,承載區域中的螺紋才壓靠對配螺紋。
理想地,將根據本發明的螺絲旋入預孔,該預孔的半徑約相當於成形區域半徑的80%。
本發明進一步關於一種根據上述方法製造的螺接件。
10‧‧‧螺絲
12‧‧‧驅動部
14‧‧‧螺紋螺桿
16‧‧‧螺紋牙
18‧‧‧主螺紋
20‧‧‧牙型輪廓
22‧‧‧承載牙型輪廓
24‧‧‧成形牙型輪廓
25‧‧‧自由端
26‧‧‧成形牙型表面
28‧‧‧承載牙型表面
30‧‧‧裝配螺紋
32‧‧‧裝配螺紋牙
34‧‧‧裝配螺紋牙
40‧‧‧螺接件
42‧‧‧螺絲
44‧‧‧預孔
46‧‧‧零件
50‧‧‧成形牙型輪廓
56‧‧‧輪廓線
58‧‧‧承載牙型輪廓
F‧‧‧成形區域
H‧‧‧螺旋剖面
M‧‧‧螺絲中軸線
T‧‧‧承載區域
結合附圖,參照下文描述的實施例,本發明的其他優點、特徵及用途將顯而易見。
【圖1】係根據本發明的螺絲的側視圖。
【圖2】係螺紋牙展開的透視圖。
【圖3a】係3×RM螺紋牙展開的透視圖。
【圖3b】係螺紋牙展開的正視圖。
【圖3c】係由展開螺紋牙的投影獲得的成形牙型輪廓。
【圖4】係展開螺紋牙的透視圖,其中示出成形區域末端。
【圖5a】係承載區域中的展開螺紋牙的透視圖。
【圖5b】係展開螺紋牙的正視圖。
【圖5c】係藉由投影產生的承載螺紋輪廓。
【圖6】示出圖3c中的成形螺紋輪廓與圖5c中的承載螺紋輪廓重合。
【圖7】係如圖6所示重合的放大圖。
【圖8a】係成形牙型表面的視圖。
【圖8b】係承載牙型表面的視圖。
【圖9】係成形牙型的牙側角的視圖。
【圖10】示出成形牙型輪廓與承載牙型輪廓重合。
【圖11】示出成形牙型輪廓與承載牙型輪廓重合。
【圖12】係根據本發明的具有裝配螺紋的螺絲的側視圖。
【圖13a】係圖12中的裝配區域的放大圖。
【圖13b】係裝配區域的橫截面圖。
【圖13c】係裝配區域的另一橫截面圖。
【圖13d】係螺桿在裝配區域外的橫截面圖。
【圖14】係根據本發明的螺絲的剖視圖。
【圖15a】係圖14中的成形螺紋區域的放大圖。
【圖15b】係圖14的承載螺紋區域的放大圖。
圖1係根據本發明的螺絲10的側視圖,該螺絲10包含螺 絲中軸線M、驅動部12及螺紋螺桿14。沿螺絲中軸線M的方向在下文中稱為軸向方向。螺桿14承載至少一個螺紋牙16,該螺紋牙16呈螺旋形以恆定的螺距沿螺桿延伸並因此形成具有變化牙型輪廓20的主螺紋18。主螺紋18在其長度上具有平均螺紋半徑RM。平均螺紋半徑RM是主螺紋18上的均等螺紋半徑並通常介於成形區域半徑與承載區域半徑之間。因此,平均螺紋半徑RM近似相當於標稱半徑。
牙型輪廓20藉由螺紋牙截面在螺旋剖面H中形成,螺絲中軸線M位於該螺旋剖面中。
螺紋半徑R定義為從螺絲中軸線M到螺紋牙16的牙型輪廓20的最大正交距離。於圖3a中詳細說明此項。
主螺紋18具有承載區域T及成形區域F,其中,在成形區域中,成形牙型輪廓24具有成形區域半徑RF,而在承載區域T中,承載牙型輪廓22具有承載區域半徑RT
成形牙型輪廓24藉由螺紋線在從螺桿自由端25開始長度為平均螺紋半徑三倍(3×RM)的軸向延伸區域內沿螺旋投影至螺旋剖面H來定義。於圖3c中詳細描述此項。
該投影即相當於螺紋牙在包含螺絲中軸線M的螺旋剖面H上的直線展開投影。
圖2係具有螺絲中軸線M的螺絲10側視圖。螺絲10的軸向區域從螺紋牙16的始端經過3×RM的軸向長度,於是螺紋牙展開到長度L1。圖中亦示出剖面H,螺絲中軸線M位於該剖面H中。
圖3a中示出螺紋牙16展開的透視圖。該展開示意性示出 具有長度L1的螺紋牙16,其中L1相當於在3×RM的軸向延伸範圍內產生的螺紋牙16展開的長度。在螺紋牙16的相異位置處以虛線示出半徑R。如此即在主螺紋18的整個長度上確定平均螺紋半徑。
圖3b示出該展開的正視圖,其對應於螺旋剖面。如此,參照圖3c,成形牙型輪廓24由投影到剖面產生映射有效成形牙型輪廓24的最大延展度,接著在零件中產生陰螺紋。
成形區域F止於成形區域末端FE,即成形牙型輪廓24最接近驅動部的最大延展度徑向向外仍處於螺紋平均半徑的85%範圍內的主螺紋18位置,接著是該區域中至L1末端的後續牙型輪廓,即軸向方向上長度為3×RM的相應螺紋長度又處於成形牙型輪廓24內。成形區域末端FE的位置如圖4所示。成形牙型輪廓24從螺紋始端開始最終處於位置FE處,接著牙型輪廓在過渡區域後過渡到承載牙型輪廓22,在本實施例中,該承載牙型輪廓22保留主螺紋18的剩餘螺絲長度。
承載牙型輪廓22藉由一部分螺紋牙16在一軸向延伸區域內沿螺旋線投影至螺旋剖面H上而形成,該軸向延伸區域始於到成形區域末端FE為2/3平均螺紋半徑RM的軸向距離處並止於到成形區域末端FE為5/3平均螺紋半徑RM的軸向距離處。該區域形成承載區域T的至少一部分區域。圖4中示出螺紋18展開的區域,其類似於軸向方向上給定的尺寸。如此,L2係由展開2/3×RM的軸向區域產生的螺紋牙16的長度。L3係由展開5/3×RM的軸向區域產生的螺紋牙16的長度。
藉由在2/3×RM處開始用於確定承載牙型輪廓22的區域,以此種方式確保從成形區域F到承載區域T的過渡區域儘量最短。藉此, 展開中的過渡區域短於L2並在軸向方向上小於或等於2/3×RM。承載區域T在展開中具有至少L3-L2的長度,從而滿足螺絲的基本保持功能。圖5a中示出一部分螺紋牙16展開,至少部分地形成承載區域。圖5b係展開部分的正視圖,圖5c係定義承載牙型輪廓22的展開部分在螺旋剖面H上的相應投影。正視圖與投影在當前情況下相同,因承載區域中的牙型輪廓在當前情況下始終對應於承載牙型輪廓22。
圖6中示出承載牙型輪廓22與成形牙型輪廓24如此彼此匹配,即當承載牙型輪廓22與成形牙型輪廓24至少在從成形區域半徑RF的85%徑向向外延伸的區域E中重合時,承載牙型輪廓22完全位於成形牙型輪廓24內。圖7中示出區域E的放大圖成形牙型輪廓24與承載牙型輪廓22的牙側之間的距離A1可以與材料的彈性相匹配,但例如在標稱直徑為5mm的螺絲中理想為0.03mm至0.05mm,特別是0.04mm。該距離理想至少在區域E中在整個牙側上保持恆定。
圖8a係成形牙型輪廓24的區域E的放大圖,該成形牙型輪廓24限定成形牙型表面26,該成形牙型表面26藉由從成形牙型輪廓到螺絲中軸線的最大正交距離開始在成形區域半徑的10%範圍內徑向向內測得而形成。圖8b係承載牙型輪廓22的區域E的放大圖,其中承載牙型輪廓22限定承載牙型表面28,該承載牙型表面28從承載牙型輪廓到螺絲中軸線的最大正交距離(相當於RT)開始在成形區域半徑RF的10%範圍內徑向向內測得。
根據本發明,成形牙型表面26大於承載牙型表面28。此項的優勢在於,亦能實現牙側銳角,而螺絲所擰入的材料不會過度受力, 從而能以低旋入力矩實現高拉拔力。
確定成形牙型輪廓24的牙側角α,如圖9所示。該牙側角α相當於180°減去梯形底角(β1、β2)之和,形成此梯形的具體方式,係梯形底面由成形區域半徑RF的85%處與成形區域半徑RF的95%處的平行於螺絲軸線的切線形成。底角是梯形較長底邊的角度,即85%處的切線的角度。
牙側角小於35°,特別是20°至30°。
藉由類似於確定牙側角的規則產生承載牙型輪廓22,在此,切線置於承載區域半徑RT的85%與95%處。
圖10係在成形半徑95%處的成形牙型輪廓的寬度BF與承載牙型輪廓的寬度BT的比較。成形牙型輪廓24的寬度BF大於承載牙型輪廓22的寬度BT。於圖10的實施例中,承載牙型輪廓22的寬度BT比成形牙型輪廓24的寬度BF約小10%。於本實施例中,成形牙型輪廓24與承載牙型輪廓22對稱。對稱軸線與螺絲中軸線M正交,該螺絲中軸線M在寬度BT或BF的一半與牙型輪廓22、24相交。
圖11示出承載區域T中的螺紋的另一實施手段,其中從螺紋牙側到螺紋牙底的過渡比上圖中的情況更平。因此,承載牙型輪廓22在徑向處於成形區域半徑的85%內的區域中至少部分地位於成形牙型輪廓24外。
圖12示出根據本發明的螺絲的另一實施手段,其中螺桿進一步在螺桿自由端處具有裝配螺紋30。裝配螺紋包含至少兩個裝配螺紋牙32、34,其之半徑達成形區域半徑RF的至多90%並形成裝配區域AB,其 中裝配螺紋牙32、34在其相關螺旋線上具有相同的半徑曲線,而且主螺紋的螺紋半徑在距螺絲自由端25相同的軸向距離處小於或等於裝配螺紋牙的螺紋半徑。
於本實施例中,裝配區域中的主螺紋18的螺紋牙16在距螺絲自由端相同的軸向距離處具有與裝配螺紋30相同的螺紋半徑R。裝配螺紋牙32、34直接始於螺芯上的螺桿自由端25。如此即確保首次裝配螺絲時立即實現理想地導引螺絲。在本實施例中,裝配螺紋30延伸約一圈,其中裝配區域止於約三分之一圈處。
在本實施例中,螺桿自由端的直徑大約相當於兩倍成形區域半徑RF的至少65%。
在圖13a至圖13d中詳細描述該裝配區域。
圖13a係具有三條橫截線的螺桿自由端25的放大側視圖。第一橫截線P-P位於裝配區域AB的中間。橫截線Q-Q位於裝配區域AB的末端,而橫截線S-S位於裝配區域的上方。圖13b係橫截線P-P處的橫截面。圖13b中可清楚看出,裝配區域中的全部螺紋(即兩個裝配螺紋32、34及螺紋牙16)具有相同的螺紋半徑。此同樣適用於裝配區域末端的圖13c,其中存在的全部螺紋牙16、32、34仍在距螺絲軸線自由端相同的軸向距離處具有相同的螺紋半徑R。
最後,圖13d在橫截線S-S處的橫截面中示出兩個裝配螺紋32、34及主螺紋的螺紋牙16在裝配區域AB外的螺紋半徑。在該區域中,裝配螺紋32、34的螺紋半徑R在該橫截線處明顯小於主螺紋18的螺紋牙16的螺紋半徑。在本實施例中,在裝配區域之後,裝配螺紋平緩終 止,而主螺紋牙繼續增長至達成其成形牙型輪廓。
圖14係創建螺接件40時的剖視圖。
螺接件40包含螺絲42以及設有預孔44的塑膠零件46。藉由螺絲42的前成形區域F,預攻絲塑膠零件46中的螺紋圈,接著螺紋牙的後續承載區域T接合到該螺紋圈中。就此,圖15a中示出表明螺紋接合到成形區域F中的細節1以及表明螺紋接合到主螺紋的承載區域中的細節2。
圖15a中示出成形牙型輪廓50。圖15b中示出螺絲的承載區域中具有承載牙型輪廓58的後續螺紋的細節圖。在圖15b的細節圖中示出陰螺紋中的螺紋圈在其回彈狀態下具有輪廓線56。此時,儘管陰螺紋回彈,但承載牙型輪廓58的螺紋牙側面仍與回彈的陰螺紋間隔距離A2。藉由此種方式,承載區域的螺紋可幾乎無摩擦地旋入陰螺紋。僅有螺絲42最終擰緊,承載區域中的螺紋才壓靠陰螺紋的牙側並在旋轉方向上建立力配合連接。藉由承載牙型輪廓58的尖端區域的表面小於成形牙型輪廓50的表面,既能因避免塑膠材料的材料損失而確保低旋入力矩及高拉拔強度,又能在回彈的陰螺紋與承載區域中的螺紋之間給予螺紋牙側足夠的距離。
10‧‧‧螺絲
12‧‧‧驅動部
14‧‧‧螺紋螺桿
16‧‧‧螺紋牙
18‧‧‧主螺紋
20‧‧‧牙型輪廓
25‧‧‧自由端
F‧‧‧成形區域
H‧‧‧螺旋剖面
M‧‧‧螺絲中軸線
T‧‧‧承載區域

Claims (27)

  1. 一種具有螺絲中軸線(M)的螺絲(10),其包含:驅動部(12)以及具有螺紋牙(16)的螺紋螺桿(14),前述螺紋牙(16)至少局部地呈螺旋形以恆定螺距沿前述螺桿延伸並形成主螺紋(18),前述主螺紋(18)在其長度上具有平均螺紋半徑(R M),其中,前述螺紋半徑(R)為從螺絲軸線(M)到螺紋牙的牙型輪廓(20)的最大正交距離,其中,前述主螺紋(18)具有承載區域(T)及成形區域(F),其中,前述成形區域(F)中產生具有成形區域半徑(R F)的成形牙型輪廓(24),並且前述承載區域(T)中產生具有承載區域半徑(R T)的承載牙型輪廓(22),其中,前述成形牙型輪廓(24)定義為前述螺紋牙在從螺桿自由端(25)開始長度為前述平均螺紋半徑(R M)三倍的軸向延伸區域內沿螺旋到螺旋剖面(H)的投影,其中,前述成形區域(F)止於前述成形牙型輪廓(24)在前述平均螺紋半徑的85%範圍內最接近前述驅動部的螺旋位置,之後後續牙型輪廓(20)又位於前述成形牙型輪廓(24)內,其中,前述承載牙型輪廓(22)定義為在始於距前述成形區域末端(FE)為2/3×平均螺紋半徑(R M)的軸向距離處並止於距前述成形區域末端(FE)為5/3×平均螺紋半徑(R M)的軸向距離處的區域內沿螺旋到螺旋剖面(H)的投影,並且當前述承載牙型輪廓(22)與前述成形牙型輪廓(24)至少在從前述成形區域半徑(R F)的85%徑向向外延伸的區域中重合時,前述承載牙型輪廓(22)完全位於前述成形牙型輪廓(24)內, 其特徵係,由前述成形牙型輪廓(24)限定的成形牙型表面(26)從前述成形牙型輪廓(24)到螺絲中軸線的最大正交距離開始在前述成形區域半徑(R F)的10%範圍內徑向向內測得,由前述承載牙型輪廓(22)限定的承載牙型表面(28)從前述承載牙型輪廓(22)到前述螺絲中軸線的最大正交距離開始在前述成形區域半徑(R F)的10%範圍內徑向向內測得,前述成形牙型表面(26)大於前述承載牙型表面(28)。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之螺絲,其中,前述成形牙型輪廓(24)及前述承載牙型輪廓(22)具有小於35°的牙側角(α)。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之螺絲,其中,前述承載區域半徑(R T)比前述成形區域半徑(R F)小1%至3%。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之螺絲,其中,前述承載牙型輪廓(22)在前述承載區域半徑(R T)的95%處的寬度(B T)小於前述成形牙型輪廓(24)在前述成形區域半徑(R F)的95%處的寬度(B F)。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之螺絲,其中,前述承載牙型輪廓(22)的寬度(B T)比前述成形牙型輪廓(24)的寬度(B F)小至少10%,特別是至少20%。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所記載之螺絲,其中,前述成形牙型輪廓(24)及/或前述承載牙型輪廓(22)對稱。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所記載之螺絲,其中,前述成形牙型輪廓(24)不持續增長超過小於螺距兩倍的長度。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所記載之螺絲,其中,螺芯直徑與前述平均螺紋半徑(R M)兩倍之比為0.6至0.8。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所記載之螺絲,其中,在前述成形區域半徑(R F)的85%內徑向延伸的區域中,前述承載牙型輪廓(22)至少部分地位於前述成形牙型輪廓(24)外。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所記載之螺絲,其中,前述成形區域中的螺芯直徑小於或等於前述承載區域(T)中的螺芯直徑。
  11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項所記載之螺絲,其中,前述螺桿在前述螺桿自由端(25)的區域內具有裝配螺紋(30),且,前述裝配螺紋(30)包含至少兩個裝配螺紋牙(32、34),前述裝配螺紋牙(32、34)的半徑達前述成形區域半徑(R F)的至多90%並形成裝配區域(AB),在前述裝配區域(AB)中,前述裝配螺紋牙(32、34)具有相同的半徑曲線,而且在前述裝配區域(AB)中,前述主螺紋(18)的螺紋半徑小於或等於前述裝配螺紋牙(32、34)的螺紋半徑。
  12. 如申請專利範圍第11項所記載之螺絲,其中,前述裝配區域(AB)中的主螺紋(18)具有與前述裝配螺紋(32、34)相同的螺紋半徑(R)。
  13. 如申請專利範圍第11項所記載之螺絲,其中,設置至少三個裝配螺紋牙(32、34),且,前述裝配區域(AB)中的主螺紋(18)的螺紋半徑(R)小於前述裝配螺紋的螺紋半徑(R)。
  14. 如申請專利範圍第11至13項中任一項所記載之螺絲,其中,前述裝配螺紋牙(32、34)始於前述螺芯並且其螺紋半徑(R)向前述承載區域 (T)的方向逐漸增大。
  15. 如申請專利範圍第11至14項中任一項所記載之螺絲,其中,前述裝配區域(AB)中具有相同螺紋半徑(R)的螺紋牙(16、32、34)在圓周上均勻分佈。
  16. 如申請專利範圍第11至15項中任一項所記載之螺絲,其中,前述螺絲自由端的螺芯直徑為兩倍成形區域半徑的至少20%,至少30%,至少40%,至少50%,至少60%。
  17. 如申請專利範圍第11至16項中任一項所記載之螺絲,其中,前述裝配區域(AB)中的全部螺紋牙(16、32、34)的始端位於同一橫截面內。
  18. 如申請專利範圍第11至17項中任一項所記載之螺絲,其中,前述裝配區域(AB)中的全部螺紋牙(16、32、34)具有相同的牙型輪廓。
  19. 如申請專利範圍第11至18項中任一項所記載之螺絲,其中,前述裝配螺紋(30)直接連接至前述螺桿自由端(25)。
  20. 如申請專利範圍第11至19項中任一項所記載之螺絲,其中,前述裝配螺紋(30)始於與前述螺桿自由端(25)間隔的位置。
  21. 如申請專利範圍第11至20項中任一項所記載之螺絲,其中,前述裝配螺紋(30)及前述主螺紋(18)係滾軋螺紋。
  22. 如申請專利範圍第11至21項中任一項所記載之螺絲,其中,前述裝配區域(30)中的螺紋具有比前述裝配區域(AB)外的主螺紋(18)更鈍的牙側角。
  23. 如申請專利範圍第11至22項中任一項所記載之螺絲,其中,前述裝配螺紋(30)突然終止。
  24. 如申請專利範圍第11至23項中任一項所記載之螺絲,其中,前述裝配螺紋(30)至多延伸兩圈。
  25. 一種製造螺接件的方法,前述螺接件包含如申請專利範圍第1至24項中任一項所記載之螺絲(10、42),其特徵係,將前述螺絲(42)旋入塑膠製成的零件(46)中的預孔(44),其中,在成形區域(F)中,在塑膠中形成具有成形牙型輪廓(50)的對配螺紋,此後前述對配螺紋又在承載區域中回彈,從而在旋擰過程中,前述對配螺紋尚未與前述承載區域(T)中的螺紋抵接,而僅當前述螺絲擰緊到前述零件中時,前述承載區域(T)中的螺紋才壓靠前述對配螺紋。
  26. 如申請專利範圍第25項所記載之方法,其中,前述預孔的半徑相當於前述成形區域半徑的80%。
  27. 一種包含螺絲(42)及塑膠製成零件(46)的螺接件(40),其特徵係其藉由如申請專利範圍第25及/或26項所記載之方法製造。
TW108121140A 2018-06-21 2019-06-18 螺絲、製造螺接件的方法、及螺接件 TWI799603B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018114984.0A DE102018114984A1 (de) 2018-06-21 2018-06-21 Schraube zur Verschraubung in Kunststoff
DE102018114984.0 2018-06-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202001110A true TW202001110A (zh) 2020-01-01
TWI799603B TWI799603B (zh) 2023-04-21

Family

ID=67226212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108121140A TWI799603B (zh) 2018-06-21 2019-06-18 螺絲、製造螺接件的方法、及螺接件

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20210364030A1 (zh)
EP (1) EP3810941A1 (zh)
JP (2) JP2021527786A (zh)
KR (1) KR20210021561A (zh)
CN (1) CN112313418B (zh)
BR (1) BR112020025275A2 (zh)
CA (1) CA3103053A1 (zh)
DE (1) DE102018114984A1 (zh)
MX (1) MX2020013341A (zh)
PH (1) PH12020552201A1 (zh)
SG (1) SG11202012665XA (zh)
TW (1) TWI799603B (zh)
WO (1) WO2019243606A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN216241731U (zh) * 2021-07-29 2022-04-08 浙江印天健康科技有限公司 一种紧固螺钉及使用该紧固螺钉的升降桌

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3426642A (en) * 1962-02-05 1969-02-11 Res Eng & Mfg Self-tapping screws with threadforming projections
US3351115A (en) * 1965-11-22 1967-11-07 Roger W Boehlow Thread-forming and fastening screw
US3527136A (en) * 1969-02-27 1970-09-08 Standard Pressed Steel Co Self-retained thread rolling screw
US3861269A (en) * 1971-01-04 1975-01-21 Superior Dry Wall Screw Mfg Co Fastener with improved thread construction
US3878759A (en) * 1972-12-29 1975-04-22 Textron Inc Bi-lobular self-thread forming fastener
DE2543960A1 (de) * 1975-10-02 1977-04-07 Bosch Gmbh Robert Selbstschneidende befestigungsschraube
JP2571805Y2 (ja) * 1991-05-30 1998-05-20 日東精工株式会社 タッピンねじ
JPH0741929Y2 (ja) * 1992-11-27 1995-09-27 若井産業株式会社 セルフドリリングタッピングスクリュー
US5795120A (en) 1996-05-13 1998-08-18 Hurdle; Donald R. Reduced-friction thread forming or thread cutting screw
JPH1162933A (ja) * 1997-08-22 1999-03-05 Nitto Seiko Co Ltd ね じ
JP3469846B2 (ja) * 1999-07-13 2003-11-25 株式会社メイドー 案内ボス部溝付ボルト
AUPQ919200A0 (en) * 2000-08-04 2000-08-24 Hanstock Fasteners Pty Limited Improvements relating to screws for concrete and masonry
DE10235817B4 (de) * 2002-08-05 2004-08-05 Ejot Gmbh & Co. Kg Selbstfurchende Schraube
US7255523B2 (en) * 2005-12-22 2007-08-14 Prime Source Building Products, Inc. Dual threaded screw for composite materials
DE102006037006B4 (de) * 2006-08-08 2014-08-07 TOGE-Dübel A. Gerhard KG Beton-Schraube
BRPI0815194B1 (pt) * 2007-08-13 2019-07-02 Research Engineering & Manufacturing, Inc. Fixador formador de rosca
CN201461667U (zh) * 2009-09-02 2010-05-12 赵恩 自钻快牙螺钉
TW201137246A (en) * 2010-04-16 2011-11-01 Kwantex Res Inc Wood screws
US20170254352A1 (en) * 2014-11-13 2017-09-07 Essence Method Refine Co., Ltd. Fastener
US9581183B2 (en) * 2015-02-17 2017-02-28 The Hillman Group, Inc. Screw-type fastener
DE102015120470A1 (de) * 2015-11-26 2017-06-01 Fischerwerke Gmbh & Co. Kg Betonschraube
DE102016103931A1 (de) * 2016-03-04 2017-09-07 Lisa Dräxlmaier GmbH Schraube für Bauteile aus geschäumten Kunststoff
TWI568939B (zh) * 2016-05-04 2017-02-01 徐國泰 螺絲
TWI623690B (zh) * 2017-01-25 2018-05-11 Cement screw
WO2019199430A1 (en) * 2018-04-09 2019-10-17 The Hillman Group, Inc. Screw-type fastener for concrete and hurricane resistance applications

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021527786A (ja) 2021-10-14
KR20210021561A (ko) 2021-02-26
BR112020025275A2 (pt) 2021-03-09
SG11202012665XA (en) 2021-01-28
PH12020552201A1 (en) 2021-06-28
MX2020013341A (es) 2021-02-02
CN112313418B (zh) 2023-03-28
WO2019243606A1 (de) 2019-12-26
DE102018114984A1 (de) 2019-12-24
TWI799603B (zh) 2023-04-21
CN112313418A (zh) 2021-02-02
JP2024029181A (ja) 2024-03-05
CA3103053A1 (en) 2019-12-26
US20210364030A1 (en) 2021-11-25
EP3810941A1 (de) 2021-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101512209B1 (ko) 나사산 로킹/프리베일링 토크 패스너 및 패스너 조립체
KR101543480B1 (ko) 나사산 형성 패스너
US3978760A (en) Self-thread forming threaded fasteners and blanks for making same
US5395195A (en) Thread-forming screw with tri-roundular, tapered end
JP4224480B2 (ja) ねじ山形成ねじを採用した固定装置
JP2001506731A (ja) ワイヤ型ネジ切りインサート
JPS584207B2 (ja) ネジヤマスエコミネジ
US4893973A (en) Expansion dowel with axially extending projections
EP4042028A1 (en) Thread forming and thread locking fastener
JP2024029181A (ja) プラスチックに螺合されるねじ部品
EP1088171A2 (en) Thread forming fastener
CA2342016C (en) Threaded fastener
JP7328906B2 (ja) おねじ部材
KR20040047825A (ko) 얇은 소재들을 결합하기 위한 셀프 태핑 스크류와 방법
US4042342A (en) Blanks for making self-thread forming threaded fasteners
TW202001108A (zh) 自攻螺絲
JP3416130B1 (ja) 螺旋コイル状挿入体
JP6440883B1 (ja) タッピンねじ
RU2790070C2 (ru) Винт для завинчивания в пластмассу
JP3946752B1 (ja) 弛み止めナット
US20200340518A1 (en) Threaded element and connection that can be established by means of same
JP2018189245A (ja) ナット用の係止部材及びナット
CN214698718U (zh) 一种内嵌螺母及其安装结构
JP2008095773A (ja) タッピンねじ
JP6395654B2 (ja) ナット及びボルト・ナットの締結構造