TWI268826B - Tapping assist fastening element and method - Google Patents

Description

1268826 玖、發明說明·· 【發明戶斤屬之技術領域1 發明領域 本發明係有關固疋件及自攻固緊物，乃可使用型鍛或 輥軋成型法來製成内螺紋者。更詳言之，本發明係有關一 種固緊元件，及一種能藉套抵一自攻固緊物而來製成一固 緊物總成的方法，其可減少所需的端部負載來啟動攻牙程 序，並有助於該自攻固緊物的正確對準者。 【ϋ 10發明背景 自攻式固緊物例如自攻螺絲或螺栓乃形成兩大類。第 一類係在攻入端設有切緣。第二種較普遍的類型係被設計 成，能以一型鍛操作來在未攻牙的固定件或導孔内形成均 勻承載力的内螺紋。第一類的固緊物會有許多缺點，而最 15 主要的是會造成碎屑，它們係由被攻牙的物體上所切刻下 來者。因此，藉著在一導孔内變形一螺牙紋路來製成嫘紋 的自攻式固緊物，乃變成最普遍的設計。該等固緊物係< 由許多來源獲得，並被以ΤΑΡΤΙΤΕ⑧的商標來行銷，其具有 三瓣或三凸耳螺紋成型塊的設計。 20 第1-2圖係示出一習知的三凸瓣式固緊物。所有的嫘牙 會因為該等螺牙凸瓣而具有特定的螺距和直徑，其與軸心 的徑向偏差將會環繞圓周而有不同。一般而言，凸瓣固緊 物會設有標準的螺紋直徑和節距，但該等凸瓣會傾向於具 有比標準螺紋直徑稍大的直徑。此乃可令該等凸瓣在該固 1268826 緊物被驅入一適當尺寸的導孔内時，得能將對應的内螺紋 紮實地製成吻合配接的内螺紋形狀。 當該固緊物旋轉時，該等凸瓣會緊抵該導孔（未示出） 的内壁，並開始移置該導孔内的材料。在一典型的自攻弋 5固緊物中，該螺牙固緊物設有一穩定區即在其軸桿的末= 具有穩定化螺牙，及一螺紋形成區乃相鄰於該穩定區而、、儿 該軸桿設有對應螺紋的成型螺牙等。該穩定區如第丨_2圖所 不，通常會具有較小的直徑，使其能以一相對垂直的方式 來破套入一本來無螺紋的孔内。該螺紋形成區通常會呈斜 10縮或推拔狀，其直徑會在該穩定區與該固緊物主體的全直 梭之間來線性地增加。 習知的結構通常會使該螺牙穩定區和螺紋形成區具有 比全直徑主體更高的非真圓性。在一例中，該螺紋形錢 1的非真圓性，會由鄰接於穩定區的最高凸曲處，朝向形成 15 δ亥全直徑主體的較低凸曲處來逐漸地推拔回復。在一通常 較佳之例中，該螺紋形成區會沿其整個轴向長度來形成一 致固疋廓線的南凸曲度’而會在主體處逐步地轉變成特 定的低凸曲度。於此二例中，在該穩定區的凸曲處和主體 截面之間亦會有不同。 § -自攻m緊物被驅人—未攻牙的導孔㈣，該等螺 紋成型螺牙會先觸抵該孔的側壁。該等螺牙通常會有逐增 的外徑及較高的凸曲部。如此，該等凸瓣將可逐漸地施加 軒曰的螺、、文形成壓力於該導孔，直到各成型的内螺紋被第 王直瓜螺牙接觸為止。此第_全直徑螺牙通常會具有該 1268826 ，體其餘部份_真圓剌彡。其將能使料孔内之各螺紋 最後形成所需的形狀。 自攻螺牙m緊物通常被提供的用途，係使用_金屬螺 絲來鎖入一較軟材料的配接元件，例如-胚塊或螺母中， 5而其中設有一無螺紋孔可供該螺絲鎖入者。一般而言，在 -孔内來女當地形成内螺紋’需要由該固緊物的附設凸瓣 來進行數次的型鍛衝擊。此過程，基本上會在該未攻牙的 導孔或固定件的延展性金料，形成對應於該 自攻固緊物 之螺牙的形狀。需要有足夠數目的成型螺牙來完成此製 Π)程。視該自攻固緊物要被驅入之金屬的特性和硬度而定， 通常需要-較高的驅動扭矩，尤其是在具有相當厚度的金 屬時。此通常會造成-較低的剝除扭矩對驅動扭矩比。需 要高驅動扭矩不僅會造成可驅動性的問題，且一較低的剝 除扭矩對驅動扭矩比將會使在組裝生產線上之自動動力驅 15 轉工具的使用受到限制。 已知個別固緊物的驅動扭矩將會由於任何潤滑劑的存 在，或該固緊物所要驅入之材料硬度 '孔的尺寸、固緊物 直徑等之稍微變化，以及切緣的鈍化，或由於加工處理例 如電鍍所造成的成型失誤或受損的螺牙（尤其是前導螺牙） 20等，而會相當可觀地改變。同樣地，破壞扭矩，包括配接 螺紋的卸脫扭矩，以及該等固緊物本身的破壞扭矩等，亦 會在各固緊物之間有稍可觀的差異。故動力驅動工具的離 合器或相關機構不能可靠地每次皆精確地在相同扭矩值來 釋脫。若該驅動工具係被設定僅僅高於正常的驅動扭矩， 1268826 而任何這些變化却造成一增加的驅動扭矩，則傳統的自攻 固緊物將不能被完全驅入，而可能造成鬆弛的組合物。若 該驅動工具的離合器係被調整成具有較大的驅動扭矩，而 可克服任何上述困難，則一傳統的自攻固緊物將可能會被 5 過度驅轉，而造成剝除的螺紋或破裂的固緊物，其任一者 皆會造成組裝生產線上的昂貴延誤來進行修理或更換。 亦已知在許多情況下自攻操作的效率和有效性將會發 生問4，特別是在每次操作開始時，可觀的壓力或端部負 載必須利用傳統使用的動力驅動工具來施加，以使該自攻 10螺絲能妥當地開始自行旋入鄰接構成該無螺紋孔之圓筒狀 表面材料中。此等施力會令其正確對準造成困難。當該開 孔係原本或稍後會變成相對於一被驅入的自攻固緊物呈一 角度時，將會遇到此等困難，而使該固緊物並未正確地對 準該開孔的軸心。結果，該固緊物可能會暫時地歪斜鎖入 15而非正確妥當地鎖定。此現象亦可能在該固緊物的前導螺 牙原本即稍有成型失誤或者嗣後變形時來發生。 此等問題亦曾在如下情況來被見到，例如該開孔軸心 水平延伸’而该自攻固緊物係由一比該軸心較高或較低的 位置被驅入時。在許多如此情況下，該自攻固緊物的螺牙 2〇本在適當套抵時能在開孔内形成螺紋者，將會被裂損或者 破壞。假使所造成的組合總成已完全形成，則其可能會有 嚴重受損的固定特性，因為該固緊物本身的底部可能已損 壞而弱化。此外，該整個固緊總成亦可能被弱化而造成危 險。又，斜犬或歪鎖的固緊物頭可能會使含有該開孔之结 I268826 5 10 15 構元件的表面粗化，而令其不能固著塗漆，或令該元 厚度減少，而致整個總成變弱。該斜突螺頭的外觀亦g不 佳的。通常，在此等情況下必須以—新的固緊物來^該 孔中’或新形成的孔内，或該部件必須被整個丢棄。μ 為了嘴試克服該等缺失並使該製程更為快速，通常合 使用高凸曲結構’其可集中該固緊物之凸瓣所產生的衝； 力。在該等主全直徑螺牙中使用高凸曲結構，將會減少形 成螺紋所需施加的扭矩量。但是，此較低的扭矩會有縣 問題，因為其會僅使較少的直徑材料來與所形成的内螺纹 保持接觸。因此，該等固緊物將不會如一較圓的固緊物一 般地保有較大的鎖緊力。此將會增加在該固緊系統内發生 破壞的機會。該等破壞通常係由軸向拉出，或使用較厚的 螺帽，或斷裂所造成。又，由於面積會隨半徑的平方而改 變，故使用較高凸曲截面將會大大減少其截面積，而會減 降S亥等螺絲的破壞極限。因此，自攻螺絲典型會使用一非 圓、構尺寸，其係在螺紋成型效率的最佳值與避免破壞的 最佳值之間來作一折衷妥協。 自攻固緊物的另-缺點係為了緊抵_導孔並開始形成 累、、文匕們首先必會稍微未正確對準地被拉引。假使該螺 紋成型固緊物未能如一正常的螺栓與螺帽組合來呈一直線 啟動，則該等螺紋將會被不正石萑地形成，且若該固緊物被 褪除—又再鎖入’則可能又會造成其它的問題，因為相交 的螺紋或新添的螺牙切痕將會容易生成。一螺紋成型固緊 物未對準地啟動，然後再扳直矯正，亦是其常有的情況。 20 1268826 為能達到如此，則時常必須使用足夠的額外扭力來驅動該 固緊物。在某些5又有無螺紋開孔的鑄件中，此將會導致該 每件本身的破裂。 在今日，已有报多的努力投入於修正該自攻固緊物例 5如螺絲或嫘栓的造型結構，而企圖來克服上述的問題，但 它們仍留下相當的難題或妥協。因為大多數的自攻固緊物 係被設計來在裝設時，能在未攻牙的螺帽或其它類似孔中 造成均勻負載的内螺紋，惟該無螺紋開孔的構造和形狀並 未受到同等的注意來作為這些問題的可能解決方法。大部 10份對未攻牙螺帽或配接式固定件的修正，皆導向於令要配 接該自攻固緊物的螺帽具有一特殊結構，而有助於對準該 螺絲或螺栓。已知的解決方式係指向無螺紋螺帽式的固定 件，其大致包含廣泛且複雜的造型，而會由該無螺紋的側 壁向内突出，但並未能減少所需的驅轉扭力，且製造較麻 15煩又昂貴。 有些解決方式包含一固緊元件係被設計成，能與一曾 被推薦的自攻螺絲套抵來形成一固緊物總成。一如此的結 構設有一無螺紋孔，其具有變化的直徑及一朝内突出的肋 條，該肋條中具有至少一中斷處。但是，此肋條會繞360。 20的圓周來延伸。该等構造在製成該肋條時會相當的複雜和 昂貴，且亦需要該自攻固緊物除去或穿過該肋條本身來形 成一内螺紋。 另一種習知之與一螺紋件一起使用的自攻固緊裝置， 係使用一由該側壁材料形成的螺旋肋，其會由該侧壁往内 1268826 突出。β亥肋係呈螺旋狀地斜伸，而令其斜傾角度大致對應 於該螺紋件上之螺牙的斜傾角度。該肋條必須延伸該無螺 牙孔之一部段的整個圓周。此設計相當複雜，因此，製造 較昂貴，且亦必須使螺紋成型固緊物穿過該向内突出的螺 5旋肋來抵切螺紋。此時常會導致用來啟動該攻牙製程所需 的端部負載或力量增加，而令該固緊裝置破裂。 由以上所述之習知結構的缺點等顯然可知，亟須要一 種能與一自攻固緊物來一起使用之改良的無螺紋固緊元 件，其係可克服該等缺點並能提供更多的利益和優點者。 10 【發明内容】 發明概要 依據本發明的第一態樣，乃在提供一種固定件，及藉 套抵一自攻固緊物而來形成一固緊總成的方法，該固定件 包含一固體具有一無螺紋的内筒狀表面形成一孔，該孔具 15 有一軸心並延伸穿過該固體的全部或一部份，及至少一凹 痕，最好係呈螺旋狀結構而由該孔之頂部或該孔之一導入 區的一部份來向内延伸。該凹痕會環繞該筒狀内表面的圓 周來延伸由約1。至超過360。，而在本發明之某些態樣的較 佳實施例中係約為15。至360。。該無螺紋孔之凹痕的螺旋角 20或節距可被特定地製成以供一標準尺寸的自攻固緊物來套 抵。更詳言之，該無螺紋孔的凹痕可採用細窄的刻劃線形 式，而具有平坦、凹缺、圓曲或斜角狀的基部’或為一較 寬的缺口，其係約略等於或大於該自攻固緊物的螺牙間距。 某些實施例的另一態樣係設有多數的凹痕，其總共會 1268826 延伸不超過該無螺紋孔的整個360°圓周。不論所用之凹痕 的種類或數目為何，所有的凹痕皆僅會以非常微小的深度 來伸入該孔的内表面，而在大部份的例子中，其會比被該 自攻固緊物所形成的螺紋深度更小甚多。 5 設在該無螺紋孔内表面中的凹痕亦可在初始作為該自 攻固緊物的導隙及對準裝置。在組合時，當該自攻固緊物 通過該凹痕並套抵該無螺紋孔的一部份時，其用來啟動攻 牙程序所需之力，會比未設有凹痕而在該孔内形成螺紋的 情況減少甚多。結果該自攻固緊物的驅動扭矩和破壞扭矩 10 之差將會大為改變，因而可產生較少的破壞並大大減少其 風險，且同時有助於監控妥當的對準。 因此本發明之主要目的係在提供一種新穎且改良的固 定件，其可藉如上所述地套抵一自攻固緊物來形成一固緊 總成，而有助於對準該固緊物及/或減少在該固定件中開始 15 形成螺紋所需的端部負載。 圖式簡單說明 本發明之這些及其它的態樣和目的等，將可由以下各 種實施例之詳細說明，並參照所附圖式，而來更清楚瞭解， 其中： 20 第1圖已被說明，係為一習知自攻固緊物的側視圖； 第2圖已被說明，係為第1圖之固緊物的前端視圖； 第3圖為本發明一實施例的立體圖； 第4圖為沿第3圖之4-4截線的剖視圖； 第4A圖為沿第3圖之4A-4A截線的剖視圖； 12 1268826 第5圖為本發明之一變化實施例的立體圖； 第6圖為沿第5圖之6-6截線的剖視圖； 第6A圖為第6圖的部份放大圖； 第7圖為本發明另一變化實施例的立體圖； 5 第7A圖為第7圖的部份放大圖； 第8圖為本發明之一變化實施例的剖視圖； 第9A圖為本發明之一實施例與一自攻固緊物結合的部 份剖視圖； 第9B圖為第9A圖的部份放大圖； 10 第9C圖為本發明之一實施例與一自攻固緊物結合的部 份剖視圖； 第9D圖為第9B圖之一變化實施例的放大圖； 第10圖為一測試裝置，可用來測量本發明之各種實施 例的端部負載和驅動扭矩值； 15 第11圖為本發明之另一變化實施例的剖視圖； 第11A圖為第11圖的部份放大圖； 第12圖為本發明之另一變化實施例的部份剖視圖； 第13圖為本發明之另一變化實施例的剖視圖； 第13A圖為第13圖的放大圖； 20 第14圖為本發明之另一變化實施例的剖視圖； 第15圖為本發明又另一變化實施例的剖視圖； 第15A圖為第15圖之一變化實施例的造型放大圖； 第15B圖為第15圖之另一變化實施例的造型放大圖； 第16A圖為本發明之一變化實施例的部份立體圖； 13 1268826 第16B圖為本發明之另一變化實施例的部份立體圖； 第16C圖為本發明又另一變化實施例的部份立體圖。 【實施方式；j 較佳實施例之詳細說明 5 請參閱圖式，特別是其中的第3-4A及9A-D圖，乃示出 本發明之一固定件的實施例，概示為1〇。在此特定實施例 中，本發明之固定件係呈一鍛造螺帽12的形式，其具有一 V% 14。應請瞭解本發明的結構和原理並不限於鍛造螺 帽、具有導環的固緊物，或一般的螺帽，而本實施例係僅 10為本發明之舉例，本發明可應用在各種包含於固緊物或禱 件中的無螺紋孔，其係能在一螺帽攻牙過程中來與一自攻 固緊物或攻牙器抵接，而於其内形成内螺紋者。本發明的 固定件亦能藉套抵所有具有各種不同結構的自攻固緊物， 例如螺絲、螺栓、螺樁等，而來形成一固緊總成。於此所 15示之各固定件和自攻固緊物的圖式與說明，皆僅為舉例而 非作為限制。 如第3圖所示的固定件1〇,乃具有一導環14由其頂面15 向上凸出地延伸。該導環14會環繞其内圓周來形成一斜向 的導入區16。該元件1〇之無導環端18亦在區域2〇處設有一 20斜向或圓曲的導緣，在該二導緣區域16與20之間係為一孔 22，其會延伸穿過該元件10的整個本體24。而若為一鑄件 中之盲孔時，該孔將不會貫穿整個本體。該孔22的内表面 26並未設有螺紋。該孔22的直徑係延續而無中斷，惟除在 其圓周鄰近該導環14的導入區16之一彳艮小部份處。 14 1268826 為使一自攻固緊物能方便套入該元件10的孔22中，及 減少啟動攻牙製程所需的端部負載，有一或多個凹痕28會 被設在該孔22中而鄰近斜導區16處。在第3-4A圖所示的實 施例中，該元件10係使用單一的凹痕28，其會延伸小於該 5 孔22的整個圓周。該凹痕28會沿轴向來推拔斜縮，而使其 隶薄的部份靠近前導端30 ’且最厚的部份靠近末尾端32， 以供一正常垂直攻入的固緊物使用。該兩端30與32最好係 呈螺說狀終結。同樣地’該底緣34最好具有一螺旋角或節 距’其最好對應於一固緊物的螺牙節距，該固緊物即要與 10 該元件一起使用者。該底緣34係可為平坦的或呈一斜角， 如第9B及9D圖所示。該底緣34亦可具有一螺旋角或節距， 其並不對應於要與該元件一起使用之固緊物上的螺牙節 距。在此情況下，雖可達到類似之減少端部負載的有利結 果，但是，在對準該自攻固緊物的效果上通常並不很高。 15 該凹痕的深度會由要被形成於該孔22内之螺紋的最後 深度，至一等於該等螺牙深度的最大深度；或在固緊物之 隶大與最小的直征差之間，以一小範圍來改變。較好是’ 該凹痕28的深度係大於0,但最好是小於要被形成於孔22内 之螺紋最後的深度。無論此深度為何，該整體凹痕恨在一 20或多個尺寸會比最後形成的螺紋更小。在該孔内之凹痕的 深度，雖非一定要，但較好是沿其長度大致呈固定的。已 發現即使只是如此稍微的凹陷，已可大大地減少在該元件 中啟動該自攻固緊物所需的端部負載。亦已發現，該四痕 即使在一自攻固緊物上具有稍微成型失誤或受損的嫘牙一 15 1268826 其4能負面影響對準及進一步導引該固緊物一時仍可容_ 較低的端部負載來啟動，而可在該元件内以較正直的對準 狀態來完成鎖接。 該凹痕28的末尾端32可被終結而來造成一平凹缺口 5 36，如第3及4A圖所示。在一變化例中，該凹痕亦可在該末 尾端32處由該凹痕的全深度推拔回復至該無螺紋孔的直 徑。該凹痕會如所述地繞該元件的圓周延伸一距離，例如 至少約1°至大於360。，且最好為約15。至恰小於360。。該凹 痕的基部38最好係呈平坦的，如圖所示，但一斜傾的、推 10 拔狀或圓曲的結構(參見第6A、11A、12圖）亦可被提供。此 外，該凹痕28的前導端30最好係開始於導入區16。在某些 變化實施例中，該前導端30亦可開始於該孔22内鄰接斜導 區16處，或在一沒有導入區的孔内。該凹痕28沿軸向最寬 部份是在末尾端32處，其可延伸至一距離，該距離等於該 15自攻螺牙的各螺頂之間的距離，或者在某些實施例會更大 些。該等凹痕係可藉各種習知的製法，例如冷鍛成型，或 切割，或攻牙模等’而來製成於該孔22内。 使用第3-4A圖中所示之固定件1〇的實施例，現將參照 第9A-D圖來說明。該元件1〇係被示出與一自攻螺栓4〇來結 2〇合。該等三凸瓣的自攻螺栓係廣泛公知，而可由許多在市 面上以TA P TIT E ®商標行銷的來源購得。該固緊物4 〇具有一 非圓直徑，其設有二個凸瓣各具有一由該固緊物中心算起 凸增的半徑，而類似於第1-2圖所示的設計。 請參閱第9A圖，乃可看到該二凸瓣42與44。該固緊物 16 1268826 40在其柄桿末端設有一穩定段46。該固緊物40在此段的直 徑係小於該柄桿48其餘部份的直經。該穩定段46的直徑縮 減7其得能以較垂直的方式來套入一未設螺紋的導孔 内，而不必以其外徑接觸該元件10。該固緊物40亦沿其整 5個長度設有-連續螺牙54，其係開始於該柄桿_末端而 L、’’i八正個長度。沿該柄桿48移動朝向螺頭52來遠離該穩 疋敔46，乃设有一螺紋成型段5〇。該螺紋成型段刈係呈推 拔狀，而具有一直徑在該穩定段46與全直徑主體51之間逐 0 增。該螺紋具有一連續的螺旋角或節距角如A所示。 10 當該固緊物40被驅動時，其會軸向地移動穿入該導環 14並部份地進入該孔22内。此軸向移入該孔22内會持續進 行’直到該固緊物的直徑在螺紋成型段5〇充分地增加，而 至有部份的螺牙54碰到凹痕28的底緣34為止。如前所述， 該凹痕28的底緣34最好具有與固緊物4〇相同的螺旋角或節 15距。因此，當旋轉的固緊物40之螺牙54接觸該底緣34時， 該底緣34會形成一導緣，而來將該固緊物妥當地對準於一 馨 正確的螺徑中，遂可在該元件10内形成匹配的螺紋。若該 固緊物40連續地旋轉卡抵該凹痕28的螺牙54時，則其中之 一凸瓣例如42將會碰到該凹痕28的末尾端32。此時，該固 20緊物40將會變形該孔22和凹痕28而開始來形成螺紋。 如將於後所詳述，已發現在該凹痕28的末尾端32設具 一缺口或一推拔部，將能確保該固緊物40開始在孔内形成 螺紋時必會妥當地對準。亦已發現該凹痕確能可觀地減少 該固緊物形成螺紋所需的端部負載力，因為該固緊物4〇的 17 1268826 螺牙5 4首先會切入一四缺或推拔狀的側壁3 3中，如第4 A圖 所示’其係不同於習知技術之具有完全平坦表面的側壁。 此已被證明當該前導螺牙即使稍有成型失誤或受損時，將 會更為有利。~旦該等嫘紋在該元件1〇内被該固緊物4〇來 5開始形成時，該凹痕28會被一完全成型配接螺牙56所填 入，如第9C圖所示。所需的端部負載扭矩已被證明減少甚 多，而令該自攻固緊物通常能被以人手轉入一固定件中之 一點處，在該點可使該固緊物被正確地對準，並充分地緊 抵該固定件而不會脫落。亦已發現，使用本發明之各實施 10例中所述的一或多個凹痕，將不會負面地影響被該自攻固 緊物最後形成於該固定件中之螺紋的性能。 15 第5及6圖乃示出該固定件之一修正例，概示為1〇&，其 係大致類似於第34圖所示的固定件1〇，惟在標號附加一& 字母來代表相似的構件。在本例中，該凹痕28a會與前述者 28的造型«不同。在本财，該凹痕咖亦如制地延伸 至相同的B]周範g和深度。其亦較好是〜雖H必要— 具有與用來在其中形成螺紋之自攻固緊物螺牙相同的螺旋 角或節距。但，該凹痕28a係沿一螺旋線延伸，並最好沿豆 整個圓周長度具有大致固定的寬度。如此—來，本例的凹 痕1並不會造成—平凹的截面，來沿該凹痕28_整個長 度延:，而由該斜導區16a或孔瓜_部延伸至底㈣。 取而代之，朗痕28a會沿的部份_來形成一凹溝， ^在沿該前導端地至末尾端仏之間的螺徑延伸時，由 該導入區⑽逐漸移離。該讀咖的寬度或軸向長度最好 20 1268826 係大於Ο，並小於最後所形成之螺紋的寬度。 如第6Α圖所示，該凹痕28a的基部38a最好係收束成尖 點’並亦可形成角度而大致呈最後配接螺紋的形狀，其係 被以虛線56a示出而將會被成型於該孔22a内。在此變化例 5中’該基部亦可為圓曲或平坦的（參見第4A和12圖）。同樣 地，其末尾端32a可終結於與該凹痕28a的其餘部份相同的 冰度，或亦可斜縮回到該孔22a的表面。在第5及6圖等所示 的各實施例中，該實施例l〇a會以如同第3-4A及9A_D圖中所 不之各實施例的方式來操作，並可達到相同的效益。 1〇 在第7及7A圖中係示出該固緊裝置之另一修正例，概示 為10b，其亦大致相同於第3-4A與9A-D圖所示者，而在標 號中附加字母b來代表類似的構件。於本例中，該凹痕28b 在珂導端3〇b與末尾端32b之間並不具有固定的深度延伸整 個長度。取而代之地，該凹痕28b的基部38b係設有二個別 P伤即_推拔部5 8由該前導端3 Ob伸出，及一固定深度部 60由該推拔部58延伸至末尾端32b。該兩部段58與6〇之間的 轉變處係如第7A圖的X_X線所示。 在所示之例中，該推拔部58會首先被自攻固緊物碰 到，惟該推拔部的相對位置亦可倒反。同樣地，該二部段 2〇 %與60之間的分界線，事實上亦可沿該凹痕28b來設在任一 點處，或該固定深度部58亦可完全免除，而該凹痕的深度 亦了其整個長度來呈推拔狀或保持固定。在某些較佳實 施例中，該固定深度部60會在最大深度處開始，並朝該部 段末端之孔22b的表面26b推拔斜縮。本例亦可利用於此所 I268826 这之其匕貫施例的結構細節。第7 ™ .At,, 弟7 7A圖所示實施例的使 用功此和特性等，皆與第3-6及9A-DPi0Ii 。 圖所示各實施例相同 5 10 15 弟8圖示出另 4AikQ - 口件1〇e，其係大致相同於 _ A”9A-D圖所示者，而以字母 的椹杜— 母附加於標號來代表類似 定實施财’衫㈣痕會賊設於該孔 的二周上，雖僅有二凹痕被示出於本例中，惟應請瞭解 個以上的凹痕。在最佳實施例中該等凹痕撕並 、曰重豐。該等凹痕28e最好係繞該孔故的圓周等間距地 7刀開。在本實施射藉著㈣多細痕，則—自攻固緊物 的螺牙會具有？個抵接點’並能賴孔以的圓周來排列對 準。又更好是當多個凹痕被使用時，所有各凹痕的總圓周 不會超過36G。。該等凹痕28e的結構與造型係可採用前述之 任何形式。同樣地，包含在該元件10c上之凹痕28c亦可採 用於此所述的任何結構形式，並產生類似於前述各例之效 果和優點。 苐11及11A圖中不出該固定件之一修正例，概示為 10d ’其大致相同於第3_4A圖所示者，而於標號附加字母d 來代表類似的構件。在本例中，該凹痕28d的形式和造型係 20 稍異於先前所述的結構，但仍大致類似。在本例中，該凹 痕28d係為一有角度的凹溝，其會延伸該元件1〇d的圓周超 過360。。雖該凹痕28d係被示出由該斜導區16d開始，惟其 亦可由該孔22d的内表面26d開始。 如同前述之各實施例，該凹痕的形狀和長度能夠可觀 20 1268826

HA 地改變，因為該自攻固緊物將會在其上成型或重 而將該凹痕改變成匹配的嫘紋廓形。因此，如第^ 及12圖所示，該凹痕28d的形狀或廓形可由正常的6〇 "ΑΛ 係 棣的邊界 紋廓形改變成圓曲狀或任何其它形狀。虛線72所禾:角螺 為當自攻程序完成時，一完全成型的螺紋將會占 區域。 在第13-13Α圖中，該固定件之一修正例係概示為^ 其亦大致相同於第3_4Α圖所示者，而以字母6附加於挣、口 e ’ 10 15 20 表示類似的構件。在本例中，該凹痕28e的形式和造型^來 異於先前所述的結構，但仍大致類似。在本例中 “猶 τ，〜或夕 個凹痕28e會具有呈矩形的平凹狀結構。其側壁74最 夕 斜導區16e及/或該孔22e的内表面26e來以一大約9q斤 ^ 於或小於90。)的角度延伸。該凹痕28e的深度係不大於大 最好小於該孔22e内最後形成的螺紋之深度。 或 該底緣34e的角度係可相同或不同於該自攻固 , 緊物的 螺旋角。該二設計皆可對該自攻固緊物的對準至少 些有利的作用，並令其能以較低的端部負載來開始 有關本實施例之使用、功能、特性及結構的說明係 ，、相同或 類似於前述各實施例。 Λ 在第14圖中係為該固定件之一修正例，概示為 係大致類似於第3-4A圖所示者，而以字母打付加於襟號來其 表類似的構件。在此例中該凹痕28f的形式和造型係與前述 的結構稍微不同，但仍大致類似。在本例中，該凹痕28£係 採取沿該孔22f的一部份内表面形成一磨粗或刮擦表面 21 1268826 的形式。該凹痕28f可採用在該表面26f上形成圓形或角狀顆 粒’或具有許多不同的凸角、凸緣及/或空隙的形式。該凹 痕28f亦可延伸入斜導區16f中。該凹痕28f的粗糙表面亦可 獲致有關該自攻固緊物之對準及減少所需端部負載的類似 5效盈。弟14圖所示之實施例的使用、功能、特性及結構等 係類似於前述的其它實施例。 現請參閱第15、15A-B及16A_C圖，該凹痕28的各種變 化結構乃被示出，其已被冷鍛成型於一固緊裝置1〇中。雖 該等實施例示出該等凹痕係開始於各導入區，惟應請瞭解 魯 10該等凹痕亦可開始於各孔22的内表面26。 如第15A與15B圖所示，一具有平坦基部38之凹痕的廓 形係可由一方形結構改變成一較扁平的矩形結構。同樣地 第16A-C圖係示出具有呈夾角狀基部％的凹痕28。此等結構 可由所具之上角X來改變，該又係可小於、等於或大於9〇 15度。被示為Y的下角亦可同樣地改變。 範例： 以下各例會被用來示出本發明的某些新穎特徵和優 · 點。雖該各例示出一專業人員如何在本發明的範圍内來操 作’但它們並非用來作為本發明之範圍的限制。一系列的 20測試會被進行來評估本發明之固定件的各種結構之性能。 請參閱第10圖，所使用的測試裝置乃被示出而標示為 62，其可決定開始攻牙所需的負載。被測試之各固定件1〇 會被設在一螺帽夾具64中，其係可滑動地沿二軌條的來裝 設，而能抵接一測力計68。一自攻固緊物4〇會被置入_插 22 1268826 座中或一驅動夾上，其概示為69而被裝在一扭矩鎗7〇上。 該扭矩鎗嗣會被啟動並移動來套抵該固定件，而於其内形 成配接螺紋。其所f的端部負載會針對每_目定件來測 出。该自攻固緊物在固定件之所形成螺紋内的對準狀態亦 5 會被檢查。 在所有的試驗中，未設有凹痕及設有本發明之各種四 痕的未攻牙固定件皆會被測試。一般而言，在未具有任何 凹痕之未攻牙螺帽的情況下，該螺栓僅會空轉而不會開如 攻牙’直到逐增的負載或力量被施加為止。此即先前所稱 10的端部負載。具有上述任一實施例之該種凹痕的固定件， 將可使該螺栓在該扭矩鎗實際上未具有所需端部負栽來啟 動的情況下，立即開始攻牙。所有使用於各例中之自攻固 緊物的對準，皆會比被驅入無凹痕螺帽的狀況更為—致正 直。 15 例 1 ·· 在本例中，用來供具有一中孔而沒有任何凹痕之未攻 牙螺帽啟動攻牙程序所需之力，會與具有本發明之單—四 20 痕與多數凹痕的螺帽來比較。該等凹痕具有一深度小於兮 自攻固緊物最後形成的螺紋，並具有與該自攻固緊物之螺 牙相同的螺旋角或節距。所有使用的螺栓皆為Ml2 ΤΑΡΉΤΕ®的三凸瓣螺栓。該等螺帽尚未被攻牙而具有 11.2mm直徑的孔。測試結果如下： 23 J268826 力/石旁 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 0.2 (平均0.5碎） 見凹槽 力/磅 0.5 0.5 0.5 0.5 (平均0·5碎） 力/石旁 14.5 14.5 16.5 19.0 13.0 18.5 10.0 10.0 18.0 19.0 14.5 (平均 15.5；^) 如以上結果所示，具有一或多個本發明之凹痕的螺帽 當相較於未具有任何該等凹痕之螺帽時，會持續地呈顯一 5 <觀減少的所需之力或端部負載來啟動該攻牙程序。 例2 ·· 在此測試中，所有使用的螺栓仍為Μΐ2χ 1.75 ΤΑΡΤΙΤΕ®三凸瓣螺栓。而所有使用的螺帽亦為未攻牙而具 有ll_2mm直徑之孔者。各種凹痕係如下所示地被設於該等 10 螺帽中，並相對於不具該等凹痕的螺帽來測量。測量結果 如下： 24 1268826 •具有切入凹痕的螺帽以標準的M12 TAPTITE⑧螺拴來攻牙 編號 圓周長度 端部負載(磅） 1 90° 0.5 2 90° 0.5* 3 90° 0.5 4 90° 1.0* 5 90° 0.5 具有輥軋螺旋凹痕的螺帽以捕點螺栓來攻牙 編號 圓周長度 端部負載(磅） 1 180° 0.5 2 180° 0.5* 3 180° 0.5 4 180° 1.0

不具有凹痕的螺帽 編號 端部負載(碎） 1 13.0 2 5.0 3 9.5* 4 12.0 5 9.5*

25 1268826 工凹痕的嫘帽 圓周長度 1 270。 2 360° 3 360° 4 180° 0.5 0.5* *圯唬代表該螺栓具有平坦的前導螺牙。 以上結果顯示所有具有本發明之凹痕的螺帽 凹痕的種類和圓周延伸範圍如何，相較於未 （、 5的螺帽，僅需大為減低的端部負載來啟動財牙=凹痕 對具有平坦前導螺牙的螺栓亦同樣真確。 此 例3 : 一第三例係被用來企圖測出設在_未攻牙螺帽中之單 1痕當比較其在各種不同圓周長度時，對該固定件之性 犯上的#響。所有的凹痕之深度皆小於該自攻固緊物所形 成的最後螺紋。TAP删⑧三凸瓣螺栓仍被使用。其測試結 要杯nr · 邁—凹痕的螺帽 圓周長度 30° 60° 90° 120° 180° 270° 360° 1 1 1.5 0.5 0.5 0.5 1 0.5 2 1.5 2 0.5 0.5 0.5 2.5 0.5 3 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 4 0.5 1 1 0.5 0.5 0.5 5 0.5 0.5 0.5 1 0.5 0.5 26 1268826 •不具有凹痕的螺帽 編號 1 13.5 2 9.5 3 6.5 上述所有各值皆為啟動該等自攻螺栓所需之力的磅 數，亦被稱為端部負載。在本例中該等同樣具有一凹痕的螺 5 帽會比未具有凹痕的螺帽具有更低許多倍的所需端部負載來 啟動自攻螺栓。不論該凹痕的圓周長度為何此結果皆屬確實。 雖本發明的原理已在上述各實施例中清楚說明，惟專 業人士顯而易知仍有許多結構、設置、比例、元件、材料、 成分等之修正變化可被使用於本發明的實施中，它們係特 10 別適用於特定的環繞和操作需求，而不超出這些原理。所 附申請專利範圍係欲予涵括所有該等包含於本發明之精神 與範疇内的修正變化。 【圖式簡單說明】 第1圖已被說明，係為一習知自攻固緊物的側視圖； 15 第2圖已被說明，係為第1圖之固緊物的前端視圖； 第3圖為本發明一實施例的立體圖； 第4圖為沿第3圖之4-4截線的剖視圖； 第4A圖為沿第3圖之4A-4A截線的剖視圖； 第5圖為本發明之一變化實施例的立體圖； 20 第6圖為沿第5圖之6-6截線的剖視圖； 27 1268826 第6A圖為第6圖的部份放大圖； 第7圖為本發明另一變化實施例的立體圖； 第7A圖為第7圖的部份放大圖； 第8圖為本發明之一變化實施例的剖視圖； 5 第9A圖為本發明之一實施例與一自攻固緊物結合的部 份剖視圖； 第9B圖為第9A圖的部份放大圖； 第9C圖為本發明之一實施例與一自攻固緊物結合的部 份剖視圖； 10 第9D圖為第9B圖之一變化實施例的放大圖； 第10圖為一測試裝置，可用來測量本發明之各種實施 例的端部負載和驅動扭矩值； 第11圖為本發明之另一變化實施例的剖視圖； 第11A圖為第11圖的部份放大圖； 15 第12圖為本發明之另一變化實施例的部份剖視圖； 第13圖為本發明之另一變化實施例的剖視圖； 第13A圖為第13圖的放大圖； 第14圖為本發明之另一變化實施例的剖視圖； 第15圖為本發明又另一變化實施例的剖視圖； 20 第15A圖為第15圖之一變化實施例的造型放大圖； 第15B圖為第15圖之另一變化實施例的造型放大圖； 第16A圖為本發明之一變化實施例的部份立體圖； 第16B圖為本發明之另一變化實施例的部份立體圖； 第16C圖為本發明又另一變化實施例的部份立體圖。 28 1268826 【圖式之主要元件代表符號表】 10...固定件 42、44…凸瓣 12…螺帽 46...穩定段 14…導環 48...柄桿 15…頂面 50...螺紋成型段 16··.導入區 51…主體 18-.·無導ί哀端 54...螺牙 20...導緣區 56…完全成型配接螺牙 22···孔 58...推拔部 24…本體 60...固定深度部 26·.·内表面 62...測試裝置 28...凹痕 64...螺帽夾具 30...前導端 66...軌條 32...末尾端 68…測力計 33…側壁 69…插座 34...底緣 70...扭矩鎗 36···缺口 72...螺紋邊界 38…基部 74...側壁 40...自攻螺栓

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Claims (1)

1268826 5 10 15 20 拾、申請專利範圍： 1. 一種可藉套抵-自相緊“來形成 定件，包含： 策、、息成的固 -本體具有-無螺紋的 本體的一部份；& 肖向延伸穿過該 -凹痕設在該孔中，其至少 自攻固緊物所形成的螺紋，該凹痕具有 近该孔的一端處，及一第二 在罪 可承納該自攻固緊物之螺牙的—部:廈導隙 牙套抵該導隙時，將會減少刀田5亥部份的螺 負載。 冑該攻牙程序所需的端部 2. 如申請專利範圍第！項之固 孔的圓周來延伸約由i。至少於36〇。二 '"凹痕會環繞該 3·如申請專利範圍第！項之固定件，1 個長度具有相同的深度。 、μ凹痕係沿其整 如申請專利範圍第1項之固定件 小於該自攻固緊物的螺牙深度。 5. 如申請專利範圍第1項之固定件 平坦的側壁。 6. 如申請專利範圍第i項之固定件， 傾的側壁。 7. 如申料鄉圍以項之以件， 伸貫穿該本體。 ，、中该孔會元全地 8·如申料利項之 疋仵其中该凹痕係呈螺； 4. 其中該凹痕的深度有 其中該凹痕具有大致 其中該凹痕具有呈斜 30 1268826 狀 10 15 20 9·如申請專利範圍第！項之固定件，其中該凹痕係呈螺旋 狀，並被設成與該自攻固緊物的螺牙具有相同角度。 10·如申請專利範圍第丨項之固定件，其中該凹痕具有又圓曲 狀的側壁。 u·如申請專職圍第丨項之料件，其中該導隙在當該自 攻固緊物的部份螺牙套抵該凹痕時，將會協助來形成該 自攻固緊物的正確軸向對準。 12.如申請專利顧第1項之固定件，其中該凹痕係至少有 二維向尺寸小於該自攻固緊物所形成的螺紋。 13·如申請專利範圍第丨項之固定件，其中該凹痕係在所有 的維向皆小於該自攻固緊物所形成的螺纹。 14.如申請專利範圍第1項之固定件，其中該凹痕會環繞該 孔的圓周來延伸約由5。至18〇。。 15·如申請專利範圍第丨項之固定件 孔的圓周來延伸超過36〇。。 16·如申請專利範圍第1項之固定件一 1 一端同樣地設在靠近該孔的同一端處。 17.如申請專職圍第丨項之固定件，其中該凹痕的深度沿 其整個長度並不相同。 18·如申請專利範圍第丨項之固定件 其整個長度並不相同。 19·如申請專利範圍第1項之固定件 其中該凹痕會環繞該 其中該第二端係與第 其中該凹痕的寬度沿 其中該凹痕的寬度會 丨 κ I 5次㈡恨E 由其第-端的最小值增加至其第二端的最大值 31 :申4利範圍第1項之固定件，其中該凹痕至少在1 弟1與第二端之—者處係呈推餘。1至夕在其 =請專職圍⑴奴固定件，其中該核且有-導 入區内。 申出⑽痕的第-端係設在該導 22t申請專利範圍第1項之固定件，其t該凹痕更包含— 平坦的底緣。 敬叉匕各 23. =請專利範圍第1項之固定件，其中該凹痕更包含- 呈斜傾的底緣。 10 24. =f利範圍第23項之固定件，其中該底緣具有相同 於4自攻固緊物之螺牙的角度。 25. =申請專利範圍第1項之固定1其中該_的第-與 苐一端至少有一者係垂直於該孔。 15 26. 如申請專利範圍第1項之固定件，其中該第-與第二端 皆垂直於該孔。 π如申請專利範圍第i項之固定件，其中該凹痕會至少減 少50%用來啟動攻牙程序所需的端部負載。 认-種可藉套抵-自攻固緊物而來形成一固緊總成的固 定件，包含： 20 -本體具有-無螺紋的筒狀孔呈軸向延伸穿過該 本體的一部份；及 一第-凹痕設在該孔中，其至少有一維向尺寸小於 被該自攻固緊物所形成的螺紋，該第一凹痕具有一第一 端位在靠近該孔的-端處，及_第二端；該第—凹痕更 32 1268826 會形成一導隙可承納該自攻固緊物之螺牙的一部份，而 當該部份的螺牙套抵該導隙時，將會減少啟動該攻牙程 序所需的端部負載；及 一第二凹痕設在該孔中，其至少有一維向尺寸小於 5 被該自攻固緊物所形成的螺紋。 29. 如申請專利範圍第28項之固定件，其中該第一與第二凹 痕係維向尺寸不同。 30. 如申請專利範圍第28項之固定件，其中該第一與第二凹 痕係維向尺寸相同，且其至少一者在套抵時會有助於形 10 成該自攻固緊物在該孔内的正確抽向對準。 31. 如申請專利範圍第28項之固定件，其中該第一與第二凹 痕總共會環繞該孔的圓周延伸少於3 60 °。 32. 如申請專利範圍第28項之固定件，其中該第一與第二凹 痕會環繞該孔的圓周延伸大於360°。 15 33.如申請專利範圍第28項之固定件，其中該第一與第二凹 痕會互相平行。 34. 如申請專利範圍第28項之固定件，其中該第一與第二凹 痕互相不平行。 35. —種將一固定件套抵於一自攻固緊物而來形成一固緊 20 總成的方法，包含： 提供一固定件，其具有一本體設有一無螺紋孔軸向 延伸貫穿該本體的一部份，及一凹痕至少有一維向尺寸 小於被該自攻固緊物所形成的螺紋，且該凹痕更會形成 一導隙可承納該自攻固緊物之螺牙的一部份； 1268826 將部份的自攻固緊物插入該孔中； 施力於該自攻固緊物； 使該自攻固緊物的部份螺牙套抵該凹痕，而來減少 啟動攻牙程序所需的端部負載；及 5 持續地施力於該自攻固緊物直到在該無螺紋孔内 形成螺紋為止。

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