專(zhuān)利名稱(chēng)：自攻螺釘?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于易碎材料中的螺釘，特別是用在補(bǔ)墻板中的自攻螺釘。
背景技術(shù)：
由于補(bǔ)墻板為易碎材料，因此將物體安裝到補(bǔ)墻板上很困難。過(guò)去使用自攻螺釘。然而，眾所周知，自攻螺釘?shù)目拱螐?qiáng)度僅為大約50到70磅。
對(duì)于較重的載荷，通常使用系墻螺栓。眾所周知，系墻螺栓很貴、不可靠，并且由于其通常不能自攻而難于安裝。
因此，需要一種用于易碎材料的螺釘，所述螺釘易于安裝，并且具有較高的抗拔強(qiáng)度，可用于重載荷。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于易碎材料中的自攻螺釘，該螺釘包括主體，主體具有中心軸、帶有凸緣的后端部、用于鉆孔的前端部和位于所述后端部和前端部之間的通常為圓柱狀的部分，所述圓柱狀部分的外表面上布置有螺紋，其中，主體從距離帶有凸緣的后端部的預(yù)定距離處開(kāi)始分叉為第一腿和第二腿，第一腿向前伸入鉆孔尖端，并且具有相對(duì)于中心軸向外成鈍角的通常面向后的肩部，其中，主體具有用來(lái)容納細(xì)長(zhǎng)狀緊固件的軸向孔，軸向孔基本延伸穿過(guò)帶有凸緣的端部和通常為圓柱狀的部分，并且通向通常面向后的肩部，其中，螺釘具有鉆孔狀態(tài)和固定狀態(tài)，處于鉆孔狀態(tài)中的第二腿布置在第一腿的通常面向后的肩部的后面，并且處于固定狀態(tài)中的腿彼此轉(zhuǎn)動(dòng)分離。
自攻螺釘可包括其它方面，如第一腿和所述第二腿由一對(duì)裂縫彼此分開(kāi)，該裂縫開(kāi)始于分叉處，并且基本延伸穿過(guò)通常為圓柱狀的部分的外表面和螺紋，其中，該裂縫位于外表面的通常相對(duì)的側(cè)部。該裂縫可具有Z字形狀，在腿上形成鱷口狀接合齒。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于易碎材料中的自攻螺釘，包括主體，主體具有中心軸、帶有凸緣的后端部、用于鉆孔的前端部和位于所述后端部和前端部之間的通常為圓柱狀的部分，所述圓柱狀部分的表面上布置有螺紋，所述用于鉆孔的前端部包括通常扁平的刀片，所述扁平的刀片包括具有第一傾斜切割邊緣和第一側(cè)部切割邊緣的第一部分，和具有第二傾斜切割邊緣和第二側(cè)部切割邊緣的第二部分，其中，所述第一和第二傾斜切割邊緣形成尖端，所述第一和第二部分形成在共同直線上，并且沿穿過(guò)所述圓柱狀部分的直徑的平面彼此相對(duì)錯(cuò)開(kāi)，其中所述主體沿一對(duì)Z字形裂縫從距離所述帶有凸緣的后端部的預(yù)定距離處開(kāi)始分叉為第一腿和第二腿，其中，所述Z字形裂縫在所述腿上形成鱷口狀接合齒，所述第一腿向前伸入所述通常扁平的刀片，并且具有相對(duì)于所述中心軸向外成鈍角的通常面向后的肩部，其中，所述裂縫的每一個(gè)最向前的部分沿所述通常面向后的肩部的周邊基本到達(dá)所述通常面向后的肩部的最向前和最向外的端部，在所述主體中的同軸中心孔用來(lái)容納細(xì)長(zhǎng)狀緊固件，所述中心孔基本延伸穿過(guò)所述帶有凸緣的后端部和所述通常為圓柱狀的部分，并且通向所述通常面向后的肩部，其中，所述螺釘具有鉆孔狀態(tài)和固定狀態(tài)，所述鉆孔狀態(tài)中的所述第二腿布置在所述第一腿的所述通常面向后的肩部的后面，所述固定狀態(tài)中的所述腿彼此轉(zhuǎn)動(dòng)分離。
這些和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下參考附圖對(duì)本發(fā)明的描述而變得明顯。


圖1是處于鉆孔狀態(tài)的自攻螺釘?shù)膫?cè)視圖；圖2是處于鉆孔狀態(tài)的自攻螺釘?shù)钠矫鎴D；圖3是自攻螺釘帶有凸緣的后端部的正視圖；圖4是沿圖2中的4-4線的處于鉆孔狀態(tài)中的自攻螺釘?shù)钠室晥D；圖5是沿圖1中的5-5線的處于鉆孔狀態(tài)中的自攻螺釘?shù)钠室晥D；圖6是安裝在易碎材料中的自攻螺釘?shù)木植總?cè)面剖視圖，其中細(xì)長(zhǎng)的緊固件正在將螺釘?shù)耐绒D(zhuǎn)動(dòng)到緊固狀態(tài)；圖7是帶有將螺釘?shù)耐绒D(zhuǎn)動(dòng)到緊固狀態(tài)的細(xì)長(zhǎng)緊固件的自攻螺釘?shù)膫?cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1和7，圖中所示為用于易碎材料，如補(bǔ)墻板中的自攻螺釘10。螺釘10包括具有中心軸13的主體12、帶有凸緣的后端部14、用于鉆孔的前端部16和位于兩者之間的通常為圓柱狀的中心部分，所述中心部分具有外表面20，上面設(shè)置有螺紋22，其中主體12從距離凸緣后端部14的預(yù)定距離SD出開(kāi)始，分叉為第一腿24和第二腿26，第一腿24向前伸入鉆孔尖端28中，并且具有通常向后延伸的關(guān)于中心軸13向外為成鈍角的肩部30，其中主體12具有用來(lái)容納細(xì)長(zhǎng)狀安裝緊固件2的軸向孔32，軸向孔32基本延伸穿過(guò)帶有凸緣的端部14和中心部分18，并且通向肩部30，其中螺釘10具有鉆孔狀態(tài)和固定狀態(tài)，其中處于鉆孔狀態(tài)中的第二腿26放置在第一腿24的肩部30的后面，如圖1中所示，處于固定狀態(tài)中的腿24，26相互轉(zhuǎn)動(dòng)分離。
螺釘10用于如補(bǔ)墻板1等易碎材料中，將物體3安裝到補(bǔ)墻板1上。如圖1中所示，螺釘10可在鉆孔狀態(tài)形成并且最初處于鉆孔狀態(tài)，這使得螺釘10可鉆入補(bǔ)墻板1中，并且將外部螺紋22與補(bǔ)墻板1結(jié)合，從而將螺釘10以增加的抗拔強(qiáng)度保持在補(bǔ)墻板1中。在將螺釘10安裝后，將緊固件2穿過(guò)物體3插入螺釘10的軸向孔32中，所以緊固件2能夠支撐物體3。如圖6和7中所示，緊固件2將腿24，26向外轉(zhuǎn)動(dòng)到固定狀態(tài)中，從而增加了螺釘10的抗拔強(qiáng)度。螺釘10比單獨(dú)的緊固件2具有與補(bǔ)墻板1更強(qiáng)的接合和更高的的抗拔強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度。
易碎材料可以是用于建筑行業(yè)的幾種易碎材料中的一種，其中為了增加能夠安裝到易碎材料上的承載量，要求將物體3安裝到易碎材料上。石膏基補(bǔ)墻板1為易碎材料的一個(gè)例子，如美國(guó)石膏公司出售的SHEETROCK商標(biāo)的石膏補(bǔ)墻板。補(bǔ)墻板1的厚度T通常為英寸或5/8英寸，但可得到其它厚度的補(bǔ)墻板，例如厚度為3/8英寸。
轉(zhuǎn)到圖6和7，緊固件2優(yōu)選為螺紋緊固件，例如安裝螺釘，固件2具有細(xì)長(zhǎng)狀的桿4，頭部6位于一個(gè)端部，尖端8位于另一個(gè)端部。緊固件2的桿4包括螺紋9，所述螺紋9同螺釘10的軸向孔32接合。緊固件2的螺紋9可為標(biāo)準(zhǔn)螺紋形式，例如為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)粗齒螺紋(UNC)或統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)齒螺紋(UNF)，或者螺紋9也可為專(zhuān)用螺紋。例如，緊固件2可為標(biāo)準(zhǔn)的6號(hào)、7號(hào)或8號(hào)UNC螺紋，并且緊固件2在頭部6具有十字凹槽。
緊固件2可具有不同長(zhǎng)度來(lái)適應(yīng)物體3的不同厚度AT。優(yōu)選地，緊固件2具有足夠的長(zhǎng)度，能夠延伸穿過(guò)物體3和軸向孔32，從而緊固件2與肩部30接合并且將腿24，26向外側(cè)旋轉(zhuǎn)楔入補(bǔ)墻板1中。緊固件2也可將第二腿26向外旋轉(zhuǎn)楔入補(bǔ)墻板1中。例如，對(duì)于長(zhǎng)度大約為1.67英寸的螺釘10，緊固件2的長(zhǎng)度可在大約1英寸到大約2英寸之間，優(yōu)選為在大約11/4英寸到大約13/4英寸之間，最優(yōu)為大約1英寸。
螺釘轉(zhuǎn)到圖1和4，螺釘10包括主體12，所述主體12具有帶有凸緣的后端部14、通常與帶有凸緣的端部14相對(duì)的用于鉆孔的前端部16以及位于帶有凸緣的端部14和用于鉆孔的端部16之間的通常為圓柱狀的中間部分18。螺釘主體12具有壁34，壁34圍繞著通常用來(lái)容納緊固件2的軸向孔32，其中軸向孔32具有通常為細(xì)長(zhǎng)圓柱狀的部分。優(yōu)選地，螺釘10由重型塑料制成，例如玻璃充填纖維強(qiáng)化尼龍或聚醚酰亞胺玻璃充填增強(qiáng)ULTEM，然而螺釘10可由其它材料制成，只要它具有足夠的強(qiáng)度來(lái)抵抗拔出力和其它螺釘10受到的力。
螺釘10具有軸向長(zhǎng)度L，該長(zhǎng)度由頸部60的長(zhǎng)度N、螺紋22的長(zhǎng)度TL和鉆孔尖端28(在下文描述)的長(zhǎng)度DL組成。只要每個(gè)N、TL和DL足夠長(zhǎng)，優(yōu)選使用較短的螺釘10，如下文描述，因?yàn)槠渲圃旄阋?，更容易操作和在安裝過(guò)程中保持穩(wěn)定，并且它具有更短的安裝時(shí)間，從而使用者可在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)以最少的勞動(dòng)量安裝多個(gè)螺釘10。在一個(gè)實(shí)施例中，螺釘10的長(zhǎng)度L在大約1.5英寸到大約2英寸之間，優(yōu)選為在大約1.6英寸到大約1.7英寸之間，最優(yōu)選為大約1.67英寸。
軸向孔32的尺寸制成能夠容納緊固件2。優(yōu)選地，軸向孔32具有足夠大的直徑，能夠容納8號(hào)螺釘或具有較小直徑的緊固件。軸向孔32延伸穿過(guò)帶有凸緣的端部14和中間部分18，到達(dá)肩部30。圖4和5所示的一個(gè)實(shí)施例中，靠近肩部30的軸向孔32的部分98朝向肩部30成錐形，從而在緊固件2和腿24，26之間提供更好的接合，從而將腿24，25更有效地向外轉(zhuǎn)動(dòng)。錐形部分98可關(guān)于中心軸13形成大約5°和大約25°之間的錐度，優(yōu)選為在大約10°和大約20°之間，最優(yōu)選為大約15°，并且錐形部分98可從距離肩部30的軸向長(zhǎng)度為大約0.1英寸和大約0.3英寸之間處開(kāi)始，優(yōu)選為在大約0.15英寸到0.17英寸之間，最優(yōu)選為大約0.16英寸。
壁34可包括一組至少3個(gè)，優(yōu)選為4個(gè)，沿徑向向軸向孔32內(nèi)伸出的鍵槽36，其中鍵槽36適于接合緊固件2。緊固件螺紋9在鍵槽36中攻出配合螺紋，從而緊固件2通過(guò)攻出的螺紋與鍵槽36接合。鍵槽36基本延伸穿過(guò)整個(gè)軸向孔32的長(zhǎng)度。
帶有鍵槽36的軸向孔32的有效內(nèi)徑應(yīng)小于緊固件2的外徑或齒頂直徑，但大于緊固件2的齒底直徑，從而鍵槽36由緊固件2攻出螺紋，形成配合螺紋。優(yōu)選地，鍵槽36距離壁34的內(nèi)部的高度可選，從而軸向孔32的有效內(nèi)徑能夠足夠小，從而6號(hào)緊固件2的螺紋，外徑大約0.136英寸，能夠在鍵槽3上攻出螺紋于，并且因此壁34的內(nèi)徑能夠足夠大，從而8號(hào)緊固件2的螺紋，外交大約0.164英寸，能夠只在鍵槽36上攻出螺紋而不會(huì)壁34上攻出螺紋。在優(yōu)選實(shí)施例中，在壁34處的孔32的內(nèi)徑在大約0.17英寸到大約0.21英寸之間，優(yōu)選為在大約0.18英寸到大約0.2英寸之間，最優(yōu)選為大約0.19英寸，并且鍵槽36的高度在大于0.015英寸到大約0.045英寸之間，優(yōu)選為在大約0.025英寸到大約0.035英寸之間，最優(yōu)選為大約0.03英寸，所以在鍵槽36處的孔32的有效內(nèi)徑在大約0.11英寸到大約0.16英寸之間，優(yōu)選為在大約0.12英寸到大約0.145英寸之間，最優(yōu)選為大約0.13英寸。
優(yōu)選地，鍵槽36具有能夠容納多種螺紋直徑的安裝緊固件的結(jié)構(gòu)。如共同轉(zhuǎn)讓的McElderry的美國(guó)專(zhuān)利5558479中的鍵槽，其公開(kāi)在此作為引用并入本文中。
螺釘主體12的帶有凸緣的端部14包括凸緣38，其中具有扭矩傳遞表面，通過(guò)螺絲刀(沒(méi)有顯示)區(qū)動(dòng)，例如十字形凹槽40中的表面42，所述螺絲刀可用以是十字形螺絲刀，以盡可能減小滑出。螺釘10優(yōu)選為可通過(guò)手動(dòng)螺絲刀手動(dòng)驅(qū)動(dòng)，所述螺釘10可由十字形螺絲刀或類(lèi)似物來(lái)驅(qū)動(dòng)，或通過(guò)動(dòng)力工具來(lái)驅(qū)動(dòng)。
接下來(lái)看圖1，4和6，螺紋22布置在中間部分18的外表面20上，并且設(shè)置用于當(dāng)螺釘10安裝后與補(bǔ)墻板1接合，從而物體3的載荷將由補(bǔ)墻板1支撐。螺紋22在補(bǔ)墻板1中攻出配合螺紋44，從而實(shí)現(xiàn)在螺紋22和補(bǔ)墻板1之間的接合。螺紋22通常優(yōu)選為螺旋狀，并且包括具有大徑C的齒頂46和具有小徑R的齒底48，其中齒頂46和齒底48之間的距離，或螺紋高度H，相對(duì)大，從而最大化與補(bǔ)墻板1接合的螺紋22的表面面積，增加抗拔強(qiáng)度。螺紋2的齒頂直徑C可沿螺紋22的整個(gè)長(zhǎng)度基本上保持相同。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，齒頂直徑C在靠近鉆孔尖端28處形成較小的錐度。在一個(gè)實(shí)施例中，齒頂46的直徑C大約為齒底48的直徑R的兩倍。
已發(fā)現(xiàn)，與位于補(bǔ)墻板1的后表面54上的紙56的接合，在螺釘10和補(bǔ)墻板1之間提供了堅(jiān)固的抓持部分，因此優(yōu)選螺紋22的軸向長(zhǎng)度TL(圖2)足夠長(zhǎng)，從而至少大約3/4圈的螺紋22與補(bǔ)墻板1的后部接合，從而當(dāng)推動(dòng)螺釘10進(jìn)入固定狀態(tài)時(shí)，螺紋22在補(bǔ)墻板后表面54上與紙56接合。在一個(gè)實(shí)施例中，螺紋22的軸向長(zhǎng)度TL在大約0.6英寸到大約1英寸之間，優(yōu)選在在大約0.7英寸到大約0.8英寸之間，最優(yōu)選為大約3/4英寸。
轉(zhuǎn)到圖2和6，螺紋22的上端部58與凸緣38間隔開(kāi)，在凸緣38和螺紋端部58之間形成頸部60。頸部60使得凸緣38的上表面能夠固定在補(bǔ)墻板前表面50的平面上或下，如圖6中所示，由于到達(dá)凸緣38之前，在頸部60處螺紋22終止，因此在補(bǔ)墻板配合螺紋44中形成空間，使得凸緣38能夠?qū)⑾噜彽难a(bǔ)墻板1壓縮。而且，頸部60確保螺紋22與補(bǔ)墻板前表面50上的紙52間隔開(kāi)，從而螺紋22不與紙52接合并且沒(méi)有將其扭彎，從而沒(méi)有在補(bǔ)墻板前表面50形成不良外觀。頸部60能夠具有在大約0.03英寸到大約0.1英寸之間的長(zhǎng)度N，優(yōu)選為大約0.07英寸。
轉(zhuǎn)回圖1和2，用于鉆孔的端部16通常位于帶有凸緣的端部14的相對(duì)端部上。鉆孔尖端28在用于鉆孔的端部16處與主體相連接，以使螺釘10隨著使用者的驅(qū)動(dòng)鉆通補(bǔ)墻板1，從而不需要單獨(dú)的鉆孔步驟。鉆孔尖端28從第一腿向前延伸，所以鉆孔尖端28為第一腿24的一部分。
鉆孔尖端28可以是多種結(jié)構(gòu)中的一種，如通常為圓柱狀的鉆頭，具有用來(lái)將補(bǔ)墻板1的鉆屑排出的一個(gè)或多個(gè)螺旋槽，但是優(yōu)選使用扁平的鉆孔刀片62，因?yàn)槠淠軌蚋行У卦谘a(bǔ)墻板1中把孔鉸大并且清除鉸屑。鉆孔刀片62可具有一對(duì)側(cè)部分64，其中每個(gè)側(cè)部分64具有一個(gè)傾斜切割邊緣66和一個(gè)側(cè)部切割邊緣68。優(yōu)選地，側(cè)部切割邊緣68通常優(yōu)選為大體平行于螺釘軸13，并且傾斜切割邊緣66一起向前面在側(cè)部向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)角度，形成尖端70。尖端70相對(duì)鋒利，從而防止在螺釘10的安裝過(guò)程中，沿補(bǔ)墻板前表面50移動(dòng)。在安裝過(guò)程中，為了切割和去除補(bǔ)墻板，側(cè)部切割邊緣68和傾斜切割邊緣66相對(duì)鋒利。
側(cè)部分64形成在一個(gè)平面上，并且相對(duì)于彼此沿該平面偏轉(zhuǎn)，所述平面穿過(guò)螺釘主體12的直徑，其中該平面通常平行于鉆孔刀片62。側(cè)部分64的偏轉(zhuǎn)趨向形成凹槽72，該凹槽72布置在每個(gè)側(cè)部分64的下側(cè)，其中每個(gè)凹槽72沿對(duì)應(yīng)的側(cè)部切割邊緣68和傾斜切割邊緣66的長(zhǎng)度延伸。凹槽72也有助于從在補(bǔ)墻板1中鉆的孔中快速去除材料，如石膏灰等。優(yōu)選的鉆孔刀片的例子描述在共同轉(zhuǎn)讓的Hempfling的美國(guó)專(zhuān)利63828932中，其公開(kāi)在此作為引用并入本文中。
優(yōu)選地，鉆孔尖端28的軸向長(zhǎng)度DL至少與補(bǔ)墻板1的厚度T大小一樣，從而鉆孔尖端28將在螺紋22開(kāi)始接合補(bǔ)墻板1之前完成它的鉆孔。優(yōu)選為這樣，因?yàn)殂@入材料中趨向于軸向前進(jìn)穿過(guò)材料的速度基本比通過(guò)螺紋驅(qū)動(dòng)穿過(guò)材料的速度慢。優(yōu)選為補(bǔ)墻板1的鉆孔過(guò)程在螺紋22與補(bǔ)墻板1接合之前完成，從而螺紋22在補(bǔ)墻板1中不必鉸孔。在一個(gè)實(shí)施例中，鉆孔尖端28的長(zhǎng)度DL在大約0.6英寸和大約1英寸之間，優(yōu)選為在大約0.7英寸和大約0.8英寸之間，最優(yōu)選為大約3/4英寸。
轉(zhuǎn)回圖1，螺釘主體12在裂縫80的第一端部82分叉(在下文描述)為第一腿24和第二腿26，第一端部82與帶有凸緣的端部14隔開(kāi)預(yù)定的距離SD。如圖4中所示，第一腿24向前延伸到鉆孔尖端28中，并且通常包括面向后的肩部30，其相對(duì)于中心軸13向外成鈍角。當(dāng)螺釘10處于鉆孔狀態(tài)時(shí)，第二腿26放置在第一腿24的后面，從而第二腿26不會(huì)阻礙將螺釘10驅(qū)動(dòng)進(jìn)入補(bǔ)墻板1的過(guò)程。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一腿24基本由延伸穿過(guò)螺釘墻34的外表面20及螺紋22的一對(duì)裂縫80與第二腿26分開(kāi)，其中一條裂縫80通常位于與另一條裂縫80的外表面20相對(duì)的側(cè)上。在一個(gè)實(shí)施例中，在外壁34上，裂縫80彼此為大約180°。在一個(gè)實(shí)施例中，裂縫80將螺釘壁34和螺紋22分裂，從而螺紋22的部分100a，100b在每個(gè)腿24，26(見(jiàn)圖6)上。
裂縫80通常從與帶有凸緣的端部14隔開(kāi)預(yù)定距離SD的第一端部82沿主體12軸向延伸到靠近用于鉆孔的端部16的第二端部84。每個(gè)裂縫80的最前面的部分86通常沿肩部30的周邊側(cè)向基本延伸到肩部30在外壁34上的最前和最外端部96。主體12沿裂縫80分叉為第一腿24和第二腿26。如圖1中所示，裂縫80可延伸到接近外表面20的位置，從而在裂縫80的第二端部84處具有第一腿24和第二腿26之間的連接或凸起，但是優(yōu)選在第二端部84處裂縫80完全延伸穿過(guò)壁34到達(dá)外表面20，從而當(dāng)將緊固件2驅(qū)動(dòng)穿過(guò)螺釘10時(shí)，腿24，26能夠更容易地轉(zhuǎn)動(dòng)分離。
在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)裂縫80通常具有Z字形的形狀，該形狀在腿24，26上限定了多個(gè)鱷口狀接合齒90。每個(gè)裂縫80包括多個(gè)通常為直線的部分，其中每個(gè)部分相對(duì)于其鄰接部分成銳角。在圖1中所示的實(shí)施例中，第一直線部分92a從裂縫80的第二端部82開(kāi)始延伸并且相對(duì)于螺釘壁34成銳角，從而第一部分92a從螺釘壁34向后和在側(cè)面向內(nèi)側(cè)延伸，第二部分92b相對(duì)于第一部分92a成銳角，從而第二部分92b向后但在側(cè)部以與第一部分92a的相反方向延伸，并且第三部分92c相對(duì)于第二部分92b成銳角，從而第三部分92c向后但是在側(cè)部以與第二部分92b的相反方向，或在側(cè)部以與第一部分92a相同的方向延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，Z字形裂縫80的每個(gè)部分92a、92b和92c等以大約45°到大約85°之間的角度與鄰接部分形傾斜，優(yōu)選為在大約50°到大約75°之間，最優(yōu)選為大約65°。在一個(gè)實(shí)施例中，裂縫80的第一部分92a在第一腿24上限定了通常面向后的肩部30。
繼續(xù)圖1，當(dāng)螺釘10處于鉆孔狀態(tài)時(shí)，齒90互相咬合在一起并且相互作用。互相咬合的齒90有助于使螺釘主體12穩(wěn)定，并且防止其在將螺釘10驅(qū)動(dòng)進(jìn)入補(bǔ)墻板1中時(shí)扭曲或彎曲，同時(shí)仍可使腿24，26轉(zhuǎn)動(dòng)分離并且楔入補(bǔ)墻板1中。也可認(rèn)為，當(dāng)螺釘10處于固定狀態(tài)時(shí)，齒90通過(guò)在外表面20處與補(bǔ)墻板1接合，增加了抗拔強(qiáng)度。
由于齒90能夠安裝在緊固件2的相鄰的螺紋9之間，從而齒90與緊固件2接合，并且將齒90楔入在位，因此齒90也可在螺釘10的抗拔強(qiáng)度方面起作用，如圖7所示的齒90a。以該方式，齒90作為螺紋鎖位于緊固件2的兩側(cè)上，其使緊固件2與螺釘10更緊固地接合，有助于阻止緊固件2從與螺釘10的接合中拔出。緊固件螺紋9通過(guò)接合和推壓齒90，使腿24，26進(jìn)一步向外轉(zhuǎn)動(dòng)楔入補(bǔ)墻板1中，使抗拔強(qiáng)度增加。
轉(zhuǎn)到圖4和6，第一腿24包括通常面向后的肩部30，從而隨緊固件2驅(qū)動(dòng)穿過(guò)螺釘10，肩部30通過(guò)與緊固件2的接合使第一腿24轉(zhuǎn)動(dòng)，與第二腿26分離。由于緊固件2使第一腿24偏轉(zhuǎn)，由此第一腿24楔入補(bǔ)墻板1中，從而提供比第一腿24保持不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下更高的抗拔強(qiáng)度。肩部30相對(duì)于中心軸13向外成鈍角，所以緊固件尖端9能夠沿肩部30滑動(dòng)，并且使第一腿24偏轉(zhuǎn)，因此使其從緊固件2側(cè)向轉(zhuǎn)動(dòng)分離。
肩部30從最后和最內(nèi)端部94側(cè)向向外延伸到位于裂縫80的第二端部84的越過(guò)軸向孔32的最前和最外端部96。肩部30確保緊固件2不旋入鉆孔尖端28，否則將阻止第一腿24轉(zhuǎn)動(dòng)。
位于帶有凸緣的端部14和肩部30之間的軸向長(zhǎng)度可選擇，從而優(yōu)化腿24，26的轉(zhuǎn)動(dòng)，以產(chǎn)生最高抗拔強(qiáng)度。位于帶有凸緣的端部14和肩部20之間的軸向長(zhǎng)度可在大約3/4英寸到大約1英寸之間，優(yōu)選為在大約0.8英寸到大約0.9英寸之間，最優(yōu)選為大約0.83英寸。
在一個(gè)實(shí)施例中，肩部30為通常相對(duì)于螺釘軸13向外成鈍角的表面，所以肩部30向前和側(cè)向向外側(cè)延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，肩部30從中心軸13的一個(gè)側(cè)面延伸基本穿過(guò)軸向孔32到達(dá)中心軸13的另一側(cè)，從而在驅(qū)動(dòng)緊固件2時(shí)，尖端8接觸肩部30的傾斜的部分，以確保尖端8沿肩部30滑動(dòng)，從而使第一腿側(cè)向向外偏轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，肩部30通常為平面，并且當(dāng)螺釘處于鉆孔狀態(tài)(圖1和4)時(shí)，相對(duì)于中心軸13形成在大約100°和大約130°之間的角度，優(yōu)選為在大約120°和大約150°之間，最優(yōu)選為大約130°。肩部30應(yīng)光滑并且基本無(wú)缺陷，從而緊固件尖端8易于沿肩部30滑動(dòng)，而不被抓住或卡住，否則可能使緊固件2旋入第一腿24中。
接下來(lái)看圖6，緊固件2也使第二腿26偏轉(zhuǎn)，從而也將第二腿26楔入補(bǔ)墻板1中，以增加螺釘10的抗拔強(qiáng)度。如圖4和5所示，在一個(gè)實(shí)施例中，靠近用于鉆孔的端部16的螺釘軸向孔32的側(cè)部分98朝向鉆孔尖端28變成錐形，從而當(dāng)將緊固件2驅(qū)動(dòng)穿過(guò)軸向孔32時(shí)，其與錐形部分98接合，以更有效地將腿24，26從緊固件2側(cè)向向外偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離。
如圖7中所示，當(dāng)腿24，26通過(guò)緊固件2互相轉(zhuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)離時(shí)，它們與補(bǔ)墻板1接合并且楔入其中。當(dāng)腿24，26楔入補(bǔ)墻板1中時(shí)，螺釘10更能抵抗拔出。優(yōu)選地，位于每個(gè)腿24，26上的螺紋22的部分100a，100b也楔入補(bǔ)墻板后表面54中，從而螺紋部分100a，100b能夠作為倒鉤用來(lái)與補(bǔ)墻板后表面54的紙56更緊地接合，以提供更強(qiáng)的抗拔力。
令人驚訝的是，已發(fā)現(xiàn)，帶有由緊固件2向外偏轉(zhuǎn)的腿24，26的螺釘10使螺釘10在補(bǔ)墻板1中可獲得的抗拔強(qiáng)度變成雙倍，或在一些情況中變成三倍。眾所周知，具有相似的尺寸但沒(méi)有與緊固件2相接合的從而使腿24，26向外轉(zhuǎn)動(dòng)的肩部30的螺釘，其可獲得的最大抗拔強(qiáng)度大約為70磅，大多數(shù)螺釘通常能夠承受大約50磅的抗拔強(qiáng)度。通過(guò)試驗(yàn)已發(fā)現(xiàn)，螺釘10能夠獲得高達(dá)大約170磅的抗拔強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)中的平均抗拔強(qiáng)度大約為145磅。
再轉(zhuǎn)到圖1，如果在每個(gè)裂縫80的第一端部82和帶有凸緣的端部14之間選擇的隔開(kāi)距離SD太小，則第一端部82將太接近帶有凸緣的端部14，并且腿24，26將趨向于向外轉(zhuǎn)動(dòng)太遠(yuǎn)，并且太接近補(bǔ)墻板的前表面50，以至于會(huì)使補(bǔ)墻板損壞，例如彎曲，并且螺釘10和緊固件2會(huì)過(guò)早地脫出。如果選擇的距離SD太大，則第一端部82將距離帶有凸緣的端部14太遠(yuǎn)，并且腿24，26將向外轉(zhuǎn)動(dòng)不夠遠(yuǎn)，從而腿24，26將不能與補(bǔ)墻板1充分接合，并且將不能使螺釘10獲得的抗拔強(qiáng)度最優(yōu)化。裂縫80的第一端部82與帶有凸緣的端部14隔開(kāi)的距離SD可以是螺釘總長(zhǎng)度L的大約20％到大約50％，優(yōu)選為在大約25％和大約40％之間，最優(yōu)選為螺釘10的總長(zhǎng)度L的30％。理想的是，將第一端部82定位在補(bǔ)墻板1中的一定深度，從而隔開(kāi)的距離SD可以在補(bǔ)墻板1厚度T的大約75％和大約125％之間，優(yōu)選為在90％和大約105％之間，最優(yōu)選為補(bǔ)墻板1厚度T的大約100％。第一端部82可與帶有凸緣的端部14隔開(kāi)的距離SD在大約1/4英寸和大約3/4英寸之間，優(yōu)選為在大約0.4英寸和大約0.55英寸之間，最優(yōu)選為大約英寸。
在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)裂縫80的第一端部82為圓形，以避免在第一端部82形成應(yīng)力集中，應(yīng)力集中將會(huì)在腿24，26向外轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)致位于第一端部82和帶有凸緣的端部14之間的主體12裂開(kāi)或分裂。螺釘10在第一端部82也可包括小孔102。如圖1所示，小孔102可通常為圓形、橢圓形或其它通常的圓弧形幾何圖形。優(yōu)選地，小孔102大于裂縫80，從而在主體12開(kāi)始裂開(kāi)前，腿24，26能夠稍微過(guò)度轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，小孔102的直徑大約是每個(gè)裂縫80的寬度的大約1.5到大約4倍之間，優(yōu)選為在大約2到大約3倍之間，最優(yōu)選每個(gè)裂縫80的寬度的大約2.5倍。在一個(gè)實(shí)施例中，小孔102的直徑大約為0.05英寸，并且裂縫的寬度大約為0.02英寸。
使用方法螺釘10的使用方法包括以下步驟當(dāng)處于鉆孔狀態(tài)時(shí)，將螺釘10驅(qū)動(dòng)進(jìn)入補(bǔ)墻板1中，從而鉆孔尖端28鉆穿補(bǔ)墻板1；將外螺紋22與補(bǔ)墻板1接合；將細(xì)長(zhǎng)狀的緊固件2插入到螺釘軸向孔32中，從而緊固件尖端8與肩部30接合并且沿肩部30滑動(dòng)；繼續(xù)驅(qū)動(dòng)緊固件2穿過(guò)螺釘10，從而緊固件2在通常向前的方向繼續(xù)前進(jìn)，使肩部30和第一腿24向外轉(zhuǎn)動(dòng)，使腿24，26互相轉(zhuǎn)動(dòng)分離，直到將腿24，26推入到固定狀態(tài)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置中，并且將腿24，26楔入補(bǔ)墻板1，這可增加螺釘10的抗拔強(qiáng)度。
將螺釘10驅(qū)動(dòng)進(jìn)入補(bǔ)墻板1中通常通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)將鉆孔尖端放置在補(bǔ)墻板前表面50上的期望位置中，將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具(沒(méi)有顯示)中的一種螺絲刀，例如十字螺絲刀，與扭矩傳輸表面42相接合，例如通過(guò)將螺絲刀插入到凸緣38中的凹槽40中，并且旋轉(zhuǎn)螺釘10，從而使驅(qū)動(dòng)尖端28鉆入補(bǔ)墻板1中。最終，鉆孔尖端28鉆穿補(bǔ)墻板1，并且螺釘?shù)耐饴菁y22與補(bǔ)墻板1接合，從而在補(bǔ)墻板1中攻出配合螺紋44，這將繼續(xù)驅(qū)動(dòng)螺頂10向前，直到凸緣38碰到補(bǔ)墻板1，在該處凸緣38可嵌入到補(bǔ)墻板1中，從而螺釘10相對(duì)于補(bǔ)墻板前表面50與之平齊或在其下面。
通過(guò)將緊固件尖端8放入到凹槽40中，將緊固件2插入軸向孔32中。緊固件2由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具轉(zhuǎn)動(dòng)，例如螺絲刀，從而緊固件螺紋9與鍵槽36接合，以在鍵槽36中形成配合螺紋，驅(qū)動(dòng)緊固件2穿過(guò)螺釘孔32。
最后，當(dāng)將緊固件2驅(qū)動(dòng)穿過(guò)孔32時(shí)，緊固件尖端9將在螺釘孔32的端部與肩部30相遇。隨著將緊固件2在向前方向進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)，緊固件尖端9沿肩部30滑動(dòng)，使肩部30側(cè)向向外偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離緊固件2，從而第一腿24轉(zhuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)離緊固件2。緊固件2的一部分也使第二腿26向外偏轉(zhuǎn)。在一種方法中，緊固件2的一部分與孔32的錐形部分98接合，以使第二腿26向外轉(zhuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)離緊固件2。當(dāng)腿24，26向外偏轉(zhuǎn)時(shí)，將它們楔入補(bǔ)墻板1，使螺釘螺紋22進(jìn)一步與補(bǔ)墻板1接合，增加螺釘10的抗拔強(qiáng)度。優(yōu)選地，螺紋22軸向設(shè)置在螺釘主體12上，從而如圖7所示，楔入步驟包括將位于腿24，26中的至少一條腿上的螺紋22的部分100a，100b楔入到補(bǔ)墻板1中。
本發(fā)明的自攻螺釘提供了一種易于安裝的設(shè)備，從而不需要用于常規(guī)自攻螺釘?shù)母郊硬襟E，同時(shí)提供與系墻螺栓或其它更復(fù)雜的設(shè)備相比增加的抗拔強(qiáng)度。這對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠浒惭b方法基本與自攻螺釘?shù)囊粯?，但是卻能提供與難于安裝的系墻螺栓相關(guān)的高的抗拔強(qiáng)度而不增加安裝難度。
本發(fā)明前述的書(shū)面描述能夠使本領(lǐng)域的技術(shù)人員制造并使用本發(fā)明的目前被認(rèn)為是最佳的方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將可理解并意識(shí)到，還會(huì)存在對(duì)本文具體的示例性的實(shí)施例和方法的改變、結(jié)合和等同替換。因此本發(fā)明應(yīng)不受上述的實(shí)施例和方法的限定，而是由所有的包括在本發(fā)明所要求的范圍和宗旨內(nèi)的所有實(shí)施例和方法限定。
權(quán)利要求
1.一種用于易碎材料中的自攻螺釘，包括主體，主體具有中心軸、帶有凸緣的后端部、用于鉆孔的前端部和位于所述后端部和前端部之間的通常為圓柱狀的部分，所述圓柱狀部分的外表面上布置有螺紋；其中，所述主體從距離所述帶有凸緣的后端部的預(yù)定距離處開(kāi)始分叉為第一腿和第二腿，所述第一腿向前伸入鉆孔尖端，并且具有相對(duì)于所述中心軸向外成鈍角的通常面向后的肩部；所述主體具有用來(lái)容納細(xì)長(zhǎng)狀緊固件的軸向孔，所述軸向孔基本延伸穿過(guò)所述帶有凸緣的端部和所述通常為圓柱狀的部分，并且通向所述通常面向后的肩部；所述螺釘具有鉆孔狀態(tài)和固定狀態(tài)，在鉆孔狀態(tài)，所述第二腿套在所述第一腿的所述通常面向后的肩部之后，并且在固定狀態(tài)，所述腿彼此轉(zhuǎn)動(dòng)分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自攻螺釘，其中，所述第一腿和所述第二腿由一對(duì)裂縫彼此分開(kāi)，所述裂縫開(kāi)始于所述分叉處，并且基本延伸穿過(guò)所述通常為圓柱狀的部分的所述外表面和所述螺紋，所述裂縫位于所述外表面的通常相對(duì)的側(cè)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自攻螺釘，其中，所述裂縫具有Z字形狀，在所述腿上形成鱷口狀接合齒，并且所述裂縫的每一個(gè)最向前的部分沿所述通常面向后的肩部的周邊基本到達(dá)所述通常面向后的肩部的最向前和最向外的端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自攻螺釘，其中所述細(xì)長(zhǎng)狀緊固件包括螺紋，當(dāng)所述自攻螺釘處于所述固定狀態(tài)時(shí)，所述鱷口狀齒與所述細(xì)長(zhǎng)狀緊固件螺紋接合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自攻螺釘，其中所述一對(duì)裂縫中的每一個(gè)的最后端部為圓的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自攻螺釘，其中，所述一對(duì)裂縫中的每一個(gè)的最后端部包括小孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自攻螺釘，其中，所述鉆孔尖端包括具有切割表面和銳利尖端的通常扁平的鉆孔刀片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自攻螺釘，其中，所述細(xì)長(zhǎng)狀緊固件插入所述軸向孔，直到所述細(xì)長(zhǎng)狀緊固件的尖端與所述通常面向后的肩部接合并沿所述肩部滑動(dòng)，并且繼續(xù)以通常向前的方向前進(jìn)，直到將所述腿推入所述固定狀態(tài)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自攻螺釘，其中，所述軸向孔的靠近所述通常面向后的肩部的部分朝向所述通常面向后的肩部變成錐形。
10.一種用于易碎材料中的自攻螺釘，包括主體，主體具有中心軸、帶有凸緣的后端部、用于鉆孔的前端部和位于所述后端部和前端部之間的通常為圓柱狀的部分，所述圓柱狀部分的表面上布置有螺紋；所述用于鉆孔的前端部包括通常扁平的刀片，所述刀片包括具有第一傾斜切割邊緣和第一側(cè)部切割邊緣的第一部分，和具有第二傾斜切割邊緣和第二側(cè)部切割邊緣的第二部分，其中，所述第一和第二傾斜切割邊緣形成尖端，所述第一和第二部分形成在共同直線上，并且沿穿過(guò)所述圓柱狀部分的直徑的平面彼此相對(duì)錯(cuò)開(kāi)；其中所述主體沿一對(duì)Z字形裂縫從距離所述帶有凸緣的后端部為預(yù)定距離處開(kāi)始分叉為第一腿和第二腿，所述Z字形裂縫在所述腿上形成鱷口狀接合齒；所述第一腿向前伸入所述通常扁平的刀片中，并且具有相對(duì)于所述中心軸向外成鈍角的通常面向后的肩部，其中，所述裂縫的每一個(gè)最向前的部分沿所述通常面向后的肩部的周邊基本到達(dá)所述通常面向后的肩部的最向前和最向外的端部；在所述主體中的同軸中心孔用來(lái)容納細(xì)長(zhǎng)狀緊固件，所述中心孔基本延伸穿過(guò)所述帶有凸緣的后端部和所述通常為圓柱狀的部分，并且通向所述通常面向后的肩部；其中，所述螺釘具有鉆孔狀態(tài)和固定狀態(tài)，在所述鉆孔狀態(tài)，所述第二腿套在所述第一腿的所述通常面向后的肩部之后，在所述固定狀態(tài)，所述腿彼此轉(zhuǎn)動(dòng)分離。
全文摘要
一種用于易碎材料(1)中的自攻螺釘(10)，包括主體(12)，其具有中心軸(13)、帶有凸緣的后端部(14)、用于鉆孔的前端部(16)和位于所述后端部和前端部之間的通常為圓柱狀的部分(18)，所述圓柱狀部分(18)的外表面(20)上布置有螺紋(22)，其中主體從距離帶有凸緣的后端部的預(yù)定的距離(SD)處開(kāi)始分叉為第一腿(24)和第二腿(26)，第一腿向前伸入鉆孔尖端(28)，并且具有相對(duì)于中心軸向外成鈍角的通常面向后的肩部(30)，主體(12)具有容納細(xì)長(zhǎng)狀緊固件(2)的軸向孔(32)，軸向孔(32)基本延伸穿過(guò)帶有凸緣的端部(14)和通常為圓柱狀的部分(18)，并且通向通常面向后的肩部(30)，螺釘(10)具有鉆孔狀態(tài)和固定狀態(tài)，在鉆孔狀態(tài)，第二腿(26)套在第一腿(24)的通常面向后的肩部(30)之后，并且在固定狀態(tài)，腿彼此轉(zhuǎn)動(dòng)分離。
文檔編號(hào)F16B13/12GK1914427SQ200480041384
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2004年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月5日
發(fā)明者謝里爾·L·帕納西克, 奈姆·曼索爾 申請(qǐng)人:伊利諾斯器械工程公司