專利名稱：用于木頭和類似材料的低能量螺釘?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
螺釘是普遍使用的機(jī)械木工緊固件，其主要用于將由木頭或類似材料，例如可替換的木頭材料制成的一個工件連接到另一個類似的工件。木匠和其他木工經(jīng)常使用電力驅(qū)動工具，例如電池致動的電鉆和電池驅(qū)動的電螺絲來安裝這種螺釘。由于電池驅(qū)動的驅(qū)動工具消除了對電力線的需要，因而使用它來驅(qū)動螺釘是有利的。這允許電力工具在電力線的使用不及的距離和位置處，例如在遠(yuǎn)離電源的位置處或者可能危險的地方，例如在潮濕或危險的位置，或者可能是不期望使用的地方使用電力工具。電池驅(qū)動的驅(qū)動工具的一個缺陷是需要經(jīng)常地重新使電池重新充電，尤其是在電池具有高使用率并且充電記憶最小時。這就限制了可以由單一電池充電的螺釘?shù)臄?shù)量。由于用來驅(qū)動螺釘所需的時間和用來經(jīng)常重新使電池充電或替換電池的時間，因而具有緩慢插入時間，具有高驅(qū)動扭矩驅(qū)動需求的螺釘增加了用來完成結(jié)構(gòu)或工程所需的時間。需要的是可以通過低的扭矩而更快速插入的螺釘，該螺釘使用的能量比現(xiàn)有技術(shù)中已知螺釘使用的能量低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種螺釘，其可以快速地插入并且具有較低能量。在不同實施例中， 螺釘包括具有凹口的頭部，該凹口用來容納驅(qū)動工具；螺紋面，其從所述頭部延伸到手鉆末端，該螺紋面具有錐形的頸部、主線程、下螺紋和末端。多個冠狀肋從所述頭部和頸部向外延伸。主線程具有標(biāo)準(zhǔn)螺紋的導(dǎo)程的大約1. 6至大約2. 0倍的導(dǎo)程。主線程被布置在頸部和下螺紋之間，并且具有包括外末端和圓整根部的螺紋形式，該外末端具有基本上直線型輪廓，該圓整根部具有凹輪廓。下螺紋被布置在主線程和末端之間，并且具有不對稱的螺紋形式輪廓。在不同實施例中，螺釘包括布置在主線程和頸部之間的不帶螺紋的本體部分。在不同實施例中，主線程和下螺紋是右旋的。在不同實施例中，頭部錐形角度比頸部的錐形角度更陡。在不同實施例中，多個肋部中的至少一個肋部具有直線型錐形輪廓，其中，多個肋部中的至少一個肋部包括外邊緣，該外邊緣從頭部直徑延伸到頸部的較低程度，并且包括從頭部的邊緣延伸到頸部的兩個螺紋面表面。在不同實施例中，多個肋部包括八個肋部。在不同實施例中，主線程根部形式的凹輪廓是圓弧。在不同實施例中，主線程和下螺紋相連以形成連續(xù)的螺紋開始。在不同實施例中，主線程的直線末端高度是主線程高度的大約32 % -大約52 %。
在不同實施例中，主線程直線末端高度是主線程高度的大約42%。在不同實施例中，下螺紋朝著頭部比朝著末端延伸得更遠(yuǎn)。在不同實施例中，圓角根部與小直徑螺紋面表面的交叉點位于與主線程的中心軸線相距一定距離處，該距離是主線程高度的大約90-110%。該距離是主線程高度的大約140-150%。在不同實施例中，主線程末端具有大約20-40度的螺紋角。在不同實施例中，主線程末端具有大約30度的螺紋角。在不同實施例中，下螺紋的螺紋牙頂被布置在不對稱輪廓的凸曲線上。
在不同實施例中，螺紋包括潤滑涂層，該潤滑涂層可以是水溶石蠟。在不同實施例中，螺釘?shù)墓Q尺寸為5X50并且將螺釘插入山毛櫸木工件內(nèi)所需的能量小于大約90磅-尺寸-秒。在不同實施例中，將螺釘插入山毛櫸木工件內(nèi)所需的能量小于大約80磅-尺寸-秒。在不同實施例中，將螺釘插入山毛櫸木工件內(nèi)所需的能量是大約53磅-尺寸-秒。


本發(fā)明這些和其他特征和優(yōu)點將從下面本發(fā)明的優(yōu)選實施例的附圖和更詳細(xì)說明中變得更顯而易見。圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的木頭螺釘?shù)膫?cè)視圖；圖2是圖1的螺釘頭部的端視圖；圖3是圖1的螺釘末端的端視圖；圖4是沿著圖2中的截面線IV-IV截取的視圖；圖5是沿著圖3中的截面線V-V截取的視圖；圖6是沿著圖1中的截面線VI-VI截取的視圖；圖7是圖1的螺釘?shù)木植總?cè)視圖；圖8是圖5的面積VIII的詳細(xì)視圖；圖9是用于兩個木螺釘插入的扭矩與時間的曲線圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參考圖1，圖1示出了根據(jù)優(yōu)選實施例的大體由參考標(biāo)號10表示的帶螺紋的緊固件或螺釘。螺釘10用來將由木頭或類似材料，例如可替換的木頭材料制成的一件工件連接到另一件類似的工件，但是在此可以簡單指木螺釘。螺釘10在頭部30和末端觀之間包括沿著軸線25延伸的螺紋面20。螺紋面20包括頸部73，不帶螺紋的本體60，帶螺紋的主部分50，和帶螺紋的末端40。多個肋部74從頭部30和頸部73向外延伸，如在下面更詳細(xì)描述的。帶螺紋的主部分50具有長度53和小直徑52。帶螺紋部分40具有末端長度43 和小直徑41，該小直徑從主部分53漸縮到末端觀。不帶螺紋的本體60具有本體長度63 和本體直徑62。在示出的實施例中，螺釘10具有右旋的上主線程54，該上主線程作為連續(xù)的導(dǎo)程過渡至右旋的下螺紋44。上主線程M具有與下螺紋44的輪廓不同的輪廓，用于執(zhí)行不同的功能，如下面進(jìn)一步描述的。如圖所示，從上主線程M過渡到下螺紋44的過渡發(fā)生在帶螺紋的主部分50的長度53內(nèi)。螺紋M在長度150上延伸并且下螺紋44在長度140上延伸。而且，螺紋M和44的外表面以及螺紋面20的本體60具有減小摩擦的涂層。如下面討論的，低能量螺釘10的不同結(jié)構(gòu)的構(gòu)造的組合已經(jīng)通過經(jīng)驗嘗試而發(fā)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)螺釘相比明顯地減小在低能量螺釘中驅(qū)動扭矩和/或能量所需的量。而且，具有高驅(qū)動扭矩的螺釘?shù)木徛迦朐黾恿瞬迦朊總€螺釘所需的時間，并且因此增加了木工完成結(jié)構(gòu)或工程所需的時間。因為低能量螺釘10對于施加驅(qū)動扭矩的給定動力工具來說容易驅(qū)動，因而用于低能量螺釘?shù)尿?qū)動速度被發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)螺釘相比明顯更高。因此，更高的驅(qū)動速度可以增加頭部30將被驅(qū)動到工件內(nèi)部的工件的表面下方足夠遠(yuǎn)的可能性。低能量的螺釘10的冠狀肋部74已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)在接合工件時減小螺釘10的速度， 從而允許操作者留下更多時間反應(yīng)，并且釋放動力工具的觸動器，以便使螺釘10插入到所需的深度，例如與工件的表面齊平。上螺紋M具有齒距58。下螺紋44具有不同形式的輪廓，用來改善開始，但是具有基本上相同的齒距，因此螺紋M和44使螺釘10以基本上相同的速率前進(jìn)。所示的實施例具有單一的螺紋開始(單個螺紋)。因此，螺紋齒距等于螺紋導(dǎo)程。對于單個螺紋開始旋擰，術(shù)語“螺紋齒距”和“螺紋導(dǎo)程”被普遍互換使用，并且術(shù)語“齒距”在此被使用。然而， 由于螺釘在給定圈數(shù)中前進(jìn)到工件內(nèi)部是一個相關(guān)的特征，如果低能量螺釘?shù)囊粋€實施例具有多于一個的開始，那么術(shù)語“齒距”在此的使用應(yīng)當(dāng)被解釋為意味著“導(dǎo)程”。因為一個或多個附加的開始將增加對驅(qū)動的阻力，而沒有在給定螺旋角的導(dǎo)程中作任何改變，因而單一開始優(yōu)選的用于低能量螺釘。導(dǎo)程58大于具有相同尺寸的標(biāo)準(zhǔn)木螺釘?shù)膶?dǎo)程。在此參考“標(biāo)準(zhǔn)木螺釘”指的是根據(jù)選定的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制成的木螺釘。例如，德國建筑技術(shù)學(xué)院(DIBt) (German Institute for Building Technology)是德國聯(lián)邦政府的鑒定局，總部設(shè)在柏林，授權(quán)國家技術(shù)許可(national technical approvals)，用于在德國聯(lián)邦共和國的建筑法的基礎(chǔ)上的建筑產(chǎn)品。德國Erm印etal的公司SPAX國際GmbH & Co. KG及其附屬公司(SPAX)在歐洲銷售螺釘并且獲得DIBt許可用于某些木螺釘，這些木螺釘?shù)某叽缫?guī)格被 zur allgemeinen bauaufsichtliche Zulassungen Z_9, 1-235 vom 23. 08. 2002 (2002年8月23日)規(guī)定。這些規(guī)格已經(jīng)在歐洲廣泛的使用并且變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)，并且用于該目的的相關(guān)尺寸將限定歐洲標(biāo)準(zhǔn)木螺釘。而且，臺灣高雄市的Taiwan Shan Yin International Co. , Ltd.發(fā)表了根據(jù)DIN7505的硬紙板螺釘規(guī)格SY-CB-F001-0B，這已經(jīng)在臺灣廣泛使用并且在臺灣作為標(biāo)準(zhǔn)，并且用于該目的的相關(guān)尺寸將限定臺灣硬紙板的標(biāo)準(zhǔn)螺釘。下表示出對于低能量木螺釘?shù)哪承嵤├哪承┨囟ǔ叽绾捅戎?。表中的所有尺寸以毫?mm)計量。這些尺寸為主線程的主線程直徑(OD)；主線程的小直徑(ID)；螺紋深度(TD)，其等于(OD-ID)除以2 ；以及齒距。這些比值為螺紋深度與主直徑的比值(0D 的TD% )，其等于(TD除以0D)乘以100 ；和齒距與主直徑的比值(0D的齒距％ )，其等于 (齒距除以0D)乘以100。OD也用來表示螺釘?shù)某叽?，與螺釘長度(典型的末端到頸部的距離)一起。因此，在公制尺寸上，5x50螺釘具有5mm0D和50mm長度。在表中示出的尺寸僅僅包括OD部件。
表也示出了用于三個商業(yè)上可獲得的標(biāo)準(zhǔn)或近標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)木螺釘B，C和D的相同的尺寸和比值。
權(quán)利要求
1.一種低能量木螺釘，包括埋頭孔頭部，其具有用于容納驅(qū)動工具的凹口 ；螺旋面，其從所述埋頭孔頭部延伸到手鉆末端，所述螺旋面具有漸縮頸部、主線程、下螺紋和末端；多個冠狀肋部，其從所述埋頭孔頭部和所述頸部向外延伸； 其中，所述主線程具有標(biāo)準(zhǔn)螺紋的大約1. 6到大約2. 0倍的導(dǎo)程； 其中，所述主線程被布置在所述頸部和下螺紋之間，并且所述主線程具有螺紋形式和圓整根部，所述螺紋形式包括具有基本上直線輪廓的外末端，所述圓整根部具有凹輪廓；和其中，所述下螺紋被布置在所述主線程和所述末端之間，并且所述下螺紋具有不對稱的螺紋形式輪廓。
2.如權(quán)利要求1所述的螺釘，進(jìn)一步包括布置在所述主線程和所述頸部之間的不帶螺紋的本體部分。
3.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述本體部分的直徑大于所述主線程的小直徑。
4.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述下螺紋具有大于其隨后的螺紋面角度的螺紋面前角。
5.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述下螺紋是螺紋形成的螺紋。
6.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述主線程和所述下螺紋是右旋的。
7.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述埋頭孔頭部錐形角度比所述頸部的錐形更陡。
8.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述多個肋部中的至少一個肋部具有直線形的漸縮輪廓。
9.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述所述肋部中的至少一個肋部包括從所述埋頭孔頭部直徑延伸到所述頸部的下水平面的外邊緣，并且包括從所述邊緣延伸到所述埋頭孔頭部和所述頸部的兩個螺旋表面。
10.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述多個肋部包括6至10個肋部。
11.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述多個肋部包括8個肋部。
12.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述主線程根部形式的所述凹輪廓是圓弧。
13.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述主線程和所述下螺紋連接以形成連續(xù)的螺紋開始。
14.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述主線程的末端高度是所述主線程高度的大約32%到大約52%。
15.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述主線程的直線末端高度是所述主線程高度的大約42%。
16.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述下螺紋朝著所述埋頭孔頭部比朝著所述末端延伸得更遠(yuǎn)。
17.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述圓整根部與所述小直徑的螺旋表面直徑的交叉點位于與所述主線程的中心軸線相距一定距離處，該距離為所述主線程的高度的大約90%到大約110%。
18.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述主線程的末端具有大約20到大約40 度的螺紋斷面角。
19.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述主線程的末端具有大約30度的螺紋斷面角。
20.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述下螺紋的所述螺紋的牙頂被布置在所述不對稱輪廓的凸曲線上。
21.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，所述螺釘包括潤滑涂層。
22.如權(quán)利要求21所述的螺釘，其特征在于，所述潤滑涂層是水溶石蠟。
23.—種木螺釘，包括頭部，其包括用于容納驅(qū)動工具的凹口 ；和螺紋面，其聯(lián)接到所述頭部并且具有螺紋段； 其中，所述螺釘?shù)墓Q尺寸為切50并且用于將所述螺釘插入山毛櫸木工件所需的能量小于大約90磅-英寸-秒。
24.如權(quán)利要求23所述的螺釘，其特征在于，用于將所述螺釘插入山毛櫸木工件所需的能量小于大約80磅-英寸-秒。
25.如權(quán)利要求23所述的螺釘，其特征在于，用于將所述螺釘插入山毛櫸木工件所需的能量小于大約70磅-英寸-秒。
26.如權(quán)利要求23所述的螺釘，其特征在于，用于將所述螺釘插入山毛櫸木工件所需的能量小于大約60磅-英寸-秒。
27.如權(quán)利要求23所述的螺釘，其特征在于，用于將所述螺釘插入山毛櫸木工件所需的能量小于大約53磅-英寸-秒。
28.—種木螺釘，包括頭部，其包括用于容納驅(qū)動工具的凹口 ；和螺紋面，其聯(lián)接到所述頭部并且具有螺紋段；其中，用于將所述螺釘插入山毛櫸木工件所需的能量是用于將歐洲標(biāo)準(zhǔn)螺釘插入所述工件內(nèi)的能量的大約90%。
29.如權(quán)利要求觀所述的螺釘，其特征在于，用于將所述螺釘插入山毛櫸木工件所需的能量是用于將歐洲標(biāo)準(zhǔn)螺釘插入所述工件內(nèi)的能量的大約80%。
30.如權(quán)利要求觀所述的螺釘，其特征在于，用于將所述螺釘插入山毛櫸木工件所需的能量是用于將歐洲標(biāo)準(zhǔn)螺釘插入所述工件內(nèi)的能量的大約70%。
31.如權(quán)利要求觀所述的螺釘，其特征在于，用于將所述螺釘插入山毛櫸木工件所需的能量是用于將歐洲標(biāo)準(zhǔn)螺釘插入所述工件內(nèi)的能量的大約60%。
32.如權(quán)利要求觀所述的螺釘，其特征在于，用于將所述螺釘插入山毛櫸木工件所需的能量是用于將歐洲標(biāo)準(zhǔn)螺釘插入所述工件內(nèi)的能量的大約53%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種木螺釘，其被快速地插入并且使用比傳統(tǒng)螺釘少的能量。在不同實施例中，螺釘可以包括用于容納驅(qū)動工具的凹口(34)的埋頭孔頭部(30)、在頭部和頸部上延伸的多個冠狀肋部(74)、潤滑涂層、具有大螺紋導(dǎo)程的主線程(54)，以及具有不對稱輪廓并在手鉆末端上延伸的下螺紋(44)。
文檔編號F16B25/10GK102439323SQ201080022227
公開日2012年5月2日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者B·J·休斯 申請人:菲利普螺絲公司