[发明专利]螺纹成型紧固件

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺纹成型紧固件。本发明特别涉及一种特别适用于柔韧材料制成的螺母锚定件的自攻丝螺钉。术语“螺母锚定件”是指可固紧紧固件的任意分立螺母或任意锚定件或支撑件。

背景技术

通常所认识的是，拧入诸如塑料、软金属、合金之类的柔韧材料中的自攻丝紧固件需要注意多个基本要求，即：

在组装过程中，其当在相关螺母或支撑结构中形成配合螺纹时应采用低螺纹攻丝转矩，

在固紧时，紧固件应能对螺纹脱扣转矩保持相对较高的阻力，

紧固件和螺母锚定件(nut anchor)的组装应能够在被施加外力时保持接合的整体性，且

紧固件应能够对可能由于供紧固件拧入的螺母锚定件所用柔韧材料的塑性流动或蠕变所致的接合松弛保持合理的阻力。

目前使用的许多这种紧固件具有三角形截面几何形状的螺纹设计，其关于与螺钉轴向垂直的线对称，或者被构造为与同一垂直线不对称，或者被构造为层叠的梯形形状。还存在不同于前述三角形或梯形形式的非对称螺纹牙形，其在螺母锚定件材料内产生力，所述力形成并且促使锚定件材料以一定方式流动以增加沿螺纹牙形配合从面的螺纹牙侧材料接触，见本申请人的美国专利5,061,135。

如图1中所示，前述授权专利紧固件具有整体以2显示的杆，杆2包括柱形杆芯3和围绕杆芯3以螺旋形式形成的螺纹4，螺纹具有螺距4’。螺纹4的从面5的牙形相对于螺纹直径成角度α(优选地为10°-15°)，其中螺纹直径垂直于杆芯3的纵向轴线。螺纹牙形还具有导面6，导面6具有从杆芯3延伸到导面上的部位7的弯曲部分6a，其中，弯曲部分6a过渡到线性部分6b，线性部分6b相对于所述直径成角度β(17°至25°)并延伸到尖端8。从部位7至尖端8的距离在螺纹高度9的23-27％的范围内。而且，弯曲部分6a的半径10的大小是标称螺纹直径或尺寸的0.22至0.30倍。

具有前述螺纹几何形状的紧固件通过产生螺母锚定件材料流动而形成改进的性能状态。不过，这种材料流动不如所希望的那样平滑，而且在紧固件插入过程中，现有技术的螺钉仍然具有一些导致螺母锚定件材料出现应力裂纹的可能。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供具有螺纹牙形的螺纹紧固件，其当用于柔性螺母锚定件材料时提供更好的组装或攻丝转矩，特别是对螺纹脱扣或失效转矩提供高阻力。

本发明的另一目的在于，提供这种类型的紧固件，其当组装到螺母锚定件时在紧固件和螺母锚定件的配合螺纹牙形处提供更好的组装载荷分布。

本发明的又一目的在于，提供这样的紧固件，其在形成螺母锚定件螺纹的过程中形成平滑的螺母锚定件材料流动，并且避免在螺母锚定件材料内产生显著的作用力方向变化。

本发明的进一步的目的在于，提供这种类型的紧固件，其在紧固件攻丝于锚定件时使螺母锚定件材料中出现应力裂纹的可能性最小。

在下文中，其它目的将变得显而易见并将变得明显。

因此，本发明包括结构、元件组合和部件构造的特征，这些将在以下详细描述中例示，本发明的范围将由权利要求限定。

通常，本发明的紧固件包括杆，所述杆包括具有纵向轴线的大致柱形的杆芯和围绕杆芯且沿杆芯延伸的螺旋螺纹。紧固件还包括在杆的一端处的驱动头。螺纹具有以限定半径形成的牙形，从而在紧固件或螺钉组装到螺母锚定件时形成可变的力矢量。这种螺纹牙形增强了配合螺纹强度，并提高了组装过程中螺母锚定件螺纹的防损能力。

螺纹牙形在轴向截面中包括多个区域。更具体地，存在第一区域，其包括从杆芯延伸到螺纹深度22-27％数量级的位置的凹形导面部分。在这一点上，其类似于图1中所示的现有技术紧固件的部分或区域6a。不过，在本紧固件中，凹形导面部分在公切线处平滑过渡到具有凸形结构的第二区域，使得沿导面的螺纹牙形尖端朝向紧固件导程入口部分(即，螺钉尖端)而尺寸减小。

螺纹牙形还在其从面处包括第三区域，第三区域从杆芯延伸到处于螺纹牙形深度约一半的部位。在这一部位，从面过渡到第四区域，第四区域被构造为沿螺纹牙形的外半部的凸形部分。第五和最后的区域被构造以凸形半径，此凸形半径在螺纹尖端将导面凸形半径和从面凸形半径融合在一起。

如将所见，前述在各螺纹牙形区域或部分中的半径组合改善了当紧固件拧入锚定件中时螺母锚定件柔韧材料平滑流动的能力，并改善了包括本发明的自攻丝螺钉或紧固件结合以柔韧材料(例如塑料或轻金属或金属合金)螺母锚定件的组件的整体性能。

附图说明

为了更全面地理解本发明的实质和目的，应参照以下结合附图所作的详细描述，其中：