TW201812187A - 高性能螺紋滾製及螺紋鎖固緊固件 - Google Patents

Abstract

提供一種螺紋滾製和自動鎖固緊固件。一螺紋滾製外部螺紋係沿著該緊固件的軸桿設置。一非連續核心螺紋也被設置其上。

Description

高性能螺紋滾製及螺紋鎖固緊固件 【優先權主張】

本申請主張由巴比李布席齊克(Bobby Lee Budziszek)於2016年8月18日申請之美國臨時案申請號62/376,704名稱為高性能螺紋滾製及螺紋鎖固緊固件之優先權，其全部內容在此引入作為參考。

本發明關於螺紋滾製緊固件，且更特別的是，關於螺紋滾製及螺紋鎖固緊固件。

高性能螺紋滾製緊固件(也就是，在螺釘中形成內螺紋的緊固件)已經被運用多年。同樣地，螺紋鎖固緊固件亦被當作緊固系統許多年。舉例來說，在美國專利案第6,089,806號，標題為「用於自攻緊固件之胚料(BLANK FOR SELF-TAPPING FASTENER)」；美國專利案第5,722,808號，標題為「有螺紋緊固系統(THREADED FASTENER SYSTEM)」；以及美國專利案第4,351,626號，標題為「自動鎖固有螺紋緊固件(SELF-LOCKING THREADED FASTENER)」中說明過關於螺紋滾製緊固件 或螺紋鎖固緊固件之獨特功能的先前緊固件的範例，本文以引用的方式將每一案的內容併入。

第1圖為本技術中目前已知的自動鎖固緊固件與螺母組合100的示範側視圖。該緊固件包括一頭部105、一無螺紋桿部115、以及一有螺紋桿部110。該有螺紋桿部操作上和一有螺紋螺母構件120交互作用，以便形成一自動鎖固緊固件組合。一般來說，該有螺紋桿部110包含一特殊螺紋設計，其產生一穩固的金屬至金屬接觸並且在受到振動力量作用時防止該緊固件與螺母相對於彼此橫向移動以及該緊固件的鬆動。

第2圖為本技術中目前已知的示範螺紋滾製緊固件200的示範側視圖。該緊固件200包括具有基底210的一頭部205。一桿部225延伸自該處，其具有一有螺紋部215以及一螺紋滾製部225。圖中的螺紋滾製部225被設計成當適當的旋轉力透過頭部205被施加至緊固件200時在材料，例如，無螺紋螺母構件(未顯示)，中形成適當的螺紋。該緊固件可能如SAE-J1237 1979中的定義，本文以引用的方式將其內容併入。

如上面所述，具有自動鎖固能力的緊固件係本技術中已知。同樣地，螺紋滾製緊固件亦為本技術中已知。然而，卻沒有兼具螺紋滾製和自動鎖固的緊固件。本領域需要兼具兩項特點的單件緊固件，因為可以簡化設計選項。

藉由提供一種螺紋滾製與自動鎖固緊固件( 螺絲)以克服先前技術之上述缺點。該螺紋(或其它緊固件)提供高性能螺紋滾製能力以及一種機械鎖固特點，其在以該螺絲螺紋的新穎設計為基礎的螺母(或其它材料)中的新成形螺紋之間例示產生交錯循序干涉。該鎖固元件(或核心螺紋)不同於依賴接合表面處的壓力的先前技術系統。相反地，在該緊固件上的鎖固元件藉由重新形成該些緊固件核心周圍的螺母螺紋材料產生螺紋介面，以便提供用以防止可能肇因於被施加至該緊固件-螺母組裝件之外部(舉例來說，振動)作用力的生鬆動傾向的機械介面。

該鎖固元件包括一核心螺紋，其具有比該緊固件的外部螺紋較小的直徑。該核心螺紋在該緊固件的主體中並非連續。操作中，該鎖固元件，或核心螺紋，會使先前產生的內螺紋變形，產生一內部壓力區。這僅導致該內螺紋的一部分變形；然而，完全形成的外螺紋與內螺紋則形成夾縮(pinch)，其產生內部鎖固。在該鎖固元件使該內螺紋的一部分變形後，該緊固件的外部螺紋會重新形成該內螺紋。因為該等鎖固元件非連續，當移除該緊固件時，該等外螺紋將該等內螺紋重新形成為它們的原始形狀，從而可以重新使用該螺母構件。

使用預攻螺母構件(pre-tapped nut member)時適用雷同原理。當該緊固件被***時，該等外部螺紋將遵循該等內螺紋，而該鎖固元件會使該內螺紋變形。該等外部螺紋會在***與移除期間保持且重新形成該等內螺紋。

100‧‧‧自動鎖固緊固件與螺母組合

105‧‧‧頭部

110‧‧‧有螺紋桿部

115‧‧‧無螺紋桿部

120‧‧‧有螺紋螺母構件

200‧‧‧螺紋滾製緊固件

205‧‧‧頭部

210‧‧‧基底

215‧‧‧有螺紋部

220‧‧‧螺紋滾製部

225‧‧‧桿部

300A‧‧‧緊固件

300B‧‧‧緊固件

305‧‧‧頭部

310‧‧‧基底

315‧‧‧螺紋

320‧‧‧導線入口部

325‧‧‧緊固件端部

330‧‧‧鎖固元件

340‧‧‧桿部

500A‧‧‧緊固件

500B‧‧‧緊固件

500C‧‧‧緊固件

600A‧‧‧緊固件

600B‧‧‧緊固件

600C‧‧‧緊固件

600D‧‧‧緊固件

605‧‧‧剖視圖

610‧‧‧剖視圖

615‧‧‧剖視圖

620‧‧‧剖視圖

705‧‧‧螺母

710‧‧‧內緣

805‧‧‧螺母

810‧‧‧內螺紋

本文配合附圖說明本發明的上述與進一步優點，其中，相同元件符號表示相同或實質上相同元件：第1圖，前面已述，為一示範自動鎖固緊固件組合體的側視圖；第2圖，前面已述，為一示範螺紋滾製緊固件的側視圖；第3A圖為根據本發明例示性實施例的一示範螺紋滾製與自動鎖固緊固件的側視圖；第3B圖為用以例示根據本發明例示性實施例的鎖固元件(核心螺紋)之佈置的一示範螺紋滾製與自動鎖固緊固件的側視圖；第4圖為根據本發明例示性實施例的一外部螺紋與一核心螺紋的示範螺紋輪廓圖；第5A圖為根據本發明例示性實施例的一示範螺紋滾製與自動鎖固緊固件的縱向剖視圖；第5B圖為根據本發明例示性實施例的一示範螺紋滾製與自動鎖固緊固件的橫向剖視圖；第5C圖為根據本發明例示性實施例的一示範螺紋滾製與自動鎖固緊固件的橫向剖視圖；第6A圖為根據本發明例示性實施例的一緊固件的部分側視圖；第6B圖為根據本發明例示性實施例的一示範緊固件的部分側視圖，其例示一核心螺紋的起點；第6C圖為根據本發明例示性實施例的一示範緊固件 的部分側視圖，其例示一核心螺紋；第6D圖為根據本發明例示性實施例的一示範緊固件的部分側視圖，其例示一核心螺紋；第7圖為根據本發明例示性實施例的剖視圖，其例示一無螺紋螺母構件中的一示範緊固件；以及第8圖為根據本發明例示性實施例的剖視圖，其例示一有螺紋螺母構件中的一示範緊固件。

本發明提供一種示範螺紋滾製及自動鎖固緊固件。一螺紋滾製外部螺紋於圖中被運用在該緊固件上。複數個新穎鎖固元件，包括一核心螺紋，沿著該緊固件的桿部被設置在非連續位置處的外部螺紋之間，以便提供鎖固功能。該等核心螺紋使該螺母材料變形，以便提供自動鎖固功能。該等外部螺紋重新形成一螺母的內螺紋，以便讓該螺母重新被使用。

第3A圖為根據本發明例示性實施例的一示範緊固件300A的側視圖。圖中的緊固件300A包括具有基底310的一頭部305。一桿部340從該基底310處沿著該緊固件的軸線延伸至一緊固件端部325。在該桿部340的一部分中設置一示範螺旋螺紋315，其具有一外部螺紋。如圖示，該螺旋螺紋315包括如上面併入的SAE-J1237 1979中定義的螺紋滾製螺絲的螺紋並且可以有如IFI 510中定義的螺紋尺寸，本文以引用的方式將其併入。圖中的桿部340還包括一尖細狀導線入口部320，其可被用來將該緊固件安置在根據本發明替代實施例的一螺母構件(未 顯示)內。如圖示，示範鎖固元件(或核心螺紋)330可以散佈在桿部340之具有螺旋螺紋315的部分中，以便提供該新穎鎖固能力，如下面進一步說明。

熟習本領域技術者會明白，圖中的頭部305包括要由一工具，例如，螺絲起子等，接合的適當機構，用以施加旋轉力於其上以達***/移出自一螺母構件的目的。該頭部305可以運用任何類型機構讓一工具接合。

該桿部340可以有實質圓形剖面；或者，可以有替代剖面，例如，其具有如同上面引用的美國專利案第6,089,806號中所述之三個葉片的剖面。

第3B圖為根據本發明例示性實施例的緊固件300B的側視圖。如第3B圖中所示，複數個鎖固元件330沿著桿部340被設置。圖中的鎖固元件被具現為一核心螺紋，下面進一步說明。應該注意的係，在本說明內的鎖固元件與核心螺紋等語詞可互換使用。根據本發明的例示性實施例，該等鎖固元件330係隔著間隔設置，使得一螺母構件必定沿著該桿部的長度被接合。如圖示，該等鎖固元件沿著340被定位成不會有兩個核心螺紋被定位成緊密於該外部螺紋315之螺紋間距(也就是，相鄰螺紋的紋頂之間的距離)的約兩倍。應該注意的係，這係示範距離；於本發明的替代實施例中，鎖固元件330之間的距離可以大於及/或小於該外部螺紋的間距的兩倍。進一步言之，雖然本說明係就該等鎖固元件非連續分散在該桿部中而撰寫，但是，於本發明的替代實施例中，該等鎖固元件可以實質均勻及/或連續分散在該桿部中。因此， 鎖固元件330的數量及頻率可以一螺母構件之類型與厚度的設計選擇為基礎而在不同的緊固件中為不同。因此，第3A、B圖中的鎖固元件330的說明與例示應僅被視為範例。

第4圖為根據本發明例示性實施例的一外部螺紋315與一核心螺紋330的示範螺紋輪廓圖。螺紋之間的最低點彼此分離間距P，也就是，在一螺紋中的任意點處，下一個螺紋的對應位置將在相隔距離P處。如圖示，該等外部螺紋不具有完整的三角形剖面，而是被截頭。如圖示，一未截頭外部螺紋的高度約P的0.8660254。應該注意的係，於替代實施例中，該等外部螺紋的高度可以取決於設計選擇而改變。因此，本文中使用的高度應僅被視為示範性的。

第4圖例示三個度量值：Tmax=0.40714×P

T=0.433013×P

Tmin=0.37886×P。

應該注意的係，此些數值為例示性並且在本發明的替代實施例中可以不同。圖中的T為次要螺紋間距直徑和主要螺紋間距直徑對齊處的量測值。圖中的Tmax為在T之上約1/2間距直徑公差的次要螺紋上量測值。同樣地，圖中的Tmin為在T之下約1/2間距直徑公差的次要螺紋下量測值。

第5A圖為根據本發明例示性實施例的一示範緊固件500A的示範剖視圖。第5A圖顯示沿著直徑線 A-A的一示範緊固件的縱向圖。第5B圖為沿著第5A圖的剖線B-B的一示範緊固件500B的橫向圖。第5C圖為沿著第5A圖的直線C-C的根據本發明例示性實施例的一緊固件的示範剖視圖500C。該等剖視圖500B、C顯示示範外部螺紋外形315以及鎖固元件330。從示範剖面500B、C中會看見，核心螺紋330沿著該桿部的該部分旋轉並且不超過該外部螺紋315的直徑。應該注意的係，示範剖面500B、C係一種例示性三葉片的剖面設計。應該進一步注意的係，於本發明的替代實施例中，可以運用不同的剖面達到本發明的目標。因此，三葉片剖面的說明應僅被視為示範性的。

本文在第6A-D圖中作進一步例示。第6A圖為根據本發明例示性實施例的一緊固件的示範側視與剖視圖600A。剖視圖605例示能夠從第6A圖中看見的外部螺紋315的直徑。在該緊固件的該特殊點處沒有任何鎖固元件。然而，在第6B圖中，一鎖固元件330開始出現在外部螺紋315之間的空間處。當該緊固件繼續旋轉，該鎖固元件330的尺寸繼續增加，如第6C圖中所示。繼續在第6D圖中，該鎖固元件330在外部螺紋315之間達到最大尺寸。

第7圖為根據本發明例示性實施例的剖視圖，一示範無螺紋螺母構件705中已***一示範緊固件。圖中例示該示範螺母705，而該螺母的剖視圖顯示無螺紋的螺母部705以及該螺母構件705的內緣710。螺紋315形成根據本發明例示性實施例的無螺紋螺母構件的適當內螺紋。進一步的鎖固元件330變形如上述的無螺紋螺母構件 ，用以產生一鎖固機構。

第8圖為根據本發明例示性實施例的示範剖視圖，一緊固件被***具有內螺紋810的有螺紋螺母構件805之中。圖中所示的鎖固構件330使該螺母構件805變形，用以產生該鎖固機構。

本說明係就本發明的各種例示性實施例而撰寫。熟習本技術的人士便明白，在不脫離本發明的精神或範疇下，可以對本文中所述實施例進行各種修飾。因此，所述實施例應僅被視為例示性。

Claims (10)

1. 一種緊固件，包括：一頭部，一桿部在第一軸心從該頭部延伸，該桿部具有形成在其上的一螺紋滾製螺旋螺紋；以及一個以上的核心螺紋，沿著該桿部被設置。
2. 如請求項1之緊固件，其中，該桿部具有圓形剖面。
3. 如請求項1之緊固件，其中，該桿部具有具備三個葉片的剖面。
4. 如請求項1之緊固件，其中，該一個以上的核心螺紋沿著該桿部以約一螺母構件的寬度隔開。
5. 如請求項1之緊固件，其中，該一個以上的核心螺紋沿著該桿部被設置在該螺紋滾製螺旋螺紋的螺紋之間。
6. 一種緊固件，包括：一桿部，沿著第一軸心延伸，一頭部被連接至該桿部的一第一端，該頭部垂直於該第一軸心延伸，其中，該頭部被構造成接受一驅動力；一第一螺紋，沿著該桿部從該頭部被設置至實質上該桿部的一第二端，該第一螺紋被構造成於一螺母構件中形成內螺紋；一第二螺紋，沿著該桿部的一個以上的部分被設置，當該緊固件被***該螺母構件中時，該第二螺紋將該螺母構件的材料形成為一鎖固機構。
7. 如請求項6之緊固件，其中，當該緊固件被移除時，該第二螺紋將該螺母構件的材料重新形成。
8. 如請求項6之緊固件，其中，該第一螺紋係一自攻螺紋。
9. 如請求項6之緊固件，其中，該第二螺紋沿著該桿部從該頭部至該桿部的第二端為實質上週期性。
10. 一種系統，包括：一緊固件，具有設置在其上的一第一螺紋與一第二螺紋，該第一螺紋係螺紋滾製螺紋，且該第二螺紋係核心螺紋；以及一螺母構件，該螺母構件在***時藉由該第二螺紋而變形，使得該緊固件與螺母構件被鎖固，且其中，該螺母構件在移除時由該第二螺紋重新形成。