[发明专利]自攻丝螺纹成型螺钉和相应的螺纹辊模具

说明书

技术领域

本发明涉及在比如合成塑料、树脂等的工件材料中形成内螺纹的螺纹成型螺钉螺纹紧固器以及对应的制造螺钉的螺纹的螺纹辊模具。

背景技术

常规螺钉经常损坏工件的材料，特别是当工件的材料为合成塑料、树脂等时。通常需要较高的驱动转矩紧固工件中的螺钉，这促进了当螺钉被紧固到工件时损坏工件材料的可能性。螺钉也可能剥落、破裂、变得粘到材料中，和/或可能在工件材料中形成应力裂纹。对工件材料和螺钉的这种损坏削弱了在工件材料和螺钉之间形成的联接部的完整性。

已经尝试改进螺钉螺纹设计。但是如所提到的，常规螺钉螺纹不足以满足关键的功能需求，且联接部的强度和完整性受损。例如，已经公开的先前的一些螺纹包括美国专利4,527,932、美国专利5,544,993、美国专利6,672,813和美国专利5,061,135。在一些应用中已经尝试在工件材料上采用这些先前的螺钉螺纹设计以提供螺钉到工件中的可靠插入。但是，常规的螺钉螺纹设计在比如形状配合的联接、破坏转矩、抗扭强度等领域还没有实现最佳结果。具体地，螺钉至常规螺钉螺纹设计的工件中的组装效率和灵活性不容易应用于产品微型化应用，在产品微型化应用中利用工件材料形成的螺钉螺纹的联接部的不太完整性阻碍了设计方案。

因此，需要缓解与现有技术相关的问题和缺陷的一种螺纹成型螺钉螺纹和相应的螺纹辊。

发明内容

本发明的一方面是一种自攻丝螺纹成型螺钉螺纹紧固器，用于紧固到由该紧固器在工件中形成的孔内，该紧固器包括：头部，该头部具有与驱动器头接合的驱动部；以及具有螺纹的柄部(shank)，该螺纹具有带有小径和大径的对称的螺纹牙型，大径限定螺钉螺纹的螺纹顶部，而小径限定螺钉螺纹的螺纹根部，由螺钉螺纹的在形成螺纹侧面的相邻螺纹顶部之间的表面限定的螺钉螺纹的牙型，该螺纹侧面沿螺纹根部具有恒定半径的第一中心部分，该半径在螺纹根部处、在每个相邻的螺纹顶部处，以及在两个过渡交点处是共同的，该螺纹侧面的牙型具有第二部分和第三部分，由在每个过渡交点和每个相邻螺纹顶部之间具有不同曲率半径的表面限定该第二部分和第三部分。

在实施例中，第二部分和第三部分的不同的曲率半径相对于螺钉螺纹牙型的中心部分的恒定半径沿螺纹根部变化。第二部分和第三部分的不同的曲率半径可沿螺纹根部小于螺钉螺纹牙型的中心部分的恒定半径。第二部分和第三部分的螺钉螺纹牙型的表面可以是形成在顶部和相邻过渡交点之间的笔直刃部。螺纹表面、螺纹顶部、螺纹根部和螺纹侧面布置成使韧性材料在不使工件的周围的韧性材料开裂或损坏的情况下变形。螺纹布置成使工件的韧性材料抵着螺纹侧面的表面变形。螺纹侧面的第二部分和第三部分布置成使工件的韧性材料抵着螺纹侧面的恒定半径的中心部分的表面变形。螺纹侧面的具有恒定半径的中心部分的半径限定确定螺纹的螺距的构造圆。螺纹的螺距由共享螺纹顶部的相邻构造圆之间的切线确定。紧固器的螺纹螺距促使韧性材料朝着螺纹根部移位。

本发明的一方面是一种用于制造螺纹成型螺钉螺纹紧固器的螺纹辊模具，该螺纹成型螺钉螺纹紧固器用于紧固到由该紧固器在工件中形成的孔内，该紧固器包括：头部，该头部具有与驱动器头接合的驱动部；以及具有螺纹的柄部，该螺纹具有带有小径和大径的对称的螺纹牙型，大径限定螺钉螺纹的螺纹顶部，而小径限定螺钉螺纹的螺纹根部，由螺钉螺纹的在形成螺纹侧面的相邻螺纹顶部之间的表面限定的螺钉螺纹的牙型，该螺纹侧面沿螺纹根部具有恒定半径的第一中心部分，该半径在螺纹根部处、在每个相邻的螺纹顶部处，以及在两个过渡交点处是共同的，该螺纹侧面的牙型具有由在每个过渡交点和每个相邻螺纹顶部之间具有不同曲率半径的表面限定的第二部分和第三部分。在实施例中，螺纹辊模具包括具有与螺纹成型螺钉相同的牙型的模具面。

附图说明

为了可通过非限制性示例从结合附图进行的以下描述充分地且更清楚地理解本发明的实施例，在附图中相似的附图标记表示相似或对应的元件、区域和部分，且在附图中：

图1A-图1D显示了根据本发明实施例的螺纹成型螺钉的侧透视图(图1A)、沿图1A的线A-A截取的螺钉的横截面(图1B)、螺纹牙型的放大视图(图1C)和螺纹成型螺钉的基本构造和几何形状(图1D)；

图2A-图2B显示了根据本发明实施例的螺钉的侧视图和横截面图，其中螺纹成型螺钉由柱形墩锻坯料辊而成(图2A)，以及沿图2A的线A-A截取的螺钉的横截面(图2B)；

图3A-图3B显示了根据本发明实施例的形成螺纹的辊螺纹模具的侧视图(图3A)和辊螺纹模具的面(图3B)；