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TW201727087A - 易起始螺釘 - Google Patents

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TW201727087A
TW201727087A TW105130801A TW105130801A TW201727087A TW 201727087 A TW201727087 A TW 201727087A TW 105130801 A TW105130801 A TW 105130801A TW 105130801 A TW105130801 A TW 105130801A TW 201727087 A TW201727087 A TW 201727087A
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林尼爾斯 拉森
歐維 拉森
克里斯托弗 林德布爾格
喬傑恩 弗爾克
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艾斯維製造公司
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Abstract

一種螺釘(10)，其包括一尖端(11)；一頭部(12)，其用於容置一工具，以繞著該螺釘(10)的一轉動軸線(17))轉動該螺釘(10)；以及一螺紋(15)，其從該尖端(11)朝向該頭部(12)延伸，該螺紋(15)具有一螺紋深度(w)，其沿著該螺釘的一長度變化(10)，介於一最小的螺紋深度以及一最大的螺紋深度(wmax)之間，其中，該螺紋(15)包括一尖端螺紋部分(18)，其沿著繞著該螺釘(10)的該轉動軸線(17)的一半轉或更少轉延伸，且展現出一在該尖端螺紋部分(18)內相當於該最大的螺紋深度(wmax)的至少一半的螺紋深度增量(Δw1)。藉此，一被減小的軸向作用力被需要用於該螺釘的起始進入一工件。

Description

易起始螺釘
本案發明是有關一種螺釘。該螺釘對木質材料或複合材料是特別有用的。
螺釘越來越常被使用於支援木材及其他建築元件之固緊用的釘子。使用一習用的自攻螺釘，一基本上的軸向作用力，典型地是必須在起始驅動該螺釘進入該建築元件的該螺釘的轉動之前被施加。此對該木材螺釘的使用者而言，可能是不舒服的，特別是在朝上地或在頭的上方於前進方向裝設該等螺釘的時候。此外，一些時間被耗費在推動各螺釘進入該建築元件，在考慮到連接一建築工程或是近似者可能需要被裝設的大量螺釘，其可能會增加一顯著的時間量。
一種用於減低所需要的軸向作用力的方法由AU2014202698所揭示。AU2014202698揭示一種木材螺釘，其具有一附帶有一圓形的橫斷面的第一尖端部分，以及一附帶有一多角形的橫斷面的第二尖端部分。該第二尖端部分終止於該多角形的橫斷面的一頂點，且該螺釘螺紋被構形成在該等第一及第二尖端部分上無中斷。根據AU2014202698，該螺釘的容易穿透係由該第一尖端部分的一小的圓錐角度以及直徑所提供。
雖然根據AU2014202698的該螺釘的該小的圓錐角度，在減 小相關一螺釘的裝設所需要的該軸向作用力上，可能是有益的，但是仍顯示有改進的空間。特別是，顯示有用於提供需要一甚至是較小的初始軸向作用力的一易起始螺釘的空間。
鑒於習知技術之該等先前所述的以及其他的缺點，本案發明的一目的為提供一種改良過的螺釘，且特別是提供一種需要一甚至是較小的初始軸向作用力的易起始螺釘。
根據本案發明的一第一觀點，其因而被提供有一種螺釘，其包括一尖端；一頭部，其用於容置一工具，以繞著該螺釘的一轉動軸線轉動該螺釘；以及一螺紋，其從該尖端朝向該頭部延伸，該螺紋具有一螺紋深度，該螺紋深度沿著該螺釘的一長度變化，介於一最小的螺紋深度以及一最大的螺紋深度之間，其中，該螺紋包括一尖端螺紋部分，其沿著繞著該螺釘的該轉動軸線的一半轉或更少轉延伸，且展現出一在該尖端螺紋部分內相當於該最大的螺紋深度的至少一半的螺紋深度增量。
該用詞“螺紋深度”應被瞭解為該螺紋於徑向的延伸，亦即是於一垂直於該螺釘的該轉動軸線的方向。
應了解到，該螺紋不須要從該尖端朝向該螺釘的該頭部不間斷地延伸，但是，在從該尖端處的一螺紋起始點至該螺紋的一末端之間的一或數個位置，該螺紋是可整個或部分地空缺。
再者，該螺釘可包括一鄰接該螺釘的該頭部之無螺紋的部分。
本案發明是基於體認到，在極靠近該螺釘的該尖端處的該螺 紋的構形，對該螺釘的起始行為是極為緊要的。特別是，本案發明人已體認到，在該螺紋的軸向導向的(朝向該螺釘的該頭部)表面的該尖端處的一快速的增加，會導致扭轉力至驅動該螺釘進入該建築元件的軸向作用力的一非常有效率的初始轉換。
藉由將該螺紋構形成快速地趨近其最大的螺紋深度，該螺釘的該軸向驅動作用力會從轉動起始快速地增大，導致該螺釘以減小的力氣的一快速的進入。
特別是，本案發明人已發現到，一種具有一在該尖端處的螺紋部分(該尖端螺紋部分)的螺釘，該螺紋部分沿著繞著該螺釘的該轉動軸線的一半轉或更少轉延伸，且展現出一在該尖端螺紋部分內相當於該最大的螺紋深度的至少一半的螺紋深度增量，相較於具有近似的整體尺寸的一習用的木材螺釘，會需要一基本上較小的用於起始穿透進入一工件的軸向作用力。如同先前所解說的，此接著提供用於改良過的人體工學設計以及提高的生產率。
甚至更有利的是，在該尖端螺紋部分內的該螺紋深度增量，可相當於該最大的螺紋深度的至少百分之七十。
在該尖端螺紋部分內的該螺紋深度增量，較佳地可為一單調的增加，以提供用於該螺紋的該軸向導向的表面之該所想要的快速增加。
為了提供用於該所想要的快速起始作用，該尖端螺紋部分可有利地被設置在或是非常靠近該螺釘的該尖端。例如，該尖端螺紋部分可被設置在離該螺釘的該尖端三毫米內。
根據本案發明的各種不同的實施例，該螺紋可從在該螺釘的 該尖端處的一螺紋起始點延伸出，且該螺紋可進一步展現出該螺紋深度的一第一平均增加率，該第一平均增加率相關繞著該轉動軸線沿著從該螺紋起始點的一第一半轉的轉動角度；以及該螺紋深度的一第二平均增加率，該第二平均增加率相關繞著該轉動軸線沿著從該螺紋起始點直接地接著該第一半轉的一第二半轉的轉動角度，其中，該第一平均增加率為該第二平均增加率的至少三倍。
介於該第一平均率以及該第二平均率之間的該三的因數，已被證實代表一介於該所想要的易起始行為以及該螺釘的可製造性之間有利的權衡。
根據本案發明的各種不同的實施例，該螺釘有利地可為一種適用於木材以及複合材料等等的自攻螺釘。
因此，在某些範例實施例中，該螺釘為一木材螺釘。藉由範例，該木材螺釘的該頭部包括一截頭錐形的橫斷面。
在以下，根據本案發明的諸實施例的該螺釘有時被稱作為一木材螺釘。此不應被解釋作為限制由該等隨附的申請專利範圍所界定的範圍。
根據本案發明的諸實施例的該螺釘，可進一步地包括一螺釘本體，該螺釘本體從該頭部延伸至一螺釘本體尖端。該螺紋可沿著該螺釘本體延伸。
為了提供在用於起始該螺釘所需的該軸向作用力上的一進一步減小，該先前所述的第一平均增加率可為該第二平均增加率的至少五倍。
根據諸實施例，該螺紋起始點基本上可和該螺釘的該尖端重合，使得該螺紋起始為該螺釘接觸到該工件的第一部分。
應注意到，在此些實施例中，該螺紋起始基本上可和該螺釘本體的末端(該螺釘本體尖端)重合，或是延伸超出該螺釘本體的該末端。在該後一種狀況下，該螺釘的該尖端可由一捲成圈狀的自由螺紋所形成，近似於一螺旋拔塞器。
此外，該螺釘包括該尖端的一部分可具有一錐形的包絡，以促進穿透進入該工件。
再者，於諸實施例中，該螺釘的該尖端可形成一螺釘錐點，以促進該螺釘的精確的以及不同的放置，以及當該螺釘的轉動被起始時，引導該螺紋來進入該工件。
根據本案發明的一第二觀點，其提供有一種螺釘，該螺釘包括：一尖端；一頭部，其用於容置一工具，以繞著該螺釘的一轉動軸線轉動該螺釘；以及一螺紋，其從在該尖端的一螺紋起始點朝向該頭部延伸，該螺紋具有一螺紋深度，其中，該螺紋展現出：該螺紋深度的一第一平均增加率，該第一平均增加率相關繞著該轉動軸線沿著從該螺紋起始點的一第一半轉的轉動角度；以及該螺紋深度的一第二平均增加率，該第二平均增加率相關繞著該轉動軸線沿著從該螺紋起始點直接地接著該第一半轉的一第二半轉的轉動角度，其中，該第一平均增加率為該第二平均增加率的至少三倍。
再者，該螺釘有利地可以此種方式被構形，該方式為，在從該螺紋起始點的一全轉之後，一螺紋深度是大於該螺紋的一最大的螺紋深 度的一半。
甚至更有利地，該螺紋深度在從該螺紋起始點的一全轉之後，可大於該最大的螺紋深度的百分之八十。
參考顯示本案發明的一範例實施例的該等隨附圖式，本案發明的此些以及其他的觀點現在將被更詳細地說明，其中：圖1a至c圖示說明一習知的螺釘；圖2為一圖表，其圖示說明，在圖1a至c中的該螺釘的該螺紋深度，為離該螺紋起始點的該轉動角度的一函數；圖3a至c圖示說明一根據本案發明的一範例實施例的螺釘；圖4為一圖表，其圖示說明，在圖3a至c中的該螺釘的該螺紋深度，為離該螺紋起始點的該轉動角度的一函數；圖5a至b概略地顯示根據本案發明的諸實施例的該螺釘的該尖端的一第一可替代式構形；圖6a至b概略地顯示根據本案發明的諸實施例的該螺釘的該尖端的一第二可替代式構形；以及圖7a至b概略地顯示根據本案發明的諸實施例的該螺釘的該尖端的一第三可替代式構形。
在本案詳細的說明中，根據本案發明的該螺釘的各種不同的實施例主要是參考一木材螺釘被討論，該木材螺釘具有一直接地鄰接該螺釘頭部的無螺紋的桿身部分，以及一帶有一截頭錐形的橫斷面的螺釘頭部。
應注意到，此絕不會限制到本案發明的範圍，其同樣地包括，例如是，具有其他的螺紋構形以及頭部構形的螺釘。例如，該螺紋可從該頭部一路行至該螺釘的該尖端。此外，該頭部可具有任何其他適當的構形，例如是具有一平的或是凹陷的底部等等。
再者，展現出在螺紋深度的一非常快速的增量的該尖端螺紋部分，已大致地被圖示說明成從該螺紋起始點起始。應注意到，此不必要是該種狀況，而是，相較於該螺紋起始點，該尖端螺紋部分可沿著該螺紋較後起始。
圖1a至c圖示說明一習知的螺釘，用於圖示說明藉由一尖銳的尖端達成容易地穿透進入一工件的該先前已知的方式，該尖端具有一相當小的圓錐角度以及小的直徑。
圖1a為一習知技術螺釘100的一側視圖，該習知技術螺釘100具有一尖端101以及一頭部102。如同在圖1a中被指出的，該螺釘100具有一本體104以及一螺紋105，該螺紋105從在該尖端101的一螺紋起始點106朝向該螺釘100的該頭部102延伸。
按照慣例，當從該頭部102朝向該尖端101被觀看時，繞著一轉動軸線107，該螺紋105沿著該螺釘100盤旋，以使該螺釘100能通過順時針轉動被螺轉進入一工件。
在圖1b中，其為在圖1a中的該螺釘100的該尖端101的一放大視圖，該尖端101的該“尖銳度”，是由在該螺釘100的該尖端101附近的該小的圓錐角度α以及該小的螺紋深度w被表現出。
習知技術螺釘100在該尖端101附近的該螺紋105的構形， 現在將參考圖1c被說明，該圖為該尖端101沿著該轉動軸線107被觀看時的一平面視圖，以及圖2，其為一圖表，顯示該螺紋深度w為轉動角度θ的一函數。
如在圖2的該圖表中可被看見的，習知技術螺釘100的該螺紋深度w(θ)，於繞著該轉動軸線107從該螺紋起始點106的一第一半轉(從0°至180°)期間，隨著逐漸增大的轉動角度θ，以一第一平均增加率K1(θ)成長，以及於該第二半轉(從180°至360°)期間，隨著逐漸增大的轉動角度θ，以一第二平均增加率K2(θ)成長。
對一習知技術螺釘100的一典型的範例，該第一平均增加率K1(θ)0.002mm/°，以及該第二平均增加率K2(θ)0.001mm/°。
據此，該第一平均增加率約為該第二平均增加率的兩倍。
此外，用於習知技術螺釘100的該螺紋深度w，以一增加至該最大的螺紋深度的緩慢的逐漸減小率逐漸地增加(在繞著該轉動軸線107數轉之後)。如從在圖2的該圖表中介於在一半轉(該第一半轉)期間在螺紋深度的該最大的增量Δw1以及該最大的螺紋深度wmax之間的一比較，可清楚地看到，習知技術的螺釘100並不具有一尖端螺紋部分，該尖端螺紋部分是沿著繞著習知技術螺釘100的該轉動軸線的一半轉或更少轉延伸，以及展現出一在該尖端螺紋部分內相當於該最大的螺紋深度wmax的至少一半的螺紋深度增量。
一根據本案發明的一範例實施例的螺釘，現在將參考圖3a至c以及圖4被說明。在此範例實施例中，該螺釘為一種打算被用於木質材料或是近似的複合材料的木材螺釘。
首先轉至圖3a，其為該具創作性的螺釘10的一側視圖，該螺釘10具有一尖端11以及一頭部12。在此範例實施例中，該頭部具有一截頭錐形的橫斷面。一帶有一截頭錐形的橫斷面的螺釘頭部，對打算被用於木質材料或是近似的複合材料的木材螺釘是特別有用的。如同在圖3a中被標示的，該螺釘10具有一本體14以及一螺紋15，該螺紋15從在該尖端11的一螺紋起始點16朝向該螺釘10的該頭部12延伸。
當從該頭部12朝向該尖端11被觀看時，繞著一轉動軸線17，該螺紋15沿著該螺釘10盤旋，以使該螺釘10能通過順時針轉動被螺轉進入一工件。
類比於先前參考圖1a至c以及圖2被說明的習知技術螺釘100，在圖3a至c中的該具創作性的螺釘10，可展現出一螺釘本體14，其具有在該螺釘10的該尖端11處的一相當小的直徑以及圓錐角度，以減少必須隨著該螺釘10進入一工件被排出的材料量。
介於在圖3a至c中的該具創作性的螺釘10以及在圖1a至c中的習知技術螺釘100之間的該主要的不同點，反倒是在於在該螺釘10的該尖端11處的該螺紋15的構形。為了減小啟動該螺釘10的該穿透進入該工件所需的該軸向作用力，該螺紋15被構形成，幾乎立即地呈現一基本上軸向被定向的驅動表面給該工件。為此，該具創作性的螺釘10包括有一尖端螺紋部分18，其展現出一在螺紋深度w之非常快速的增量。在圖3a至c的該範例實施例中，該尖端螺紋部分從該螺紋起始點16延伸出。該螺紋15在該螺釘10的該尖端11處的構形，將參考圖3c以及圖4被更詳細地說明於下。
該具創作性的螺釘10在該尖端11附近的該螺紋15的構形，現在將參考圖3c被進一步說明，圖3c為沿著該轉動軸線17被看時之該尖端11的一平面視圖，以及圖4為一圖表，其顯示為轉動角度θ的一函數的該螺紋深度w。
如在圖4的該圖表中可被看見的，該螺釘10的該螺紋深度w(θ)，於繞著該轉動軸線17從該螺紋起始點16的一第一半轉(從0°至180°)期間，隨著逐漸增大的轉動角度θ，以一第一平均增加率K1(θ)成長，以及於該第二半轉(從180°至360°)期間，隨著逐漸增大的轉動角度θ，以一第二平均增加率K2(θ)成長。
對於根據參考圖3a至c被說明的本案發明的該範例實施例的該螺釘10，該第一平均增加率K1(θ)0.007mm/°，以及該第二平均增加率K2(θ)0.001mm/°。
據此，該第一平均增加率約為該第二平均增加率的七倍。此為在該螺紋深度w的該非常快速的初始增加的一種策略。由於在該螺紋深度的此快速的初始增加，被施加至該螺釘10的該扭轉力，從該螺釘10的該轉動的非常起始處，便已被轉換成一軸向驅動作用力。
此外，該具創作性的螺釘10的該尖端螺紋部分18，展現出一在該尖端螺紋部分18內相當於該最大的螺紋深度wmax的至少一半的螺紋深度增量Δw1。此被概略地標示在圖4中。
以上，該具創作性的易起始螺釘10的一範例實施例係參考圖3a至c以及圖4被說明。應了解到，該螺釘10的該尖端11可以其他的方式被構形，而仍達成該所想要的易起始行為。
首先參考圖5a至b，該螺紋15可初始地延伸於一方向，該方向基本上是垂直於該螺釘10的該轉動軸線17。該螺紋深度w接著會以離該螺紋起始點16的該轉動角度θ的一步級函數增大。
轉至圖6a至b，該螺紋15可替代式地從一螺紋起始點16起始，該螺紋起始點16係自該螺釘10的該本體14分離開的。在圖6a至b的該範例式構形中，該螺紋起始點16亦未在該轉動軸線17上。
最後參考圖7a至b，該螺紋15延伸超出該螺釘10的該本體14，使得該螺紋15為該螺釘10被呈獻給該工件的該第一部分。
先前參考圖5a至b、6a至b、以及7a至b被簡要地說明的各該等螺釘10具有一螺紋15，該螺紋15包括一尖端螺紋部分，該尖端螺紋部分繞著該螺釘的該轉動軸線延伸一半轉或更少轉，且展現出一在該尖端螺紋部分內相當於該最大的螺紋深度的至少一半的螺紋深度增量。
再者，先前參考圖5a至b、6a至b、以及7a至b被簡要地說明的各該等螺釘10具有一螺紋15，該螺紋15展現出該螺紋深度的一第一平均增加率，該第一平均增加率相關繞著該轉動軸線沿著從該螺紋起始點的一第一半轉的轉動角度；以及該螺紋深度的一第二平均增加率，該第二平均增加率相關繞著該轉動軸線沿著從該螺紋起始點直接地接著該第一半轉的一第二半轉的轉動角度，其中，該第一平均增加率為該第二平均增加率的至少三倍。
本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解到，本案發明絕不受限於先前被說明的該等較佳的實施例。相反的，在該等隨附的申請專利範圍的範疇中，許多的修改以及變化是可能的。在該等申請專利範 圍中，該用詞"包括"並不排除其他的元件或是步驟，且該不定冠詞"一"或是"一個"並不排除多個。在該等申請專利範圍中的任何參考符號不應被解讀為限制該範圍。
11‧‧‧尖端
14‧‧‧本體
15‧‧‧螺紋
16‧‧‧螺紋起始點
17‧‧‧轉動軸線
18‧‧‧尖端螺紋部分
w‧‧‧螺紋深度

Claims (14)

  1. 一種螺釘(10)，其包括：一尖端(11)；一頭部(12)，其用於容置一工具，以繞著該螺釘(10)的一轉動軸線(17))轉動該螺釘(10)；以及一螺紋(15)，其從該尖端(11)朝向該頭部(12)延伸，該螺紋(15)具有一螺紋深度(w)，其沿著該螺釘(10)的一長度而在一最小的螺紋深度以及一最大的螺紋深度(wmax)之間變化，其中，該螺紋(15)包括一尖端螺紋部分(18)，其繞著該螺釘(10)的該轉動軸線(17)延伸一半轉或更少轉，且展現出一在該尖端螺紋部分(18)內相當於該最大的螺紋深度(wmax)的至少一半的螺紋深度增量(Δw1)。
  2. 根據申請專利範圍第1項的螺釘(10)，其中，在該尖端螺紋部分(18)內的該螺紋深度增量(Δw1)相當於該最大的螺紋深度(wmax)的至少百分之七十。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項的螺釘(10)，其中，該螺紋深度(w)在該尖端螺紋部分(18)內單調地遞增。
  4. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項的螺釘(10)，其中，該尖端螺紋部分(18)是位在離該螺釘(10)的該尖端(11)少於三毫米處。
  5. 根據申請專利範圍第1至4項中任一項的螺釘(10)，其中，該螺紋(15)從一在該尖端(11)的螺紋起始點(16)延伸出。
  6. 根據申請專利範圍第5項的螺釘(10)，其中，該螺紋(15)展現出：該螺紋深度的一第一平均增加率(K1(θ))，該第一平均增加率(K1(θ))相 關繞著該轉動軸線(17)沿著從該螺紋起始點(16)的一第一半轉的轉動角度(θ)；以及該螺紋深度的一第二平均增加率(K2(θ))，該第二平均增加率(K2(θ))相關繞著該轉動軸線(17)沿著從該螺紋起始點(16)直接地接著該第一半轉的一第二半轉的轉動角度(θ)，該第一平均增加率(K1(θ))為該第二平均增加率(K2(θ))的至少三倍。
  7. 根據申請專利範圍第6項的螺釘(10)，其中，該第一平均增加率為該第二平均增加率的至少五倍。
  8. 根據申請專利範圍第1至7項中任一項的螺釘(10)，其中：該螺釘(10)進一步包括一螺釘本體(14)，該螺釘本體(14)從該頭部(12)延伸至一尖端(11)；以及該螺紋(15)沿著該螺釘本體(14)延伸。
  9. 根據申請專利範圍第5至7項或是根據依附於申請專利範圍第5至7項下的申請專利範圍第8項的螺釘(10)，其中，該螺紋起始點(16)基本上和該尖端(11)重合。
  10. 根據申請專利範圍第1至9項中任一項的螺釘(10)，其中，該螺釘(10)包括該尖端(11)的一部分，具有一錐形的包絡。
  11. 根據申請專利範圍第1至10項中任一項的螺釘(10)，其中，該頭部(12)具有一截頭錐形的橫斷面。
  12. 一種螺釘(10)，其包括：一尖端(11)；一頭部(12)，其用於容置一工具，以繞著該螺釘(10)的一轉動軸線(17)) 轉動該螺釘(10)；以及一螺紋(15)，其從在該尖端(11)處的一螺紋起始點(16)朝向該頭部(12)延伸，該螺紋(15)具有一螺紋深度(w)，其特徵在於該螺紋(15)展現出：該螺紋深度的一第一平均增加率(K1(θ))，該第一平均增加率(K1(θ))相關繞著該轉動軸線(17)沿著從該螺紋起始點(16)的一第一半轉的轉動角度(θ)；以及該螺紋深度(W)的一第二平均增加率(K2(θ))，該第二平均增加率(K2(θ))相關繞著該轉動軸線(17)沿著從該螺紋起始點(16)直接地接著該第一半轉的一第二半轉的轉動角度(θ)，該第一平均增加率(K1(θ))為該第二平均增加率(K2(θ))的至少三倍。
  13. 根據申請專利範圍第12項的螺釘(10)，其中，在從該螺紋起始點(16)的一全轉之後的一螺紋深度(w)，是大於該螺紋(15)的一最大的螺紋深度(wmax)的一半。
  14. 根據申請專利範圍第13項的螺釘(10)，其中，在從該螺紋起始點(16)的一全轉之後的該螺紋深度(w)，是大於該最大的螺紋深度(wmax)的百分之八十。
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