设有用于螺丝钉沉孔的铣肋的螺丝钉及此螺丝钉的用途
阅读说明：本技术 设有用于螺丝钉沉孔的铣肋的螺丝钉及此螺丝钉的用途 (Screw with milling ribs for screw counter bore and use of such screw ) 是由 克劳斯·豪恩斯特拉普·迪星 于 2019-12-16 设计创作，主要内容包括：为了避免木材因沉孔螺丝钉(1)而在孔的边缘出现穗缘,螺丝钉头(2)设有渐缩下侧和倾斜铣肋,而在渐缩下侧上的铣肋之间则有凹穴。(In order to avoid the occurrence of spiking of the wood at the edge of the hole due to the countersunk screw (1), the screw head (2) is provided with a tapered underside and inclined milling ribs, whereas there are pockets between the milling ribs on the tapered underside.)
技术领域
根据权利要求的序言部分，本发明关于螺丝钉，特别是木螺丝钉，其中螺丝钉头的下侧包括渐缩表面，其具有复数个倾斜的铣肋以在螺丝钉的沉孔期间将铣削材料朝向柄而往内压。
背景技术
为了将螺丝钉头适当且平滑地沉孔到材料中，实际中通常是使螺丝钉头的下侧设有齿纹，举例而言为铣肋。铣肋的指向常常使得它们落在也包含螺丝钉的中央轴线的平面上。于其他情形，它们对此种平面倾斜。于更进一步情形，齿纹是弯曲的，举例而言沿着螺旋路径或呈S形曲线。这些多样形状的范例揭示于德国专利案DE3344048A1、德国实用新型专利DE9106746U1、欧洲专利申请案EP0705987、EP1182367、EP2522865、法国专利申请案FR2784722、英国专利申请案GB2227540、GB972653、GB2336415、美国专利US586232、US1151861、US5199839、US7293947、USD708509、中国专利申请案CN101498334A。
于上面所有的在先技术，倾斜铣肋往外压的意思是被铣肋所铣的材料从螺丝钉柄来看是在往外方向上被压。
为了更好理解，「往外压的铣肋」(outwards-pressing milling-rib)一词在此用于歪斜铣肋，而材料在螺丝钉被沉孔到材料中的期间被它往外压。类似而言，「往内压的铣肋」(inwards-pressing milling-rib)一词乃用于歪斜铣肋，而材料在螺丝钉被沉孔到材料中的期间被它朝向柄而往内压。往内压的铣肋具有相对于旋入方向而倾斜一角度的前侧，使得铣肋靠近螺丝钉头周缘的部分在旋入螺丝钉期间为前导。往外压的铣肋具有相对于旋入方向而倾斜的前侧，使得铣肋靠近柄的部分在旋入螺丝钉期间为前导。
铣肋的「前侧」(front-side)一词在此用于当螺丝钉在旋转期间被沉孔到材料中时铣肋被推靠着材料的那一侧。「后侧」(back side)一词是铣肋相对于前侧的相反侧。
欧洲专利申请案EP3067575A1揭示往内压的铣肋，其从圆锥形表面突出并且排列成倾斜指向，这使木材在沉孔期间被迫朝向柄。
欧洲专利申请案EP3002468A1所揭示的肋从头的下侧上的倾斜表面突出。肋呈螺旋弯曲且偏移，并且也在沉孔期间将木材朝向柄而往内压。肋的弯曲使得当肋在沉孔期间开始啮合木材表面时，靠近柄的边缘乃平行于旋转方向，如此则起初的作用在沉孔的第一时期是切割而非铣削。仅在进一步沉孔期间，当肋的其他部分啮合于木材时，角度逐渐偏离切线方向，并且木材表面的起初切割接着是铣削作用。在继续沉孔期间，更深层的木材首先被切割，然后被弯曲肋所铣。
英国专利文件GB15102所揭示的螺丝钉具有笔直、往内压的铣缘，其整合于头的下侧。铣缘是由圆锥形下侧的表面里的凹穴所部分形成，并且所呈的角度使得所铣的木材朝向柄而往内压。这螺丝钉所形成的沉孔是圆锥形。这揭示对于铣缘则强调「它们绝不出现在头的表面」(in no case do they come out at the face of the head)。这在头中整合成凹穴以便维持强度并且具有如同一般螺丝钉的外观。弯曲的铣肋分别揭示于中国台湾专利公开案TW201422932A和中国专利申请案CN103047245A。铣肋设于头的圆锥形下侧里以形成圆锥形沉孔。
对于适当沉孔来说，螺丝钉头和铣肋的形状即使有小变化亦可以具有实质效应。举例而言，螺丝钉头形状和铣肋形状的效应可以导致沉孔显得干净，或者可以导致断裂的木材纤维成为在孔周围的穗缘，这是不想要的。
发明内容
本发明的目的是提供技术改良。尤其，目的是要提供一种螺丝钉，其在材料中(举例而言为木材)具有改善的沉孔能力。这是由下面所更详细描述的螺丝钉来达成。
以木材的替代选择来说，螺丝钉也可用于其他材料的沉孔，包括特定的复合材料(举例而言为基于木材纤维的复合物)和聚合物(举例而言为纤维强化聚合物)。
螺丝钉包括在螺丝钉的第一端的螺丝钉头和从螺丝钉头朝向螺丝钉的相对的第二端而延伸的柄。螺纹设在柄上以藉由固定工具而将螺丝钉旋入材料中。螺丝钉具有纵向中央轴线，其在第一端和第二端之间延伸。螺丝钉头具有上侧和下侧，其中上侧包括用于接合固定工具的工具接收器。
螺丝钉头的下侧具有渐缩表面，其具有朝向柄的渐缩方向。渐缩方向界定于包含中央轴线的平面中，因此平行于中央轴线且延伸穿过螺丝钉的中央。渐缩表面设有复数个铣肋。每个铣肋包括前侧，其指向朝向铣削方向并且由铣缘所限定以在螺丝钉头的沉孔期间铣削材料。
前侧相对于渐缩方向而倾斜。前侧的倾斜和铣缘乃指向成使得在螺丝钉头于材料中的沉孔期间铣肋使铣削材料朝向柄而往内压。往内压一词在上面介绍中有更详细的解释。
于某些具体态样，铣肋具有平面的前侧，并且铣缘据此是在铣肋的平面的前侧的平面中。此二方面在实际上的结果都是已导致木材纤维在沉孔期间有经改善、有效率且进取的切割。平面的前侧的结果已是比圆化的前侧更有效率，后者举例而言如US5199839所揭示的扇贝形式齿纹或Kwantex的EP3067575A1的螺旋化边缘。
在铣肋之间设有凹穴。这些凹穴从靠近柄的第一位置延伸朝向靠近头周缘的第二位置。凹穴是下凹的，并且从一铣缘平滑下凹地弯曲到邻近铣缘。这平滑弯曲的下凹凹穴开始在或靠近螺丝钉头的周缘的第二位置，并且持续到在或靠近柄的第一位置。举例而言，凹穴延伸到柄，它在此遵循柄的截面。下凹平滑的弯曲是相对于螺丝钉头底下的截头圆锥形表面来测量，使得下凹的凹穴平滑弯曲到头的下侧中。
这与前述的CN103047245A相反，其凹穴的底部塑形成平滑上凸的，亦即磨平圆锥表面。
倾斜往内压的指向和下凹凹穴的组合当实际使用时已经显露令人惊讶的结果，如下面更详细解释。当将螺丝钉头沉孔到材料中(举例而言为木材)，具有刃口的前侧(尤其若前侧是平面的)是极为有效率的。由于平面的前侧指向使得铣削材料朝向柄而往内压，故尽管有进取性的铣削，螺丝钉在沉孔中达成有效率的停止。铣削材料由于材料往内压而累积于沉孔中并且在当中压缩。在这压缩期间，一层紧凑的材料逐渐形成在螺丝钉头的渐缩下侧上，并且在沉孔期间累积于铣肋之间的下凹凹穴中，直到铣肋之间的体积填充了紧凑材料以致避免铣肋进一步铣削为止。相较于先前技术的上凸凹穴，更多材料被压缩于下凹凹穴中，这导致螺丝钉头和材料之间有更紧凑且实心的连接，而不使材料(特别是木材)断裂。因此，下凹凹穴中所占据的额外材料在螺丝钉停止期间作为阻尼，并且作为螺丝钉头和已被螺丝钉头沉孔进入的材料之间的黏结剂。
特别是对于木材来说，当螺丝钉头一沉孔到材料中，沉孔期间的结果立刻就是螺丝钉有适当停止，而不使木材断裂。
附带而言，当一件材料(举例而言为木材组件，例如木材)被旋靠着次结构(举例而言为第二木材组件，例如梁)时，由于下凹凹穴中的紧凑材料的缘故，螺丝钉具有底靠着底下此种次结构的高绷紧力。为此缘故，平面的前侧及其往内铣的倾斜指向具有令人讶异的正面综效。
于某些具体态样，铣肋具有恒定的宽度。举例而言，铣肋的平面的前侧和后侧是平行的。
凹穴不须一路延伸到头的周缘。可选择而言，在周缘的头下侧上设有平坦的窄边缘区域以切割木材穗缘。举例而言，平坦边缘区域连接周缘与渐缩表面。在平坦边缘区域的周缘，设有刃口以帮助在沉孔的边缘来切割木材纤维。
于某些具体态样，平坦边缘区域所具有的表面是在垂直于中央轴线的平面中。于某些情形，平坦边缘区域的宽度(从螺丝钉头的周缘径向测量到靠近螺丝钉头的周缘的肋开始)是在螺丝钉头直径的1～25％的范围中，举例而言为直径的1～5％。
可选择而言，沿着螺丝钉头的周缘，替代或附带于平坦的边缘区域，则设有轴环，其朝向第二端延伸一距离，该距离典型而言是在0.1～5毫米的范围中，此视螺丝钉的尺寸而定。此种轴环使得在沉孔边缘来切割木材纤维更有效率。以再一替代选择来说，锐利刃口设在周缘，该刃口指向第二端。
当将螺丝钉沉孔时，已经体验到沉孔螺丝钉周围的木材穗缘被最小化，并且比当使用先前技术的类似螺丝钉时少很多。
可选择而言，螺丝钉包括沿着螺纹的前部而在螺丝钉的纵向上的切口，以便切割或铣削出进入材料中的途径。前部是在螺丝钉的第二端。
可选择而言，为了减少螺丝钉上的阻力，螺丝钉包括在螺纹和头之间的滚花肩。典型而言，滚花设于螺纹的直接延伸中。举例而言，滚花肩设成与头有一距离，该距离可选择而言对应于螺丝钉总长度的1到40％。
虽然此种螺丝钉可以用于多样的材料，但是螺丝钉特别可用于旋入木材中。
螺丝钉的典型整体长度L是在10～1000毫米范围中，虽然它也可以更长。
螺纹典型而言对应于至少10％之L的长度。
若设有滚花，则这些滚花典型而言是在1～40％之L的范围。
头的渐缩下侧对纵向轴线的典型角度值是在20°～60°的角度范围中。因此，沉孔截头圆锥形孔的总共跨度为40°～120°。
典型而言，铣缘塑形成使得最终的沉孔是圆锥形。然而，铣缘也有可能塑形为形成更圆化的沉孔，举例而言沉孔有上凸沉孔表面，包括椭球形、半球形表面或甚至下凹表面。
附图说明
本发明将参考附图来更详细描述，其中：
图1是螺丝钉的整体视图；
图2a是螺丝钉头的侧视图，
图2b是螺丝钉头在平行于螺丝钉的轴线方向的下侧图，
图2c是不同的侧视图，
图2d～2f是螺丝钉头下侧的不同的立体图；
图3a和3b是根据先前技术CN103047345A的比较性螺丝钉的二立体图，并且图3c和3d示范比较的发明特征；
图4示范接收于螺丝钉头中的工具的范例。
具体实施方式
图1示范螺丝钉，其在下面做更详细解释。螺丝钉1包括在螺丝钉1的第一端1a的螺丝钉头2和从螺丝钉头2朝向螺丝钉1的相对的第二端1b而延伸的柄3。螺纹5设在柄3上以借由固定工具而将螺丝钉1旋入材料中。
对于固定工具来说，螺丝钉头2包括工具接收器4，举例而言如图4所示范的六球(Hexalobular)插槽，其用于接合对应的固定工具来旋入螺丝钉1。
可选择而言，螺丝钉1包括在螺纹5中的切口9以便让螺丝钉1较容易切割出进入材料中的途径。切口9沿着轴杆3延伸，并且举例而言在七圈螺纹上延伸而具有锐利边缘。切口9或可在更少或更多圈上延伸。
可选择而言，螺丝钉1包括滚花肩10以当螺丝钉1被驱动到材料中(举例而言为木材)时减少阻力。滚花肩10所具有的外径大于柄3靠近螺丝钉头2的直径以便生成比柄3还宽的孔。典型而言，滚花肩10设于螺纹5的立即延伸中。
图2以多样的立体图来示范螺丝钉头2。图2a是螺丝钉头2的侧视图，图2b是在平行于螺丝钉轴线6的方向上来看螺丝钉头2的下侧2b，图2c是不同的侧视图，图2d～2f是螺丝钉头的下侧的不同立体图。
复数个铣肋8设在螺丝钉头2的下侧2b上的渐缩表面7上。铣肋8相对于平行于螺丝钉轴线6的平面而倾斜，以在螺丝钉头2的沉孔期间将材料朝向柄3而往内压。
铣肋的典型数目是3～8个，举例而言为所举例的6个铣肋8。举例而言，铣肋8是以相同的互相角度距离来排列。以本例的6个铣肋来说，角度距离是60°。
螺丝钉头2的下侧2b设有渐缩表面7，其朝向柄3而往内渐缩，其中渐缩方向19是在包含中央轴线6的平面中。典型而言，当投影到图式平面上时(该平面也包含中央轴线6)，渐缩表面所跨的完整角度是在40°～120°的范围中，举例而言为60°。
图3c和图3d示范螺丝钉头2和铣肋8相较于比较性螺丝钉头2’的某些特征，后者来自先前技术文件CN103047245A并且显示于图3a和图3b。
相较而言，当比较先前技术的图3a、3b与本发明的图3c、3d、图2(特别是图2f)时，做了以下观察。
比较性螺丝钉的铣肋C9延伸到螺丝钉头的周缘，图3c的铣肋8则不。也如图3c所详见，铣肋8结束在圆圈20里，该圆圈的直径小于螺丝钉头2在其周缘12的直径。这让螺丝钉头2的下侧上的周缘12和圆圈20之间有平坦的边缘区域11，而这侧是相反于具有工具接收器4的上侧。在周缘12的平坦边缘区域11包括刃口13，其当螺丝钉头2举例而言被沉孔到木材中时切掉木材纤维。刃口13生成用于螺丝钉头2的沉孔的干净切缘。平坦边缘区域11沿着螺丝钉头2的周缘12而延伸成在所有铣肋8周围的圆圈。相较而言，比较性螺丝钉没有在周围延伸成圆圈的平坦边缘区域，而仅设有区段C11，其位在铣肋C9之间。这些区段没有相同于具有圆形刃口13的圆形平坦边缘区域的效果。
图3a和3b的比较性螺丝钉的铣肋C9的铣缘C2沿着下凹曲线弯曲，铣肋8的前侧15则是笔直的平面，如此则图3c和3d的铣缘17遵循在笔直平面中的曲线。铣肋8的后缘17’是在平行于平坦前侧15的平面的平面中，如图3的二并行线C7和C8所示范。据此，铣缘(8)具有恒定的宽度。
图3a和3b之比较性螺丝钉的铣肋之间的凹穴遵循圆锥形表面因而是上凸的(亦见指示线C5和C6)，图3c和3d的凹穴14则是下凹的。它们从一铣缘平滑往内弯曲到邻近铣缘。进一步而言，在垂直于轴线6的平面中的螺丝钉头的周缘，凹穴遵循下凹曲线，其由图3c的曲线C3所示范。由于头2的下侧上的下凹凹穴14，如图2f和图3c所示范，故头1底下的面积大于比较性螺丝钉，这当沉孔时增加在材料(举例而言为木材、复合物或聚合物)中的抓握。
于垂直于中央轴线6的平面，凹穴14遵循靠近周缘12的下凹曲线C3并且遵循在柄3的上凸曲线C4，如图3c所示范。然而，凹穴14本身在曲线C3和C4之间是下凹的，因此往内弯曲到螺丝钉头2中。
标号列表：
1 螺丝钉
1a (螺丝钉的)第一端
1b (螺丝钉的)第二端
2 螺丝钉头
2a (螺丝钉头的)上侧
2b (螺丝钉头的)下侧
3 柄
4 (螺丝钉头中的)工具接收器
5 (柄上的)螺纹
6 中央轴线
7 渐缩表面
8 铣肋
9 切口
10 滚花肩
11 (沿着周缘的)平坦边缘区域
12 (螺丝钉头的)周缘
13 (在周缘的)刃口
14 (铣肋之间的)凹穴
15 (铣肋的)前侧
17,17’ 铣缘
19 (朝向柄的)渐缩方向
20 (里面设有铣肋的)圆圈。
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