自鑽錨的製作方法

2023-12-11 22:49:27

專利名稱：自鑽錨的製作方法
本申請是2004年5月12日提交的美國第10/844,706號申請的部分後續申請，其要求2003年10月10日提交的美國第60/510,708號臨時申請的優先權。
背景技術：
1.發明領域本發明涉及一種用於脆性材料的錨，特別是用於安裝於一部件的幹牆的自鑽錨。
2.相關技術的描述因為幹牆是脆性材料，在其上安裝物件是困難的。過去，至少有3種方法被使用。對於重量輕的物件，小型塑料膨脹錨被使用。這種膨脹錨通常通過三個步驟來安裝首先，在幹牆上鑽一個孔；然後，錨被插入鑽孔；最後，一個螺紋緊固件被插入鑽孔，擴張此錨以和幹牆接合。然而，膨脹錨通常只能承受輕的載重。
對於重負載的應用場合，系牆螺栓被使用。儘管系牆螺栓是有效的，但它們一般也是膨脹的，因為它們包含必須相對於另一部分移動的部分。系牆螺栓也被認為難以安裝。
用於承受重負載的自鑽錨也已經被使用。這些自鑽錨通常通過錨自己鑽入幹牆。這樣的錨還具有高的螺紋深度，以提供從幹牆拔出的高阻力。自鑽錨的例子包括ITW Buildex製造的、商標為E-Z ANCOR的錨，以及美國專利4,601,625、5,190,425和5,558,479公開的錨，這些專利均已轉讓給本申請的受讓人。
自鑽錨被證實可以在安裝到幹牆時有效承載較重負載。然而，在決大多數情況下，幹牆被固定在用戶看不到的木頭支撐部件或栓上，通常用戶不知道也沒有檢查支撐部件的位置。當典型自鑽緊固件的用戶試圖在支撐部件處安裝錨到幹牆時，錨無法鑽入支撐部件，導致錨在原地旋轉，錨的深螺紋剝落幹牆，導致錨安裝失敗和牆上不好看的缺痕。即使錨可以輕微地鑽入支撐部件，錨會繃緊接合支撐部件並由於錨受的扭矩而斷裂。
幹牆錨通常具有一個頭或凸緣，所述頭或凸緣大於幹牆螺紋的外部直徑以防止安裝錨時錨鑽過幹牆。然而，大的錨頭會在推動錨時使幹牆移位，導致此部分幹牆環繞錨凸出，通常被稱為幹牆鼓包。幹牆螺紋大的外部直徑也會導致幹牆移位和幹牆鼓包。幹牆鼓包導致幹牆表面的不美觀的蓬鬆部分，並難以使一些物件平齊於幹牆表面地安裝到幹牆上。
從而需要一種可以減少幹牆鼓包而不減少承載力的自鑽錨。

發明內容
提供了一種用於脆性材料的自鑽錨，包括本體和在近端處的頭部，本體具有軸；適於接收緊固件的軸向腔；近端；鑽孔端；鄰近所述近端的近端部分，具有接合脆性材料的螺紋；和鄰近鑽孔端的鑽孔部分，頭部具有小於螺紋外脊徑的外部直徑。當錨鑽入脆性材料時，較小的頭部使脆性材料的可見形變最小化。在一個實施例中，螺紋包含在脊處的基本平面區域以在錨鑽入脆性材料時，幫助最小化脆性材料的可見形變。
在另一實施例中，提供了一種用於安裝在基板上的脆性材料的自鑽錨，包括本體和在近端處的頭部，本體具有軸；適於接收緊固件的軸向腔；近端；鄰接近端的深螺紋近端部分，具有接合脆性材料的螺紋；和自鑽孔部分，具有接合基板的螺紋和大於幹牆厚度的長度，其中近端的螺紋具有根徑和脊徑，自鑽孔部分的螺紋具有根徑和基本小於近端部分的脊徑的脊徑，頭部具有小於螺紋的脊徑的外部直徑。在一個實施例中，頭部的外部直徑為根徑的約1至約1.5倍。
通過以下參照附圖對本發明的描述，這些以及其他特徵和優點將會非常明顯。


圖1是本發明的自鑽錨的透視圖。
圖2是本發明的自鑽錨的側視圖，表示一個斷開尖頭實施例。
圖3表示自鑽錨的一個斷開尖頭實施例的側剖面圖。
圖4是安裝在脆性材料中的自鑽錨的斷開尖頭實施例和支撐部件的側剖面圖。
圖5是從脆性材料的背側面看，安裝在脆性材料中的自鑽錨的斷開尖頭實施例的透視圖。
圖6是具有一個可替換鑽頭的自鑽錨的斷開尖頭實施例的側視圖。
圖7是一個安裝後、在其中插入有緊固件的自鑽錨的斷開尖頭實施例的側剖面圖。
圖8是一個自鑽錨的斷開凸緣實施例的側剖面圖。
圖9是一個自鑽錨的分開尖頭實施例的側視圖。
圖10是一個在其中插入有緊固件的自鑽錨的分開尖頭實施例的側剖面圖。
圖11是一個自鑽錨的開罐器實施例的側視圖。
圖12是一個自鑽錨的開罐器實施例的側剖面圖。
圖13是一個安裝後、在其中插入有緊固件的自鑽錨的開罐器實施例的側剖面圖。
圖14是一個自鑽錨的尖頭繞過實施例的側視圖。
圖15是一個自鑽錨的尖頭繞過實施例的側剖面圖。
圖16是一個具有可替換鑽頭的自鑽錨的尖頭繞過實施例的側視圖。
圖17是一個自鑽錨的尖頭繞過實施例的側剖面圖，具有開始穿透錨的緊固件。
圖18是一個自鑽錨的尖頭繞過實施例的側剖面圖，具有繞過鑽頭的安裝緊固件。
圖19是一個自鑽錨的開放尖頭實施例的側視圖。
圖20是一個形成自鑽錨的開放模的側視圖。
圖21是一個閉合來形成自鑽錨的模的側剖面圖。
圖22是一個具有小頭以防止幹牆鼓包的自鑽錨的透視圖。
圖23是一個自鑽錨的小頭實施例的側視圖。
圖24是一個自鑽錨的小頭實施例的端視圖。
圖25是一個小頭自鑽錨的可替換頭和帽實施例的側視圖。
發明詳述參考圖1-4，一種新的自鑽錨10被描述。錨10首先從多個一般性方面被描述，然後描述幾個典型實施例，包括圖1-4和7所示的斷開尖頭實施例。
錨10用於脆性材料例如幹牆1，所述幹牆1安裝在部件例如支撐部件2上，此新的錨10具有一個伸長的具有軸6的本體12；一個用於接收緊固件4(見圖7)的軸向腔8；一個在其中具有轉矩傳送面的張開端14；一個最接近張開端14的近端部分18；一個中間部分20；一個遠端部分22；一個一般和張開端14相對的鑽頭16；其中近端部分18具有帶螺紋的表面，例如接合幹牆的螺紋19，所述螺紋19具有根部26和脊27，脊徑為DC，螺紋深度為DH；中間部分20具有帶螺紋的表面，例如接合部件的螺紋21，所述螺紋21具有根部28和脊29，脊徑為MC，MC基本小於DC，螺紋深度為MH，MH基本小於DH；遠端部分22具有帶螺紋的表面，例如鑽螺紋23，所述鑽螺紋23具有根部30、脊31和螺紋深度TH，所述根部30呈錐形向鑽頭16逐漸變細，所述脊31具有直徑TC，TC基本小於DC，TH基本小於DH。
如圖7所示，錨10用於推入幹牆1以安裝一個物件3到幹牆1。在錨10被安裝後，一個裝配緊固件4插透物件3進入錨10的腔8。錨10提供比單獨的裝配緊固件4更強的結合力和更大的拔出阻力。當僅僅錨10被安裝到幹牆上時，錨10可以以類似傳統的自鑽錨方式被使用。然而，錨10允許錨10穿入並和支撐部件2例如木質支撐栓結合，而增加承受將錨10推入幹牆1和支撐部件2的巨大力量的強度。
脆性材料可以是用於建築的幾種脆性材料中的一種，其中希望安裝物件3到此脆性材料以增加此脆性材料可以承受的負載量。脆性材料的一個例子是基於石膏的幹牆1，例如United States Gypsum銷售的、商品名為SHEETROCK的石膏幹牆。幹牆的厚度T通常為1/2或5/8英寸，但也可以是其他厚度，例如3/8英寸。
脆性材料例如幹牆1通常被安裝到一個部件上，例如木結構的支撐部件、夾板、或另一個脆性材料例如另一層幹牆。此部件可以是一個支撐部件2，例如一個木質支撐部件，例如一個2×4的栓或類似物，他們彼此按均勻間距例如16英寸被放置，此部件或者可以是金屬支撐部件，例如金屬支撐栓。支撐部件相對於幹牆1基本能抵抗拔出，因為支撐部件相對來講很不容易裂開。儘管錨10可以用於安裝在另一層幹牆上的幹牆1、或其他脆性材料，本發明將描述用於例如木質支撐栓的支撐部件的錨。
參看圖7，安裝緊固件4優選是一個螺紋緊固件，例如一個安裝螺絲，具有細長的杆34、位於一端的一個頂部35、位於另一端的一個鑽頭36。安裝緊固件4的杆34包括螺紋5，所述螺紋5和錨10的腔8接合。安裝緊固件4的螺紋5可以是標準的螺紋，例如Unified Coarse(UNC)或者UnifiedFine(UNF)螺紋，或者螺紋5可以是特殊的螺紋。安裝緊固件4可以是UNC標準的#6、#7或#8螺絲，其中頂部35具有菲利普斯式螺釘凹槽，總長度FL介於約1/2英寸一約2英寸或更多，優選約1.25英寸。安裝緊固件7的螺紋密度介於約8螺紋每英寸到約18螺紋每英寸，優選15螺紋每英寸。
安裝緊固件4可以具有不同的長度以適合物件3的不同厚度AT。優選地，錨10被設計得如果物件3如圖7所示相對較薄，一個長的安裝緊固件4可以和錨10一起使用，或者相對較厚，這時需要更長的長度以和錨10接合。如同下面將描述的一樣，錨10允許使用長於錨10的安裝緊固件4，因為錨10具有這樣的形狀允許安裝緊固頭36穿過鑽頭16的原始位置。因為錨10允許安裝緊固件4的安裝緊固頭36穿過鑽頭16的原始位置，錨10可以比安裝緊固件4短。一個較短的錨10是所期望的，因為它限制支撐部件2的嵌入深度，因此減少相應的安裝扭矩，也因為這樣使得製造不那麼昂貴、易於操作和在安裝過程中保持穩定，也因為這樣使得安裝推入時間較短，因而用戶可以在相對較短的時間內較容易得安裝多個錨10。
錨參看圖2、圖3和圖7，錨10包括通常中空的細長本體12，本體12具有軸6和薄壁38，薄壁38環繞適於接收安裝緊固件4的軸向腔8，其中所述軸向腔8具有細長的通常呈圓柱形的部分和一組用於接收細長的帶螺紋的安裝緊固件4的鍵槽44。一個凸緣40被設置於本體12的張開端14上，在這裡凸緣40包括其中的轉矩傳送面，例如在一個Phillips型穴42中的表面15，其中所述Phillips型穴42可以是一個使凸輪滑脫最小的Phillips十字空穴，一個接近張開端14的軸向延伸近端部分18，一個在近端部分18和遠端部分22之間的軸向延伸的中間部分20，一個軸向延伸的遠端部分22，和一般和張開端14相對的鑽頭16，其中中間部分20向遠端部分22逐漸變細而且遠端部分22向鑽頭16逐漸變細。錨10優選地通過手動螺絲刀手工驅動，所述手動螺絲刀可以是一個Phillips螺絲刀或相似物，或者使用一個電動起子。
在圖1到圖3所示的實施例中，錨本體12包括分別分布在近端部分18、中間部分20和遠端部分22上的第一外部螺紋19、21和23′，和分布在遠端部分22上的第二外部螺紋23″，其中第二外部螺紋23″位於遠端部分22上的第一外部螺紋23′之間。第一外部螺紋19、21、23′和第二外部螺紋23″都有一個脊和接近鑽頭的頭56。分布在近端部分18上的用於嚙合幹牆1的第一外部螺紋19具有脊徑DC和螺紋深度DH。中間部分20上的第一外部螺紋23′具有基本小於脊徑DC的脊徑TC和基本小於高螺旋高度DH的螺旋高度TH。在深螺紋深度DH和螺紋深度MH之間位於第一外部螺紋19、21、23′上有一個過渡區域62。第二外部螺紋23″具有基本小於脊徑DC的脊徑TC和基本小於高螺旋高度DH的螺旋高度TH。
繼續參考圖7，當錨10被安裝時，優選地錨10具有一個裝置來允許緊固頭36延伸超過錨10的鑽頭16的原始位置。錨10可以有一個允許安裝緊固件4穿過錨10的薄壁38這樣緊固頭就能夠延伸通過錨10的鑽頭16。薄壁38允許錨10的根徑更小，從而導致被要求的安裝扭矩更低。另外，薄壁38允許錨10接受具有相對較大外直徑的安裝緊固件4，而錨10仍有相對較小的根部。例如，如果壁的厚度為約0.02英寸，並有一套足夠大的鍵槽44，如下所述，錨10能夠接受一個外直徑為約0.14英寸的#6的帶螺紋的安裝緊固件，或者一個外直徑為約0.16英寸的#8的帶螺紋的安裝緊固件，而安裝緊固件螺紋5不會攻入壁38。同樣的，薄壁38允許錨10由較少的材料製成，這樣生產錨10就比較便宜。在一個實施例中，錨壁38的厚度在約0.01英寸和約0.05英寸之間，優選地在約0.015英寸和約0.03英寸之間，進一步優選地為約0.025英寸。
在圖3所示實施例中，鍵槽44被包括在用於接收安裝緊固件4的錨10的腔8之中。安裝緊固件螺紋5嚙合匹配的螺紋45進入鍵槽44中，這樣安裝緊固件4就與鍵槽44相接合，並由此與錨10相接合。鍵槽44也給錨10增加結構上的支撐，這樣當其鑽過幹牆1和支撐部件2時錨10的本體12就能夠承受較高的扭力。
帶有鍵槽44的腔8的有效內直徑應當小於外直徑、或者安裝緊固件4的脊徑，但不能與安裝緊固件4的根徑一樣小，這樣鍵槽44被安裝緊固件4攻螺紋以形成匹配的螺紋45。鍵槽44距壁38內部的高度優選地被選擇得使腔8的內直徑足夠小以至於一個外直徑為約0.136英寸的#6的有螺紋的安裝緊固件4的螺紋能夠攻螺紋於鍵槽44中；並且，使得壁38的內直徑足夠大以至於一個外直徑為約0.164英寸的#8的有螺紋的安裝緊固件4的螺紋能夠只攻螺紋於鍵槽44中而不攻螺紋於壁38中。在一個優選實施例中，腔8在壁38處的內直徑在約0.17英寸和約0.21英寸之間，優選地在約0.18英寸和約0.2英寸之間，進一步更優選地為約0.19英寸，而且鍵槽44的高度在約0.015英寸和約0.045英寸之間，優選地在約0.025英寸和約0.035英寸之間，進一步優選地為約0.03英寸，這樣腔8在鍵槽44處的有效內直徑在約0.11英寸和約0.16英寸之間，優選地在約0.12英寸到約0.145英寸之間，進一步優選地為約0.13英寸。
製造錨10的材料要足夠堅固，能夠承受通常條件下錨10鑽進幹牆1和支撐部件2的扭力；還要有足夠的延展性，能夠被有螺紋的安裝緊固件4攻螺紋。錨10的材料優選地為通過安裝緊固件4可穿透的或者易破的以便安裝緊固件4的鑽頭36能夠延伸通過錨10的鑽頭16。此外，製造錨10的材料要能夠即簡單又便宜地形成錨10特定的幾何結構。錨10可以由能夠模鑄造成錨10的形狀的金屬或者金屬合金製成，例如錫合金、鋁合金、鎂合金、銅、青銅或者黃銅合金、以及鋅合金。在一個實施例中，錨10由一種鋅合金製成，例如Zamac 1鋅合金。
錨10也可以由塑料或者其他聚合材料製成，例如一種工程塑料如Delron、尼龍、填充尼龍，如玻璃纖維尼龍。但是，錨10應該被製成足夠堅固能夠承受錨10鑽進幹牆1和支撐部件2的扭力。
遠端部分回到圖1到圖4，遠端部分22允許錨10在被使用者手工操作時鑽過幹牆1和支撐部件2，這樣就不需要一個單獨的先鑽孔步驟。遠端部分包括一個鑽頭16，而且在一個如圖2所示的優選實施例中，鑽頭16通常為圓錐形並與本體12同軸，這樣鑽頭16在本體軸6上達到點46。優選地，鑽頭16包括一個其引導作用並迅速與幹牆1的表面48和支撐部件2的前表面相接合的尖端46。如圖6所示，鑽頭16還可以包括一個位於鑽頭16較低部分的平坦部分52，其作用在於幫助錨10與幹牆1和錨10與支撐部件2的最初的接合。
遠端部分22包括一個具有鑽孔螺紋23的有螺紋的外部，其被設置於遠端部分22上用於接合幹牆1和支撐部件2。鑽孔螺紋23包括一個根部30和一個具有脊徑TC的脊31，所述脊徑TC基本小於幹牆接合螺紋脊徑DC，並且螺紋深度TH基本小於幹牆接合螺紋深度DH。鑽孔螺紋深度TH也足夠小以便鑽入支撐部件的安裝扭矩能夠典型地由使用者手工完成，這樣錨10就能夠鑽入支撐部件2。螺紋23還可以包括在圖3中可見的一個在螺紋23的基底部和根部30之間的曲率半徑，以防止在螺紋23的基底部形成應力的集中。
繼續參考圖2、3，鑽孔螺紋根部30從中間部分20向鑽頭16逐漸變細，這樣靠近鑽頭16的鑽孔螺紋的橫截面積相對於其在中間部分20上的橫截面積是減小的。鑽孔螺紋23的螺紋深度TH實質上沿遠端部分的長度保持不變。但是，由於根部30相對較小，特別是在鑽頭16處，螺紋深度可能較大，例如大於部件接合螺紋21的螺紋深度MH，因為較小的根部30在脊徑TC不太大時允許較大的螺紋深度。
遠端部分螺紋23和中間部分螺紋21接合幹牆1並驅動錨10通過幹牆1。如果錨10被驅進到一個位置，其中一個支撐部件2位於幹牆1後面，鑽頭16碰到支撐部件2，而且如果支撐部件2比幹牆1相對要硬，例如一個木質的支撐栓，那麼錨10典型地旋入幹牆1而沒有軸向地進入支撐部件10，在這裡稱為停頓。當錨10停頓，遠端部分螺紋23和中間部分螺紋21在幹牆1上鑽出一個預設尺寸的洞而鑽頭16鑽進支撐部件2。最終鑽頭16鑽入支撐部件2一定的深度，通常在約1/8英寸和約1/4英寸之間，使遠端部件能夠與支撐部件2相接合併開始驅動錨10通過支撐部件2和幹牆1，這樣幹牆接合螺紋19能夠與幹牆1相接合。
由中間部分螺紋21鑽入幹牆1的洞的尺寸被發現對於幹牆和幹牆接合螺紋19之間產生的接合很重要，特別是當錨10僅被驅進幹牆的時候。我們發現，幹牆螺紋具有一個約1/2英寸的脊徑，這對於在幹牆上鑽出一個直徑為約1/4英寸的洞是很理想的。因此，遠端部分22被設計為在幹牆1上鑽出一個洞，所述洞通常最大化錨10的拔出阻力到實際能達到的最大程度。
繼續圖2，遠端部分22可以包括至少一個翼54，所述翼54從遠端部分22放射狀地向外突出，用於在幹牆1中刮出一個具有預定尺寸的洞，以最大化幹牆的拔出阻力，特別是當僅錨10被驅入幹牆、而在安裝位置後沒有支撐部件2時。優選地，翼54從軸6延伸到約等於鄰接凸緣40的近端部分18的根部半徑處，其中所述根部半徑是根徑DR的一半。翼54被設計得當碰到支撐部件2時脫離，這樣翼54不刮支撐部件2，而只刮幹牆1。
在圖2所示實施例中，遠端22具有一對從遠端部分22放射狀地向外突出的翼54。翼54沿遠端22周緣均勻設置，因此這對翼54相隔180°。翼54放射狀地向外突出，這一對翼54之間的寬度WW約等於鄰接凸緣40的近端部分18的根徑DR。優選地，翼54刮出的洞約等於根徑DR，這樣翼54僅刮出剛好必要多的幹牆1，留下最大量的幹牆1以和幹牆接合螺紋19接合。
如前所述，如果鑽頭16碰到支撐部件2，鑽頭16鑽入支撐部件2，將有一個瞬間的停頓，這樣錨10上的螺紋開始刮掉部分幹牆1。由於這個原因，重要的是鑽螺紋23接合支撐部件2，遠端22快速鑽入支撐部件2使得錨10在被驅向前之前不會過多刮掉幹牆1，避免在幹牆1表面產生疤痕。鑽螺紋23延伸到儘量接近鑽頭16的軸位置，這樣鑽螺紋23可以更快地和支撐部件2接合。在一個優選實施例中，鑽螺紋23充分延伸到鑽頭16，這樣，如圖1、2、5所示，鑽螺紋23的頭和鑽頭點46的軸向距離介於約0英寸到約0.06英寸之間，當此距離為0英寸時，鑽螺紋23實質上一路延伸到鑽頭16。理想地，鑽螺紋23優選一路延伸到鑽頭16，即，在鑽頭點46和鑽螺紋23的頭之間沒有距離，然而，已經發現對於一個成為一個點的鑽頭，其中根徑實質上為0英寸，鑽螺紋實際上變成軸，這使得鑽螺紋難以和支撐部件2接合。因為這個原因，鑽螺紋23的頭56可以和鑽頭16稍微分開例如約0.02英寸的距離。
錨10需要具有足夠的結構強度以承受大的扭力而不會崩潰，特別是在鑽頭16處。如上所述，薄的壁38會導致錨10崩潰的潛在趨勢，當驅動錨10進入支撐部件2時，薄的壁38提供很少的支持以抵抗錨10承受大的扭力。因為這個原因，錨10、特別是鑽頭16具有加強件。鑽螺紋23對鑽頭16提供結構加強作用。此結構加強作用是重要的，因為驅動錨10進入支撐部件2時會產生大的扭力，特別是當錨壁38薄而不能自己提供強的結構支持時。
繼續參考圖1、2，遠端部分22的外部螺紋23可以包括兩個通常為螺旋形的排列成雙螺旋的螺紋23′、23″。螺紋23′、23″的雙螺旋結構提供了圍繞遠端部分22的附加的支持，用於幫助防止遠端部分22由於驅動錨10進入支撐部件2的扭力而崩潰。雙螺旋螺紋23′、23″也提供平衡的驅動進入支撐部件2以及鑽頭16與支撐部件2更緊密的接合。另外，雙螺旋螺紋23′、23″延伸到一個最接近鑽頭16的軸向位置，這樣錨10能夠迅速接合併鑽進支撐部件2中。
優選地，每一個雙螺旋的螺紋23′、23″具有實質上相同的螺距P，這樣螺紋23′、23″中的一個不會超過另一個。優選地，第二螺紋23″被軸向設置於距第一螺紋23′大約半個螺紋23′的螺距P的位置，例如當一個螺距P為約0.2英寸時就是0.1英寸，這樣在沿遠端部分22的每一個軸向位置上都有在任一邊提供結構上的支持的螺紋23′、23″。優選地，雙螺旋的螺紋23′、23″具有實質上相同的螺紋深度TH。
雙螺旋的第一螺紋23′延續成為中間部分20上的螺紋21而第二螺紋23″只存在於遠端部分22上。螺紋23′、23″也都能夠以雙螺旋延續到中間部分20上(沒有畫出)，為中間部分20提供與遠端部分22相同的結構上的支持。如果第二螺紋23″延續到中間部分上，它將提供與支撐部件2的進一步的接合。
中間部分如上所述，允許安裝緊固件鑽頭36延伸通過錨10的鑽頭16是所期望的，這樣使用者就能夠使用不同長度的安裝緊固件4。但是，如果當安裝緊固件4開始鑽入支撐部件2時錨10沒有充分地與支撐部件2相接合，安裝緊固件4的轉動將導致安裝緊固件螺紋5把錨10拉退出幹牆1，即所謂的「頂託」，這將導致錨10的徹底損壞並導致幹牆接合螺紋19使幹牆1出現破損留痕。當安裝緊固件4被鑽進支撐部件2時，通過部件接合螺紋21和鑽孔螺紋23使錨10和支撐部件2實質地接合來防止頂託的出現。如果安裝緊固件4沒有刺穿或者穿過錨10，中間部分20的部件接合力並不嚴重。但是，錨10與支撐部件2充分的接合仍然是需要的，因為與支撐部件2的接合是錨10的緊固值的主要貢獻來源。
參看圖2、3，部件接合螺紋21被設置於中間部分20上並包括一個根部28和一個脊29，所述脊29的脊徑MC基本小於幹牆接合螺紋的脊徑DC。在圖2所示的實施例中，中間部分20的根部28通常為圓錐形，這樣根部28朝遠端部分22逐漸略微變細以便於安裝錨10時特別是在木質的支撐部件上安裝錨10時所需要的扭矩被最小化，因為這可以使得中間部分20的根徑MR和脊徑MC更小。在一個實施例中，部件接合螺紋根部28以一個介於約1/2度和約4度之間的角度逐漸變細，優選地為約2.25度。
最大的中間部分的脊徑被優先地選擇得使幹牆接合螺紋19和幹牆1之間的接合最大化，特別是當錨10僅被安裝於幹牆中時。例如，一個錨10的幹牆接合螺紋直徑DC為約1/2英寸，那麼最大的部件接合螺紋直徑MC為大約1/4英寸或者更小是理想的。
與下面描述的幹牆接合螺紋19相比，部件接合螺紋21的螺紋深度MH基本小於幹牆接合螺紋191的螺紋深度DH。中間部分20的脊徑MC也基本小於近端部分18的脊徑DC，這樣在支撐部件2(例如一個木質栓)中所需要的安裝扭矩不會過大。部件接合螺紋21的脊徑MC和螺紋深度MH被優先選擇為足夠小，這樣上述錨10在鑽入支撐部件2而停頓時不會使幹牆1受損留痕或者戳破幹牆1，並且在停頓中部件接合螺紋21不會和幹牆1相接合，所述的中間部件接合螺紋21與幹牆1的接合會將幹牆1頂託離開支撐部件2。
雖然中間部分20和遠端部分22的較大的螺紋深度MH、TH會導致支撐部件2中較高的拔出阻力，還會基本提高驅動錨10進入木質的或者其他材料的支撐部件所需要的扭矩，造成使用者安裝錨10的困難，特別是在使用手動的螺絲刀時。因此，在選擇螺紋深度MH、TH時應當考慮到在中間部分20被驅入支撐部件2時的可以接受的扭矩。
在圖1所示的實施例中，中間部分20的螺紋21是一個通常為螺旋形的螺紋21，是一個鑽孔螺紋23′的延續並延伸到幹牆接合螺紋19上(下面將述及)。中間部分20的外部螺紋21也可以與遠端部分22中相同為雙螺旋，可以為中間部分20提供附加的結構上的支持。中間螺紋21在螺紋21的基底部和根部28之間也有一個曲率半徑以防止在螺紋21基底部形成應力的集中。
中間部分20和遠端部分22的長度之和ML優選地大於幹牆1的厚度T，這樣當錨10在開始鑽入支撐部件2之前停頓時，近端部分18的較大脊的螺紋19(下面述及)不會與幹牆1接合，所述螺紋19與幹牆1的接合會趨向於剝脫幹牆1並在幹牆1的表面留下一個大疤痕。長度ML應當足夠長以便於遠端部分22在幹牆接合螺紋19開始與幹牆1相接合之前完成在幹牆1上的鑽孔，特別是在錨10僅被驅進幹牆時。這是優選的，因為在鑽入一種材料時，沿軸向向前驅進穿過這種材料基本慢於使用螺紋驅進穿過這種材料。例如，使用幹牆接合螺紋19驅動錨10沿軸向穿過幹牆1要比錨10鑽孔進入幹牆1快的多。如果在幹牆接合螺紋19開始與幹牆1接合之前鑽孔步驟沒有完成，那麼幹牆接合螺紋19很可能會剝脫幹牆1而不是驅動錨10穿過它。另外，平衡中間部分20和遠端部分22的長度之和ML與驅動錨10所需要的安裝扭矩是很重要的，特別是在支撐部件2中。
繼續圖1、2所示的實施例，中間部分20包括用於結構支持的肋58。優選地，肋58軸向延伸並徑向略微突出於中間部分20的根部28。肋58也可以被設置於近端部分18或者遠端部分22，用於在支撐部件2中鑽孔或者攻螺紋時提供更多的沿錨10的結構上的支持。
在一個優選實施例中，錨10包括一個鑽孔螺紋23′，23″的雙螺旋結構和軸向肋58，它們協同形成一個圍繞遠端部分22和中間部分20的支撐籠或者支撐格架，用於防止由於驅動錨10進入支撐部件2產生的高扭力而導致的錨10的崩潰。
近端部分參看圖1-4，近端部分18包括一個當錨10停頓時用於與幹牆1接合的有螺紋的外部，這樣物件3的負載將由幹牆1承受，特別是錨10僅被驅進幹牆時。幹牆接合螺紋19將一個匹配的螺紋60形成於幹牆1中，這樣幹牆接合螺紋19與幹牆1之間的接合就完成了。有螺紋的外部包括設置於近端部分18上的螺紋19，所述螺紋19具有一個脊徑為DC的脊27和一個根徑為DR的根部26。幹牆接合螺紋19是一個深螺紋，其中脊27和根部26之間的距離或者螺紋深度DH相對於部件接合螺紋21和鑽孔螺紋23要大。深的幹牆接合螺紋19有助於使幹牆接合螺紋19與幹牆1接觸的表面積最大化，提高拔出阻力。幹牆接合螺紋19的螺紋深度DH基本大於部件接合螺紋21和鑽孔螺紋23的螺紋深度MH、TH，這將在幹牆1中提供較高的拔出阻力。幹牆接合螺紋脊27的直徑DC可以沿近端部件18的全長基本上保持不變。在一個實施例中，脊27的直徑DC是大約根部26的直徑DR的兩倍。
參看圖5，優選為大約幹牆接合螺紋19的3/4轉被接合於幹牆1的後面，這樣幹牆接合螺紋19在幹牆1的後表面50上與紙51相接合。當驅動錨10僅進入幹牆時，在幹牆後表面50上接合紙51是特別重要的，因為與紙51的接合提供了錨10和幹牆1之間接合的一個重要部分。幹牆接合螺紋19沒有被設計成驅進支撐部件2中，因為深幹牆接合螺紋19需要一個非常高的扭矩將錨10驅進支撐部件2中。
參看圖2、3，近端部分18的根部26向中間部分20逐漸變細，這樣根部26通常呈圓錐形，而且這使得近端部分18頂端的根部26的直徑大於近端部分18底部的根部26的直徑。在圖2所示的實施例中，近端部分18逐漸變細的根部26和中間部分20的逐漸變細的根部28是通常連續的並以相同的角度逐漸變細，這樣根部26、28沿相同的圓錐體延伸，使錨10成為一個彈道的或者子彈式的形狀。
在圖1所示的實施例中，近端部分18的外部螺紋19是一個部件接合螺紋21的延續的螺紋19，只是幹牆接合螺紋19具有一個脊徑DC和螺紋深度DH，其中脊徑DC基本大於中間部分20的脊徑MD，而螺紋深度DH基本大於中間部分20的螺紋深度MH，參見圖2、3。在一個實施例中，近端部分18的脊徑DC大約是中間部分20的脊徑MC的兩倍。
優選地，在中間部分20和近端部分18中間有一個過渡區域62，其中脊徑和螺紋深度從部件接合螺紋21到幹牆接合螺紋19增大。在一個實施例中，過渡區域62延伸大約一個螺紋圈的3/4。如圖1中所示，幹牆接合螺紋19優選為通常的螺旋形。幹牆接合螺紋19也可以是一個如上所述的兩個螺紋的雙螺旋，其中雙螺旋中的一個螺紋可以是一個細螺紋，所述細螺紋的螺紋深度基本小於幹牆接合螺紋19的螺紋深度DH。雙螺旋中的第二螺紋將為錨10提供附加的阻力。幹牆接合螺紋19還可以包括一個在螺紋19的基底部和根部26之間的曲率半徑，使幹牆螺紋19的基底部的應力集中最小化。
回到圖2、4，幹牆接合螺紋19的上端被凸緣40隔開以形成在凸緣40和幹牆接合螺紋19之間的頸部64。頸部64允許凸緣40的上表面41裝在幹牆表面48的水平或者低於這個水平，如圖4中所示，在到達凸緣40之前的頸部64的幹牆接合螺紋19的中斷使得產生了一個位於幹牆1內的螺紋60中的間隔，所述間隔允許通過凸緣40壓緊鄰近的物質。此外，頸部64保證幹牆接合螺紋19與幹牆表面48上的紙49間隔開，這樣幹牆接合螺紋19不與紙49相接合併扭曲它而產生一個不期望的幹牆表面48的外觀。頸部64可具有一個介於大約0.03英寸和約0.1英寸之間的長度NL，優選為約0.07英寸。
包括凸緣40的近端部分18的長度DL，優選為略微大於幹牆1的厚度T，如圖4中所示，這樣，優選地，就有一部分的幹牆接合螺紋19在幹牆後表面50的後面與後表面紙51相接合。如果錨10被驅入支撐部件2的位置，那麼謹慎地選擇近端部分18的長度DL以平衡在幹牆後表面50上與紙51相接合的幹牆接合螺紋19的長度與驅動這個長度的幹牆接合螺紋19進入支撐部件2所需要的扭矩是很重要的。另外，錨10可以用於不同厚度的幹牆1是所期望的，所以提醒下述內容是很重要的近端部分18的某一個長度DL允許螺紋19在一種厚度的幹牆內與後表面紙51相接合，但是在另一種厚一些的幹牆內又可能太短以至於不能接合後表面紙51，或者相反，近端部分18對一種較薄的幹牆來說太長以至於太多的幹牆接合螺紋19必須被驅進一個支撐部件，從而導致需要更高的安裝扭矩。
幹牆接合螺紋19的螺距P被優選得在幹牆1中至少存在一整圈的幹牆接合螺紋19，優選在約1.75圈到約2.25圈之間，進一步優選為嵌入幹牆1的幹牆接合螺紋19的2整圈。在一個實施例中，幹牆1的厚度為1/2英寸或5/8英寸，幹牆接合螺紋19的螺距P在約1/8英寸和約0.3英寸之間，優選為約0.2英寸。優選地，幹牆接合螺紋19的螺距通常與部件接合螺紋21的螺距及鑽孔螺紋23的螺距相等。在一個實施例中(未畫出)，最接近過渡區域的幹牆接合螺紋19的螺距大於其餘的最接近張開端14的幹牆接合螺紋19的螺距。當這個較大螺距的螺紋與幹牆1相接合時，將錨10拉進幹牆相對較快，有助於抵消任何可能發生的頂託。
張開端參看圖1-4，凸緣40位於錨10的張開端14並包括一個與幹牆接合螺紋根部26相比增大的直徑FD，使得凸緣40能夠與幹牆前表面48上的紙49接合。在一個實施例中，凸緣40的凸緣直徑FD在約0.45英寸到約0.6英寸之間，優選為約0.515英寸。凸緣40還包括轉矩傳送面15，這樣錨10能夠被使用者用一個起子旋轉。凸緣40可以包括一個用於接收起子43的尖端的孔穴42，參考圖8，其中孔穴42被設計用於一種特殊類型的起子。孔穴42是一個Phillips型孔穴用於接受一個Phillips型起子的尖端。
孔穴42具有一個大於腔8的內直徑的有效直徑以容納起子43，這樣在孔穴42處的錨壁38比其他沿錨10的軸向位置的錨壁38要薄。由於錨10所經受的所有的扭矩趨向於被集中在孔穴42，張開端14可能在錨10被充分地驅動之前斷裂，特別是當錨10被驅入支撐部件2時，這是因為驅動錨10進入支撐部件2需要高扭矩。在一個如圖3中所示的實施例中，錨10包括一個在孔穴42處加寬的壁39形成一個隆起66，用於加強孔穴42。具有隆起66的加寬的壁39延伸整個孔穴42的軸向長度用於在驅動錨10過程中充分地支持孔穴42。
在一個木質支撐部件2中木頭的硬度和密度可以有很大的變化。硬度和密度的變化導致在幹牆1中裝凸緣40所需要的安裝扭矩的變化，所以凸緣40的後緣表面41與幹牆表面齊平或者低於幹牆表面。此外，與僅僅驅動錨10穿過幹牆1和支撐部件2相比，當在幹牆中裝凸緣40時驅動錨10所需要的扭矩顯著上升。在一些情況下，安裝扭矩的上升足夠高以至於使用者必須施加一個很大的扭矩，所述很大的扭矩使使用者趨向於提供一個太大的扭矩，不僅僅安裝凸緣40而是過度旋轉錨10並剝脫一些幹牆1。當必需的安裝扭矩太大(也就是大於50in-lbs)，使用普通的手動工具裝凸緣40會變得很困難或者不可能。
為了解決這個安裝問題，錨10的凸緣40可以被修改以降低要求使用者提供的扭矩負載。在一個實施例中(未畫出)，錨10不包括一個凸緣，或者包括一個直徑小於幹牆接合螺紋19脊徑DC的凸緣，這樣必需的安裝扭矩實質上被降低了。這使得使用者更易於安裝凸緣、或者錨10的後緣端，並降低過度旋轉的可能性，因為扭矩增大被基本降低或者消除了。
斷開凸緣0059錨10可以包括一個斷開凸緣40′，如圖8中所示。錨10包括削弱部件的斷開區域68，可以是例如劃痕、凹口或者小洞來使凸緣40在預設扭矩下斷開，當驅動器43給錨10施加預設扭矩時，凸緣40′自錨本體12斷開，以使用戶無需安置凸緣40′。斷開區域68位於錨10的軸向位置上，因此當凸緣40′斷開時，剩餘的錨本體12未破損的部分是在幹牆表面48水平位置或者在幹牆表面48水平位置以下，因此錨10仍然是有功能的並能夠接收安裝緊固件4。預設的凸緣40′的斷開扭矩應當是一個預設的大於實質上驅動錨10的全長進入幹牆1和支撐部件2通常所需要的扭矩，因此在凸緣40′斷開時，剩餘的錨10的最外的部分應當齊平於或者略微埋置於幹牆表面48，從而提供了根據應用可能需要或者不需要進一步修整的漂亮完美的外觀。
本發明的錨的許多特徵已經在上面被描述。作為本發明的例子，下面將討論幾個實施例。
斷開尖頭實施例參考圖1-4和7，錨10的一個實施例包括至少中間部分20和遠端部件22中的一個是易破的，這樣安裝緊固件4能夠折斷本體12的一部分16′，參見圖7，這樣安裝緊固件鑽頭36能夠延伸越過鑽頭16的原始位置(參見圖4)。
錨10的斷開尖頭實施例被設計成，當一個長於錨10的安裝緊固件4被使用時，安裝緊固件鑽頭36使錨10的鑽頭16折斷或者斷開錨10的鑽頭16，以便於安裝緊固件鑽頭36能夠延伸得長於錨本體12，如圖7所示，這樣錨10和安裝緊固件4的使用者能夠使用特別長的安裝緊固件4用於具有不同厚度的物件3，而不必擔心錨10是否足夠長以支持安裝緊固件4。可選擇地，一個較短的安裝緊固件4可以被使用，這樣安裝緊固件鑽頭36沒有刺穿錨本體12，但仍保留在腔8中。
參看圖4、7，在錨10被安裝之後，安裝緊固件4被驅入腔8直到安裝緊固件鑽頭36頂到內腔8的端點9。
繼續圖1-3的實施例，遠端部分22包括一個錨本體12結構上的削弱部件以保證鑽頭16在希望的位置斷開。削弱部件的一個例子是螺紋23上的一個裂縫，例如一個位於理想的軸向斷開位置的縱向或者橫向的凹口70。由於螺紋23提供了結構上的支持，螺紋23上的凹口70提供了錨本體12上的一個小面積的結構上的薄弱區域，所述的薄弱區域不能承受安裝緊固件4頂壓腔末端9產生的張力。凹口70還有助於防止螺紋23從安裝緊固件4周圍鬆脫，當安裝緊固件4被從錨10中移除時，這會有助於防止錨10被擰出幹牆1。在一個實施例中，凹口70的寬度是大約0.17英寸，進入螺紋的深度大約為0.03英寸。
參看圖3，另一個削弱部件包括在理想的軸向斷開位置造成一個在腔8的直徑上的尖銳的臺階72。臺階72允許形成應力的集中，這提高了鑽頭16在臺階72處斷開的可能性。其他的削弱部件包括位於鑽頭16的理想的斷開位置的錨本體12上的凹槽或者小洞(未畫出)，例如一個在腔末端9的通常為圓錐形區域內的內部凹槽。
在一個圖9、10中所示的鑽分開尖頭實施例中，遠端部分22包括薄弱區域，例如一組均勻地軸向設置的向著鑽頭16軸向延伸的延伸裂縫74。薄弱區域提供了遠端部分22的壁38的削弱，當安裝緊固件鑽頭36頂壓腔末端9時，允許安裝緊固件4通常沿裂縫74′分裂遠端部分22，如圖10中所示。鑽頭16的分裂部分保持連接於錨本體12而且遠端部分螺紋23保持與支撐部件2相接合，以提供一個錨10和支撐部件2之間的更強大的接合。
回到圖2、3，錨10的斷開尖頭實施例包括一對突出於遠端部分22的翼54。每一個翼54與遠端部分22相連，這樣每個翼54的一部分與螺紋23′、23″相連，並且每個翼54的一部分被裝在鑽孔螺紋根部30上。錨10的翼54徑向向外突出，但也軸向略微向下延伸並包括與鑽頭尖端46指向相同方向的尖端55，用於在幹牆紙49上劃痕而不撕開紙49。在一個實施例中，從遠端部分22徑向向外突出的翼54距軸6的距離在大約0.1英寸和約0.14英寸之間，優選為大約0.11英寸，翼54的軸向長度在大約0.06英寸和約0.09英寸之間。在一個實施例中，橫越一對翼54的寬度WW在大約0.2英寸和約0.28英寸之間，優選為約0.22英寸。
大部分目前使用的幹牆的厚度是1/2英寸或者5/8英寸，因此包括凸緣40的近端部分18的長度DL首選在大約7/16英寸和約3/4英寸之間，優選地在約1/2英寸和約11/16英寸之間，進一步優選地為約5/8英寸。近端部分18和凸緣40的長度DL近似等於中間部分20和遠端部分22的長度ML。
在一個實施例中，近端部分18具有一個在約0.45英寸和約0.525英寸之間的脊徑DC，優選為約0.48英寸，具有一個在約0.24英寸和約0.3英寸之間的接近凸緣40的根徑DR，優選為約1/4英寸，具有一個在大約0.075英寸和約0.14英寸之間的螺紋深度TH，優選為約1/8英寸，而且近端部分18的根部26以一個相對於軸6的角度向中間部分20逐漸變細，所述的相對於軸6的角度在大約1/2度和約3度之間，優選為在近端部分18的每一側為約1度。
錨10的中間部分20具有一個在約0.26英寸和約0.35英寸之間的接近近端部分18的脊徑MC，優選為約0.28英寸，具有一個在約0.2英寸和約1/4英寸之間的接近近端部分18的根徑MR，優選為約0.22英寸，具有一個在約0.01英寸和約0.075英寸之間的螺紋深度MH，優選為約0.035英寸，並且中間部分20的根部28以一個相對於軸6的角度向遠端部分22逐漸變細，所述的相對於軸6的角度在約1度和約4度之間，優選為約2.15度。在一個如圖2所示的實施例中，近端部分的根部26逐漸變細的角度實質上等於中間部分的根部28逐漸變細的角度。
錨10的遠端部分22的脊徑TC最大可以等於約0.23英寸到約0.26英寸，優選為約0.24英寸，脊徑TR最大可以等於0.18英寸到約0.22英寸，優選為約0.2英寸，螺紋深度TH可以等於約0.02英寸到約0.07英寸，優選為0.035英寸，鑽螺紋根部30朝鑽頭16以相對於軸6為約10度到約20度的角度逐漸減小，優選為15度。中間部分20和遠端部分22的總長度ML可以等於約1/2英寸到約7/8英寸，優選為5/8英寸。
錨10包括設置在根部28上的軸向延伸的支撐肋58。在一個實施例中，如圖2所示，肋58在驅動端比在肋58的尾緣端從根部29放射狀向外突出得更多。在一個實施例中，肋58的長度RL等於約0.2英寸到約0.36英寸，優選為約0.28英寸，肋58的寬度RW等於約0.04英寸到約0.1英寸，優選為約0.08英寸，肋58從根部28突出約0.015英寸。
開罐器實施例參看圖11-13，一個錨10b的開罐器實施例被描述，其中至少中間部分20b和末端部分22b中之一的直徑小於安裝緊固件4的脊徑或外部直徑，這樣安裝緊固件的螺紋5可以穿透至少中間部分20b和末端部分22b中之一，這樣安裝緊固件頭36可以伸過鑽頭16b的原始位置。如圖13所示，腔8和末端部分22b或中間部分20b外表面之間的壁足夠薄、足夠接近軸6，使得安裝緊固件螺紋5可以切入壁38b，沿錨本體12b的周邊剪切使得鑽頭16b和錨本體12b的剩餘部分不再連接。類似於圖7中頭16′，鑽頭16b錨本體12b的剩餘部分分開，並且和安裝緊固件的頭36保持接合。
由於壁38b設置得接近軸6以允許安裝緊固件螺紋5切入壁38b，中間部分20b的相應的根徑MR′也較小，這樣需要較小的扭矩來安裝緊固件，需要較少的材料來製造。
錨10b也可以具有類似於斷開尖頭實施例中錨10的翼54的一套翼54b。在一個實施例中，翼54b軸向延伸，但沒有刮刻幹牆1表面的尖頭。
如上所述，開罐器實施例中錨10b的近端部分18b和斷開尖頭實施例中錨10的相應部分具有近似相同的尺寸。如圖2所示，錨10b的中間部分20b和錨10的中間部分20稍有差異。中間部分根部28b向末端部分22b縮小的角度基本大於末端部分26b縮小的角度，這樣部件接合螺紋根部28b變得小於斷開尖頭實施例中部件接合螺紋根部28。較小的部件接合螺紋根部28b允許安裝緊固件螺紋5切入壁38b，從錨本體12b切除鑽頭16b的一部分。在一個實施例中，中間部分20的根徑MR′等於約0.16英寸到約0.22英寸，優選為約0.2英寸。錨10b的遠端部分22b的最大根徑和脊徑都小於斷開尖頭實施例中的相應值。
尖頭繞過實施例參看圖14-18，在另一個實施例的錨10c中，至少中間部分20c和22c中的一個被安裝緊固件頭36刺入，這樣安裝緊固件頭36可以迂迴繞過鑽頭16c。在圖15所示實施例中，腔8c實質上沒有延伸入中間部分20c，這樣實質上整個中間部分20c和末端部分22c都是實心的，這一點在圖15看得最清楚。中間部分20c和末端部分22c中有很少或沒有腔8c，這些部分可以具有較小的直徑，這使得錨10c可以容易的被驅入幹牆1和支撐部件2，因為需要較小的扭矩，從而使得錨10c可以較快的被驅入幹牆1和支撐部件2。另外，實心的中間部分20c和末端部分22c在結構上也更結實。在一個實施例中，中間部分20c的脊徑MC″等於約0.18英寸到約0.22英寸，優選為約0.2英寸，與上面描述的斷開尖頭實施例和開罐器實施例中錨10、10b的脊徑相比不同。
錨10c的腔8c被設計得使安裝緊固件4切開並推入側壁38c的一個薄區域76。然後如圖17-18所示，當安裝緊固件4通過時，安裝緊固件4將中間部分20c和鑽孔部分16c推到旁邊。中間部分20c被設計得保持連接到錨本體12c以被安裝緊固件4c推到旁邊，這樣它保持和支撐部件2接合，從而提供拔出阻力和頂住錨10c。
在一個如圖15所示的實施例中，腔8c在腔端部9c包含一個朝薄區域76彎曲的軸承面78c。當安裝緊固件4被驅動時，其頭36壓在彎曲的軸承面78c上形成撞擊動作而將中間部分20c和鑽孔部分16c推到旁邊。
繼續圖16，薄區域76可以通過一個延伸通過中間部件20的平面52而構成。也可以在中間部分20中鄰近末端部分18的位置處設置一個凹口80。凹口80在中間部分20被安裝緊固件4推到旁邊時幫助中間部分20進行轉動或撞擊動作。
開放尖頭實施例在圖19所示的一個錨10d的開放尖頭實施例中末端部分22d沒有鑽尖，但有一個開放的鑽頭16d。開放的鑽頭16d允許安裝緊固件4被驅入，這樣安裝緊固件鑽頭36可以通過開放的鑽頭16d而無需刺穿或折斷錨10的的一部分，同時開放鑽頭的錨10的還緊抓著支撐部件2。
錨10d類似於斷開尖頭實施例中的錨10，除了在距離鑽頭預定軸向距離處的部分鑽頭被去掉。優選地，一路延伸到鑽頭16d的腔8d的內部直徑大於帶螺紋的安裝緊固件4的根徑，優選地，大約等於或稍微大於安裝緊固件4的脊徑，這樣安裝緊固件4不必過多地刺入鑽頭16d。
優選地，如圖19所示，開放鑽頭16d包括一個中心部件82，它可以在最初和幹牆1接合以確保錨10d被鑽入幹牆中希望的位置。中心部件82可以包括一套細的腿83，所述一套細的腿83在點84會合。這些細的腿83具有足夠的結構完整性以能在最初鑽入幹牆1，但最後這些細的腿83會由於受到驅動錨10d進入幹牆1和支撐部件2的力而瓦解。
安裝方法用戶在固定於一個部件的幹牆1中安裝錨10和細長的安裝緊固件4的方法包括步驟提供一個細長的錨10，所述錨10具有軸6，一個用於接收緊固件4的軸向腔8，一個向外展開的端部14，其中具有扭矩傳送面15，一個通常和向外展開的端部14相對的鑽頭16，一個鄰近所述向外展開的端部14的近端部分18，一個中間部分20，一個延伸到鑽頭16的遠端部分22，其中近端部分18具有帶螺紋的外表面例如接合幹牆的螺紋19，所述螺紋19具有根部26、直徑為DC的脊27、螺紋深度DH，中間部分20具有帶螺紋的外表面例如部件接合螺紋21，所述螺紋21具有根部28、直徑為MC的脊29、螺紋深度MH，MC基本小於DC，MH基本小於DH，末端部分22具有帶螺紋的外表面例如鑽螺紋23，所述鑽螺紋23具有向鑽頭16逐漸減小的根部30、直徑為TC的脊31、螺紋深度TH，TC基本小於DC，TH基本小於DH；將鑽頭16放在幹牆面48上；驅動錨10入幹牆1使遠端22鑽入幹牆1和支撐部件2；幹牆接合螺紋19接合幹牆；將細長的安裝緊固件4插入錨10的軸向腔8。
在一個實施例中，安裝方法可以進一步包括步驟將安裝緊固件的頭36伸過鑽頭16的原始位置，用細長的安裝緊固件4刺入至少中間部分20和末端部分22中的一個，例如圖13所示的用安裝緊固件的螺紋5切入中間部分20b的壁，或者如圖17-18所示用安裝緊固件的頭36刺入中間部分20c的側壁38c或鑽頭16c，如圖7所示用安裝緊固件4斷開錨10的一部分例如鑽頭16′；如圖7、10、13、18所示接合安裝緊固件4和支撐部件2；安裝物件3到安裝緊固件4。
製造方法參看圖20、21，製造錨10的方法包括步驟提供一個模100，所述模100具有空穴110，所述空穴110具有展開的端部114，一個最接近所述端部114的近端部分118，一個中間部分120，一個末端部分122，一個和所述展開的端部114相對的第二端116，一個細長的核108在所述端部114處伸入所述空穴110，其中所述近端部分118具有帶根部126和脊127的內螺紋119，所述內螺紋119的脊徑為MDC，螺紋深度為MDT，中間部分120具有帶根部128和脊129的內螺紋121，所述內螺紋121的脊徑為MMC，螺紋深度為MMT，其中MMC基本小於MDC，MMT基本小於MDT，末端部分122具有帶根部130和脊131的內螺紋123，所述根部130呈錐形向第二端116逐漸變細，所述內螺紋123具有脊徑MTC，MTC基本小於MDC，所述內螺紋123具有螺紋深度MTH，MTH基本小於MDH；注入熔化的材料例如鋅合金到空穴110；凝固熔化的材料以形成錨10；從模100移出錨10。
模空穴110具有和錨10相同的形狀，這樣當材料凝固時，錨10就形成了。特別是，模的展開的端部114形成錨10的張開端14，模的第二端116形成鑽頭16，模的近端部分118形成錨10的近端部分18，模的中間部分120形成錨10的中間部分20，模的末端部分122形成錨10的末端部分22，細長的核108形成錨10的軸向腔8。
本發明的新錨允許用戶將錨裝入幹牆，而無需考慮在安裝錨的位置處是否在幹牆的後面具有一個部件，或者已知那兒有一個部件也不會有問題。此錨還允許用戶使用各種長度的安裝緊固件，因為安裝緊固件的頭可以伸過錨的鑽頭端。
小頭情形的實施例參看圖22-24所示的實施例，一個用於脆性材料例如幹牆1的錨210包括具有軸206的本體212；一個用於接收安裝緊固件的軸向腔208；一個近端214；一個鑽孔端216。一個鄰近所述近端214的近端部分218，在此近端部分218具有用於和所述幹牆1結合的螺紋219；一個鄰近所述鑽孔端216的鑽孔部分224。螺紋219直徑為PR的根部226和直徑為PC的脊227。位於所述近端214的頭240具有外部直徑HD，HD小於PC。錨210包括在錨210被驅入幹牆時幫助防止幹牆1鼓包的技術裝置。
頭參看圖23、24，頭240被設置成當錨210被驅入脆性材料例如幹牆1時最小化幹牆1的可見形變或者鼓包。頭240具有直徑HD，所述直徑HD基本小於一般的錨的頭和凸緣，例如圖1-3所示實施例的凸緣40。頭240的小的外部直徑HD減少頭240的面積，當錨210被固定時所述頭240穿過幹牆1。
頭240被連接到本體212近端214，包括一個用於驅動器例如起子的軸向凹槽242。凹槽242包括扭矩傳送面215，所述扭矩傳送面215允許驅動器施加扭矩到錨210以轉動它。在圖24所示的一個實施例中，凹槽242具有Phillips型(十字型)形狀以接收一個Phillips式螺絲起子或者一個從驅動螺絲起子引出的Phillips式曲柄。
頭240具有外部直徑HD，所述外部直徑HD小於和幹牆1接合的螺紋219的最大外部直徑或脊徑PC。當錨210被驅動時，近端部分218的根部226移動並在幹牆1中鑽出一個洞，因此，頭240的直徑HD優選儘量接近幹牆螺紋219的根徑PR，從而允許頭240僅輕微的從幹牆1中的洞突出，這樣頭240隻需要在幹牆1中進行一個小量的移動。小的外部直徑HD也使得頭240可以容易地隱藏在安裝在安裝緊固件上的小的物件例如小窗簾杆和小夾板的後面，這樣一旦小物件被安裝後，錨的頭240看不見。
頭240的外部直徑HD應該足夠小以有效防止幹牆1鼓包，但也應該足夠大以使頭240可以容納凹槽242，同時在包圍凹槽242的近端214仍然具有足夠厚的本體212的壁以提供足夠的結構完整性來承受扭矩而錨210不會斷裂，所述扭矩用於驅動錨210進入幹牆1、優選驅動錨210進入幹牆1和在其上安裝幹牆1的支撐部件2，所述支撐部件2可以是例如木質栓。
在一個實施例中，頭240的外部直徑HD等於脊徑PC的約50％到約80％，優選為約75％到約80％。在一個實施例中，頭直徑HD等於脊徑PC的約78％。期望地，頭240的外部直徑HD基本上接近螺紋219的根徑PR，可以是根徑PR的約1倍到約1.5倍，優選為約1.25倍到約1.45倍。在圖23所示的一個實施例中，頭240的外部直徑HD是根徑PR的約1.38倍。
在一個實施例中，頭240的外部直徑HD可以介於約0.25英寸到約0.4英寸，優選介於約0.3英寸到約0.35英寸；在一個實施例中HD為約0.34英寸，同時螺紋219的脊徑PC介於約0.4英寸到約0.5英寸，優選介於約0.42英寸到約0.45英寸；在另一個實施例中HD為約0.43英寸，同時螺紋219的根徑PR介於約0.2英寸到約0.3英寸，優選介於約0.225英寸到約0.25英寸；而在另一個實施例中HD為約0.245英寸。
由於頭240相對於接合幹牆的螺紋219較小，用戶可能難以確定錨210是否被驅入到了一個合適的深度。當一個大頭在幹牆1中固定時，通常顯示錨已經被驅入到合適深度的現象是用戶感覺到扭矩突然增加。對於圖23所示的實施例，用戶無法感覺到這樣的扭矩突增，因為頭240具有小的外部直徑HD。因此，用戶需要通過視覺判定來確定合適的錨210的安裝深度，驅動錨210直到頭240具有合適的深度以和幹牆表面248齊平或剛剛低於幹牆表面248。
參看圖25，在一個變換實施例的錨210′中，一個環形的墊圈或帽246被安裝到頭240′，這樣當錨210′被驅入合適的深度、頭240′位於幹牆1中合適的位置時，帽246被從頭240′取下。頭240′可以包括接收帽246的凹槽241，如圖25所示，帽246可以包括和凹槽241吻合的內部唇緣247，這樣帽246可以安全地和頭240′保持接合直到有意地拔下帽246。帽246優選地由塑料材料製造，可以通過從一個塑料板切下具有合適尺寸的環形的片、或模製塑料墊圈得到。
近端部分返回圖22、23，近端218與圖1-3所示錨10的近端部分18在下面所述方面類似近端218包括深螺紋219用於接合幹牆1，其中螺紋219具有直徑為PR的根部226和直徑為PC的脊227。優選地，螺紋219被設置得通過幫助防止幹牆面248鼓包來最小化當錨210被驅入時幹牆1的可見形變。
為了幫助防止鼓包，螺紋219的脊徑PC可以略微減小，這樣當驅動錨210時螺紋219有較少的表面被推入幹牆1。在圖23可以最好地表示的一個實施例中，通過在螺紋219的脊227形成一個基本上平面區域234，而不是如圖1-3所述的實施例那樣形成實質上成角度的脊27。所述基本上平面區域234使脊227稍向裡變化，這樣整個的脊徑PC被減小。與沒有區域234的情形相比，脊徑PC可以被減小約2％到約10％，優選約3％到約7％，在一個實施例中優選為5％。
在一個實施例中，螺紋219是一般為螺旋狀的螺紋219，區域234是一般為螺旋狀的帶，所述帶沿螺紋219的脊227延伸。優選地，區域234一般平行於軸206。具有區域234的螺紋219可以通過模製或鑄造具有區域234的錨210得到，或者可以先形成類似於錨10的螺紋19的螺紋219，然後通過銼或其他方式整平螺紋219的脊227。
在脊227處提供基本上平面區域234、而不是僅僅製作一個具有較小直徑的傾斜的脊是被期望的，因為螺紋219的軸向厚度保持和沒有區域234時相同。這一點被期望是因為當錨被驅入幹牆1和支撐部件2時，螺紋219給錨本體212提供大量的結構支持，螺紋219越厚，螺紋219就可以給本體212提供更多支持。
區域234的軸向長度LE應該足夠大以使螺紋219的脊徑PC足夠小以防止幹牆1鼓包，同時區域234的軸向長度LE還應該足夠小以使螺紋219的脊徑PC仍然在幹牆1中提供足夠的接合力並且在驅入幹牆1和支撐部件2時螺紋219仍然提供足夠的結構強度。頭240的軸向長度LE可以等於螺紋219的脊徑PC的約2％到約10％，優選約4.5％到約6％。在一個實施例中，區域234的軸向長度LE等於約0.015英寸到約0.04英寸，優選約0.02英寸到約0.025英寸。
鑽孔部分繼續圖22、23，錨本體212包括一個鑽孔部分224用於鑽入幹牆1，優選地將錨210驅入支撐部件例如木質栓。鑽孔部分224可以包括一個中間部分220和一個鑽頭222，類似於圖1-3所示實施例中錨10的中間部分20和末端部分22。
中間部分220可以包括螺紋221，然而優選地，中間部分220的螺紋221的螺紋深度和脊徑IC基本小於近端部分218的幹牆接合螺紋219的螺紋深度和脊徑PC，這樣，如果碰到支撐部件，驅動中間部分螺紋221入支撐部件所需的扭矩將不會太高。如果碰到支撐部件，中間部分螺紋221接合支撐部件，從而進一步確保錨210處於幹牆1和支撐部件內。中間部分螺紋221的根部228的直徑IR和近端部分218的根部226的直徑PR基本上相等，近端部分218的根部226和中間部分220的根部228可以隨著本體從頭240延伸到鑽頭222而輕微變細。在一個實施例中，中間部分220包括一個通常呈螺旋狀的螺紋221，所述螺紋221連接近端部分218的通常般呈螺旋狀的螺紋219並具有一個從近端部分螺紋219的大螺紋深度和脊徑PC到中間部分螺紋221的基本小的螺紋深度和脊徑IC的躍變。
繼續圖23，鑽頭222可以類似於錨10的遠端部分22。優選地，鑽頭222通常為圓錐形，可以包括具有小螺紋深度和脊徑DTC的螺紋223a、223b，這樣螺紋223a、223b可以和支撐部件接合，而不會使用戶太難以驅動鑽頭222進入支撐部件。在一個實施例中，鑽頭螺紋223a、223b基本上呈螺旋狀並被設置成繞鑽頭222的雙螺旋。雙螺旋中的一個223a可以連接中間部件220基本上呈螺旋狀的螺紋221。雙螺旋223a、223b允許鑽頭222被均勻的驅入支持部件，並且均勻地繞鑽頭222提供額外的加強作用。鑽臺222或中間部分220也可以包括一個或多個翼254用於鑽透幹牆1，這樣在幹牆1上鑽出的洞具有期望的尺寸。優選地，翼254被設計成如前所述的如果碰到支撐部件就從錨210斷裂，這樣翼254不會鑽入支撐部件。
在一個優選實施例中，錨210包括一個帶軸206的本體212，一個用於接收安裝緊固件的軸向腔208，一個近端214，一個具有深螺紋的近端部分218，所述近端部分218從所述近端214開始延伸，具有接合脆性材料例如幹牆1的螺紋219，一個自鑽孔部分224具有螺紋221、223a、223b用於接合一個靠近幹牆1的基板例如支撐基板，自鑽孔部分224的長度大於幹牆1的厚度，其中近端部分218的螺紋219具有根徑PR和脊徑PC，其中自鑽孔部分224的螺紋221、223a、223b具有根徑IR、DTR和脊徑IC、DTC，IC和DTC基本小於PC，位於近端214的頭240的外部直徑HD小於所述近端部分218的螺紋219的脊徑PC。
中間部分220的螺紋221、223a、223b和鑽頭222在它們的脊229、231處也具有一個基本上平面區域以防止幹牆1鼓包，然而，在一個優選實施例中，鑽孔部分224的螺紋221、223a、223b不象近端部分218的螺紋219一樣具有基本上平面區域。
優選地，錨210包括一個或多個設置於本體212的加強件，來為錨210提供結構支持以承受錨210的鑽頭216為了鑽入鄰近幹牆1的支撐部件所需要經受的扭力，如果碰到，支撐部件可能基本比幹牆1要硬。如圖22、23所示，加強件可以是本體212外表面上的肋258或者是腔208內部的鍵槽244，其中鍵槽244也和安裝緊固件的螺紋接合。中間部分220的螺紋221、223a、223b和鑽頭222也給本體212提供加強作用，以確保鑽頭222和中間部件220鑽入堅硬的支撐部件例如木質栓而不會崩潰。
前面對本發明的書面描述使得本領域普通技術人員可以製造和使用當前被認為的最佳模式，本領域普通技術人員可以理解和認識到這裡存在的示例性具體實施例和方法的一些變型、組合和等同替換。因此本發明不應該受限於上面描述的實施例和方法，本發明範圍和精神內的所有實施例和方法都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種用於脆性材料的自鑽錨，包括本體，具有軸；適於接收緊固件的軸向腔；近端；鑽孔端；鄰近所述近端的近端部分，具有接合所述脆性材料的螺紋；和鄰近所述鑽孔端的鑽孔部分；所述螺紋，包括具有根徑的根部和具有脊徑的脊；和頭部，在所述近端處，具有小於所述脊徑的外部直徑。
2.權利要求1所述的自鑽錨，其中所述頭部的所述外部直徑為所述脊徑的約50％至約85％。
3.權利要求1所述的自鑽錨，其中所述頭部的所述外部直徑為所述根徑的約1至約1.5倍。
4.權利要求1所述的自鑽錨，其中所述螺紋在所述脊處還包括基本平面區域，具有形成所述脊徑的外區域直徑。
5.權利要求4所述的自鑽錨，其中所述基本平面區域具有約0.015英寸至約0.03英寸的軸向長度。
6.一種用於脆性材料的自鑽錨，包括本體，具有軸；適於接收緊固件的軸向腔；近端；鑽孔端；鄰近所述近端的近端部分，具有接合所述脆性材料的螺紋；和鄰近所述鑽孔端的鑽孔部分；和在所述近端處的頭部，所述頭部構造成，當所述錨被驅入所述脆性材料時，最小化所述脆性材料的可見形變。
7.權利要求6所述的自鑽錨，其中所述螺紋構造成，當所述錨被驅入所述脆性材料時，最小化所述脆性材料的可見形變。
8.權利要求6所述的自鑽錨，其中所述頭部具有小於所述螺紋的最大外部直徑的外部直徑。
9.權利要求6所述的自鑽錨，其中所述螺紋包括具有根徑的根部和具有脊徑的脊，在所述脊處具有基本平面區域。
10.權利要求9所述的自鑽錨，其中所述頭部具有基本類似所述根徑的外部直徑。
11.一種用於脆性材料的自鑽錨，包括本體，具有軸；適於接收緊固件的軸向腔；近端；從所述近端延伸的深螺紋近端部分，具有接合所述脆性材料的螺紋；和自鑽孔部分，具有接合鄰近所述脆性材料的基板的螺紋和大於所述脆性材料厚度的長度；其中，所述近端部分的所述螺紋具有根徑和脊徑；其中，所述自鑽孔部分的所述螺紋具有根徑和基本小於所述近端部分的所述螺紋的所述脊徑的脊徑；在所述近端處的頭部，具有小於所述近端部分的所述螺紋的所述脊徑的外部直徑。
12.權利要求11所述的自鑽錨，其中所述近端部分的所述螺紋在所述脊處包含基本平面區域。
13.權利要求11所述的自鑽錨，還包括設在所述本體上的加強件，來為所述本體提供充分的結構支撐，以承受鑽孔端鑽穿鄰近脆性材料的基板所需的扭力。
全文摘要
一種用於脆性材料的自鑽錨(210)，錨(210)包括本體(20)，本體(20)具有軸(206)；適於接收緊固件的軸向腔(208)；近端(214)；鑽孔端(216)；鄰近近端(214)的近端部分(218)，具有接合脆性材料的螺紋(219)；和鄰近鑽孔端的鑽孔部分(224)，其中螺紋(219)包括具有根徑(PR)的根部(226)和具有脊徑(P2)的脊(227)，並且錨(210)具有在近端(214)處的頭部(210)，頭部(210)具有小於脊徑(P2)的外部直徑(HD)。錨的頭部構造成，當錨被鑽入脆性材料時，最小化脆性材料的可見形變。
文檔編號F16B13/00GK1864008SQ200480029343
公開日2006年11月15日 申請日期2004年10月1日 優先權日2003年10月10日
發明者謝裡爾·L.·帕納西克, 理察·J.·恩斯特 申請人:伊利諾斯器械工程公司