自钻锚的制作方法

专利名称：自钻锚的制作方法
本申请是2004年5月12日提交的美国第10/844,706号申请的部分后续申请，其要求2003年10月10日提交的美国第60/510,708号临时申请的优先权。
背景技术：
1.发明领域本发明涉及一种用于脆性材料的锚，特别是用于安装于一部件的干墙的自钻锚。
2.相关技术的描述因为干墙是脆性材料，在其上安装物件是困难的。过去，至少有3种方法被使用。对于重量轻的物件，小型塑料膨胀锚被使用。这种膨胀锚通常通过三个步骤来安装首先，在干墙上钻一个孔；然后，锚被插入钻孔；最后，一个螺纹紧固件被插入钻孔，扩张此锚以和干墙接合。然而，膨胀锚通常只能承受轻的载重。
对于重负载的应用场合，系墙螺栓被使用。尽管系墙螺栓是有效的，但它们一般也是膨胀的，因为它们包含必须相对于另一部分移动的部分。系墙螺栓也被认为难以安装。
用于承受重负载的自钻锚也已经被使用。这些自钻锚通常通过锚自己钻入干墙。这样的锚还具有高的螺纹深度，以提供从干墙拔出的高阻力。自钻锚的例子包括ITW Buildex制造的、商标为E-Z ANCOR的锚，以及美国专利4,601,625、5,190,425和5,558,479公开的锚，这些专利均已转让给本申请的受让人。
自钻锚被证实可以在安装到干墙时有效承载较重负载。然而，在决大多数情况下，干墙被固定在用户看不到的木头支撑部件或栓上，通常用户不知道也没有检查支撑部件的位置。当典型自钻紧固件的用户试图在支撑部件处安装锚到干墙时，锚无法钻入支撑部件，导致锚在原地旋转，锚的深螺纹剥落干墙，导致锚安装失败和墙上不好看的缺痕。即使锚可以轻微地钻入支撑部件，锚会绷紧接合支撑部件并由于锚受的扭矩而断裂。
干墙锚通常具有一个头或凸缘，所述头或凸缘大于干墙螺纹的外部直径以防止安装锚时锚钻过干墙。然而，大的锚头会在推动锚时使干墙移位，导致此部分干墙环绕锚凸出，通常被称为干墙鼓包。干墙螺纹大的外部直径也会导致干墙移位和干墙鼓包。干墙鼓包导致干墙表面的不美观的蓬松部分，并难以使一些物件平齐于干墙表面地安装到干墙上。
从而需要一种可以减少干墙鼓包而不减少承载力的自钻锚。

发明内容
提供了一种用于脆性材料的自钻锚，包括本体和在近端处的头部，本体具有轴；适于接收紧固件的轴向腔；近端；钻孔端；邻近所述近端的近端部分，具有接合脆性材料的螺纹；和邻近钻孔端的钻孔部分，头部具有小于螺纹外脊径的外部直径。当锚钻入脆性材料时，较小的头部使脆性材料的可见形变最小化。在一个实施例中，螺纹包含在脊处的基本平面区域以在锚钻入脆性材料时，帮助最小化脆性材料的可见形变。
在另一实施例中，提供了一种用于安装在基板上的脆性材料的自钻锚，包括本体和在近端处的头部，本体具有轴；适于接收紧固件的轴向腔；近端；邻接近端的深螺纹近端部分，具有接合脆性材料的螺纹；和自钻孔部分，具有接合基板的螺纹和大于干墙厚度的长度，其中近端的螺纹具有根径和脊径，自钻孔部分的螺纹具有根径和基本小于近端部分的脊径的脊径，头部具有小于螺纹的脊径的外部直径。在一个实施例中，头部的外部直径为根径的约1至约1.5倍。
通过以下参照附图对本发明的描述，这些以及其他特征和优点将会非常明显。


图1是本发明的自钻锚的透视图。
图2是本发明的自钻锚的侧视图，表示一个断开尖头实施例。
图3表示自钻锚的一个断开尖头实施例的侧剖面图。
图4是安装在脆性材料中的自钻锚的断开尖头实施例和支撑部件的侧剖面图。
图5是从脆性材料的背侧面看，安装在脆性材料中的自钻锚的断开尖头实施例的透视图。
图6是具有一个可替换钻头的自钻锚的断开尖头实施例的侧视图。
图7是一个安装后、在其中插入有紧固件的自钻锚的断开尖头实施例的侧剖面图。
图8是一个自钻锚的断开凸缘实施例的侧剖面图。
图9是一个自钻锚的分开尖头实施例的侧视图。
图10是一个在其中插入有紧固件的自钻锚的分开尖头实施例的侧剖面图。
图11是一个自钻锚的开罐器实施例的侧视图。
图12是一个自钻锚的开罐器实施例的侧剖面图。
图13是一个安装后、在其中插入有紧固件的自钻锚的开罐器实施例的侧剖面图。
图14是一个自钻锚的尖头绕过实施例的侧视图。
图15是一个自钻锚的尖头绕过实施例的侧剖面图。
图16是一个具有可替换钻头的自钻锚的尖头绕过实施例的侧视图。
图17是一个自钻锚的尖头绕过实施例的侧剖面图，具有开始穿透锚的紧固件。
图18是一个自钻锚的尖头绕过实施例的侧剖面图，具有绕过钻头的安装紧固件。
图19是一个自钻锚的开放尖头实施例的侧视图。
图20是一个形成自钻锚的开放模的侧视图。
图21是一个闭合来形成自钻锚的模的侧剖面图。
图22是一个具有小头以防止干墙鼓包的自钻锚的透视图。
图23是一个自钻锚的小头实施例的侧视图。
图24是一个自钻锚的小头实施例的端视图。
图25是一个小头自钻锚的可替换头和帽实施例的侧视图。
发明详述参考图1-4，一种新的自钻锚10被描述。锚10首先从多个一般性方面被描述，然后描述几个典型实施例，包括图1-4和7所示的断开尖头实施例。
锚10用于脆性材料例如干墙1，所述干墙1安装在部件例如支撑部件2上，此新的锚10具有一个伸长的具有轴6的本体12；一个用于接收紧固件4(见图7)的轴向腔8；一个在其中具有转矩传送面的张开端14；一个最接近张开端14的近端部分18；一个中间部分20；一个远端部分22；一个一般和张开端14相对的钻头16；其中近端部分18具有带螺纹的表面，例如接合干墙的螺纹19，所述螺纹19具有根部26和脊27，脊径为DC，螺纹深度为DH；中间部分20具有带螺纹的表面，例如接合部件的螺纹21，所述螺纹21具有根部28和脊29，脊径为MC，MC基本小于DC，螺纹深度为MH，MH基本小于DH；远端部分22具有带螺纹的表面，例如钻螺纹23，所述钻螺纹23具有根部30、脊31和螺纹深度TH，所述根部30呈锥形向钻头16逐渐变细，所述脊31具有直径TC，TC基本小于DC，TH基本小于DH。
如图7所示，锚10用于推入干墙1以安装一个物件3到干墙1。在锚10被安装后，一个装配紧固件4插透物件3进入锚10的腔8。锚10提供比单独的装配紧固件4更强的结合力和更大的拔出阻力。当仅仅锚10被安装到干墙上时，锚10可以以类似传统的自钻锚方式被使用。然而，锚10允许锚10穿入并和支撑部件2例如木质支撑栓结合，而增加承受将锚10推入干墙1和支撑部件2的巨大力量的强度。
脆性材料可以是用于建筑的几种脆性材料中的一种，其中希望安装物件3到此脆性材料以增加此脆性材料可以承受的负载量。脆性材料的一个例子是基于石膏的干墙1，例如United States Gypsum销售的、商品名为SHEETROCK的石膏干墙。干墙的厚度T通常为1/2或5/8英寸，但也可以是其他厚度，例如3/8英寸。
脆性材料例如干墙1通常被安装到一个部件上，例如木结构的支撑部件、夹板、或另一个脆性材料例如另一层干墙。此部件可以是一个支撑部件2，例如一个木质支撑部件，例如一个2×4的栓或类似物，他们彼此按均匀间距例如16英寸被放置，此部件或者可以是金属支撑部件，例如金属支撑栓。支撑部件相对于干墙1基本能抵抗拔出，因为支撑部件相对来讲很不容易裂开。尽管锚10可以用于安装在另一层干墙上的干墙1、或其他脆性材料，本发明将描述用于例如木质支撑栓的支撑部件的锚。
参看图7，安装紧固件4优选是一个螺纹紧固件，例如一个安装螺丝，具有细长的杆34、位于一端的一个顶部35、位于另一端的一个钻头36。安装紧固件4的杆34包括螺纹5，所述螺纹5和锚10的腔8接合。安装紧固件4的螺纹5可以是标准的螺纹，例如Unified Coarse(UNC)或者UnifiedFine(UNF)螺纹，或者螺纹5可以是特殊的螺纹。安装紧固件4可以是UNC标准的#6、#7或#8螺丝，其中顶部35具有菲利普斯式螺钉凹槽，总长度FL介于约1/2英寸一约2英寸或更多，优选约1.25英寸。安装紧固件7的螺纹密度介于约8螺纹每英寸到约18螺纹每英寸，优选15螺纹每英寸。
安装紧固件4可以具有不同的长度以适合物件3的不同厚度AT。优选地，锚10被设计得如果物件3如图7所示相对较薄，一个长的安装紧固件4可以和锚10一起使用，或者相对较厚，这时需要更长的长度以和锚10接合。如同下面将描述的一样，锚10允许使用长于锚10的安装紧固件4，因为锚10具有这样的形状允许安装紧固头36穿过钻头16的原始位置。因为锚10允许安装紧固件4的安装紧固头36穿过钻头16的原始位置，锚10可以比安装紧固件4短。一个较短的锚10是所期望的，因为它限制支撑部件2的嵌入深度，因此减少相应的安装扭矩，也因为这样使得制造不那么昂贵、易于操作和在安装过程中保持稳定，也因为这样使得安装推入时间较短，因而用户可以在相对较短的时间内较容易得安装多个锚10。
锚参看图2、图3和图7，锚10包括通常中空的细长本体12，本体12具有轴6和薄壁38，薄壁38环绕适于接收安装紧固件4的轴向腔8，其中所述轴向腔8具有细长的通常呈圆柱形的部分和一组用于接收细长的带螺纹的安装紧固件4的键槽44。一个凸缘40被设置于本体12的张开端14上，在这里凸缘40包括其中的转矩传送面，例如在一个Phillips型穴42中的表面15，其中所述Phillips型穴42可以是一个使凸轮滑脱最小的Phillips十字空穴，一个接近张开端14的轴向延伸近端部分18，一个在近端部分18和远端部分22之间的轴向延伸的中间部分20，一个轴向延伸的远端部分22，和一般和张开端14相对的钻头16，其中中间部分20向远端部分22逐渐变细而且远端部分22向钻头16逐渐变细。锚10优选地通过手动螺丝刀手工驱动，所述手动螺丝刀可以是一个Phillips螺丝刀或相似物，或者使用一个电动起子。
在图1到图3所示的实施例中，锚本体12包括分别分布在近端部分18、中间部分20和远端部分22上的第一外部螺纹19、21和23′，和分布在远端部分22上的第二外部螺纹23″，其中第二外部螺纹23″位于远端部分22上的第一外部螺纹23′之间。第一外部螺纹19、21、23′和第二外部螺纹23″都有一个脊和接近钻头的头56。分布在近端部分18上的用于啮合干墙1的第一外部螺纹19具有脊径DC和螺纹深度DH。中间部分20上的第一外部螺纹23′具有基本小于脊径DC的脊径TC和基本小于高螺旋高度DH的螺旋高度TH。在深螺纹深度DH和螺纹深度MH之间位于第一外部螺纹19、21、23′上有一个过渡区域62。第二外部螺纹23″具有基本小于脊径DC的脊径TC和基本小于高螺旋高度DH的螺旋高度TH。
继续参考图7，当锚10被安装时，优选地锚10具有一个装置来允许紧固头36延伸超过锚10的钻头16的原始位置。锚10可以有一个允许安装紧固件4穿过锚10的薄壁38这样紧固头就能够延伸通过锚10的钻头16。薄壁38允许锚10的根径更小，从而导致被要求的安装扭矩更低。另外，薄壁38允许锚10接受具有相对较大外直径的安装紧固件4，而锚10仍有相对较小的根部。例如，如果壁的厚度为约0.02英寸，并有一套足够大的键槽44，如下所述，锚10能够接受一个外直径为约0.14英寸的#6的带螺纹的安装紧固件，或者一个外直径为约0.16英寸的#8的带螺纹的安装紧固件，而安装紧固件螺纹5不会攻入壁38。同样的，薄壁38允许锚10由较少的材料制成，这样生产锚10就比较便宜。在一个实施例中，锚壁38的厚度在约0.01英寸和约0.05英寸之间，优选地在约0.015英寸和约0.03英寸之间，进一步优选地为约0.025英寸。
在图3所示实施例中，键槽44被包括在用于接收安装紧固件4的锚10的腔8之中。安装紧固件螺纹5啮合匹配的螺纹45进入键槽44中，这样安装紧固件4就与键槽44相接合，并由此与锚10相接合。键槽44也给锚10增加结构上的支撑，这样当其钻过干墙1和支撑部件2时锚10的本体12就能够承受较高的扭力。
带有键槽44的腔8的有效内直径应当小于外直径、或者安装紧固件4的脊径，但不能与安装紧固件4的根径一样小，这样键槽44被安装紧固件4攻螺纹以形成匹配的螺纹45。键槽44距壁38内部的高度优选地被选择得使腔8的内直径足够小以至于一个外直径为约0.136英寸的#6的有螺纹的安装紧固件4的螺纹能够攻螺纹于键槽44中；并且，使得壁38的内直径足够大以至于一个外直径为约0.164英寸的#8的有螺纹的安装紧固件4的螺纹能够只攻螺纹于键槽44中而不攻螺纹于壁38中。在一个优选实施例中，腔8在壁38处的内直径在约0.17英寸和约0.21英寸之间，优选地在约0.18英寸和约0.2英寸之间，进一步更优选地为约0.19英寸，而且键槽44的高度在约0.015英寸和约0.045英寸之间，优选地在约0.025英寸和约0.035英寸之间，进一步优选地为约0.03英寸，这样腔8在键槽44处的有效内直径在约0.11英寸和约0.16英寸之间，优选地在约0.12英寸到约0.145英寸之间，进一步优选地为约0.13英寸。
制造锚10的材料要足够坚固，能够承受通常条件下锚10钻进干墙1和支撑部件2的扭力；还要有足够的延展性，能够被有螺纹的安装紧固件4攻螺纹。锚10的材料优选地为通过安装紧固件4可穿透的或者易破的以便安装紧固件4的钻头36能够延伸通过锚10的钻头16。此外，制造锚10的材料要能够即简单又便宜地形成锚10特定的几何结构。锚10可以由能够模铸造成锚10的形状的金属或者金属合金制成，例如锡合金、铝合金、镁合金、铜、青铜或者黄铜合金、以及锌合金。在一个实施例中，锚10由一种锌合金制成，例如Zamac 1锌合金。
锚10也可以由塑料或者其他聚合材料制成，例如一种工程塑料如Delron、尼龙、填充尼龙，如玻璃纤维尼龙。但是，锚10应该被制成足够坚固能够承受锚10钻进干墙1和支撑部件2的扭力。
远端部分回到图1到图4，远端部分22允许锚10在被使用者手工操作时钻过干墙1和支撑部件2，这样就不需要一个单独的先钻孔步骤。远端部分包括一个钻头16，而且在一个如图2所示的优选实施例中，钻头16通常为圆锥形并与本体12同轴，这样钻头16在本体轴6上达到点46。优选地，钻头16包括一个其引导作用并迅速与干墙1的表面48和支撑部件2的前表面相接合的尖端46。如图6所示，钻头16还可以包括一个位于钻头16较低部分的平坦部分52，其作用在于帮助锚10与干墙1和锚10与支撑部件2的最初的接合。
远端部分22包括一个具有钻孔螺纹23的有螺纹的外部，其被设置于远端部分22上用于接合干墙1和支撑部件2。钻孔螺纹23包括一个根部30和一个具有脊径TC的脊31，所述脊径TC基本小于干墙接合螺纹脊径DC，并且螺纹深度TH基本小于干墙接合螺纹深度DH。钻孔螺纹深度TH也足够小以便钻入支撑部件的安装扭矩能够典型地由使用者手工完成，这样锚10就能够钻入支撑部件2。螺纹23还可以包括在图3中可见的一个在螺纹23的基底部和根部30之间的曲率半径，以防止在螺纹23的基底部形成应力的集中。
继续参考图2、3，钻孔螺纹根部30从中间部分20向钻头16逐渐变细，这样靠近钻头16的钻孔螺纹的横截面积相对于其在中间部分20上的横截面积是减小的。钻孔螺纹23的螺纹深度TH实质上沿远端部分的长度保持不变。但是，由于根部30相对较小，特别是在钻头16处，螺纹深度可能较大，例如大于部件接合螺纹21的螺纹深度MH，因为较小的根部30在脊径TC不太大时允许较大的螺纹深度。
远端部分螺纹23和中间部分螺纹21接合干墙1并驱动锚10通过干墙1。如果锚10被驱进到一个位置，其中一个支撑部件2位于干墙1后面，钻头16碰到支撑部件2，而且如果支撑部件2比干墙1相对要硬，例如一个木质的支撑栓，那么锚10典型地旋入干墙1而没有轴向地进入支撑部件10，在这里称为停顿。当锚10停顿，远端部分螺纹23和中间部分螺纹21在干墙1上钻出一个预设尺寸的洞而钻头16钻进支撑部件2。最终钻头16钻入支撑部件2一定的深度，通常在约1/8英寸和约1/4英寸之间，使远端部件能够与支撑部件2相接合并开始驱动锚10通过支撑部件2和干墙1，这样干墙接合螺纹19能够与干墙1相接合。
由中间部分螺纹21钻入干墙1的洞的尺寸被发现对于干墙和干墙接合螺纹19之间产生的接合很重要，特别是当锚10仅被驱进干墙的时候。我们发现，干墙螺纹具有一个约1/2英寸的脊径，这对于在干墙上钻出一个直径为约1/4英寸的洞是很理想的。因此，远端部分22被设计为在干墙1上钻出一个洞，所述洞通常最大化锚10的拔出阻力到实际能达到的最大程度。
继续图2，远端部分22可以包括至少一个翼54，所述翼54从远端部分22放射状地向外突出，用于在干墙1中刮出一个具有预定尺寸的洞，以最大化干墙的拔出阻力，特别是当仅锚10被驱入干墙、而在安装位置后没有支撑部件2时。优选地，翼54从轴6延伸到约等于邻接凸缘40的近端部分18的根部半径处，其中所述根部半径是根径DR的一半。翼54被设计得当碰到支撑部件2时脱离，这样翼54不刮支撑部件2，而只刮干墙1。
在图2所示实施例中，远端22具有一对从远端部分22放射状地向外突出的翼54。翼54沿远端22周缘均匀设置，因此这对翼54相隔180°。翼54放射状地向外突出，这一对翼54之间的宽度WW约等于邻接凸缘40的近端部分18的根径DR。优选地，翼54刮出的洞约等于根径DR，这样翼54仅刮出刚好必要多的干墙1，留下最大量的干墙1以和干墙接合螺纹19接合。
如前所述，如果钻头16碰到支撑部件2，钻头16钻入支撑部件2，将有一个瞬间的停顿，这样锚10上的螺纹开始刮掉部分干墙1。由于这个原因，重要的是钻螺纹23接合支撑部件2，远端22快速钻入支撑部件2使得锚10在被驱向前之前不会过多刮掉干墙1，避免在干墙1表面产生疤痕。钻螺纹23延伸到尽量接近钻头16的轴位置，这样钻螺纹23可以更快地和支撑部件2接合。在一个优选实施例中，钻螺纹23充分延伸到钻头16，这样，如图1、2、5所示，钻螺纹23的头和钻头点46的轴向距离介于约0英寸到约0.06英寸之间，当此距离为0英寸时，钻螺纹23实质上一路延伸到钻头16。理想地，钻螺纹23优选一路延伸到钻头16，即，在钻头点46和钻螺纹23的头之间没有距离，然而，已经发现对于一个成为一个点的钻头，其中根径实质上为0英寸，钻螺纹实际上变成轴，这使得钻螺纹难以和支撑部件2接合。因为这个原因，钻螺纹23的头56可以和钻头16稍微分开例如约0.02英寸的距离。
锚10需要具有足够的结构强度以承受大的扭力而不会崩溃，特别是在钻头16处。如上所述，薄的壁38会导致锚10崩溃的潜在趋势，当驱动锚10进入支撑部件2时，薄的壁38提供很少的支持以抵抗锚10承受大的扭力。因为这个原因，锚10、特别是钻头16具有加强件。钻螺纹23对钻头16提供结构加强作用。此结构加强作用是重要的，因为驱动锚10进入支撑部件2时会产生大的扭力，特别是当锚壁38薄而不能自己提供强的结构支持时。
继续参考图1、2，远端部分22的外部螺纹23可以包括两个通常为螺旋形的排列成双螺旋的螺纹23′、23″。螺纹23′、23″的双螺旋结构提供了围绕远端部分22的附加的支持，用于帮助防止远端部分22由于驱动锚10进入支撑部件2的扭力而崩溃。双螺旋螺纹23′、23″也提供平衡的驱动进入支撑部件2以及钻头16与支撑部件2更紧密的接合。另外，双螺旋螺纹23′、23″延伸到一个最接近钻头16的轴向位置，这样锚10能够迅速接合并钻进支撑部件2中。
优选地，每一个双螺旋的螺纹23′、23″具有实质上相同的螺距P，这样螺纹23′、23″中的一个不会超过另一个。优选地，第二螺纹23″被轴向设置于距第一螺纹23′大约半个螺纹23′的螺距P的位置，例如当一个螺距P为约0.2英寸时就是0.1英寸，这样在沿远端部分22的每一个轴向位置上都有在任一边提供结构上的支持的螺纹23′、23″。优选地，双螺旋的螺纹23′、23″具有实质上相同的螺纹深度TH。
双螺旋的第一螺纹23′延续成为中间部分20上的螺纹21而第二螺纹23″只存在于远端部分22上。螺纹23′、23″也都能够以双螺旋延续到中间部分20上(没有画出)，为中间部分20提供与远端部分22相同的结构上的支持。如果第二螺纹23″延续到中间部分上，它将提供与支撑部件2的进一步的接合。
中间部分如上所述，允许安装紧固件钻头36延伸通过锚10的钻头16是所期望的，这样使用者就能够使用不同长度的安装紧固件4。但是，如果当安装紧固件4开始钻入支撑部件2时锚10没有充分地与支撑部件2相接合，安装紧固件4的转动将导致安装紧固件螺纹5把锚10拉退出干墙1，即所谓的“顶托”，这将导致锚10的彻底损坏并导致干墙接合螺纹19使干墙1出现破损留痕。当安装紧固件4被钻进支撑部件2时，通过部件接合螺纹21和钻孔螺纹23使锚10和支撑部件2实质地接合来防止顶托的出现。如果安装紧固件4没有刺穿或者穿过锚10，中间部分20的部件接合力并不严重。但是，锚10与支撑部件2充分的接合仍然是需要的，因为与支撑部件2的接合是锚10的紧固值的主要贡献来源。
参看图2、3，部件接合螺纹21被设置于中间部分20上并包括一个根部28和一个脊29，所述脊29的脊径MC基本小于干墙接合螺纹的脊径DC。在图2所示的实施例中，中间部分20的根部28通常为圆锥形，这样根部28朝远端部分22逐渐略微变细以便于安装锚10时特别是在木质的支撑部件上安装锚10时所需要的扭矩被最小化，因为这可以使得中间部分20的根径MR和脊径MC更小。在一个实施例中，部件接合螺纹根部28以一个介于约1/2度和约4度之间的角度逐渐变细，优选地为约2.25度。
最大的中间部分的脊径被优先地选择得使干墙接合螺纹19和干墙1之间的接合最大化，特别是当锚10仅被安装于干墙中时。例如，一个锚10的干墙接合螺纹直径DC为约1/2英寸，那么最大的部件接合螺纹直径MC为大约1/4英寸或者更小是理想的。
与下面描述的干墙接合螺纹19相比，部件接合螺纹21的螺纹深度MH基本小于干墙接合螺纹191的螺纹深度DH。中间部分20的脊径MC也基本小于近端部分18的脊径DC，这样在支撑部件2(例如一个木质栓)中所需要的安装扭矩不会过大。部件接合螺纹21的脊径MC和螺纹深度MH被优先选择为足够小，这样上述锚10在钻入支撑部件2而停顿时不会使干墙1受损留痕或者戳破干墙1，并且在停顿中部件接合螺纹21不会和干墙1相接合，所述的中间部件接合螺纹21与干墙1的接合会将干墙1顶托离开支撑部件2。
虽然中间部分20和远端部分22的较大的螺纹深度MH、TH会导致支撑部件2中较高的拔出阻力，还会基本提高驱动锚10进入木质的或者其他材料的支撑部件所需要的扭矩，造成使用者安装锚10的困难，特别是在使用手动的螺丝刀时。因此，在选择螺纹深度MH、TH时应当考虑到在中间部分20被驱入支撑部件2时的可以接受的扭矩。
在图1所示的实施例中，中间部分20的螺纹21是一个通常为螺旋形的螺纹21，是一个钻孔螺纹23′的延续并延伸到干墙接合螺纹19上(下面将述及)。中间部分20的外部螺纹21也可以与远端部分22中相同为双螺旋，可以为中间部分20提供附加的结构上的支持。中间螺纹21在螺纹21的基底部和根部28之间也有一个曲率半径以防止在螺纹21基底部形成应力的集中。
中间部分20和远端部分22的长度之和ML优选地大于干墙1的厚度T，这样当锚10在开始钻入支撑部件2之前停顿时，近端部分18的较大脊的螺纹19(下面述及)不会与干墙1接合，所述螺纹19与干墙1的接合会趋向于剥脱干墙1并在干墙1的表面留下一个大疤痕。长度ML应当足够长以便于远端部分22在干墙接合螺纹19开始与干墙1相接合之前完成在干墙1上的钻孔，特别是在锚10仅被驱进干墙时。这是优选的，因为在钻入一种材料时，沿轴向向前驱进穿过这种材料基本慢于使用螺纹驱进穿过这种材料。例如，使用干墙接合螺纹19驱动锚10沿轴向穿过干墙1要比锚10钻孔进入干墙1快的多。如果在干墙接合螺纹19开始与干墙1接合之前钻孔步骤没有完成，那么干墙接合螺纹19很可能会剥脱干墙1而不是驱动锚10穿过它。另外，平衡中间部分20和远端部分22的长度之和ML与驱动锚10所需要的安装扭矩是很重要的，特别是在支撑部件2中。
继续图1、2所示的实施例，中间部分20包括用于结构支持的肋58。优选地，肋58轴向延伸并径向略微突出于中间部分20的根部28。肋58也可以被设置于近端部分18或者远端部分22，用于在支撑部件2中钻孔或者攻螺纹时提供更多的沿锚10的结构上的支持。
在一个优选实施例中，锚10包括一个钻孔螺纹23′，23″的双螺旋结构和轴向肋58，它们协同形成一个围绕远端部分22和中间部分20的支撑笼或者支撑格架，用于防止由于驱动锚10进入支撑部件2产生的高扭力而导致的锚10的崩溃。
近端部分参看图1-4，近端部分18包括一个当锚10停顿时用于与干墙1接合的有螺纹的外部，这样物件3的负载将由干墙1承受，特别是锚10仅被驱进干墙时。干墙接合螺纹19将一个匹配的螺纹60形成于干墙1中，这样干墙接合螺纹19与干墙1之间的接合就完成了。有螺纹的外部包括设置于近端部分18上的螺纹19，所述螺纹19具有一个脊径为DC的脊27和一个根径为DR的根部26。干墙接合螺纹19是一个深螺纹，其中脊27和根部26之间的距离或者螺纹深度DH相对于部件接合螺纹21和钻孔螺纹23要大。深的干墙接合螺纹19有助于使干墙接合螺纹19与干墙1接触的表面积最大化，提高拔出阻力。干墙接合螺纹19的螺纹深度DH基本大于部件接合螺纹21和钻孔螺纹23的螺纹深度MH、TH，这将在干墙1中提供较高的拔出阻力。干墙接合螺纹脊27的直径DC可以沿近端部件18的全长基本上保持不变。在一个实施例中，脊27的直径DC是大约根部26的直径DR的两倍。
参看图5，优选为大约干墙接合螺纹19的3/4转被接合于干墙1的后面，这样干墙接合螺纹19在干墙1的后表面50上与纸51相接合。当驱动锚10仅进入干墙时，在干墙后表面50上接合纸51是特别重要的，因为与纸51的接合提供了锚10和干墙1之间接合的一个重要部分。干墙接合螺纹19没有被设计成驱进支撑部件2中，因为深干墙接合螺纹19需要一个非常高的扭矩将锚10驱进支撑部件2中。
参看图2、3，近端部分18的根部26向中间部分20逐渐变细，这样根部26通常呈圆锥形，而且这使得近端部分18顶端的根部26的直径大于近端部分18底部的根部26的直径。在图2所示的实施例中，近端部分18逐渐变细的根部26和中间部分20的逐渐变细的根部28是通常连续的并以相同的角度逐渐变细，这样根部26、28沿相同的圆锥体延伸，使锚10成为一个弹道的或者子弹式的形状。
在图1所示的实施例中，近端部分18的外部螺纹19是一个部件接合螺纹21的延续的螺纹19，只是干墙接合螺纹19具有一个脊径DC和螺纹深度DH，其中脊径DC基本大于中间部分20的脊径MD，而螺纹深度DH基本大于中间部分20的螺纹深度MH，参见图2、3。在一个实施例中，近端部分18的脊径DC大约是中间部分20的脊径MC的两倍。
优选地，在中间部分20和近端部分18中间有一个过渡区域62，其中脊径和螺纹深度从部件接合螺纹21到干墙接合螺纹19增大。在一个实施例中，过渡区域62延伸大约一个螺纹圈的3/4。如图1中所示，干墙接合螺纹19优选为通常的螺旋形。干墙接合螺纹19也可以是一个如上所述的两个螺纹的双螺旋，其中双螺旋中的一个螺纹可以是一个细螺纹，所述细螺纹的螺纹深度基本小于干墙接合螺纹19的螺纹深度DH。双螺旋中的第二螺纹将为锚10提供附加的阻力。干墙接合螺纹19还可以包括一个在螺纹19的基底部和根部26之间的曲率半径，使干墙螺纹19的基底部的应力集中最小化。
回到图2、4，干墙接合螺纹19的上端被凸缘40隔开以形成在凸缘40和干墙接合螺纹19之间的颈部64。颈部64允许凸缘40的上表面41装在干墙表面48的水平或者低于这个水平，如图4中所示，在到达凸缘40之前的颈部64的干墙接合螺纹19的中断使得产生了一个位于干墙1内的螺纹60中的间隔，所述间隔允许通过凸缘40压紧邻近的物质。此外，颈部64保证干墙接合螺纹19与干墙表面48上的纸49间隔开，这样干墙接合螺纹19不与纸49相接合并扭曲它而产生一个不期望的干墙表面48的外观。颈部64可具有一个介于大约0.03英寸和约0.1英寸之间的长度NL，优选为约0.07英寸。
包括凸缘40的近端部分18的长度DL，优选为略微大于干墙1的厚度T，如图4中所示，这样，优选地，就有一部分的干墙接合螺纹19在干墙后表面50的后面与后表面纸51相接合。如果锚10被驱入支撑部件2的位置，那么谨慎地选择近端部分18的长度DL以平衡在干墙后表面50上与纸51相接合的干墙接合螺纹19的长度与驱动这个长度的干墙接合螺纹19进入支撑部件2所需要的扭矩是很重要的。另外，锚10可以用于不同厚度的干墙1是所期望的，所以提醒下述内容是很重要的近端部分18的某一个长度DL允许螺纹19在一种厚度的干墙内与后表面纸51相接合，但是在另一种厚一些的干墙内又可能太短以至于不能接合后表面纸51，或者相反，近端部分18对一种较薄的干墙来说太长以至于太多的干墙接合螺纹19必须被驱进一个支撑部件，从而导致需要更高的安装扭矩。
干墙接合螺纹19的螺距P被优选得在干墙1中至少存在一整圈的干墙接合螺纹19，优选在约1.75圈到约2.25圈之间，进一步优选为嵌入干墙1的干墙接合螺纹19的2整圈。在一个实施例中，干墙1的厚度为1/2英寸或5/8英寸，干墙接合螺纹19的螺距P在约1/8英寸和约0.3英寸之间，优选为约0.2英寸。优选地，干墙接合螺纹19的螺距通常与部件接合螺纹21的螺距及钻孔螺纹23的螺距相等。在一个实施例中(未画出)，最接近过渡区域的干墙接合螺纹19的螺距大于其余的最接近张开端14的干墙接合螺纹19的螺距。当这个较大螺距的螺纹与干墙1相接合时，将锚10拉进干墙相对较快，有助于抵消任何可能发生的顶托。
张开端参看图1-4，凸缘40位于锚10的张开端14并包括一个与干墙接合螺纹根部26相比增大的直径FD，使得凸缘40能够与干墙前表面48上的纸49接合。在一个实施例中，凸缘40的凸缘直径FD在约0.45英寸到约0.6英寸之间，优选为约0.515英寸。凸缘40还包括转矩传送面15，这样锚10能够被使用者用一个起子旋转。凸缘40可以包括一个用于接收起子43的尖端的孔穴42，参考图8，其中孔穴42被设计用于一种特殊类型的起子。孔穴42是一个Phillips型孔穴用于接受一个Phillips型起子的尖端。
孔穴42具有一个大于腔8的内直径的有效直径以容纳起子43，这样在孔穴42处的锚壁38比其他沿锚10的轴向位置的锚壁38要薄。由于锚10所经受的所有的扭矩趋向于被集中在孔穴42，张开端14可能在锚10被充分地驱动之前断裂，特别是当锚10被驱入支撑部件2时，这是因为驱动锚10进入支撑部件2需要高扭矩。在一个如图3中所示的实施例中，锚10包括一个在孔穴42处加宽的壁39形成一个隆起66，用于加强孔穴42。具有隆起66的加宽的壁39延伸整个孔穴42的轴向长度用于在驱动锚10过程中充分地支持孔穴42。
在一个木质支撑部件2中木头的硬度和密度可以有很大的变化。硬度和密度的变化导致在干墙1中装凸缘40所需要的安装扭矩的变化，所以凸缘40的后缘表面41与干墙表面齐平或者低于干墙表面。此外，与仅仅驱动锚10穿过干墙1和支撑部件2相比，当在干墙中装凸缘40时驱动锚10所需要的扭矩显著上升。在一些情况下，安装扭矩的上升足够高以至于使用者必须施加一个很大的扭矩，所述很大的扭矩使使用者趋向于提供一个太大的扭矩，不仅仅安装凸缘40而是过度旋转锚10并剥脱一些干墙1。当必需的安装扭矩太大(也就是大于50in-lbs)，使用普通的手动工具装凸缘40会变得很困难或者不可能。
为了解决这个安装问题，锚10的凸缘40可以被修改以降低要求使用者提供的扭矩负载。在一个实施例中(未画出)，锚10不包括一个凸缘，或者包括一个直径小于干墙接合螺纹19脊径DC的凸缘，这样必需的安装扭矩实质上被降低了。这使得使用者更易于安装凸缘、或者锚10的后缘端，并降低过度旋转的可能性，因为扭矩增大被基本降低或者消除了。
断开凸缘0059锚10可以包括一个断开凸缘40′，如图8中所示。锚10包括削弱部件的断开区域68，可以是例如划痕、凹口或者小洞来使凸缘40在预设扭矩下断开，当驱动器43给锚10施加预设扭矩时，凸缘40′自锚本体12断开，以使用户无需安置凸缘40′。断开区域68位于锚10的轴向位置上，因此当凸缘40′断开时，剩余的锚本体12未破损的部分是在干墙表面48水平位置或者在干墙表面48水平位置以下，因此锚10仍然是有功能的并能够接收安装紧固件4。预设的凸缘40′的断开扭矩应当是一个预设的大于实质上驱动锚10的全长进入干墙1和支撑部件2通常所需要的扭矩，因此在凸缘40′断开时，剩余的锚10的最外的部分应当齐平于或者略微埋置于干墙表面48，从而提供了根据应用可能需要或者不需要进一步修整的漂亮完美的外观。
本发明的锚的许多特征已经在上面被描述。作为本发明的例子，下面将讨论几个实施例。
断开尖头实施例参考图1-4和7，锚10的一个实施例包括至少中间部分20和远端部件22中的一个是易破的，这样安装紧固件4能够折断本体12的一部分16′，参见图7，这样安装紧固件钻头36能够延伸越过钻头16的原始位置(参见图4)。
锚10的断开尖头实施例被设计成，当一个长于锚10的安装紧固件4被使用时，安装紧固件钻头36使锚10的钻头16折断或者断开锚10的钻头16，以便于安装紧固件钻头36能够延伸得长于锚本体12，如图7所示，这样锚10和安装紧固件4的使用者能够使用特别长的安装紧固件4用于具有不同厚度的物件3，而不必担心锚10是否足够长以支持安装紧固件4。可选择地，一个较短的安装紧固件4可以被使用，这样安装紧固件钻头36没有刺穿锚本体12，但仍保留在腔8中。
参看图4、7，在锚10被安装之后，安装紧固件4被驱入腔8直到安装紧固件钻头36顶到内腔8的端点9。
继续图1-3的实施例，远端部分22包括一个锚本体12结构上的削弱部件以保证钻头16在希望的位置断开。削弱部件的一个例子是螺纹23上的一个裂缝，例如一个位于理想的轴向断开位置的纵向或者横向的凹口70。由于螺纹23提供了结构上的支持，螺纹23上的凹口70提供了锚本体12上的一个小面积的结构上的薄弱区域，所述的薄弱区域不能承受安装紧固件4顶压腔末端9产生的张力。凹口70还有助于防止螺纹23从安装紧固件4周围松脱，当安装紧固件4被从锚10中移除时，这会有助于防止锚10被拧出干墙1。在一个实施例中，凹口70的宽度是大约0.17英寸，进入螺纹的深度大约为0.03英寸。
参看图3，另一个削弱部件包括在理想的轴向断开位置造成一个在腔8的直径上的尖锐的台阶72。台阶72允许形成应力的集中，这提高了钻头16在台阶72处断开的可能性。其他的削弱部件包括位于钻头16的理想的断开位置的锚本体12上的凹槽或者小洞(未画出)，例如一个在腔末端9的通常为圆锥形区域内的内部凹槽。
在一个图9、10中所示的钻分开尖头实施例中，远端部分22包括薄弱区域，例如一组均匀地轴向设置的向着钻头16轴向延伸的延伸裂缝74。薄弱区域提供了远端部分22的壁38的削弱，当安装紧固件钻头36顶压腔末端9时，允许安装紧固件4通常沿裂缝74′分裂远端部分22，如图10中所示。钻头16的分裂部分保持连接于锚本体12而且远端部分螺纹23保持与支撑部件2相接合，以提供一个锚10和支撑部件2之间的更强大的接合。
回到图2、3，锚10的断开尖头实施例包括一对突出于远端部分22的翼54。每一个翼54与远端部分22相连，这样每个翼54的一部分与螺纹23′、23″相连，并且每个翼54的一部分被装在钻孔螺纹根部30上。锚10的翼54径向向外突出，但也轴向略微向下延伸并包括与钻头尖端46指向相同方向的尖端55，用于在干墙纸49上划痕而不撕开纸49。在一个实施例中，从远端部分22径向向外突出的翼54距轴6的距离在大约0.1英寸和约0.14英寸之间，优选为大约0.11英寸，翼54的轴向长度在大约0.06英寸和约0.09英寸之间。在一个实施例中，横越一对翼54的宽度WW在大约0.2英寸和约0.28英寸之间，优选为约0.22英寸。
大部分目前使用的干墙的厚度是1/2英寸或者5/8英寸，因此包括凸缘40的近端部分18的长度DL首选在大约7/16英寸和约3/4英寸之间，优选地在约1/2英寸和约11/16英寸之间，进一步优选地为约5/8英寸。近端部分18和凸缘40的长度DL近似等于中间部分20和远端部分22的长度ML。
在一个实施例中，近端部分18具有一个在约0.45英寸和约0.525英寸之间的脊径DC，优选为约0.48英寸，具有一个在约0.24英寸和约0.3英寸之间的接近凸缘40的根径DR，优选为约1/4英寸，具有一个在大约0.075英寸和约0.14英寸之间的螺纹深度TH，优选为约1/8英寸，而且近端部分18的根部26以一个相对于轴6的角度向中间部分20逐渐变细，所述的相对于轴6的角度在大约1/2度和约3度之间，优选为在近端部分18的每一侧为约1度。
锚10的中间部分20具有一个在约0.26英寸和约0.35英寸之间的接近近端部分18的脊径MC，优选为约0.28英寸，具有一个在约0.2英寸和约1/4英寸之间的接近近端部分18的根径MR，优选为约0.22英寸，具有一个在约0.01英寸和约0.075英寸之间的螺纹深度MH，优选为约0.035英寸，并且中间部分20的根部28以一个相对于轴6的角度向远端部分22逐渐变细，所述的相对于轴6的角度在约1度和约4度之间，优选为约2.15度。在一个如图2所示的实施例中，近端部分的根部26逐渐变细的角度实质上等于中间部分的根部28逐渐变细的角度。
锚10的远端部分22的脊径TC最大可以等于约0.23英寸到约0.26英寸，优选为约0.24英寸，脊径TR最大可以等于0.18英寸到约0.22英寸，优选为约0.2英寸，螺纹深度TH可以等于约0.02英寸到约0.07英寸，优选为0.035英寸，钻螺纹根部30朝钻头16以相对于轴6为约10度到约20度的角度逐渐减小，优选为15度。中间部分20和远端部分22的总长度ML可以等于约1/2英寸到约7/8英寸，优选为5/8英寸。
锚10包括设置在根部28上的轴向延伸的支撑肋58。在一个实施例中，如图2所示，肋58在驱动端比在肋58的尾缘端从根部29放射状向外突出得更多。在一个实施例中，肋58的长度RL等于约0.2英寸到约0.36英寸，优选为约0.28英寸，肋58的宽度RW等于约0.04英寸到约0.1英寸，优选为约0.08英寸，肋58从根部28突出约0.015英寸。
开罐器实施例参看图11-13，一个锚10b的开罐器实施例被描述，其中至少中间部分20b和末端部分22b中之一的直径小于安装紧固件4的脊径或外部直径，这样安装紧固件的螺纹5可以穿透至少中间部分20b和末端部分22b中之一，这样安装紧固件头36可以伸过钻头16b的原始位置。如图13所示，腔8和末端部分22b或中间部分20b外表面之间的壁足够薄、足够接近轴6，使得安装紧固件螺纹5可以切入壁38b，沿锚本体12b的周边剪切使得钻头16b和锚本体12b的剩余部分不再连接。类似于图7中头16′，钻头16b锚本体12b的剩余部分分开，并且和安装紧固件的头36保持接合。
由于壁38b设置得接近轴6以允许安装紧固件螺纹5切入壁38b，中间部分20b的相应的根径MR′也较小，这样需要较小的扭矩来安装紧固件，需要较少的材料来制造。
锚10b也可以具有类似于断开尖头实施例中锚10的翼54的一套翼54b。在一个实施例中，翼54b轴向延伸，但没有刮刻干墙1表面的尖头。
如上所述，开罐器实施例中锚10b的近端部分18b和断开尖头实施例中锚10的相应部分具有近似相同的尺寸。如图2所示，锚10b的中间部分20b和锚10的中间部分20稍有差异。中间部分根部28b向末端部分22b缩小的角度基本大于末端部分26b缩小的角度，这样部件接合螺纹根部28b变得小于断开尖头实施例中部件接合螺纹根部28。较小的部件接合螺纹根部28b允许安装紧固件螺纹5切入壁38b，从锚本体12b切除钻头16b的一部分。在一个实施例中，中间部分20的根径MR′等于约0.16英寸到约0.22英寸，优选为约0.2英寸。锚10b的远端部分22b的最大根径和脊径都小于断开尖头实施例中的相应值。
尖头绕过实施例参看图14-18，在另一个实施例的锚10c中，至少中间部分20c和22c中的一个被安装紧固件头36刺入，这样安装紧固件头36可以迂回绕过钻头16c。在图15所示实施例中，腔8c实质上没有延伸入中间部分20c，这样实质上整个中间部分20c和末端部分22c都是实心的，这一点在图15看得最清楚。中间部分20c和末端部分22c中有很少或没有腔8c，这些部分可以具有较小的直径，这使得锚10c可以容易的被驱入干墙1和支撑部件2，因为需要较小的扭矩，从而使得锚10c可以较快的被驱入干墙1和支撑部件2。另外，实心的中间部分20c和末端部分22c在结构上也更结实。在一个实施例中，中间部分20c的脊径MC″等于约0.18英寸到约0.22英寸，优选为约0.2英寸，与上面描述的断开尖头实施例和开罐器实施例中锚10、10b的脊径相比不同。
锚10c的腔8c被设计得使安装紧固件4切开并推入侧壁38c的一个薄区域76。然后如图17-18所示，当安装紧固件4通过时，安装紧固件4将中间部分20c和钻孔部分16c推到旁边。中间部分20c被设计得保持连接到锚本体12c以被安装紧固件4c推到旁边，这样它保持和支撑部件2接合，从而提供拔出阻力和顶住锚10c。
在一个如图15所示的实施例中，腔8c在腔端部9c包含一个朝薄区域76弯曲的轴承面78c。当安装紧固件4被驱动时，其头36压在弯曲的轴承面78c上形成撞击动作而将中间部分20c和钻孔部分16c推到旁边。
继续图16，薄区域76可以通过一个延伸通过中间部件20的平面52而构成。也可以在中间部分20中邻近末端部分18的位置处设置一个凹口80。凹口80在中间部分20被安装紧固件4推到旁边时帮助中间部分20进行转动或撞击动作。
开放尖头实施例在图19所示的一个锚10d的开放尖头实施例中末端部分22d没有钻尖，但有一个开放的钻头16d。开放的钻头16d允许安装紧固件4被驱入，这样安装紧固件钻头36可以通过开放的钻头16d而无需刺穿或折断锚10的的一部分，同时开放钻头的锚10的还紧抓着支撑部件2。
锚10d类似于断开尖头实施例中的锚10，除了在距离钻头预定轴向距离处的部分钻头被去掉。优选地，一路延伸到钻头16d的腔8d的内部直径大于带螺纹的安装紧固件4的根径，优选地，大约等于或稍微大于安装紧固件4的脊径，这样安装紧固件4不必过多地刺入钻头16d。
优选地，如图19所示，开放钻头16d包括一个中心部件82，它可以在最初和干墙1接合以确保锚10d被钻入干墙中希望的位置。中心部件82可以包括一套细的腿83，所述一套细的腿83在点84会合。这些细的腿83具有足够的结构完整性以能在最初钻入干墙1，但最后这些细的腿83会由于受到驱动锚10d进入干墙1和支撑部件2的力而瓦解。
安装方法用户在固定于一个部件的干墙1中安装锚10和细长的安装紧固件4的方法包括步骤提供一个细长的锚10，所述锚10具有轴6，一个用于接收紧固件4的轴向腔8，一个向外展开的端部14，其中具有扭矩传送面15，一个通常和向外展开的端部14相对的钻头16，一个邻近所述向外展开的端部14的近端部分18，一个中间部分20，一个延伸到钻头16的远端部分22，其中近端部分18具有带螺纹的外表面例如接合干墙的螺纹19，所述螺纹19具有根部26、直径为DC的脊27、螺纹深度DH，中间部分20具有带螺纹的外表面例如部件接合螺纹21，所述螺纹21具有根部28、直径为MC的脊29、螺纹深度MH，MC基本小于DC，MH基本小于DH，末端部分22具有带螺纹的外表面例如钻螺纹23，所述钻螺纹23具有向钻头16逐渐减小的根部30、直径为TC的脊31、螺纹深度TH，TC基本小于DC，TH基本小于DH；将钻头16放在干墙面48上；驱动锚10入干墙1使远端22钻入干墙1和支撑部件2；干墙接合螺纹19接合干墙；将细长的安装紧固件4插入锚10的轴向腔8。
在一个实施例中，安装方法可以进一步包括步骤将安装紧固件的头36伸过钻头16的原始位置，用细长的安装紧固件4刺入至少中间部分20和末端部分22中的一个，例如图13所示的用安装紧固件的螺纹5切入中间部分20b的壁，或者如图17-18所示用安装紧固件的头36刺入中间部分20c的侧壁38c或钻头16c，如图7所示用安装紧固件4断开锚10的一部分例如钻头16′；如图7、10、13、18所示接合安装紧固件4和支撑部件2；安装物件3到安装紧固件4。
制造方法参看图20、21，制造锚10的方法包括步骤提供一个模100，所述模100具有空穴110，所述空穴110具有展开的端部114，一个最接近所述端部114的近端部分118，一个中间部分120，一个末端部分122，一个和所述展开的端部114相对的第二端116，一个细长的核108在所述端部114处伸入所述空穴110，其中所述近端部分118具有带根部126和脊127的内螺纹119，所述内螺纹119的脊径为MDC，螺纹深度为MDT，中间部分120具有带根部128和脊129的内螺纹121，所述内螺纹121的脊径为MMC，螺纹深度为MMT，其中MMC基本小于MDC，MMT基本小于MDT，末端部分122具有带根部130和脊131的内螺纹123，所述根部130呈锥形向第二端116逐渐变细，所述内螺纹123具有脊径MTC，MTC基本小于MDC，所述内螺纹123具有螺纹深度MTH，MTH基本小于MDH；注入熔化的材料例如锌合金到空穴110；凝固熔化的材料以形成锚10；从模100移出锚10。
模空穴110具有和锚10相同的形状，这样当材料凝固时，锚10就形成了。特别是，模的展开的端部114形成锚10的张开端14，模的第二端116形成钻头16，模的近端部分118形成锚10的近端部分18，模的中间部分120形成锚10的中间部分20，模的末端部分122形成锚10的末端部分22，细长的核108形成锚10的轴向腔8。
本发明的新锚允许用户将锚装入干墙，而无需考虑在安装锚的位置处是否在干墙的后面具有一个部件，或者已知那儿有一个部件也不会有问题。此锚还允许用户使用各种长度的安装紧固件，因为安装紧固件的头可以伸过锚的钻头端。
小头情形的实施例参看图22-24所示的实施例，一个用于脆性材料例如干墙1的锚210包括具有轴206的本体212；一个用于接收安装紧固件的轴向腔208；一个近端214；一个钻孔端216。一个邻近所述近端214的近端部分218，在此近端部分218具有用于和所述干墙1结合的螺纹219；一个邻近所述钻孔端216的钻孔部分224。螺纹219直径为PR的根部226和直径为PC的脊227。位于所述近端214的头240具有外部直径HD，HD小于PC。锚210包括在锚210被驱入干墙时帮助防止干墙1鼓包的技术装置。
头参看图23、24，头240被设置成当锚210被驱入脆性材料例如干墙1时最小化干墙1的可见形变或者鼓包。头240具有直径HD，所述直径HD基本小于一般的锚的头和凸缘，例如图1-3所示实施例的凸缘40。头240的小的外部直径HD减少头240的面积，当锚210被固定时所述头240穿过干墙1。
头240被连接到本体212近端214，包括一个用于驱动器例如起子的轴向凹槽242。凹槽242包括扭矩传送面215，所述扭矩传送面215允许驱动器施加扭矩到锚210以转动它。在图24所示的一个实施例中，凹槽242具有Phillips型(十字型)形状以接收一个Phillips式螺丝起子或者一个从驱动螺丝起子引出的Phillips式曲柄。
头240具有外部直径HD，所述外部直径HD小于和干墙1接合的螺纹219的最大外部直径或脊径PC。当锚210被驱动时，近端部分218的根部226移动并在干墙1中钻出一个洞，因此，头240的直径HD优选尽量接近干墙螺纹219的根径PR，从而允许头240仅轻微的从干墙1中的洞突出，这样头240只需要在干墙1中进行一个小量的移动。小的外部直径HD也使得头240可以容易地隐藏在安装在安装紧固件上的小的物件例如小窗帘杆和小夹板的后面，这样一旦小物件被安装后，锚的头240看不见。
头240的外部直径HD应该足够小以有效防止干墙1鼓包，但也应该足够大以使头240可以容纳凹槽242，同时在包围凹槽242的近端214仍然具有足够厚的本体212的壁以提供足够的结构完整性来承受扭矩而锚210不会断裂，所述扭矩用于驱动锚210进入干墙1、优选驱动锚210进入干墙1和在其上安装干墙1的支撑部件2，所述支撑部件2可以是例如木质栓。
在一个实施例中，头240的外部直径HD等于脊径PC的约50％到约80％，优选为约75％到约80％。在一个实施例中，头直径HD等于脊径PC的约78％。期望地，头240的外部直径HD基本上接近螺纹219的根径PR，可以是根径PR的约1倍到约1.5倍，优选为约1.25倍到约1.45倍。在图23所示的一个实施例中，头240的外部直径HD是根径PR的约1.38倍。
在一个实施例中，头240的外部直径HD可以介于约0.25英寸到约0.4英寸，优选介于约0.3英寸到约0.35英寸；在一个实施例中HD为约0.34英寸，同时螺纹219的脊径PC介于约0.4英寸到约0.5英寸，优选介于约0.42英寸到约0.45英寸；在另一个实施例中HD为约0.43英寸，同时螺纹219的根径PR介于约0.2英寸到约0.3英寸，优选介于约0.225英寸到约0.25英寸；而在另一个实施例中HD为约0.245英寸。
由于头240相对于接合干墙的螺纹219较小，用户可能难以确定锚210是否被驱入到了一个合适的深度。当一个大头在干墙1中固定时，通常显示锚已经被驱入到合适深度的现象是用户感觉到扭矩突然增加。对于图23所示的实施例，用户无法感觉到这样的扭矩突增，因为头240具有小的外部直径HD。因此，用户需要通过视觉判定来确定合适的锚210的安装深度，驱动锚210直到头240具有合适的深度以和干墙表面248齐平或刚刚低于干墙表面248。
参看图25，在一个变换实施例的锚210′中，一个环形的垫圈或帽246被安装到头240′，这样当锚210′被驱入合适的深度、头240′位于干墙1中合适的位置时，帽246被从头240′取下。头240′可以包括接收帽246的凹槽241，如图25所示，帽246可以包括和凹槽241吻合的内部唇缘247，这样帽246可以安全地和头240′保持接合直到有意地拔下帽246。帽246优选地由塑料材料制造，可以通过从一个塑料板切下具有合适尺寸的环形的片、或模制塑料垫圈得到。
近端部分返回图22、23，近端218与图1-3所示锚10的近端部分18在下面所述方面类似近端218包括深螺纹219用于接合干墙1，其中螺纹219具有直径为PR的根部226和直径为PC的脊227。优选地，螺纹219被设置得通过帮助防止干墙面248鼓包来最小化当锚210被驱入时干墙1的可见形变。
为了帮助防止鼓包，螺纹219的脊径PC可以略微减小，这样当驱动锚210时螺纹219有较少的表面被推入干墙1。在图23可以最好地表示的一个实施例中，通过在螺纹219的脊227形成一个基本上平面区域234，而不是如图1-3所述的实施例那样形成实质上成角度的脊27。所述基本上平面区域234使脊227稍向里变化，这样整个的脊径PC被减小。与没有区域234的情形相比，脊径PC可以被减小约2％到约10％，优选约3％到约7％，在一个实施例中优选为5％。
在一个实施例中，螺纹219是一般为螺旋状的螺纹219，区域234是一般为螺旋状的带，所述带沿螺纹219的脊227延伸。优选地，区域234一般平行于轴206。具有区域234的螺纹219可以通过模制或铸造具有区域234的锚210得到，或者可以先形成类似于锚10的螺纹19的螺纹219，然后通过锉或其他方式整平螺纹219的脊227。
在脊227处提供基本上平面区域234、而不是仅仅制作一个具有较小直径的倾斜的脊是被期望的，因为螺纹219的轴向厚度保持和没有区域234时相同。这一点被期望是因为当锚被驱入干墙1和支撑部件2时，螺纹219给锚本体212提供大量的结构支持，螺纹219越厚，螺纹219就可以给本体212提供更多支持。
区域234的轴向长度LE应该足够大以使螺纹219的脊径PC足够小以防止干墙1鼓包，同时区域234的轴向长度LE还应该足够小以使螺纹219的脊径PC仍然在干墙1中提供足够的接合力并且在驱入干墙1和支撑部件2时螺纹219仍然提供足够的结构强度。头240的轴向长度LE可以等于螺纹219的脊径PC的约2％到约10％，优选约4.5％到约6％。在一个实施例中，区域234的轴向长度LE等于约0.015英寸到约0.04英寸，优选约0.02英寸到约0.025英寸。
钻孔部分继续图22、23，锚本体212包括一个钻孔部分224用于钻入干墙1，优选地将锚210驱入支撑部件例如木质栓。钻孔部分224可以包括一个中间部分220和一个钻头222，类似于图1-3所示实施例中锚10的中间部分20和末端部分22。
中间部分220可以包括螺纹221，然而优选地，中间部分220的螺纹221的螺纹深度和脊径IC基本小于近端部分218的干墙接合螺纹219的螺纹深度和脊径PC，这样，如果碰到支撑部件，驱动中间部分螺纹221入支撑部件所需的扭矩将不会太高。如果碰到支撑部件，中间部分螺纹221接合支撑部件，从而进一步确保锚210处于干墙1和支撑部件内。中间部分螺纹221的根部228的直径IR和近端部分218的根部226的直径PR基本上相等，近端部分218的根部226和中间部分220的根部228可以随着本体从头240延伸到钻头222而轻微变细。在一个实施例中，中间部分220包括一个通常呈螺旋状的螺纹221，所述螺纹221连接近端部分218的通常般呈螺旋状的螺纹219并具有一个从近端部分螺纹219的大螺纹深度和脊径PC到中间部分螺纹221的基本小的螺纹深度和脊径IC的跃变。
继续图23，钻头222可以类似于锚10的远端部分22。优选地，钻头222通常为圆锥形，可以包括具有小螺纹深度和脊径DTC的螺纹223a、223b，这样螺纹223a、223b可以和支撑部件接合，而不会使用户太难以驱动钻头222进入支撑部件。在一个实施例中，钻头螺纹223a、223b基本上呈螺旋状并被设置成绕钻头222的双螺旋。双螺旋中的一个223a可以连接中间部件220基本上呈螺旋状的螺纹221。双螺旋223a、223b允许钻头222被均匀的驱入支持部件，并且均匀地绕钻头222提供额外的加强作用。钻台222或中间部分220也可以包括一个或多个翼254用于钻透干墙1，这样在干墙1上钻出的洞具有期望的尺寸。优选地，翼254被设计成如前所述的如果碰到支撑部件就从锚210断裂，这样翼254不会钻入支撑部件。
在一个优选实施例中，锚210包括一个带轴206的本体212，一个用于接收安装紧固件的轴向腔208，一个近端214，一个具有深螺纹的近端部分218，所述近端部分218从所述近端214开始延伸，具有接合脆性材料例如干墙1的螺纹219，一个自钻孔部分224具有螺纹221、223a、223b用于接合一个靠近干墙1的基板例如支撑基板，自钻孔部分224的长度大于干墙1的厚度，其中近端部分218的螺纹219具有根径PR和脊径PC，其中自钻孔部分224的螺纹221、223a、223b具有根径IR、DTR和脊径IC、DTC，IC和DTC基本小于PC，位于近端214的头240的外部直径HD小于所述近端部分218的螺纹219的脊径PC。
中间部分220的螺纹221、223a、223b和钻头222在它们的脊229、231处也具有一个基本上平面区域以防止干墙1鼓包，然而，在一个优选实施例中，钻孔部分224的螺纹221、223a、223b不象近端部分218的螺纹219一样具有基本上平面区域。
优选地，锚210包括一个或多个设置于本体212的加强件，来为锚210提供结构支持以承受锚210的钻头216为了钻入邻近干墙1的支撑部件所需要经受的扭力，如果碰到，支撑部件可能基本比干墙1要硬。如图22、23所示，加强件可以是本体212外表面上的肋258或者是腔208内部的键槽244，其中键槽244也和安装紧固件的螺纹接合。中间部分220的螺纹221、223a、223b和钻头222也给本体212提供加强作用，以确保钻头222和中间部件220钻入坚硬的支撑部件例如木质栓而不会崩溃。
前面对本发明的书面描述使得本领域普通技术人员可以制造和使用当前被认为的最佳模式，本领域普通技术人员可以理解和认识到这里存在的示例性具体实施例和方法的一些变型、组合和等同替换。因此本发明不应该受限于上面描述的实施例和方法，本发明范围和精神内的所有实施例和方法都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于脆性材料的自钻锚，包括本体，具有轴；适于接收紧固件的轴向腔；近端；钻孔端；邻近所述近端的近端部分，具有接合所述脆性材料的螺纹；和邻近所述钻孔端的钻孔部分；所述螺纹，包括具有根径的根部和具有脊径的脊；和头部，在所述近端处，具有小于所述脊径的外部直径。
2.权利要求1所述的自钻锚，其中所述头部的所述外部直径为所述脊径的约50％至约85％。
3.权利要求1所述的自钻锚，其中所述头部的所述外部直径为所述根径的约1至约1.5倍。
4.权利要求1所述的自钻锚，其中所述螺纹在所述脊处还包括基本平面区域，具有形成所述脊径的外区域直径。
5.权利要求4所述的自钻锚，其中所述基本平面区域具有约0.015英寸至约0.03英寸的轴向长度。
6.一种用于脆性材料的自钻锚，包括本体，具有轴；适于接收紧固件的轴向腔；近端；钻孔端；邻近所述近端的近端部分，具有接合所述脆性材料的螺纹；和邻近所述钻孔端的钻孔部分；和在所述近端处的头部，所述头部构造成，当所述锚被驱入所述脆性材料时，最小化所述脆性材料的可见形变。
7.权利要求6所述的自钻锚，其中所述螺纹构造成，当所述锚被驱入所述脆性材料时，最小化所述脆性材料的可见形变。
8.权利要求6所述的自钻锚，其中所述头部具有小于所述螺纹的最大外部直径的外部直径。
9.权利要求6所述的自钻锚，其中所述螺纹包括具有根径的根部和具有脊径的脊，在所述脊处具有基本平面区域。
10.权利要求9所述的自钻锚，其中所述头部具有基本类似所述根径的外部直径。
11.一种用于脆性材料的自钻锚，包括本体，具有轴；适于接收紧固件的轴向腔；近端；从所述近端延伸的深螺纹近端部分，具有接合所述脆性材料的螺纹；和自钻孔部分，具有接合邻近所述脆性材料的基板的螺纹和大于所述脆性材料厚度的长度；其中，所述近端部分的所述螺纹具有根径和脊径；其中，所述自钻孔部分的所述螺纹具有根径和基本小于所述近端部分的所述螺纹的所述脊径的脊径；在所述近端处的头部，具有小于所述近端部分的所述螺纹的所述脊径的外部直径。
12.权利要求11所述的自钻锚，其中所述近端部分的所述螺纹在所述脊处包含基本平面区域。
13.权利要求11所述的自钻锚，还包括设在所述本体上的加强件，来为所述本体提供充分的结构支撑，以承受钻孔端钻穿邻近脆性材料的基板所需的扭力。
全文摘要
一种用于脆性材料的自钻锚(210)，锚(210)包括本体(20)，本体(20)具有轴(206)；适于接收紧固件的轴向腔(208)；近端(214)；钻孔端(216)；邻近近端(214)的近端部分(218)，具有接合脆性材料的螺纹(219)；和邻近钻孔端的钻孔部分(224)，其中螺纹(219)包括具有根径(PR)的根部(226)和具有脊径(P2)的脊(227)，并且锚(210)具有在近端(214)处的头部(210)，头部(210)具有小于脊径(P2)的外部直径(HD)。锚的头部构造成，当锚被钻入脆性材料时，最小化脆性材料的可见形变。
文档编号F16B13/00GK1864008SQ200480029343
公开日2006年11月15日 申请日期2004年10月1日 优先权日2003年10月10日
发明者谢里尔·L.·帕纳西克, 理查德·J.·恩斯特 申请人:伊利诺斯器械工程公司