专利名称：仪表板扩孔钻头和仪表板螺钉的制作方法
技术领域：
本发明涉及特别用于安装由复合材料制成的仪表板的扩孔钻头和螺钉，更特别地涉及允许复合材料仪表板由于水分而造成的膨胀和收缩的扩孔钻头和螺钉。
背景技术：
用于装饰的复合材料的使用越来越多。复合板通常被应用在托梁的天然木制子框架上，并且复合材料仪表板经常被用作围绕台面周边的应用于子框架托梁结构的外竖直面上的装饰盖。仪表板已经产生了持久且美观的效果，但也产生了新的安装顾虑。复合装饰及仪表板材料在受热时整体尺寸会发生改变，这称为热膨胀。天然木制框架构件受热时失去水分，因而收缩。这种板的膨胀和子框架的收缩导致直接相反的力，该力经常导致表现为复合材料仪表板和/或破损的螺钉的物理变形这样的问题。在整个产业中，这些问题通常与安装一般较薄的复合仪表板材料有关。 组合的膨胀/收缩沿着仪表板/托梁的组合长度横向影响仪表板/托梁的组合，并沿着仪表板/托梁的组合高度竖向影响仪表板/托梁的组合。在组合高度上材料的膨胀/收缩运动已经被测量到多达3/8"的损失。如果为了减小破损购买大尺寸的螺钉，则仪表板材料经常向外凸起变形，通常被称为“翘曲”或铸板凹陷(oil-canning)。这种变形发生在固定的螺钉位置之间，造成不期望的外形。如果使用较小尺寸的螺钉，则材料之间膨胀和收缩的联合切变压力能损坏该螺钉，从而失去安装的完整性。在这些情况下终端用户往往会察觉到螺钉或仪表板材料的问题，然后向制造商索赔，在现实中，最大的影响因素是所使用的天然木制组件以及在安装过程中不能允许这种自然运动。因此，需要开发一种能允许这种膨胀/收缩运动的安装方法或系统。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供新的和改进的钻头和螺钉。本发明的另一个目的是提供新的和改进的钻头和螺钉，当仪表板被固定在木制托梁上时，钻头和螺钉能允许仪表板材料的运动同时减小作用在螺钉上的切变压力。—种钻头，包括具有第一直径的钻孔部分；在一端的切割点；和在另一端的扩孔部分。所述扩孔部分具有大于所述第一直径的第二直径。在与所述钻孔部分相反的一侧与所述扩孔部分相邻的止动部分具有大于所述第二直径的第三直径。一种与所述钻头一起使用的螺钉包括无螺纹部分，在一端的螺纹部分和在另一端的头部。所述钻头的第一直径大约是所述螺钉的无螺纹部分的直径的I. 5倍至2. 5倍，且小于所述螺钉的头部的直径。所述头部的直径大体上是所述钻头的第二直径，且所述头部的深度大体上等于所述钻头的扩孔部分制得的开口的深度。
通过结合附图参考下文对本发明实施例进行的描述，本发明的上述特征和其它特征以及获得这些特征的方法将变得更加明显，以及本发明本身将被充分理解，其中图IA为根据本发明的一实施例的扩孔钻头的侧视图；图IB为图IA的扩孔钻头的顶视图；图IC为图IA的扩孔钻头的端视图；图ID为图IA的扩孔钻头的另一端的端视图；图2A为在本发明的一实施例中所使用的螺钉的侧视图；、图2B为图2A的螺钉的端视图；图2C为图2A的螺钉的沿着线2C-2C截取的横截面图；及图3为图IA至图ID的钻头和图2A至图2C的螺钉使用时的示例图。
具体实施例方式在本说明书所描述的实施例中，钻头100被用于贯穿仪表板301钻出孔300，如图3所示。孔300包括中心钻孔304和大尺寸的凹槽305。紧固件200接着被插入孔300，并被固定在托梁303中。现将更加详细地描述所述钻头100和紧固件200。如图IA至图ID所示，钻头100包括具有直径Dl的初始钻孔部分102 ;尖端103 ；具有直径D2的扩孔埋头部分104 ;具有止动表面107和直径D3的深度止动件106 ;和六角轴杆108。所述钻孔部分102的长度至少足够钻孔完全通过所述仪表板柄301 (图3)。所述钻孔部分102产生所述中心钻孔304，且所述扩孔埋头部分104产生大尺寸的凹槽305。所述止动表面107设定所述凹槽305的深度。由钻头产生的孔300优选是待使用的螺钉的直径的I. 5倍至2. 5倍，且为直的或渐缩形的。所述钻头100产生的大尺寸的孔允许仪表板材料301围绕螺钉200运动。所述钻头100的扩孔埋头部分104被设计成用于钻预定深度的凹槽，该凹槽略大于所述紧固件200的头部，且该深度允许所述紧固件的头部被正好放置在所述仪表板301的表面下方。这允许在未将螺钉嵌入所述仪表板中时所述紧固件200悬挂所述仪表板301。位于大尺寸的凹槽305中的螺钉头部的弯曲或“摆动”能允许所述仪表板进一步运动。每次钻头被使用时，钻头的止动表面107确保合适的扩孔头凹槽深度。所述六角轴杆108允许钻头被安装到普通的钻夹头或驱动引导延伸部分。在一个实施例中，所述钻头100的总长度为2. I英寸。所述六角轴杆108的长度为.750英寸，所述深度止动件106的长度为.625英寸。从所述止动表面107到所述尖端103测量的所述初始钻孔部分102的长度为I. 475英寸。所述直径Dl为.250英寸，所述直径D2为.410英寸，所述直径D3为.500英寸。所述扩孔埋头部分104具有.100英寸的切割深度。从所述扩孔埋头部分104到所述初始钻孔部分102的过渡具有约.050英寸的曲率半径。如图2A至图2C所示，所述螺钉200包括螺纹杆202 ；具有直径D4的无螺纹杆部分204 ;和具有直径D5的头部206。所述螺纹杆202具有尖端208和切割部分210。所述无螺纹杆部分204具有与所述头部206相连的斜面部分209。所述紧固件200还具有驱动凹槽207。所述螺钉200优选由碳钢或不锈钢材料制造。由于非硬化不锈钢材料的挠性可允许因螺钉弯曲和螺钉断裂导致的过度运动，因此优选使用不锈钢材料。
所述驱动凹槽207可以选自多个可用的驱动类型之一，提供与相应的击入式钻头的接合和提供安装螺钉所需要的旋转驱动力。所述螺钉200的头部206要足够大以超过仪表板扩孔钻头100所钻的中心钻孔304的直径，且要足够厚以确保有足够的压力使所述仪表板301保持在合适的位置上。所述头部厚度优选略小于环绕所述钻头100所钻出的中心钻孔304的凹槽305。所述钻头100和螺钉200在头部尺寸特性上相互匹配，以使所述螺钉头部206充分填充所述钻头所钻的凹槽305的宽度和厚度。当制造螺钉时，所述螺钉200的无螺纹杆部分204的直径优选比所述螺纹杆部分202的直径大，无螺纹杆部分204的直径渐缩到所述螺纹杆部分的直径以允许在头部-凹槽形成过程中材料的移位。
所述螺纹杆部分202的长度可以至少是所述螺钉200总长度的一半。所述螺纹杆部分202优选被设计成具有低斜度的、转矩减小的螺纹，以减少驱动时由于通常施加在螺钉上的扭转负荷而导致螺钉断裂的情况。所述柄槽切割部分210应用在所述螺钉200的尖端208，以便于螺钉开始和进入位于边缘托梁上的天然木制子框架303。所述螺钉的起始尖端和螺纹形成部分也可以被修改以在被安装到位于边缘托梁上的钢或金属合金的子框架时实现同样的功能。在一个实施例中，所述螺钉200的总长度约I. 75英寸。所述螺纹杆部分202是长度约为I. 25英寸的8至18号木螺纹。从所述头部206的外端部205到所述螺纹杆部分202开端的无螺纹杆部分204约为.5英寸。所述直径D4约为I. 45英寸。所述头部206的厚度约为.075英寸，并且从所述头部206的外端部205到所述无螺纹杆部分204的狭窄部分211的总距离约为.150英寸。所述斜面部分209与螺钉的中轴线的角度为40°。所述直径D5约为.400英寸。尽管本发明的原理已在上文中结合具体的装置及应用进行了描述，但应当理解，这些描述只是做出例证，而并非限制本发明的范围。
权利要求
1.一种钻头(100)，其包括 具有第一直径(Dl)的钻孔部分(102)和在一端的切割点(103)， 位于所述钻孔部分(102)的另一端的第一扩孔部分(104)，所述扩孔部分(104)具有大于所述第一直径(Dl)的第二直径(D2)， 在与所述钻孔部分(102)相反的一侧与所述扩孔部分(104)相邻的止动部分(106)， 所述止动部分(106)具有大于所述第二直径(D2)的第三直径(D3)，以及 用于由钻接合的轴杆(108)。
2.一种钻头(100)和螺钉(200)的组合， 所述钻头(100)包括 具有第一直径(Dl)的钻孔部分(102)和在一端的切割点(103)， 位于所述钻孔部分(102)的另一端的扩孔部分(104)，所述扩孔部分(104)具有大于所述第一直径(Dl)的第二直径(D2)， 在与所述钻孔部分(102)相反的一侧与所述扩孔部分(104)相邻的止动部分(106)， 所述止动部分(106)具有大于所述第二直径(D2)的第三直径(D3)，以及 用于由钻接合的柄(108)； 所述螺钉(200)包括 无螺纹部分(204)，在一端的螺纹部分(202)和在另一端的头部(206)， 所述钻头(100)的第一直径(Dl)约为所述螺钉(200)的无螺纹部分(204)的第四直径(D4)的二倍，且小于所述螺钉(200)的头部(206)的第五直径(D5)， 所述头部(206)的第五直径(D5)大体上为所述钻头(100)的第二直径(D2)，以及所述头部(206)的深度大体上等于所述钻头(100)的扩孔部分(104)制得的开ロ(305)的深度。
3.一种将仪表板(301)固定到木制品(303)上的方法，所述方法包括 在所述仪表板(301)上钻出开ロ(300)，所述开ロ(300)具有中心钻孔(304)和大尺寸的凹槽部分(305)， 将紧固件(200)插入所述开ロ(300)并将所述紧固件(200)固定在所述木制品(303)中，所述紧固件(200)包括头部(206)和无螺纹部分(204)，所述头部(206)的尺寸和深度与所述大尺寸的凹槽部分(305)的尺寸和深度大体相同，所述中心钻孔(304)的第一直径(Dl)约为所述紧固件(200)的无螺纹部分(204)的第二直径(D4)的I. 5倍至2. 5倍。
全文摘要
本发明涉及仪表板扩孔钻头和仪表板螺钉。一种钻头(100)包括具有第一直径(D1)的钻孔部分(102)，在一端的切割点(103)，和在另一端的扩孔部分(104)。扩孔部分具有大于第一直径(D1)的第二直径(D2)。在与钻孔部分相反的一侧与扩孔部分相邻的止动部分(106)具有大于第二直径(D2)的第三直径(D3)。一种与钻头一起使用的螺钉(200)包括无螺纹部分(204)，在一端的螺纹部分(202)和在另一端的头部(206)。钻头的第一直径(D1)大约是螺钉的无螺纹部分的直径(D4)的1.5倍至2.5倍，且小于螺钉的头部(206)的直径(D5)。头部的直径大体上是钻头的第二直径(D2)，且头部的深度大体上等于由钻头的扩孔部分(104)制得的凹槽(305)的深度。
文档编号F16B23/00GK102728871SQ20121009737
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者格斯·D·提普斯, 迈克尔·J·提普斯 申请人:雅博特-因特尔法斯特公司