系留螺钉 发明的背景
这个发明涉及通常将第一块板连接到第二块板，框架式其他表面的一种系留螺钉，其中要求将紧固件保持在第一块板上的位置中而不会松开零部件。将系留螺钉这样安装到上板中，即使在螺钉的螺纹与紧固件通常连接的第二块板中的螺纹孔安全脱离时，螺钉仍连接在第一块板上。
本发明的目的在于一种新的改良的这类系留螺钉，它有一头帽，一螺钉，和一套圈，系留螺钉被套圈保持在板上。和当螺钉被拧入到第二块板中时其头帽可伸缩地在套圈上缩进，可以使用一弹簧在系留螺钉没有连接到第二块板上时，迫使头帽和一体的螺钉到它完全缩进的位置，从而从下板区撤回螺钉的螺纹部分。
通用地上述类型的系留螺钉，例如公开在弗雷塔罗拉(Frattarola)的美国专利5,382,124号和法国专利1,339,942号中。这些专利描述了这里通用类型的系留螺钉但包括不同的结构，结构中螺钉头是与系留螺钉的头帽整体匹配。
发明的概要
这个发明涉及低的外形，可缩回的这类系留螺钉，其中将第一块板或其他薄的平表面安装到另一个表面，如第二块板或框架上。本发明的系留螺钉具有独特的结构，通过这种结构将系留螺钉的螺钉部分安装到系留螺钉的头帽上。该螺钉可连接到第一块板，用于将第一块板连接到有螺纹孔的一下表面。系留螺钉有一螺钉，它有或者没有围绕螺钉头部外周边附加的凸缘，并带有与螺钉头外周边或凸缘成一整体的突起，系留螺钉还有刚性与该螺钉连接的薄壁圆筒形中空的头帽，与上板和头帽连接的套圈，和弹簧。带有突起的凸缘或带有突起的螺钉头将螺钉头刚性地固定到头帽的内表面，从而提供螺钉对头帽内表面的压入配合。如果使用凸缘，它显著的优点是，当螺钉压入到头帽内时凸缘提供一强制性的止动。还有，是从头帽的底侧将螺钉头安装进入到头帽内，而不是象类似的先有技术螺钉从头帽的顶侧装入，如下面描述的那样将提供进一步的各种优点。
将螺钉连接到头帽的第二装置允许通过使头帽内表面的材料充填到螺钉外周边上的倒角中而将该螺钉压入配合进头帽。这种新的结构比先有技术的系留螺钉产生明显的结构上的优点。螺钉通过套圈直接加力，而不是象某些类似的先有技术螺钉通过部分头帽加力。头帽/螺钉的界面结构便于螺钉插入到头帽的底面，而不是头帽的顶。在头帽螺钉界面失效时，本发明的系留螺钉仍能保持在它连接的板上。即使头帽与螺钉离开而螺钉在敞开位置，头帽仍能保持在螺钉上，螺钉仍能保持在系留螺钉装配体中，螺钉仍起作用。
因此，本发明的目的是提供一种系留螺钉，它有改良的更强的头帽/螺钉界面。
本发明还有一个目的是提供一种系留螺钉，它有改良的更强的头帽/螺钉界面，该界面提供更大的表面面积和更强的装配体，特别是当该系留螺钉压入到板中时。
从下面与附图一起的描述中，本发明的其他目的和各项优点将会变得很清楚。
附图的简要描述
图1是实施本发明的系留螺钉侧视图，其头帽在伸出的位置。
图2是图1系留螺钉沿图1的2-2线取的横剖面图。
图3是图1系留螺钉的横剖面图，其头帽在受压位置和其螺钉在全部伸出位置。
图4是用于图1的系留螺钉中螺钉的透视图。
图5是图1系留螺钉沿图2的5-5线取的横剖面图。
图6a是图1系留螺钉的顶视图，描述十字螺丝起子的凹槽。
图6b是图1系留螺钉的顶视图，描述开槽螺丝起子的凹槽。
图6c是图1系留螺钉的顶视图，描述六角起子的凹槽。
图7a是图1系留螺钉另一种实施方案的顶视图，该方案有平滑的头帽和十字螺丝起子凹槽。
图7b是图1系留螺钉另一种实施方案的顶视图，该方案有平滑的头帽和开槽螺丝起子凹槽。
图7c是图1系留螺钉另一种实施方案的顶视图，该方案有平滑的头帽和六角起子凹槽。
图8是用于先有技术系留螺钉的头帽，部分切除的侧视图，在与套圈，弹簧和螺钉装配之前。
图9是用于图1系留螺钉的头帽，部分切除的侧视图，在与套圈，弹簧和螺钉装配之前。
图10是用于图1系留螺钉的头帽/螺钉装配体部分切除的侧视图，有可选的螺钉附加的倒角作为在头帽和螺钉装配时头帽/螺钉的保持装置。
图11是图10头帽/螺钉装配体部分切除的侧视图，在头帽/螺钉装配完成之后。
图12是实施本发明的系留螺钉另一种实施方案的侧视图，其头帽在伸出位置。
图13是用于图12系留螺钉中的螺钉另一种实施方案的透视图。
优选实施方案的描述
现在详细地参见附图，其中相同的数字在所有的各个图中表示相同的元件，在图1,2和3中表示按照本发明的优选实施方案的可伸缩系留螺钉10。表示的说明性装置通常包括一带有螺纹杆22和螺钉头24的螺钉20，一大体呈圆筒形的薄壁中空的头帽30，一弹簧或其他偏置装置40，一带有板连接装置52的通常为圆筒形的中空套圈50，和一螺钉保持装置54。表示在图1,2和3的说明性装置安装在第一块板60上。图3说明系留螺钉安装在第一块板60上并且螺钉拧入到第二块板62中。
通常呈圆筒形的部分中空的头帽30有一中空的圆筒形主体32，其优选地在头帽30的上端和顶部环形表面31附近有一增加厚度区33，螺钉20的头24位在顶部环形表面上。如图4中所见，螺钉20绕螺钉头24的下端有一环形凸缘23并绕螺钉头24有一组与环形凸缘23的外周边25成一体的突起26。这些突起26对头帽30内表面上的增加厚度区33提供压入配合，从而使头帽30中的材料被螺钉30的突起26位移，头帽的材料最好是由相对螺钉头24较软的材料如铝制成，而螺钉是由相对较硬的材料如不锈钢制成。因此，螺钉20刚性地固定在头帽30上。
已经发现，约4个突起26均匀地围绕螺钉头24的外圆周分布可以满足本发明的目的。此外，已经发现突起26的横截面通常可以是方形式矩形。只要在适当安装后螺钉头24能与头帽30刚性连接，突起26数量和横截面形状的各种变化都能得到满意的结果。已经发现上述结果应是最佳的结构。
另外，如在图10和11中可以见到的那样，可以提供可选的进一步结构将头帽30固定于螺钉头24。在螺钉20的环形凸缘23的下表面处是一可选的倒角29。已经发现，0.025英寸，例如近似15到30度的倒角将适合大多数的螺钉尺寸。图10说明螺钉全部压入到头帽30中这一点之前在螺钉压配合期间的头帽/螺钉装配体。注意上述的突起26并没有表示在图10和11中。可以使用或者可以不用突起26。沿着图10和11中箭头A所指的方向将螺钉头24进一步压入到头帽30的内表面时，在头帽增加厚度区33下端的材料受压，使得材料流入到倒角区29中，从而这个环形的材料圈39将螺钉头24保持在头帽30。增加厚度区33，即头帽30的顶部环形表面31或帽部分与头帽24增加的厚度区33的底部之间的距离(在图10中是距离B)，在它的轴向尺寸上略为大于围绕螺钉头环绕凸缘23的总厚度，从而在螺钉头24在方向A压入到头帽30中时使头帽材料流入到倒角29区中，接着被强制性止动。
先前的系留螺钉一般在头帽的内部有更复杂的头帽形状。例如，如图8中说明的那样，图中表示在制造装配之前的先有技术头帽100，使用环形表面102将螺钉(未表示)保持在位置中，将这个螺钉压入到头帽100中的位置并通过螺钉头下面的键槽将螺钉保持在位置中。这种装配详细地表示在美国专利5,382,124号的图1中。在本发明的系留螺钉中不需要那个环形表面102，因为螺钉20在螺钉头凸缘23的外周边处被保持在位置中。如图9中表示的那样，本发明的头帽30有更简单的内部设计。不再使用先有技术头帽100的环形表面102，这是由于本发明的螺钉20是被螺钉头24或凸缘23外周边上的突起26保持在位置中，如图1-5中可以见到的那样，和/或被倒角29保持在位置中，如上所述和从图10和11中见到的那样，而不是被先有技术螺钉杆上的键槽部分保持在位置中。
本螺钉比在它们头帽内有环形凸缘的先有系留螺钉有明显的结构优点。在本系留螺钉10中，当螺钉在全部伸出位置时，即在第一块板60被螺纹拧入到下面第二块板62时如图3中说明的那样，螺钉20的底环形表面将与套圈直接接触。螺钉20的负荷直接从螺钉20传到套圈30再传到板60。在螺钉20装配到头帽30和使用本发明的系留螺钉10的两种情况下消除了先有技术头帽环形凸缘102任何断裂的问题。另外，凸缘23在螺钉20装配到头帽30时提供刚性的制动。就系留螺钉结构的整体性而言，这提供了极其紧的公差和可靠性。此外，凸缘23承载套圈23的地方所增加的表面面积使结构的整体性增加，特别是在螺钉10安装到板60上的时候。
在邻近螺钉头24或凸缘23的螺钉杆22的区域内，螺钉20还有增加杆厚度的可选区21。这个增加杆厚度的区提供两种有价值的功能。首先，它简化了螺钉的制造，因为从螺钉杆到螺钉头24的外周边，直径上的阶梯特别是如果使用凸缘23的话，是很难制造的。其次，它增加了使用十字型螺丝起子凹槽(见图6a)或Torx型(未表示)凹槽地方的材料体积。
本发明的典型的系留螺钉的其余结构最好如下。驱动凹槽，例如用于开槽型螺丝起子的凹槽27(见图2-4，6b和7b)与螺钉20的头24成整体。如图6a,6c,7a和7c中表示的那样，另外几种实施方案可以包括，用于十字型螺丝起子的十字型凹槽27′，用于套筒扳手的套筒凹槽27″或者先有技术中已知的任何其他驱动凹槽，如Torx凹槽。可选地在头帽30的外圆周表面34上刻上轴向的划线36，以便在仅用手指没有工具时拧紧可伸缩的系留螺钉10，或者便于螺钉螺丝22与第二块板62中带螺纹孔的初始对齐。另外一些实施方案可以包括压花图案或其他的摩擦表面(没有表示)，或者如图7a,7b和7c中表示的平滑表面头帽30′。
如图2和3中所见到的那样，头帽30连接到套圈50，但头帽30相对套圈50可以完全转动，并相对套圈50最好有相当于螺钉啮合长度的有限的轴向运动。通过头帽50的第一环形凸缘35和与套圈50成一整体的第二环形凸缘56的组合来完成有限的轴向运动，第一凸缘从中空头帽30的内表面30朝螺纹杆22向内伸展，第二凸缘在头帽终端或套圈50的第一端处从套圈50的主体向外伸展。中空头帽30的内侧表面38的直径比套圈环形凸缘56的外侧直径大，从而使部分套圈50可以在头帽30的中空圆筒形主体内滑动。当系留螺钉10啮合时，即在两块板由系留螺钉10刚性地连接时，套圈50的上端插入到头帽30的中空圆筒形主体内。第一和第二环形凸缘35和56使头帽30和套圈53成为单件的不可分开的装配体，并同时允许头帽30相对套圈50的径向和轴向运动。
弹簧40装在套圈50的下端和螺钉20的头24之间。在套圈50的下端或第二端邻近板连接装置52的地方，最好有环形表面57朝套圈的轴中心向内突起。这个环形表面57起到弹簧40一端的终止点的作用。弹簧40的相对端终止在螺钉头24的下侧，如图2和3中描述的那样。当弹簧40在如图3所示的它的最受压的位置时，头帽30在它的最低位置，即套圈50的上端与螺钉头24下侧接触的位置。这时螺钉20在下板中插入到它的极限位置。当弹簧40在如图2所示的它的最不受压状态时，螺钉20在它的最伸长位置，即头帽30的第一环形凸缘35与套圈上第二环形凸缘56在如上所述互相接触的位置。
板连接装置52可以是先有技术中已知的任何这样的装置。如在本图形中描述的压入配合，如美国专利6,382,124号中描述的快速扣入，锻入，螺纹拧入，或类似方法。如先有技术中已知的那样。
新的头帽/螺钉接触界面允许钢的螺钉20在更宽的面积上与钢的或铝的套圈直接接触，这是由于环形凸缘23宽度增加的缘故，从而去掉某些先有系留螺钉的铝/钢接触界面。增加的这个表面面积使得用于将系留螺钉压入到板60中的结构得到改进。
本发明系留螺钉的另一个实施方案10描述在图12和13中。这里不象如图2和4中表示的那样，没有在第一实施方案中描述的环形凸缘23。但这里仍有许多突起26′被压入到头部30′增加厚度的区域33′中，在第一实施方案中特别关于附加的环形凸缘23在上文中所描述的各项优点被削弱，但是由于减小了复杂性这个实施方案的制造成本可以降低。由于螺钉通过头帽的底部安装，而不是象先有技术螺钉通过顶部安装，这个实施方案仍然保留了结构上的各项优点。
对先有技术熟练的人们将会认识到，在上文描述的本发明各实施方案中可以进行各种改变而不会背离发明广义的概念。因此应该理解这个发明并不局限于公开的各个特点的实施方案，而是打算涵盖由附录的权利要求书所定义的本发明的范畴和宗旨内所有的各种各样的修改。