專利名稱：自攻螺釘?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自攻螺釘，其在后部區(qū)域(面向頭部)的螺紋具有一基本上為圓柱形的外直徑，而在前部區(qū)域(背離頭部)外直徑朝向螺釘端逐步減小地延伸。
背景技術(shù)：
這種類型的自攻螺釘在各種實(shí)施例中是眾所周知的。例如，德國(guó)實(shí)用新型7 125 294中公開(kāi)一種已知的金屬板螺釘，該螺釘在一錐形面上攻絲到螺紋尖，利用這種結(jié)構(gòu)使金屬板螺釘較為容易地旋入到金屬板上的一孔中，除了在螺紋頭附近有較小的螺距之外，螺紋結(jié)構(gòu)在螺紋桿以及螺紋尖上均勻地延伸。一類似的結(jié)構(gòu)示于德國(guó)專利說(shuō)明書198 31 269，其中，螺紋的外直徑只在后部區(qū)域的螺釘頭的附近被放大，且在此區(qū)域螺紋的橫截面相對(duì)于半徑不對(duì)稱。除了該特殊的特征之外，在螺紋的短的部分上延伸，螺紋結(jié)構(gòu)在螺釘?shù)氖Ｓ嗖糠稚鲜蔷鶆虻?。此外，還可參考德國(guó)未審定公開(kāi)的說(shuō)明書28 53 976，其中，在一螺釘?shù)暮蟛繀^(qū)域連續(xù)地具有對(duì)稱的螺紋橫截面的圓柱形外直徑，在其前部區(qū)域具有一較小的根部直徑和尖端，具有的螺紋帶有通常較小的直徑和較小的螺距，該螺紋延伸到螺紋的端頭，直到退出尖端。
除了上述的金屬板螺釘，在另兩個(gè)文件中涉及的螺釘基本上被構(gòu)造得用來(lái)旋入到塑料內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種螺釘，它適于旋入到金屬板材料內(nèi)，并具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，借助于這種結(jié)構(gòu)，被該螺釘?shù)男胱饔脧?qiáng)迫伸出金屬板材的材料形成一種基本上集中在旋入方向的支承，也就是說(shuō)，在金屬板材料背離螺釘頭部的一側(cè)。此外，在旋緊之后，螺釘要經(jīng)受高的拉出力。根據(jù)本發(fā)明，這可通過(guò)這樣的螺紋實(shí)現(xiàn)，即，在其后部區(qū)域和前部區(qū)域中，螺紋具有帶有平分的嚙合角(在螺紋頂測(cè)得)的不對(duì)稱的橫截面，嚙合角相對(duì)于徑向方向傾斜地定位，并從后部區(qū)域(第一橫截面)反向朝向前部區(qū)域(第二橫截面)，第二橫截面區(qū)域中的對(duì)半朝向螺釘頭傾斜，且螺紋橫截面的反向點(diǎn)布置成第一橫截面基本上呈現(xiàn)在后部區(qū)域，而第二橫截面基本上在前部區(qū)域。
由于傾斜的緣故，即，傾斜的平分線，其結(jié)果在于在前部區(qū)域的螺紋的對(duì)應(yīng)的斜交部分朝向螺釘頭傾斜，因此，隨著螺釘?shù)男?，螺釘以其較大面積的后齒腹(rear flank)(背離螺釘頭)在金屬板材上作用一特別高的沿軸向定向的壓力，因此，該后齒腹，比加載齒腹(load flank)(面向螺釘頭)沿旋入的方向位移更多的金屬板材。這種結(jié)果在于，隨著螺釘?shù)男耄诖诉^(guò)程中(金屬板的卷邊)形成的支承基本上朝向螺紋的前部推出，并因此基本上出現(xiàn)在背離螺釘頭的金屬板材的一側(cè)。所以，可導(dǎo)致金屬板材的該側(cè)上支承的僅很少位移的材料(如果有的話)仍保持在金屬板材的另一側(cè)上。因?yàn)樵诼葆數(shù)暮蟛繀^(qū)域，螺紋的橫截面的走向與前部區(qū)域的橫截面的走向相反，也就是說(shuō)，后部區(qū)域的螺紋的平分線背離螺釘頭，所以在后部區(qū)域的螺紋可憑其加載齒腹特別好地抵靠在金屬板材上而受到支承。所述加載齒腹與后齒腹相比是平坦的，因此，具有較大的面積，其導(dǎo)致用來(lái)緊固螺釘?shù)奶貏e高的拉出力。由于螺紋橫截面相反，因此，結(jié)果是，在前和后區(qū)域的各個(gè)情形中對(duì)于金屬板材有相反的位移作用，這首先使形成理想的支承，其次有利地使螺釘具備高的拉出力。
螺紋在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)方便地以這樣的方式構(gòu)造在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的平分線相對(duì)于芯(core)軸線方向傾斜約82°。與此相反，在普通的對(duì)稱螺紋中，平分線和芯軸線方向之間的夾角是90°。
螺紋橫截面的反向點(diǎn)(reversal point)可位于螺釘?shù)牟煌c(diǎn)，特別是，位于從后部區(qū)域到前部區(qū)域的過(guò)渡處。然而，也可將反向點(diǎn)放置在從后部區(qū)域到前部區(qū)域的過(guò)渡處，或在從后部區(qū)域到前部區(qū)域的過(guò)渡處的后面。
螺釘可以這樣的方式方便地構(gòu)造第一橫截面相對(duì)于第二橫截面成鏡象對(duì)稱布置。在這種情形中，隨著螺釘旋入金屬板材，通過(guò)在第一橫截面和在第二橫截面內(nèi)螺釘(screw(lacuna))類似的關(guān)系，可獲得材料被迫移出的作用，也就是說(shuō)，以與在第一橫截面的第一區(qū)域內(nèi)的金屬板材內(nèi)的拉出力相對(duì)的力類似的力，實(shí)現(xiàn)通過(guò)前部區(qū)域內(nèi)的第二橫截面向前推金屬板材的作用。
螺紋橫截面的結(jié)構(gòu)可選擇為不同形式，例如，螺釘可構(gòu)造得使螺紋的加載齒腹和后齒腹成直線形。在這種情形中，這是從德國(guó)未審定公開(kāi)的專利說(shuō)明書32 35352中可知的一種結(jié)構(gòu)。
螺紋橫截面的其它的有利的結(jié)構(gòu)是在后部區(qū)域內(nèi)，對(duì)于加載齒腹成直線形，而對(duì)于后齒腹，從外直徑到螺紋的根部跨越一彎曲部到一較大的嚙合角；而在前部區(qū)域，對(duì)于后齒腹成直線形，而對(duì)于加載齒腹，從外直徑朝向螺紋的根部跨越一彎曲部到一較大的嚙合角。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，其從德國(guó)專利說(shuō)明書199 60 287中可知，結(jié)果是，以特別有利的方式，在前部區(qū)域力在金屬板材的前方將金屬板材料推出，因此，基本上僅在金屬板背離螺釘頭的那側(cè)形成一支承，在彎曲部和螺紋根部之間的較大的嚙合角有利地起作支承的特征，且因此對(duì)螺紋賦予一合適的高穩(wěn)定性。
螺釘可方便地以這樣的方式構(gòu)造彎曲部位于螺紋高度的20％至50％，這就是說(shuō)，螺紋高度的下部三分之一多些。
如果螺紋的嚙合角在螺紋根部和彎曲部之間的區(qū)域內(nèi)約為70°，而在彎曲部和螺紋頂之間的區(qū)域內(nèi)約為45°，則導(dǎo)致彎曲螺紋齒腹的有利的構(gòu)造。
螺紋可方便地以這樣的方式構(gòu)造在螺紋頂測(cè)得的嚙合角在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)是相等的，并且約為45°。
為了能平衡在前部和后部區(qū)域內(nèi)的螺釘上的不同的應(yīng)力，螺釘可以這樣的方式構(gòu)造在螺紋頂測(cè)得的嚙合角在前部區(qū)域內(nèi)大于在后部區(qū)域內(nèi)。在這種情形中，其結(jié)果是，金屬板材料在螺釘旋入的前方特別強(qiáng)烈地被推出，因此，實(shí)際上，僅只一支承形成在金屬板材背離螺釘頭的一側(cè)。在這種情形中，螺紋可方便地以這樣的方式構(gòu)造螺紋在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)均跑出到一點(diǎn)上。在該情形中，為了在前部區(qū)域易于在一螺母板片(nut piece)上攻螺紋，螺紋的行程可方便地以這樣的方式構(gòu)造在前部區(qū)域內(nèi)的單個(gè)螺紋頂在約90°的圓周角上形成為平坦的。


本發(fā)明的典型的實(shí)施例示于諸附圖中，其中圖1示出一自攻螺釘，其螺紋構(gòu)造成非對(duì)稱布置；圖2a和2b是表示在后部和前部區(qū)域的螺紋根部的螺紋形狀的示意圖，其中，加載齒腹和后齒腹呈直線；圖3a和3b在示意圖中示出螺紋的行程，其中，在各個(gè)情形中，彎曲部設(shè)置在后齒腹和加載齒腹。
具體實(shí)施例方式
圖1示出設(shè)置有非對(duì)稱布置的螺紋的螺釘1，其具有螺釘頭2和螺紋桿部3。螺紋桿部3包含有背離頭部2的前部區(qū)域4和面向頭部的后部區(qū)域5，該兩區(qū)域相會(huì)于反向點(diǎn)6。在后部區(qū)域5，螺紋基本上呈圓柱形外直徑，而在前部區(qū)域4，螺紋的直徑縮小，這樣，實(shí)際上呈現(xiàn)一種錐形螺紋的型式。
在后部區(qū)域5和前部區(qū)域4中，相對(duì)于其橫截面螺紋呈非對(duì)稱性，其表現(xiàn)為這樣的事實(shí)在后部區(qū)域5，螺紋可謂背離頭部2傾斜，而在前部區(qū)域4朝向頭部2傾斜。這種螺紋的傾斜狀態(tài)清楚而詳細(xì)地顯示在圖2a和2b以及3a和3b中。
示于圖1中的螺釘?shù)奶厥獾奶卣髟谟?，在后部區(qū)域5和前部區(qū)域4的螺紋的橫截面相反，具體說(shuō)是形成這樣的方式在后部區(qū)域5，螺紋和其橫截面背離頭部2傾斜，而在前部區(qū)域4，顯現(xiàn)朝向頭部2傾斜。下面將采用圖2a和2b及3a和3b，在對(duì)應(yīng)的齒腹角的基礎(chǔ)上更為詳細(xì)地解釋這種傾斜。
示于圖1的螺釘1，其較佳的用途是旋入到較薄的金屬板中，例如，鋼板或鋁板。假定所用的螺釘外直徑為4毫米，該螺釘將方便地旋入到金屬板中，采用鋁板厚度約為1毫米，而采用鋼板厚度約為0.8毫米。為此目的，金屬板必須具有這樣大小的孔，螺釘在其前部區(qū)域4的前端的最小的外直徑恰好配入該孔。
當(dāng)螺釘1旋入時(shí)，其結(jié)果是，由于配入到螺釘孔的前部區(qū)域4的作用，以其相當(dāng)小的外部直徑開(kāi)始攻牙，于是螺紋攻入到金屬板材中。在該過(guò)程中，帶有較大面積的后齒腹(背離頭部)的前部區(qū)域4的螺紋，與加載齒腹(面向頭部)相比，更多地壓在金屬板材上。而且，在此過(guò)程中，利用后齒腹因而在其前方推出特別大量的金屬板材料，然后，在背離螺釘頭2的金屬板的一側(cè)上導(dǎo)致形成理想的支承(金屬板卷邊)。在反向點(diǎn)6區(qū)域，各個(gè)螺紋具有平面16，它們使得板材更容易地攻出螺紋。
應(yīng)當(dāng)指出的是，螺釘驅(qū)動(dòng)裝置7(這里為Torx)壓入到螺釘?shù)念^部2內(nèi)，借助于該裝置，攻牙的轉(zhuǎn)矩傳遞到螺釘。
圖2a和2b示出根據(jù)圖1的螺釘桿部3的螺紋，表示為截面的示意圖，具體來(lái)說(shuō)，在通過(guò)螺釘?shù)闹行木€8的旁邊的一側(cè)。
圖2a涉及到后部區(qū)域5，其中，螺紋示為背離螺釘頭。在后部區(qū)域5的螺紋的嚙合角α這里為45°。此外，相對(duì)于一個(gè)螺紋，圖2a示出角α的角平分線9相對(duì)于芯的軸向方向，按照線10形成一夾角β，其在這里約為82°。
在圖2b中，示出根據(jù)圖1的螺紋桿部3的螺紋的前部區(qū)域4，螺紋桿部大部分對(duì)應(yīng)于圖2a中的后部區(qū)域5的螺紋的橫截面，但由于外螺紋沿軸線方向減小，可以說(shuō)成為錐形，但圖2b中的角平分線9的角度等于圖2a中的角β，具體來(lái)說(shuō)，因?yàn)樵摻窃谌魏吻闆r下相對(duì)于芯10的軸向限定的，在前部區(qū)域4中芯10形成為錐度。在前部區(qū)域4的嚙合角α等于后部區(qū)域的角α。在應(yīng)用于特別薄的金屬材料的情形中，嚙合角α也可選擇為大于前部區(qū)域4，具體來(lái)說(shuō)，后齒腹的較平坦的趨向。這也適用于根據(jù)圖3a和3b的螺紋。
下面利用圖2a和2b再來(lái)解釋所示的螺紋的特殊作用利用前部區(qū)域4的螺紋的后齒腹11，當(dāng)螺釘旋入到金屬板時(shí)，較之加載齒腹12，基本上沿背離螺釘頭2的軸線方向移動(dòng)出更多的材料，因?yàn)榧虞d齒腹具有較小的表面，所以，較之后齒腹11，施加在金屬板材料上的作用力較弱。其結(jié)果，后齒腹11比加載齒腹12在其前方推出更多的金屬板材料。然而，加載齒腹12必須抵抗拉出力，后部區(qū)域5必須承受該拉出力，其中，加載齒腹12設(shè)計(jì)成比后齒腹11有更大的面積。其結(jié)果，如果它以其后部區(qū)域旋入到金屬板材中，則螺釘特別地能抵抗拉出力。
圖3a和3b示出與圖1和2a及2b的螺紋相比較的螺紋橫截面的改型。在根據(jù)圖2a和2b的螺紋的情形中，加載齒腹12和后齒腹11呈直線，在根據(jù)圖3a和3b的螺紋的情形中，各實(shí)例中齒腹存在一彎曲部15，特別是，帶有彎曲部15的齒腹從外直徑(螺紋頂部13)朝向芯(螺紋根部14)以下列方式走向嚙合角初始從螺紋頂部以小角走向，然后在彎曲部15之后以較大角走向。在圖3a中，較小的(外)嚙合角表示為γ，而較大的(內(nèi))嚙合角表示為δ。在所示的典型的實(shí)施例中，角γ為45°而角δ為70°。平分線9這里涉及到角β。這里，彎曲部15位于螺紋高度的30％。
當(dāng)對(duì)應(yīng)相對(duì)的螺紋齒腹加載時(shí)，因?yàn)閺澢?5以一較大的嚙合角沿芯的方向(螺紋根部10)隨后。所以，其結(jié)果是對(duì)于各螺紋特別有利的支承，由于這樣的螺紋走向，可謂能特別抗彎曲或折斷地固定。當(dāng)螺釘旋入時(shí)，該加載必須由前部區(qū)域4來(lái)承受，具體來(lái)說(shuō)，因?yàn)槁菁y的后齒腹11必須攻牙到金屬板中，所以，必須將材料推到其前方。在后部區(qū)域5，相反，由于拉出力的發(fā)生，以及在沿背離螺釘頭的方向彎曲的過(guò)程中加載齒腹12受到加載，各螺紋然后可有利地受到布置在另一側(cè)的彎曲的后齒腹的支承。因此，設(shè)置有彎曲部15的螺紋特別地更能抵抗高的拉出力。
權(quán)利要求
1.一種自攻螺釘(1)，它在后部區(qū)域(5)(面向頭部)的螺紋具有圓柱形的外直徑，在前部區(qū)域(4)(背離頭部)的螺紋以朝向螺釘?shù)亩祟^減小外直徑而延伸，其特征在于，在后部區(qū)域(5)和前部區(qū)域(4)螺紋具有非對(duì)稱的橫截面，在螺紋頂部(13)測(cè)得的嚙合角(α，γ)的平分線(9)相對(duì)于芯(10)的軸向傾斜地定位，且從后部區(qū)域(5)(第一截面)朝向前部區(qū)域(4)(第二截面)反向，在前部區(qū)域(4)的平分線(9)朝向螺釘頭(2)傾斜，螺紋橫截面的反向點(diǎn)(6)應(yīng)這樣放置第一橫截面呈現(xiàn)在后部區(qū)域(5)，第二橫截面呈現(xiàn)在前部區(qū)域(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的螺釘，其特征在于，在兩個(gè)區(qū)域(4，5)中的平分線(9)相對(duì)于芯(10)軸線傾斜約82°。
3.如權(quán)利要求1或2所述的螺釘，其特征在于，螺紋橫截面的反向點(diǎn)(6)位于從后部區(qū)域(5)到前部區(qū)域(4)的過(guò)渡部。
4.如權(quán)利要求1或2所述的螺釘，其特征在于，螺紋橫截面的反向點(diǎn)(6)位于從后部區(qū)域(5)到前部區(qū)域(4)的過(guò)渡部的前方。
5.如權(quán)利要求1或2所述的螺釘，其特征在于，螺紋橫截面的反向點(diǎn)(6)位于從后部區(qū)域(5)到前部區(qū)域(4)的過(guò)渡部的后方。
6.如權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述的螺釘，其特征在于，第一橫截面相對(duì)于第二橫截面成鏡象對(duì)稱地布置。
7.如權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的螺釘，其特征在于，螺紋的加載齒腹(12)和后齒腹(11)呈直線。
8.如權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的螺釘，其特征在于，在后部區(qū)域(5)加載齒腹(12)呈直線，后齒腹(11)從外直徑至螺紋根部(base)(14)跨越一彎曲部(15)到一較大的嚙合角(δ)，在前部區(qū)域(4)，后齒腹(11)呈直線，加載齒腹(12)從外直徑至螺紋根部(14)跨越一彎曲部(15)到一較大的嚙合角(δ)。
9.如權(quán)利要求8所述的螺釘，其特征在于，彎曲部(15)位于螺紋高度的20％至15％。
10.如權(quán)利要求8或9所述的螺釘，其特征在于，彎曲螺紋齒腹的嚙合角δ在螺紋根部(14)和彎曲部(15)之間的區(qū)域近似為70°，在彎曲部(15)和螺紋頂部(13)之間的區(qū)域近似為45°。
11.如權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)所述的螺釘，其特征在于，在螺紋頂部(13)測(cè)得的嚙合角(α，γ)在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)相等，并近似等于45°。
12.如權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)所述的螺釘，其特征在于，在螺紋頂部(13)測(cè)得的嚙合角(α，γ)在前部區(qū)域(4)的大于在后部區(qū)域(5)的嚙合角。
13.如權(quán)利要求1至12中任何一項(xiàng)所述的螺釘，其特征在于，螺紋跑出到兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的一點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求1至13中任何一項(xiàng)所述的螺釘，其特征在于，在反向點(diǎn)(6)的區(qū)域內(nèi)，在大于90度的圓周角上，各自的螺紋頂部布置有平坦面(16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自攻螺釘，它在后部區(qū)域(面向頭部)的螺紋具有圓柱形的外直徑，在前部區(qū)域(背離頭部)的螺紋以朝向螺釘?shù)亩祟^減小外直徑而延伸。在后部區(qū)域和前部區(qū)域螺紋具有非對(duì)稱的橫截面，在螺紋頂部測(cè)得的嚙合角的平分線相對(duì)于芯的軸向傾斜地定位，且從后部區(qū)域(第一截面)朝向前部區(qū)域(第二截面)反向，在前部區(qū)域的平分線朝向螺釘頭傾斜；螺紋橫截面的反向點(diǎn)應(yīng)這樣放置第一橫截面呈現(xiàn)在后部區(qū)域，第二橫截面呈現(xiàn)在前部區(qū)域。
文檔編號(hào)F16B33/02GK1483942SQ0315229
公開(kāi)日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2003年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月5日
發(fā)明者R·比克爾巴赫, D·倫克爾, G·韋格爾, R 比克爾巴赫, 碩, 穸 申請(qǐng)人:Ejot合資有限公司