自攻螺釘的製作方法

2023-12-03 21:40:06 4

專利名稱：自攻螺釘的製作方法
技術領域：
本發明涉及帶有軋制的螺紋圈的自攻螺釘，其中由負載齒側面和後齒側面所形成的螺紋圈的角平分線相對於螺釘軸線的垂線以一個角度傾斜地遠離螺釘頭。
從歐洲專利申請501519中可得知一種該類型的螺釘。該已知螺釘的特別特徵是其螺紋圈的負載齒側面(面向螺釘頭的螺紋齒側面)和後齒側面(與負載齒側面相對的齒側面)通過圓角部分延伸到螺紋根部。與在該申請中引述的文獻DE-A3235352相比，在該公開文本的介紹中該圓角結構被認為是有利的。對於文獻DE-A3235352的主題，螺紋的齒側面外形和芯部區域的過渡是不連續的設計，即該過渡由一轉折點組成。相比之下，也引述在該歐洲專利申請中的文獻DE-A3207975還揭示了一種自攻螺釘，其中螺紋圈的齒側面角度從齒側面頂端至螺紋根部連續地增加，這趨於提高該螺釘所要旋入的塑料的無損害變形。此外，對於文獻DE-A3207975中的螺釘，該歐洲專利申請指出，在預定擰入到塑料中的所述螺釘的例子中，螺紋圈並非不對稱，即，螺紋圈的負載齒側面和後齒側面之間的角平分線垂直於螺釘軸線。
從歐洲專利申請713017中還可得知較佳地用於顆粒板(particle board)的一自攻螺釘，其中螺紋圈的截面在負載齒側面的區域具有一個轉折點，以致負載齒側面相對於螺釘軸線的垂線以較大的角度在轉折點後從螺紋頂端的方向延伸。而且，在該螺釘的情況下，負載齒側面和後齒側面之間的角平分線在螺紋頂端和轉折點之間的區域向著螺釘頭部傾斜。其結果是，當拉緊或承受負載時，該螺釘的螺紋圈形成接近垂線的一承載表面，在所述材料推壓它時，該螺紋圈特別沉重地承載著該材料。因此，由實際上平行於螺紋軸線的力使各個螺紋圈承受著彎曲壓力，大大減小了該螺釘的負載能力。
揭示在歐洲專利申請133773和DE-A3615271中的自攻螺釘具有相似的結構，對於這些已知的螺釘，在螺紋頂端和負載齒側面中的轉折點之間的區域，當施加負荷時作用在螺紋圈上的力實際上平行於螺釘軸線。特別是在揭示在DE-A3615271中的螺釘的情況下，其中在螺紋頂端和轉折點之間的區域，負載齒側面垂直於螺釘軸線。因此當被拉緊並因此在螺紋圈上施加較高的彎曲負荷時，這兩種已知的螺釘特別敏感。
本發明的目的是通過軋制螺紋來構造在開頭所述的螺釘以提高其產量並增強其負荷承載能力和保持強度。同時，選擇螺釘的幾何外形，以確保在各種金屬材料中的最優的釘入性能。
按照本發明，這可通過以下的事實來完成，負載齒側面以直線延伸至螺紋根部，而後齒側面最初以直線從螺紋頂端延伸，在其大約1/3高度處，後齒側面藉助於一轉折點合併到一直的傾斜部分中，相對於該垂線測量，該直的傾斜部分的角度大於後齒側面的角度，並且處在30°到50°之間，螺紋的芯部直徑相對於螺紋的外直徑的比率大於0.7，螺距相對於螺紋外直徑的比率小於0.25。
在負載齒側面和後齒側面中的轉折點的區域中，由於從螺紋頂端至螺紋根部的基本直線型的外形，該螺釘可用滾軋模滾壓，該滾軋模的溝槽具有相應的直線型的截面，當生產滾軋模時，這比在該區域被弄圓的滾軋模具有相當大的優點。而且，已發現，當螺紋芯部直徑相對螺紋外直徑的比率大於0.7時，所得到的尺寸將引起螺紋圈的變短，其結果是，當該螺釘被拉緊時，僅在相對較小的徑向高度上承受彎曲負荷，當通過相關部分承受負荷時，由於以下的事實還能夠以有效的方式承受這些負荷，該傾斜部分延伸在需要牢固的支承以抵抗螺紋圈的縱向彎曲的區域之上。同時，轉折點僅在螺紋圈的高度的大約1/3處起始的事實意味著在螺紋圈的外部具有足夠的空間以允許從相關部分移動的材料的離開，因此不會削弱這離開的過程。
由於螺紋圈的負載齒側面的連續的直的傾斜外形，當螺釘被拉緊時，施加在該齒側面上的力以相應的傾斜角度被引入到螺釘上，由此引入到其芯部上，由於負載齒側面的斜度，並由於其相對較大的直徑，該芯部能夠吸收較大的力。相反地，在該部分的材料中的壓力同樣以傾斜的角度被引入到圍繞螺釘被擰入的位置的材料中，在此，該壓力可易於被吸收。同時，負載齒側面的直線型斜面使得壓力均勻地分布在螺紋的負載齒側面的整個高度上，由此在螺釘的拉緊過程中，從而允許最大的接觸區域和最大的摩擦，而不損壞該材料。由於螺距相對螺紋外直徑的比率被選擇為小於0.25，所得到的螺紋具有緊密間隔的螺紋圈，其結果是，相對較多數目的螺紋圈可形成在相關部分的給定長度上。這造成相應較高的拉出和保持力。
(負載齒側面和後齒側面之間的)角平分線與螺釘軸線的垂線之間的角度較佳地在5°和15°之間選擇。所得到的螺紋圈的傾斜角度致使負載齒側面具有充分的傾斜角度，即使在較小齒側面角度的情況下(在負載齒側面和後齒側面之間測得)，作用在負載齒側面上的力以有利的方式被引入到螺釘的芯部中。因此負載齒側面的傾斜和直的外形決定著擰入的螺釘和該部分之間的摩擦力，該摩擦力必須足夠大以確保不會太容易地達到傾覆轉矩(overturningtorque)，在該轉矩，螺釘將剝傷該部分中的螺紋。
按照本發明的螺釘特別適於釘入到鋼材中，為此目的，螺釘自身同樣是由鋼組成的。在該情況下，負載齒側面和後齒側面之間的38°至48°的齒側面角度具有已證實的優點，這是因為它給出了該材料的移動量和壓力承受能力之間的最優關係。如果按照本發明的鋼螺釘被擰入到輕合金中，在該情況下，負載齒側面和後齒側面之間的32°至42°齒側面角度是有利的。
也可以用鋁製造該螺釘，特別是堅硬的鋁合金，那麼它同樣適於釘入到輕合金中。在該情況下，所選擇的負載齒側面和後齒側面之間的齒側面角度在58°至68°之間是有利的。
如果角平分線的傾斜角度被選擇為大約是負載齒側面和後齒側面之間的齒側面角度的1/6，那麼它是特別有利的。
本發明的典型實施例示出在附圖中，其中

圖1示出帶有螺釘頭和自攻螺紋的一螺釘，圖2以更大的比例示出圖1中螺紋的一部分的剖示圖，圖3示出與圖2所示相似、具有45°的齒側面角度的螺紋的剖示圖，圖4示出具有33°的齒側面角度、以相似角度通過螺紋的剖示圖，圖5示出具有60°的齒側面角度的通過螺紋的剖示圖。
圖1示出帶有螺釘頭1和芯部2的一自攻螺釘，螺紋3已軋制在芯部2中。該螺紋具有帶有各個螺紋圈4的單個起始點，螺紋圈4離開螺紋頭1以一個角度傾斜至垂直於螺釘軸線6的垂線5。一螺釘驅動結構7已衝壓到螺釘頭1中，並且是已知的結構。
在圖2中，以更大的比例剖視地示出圖1所示的螺紋3。各個螺紋圈4具有面向螺釘頭1的負載齒側面8和相對的後齒側面9。負載齒側面8沿直線從螺紋頂端10延伸至螺紋根部11。與負載齒側面8相對的後齒側面9通過轉折點12進入傾斜部分13。相對於垂線5，具有齒側面角度γ的負載齒側面8和具有齒側面角度δ的後齒側面9形成了齒側面角度β，在該例子中齒側面角度β是39°。基本決定了螺紋圈4的傾斜角度的齒側面角度β的角平分線15相對於垂線5形成角度ε。相對於螺釘軸線6的垂線5，傾斜部分13以角度α行進，該角度α比垂線5和後齒側面9之間的後齒側面δ大。
還示出在圖2中的是螺紋間距P(兩相鄰螺紋圈4之間的距離)、螺紋的外直徑D、以及螺紋的芯部直徑K。在圖2所示螺紋的例子中，螺紋的芯部直徑K與螺紋的外直徑D之間的比率是0.8，而螺紋間距P與螺紋的外直徑D之間的比率是0.17。在該例子中，齒側面角度β是39°。
圖3至圖5示出圖2所示螺紋的變型。在圖3所示螺紋的例子中，齒側面角度β是45°，在圖4所示螺紋的例子中，齒側面角度β是33°，在圖5所示螺紋的例子中，齒側面角度β是60°。
對於示出在圖2至圖4中的螺紋的結構，還應注意到在每個例子中螺紋根部11是圓柱形的。
還應注意到，以放大的比例示出在圖2至圖5中的諸螺紋的典型實施例表示可用於具體應用的較佳齒側面角度β的範圍，如以上的詳盡解釋。在圖2至圖5所示螺紋的例子中，位於後齒側面9的區域中的轉折點12處在螺紋圈4的1/3高度處，該高度是沿螺紋頂端10的方向從螺紋根部11測量的。在圖2至圖5所示螺紋的例子中，從轉折點12起始的傾斜部分13以角度α行進(見圖2)，該角度是45°。
權利要求
1.帶有軋制螺紋圈(4)的自攻螺釘，其中由負載齒側面(8)和後齒側面(9)形成的螺紋圈(4)的角平分線離開螺釘頭(1)以一個角度傾斜至螺釘軸線(6)的垂線(5)，其特徵在於負載齒側面(8)以直線延伸至螺紋根部(11)，後齒側面(9)最初以直線從螺紋頂端(10)延伸，但在其高度的1/3處，後齒側面(9)通過轉折點(12)進入一直的傾斜部分(13)中，相對於垂線(5)測量，傾斜部分(13)的角度(α)大於後齒側面(9)的角度(δ)，並且處在30°到50°之間，螺紋芯部直徑(K)相對於螺紋外直徑(D)的比率大於0.7，螺距(P)相對於螺紋外直徑(D)的比率小於0.25。
2.如權利要求1所述的螺釘，其特徵在於角平分線(15)的傾斜角度(ε)處在5°到15°之間的範圍內。
3.如權利要求2所述的螺釘，其特徵在於角平分線(15)的傾斜角度(ε)是負載齒側面(8)和後齒側面(9)之間的齒側面角度(β)的1/6。
4.如權利要求1至3中的任一權利要求所述的用於擰入鋼材的鋼螺釘，其特徵在於在負載齒側面(8)和後齒側面(9)之間測得的齒側面角度(β)為38°-48°。
5.如權利要求1至3中的任一權利要求所述的用於擰入輕合金的鋼螺釘，其特徵在於在負載齒側面(8)和後齒側面(9)之間測得的齒側面角度(β)為32°-42°。
6.如權利要求1至3中的任一權利要求所述的用於擰入輕合金的鋁螺釘，其特徵在於在負載齒側面(8)和後齒側面(9)之間測得的齒側面角度(β)為58°-68°。
全文摘要
本發明涉及包括軋制螺紋(4)的自攻螺釘,其中由負載齒側面(8)和後齒側面(9)所形成的螺紋的角平分線(15)具有相對於螺釘軸線(6)的垂線(5)的傾斜位置,所述傾斜位置被定位成遠離螺釘頭(1)。負載齒側面相對於螺紋根部(11)以直線延伸,後齒側面從螺紋頂部起始,首先以直線方式延伸,並在其高度的大約1/3處通過彎折部(12)延伸成帶有角度(α)的一直的傾斜線。所述角度大於後齒側面相對垂線的角度(δ)並處在30°到50°的範圍內,由此螺紋芯部直徑(K)相對螺紋外直徑(D)的直徑比率大於0.7,而螺距(P)相對螺紋外直徑(D)的比率小於0.25。
文檔編號F16B25/00GK1340135SQ00803721
公開日2002年3月13日 申請日期2000年12月14日 優先權日1999年12月14日
發明者R·比克爾巴赫 申請人:Ejot連接技術合資有限公司