CN101408215B - 紧固件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种紧固件(11)，包括一个用于安置工具的旋转作用部(13)和一个带有自攻螺纹(21)的杆部(12)，所述杆部具有一个背对所述旋转作用部(13)的自由端(16)。螺纹(21)具有一个螺旋线(22)，它在自由端(16)区域(15)内有螺纹头(35)。螺旋线(22)的与螺纹头(35)连接的区段(23)设有不同横截面的螺纹台阶(25、26、27)，它们具有至少部分朝螺纹头(35)方向定向并且设计为切口的端面。螺旋线(22)朝螺纹头(35)方向从螺纹台阶(25、26、27)到螺纹台阶(26、27)横截面阶梯状连续变小；所述至少一个螺旋线(22)朝螺纹头(35)方向从螺纹台阶(24、25、26、27)到螺纹台阶(25、26、27)螺纹高度(A、B、C)阶梯状连续减小。

Description

紧固件
技术领域
本发明涉及一种紧固件，包括一个用于安置工具的旋转作用部和一个带有自攻螺纹的杆部，所述杆部具有一个背对旋转作用部的自由端，其中，所述螺纹有至少一个螺旋线，它在自由端区域内有螺纹头，以及，所述至少一个螺旋线的与螺纹头连接的区段设有不同横截面的螺纹台阶，它们具有至少部分朝螺纹头的方向定向并且设计为切口的端面。
背景技术
这种紧固件，例如混凝土螺钉或内螺纹套筒，用安置工具，例如切向冲击式螺丝扳手，例如旋入事先在基体内制备的钻孔中，在这里，为了将紧固件锚固在基体中，它的自攻螺纹在钻孔壁内攻出相配螺纹。
在其中主要安置此类紧固件的矿物质基体，如混凝土或砖砌体，都是脆性材料。在自攻相配螺纹时，在基体内出现材料散裂，其结果是增大了制成的相配螺纹，局部超出所需要的尺寸。由于所述的局部增大，而降低了紧固件在安置状态所能传递的负荷。
此外，在安置过程中在紧固件上和基体内产生变形，还导致需要大的旋入扭矩并因而需要相应设计的安置工具。
由DE10113946A1已知一种作为紧固件的混凝土螺钉，它包括一个用于安置工具的旋转作用部和一个带有自攻螺纹的杆部，杆部具有一个背对旋转作用部的自由端。自攻螺纹具有一个螺旋线，它在自由端区域内设有从螺纹外径起延伸的切口。
已知方案的缺点在于，在基体内的相配螺纹通过破碎而不是通过切割产生。因此在构成相配螺纹时也可能出现材料散裂，从而在所制成的倒截部的受损的区域内大大限制了负荷的传递。
由DE9103773U已知一种作为紧固件的自攻螺钉，它包括一个用于安置工具的旋转作用部和一个带有自攻螺纹的杆部，杆部具有一个背对旋转作用部的自由端。螺纹具有一个螺旋线，它在自由端区域内有螺纹头。从螺纹头出发，螺旋线设有不同横截面的螺纹台阶。这些螺纹台阶分别具有一个较大和一个较小的横截面，其中，有较大横截面的螺纹台阶总是设在有较小横截面的螺纹台阶后，以及，所述布局沿着螺旋线交替延续。有较大横截面的螺纹台阶具有朝螺纹头的方向定向并且构造成切口的端面。
已知方案的缺点在于，即使在包括交替布置的螺纹台阶的螺旋线中，仍然会在紧固件安置过程中产生材料散裂。
发明内容
本发明的目的是，提供一种带有自攻螺纹的紧固件，它在矿物质材料基体内能制出具有基本上几乎是理想造型的相配螺纹。
此目的通过本发明的紧固件得以实现。
按本发明的紧固件，包括一个用于安置工具的旋转作用部和一个带有自攻螺纹的杆部，所述杆部具有一个背对所述旋转作用部的自由端；其中，所述螺纹具有至少一个螺旋线，该螺旋线在自由端区域内有螺纹头；以及，所述至少一个螺旋线的与螺纹头连接的区段设有不同横截面的螺纹台阶；各螺纹台阶具有至少部分朝螺纹头方向定向并且设计为切口的端面，其特征为：所述至少一个螺旋线朝螺纹头方向从螺纹台阶到螺纹台阶横截面阶梯状连续变小；所述至少一个螺旋线朝螺纹头方向从螺纹台阶到螺纹台阶螺纹高度阶梯状连续减小。
按本发明，所述至少一个螺旋线朝螺纹头方向，从螺纹台阶到螺纹台阶，横截面阶梯状连续变小。
朝螺纹头方向，所述至少一个螺旋线的横截面有利地总是阶跃式减小。所述至少一个螺旋线的至少与螺纹头连接的区段基本上是阶梯形状的。在这里，相对螺纹头而言的第一个螺纹台阶的第一个端面并不一定要位于螺纹头处。例如，此第一个端面设置在离螺纹头有一个距离的位置，从而，从螺旋线的螺纹头到此端面具有传统的螺纹槽。
在螺纹自攻过程的一开始，在所述至少一个螺旋线与螺纹头相连的区段上，相对紧固件旋入方向而言的第一个螺纹台阶的自由端面与基体啮合。该第一个螺纹台阶具有最小的横截面。通过相邻或下一个螺纹台阶的构成另一个切口的端面，将此前已制成的相配螺纹进一步加深，后续的那些螺纹台阶的另一些随后的端面继续这一过程，直至制出的相配螺纹构成为紧固件螺纹的完好的倒截部。通过至少在所述至少一个螺旋线的与螺纹头相连的区段上的这些螺纹台阶，制成精确的螺纹倒截部，而不会产生大的材料散裂和基本上不会在相配螺纹周围区域内的基体上造成损坏。此外，在各个切口上产生较小的面压力。
优选地，所述至少一个螺旋线朝螺纹头方向，从螺纹台阶到螺纹台阶，螺纹高度阶梯状连续减小。这些螺纹台阶从螺纹头出发，在紧固件旋入时，沿径向连续加深被此前与基体啮合的螺纹台阶所制成的相配螺纹，直至对于紧固件的螺纹来说为最佳的尺寸。
所说螺纹高度是指螺纹背脊到螺纹底部的高度。螺纹底部通常与杆部的螺纹根直径的圆周面相应，以及，沿径向绕杆部或紧固件的纵轴线延伸。
优选地，所述至少一个螺旋线朝螺纹头方向，从螺纹台阶到螺纹台阶，在螺纹底部的螺纹宽度阶梯状连续减小，从而使得在两个螺纹台阶之间过渡区的端面，在侧向以及有利地沿两个横向于螺纹曲线的方向，从横截面较小的螺纹台阶伸出。端面以及由此制成的切口具有较大的作用面，用于尤其在脆性材料中有利地去除材料。当紧固件旋入时，相配螺纹在一个与纵轴线平行延伸的平面内连续增大，直至对于紧固件的螺纹来说为最佳的尺寸。有利地，在一个螺纹台阶螺纹底部的螺纹宽度是常数。按另一种实施形式，在螺纹底部的螺纹宽度也可以随螺纹背脊沿螺纹曲线方向的延伸而改变，按这种实施形式，一个螺纹背脊的螺纹宽度有利地朝螺纹头方向沿着螺纹曲线减小。此外，在一个螺纹背脊的螺纹底部上的螺纹宽度，也可以局部增大或减小，此时它也可以具有沿着其朝螺纹曲线方向延伸的缩腰段。
按一种有利的实施形式，所述至少一个螺旋线朝螺纹头方向，从螺纹台阶到螺纹台阶，螺纹高度和螺纹底部的螺纹宽度连续减小。螺旋线的横截面朝螺纹头方向有利地从螺纹台阶到螺纹台阶阶梯状变小。
优选地，螺纹台阶到螺纹底部具有恒定的螺纹高度。按此实施形式，所述至少一个螺旋线的至少与螺纹头连接的区段，在一个平行于从螺纹底部展开的平面延伸的平面内具有一种阶梯式造型，以及，在制造相配螺纹时在基体内实施阶梯状的材料去除。螺纹背脊或螺旋线沿径向在外部的棱边平行于从螺纹底部展开的平面延伸。
按本发明的另一种有利的方案，螺纹台阶到螺纹底部具有变化的高度，此时，螺旋线的螺纹高度有利地设计为朝螺纹头方向减小。螺纹背脊或螺旋线沿径向在外部的棱边，相对于从螺纹底部展开的平面倾斜一个角度。在其中一个螺纹台阶的端面后，与之相邻的那个螺纹台阶连续地侵入基体内，直至与此螺纹台阶相邻的下一个端面再次(有利地阶跃式)增大进入基体的加工深度。
有利地，对于紧固件，在每个螺纹台阶中，螺纹背脊或者说螺旋线沿径向在外部的棱边，或是平行于或是倾斜于从螺纹底部展开的平面定向。按另一种可选实施形式，也可以在一个紧固件上不同地定向螺纹背脊，亦即平行和倾斜于从螺纹底部展开的平面定向。
优选地，螺纹台阶沿10°至720°的螺纹区延伸，特别有利地沿90°至360°的螺纹区延伸，由此，为了在基体内制出相配螺纹，所述至少一个螺旋线的在安置时有利地影响螺纹自攻过程的区段具有足够的长度。所说明的角度范围是相对杆部而言的，其中，360°的范围表示这些螺纹台阶沿着紧固件一整圈或者说杆部的整个圆周延伸。
优选地，在所述至少一个螺旋线上设有3至10个、有利地4至8个螺纹台阶，从而保证在基体内有利地去除材料。
优选地，螺纹台阶的端面相对于螺纹底部的法线按-10°至+10°的角度倾斜。通过端面的倾斜，相应地影响每个螺纹台阶在基体内的螺纹切削特性以及开掘特性。有利地，一个紧固件的所有螺纹台阶的端面或所有从一个螺纹台阶到下一个螺纹台阶的过渡区，相对于螺纹底部的法线按相同的角度定向。或者，在一个紧固件上各螺纹台阶端面的斜度可以变化。
优选地，螺纹台阶端面与相邻螺纹台阶或螺纹背脊相比的高度增加朝螺纹头方向增大。在紧固件安置过程的开始，基体被与螺纹头相邻的第一个端面攻入的深度比后续的那些端面大，此时后一个端面仅仅还以较小的尺寸将已经制成的倒截部或所制成的相配螺纹予以加大。由此，基体在安置过程受到的负荷不那么大，并进一步降低了不希望的材料散裂的危险。
附图说明
下面借助实施例详细说明本发明。其中：
图1紧固件的侧视图；
图2图1所示螺旋线的与螺纹头连接的区段的局部透视图；
图3沿图1中线III-III剖切螺旋线的与螺纹头连接的区段的局部剖面；以及
图4类似于图2剖切螺旋线的与螺纹头连接的区段的一种改型的局部剖面。
具体实施方式
原则上在图中相同的部分均采用同样的标记符号。
图1至3中表示的紧固件11是一种用于矿物质基体，如混凝土和砖砌体的混凝土螺钉，置入基体内事先制成的在这里没有表示的钻孔中。该紧固件11有一个螺钉头，作为这里没有表示的安置工具的旋转作用部13，并有一个带有自攻螺纹21的杆部12，它具有一个背对旋转作用部13沿安置方向S在前面的自由端16。在自由端16上设有一个圆锥形收缩段19，它使紧固件11易于导入这里没有表示的钻孔中。
螺纹21具有一个螺旋线22，它有一个在自由端16区域15内的螺纹头35。螺旋线22的与螺纹头35连接的区段23设有四个横截面不同的螺纹台阶24、25、26、27，每个螺纹台阶24、25、26、27具有朝螺纹头35方向定向并且构造成在基体内去除材料的切口的端面28、29、30、31。螺旋线22朝螺纹头方向，从螺纹台阶到螺纹台阶，横截面阶梯状连续变小。螺纹台阶24、25、26、27在一个螺纹区上，使螺旋线22相对于螺纹底部17的高度，由螺旋线22的螺纹全高H朝螺纹头35方向连续减小。螺纹台阶24、25、26、27朝螺纹头35方向减小为螺纹高度A、B、C和螺纹宽度M、N、O和P。螺纹台阶24、25、26、27分别在端面28、29、30、31之间具有恒定的相对于螺纹底部17的螺纹高度A、B或C。每个螺纹背脊32、33、34在螺纹底部17上的螺纹宽度M、N、O以及螺旋线22在螺纹底部17上的螺纹宽度P，在螺纹延伸线上都是恒定的。因此，端面28、29、30、31不仅高度而且宽度均增加。螺纹台阶24、25、26、27沿一个约270°的螺纹区延伸。所有端面28、29、30、31相对于螺纹底部17的法线18倾斜一个+8°的角度D。端面28、29、30、31朝杆部12的设有旋转作用部13的端部14的方向定向，因而相对于旋入方向具有负的切口前角。
在图4所示螺旋线42的与螺纹头连接的包括螺纹台阶44、45、46和47的区段43的改型中，其端面48、49、50、51各有不同的高度增加E、F、G、J，其中，端面48、49、50、51的高度增加E、F、G、J朝杆部12自由端16的方向或朝螺纹头35方向增大。螺纹台阶44、45、46和47分别相对于从螺纹底部17展开的平面倾斜布置，并因而相对于螺纹底部17分别具有变化的螺纹高度。螺纹台阶的螺纹背脊52、53、54从螺纹头35出发分别在端面48、49、50、51之间上升。螺纹背脊52相对于从螺纹底部17展开的平面按一个角度延伸，这一角度比与之相邻设置的螺纹背脊53的相应的角度陡。螺纹背脊53相对于从螺纹底部17展开的平面按一个角度延伸，这一角度比与之相邻设置的螺纹背脊54的相应的角度陡。螺纹台阶44、45、46、47的端面48、49、50、51全都相对于螺纹底部17法线18倾斜-5°的相同角度K。端面48、49、50、51朝螺纹头方向定向并因而相对于旋入方向具有正的切口前角。

Claims (10)

1.紧固件，包括一个用于安置工具的旋转作用部(13)和一个带有自攻螺纹(21)的杆部(12)，所述杆部具有一个背对所述旋转作用部(13)的自由端(16)；其中，所述螺纹(21)具有至少一个螺旋线(22；24)，该螺旋线在自由端(16)区域(15)内有螺纹头(35)；以及，所述至少一个螺旋线(22；24)的与螺纹头(35)连接的区段(23；43)设有不同横截面的螺纹台阶(24、25、26、27；44、45、46、47)；各螺纹台阶具有至少部分朝螺纹头(35)方向定向并且设计为切口的端面(28、29、30、31；48、49、50、51)，其特征为：所述至少一个螺旋线(22；24)朝螺纹头(35)方向从螺纹台阶(24、25、26、27；44、45、46、47)到螺纹台阶(25、26、27；45、46、47)横截面阶梯状连续变小；所述至少一个螺旋线(22)朝螺纹头(35)方向从螺纹台阶(24、25、26、27)到螺纹台阶(25、26、27)螺纹高度(A、B、C)阶梯状连续减小。
2.按照权利要求1所述的紧固件，其特征为，所述至少一个螺旋线(22)朝螺纹头(35)方向从螺纹台阶(24、25、26、27)到螺纹台阶(25、26、27)在螺纹底部的螺纹宽度(M、N、O、P)阶梯状连续减小。
3.按照权利要求1或2所述的紧固件，其特征为，螺纹台阶(24、25、26、27)到螺纹底部(17)具有恒定的螺纹高度(A、B、C)。
4.按照权利要求1或2所述的紧固件，其特征为，螺纹台阶(44、45、46、47)到螺纹底部(17)具有变化的螺纹高度(A、B、C)。
5.按照权利要求1或2所述的紧固件，其特征为，各螺纹台阶(24、25、26、27；44、45、46、47)沿10°至720°的螺纹区延伸。
6.按照权利要求5所述的紧固件，其特征为，各螺纹台阶(24、25、26、27；44、45、46、47)沿90°至360°的螺纹区延伸。
7.按照权利要求1或2所述的紧固件，其特征为，在所述至少一个螺旋线(22；24)上设有3至10个螺纹台阶(24、25、26、27；44、45、46、47)。
8.按照权利要求7所述的紧固件，其特征为，在所述至少一个螺旋线(22；24)上设有4至8个螺纹台阶(24、25、26、27；44、45、46、47)。
9.按照权利要求1或2所述的紧固件，其特征为，螺纹台阶(24、25、26、27；44、45、46、47)的端面(28、29、30、31；48、49、50、51)相对于螺纹底部(17)的法线(18)按-10°至+10°的角度(D；K)倾斜。
10.按照权利要求1或2所述的紧固件，其特征为，螺纹台阶(44、45、46、47)的端面(48、49、50、51)与相邻螺纹台阶(45、46、47)相比的高度增加(E、F、G、J)朝螺纹头(35)方向增大。
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