CN101501351A - 穿孔自攻螺钉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于旋入金属板的穿孔自攻螺钉(1)，所述螺钉除了螺纹轴(3)和呈锥形逐渐变细的穿孔部分(4)之外，还包括具有工具容纳元件的螺钉头(2)。棱(6，7)类似于螺纹沿穿孔部分延伸。穿孔部分终止于截头的倒圆的尾端件(5)，并且只用于移出金属板的材料的倒圆的棱被对称布置，并且其间距等于螺纹的螺距的数倍。

Description

穿孔自攻螺钉
技术领域
本发明涉及一种穿孔自攻螺钉，包括用于容纳工具的开槽头，螺纹轴，以及呈锥形逐渐变细的穿孔部分，其上具有类似于螺纹沿该穿孔部分延伸的棱。
背景技术
DE 19632838A1公开了这种类型的螺钉。在这种螺钉中，所设置的棱被设计为切削刃，并类似于螺纹沿锥形渐细至一点的穿孔部分延伸，这些棱的间隔方向对应于实际螺钉螺纹的螺距方向。根据这种设计，当螺钉被旋入板件时，切削刃在板件中碾磨出孔，直到螺钉螺纹最终到达所碾磨出的孔并在板件中切出螺纹。
EP 0464071也公开了一种螺钉，其中通过螺钉的穿孔部分利用非切割方式在板件中打孔，通过旋转螺钉并从而产生摩擦热量以使板件变形。这种已知的螺钉采用锥形逐渐变细的穿孔部分，该穿孔部分通过作为磨孔部分的钝的尾端件而与相关板件配合，从而使得螺钉的迅速旋转对板件加热，直至板件的材料屈服于钝的尾端件，从而形成具有在板件两侧轴向延伸的喷嘴状的通道的孔。
DE19525732也公开了一种自攻螺钉，其具有螺纹轴和逐渐变细的锥形穿孔部分，该穿孔部分具有用于方便螺钉被初始旋入后的旋入过程(具体指旋入刨花板或木板中)的轴向碾磨棱。该碾磨棱具有沿其外侧延伸的碾磨棱刃，正如其名称所示，该碾磨棱用于碾磨木板或刨花板中的材料，而不用施加将螺钉压入木板或刨花板中的轴向力。碾磨棱因此只形成用于后续装入螺钉的孔，即，它们执行的动作不仅仅是切割木板或刨花板。
发明内容
本发明的目的在于以下述方式设计上述的螺钉，使得当穿孔部分穿过时，板件材料不被切削，而只是被位移，从而可以保留材料以仅在板件的一侧形成通道，通道的位置实质上可以选择为与螺钉面对的一侧或背对螺钉的一侧。
根据本发明，通过使穿孔部分终止于倒圆的钝的尾端件，并且使用于仅使板件材料位移的倒圆的棱彼此相对对称布置，并使其间距是螺纹的螺距的数倍，来实现上述目的。
由于具有沿穿孔部分延伸的特别陡的棱，故板的材料将聚集在棱的前面，从而由于当螺钉被旋入时作用于其上的压力而促进通道的形成。因此，通道的形成在板的一侧尤为明显。因此该类似于螺纹沿穿孔部分延伸的棱不具有切削作用，这是相应地加工板件时所特别期望的，因为在加工过程中使用板件时，避免切屑的形成是非常重要的。
该棱可被设计为使其在穿孔部分的整个长度或仅在其部分长度上延伸。如果是后者，优选地，棱实质设置在穿孔部分的初始区域上(即直接靠近钝的尾端件的部分)。然而，很自然，棱也可以实质上在穿孔部分的末端区域上延伸。这取决于板件的材料，基于材料加工经验，使棱优选地在穿孔部分的初始区域或末端区域上被探测到。也可以相对于螺纹轴的螺纹的螺距方向来选取的棱的间距方向。从而可以将间距方向设为与螺纹轴的螺纹的螺距方向一致，由此在面对螺钉的板件的一侧促进通道形成。抑或，也可以将棱的间距方向设置为与螺纹轴的螺纹的螺距方向相反，由此在背对螺钉的板件的一侧促进通道形成。
根据对板件以及形成通道所期望的作用效果，穿孔部件前端区域中的棱的数量可以不同于后端区域中的数量。具体地，如果穿孔部件前端区域中的棱的数量大于后端区域中的棱的数量，若螺钉已经通过钝的尾端件形成了孔，则会导致棱对将被旋入的螺钉施加非常大的张力
非常适合通过从穿孔部分的材料挤压出棱来形成棱。实现方法可以是在被压入穿孔部分中的至少一个轧槽的旁边压出每个棱。
如果尾端件包括被钝的缘(其外径比穿孔部分的最大直径小0.35至0.7倍)环绕的同轴凹坑，那么存在一种穿孔部分在其尾端件区域上成型的非常有利的方法。这种情况下，当螺钉向板件抵压时，相比与倒圆的钝的尾端件的点接触，可以实现表面接触以及相应产生大量热量，从而使板的材料迅速变形，使螺钉穿入板件，从而也形成了通道。
穿孔部分的尾端件的凹坑的长度小于3毫米即足够，其在任何情况下已经足够在板件软化的过程中容纳材料。
然而，应注意穿孔部分自然也可以设计为倒圆的钝的尾端件，特别是如果板件由相对较软的材料(如铝)制成，其意义重大。
附图说明
附图中示出了本发明的示例性实施例，其中：
图1示出的螺钉具有在穿孔部分的整个长度上延伸的多条棱，这些棱的间距方向与螺纹轴的螺距方向相反；
图2示出了沿图1中的线II-II所取的横截面视图；
图3示出的穿孔部分具有只在穿孔部分初始作用的区域上延伸的棱；
图4示出的穿孔部分具有实质上在穿孔部分的末端区域上延伸的棱；
图5示出的穿孔部分具有在其整个长度上延伸的棱，其间距方向与螺纹轴的螺距方向一致；
图6示出的穿孔部分具有在穿孔部分的整个或仅部分长度上延伸的棱，较短的棱位于穿孔部分的初始区域上；
图7示出的穿孔部分具有在穿孔部分的整个或仅部分长度上延伸的棱，较短的棱在穿孔部分的末端区域上延伸；
图8示出的穿孔部分具有倒圆的钝的尾端件和由轧槽压出的棱；
图9示出了沿图8中的线IX-IX所取的横截面视图；
图10示出的类似的横截面视图具有由两个轧槽压出的棱；
图11示出了类似的穿孔部分的横截面，其中的棱只由一个轧槽在一侧压出；
图12示出的穿孔部分在其尾端件上具有同轴凹坑；
图13示出了沿图12中的线XIII-XIII所取的横截面视图；
图14a至c示出了图1所示的螺钉的穿孔部分穿入并通过板件的不同阶段。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的穿孔自攻螺钉1的立体图。螺钉包括螺钉头2、螺纹轴3和用于旋入板件(见图14a-c)的穿孔部分4。螺钉头2设置有任一种已知的用于起子的插孔。处于螺纹轴3以下的穿孔部分4设置为锥形并向尾端件5的方向逐渐变细，尾端件5与工件配合并被旋转从而旋入工件(具体指板件)中。图1中的尾端件5具有倒圆的钝的设计。在与工件配合时，尾端件5的倒圆的形状确保板件可被迅速加热，以使板件的材料流动，并使穿孔部分4能够穿入板件(关于此处，参见图14a-c)。
图1所示的螺钉1在其穿孔部分4的区域具有棱6和7，如图2中的横截面视图所示，这些棱关于螺钉的轴对称。根据图2，三条棱6、7和8对称布置。当螺钉1被旋入板件，棱6、7和8使受热软化的板件材料发生位移，并从而形成其方向受棱6、7和8的螺距的影响的通道(参见图14a-c)。在图1的螺钉中，棱6、7和8的间距沿与螺纹轴3的螺纹的螺距方向相反的方向延伸。由此棱使材料从板件朝向前方位移，并在产生通道(实质上位于板件与旋入方向相对的一侧)(参见图14c)。棱6、7和8专门起使材料变形的作用，从而不会通过刮削等移去板件的材料，因此所有来自板件的材料被转移至通道。
图3示出的螺钉具有穿孔部分9，其在其面对末端件10的区域上设置了缩短的棱11和12。在板件材料不是特别硬的情况下，这些缩短的棱11和12可能具有特别的优势。
图4示出了图1的另一种改进的设计，其中棱也被缩短，此处棱是在穿孔部分的末端区域上延伸。棱14和15从螺纹轴3的螺纹开始，大致延伸到穿孔部分13的中部。由于这种设计，将图1中的螺钉向板件抵压时，开始时在板件和螺钉之间产生摩擦并加热接触点，基于此尾端件16被压入板件的材料中，直至棱14和15再使材料从板件位移出并以所期望的方式形成通道。
图5示出了类似于图1中的螺钉的一种螺钉的设计，然而，其中在整个穿孔部分17上延伸的棱18和19的间距与螺纹轴3的螺纹的螺距方向相反。因此，当图5中的螺钉与板件配合时，形成的通道主要位于板件与螺钉配合的一侧。
图6和图7示出了根据上述示例性实施例的螺钉的两种改进，其中的棱具有不同的长度。图6即设置了较长和较短的棱，较短的棱位于穿孔部分20的初始区域，而在图7的设计中，较短的棱位于穿孔部分21的末端区域。对上述特别的螺钉设计的应用取决于位于下方的板件的具体的材料特性。
图8至11示出了具有棱的穿孔部分的设计，其中提供了一种加工棱的有非常有优势的方法。
图8中的穿孔部分22(原理上对应图1中的螺钉的设计)示出彼此靠近延伸的两条平行棱，其通过将相应的轧槽23压入穿孔部分22而形成，基于材料的位移，该轧槽可确保两条平行棱24和25沿轧槽23的侧面形成。图9示出了沿图8中的线IX-IX所取的横截面视图，其中的横截面视图也示出了这种设计。
如图10和11所示，这种类型的棱也可以采用不同的方法形成。图10示出了与图9相似的横截面视图，其中通过压入邻近棱的一侧的轧槽27和28来产生棱26。
图11示出了其改变示例，其中实质上通过压入邻近棱的一侧延伸的单侧轧槽30来产生棱29。
图12和13示出了穿孔部分31的设计，在其尾端件32上设置被钝缘34环绕的同轴凹坑33，当穿孔部分31与板件配合时，该钝缘可确保能立即获得相对较大的面积以产生摩擦热量。这种设计对穿孔部分31最初穿入板件有所改善，直至棱35和36产生配合并使板的材料相应地变形(如基于上述示例性实施例所述)。同时，图13示出了沿图12中的线XIII-XIII所取的横截面视图。
基于图1所示的螺钉设计，图14a至14c示出了螺钉被旋入板件并形成通道。根据图14a，穿孔部分4的钝的尾端件5已经部分穿入板件37。根据图14b，穿孔部分4已经完全钻过板件37，从而棱6和7现在作用于板件37的材料并使其形成通道38。之后图14c示出螺钉穿入的最后阶段，其中螺钉的螺纹轴3已经完全通过板件37并从而形成通道38，其实质上在螺钉穿入的方向上延伸进入板件37。

Claims (12)

1.一种用于旋入板件的穿孔自攻螺钉(1)，包括：开槽头(2)，其用来容纳工具；螺纹轴(3)；以及锥形渐细的穿孔部分(4，9，13，17，20，21，22，31)，其上设置了类似于螺纹沿所述穿孔部分延伸的棱；其特征在于，所述穿孔部分终止于倒圆的钝的尾端件，并且仅使板件材料位移的倒圆的所述棱彼此对称布置，且所述棱的间距是所述螺纹的螺距的数倍。
2.根据权利要求1所述的螺钉，其特征在于所述棱(6，7，8)在所述穿孔部分(4)的整个长度上延伸。
3.根据权利要求1所述的螺钉，其特征在于所述棱(11，12，14，15)在所述穿孔部分(9，13)的部分长度上延伸。
4.根据权利要求3所述的螺钉，其特征在于所述棱(11，12)实质上在所述穿孔部分(9)的初始区域上延伸。
5.根据权利要求3所述的螺钉，其特征在于所述棱(14，15)实质上在所述穿孔部分(13)的末端区域上延伸。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的螺钉，其特征在于所述棱(6，7，8)的所述间距方向与所述螺纹轴(3)的所述螺纹的所述螺距方向一致。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的螺钉，其特征在于所述棱(18，19)的所述间距方向与所述螺纹轴(3)的所述螺纹的所述螺距方向相反。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的螺钉，其特征在于所述穿孔部分(20，21)的前端的所述棱的数量不同于其后端区域上所述棱的数量。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的螺钉，其特征在于所述棱(24，25；26；29)中每一者均紧邻被压入所述穿孔部分(22)的至少一个轧槽(23；27，28；30)延伸，并且被该轧槽压出。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的螺钉，其特征在于所述穿孔部分(31)具有末端件(32)，其包括被钝的缘(34)环绕的同轴凹坑(33)，所述缘(34)的外径比所述穿孔部分(31)的最大直径小0.35至0.7倍。
11.根据权利要求10所述的螺钉，其特征在于所述凹坑(33)的长度小于3毫米。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的螺钉，其特征在于所述穿孔部分(4，9)具有倒圆的钝的所述尾端件(5，10)。
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