CN1483942A - 自攻螺钉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自攻螺钉，它在后部区域(面向头部)的螺纹具有圆柱形的外直径，在前部区域(背离头部)的螺纹以朝向螺钉的端头减小外直径而延伸。在后部区域和前部区域螺纹具有非对称的横截面，在螺纹顶部测得的啮合角的平分线相对于芯的轴向倾斜地定位，且从后部区域(第一截面)朝向前部区域(第二截面)反向，在前部区域的平分线朝向螺钉头倾斜；螺纹横截面的反向点应这样放置：第一横截面呈现在后部区域，第二横截面呈现在前部区域。

Description

自攻螺钉

技术领域

本发明涉及一种自攻螺钉，其在后部区域(面向头部)的螺纹具有一基本上为圆柱形的外直径，而在前部区域(背离头部)外直径朝向螺钉端逐步减小地延伸。

背景技术

这种类型的自攻螺钉在各种实施例中是众所周知的。例如，德国实用新型7 125 294中公开一种已知的金属板螺钉，该螺钉在一锥形面上攻丝到螺纹尖，利用这种结构使金属板螺钉较为容易地旋入到金属板上的一孔中，除了在螺纹头附近有较小的螺距之外，螺纹结构在螺纹杆以及螺纹尖上均匀地延伸。一类似的结构示于德国专利说明书198 31 269，其中，螺纹的外直径只在后部区域的螺钉头的附近被放大，且在此区域螺纹的横截面相对于半径不对称。除了该特殊的特征之外，在螺纹的短的部分上延伸，螺纹结构在螺钉的剩余部分上是均匀的。此外，还可参考德国未审定公开的说明书28 53 976，其中，在一螺钉的后部区域连续地具有对称的螺纹横截面的圆柱形外直径，在其前部区域具有一较小的根部直径和尖端，具有的螺纹带有通常较小的直径和较小的螺距，该螺纹延伸到螺纹的端头，直到退出尖端。

除了上述的金属板螺钉，在另两个文件中涉及的螺钉基本上被构造得用来旋入到塑料内。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺钉，它适于旋入到金属板材料内，并具有这样的结构，即，借助于这种结构，被该螺钉的旋入作用强迫伸出金属板材的材料形成一种基本上集中在旋入方向的支承，也就是说，在金属板材料背离螺钉头部的一侧。此外，在旋紧之后，螺钉要经受高的拉出力。根据本发明，这可通过这样的螺纹实现，即，在其后部区域和前部区域中，螺纹具有带有平分的啮合角(在螺纹顶测得)的不对称的横截面，啮合角相对于径向方向倾斜地定位，并从后部区域(第一横截面)反向朝向前部区域(第二横截面)，第二横截面区域中的对半朝向螺钉头倾斜，且螺纹横截面的反向点布置成：第一横截面基本上呈现在后部区域，而第二横截面基本上在前部区域。

由于倾斜的缘故，即，倾斜的平分线，其结果在于：在前部区域的螺纹的对应的斜交部分朝向螺钉头倾斜，因此，随着螺钉的旋入，螺钉以其较大面积的后齿腹(rear flank)(背离螺钉头)在金属板材上作用一特别高的沿轴向定向的压力，因此，该后齿腹，比加载齿腹(load flank)(面向螺钉头)沿旋入的方向位移更多的金属板材。这种结果在于，随着螺钉的旋入，在此过程中(金属板的卷边)形成的支承基本上朝向螺纹的前部推出，并因此基本上出现在背离螺钉头的金属板材的一侧。所以，可导致金属板材的该侧上支承的仅很少位移的材料(如果有的话)仍保持在金属板材的另一侧上。因为在螺钉的后部区域，螺纹的横截面的走向与前部区域的横截面的走向相反，也就是说，后部区域的螺纹的平分线背离螺钉头，所以在后部区域的螺纹可凭其加载齿腹特别好地抵靠在金属板材上而受到支承。所述加载齿腹与后齿腹相比是平坦的，因此，具有较大的面积，其导致用来紧固螺钉的特别高的拉出力。由于螺纹横截面相反，因此，结果是，在前和后区域的各个情形中对于金属板材有相反的位移作用，这首先使形成理想的支承，其次有利地使螺钉具备高的拉出力。

螺纹在两个区域内方便地以这样的方式构造：在两个区域内的平分线相对于芯(core)轴线方向倾斜约82°。与此相反，在普通的对称螺纹中，平分线和芯轴线方向之间的夹角是90°。

螺纹横截面的反向点(reversal point)可位于螺钉的不同点，特别是，位于从后部区域到前部区域的过渡处。然而，也可将反向点放置在从后部区域到前部区域的过渡处，或在从后部区域到前部区域的过渡处的后面。

螺钉可以这样的方式方便地构造：第一横截面相对于第二横截面成镜象对称布置。在这种情形中，随着螺钉旋入金属板材，通过在第一横截面和在第二横截面内螺钉(screw(lacuna))类似的关系，可获得材料被迫移出的作用，也就是说，以与在第一横截面的第一区域内的金属板材内的拉出力相对的力类似的力，实现通过前部区域内的第二横截面向前推金属板材的作用。

螺纹横截面的结构可选择为不同形式，例如，螺钉可构造得使螺纹的加载齿腹和后齿腹成直线形。在这种情形中，这是从德国未审定公开的专利说明书32 35352中可知的一种结构。

螺纹横截面的其它的有利的结构是：在后部区域内，对于加载齿腹成直线形，而对于后齿腹，从外直径到螺纹的根部跨越一弯曲部到一较大的啮合角；而在前部区域，对于后齿腹成直线形，而对于加载齿腹，从外直径朝向螺纹的根部跨越一弯曲部到一较大的啮合角。根据这样的结构，其从德国专利说明书199 60 287中可知，结果是，以特别有利的方式，在前部区域力在金属板材的前方将金属板材料推出，因此，基本上仅在金属板背离螺钉头的那侧形成一支承，在弯曲部和螺纹根部之间的较大的啮合角有利地起作支承的特征，且因此对螺纹赋予一合适的高稳定性。

螺钉可方便地以这样的方式构造：弯曲部位于螺纹高度的20％至50％，这就是说，螺纹高度的下部三分之一多些。

如果螺纹的啮合角在螺纹根部和弯曲部之间的区域内约为70°，而在弯曲部和螺纹顶之间的区域内约为45°，则导致弯曲螺纹齿腹的有利的构造。

螺纹可方便地以这样的方式构造：在螺纹顶测得的啮合角在两个区域内是相等的，并且约为45°。

为了能平衡在前部和后部区域内的螺钉上的不同的应力，螺钉可以这样的方式构造：在螺纹顶测得的啮合角在前部区域内大于在后部区域内。在这种情形中，其结果是，金属板材料在螺钉旋入的前方特别强烈地被推出，因此，实际上，仅只一支承形成在金属板材背离螺钉头的一侧。在这种情形中，螺纹可方便地以这样的方式构造：螺纹在两个区域内均跑出到一点上。在该情形中，为了在前部区域易于在一螺母板片(nut piece)上攻螺纹，螺纹的行程可方便地以这样的方式构造：在前部区域内的单个螺纹顶在约90°的圆周角上形成为平坦的。

附图说明

本发明的典型的实施例示于诸附图中，其中：

图1示出一自攻螺钉，其螺纹构造成非对称布置；

图2a和2b是表示在后部和前部区域的螺纹根部的螺纹形状的示意图，其中，加载齿腹和后齿腹呈直线；

图3a和3b在示意图中示出螺纹的行程，其中，在各个情形中，弯曲部设置在后齿腹和加载齿腹。

具体实施方式

图1示出设置有非对称布置的螺纹的螺钉1，其具有螺钉头2和螺纹杆部3。螺纹杆部3包含有背离头部2的前部区域4和面向头部的后部区域5，该两区域相会于反向点6。在后部区域5，螺纹基本上呈圆柱形外直径，而在前部区域4，螺纹的直径缩小，这样，实际上呈现一种锥形螺纹的型式。

在后部区域5和前部区域4中，相对于其横截面螺纹呈非对称性，其表现为这样的事实：在后部区域5，螺纹可谓背离头部2倾斜，而在前部区域4朝向头部2倾斜。这种螺纹的倾斜状态清楚而详细地显示在图2a和2b以及3a和3b中。

示于图1中的螺钉的特殊的特征在于，在后部区域5和前部区域4的螺纹的横截面相反，具体说是形成这样的方式：在后部区域5，螺纹和其横截面背离头部2倾斜，而在前部区域4，显现朝向头部2倾斜。下面将采用图2a和2b及3a和3b，在对应的齿腹角的基础上更为详细地解释这种倾斜。

示于图1的螺钉1，其较佳的用途是旋入到较薄的金属板中，例如，钢板或铝板。假定所用的螺钉外直径为4毫米，该螺钉将方便地旋入到金属板中，采用铝板厚度约为1毫米，而采用钢板厚度约为0.8毫米。为此目的，金属板必须具有这样大小的孔，螺钉在其前部区域4的前端的最小的外直径恰好配入该孔。

当螺钉1旋入时，其结果是，由于配入到螺钉孔的前部区域4的作用，以其相当小的外部直径开始攻牙，于是螺纹攻入到金属板材中。在该过程中，带有较大面积的后齿腹(背离头部)的前部区域4的螺纹，与加载齿腹(面向头部)相比，更多地压在金属板材上。而且，在此过程中，利用后齿腹因而在其前方推出特别大量的金属板材料，然后，在背离螺钉头2的金属板的一侧上导致形成理想的支承(金属板卷边)。在反向点6区域，各个螺纹具有平面16，它们使得板材更容易地攻出螺纹。

应当指出的是，螺钉驱动装置7(这里为Torx)压入到螺钉的头部2内，借助于该装置，攻牙的转矩传递到螺钉。

图2a和2b示出根据图1的螺钉杆部3的螺纹，表示为截面的示意图，具体来说，在通过螺钉的中心线8的旁边的一侧。

图2a涉及到后部区域5，其中，螺纹示为背离螺钉头。在后部区域5的螺纹的啮合角α这里为45°。此外，相对于一个螺纹，图2a示出角α的角平分线9相对于芯的轴向方向，按照线10形成一夹角β，其在这里约为82°。

在图2b中，示出根据图1的螺纹杆部3的螺纹的前部区域4，螺纹杆部大部分对应于图2a中的后部区域5的螺纹的横截面，但由于外螺纹沿轴线方向减小，可以说成为锥形，但图2b中的角平分线9的角度等于图2a中的角β，具体来说，因为该角在任何情况下相对于芯10的轴向限定的，在前部区域4中芯10形成为锥度。在前部区域4的啮合角α等于后部区域的角α。在应用于特别薄的金属材料的情形中，啮合角α也可选择为大于前部区域4，具体来说，后齿腹的较平坦的趋向。这也适用于根据图3a和3b的螺纹。

下面利用图2a和2b再来解释所示的螺纹的特殊作用：利用前部区域4的螺纹的后齿腹11，当螺钉旋入到金属板时，较之加载齿腹12，基本上沿背离螺钉头2的轴线方向移动出更多的材料，因为加载齿腹具有较小的表面，所以，较之后齿腹11，施加在金属板材料上的作用力较弱。其结果，后齿腹11比加载齿腹12在其前方推出更多的金属板材料。然而，加载齿腹12必须抵抗拉出力，后部区域5必须承受该拉出力，其中，加载齿腹12设计成比后齿腹11有更大的面积。其结果，如果它以其后部区域旋入到金属板材中，则螺钉特别地能抵抗拉出力。

图3a和3b示出与图1和2a及2b的螺纹相比较的螺纹横截面的改型。在根据图2a和2b的螺纹的情形中，加载齿腹12和后齿腹11呈直线，在根据图3a和3b的螺纹的情形中，各实例中齿腹存在一弯曲部15，特别是，带有弯曲部15的齿腹从外直径(螺纹顶部13)朝向芯(螺纹根部14)以下列方式走向：啮合角初始从螺纹顶部以小角走向，然后在弯曲部15之后以较大角走向。在图3a中，较小的(外)啮合角表示为γ，而较大的(内)啮合角表示为δ。在所示的典型的实施例中，角γ为45°而角δ为70°。平分线9这里涉及到角β。这里，弯曲部15位于螺纹高度的30％。

当对应相对的螺纹齿腹加载时，因为弯曲部15以一较大的啮合角沿芯的方向(螺纹根部10)随后。所以，其结果是对于各螺纹特别有利的支承，由于这样的螺纹走向，可谓能特别抗弯曲或折断地固定。当螺钉旋入时，该加载必须由前部区域4来承受，具体来说，因为螺纹的后齿腹11必须攻牙到金属板中，所以，必须将材料推到其前方。在后部区域5，相反，由于拉出力的发生，以及在沿背离螺钉头的方向弯曲的过程中加载齿腹12受到加载，各螺纹然后可有利地受到布置在另一侧的弯曲的后齿腹的支承。因此，设置有弯曲部15的螺纹特别地更能抵抗高的拉出力。

Claims (14)

1.一种自攻螺钉(1)，它在后部区域(5)(面向头部)的螺纹具有圆柱形的外直径，在前部区域(4)(背离头部)的螺纹以朝向螺钉的端头减小外直径而延伸，其特征在于，在后部区域(5)和前部区域(4)螺纹具有非对称的横截面，在螺纹顶部(13)测得的啮合角(α，γ)的平分线(9)相对于芯(10)的轴向倾斜地定位，且从后部区域(5)(第一截面)朝向前部区域(4)(第二截面)反向，在前部区域(4)的平分线(9)朝向螺钉头(2)倾斜，螺纹横截面的反向点(6)应这样放置：第一横截面呈现在后部区域(5)，第二横截面呈现在前部区域(4)。

2.如权利要求1所述的螺钉，其特征在于，在两个区域(4，5)中的平分线(9)相对于芯(10)轴线倾斜约82°。

3.如权利要求1或2所述的螺钉，其特征在于，螺纹横截面的反向点(6)位于从后部区域(5)到前部区域(4)的过渡部。

4.如权利要求1或2所述的螺钉，其特征在于，螺纹横截面的反向点(6)位于从后部区域(5)到前部区域(4)的过渡部的前方。

5.如权利要求1或2所述的螺钉，其特征在于，螺纹横截面的反向点(6)位于从后部区域(5)到前部区域(4)的过渡部的后方。

6.如权利要求1至5中任何一项所述的螺钉，其特征在于，第一横截面相对于第二横截面成镜象对称地布置。

7.如权利要求1至6中任何一项所述的螺钉，其特征在于，螺纹的加载齿腹(12)和后齿腹(11)呈直线。

8.如权利要求1至6中任何一项所述的螺钉，其特征在于，在后部区域(5)加载齿腹(12)呈直线，后齿腹(11)从外直径至螺纹根部(base)(14)跨越一弯曲部(15)到一较大的啮合角(δ)，在前部区域(4)，后齿腹(11)呈直线，加载齿腹(12)从外直径至螺纹根部(14)跨越一弯曲部(15)到一较大的啮合角(δ)。

9.如权利要求8所述的螺钉，其特征在于，弯曲部(15)位于螺纹高度的20％至15％。

10.如权利要求8或9所述的螺钉，其特征在于，弯曲螺纹齿腹的啮合角δ在螺纹根部(14)和弯曲部(15)之间的区域近似为70°，在弯曲部(15)和螺纹顶部(13)之间的区域近似为45°。

11.如权利要求1至10中任何一项所述的螺钉，其特征在于，在螺纹顶部(13)测得的啮合角(α，γ)在两个区域内相等，并近似等于45°。

12.如权利要求1至10中任何一项所述的螺钉，其特征在于，在螺纹顶部(13)测得的啮合角(α，γ)在前部区域(4)的大于在后部区域(5)的啮合角。

13.如权利要求1至12中任何一项所述的螺钉，其特征在于，螺纹跑出到两个区域内的一点。

14.如权利要求1至13中任何一项所述的螺钉，其特征在于，在反向点(6)的区域内，在大于90度的圆周角上，各自的螺纹顶部布置有平坦面(16)。

Images