專利名稱：自攻螺釘的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種自攻螺釘，其在后部區域(面向頭部)的螺紋具有一基本上為圓柱形的外直徑，而在前部區域(背離頭部)外直徑朝向螺釘端逐步減小地延伸。
背景技術：
這種類型的自攻螺釘在各種實施例中是眾所周知的。例如，德國實用新型7 125 294中公開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，利用這種結構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，螺紋結構在螺紋桿以及螺紋尖上均勻地延伸。一類似的結構示于德國專利說明書198 31 269，其中，螺紋的外直徑只在后部區域的螺釘頭的附近被放大，且在此區域螺紋的橫截面相對于半徑不對稱。除了該特殊的特征之外，在螺紋的短的部分上延伸，螺紋結構在螺釘的剩余部分上是均勻的。此外，還可參考德國未審定公開的說明書28 53 976，其中，在一螺釘的后部區域連續地具有對稱的螺紋橫截面的圓柱形外直徑，在其前部區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，在另兩個文件中涉及的螺釘基本上被構造得用來旋入到塑料內。
發明內容
本發明的目的在于提供一種螺釘，它適于旋入到金屬板材料內，并具有這樣的結構，即，借助于這種結構，被該螺釘的旋入作用強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，在金屬板材料背離螺釘頭部的一側。此外，在旋緊之后，螺釘要經受高的拉出力。根據本發明，這可通過這樣的螺紋實現，即，在其后部區域和前部區域中，螺紋具有帶有平分的嚙合角(在螺紋頂測得)的不對稱的橫截面，嚙合角相對于徑向方向傾斜地定位，并從后部區域(第一橫截面)反向朝向前部區域(第二橫截面)，第二橫截面區域中的對半朝向螺釘頭傾斜，且螺紋橫截面的反向點布置成第一橫截面基本上呈現在后部區域，而第二橫截面基本上在前部區域。
由于傾斜的緣故，即，傾斜的平分線，其結果在于在前部區域的螺紋的對應的斜交部分朝向螺釘頭傾斜，因此，隨著螺釘的旋入，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。這種結果在于，隨著螺釘的旋入，在此過程中(金屬板的卷邊)形成的支承基本上朝向螺紋的前部推出，并因此基本上出現在背離螺釘頭的金屬板材的一側。所以，可導致金屬板材的該側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上。因為在螺釘的后部區域，螺紋的橫截面的走向與前部區域的橫截面的走向相反，也就是說，后部區域的螺紋的平分線背離螺釘頭，所以在后部區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，其導致用來緊固螺釘的特別高的拉出力。由于螺紋橫截面相反，因此，結果是，在前和后區域的各個情形中對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。
螺紋在兩個區域內方便地以這樣的方式構造在兩個區域內的平分線相對于芯(core)軸線方向傾斜約82°。與此相反，在普通的對稱螺紋中，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(reversal point)可位于螺釘的不同點，特別是，位于從后部區域到前部區域的過渡處。然而，也可將反向點放置在從后部區域到前部區域的過渡處，或在從后部區域到前部區域的過渡處的后面。
螺釘可以這樣的方式方便地構造第一橫截面相對于第二橫截面成鏡象對稱布置。在這種情形中，隨著螺釘旋入金屬板材，通過在第一橫截面和在第二橫截面內螺釘(screw(lacuna))類似的關系，可獲得材料被迫移出的作用，也就是說，以與在第一橫截面的第一區域內的金屬板材內的拉出力相對的力類似的力，實現通過前部區域內的第二橫截面向前推金屬板材的作用。
螺紋橫截面的結構可選擇為不同形式，例如，螺釘可構造得使螺紋的加載齒腹和后齒腹成直線形。在這種情形中，這是從德國未審定公開的專利說明書32 35352中可知的一種結構。
螺紋橫截面的其它的有利的結構是在后部區域內，對于加載齒腹成直線形，而對于后齒腹，從外直徑到螺紋的根部跨越一彎曲部到一較大的嚙合角；而在前部區域，對于后齒腹成直線形，而對于加載齒腹，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。根據這樣的結構，其從德國專利說明書199 60 287中可知，結果是，以特別有利的方式，在前部區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，且因此對螺紋賦予一合適的高穩定性。
螺釘可方便地以這樣的方式構造彎曲部位于螺紋高度的20％至50％，這就是說，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域內約為70°，而在彎曲部和螺紋頂之間的區域內約為45°，則導致彎曲螺紋齒腹的有利的構造。
螺紋可方便地以這樣的方式構造在螺紋頂測得的嚙合角在兩個區域內是相等的，并且約為45°。
為了能平衡在前部和后部區域內的螺釘上的不同的應力，螺釘可以這樣的方式構造在螺紋頂測得的嚙合角在前部區域內大于在后部區域內。在這種情形中，其結果是，金屬板材料在螺釘旋入的前方特別強烈地被推出，因此，實際上，僅只一支承形成在金屬板材背離螺釘頭的一側。在這種情形中，螺紋可方便地以這樣的方式構造螺紋在兩個區域內均跑出到一點上。在該情形中，為了在前部區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造在前部區域內的單個螺紋頂在約90°的圓周角上形成為平坦的。
本發明的典型的實施例示于諸附圖中，其中圖1示出一自攻螺釘，其螺紋構造成非對稱布置；圖2a和2b是表示在后部和前部區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，在各個情形中，彎曲部設置在后齒腹和加載齒腹。
具體實施例方式
圖1示出設置有非對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的前部區域4和面向頭部的后部區域5，該兩區域相會于反向點6。在后部區域5，螺紋基本上呈圓柱形外直徑，而在前部區域4，螺紋的直徑縮小，這樣，實際上呈現一種錐形螺紋的型式。
在后部區域5和前部區域4中，相對于其橫截面螺紋呈非對稱性，其表現為這樣的事實在后部區域5，螺紋可謂背離頭部2傾斜，而在前部區域4朝向頭部2傾斜。這種螺紋的傾斜狀態清楚而詳細地顯示在圖2a和2b以及3a和3b中。
示于圖1中的螺釘的特殊的特征在于，在后部區域5和前部區域4的螺紋的橫截面相反，具體說是形成這樣的方式在后部區域5，螺紋和其橫截面背離頭部2傾斜，而在前部區域4，顯現朝向頭部2傾斜。下面將采用圖2a和2b及3a和3b，在對應的齒腹角的基礎上更為詳細地解釋這種傾斜。
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，螺釘在其前部區域4的前端的最小的外直徑恰好配入該孔。
當螺釘1旋入時，其結果是，由于配入到螺釘孔的前部區域4的作用，以其相當小的外部直徑開始攻牙，于是螺紋攻入到金屬板材中。在該過程中，帶有較大面積的后齒腹(背離頭部)的前部區域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的金屬板的一側上導致形成理想的支承(金屬板卷邊)。在反向點6區域，各個螺紋具有平面16，它們使得板材更容易地攻出螺紋。
應當指出的是，螺釘驅動裝置7(這里為Torx)壓入到螺釘的頭部2內，借助于該裝置，攻牙的轉矩傳遞到螺釘。
圖2a和2b示出根據圖1的螺釘桿部3的螺紋，表示為截面的示意圖，具體來說，在通過螺釘的中心線8的旁邊的一側。
圖2a涉及到后部區域5，其中，螺紋示為背離螺釘頭。在后部區域5的螺紋的嚙合角α這里為45°。此外，相對于一個螺紋，圖2a示出角α的角平分線9相對于芯的軸向方向，按照線10形成一夾角β，其在這里約為82°。
在圖2b中，示出根據圖1的螺紋桿部3的螺紋的前部區域4，螺紋桿部大部分對應于圖2a中的后部區域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，具體來說，因為該角在任何情況下相對于芯10的軸向限定的，在前部區域4中芯10形成為錐度。在前部區域4的嚙合角α等于后部區域的角α。在應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域4，具體來說，后齒腹的較平坦的趨向。這也適用于根據圖3a和3b的螺紋。
下面利用圖2a和2b再來解釋所示的螺紋的特殊作用利用前部區域4的螺紋的后齒腹11，當螺釘旋入到金屬板時，較之加載齒腹12，基本上沿背離螺釘頭2的軸線方向移動出更多的材料，因為加載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，后部區域5必須承受該拉出力，其中，加載齒腹12設計成比后齒腹11有更大的面積。其結果，如果它以其后部區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，在根據圖3a和3b的螺紋的情形中，各實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)嚙合角表示為δ。在所示的典型的實施例中，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％。
當對應相對的螺紋齒腹加載時，因為彎曲部15以一較大的嚙合角沿芯的方向(螺紋根部10)隨后。所以，其結果是對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。當螺釘旋入時，該加載必須由前部區域4來承受，具體來說，因為螺紋的后齒腹11必須攻牙到金屬板中，所以，必須將材料推到其前方。在后部區域5，相反，由于拉出力的發生，以及在沿背離螺釘頭的方向彎曲的過程中加載齒腹12受到加載，各螺紋然后可有利地受到布置在另一側的彎曲的后齒腹的支承。因此，設置有彎曲部15的螺紋特別地更能抵抗高的拉出力。
權利要求
1.一種自攻螺釘(1)，它在后部區域(5)(面向頭部)的螺紋具有圓柱形的外直徑，在前部區域(4)(背離頭部)的螺紋以朝向螺釘的端頭減小外直徑而延伸，其特征在于，在后部區域(5)和前部區域(4)螺紋具有非對稱的橫截面，在螺紋頂部(13)測得的嚙合角(α，γ)的平分線(9)相對于芯(10)的軸向傾斜地定位，且從后部區域(5)(第一截面)朝向前部區域(4)(第二截面)反向，在前部區域(4)的平分線(9)朝向螺釘頭(2)傾斜，螺紋橫截面的反向點(6)應這樣放置第一橫截面呈現在后部區域(5)，第二橫截面呈現在前部區域(4)。
2.如權利要求1所述的螺釘，其特征在于，在兩個區域(4，5)中的平分線(9)相對于芯(10)軸線傾斜約82°。
3.如權利要求1或2所述的螺釘，其特征在于，螺紋橫截面的反向點(6)位于從后部區域(5)到前部區域(4)的過渡部。
4.如權利要求1或2所述的螺釘，其特征在于，螺紋橫截面的反向點(6)位于從后部區域(5)到前部區域(4)的過渡部的前方。
5.如權利要求1或2所述的螺釘，其特征在于，螺紋橫截面的反向點(6)位于從后部區域(5)到前部區域(4)的過渡部的后方。
6.如權利要求1至5中任何一項所述的螺釘，其特征在于，第一橫截面相對于第二橫截面成鏡象對稱地布置。
7.如權利要求1至6中任何一項所述的螺釘，其特征在于，螺紋的加載齒腹(12)和后齒腹(11)呈直線。
8.如權利要求1至6中任何一項所述的螺釘，其特征在于，在后部區域(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)之間的區域近似為70°，在彎曲部(15)和螺紋頂部(13)之間的區域近似為45°。
11.如權利要求1至10中任何一項所述的螺釘，其特征在于，在螺紋頂部(13)測得的嚙合角(α，γ)在兩個區域內相等，并近似等于45°。
12.如權利要求1至10中任何一項所述的螺釘，其特征在于，在螺紋頂部(13)測得的嚙合角(α，γ)在前部區域(4)的大于在后部區域(5)的嚙合角。
13.如權利要求1至12中任何一項所述的螺釘，其特征在于，螺紋跑出到兩個區域內的一點。
14.如權利要求1至13中任何一項所述的螺釘，其特征在于，在反向點(6)的區域內，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
本發明涉及一種自攻螺釘，它在后部區域(面向頭部)的螺紋具有圓柱形的外直徑，在前部區域(背離頭部)的螺紋以朝向螺釘的端頭減小外直徑而延伸。在后部區域和前部區域螺紋具有非對稱的橫截面，在螺紋頂部測得的嚙合角的平分線相對于芯的軸向傾斜地定位，且從后部區域(第一截面)朝向前部區域(第二截面)反向，在前部區域的平分線朝向螺釘頭傾斜；螺紋橫截面的反向點應這樣放置第一橫截面呈現在后部區域，第二橫截面呈現在前部區域。
文檔編號F16B33/02GK1483942SQ0315229
公開日2004年3月24日 申請日期2003年8月5日 優先權日2002年8月5日
發明者R·比克爾巴赫, D·倫克爾, G·韋格爾, R 比克爾巴赫, 碩, 穸 申請人:Ejot合資有限公司