专利名称：扩张销钉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的扩张销钉。
这种扩张销钉是众所周知的。它具有一销套，扩张螺钉可拧入此销套内，这时在拧入时扩张螺钉使销套张开。通常销套具有纵向槽或与纵向成一角度分布的槽，它们将销套分割成扩张舌片，它们通过拧入扩张螺钉而张开。另一种可能性是，销套由一种可弹性和/或塑性张开的材料、特别是由塑料、制成。通过张开或扩张使扩张销钉固定在例如砖墙上的固定孔内。
已知扩张销钉有这样的缺点，当固定孔例如由于墙上产生裂缝而扩大时它便松动，其紧固力或抗拔出力下降。
本发明的目的是，这样地构成开头所述类型的扩张销钉，使它在固定孔扩大时仍具有大的紧固力或抗拔出力。
按照本发明这个目的通过权利要求1的特征来解决。按本发明的扩张销钉的扩张螺钉具有一螺纹，其在拧入方向后侧的齿廓与扩张螺钉的轴线方向成一约45°或更小的角度分布。螺纹的在拧入方向后侧的齿廓构成一斜面或扩张面，当扩张螺钉受到沿拔出方向的轴向载荷时它使销套额外地扩张或张开。螺纹构成一锥形扩张体。如果里面固定着按本发明的扩张销钉的固定孔扩大，那么一在扩张螺钉受到沿轴向的载荷时一扩张螺钉沿轴向从销套中拔出一小段距离。这时与轴线方向成约45°或更小的平的角的、在拧入方向后侧的螺纹齿廓使销套进一步扩张，扩张销钉便继续扩张，并以几乎不变的紧固力仍旧固定在固定孔内。
按本发明的扩张销钉有这样的优点，即它具有后续扩张性能，因此适用于拉伸区域。另一个优点是即使在没有扩大的固定孔内也有大的紧固力，以及在对于销套的扩张所需要的扩张螺钉的拧入力矩和扩张销钉在固定孔内的紧固力之间有利的比例。
此外按本发明的扩张销钉的扩张螺钉具有一在其螺纹长度上从前向后越来越大的芯部直径。芯部直径可以分段地或逐渐增大。向后逐渐增大的芯部直径有这样的优点，即螺纹在后面的区域内可以承受较大的横向载荷(弯曲和剪切应力)。因此扩张螺钉有能力承受一较大的、在其后端上悬挂并使扩张螺钉产生横向力的载荷。此外当然扩张螺钉也可以承受较大的拉应力，这种拉庆力沿其螺纹长度向前越来越小。此外螺纹可以一直做到靠近扩张螺钉的后端，而不致由于横截面减小和螺纹的应力集中效应严重降低螺纹的承载能力。这具有这样的优点，即销套在例如固定了按本发明的扩张销钉的墙的表面附近便已经可以用扩张螺钉扩张和后续扩张。
在本发明一种优选的结构方案中，螺纹具有锯齿形轮廓，其构成扩张面的较平和较长的齿廓沿扩张螺钉的拧入方向向后倾斜。本发明的这种结构方案使扩张螺钉具有良好的拧入销套的性能。另一个优点是与螺纹的轴向长度相比比较大的、由在拧入方向后侧的螺纹齿廓构成的扩张面。
在本发明一种优选的结构方案中，螺纹后端的直径大致相当于连接在螺纹后端上的无螺纹的螺钉杆的直径，由此达到螺纹与螺钉杆的基本上无台阶的交接。在本发明的这种结构方案中完全避免了在从螺纹到螺钉杆的交接区内的横截面削弱或应力集中效应。因为螺纹与螺钉杆的交接区通常位于例如里面固定着扩张销钉的墙壁的表面附近，因此这特别有利。在墙壁的表面处扩张螺钉的横向应力最大。
在本发明的一种结构方案中，螺纹的沿拧入方向后面的齿廓分布的角度在螺纹的前端处为约28°。这得到一大约56°的锥角，其中锥角理解为螺纹相互背对背的部位处在拧入方向后面的齿廓的夹角。螺纹的在拧入方向后侧的齿廓分布的角度在螺纹后端处减小到约7°，这相当于锥角为14°。所述角度得到一沿拔出方向施加在扩张螺钉上的轴向力和通过这个力从扩张螺钉施加到销套上的扩张力之间的有利的比例。
如果扩张螺钉与一由较硬的塑料制成的销套一起应用，那么螺纹的较平和较长的螺纹齿廓做成中凹的是有利的。因此螺纹的尖角略微变小，使得螺纹较容易切入材料内。其次螺纹齿廓的出口由于中凹结构变得较平，这减小了扩张螺钉在销套内开始轴向移动以使扩张销钉后续扩张时的摩擦力，并且只是在继续向前轴向移动时摩擦力才加大。由此达到一种后续扩张性能，扩张销钉的扩张力随着轴向移动逐渐加大。螺钉在拧入方向中凹的后齿廓的另一个优点是由于在螺纹底部上较小的齿形角而造成的较小的应力集中效应。
为了造成对于销套的扩大和后续扩张所必要的扩张螺钉的轴向运动，在本发明的一种结构方案中销套具有一延展和/或设定断裂部位，它使销套在受到轴向载荷时销套可以轴向延展或使销套断裂成两部分。如果按本发明的扩张销钉的销套受到轴向载荷，销套的后部便和拧入的扩张螺钉一起轴向背离前面的固定在墙内的销套部分运动一小段距离。通过这种移动就像上面介绍的那样扩张螺钉使销套的前部区域张开，并由此使销套固定在固定孔内。销套的后一部分连同拧在它里面的扩张螺钉相对于销套的前面的，固定在墙内的部分的所述轴向运动也在例如由于墙壁上产生裂缝使固定孔扩大时发生，因此按本发明的扩张销钉在固定孔扩大时后续扩张。通过这种后续扩张如已经提到过的那样按本发明的扩张销钉的紧固力或抗拔出力在固定孔扩大时几乎保持不变。
延展和/或设定断裂部位并非必须是两者择一的，也可以是两者合一的。在扩张销钉受到轴向载荷时延展和/或设定断裂部位可以首先使销套轴向延展，在轴向载荷加大时销套在延展和/或设定断裂部位分开成两部分。延展和/或设定断裂部位例如可以通过减小销套的壁厚、在销套上设置一环形或螺旋形分布的槽形成。
在按本发明的扩张销钉的销套上形成延展和/或设定断裂部位特别地具有这样的优点，即可以将扩张销钉连同已经拧入销套内的扩张螺钉一起装入，例如敲入固定孔内。不必首先将不带扩张螺钉的销套装入固定孔内，再将扩张螺钉拧入，扩张螺钉的拧入过程可以取消。扩张螺钉在受到拔出方向的轴向载荷时使扩张销钉扩大和/或张开，因此按本发明的扩张销钉通过载荷固定在固定孔内。通过拧入扩张螺钉使扩张销钉扩张成为多余。在必要情况下位于销套内的扩张螺钉在扩张销钉装入固定孔以后可以拉出很短一段距离，以使销套扩大和/或张开，由此促使扩张销钉即使在没有受到载荷的情况下也能固定在墙壁内。
由于按本发明的扩张销钉连同在它里面的扩张螺钉在不拧入扩张螺钉的情况下便装入固定孔内的可能性，按本发明的扩张销钉的固定更方便、更快速。此外还有这样的优点，即在例如由塑料通过注塑制造销套时扩张螺钉可以用作型芯。扩张螺钉作为型芯放在注塑模内，接着用形成销套的塑料环绕绕注。由此取消了单独的型芯以及将这种单独的型芯在注塑后从销套中拧出并将扩张螺钉拧入销套。带有环绕它注塑销套的扩张螺钉的扩张销钉在脱模后便可立即使用。在注塑销套之前涂在扩张螺钉上的脱模剂起滑动涂层作用，它确保扩张螺钉在销套内轻松地轴向移动，并由此保证扩张力相对于轴向载荷的良好比例关系。
在一种优选的结构方案中销套在扩张区内不同于例如带有假想的直线形轴线的圆柱形，销套至少在扩张区内具有例如轴向波纹或螺旋形。概言之销套表面在扩张区内纵向与一假想的圆柱面或销钉纵轴成一角度分布。这里销套表面相对于扩张销钉的纵轴沿之分布的角度在销套长度上各不相同。本发明这种结构方案的目的是，将销套在扩张区内在横向做成可变形的。在敲入固定孔内时销套倾向于找平地变形，例如在销套的波纹结构时径向向内挤压。因此销套以一定的预紧力贴合在固定孔上。
下面借助于在附图中表示的实施例对本发明作较详细的说明。附图表示
图1以侧视图表示的按本发明的扩张销钉；图2以透视图表示的图1中的扩张销钉的销套；图3以轴向剖视表示的图2中的销套；图4以侧视图表示的图1中的扩张销钉的扩张螺钉；图4 a-d图4中的扩张螺钉的螺纹的局部放大图；和图5以轴向剖视表示的图1中的扩张销钉的应用。
在图1中所示的按本发明的扩张销钉10具有一由塑料制成的销套12，如图2和3中所示；还具有一扩张螺钉14，它放在销套12内并表示在图4中。扩张螺钉由金属，特别是钢组成。
销套12具有近似的空心圆柱形形状，并带一形成销套12后半部分的空心圆柱形杆部16。销套12的前半部分18具有一不同于圆柱形的形状，前部18具有沿扩张销钉10纵向分布的波纹。销套12的这个前部18构成销套12的扩张区18。销套12的扩张区18设有间断的纵向槽20。它将扩张区18分成扩张臂22。在由可延展的材料如塑料制造销套12时并非非要纵向槽不可，因为由于销套12材料的可延展性给扩张区18提供了足够的可张大性。
构成销套12后部的杆16具有一绕杆16螺旋形环绕的槽46，它构成延展和/或设定断裂部位46。构成延展和/或设定断裂部位46的槽通过槽46底部处杆16壁厚的减小使杆16可以轴向延展。在轴向载荷比较大时销套12的杆部16也可以在槽46处撕裂。
杆16在销套12的后端上具有一空心锥形轴肩24。
扩张销钉10的扩张螺钉14具有一圆柱形光滑壁的杆26，其长度大致相当于销套12杆部16的长度。在后端上扩张螺钉14具有一圆锥台形的螺钉头28。在前端处一螺纹段30一体地连接扩张螺钉14的杆26上，它具有一大致与销套12的扩张区18的长度一致的长度。螺钉30在扩张螺钉14的前端形成一尖端。
螺纹30具有锯齿形轮廓，螺纹30在拧入方向的后侧齿廓32相对于扩张螺钉14的轴线方向沿一较平的角度分布，而螺纹30在拧入方向的前侧齿廓34沿一较陡的角度分布。螺纹30的芯部直径沿其长度逐渐变化，芯部直径从前向后逐渐加大。这里螺纹30的芯部直径可以从前向后无台阶地加大。在所示实施例中螺纹30由前向后分成4段a-d，其中在这些段a-d内螺纹约30的尺寸是相同的，但在段和段之间则各不相同。螺纹30的段a-d在相应的图4a-d中放大画出。在所示实施例中杆部26具有7mm的直径。螺纹30的芯部直径36在a段内为5.2mm，在b段为5.9mm，在c段内为6.9mm，在d段内为7.2mm。这意味着，螺纹30的芯部直径36在与光滑壁的杆部26的交接处和杆部26的直径大致相同，因此螺纹30无台阶地过渡到杆部26。
在扩张螺钉14的所示实施例中，螺纹30的外径38在a和b段内为7.2mm，在c段内为7.4mm，在d段内为7.7mm。在螺纹30的在拧入方向后侧的齿廓32与轴线方向之间的夹角在扩张螺钉14的所示实施例中在a段内约为28°，在b段内为约20°，在c和d段内为约7°。后齿廓32沿扩张螺钉14的纵向做成中凹形，这在图4a和4b中可以特别清楚地看出。
螺纹30在拧入方向前侧的齿廓34做得较陡，它使扩张螺钉14和销套12之间沿轴向形成形锁合，使得在将扩张销钉10敲入固定孔内时将冲击能传递以销套12上。由此避免，在扩张销钉10敲入时销套12轴向镦粗。
在例如通过塑料注塑制造扩张销钉10的销套12时扩张螺钉14可以作为型芯放在未画出的注塑模的型腔内，并用构成销套12的塑料环绕绕注。在注塑前涂在扩张螺钉14上的脱模剂构成一滑动涂层，它阻止销套12粘附在扩张螺钉14上，并确保扩张螺钉14在销套12内的可运动性。
图5中表示扩张销钉10用来将一构件，例如一木制品40固定在墙42上。扩张销钉10连同位于销套12内的扩张销钉14穿过木制品40上的一个孔并敲入墙42上的固定孔44内。螺纹30的在拧入方向前侧的陡峭的齿廓使扩张螺钉14和销套12之间在轴向形成形状锁合，它在扩张销钉10敲入固定孔44内时将冲击能传递到销套12上。在钉入固定孔44内时销套12具有波纹的扩张区产生变形，波纹的波峰被固定孔44的壁向内挤压。扩张区18的这种变形造成一预紧力，扩张销钉10用该预紧力贴合在固定孔44内。
螺纹30的以一相对于扩张螺钉14的轴线方向较平的角度分布的后侧齿廓32构成一斜面或扩张面，当扩张螺钉14相对于销套向扩张销钉10的后端方向轴向运动时，该斜面或扩张面使销套12在扩张区18内径向扩大或张开。当扩张销钉10承受轴向力时扩张螺钉就作这种相对于销套12的轴向运动。这种轴向载荷表现为一种拉力，它由木制品40作用在销套12的轴肩24上并从那里传递到扩张螺钉14的头部28。这种拉力促使销套12的设有螺旋槽46(延展和/或设定断裂部位)的杆部16伸长，由此使扩张螺钉14的螺纹在销套12的扩张区18内轴向移动。在这种轴向运动时螺纹30的位于后侧的平的齿廓32使销套12的扩张区18张大，由此使扩张销钉10以大的紧固力固定在墙42的固定孔44内。扩张螺钉14在销套内的轴向移动量为螺纹30轴向齿距的几分之一。在扩张销钉10敲入固定孔44内之前已经放在销套12内的扩张螺钉14为了使销套12扩张、从而使扩张销钉10固定在墙42上不需拧入销套12内，木制品40可以仅仅通过敲击扩张销钉10连同放在销套内的扩张螺钉14固定在墙42上。
如果固定孔44例如由于墙42内的裂缝而扩大，那末在扩张销钉10受到轴向载荷时扩张螺钉14在销套12内向扩张销钉10后端方向轴向运动一小段距离。这时螺纹30使销套12在扩张区18内进一步扩张，使扩张销钉10即使在固定孔扩大时仍以几乎不变的抗拔出力而固定在固定孔44内。扩张销钉10具有后续扩张性能，这使它适用于拉伸区。
在扩张销钉10敲入墙44内后扩张螺钉14也可以稍微拔出一点，以使销套12的扩张区扩张，由此使扩张销钉10固定在墙42内，而不需扩张螺钉14作轴向运动。原则上扩张销钉10也可以不带扩张螺钉14装入固定孔44内，并将扩张螺钉14拧入，以使销套12的扩张区18扩张，从而使扩张销钉10固定在墙42内。
关于按本发明的扩张螺钉14也可以采用不同于所示实施形式的销套12。例如可以将销套12的扩张区18做成带有至少在扩张区18部分区段上的环形槽的圆柱形。
权利要求
1.带一可张开的销套和一使销套扩张的扩张螺钉的扩张销钉，其特征为扩张螺钉(14)具有一螺纹(30)，其在拧入方向后侧的齿廓(32)相对于扩张螺钉(14)的轴线方向具有一约45°或更小的平的夹角α，并且螺纹(30)具有一在螺纹(30)长度上由前向后逐渐增加的芯部直径(36)。
2.按权利要求1所述的扩张销钉，其特征为扩张螺钉(14)的螺纹(30)具有一锯齿形轮廓，其中一较陡和较短的螺纹(30)齿廓(34)设置在扩张螺钉(14)拧入方向前侧，一较平和较长的螺纹齿廓(32)设置在扩张螺钉(14)拧入方向后侧。
3.按权利要求1所述的扩张销钉，其特征为螺纹(30)的芯部直径(36)在螺纹(30)后端处大致相当于扩张螺钉(14)杆部(26)的直径，杆部连接在螺纹的后端上。
4.按权利要求1所述的扩张销钉，其特征为在拧入方向后侧的螺纹(30)齿廓(32)相对于扩张螺钉(14)的轴线方向具有一从在螺纹(30)前端约为28°减小到在螺纹(30)后端处约7°的夹角α。
5.按权利要求1所述的扩张销钉，其特征为在拧入方向后侧的螺纹(30)齿廓(32)在扩张螺钉(14)的纵向呈凹形。
6.按权利要求1所述的扩张销钉，其特征为销套(12)具有一延展和/或设定断裂部位(46)，它可以使销套(12)轴向延展和/或分断成两部分。
7.按权利要求1所述的扩张销钉，其特征为销套(12)在扩张区(18)内具有一在纵向不平直的形状，其表面在纵向与销套(12)的轴线方向成一角度分布，其中角度在扩张区(18)的长度上是变化的。
8.按权利要求7所述的扩张销钉，其特征为销套(12)在扩张区(18)内具有沿纵向的波纹。
9.按权利要求7所述的扩张销钉，其特征为销套(12)在扩张区(18)内具有螺旋形形状。
全文摘要
本发明涉及一种带一放在销套(12)内的扩张螺钉(14)的扩张销钉(10)。本发明建议，螺纹(30)做成锯齿形，销套(12)的后部(16)做得可轴向延展。在扩张销钉(10)受轴向力时扩张螺钉(14)在销套(12)内轴向运动，螺纹(30)使销套(12)扩张。因此扩张销钉(10)在固定孔扩大时具有后续扩张性能。本发明的另一个优点是扩张销钉(10)通过敲击而不需旋转扩张螺钉进行安装。螺纹(30)的芯部直径由前向后逐渐加大，以提高扩张螺钉(14)承受横向载荷的能力。
文档编号F16B13/12GK1416509SQ01806155
公开日2003年5月7日 申请日期2001年1月19日 优先权日2000年3月9日
发明者R·菲舍尔, W·豪格 申请人:阿图尔-费希尔股份公司费希尔厂