专利名称：滚压内螺纹的、套状螺纹连接销的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序内容所述的滚压内螺纹的、套状螺纹连接销。
为了将结构部件固定在基础，例如混凝土、石头、墙体等上通常采用连接销。这种连接销具有套状连接销体，将该连接销体锚入基础上的已加工的孔中，用于固定结构部件的加载机构与结构部件自身的固定机构、如螺栓、销钉等共同起作用。该加载机构一般为内螺纹，该内螺纹位于配有孔的套状连接销体的内壁上。但是也可以采用其它形式的加载机构，如卡接件或类似的形状配合连接。另一类常见的加载机构也可以是例如插入式快速锁合件和类似部件。连接销在基础上的锚定一般通过连接销体置入方向前端上膨胀部位的径向扩张而实现。为此将通常为圆锥形的膨胀体在膨胀部位径向扩张的情况下推进套状连接销体的孔中。膨胀体可以设置在孔内并在孔中向前移动。对于所谓的外圆锥连接销，膨胀体固定在连接销体的前端上。为了将连接销锚定在基础上，大多由金属制成的套状连接销体通过支撑在孔底的由金属制成的膨胀体胀开。同时膨胀部位径向扩张。
套状连接销体与圆锥形膨胀体之间的相对移动通过轴向撞击实现，通过撞击推进在孔中的圆锥体或者连接销体在膨胀体上胀起。上述膨胀销钉通过撞击的安装过程不能适用于各种基础。例如对于墙体而言由于轴向撞击的冲力可能损伤墙体。此后不再能够保证可靠的锚定。在其它的基础上、例如在多孔砂石上由于对膨胀体或套状连接销体的轴向撞击可能产生损伤，这将导致不能达到所需的负荷值。这种通过连接销体膨胀部位在基础中径向膨胀而产生的这类连接销的力锁联锚定在很多应用场合下是有缺陷的。由于相对较大的膨胀力必需保持给定的最小边缘间距和最小轴线间距，以便能够保证固定点的安全性。这一点经常以不期望的方式限制了结构部件固定的可能性。
因为经常迫切需要以更微小的轴线间距和边缘间距实现固定点，所以对于第二类连接销规定尽可能无膨胀压力的、形状配合的锚定。对于所谓的倒刃连接销，形状配合的锚定是在连接销体上设置的膨胀凸齿成形于大多靠近孔底的倒刃上。倒刃必需事先借助于专门的背切设备特殊地在钻孔里加工出来。这类固定技术是非常费时和费钱的。因此这种固定技术通常只用于特别可靠重要的固定尤其是用于大负荷固定。
由现有技术也已知形状配合锚定的连接销，这种连接销无需在基础钻孔中专门形成倒刃。这种连接销具有圆柱形连接销体，该连接销体配有轴向通孔。内螺纹作为加载机构。在连接销体外壁上设置切入刃，该切入刃按照陡螺纹的形式围绕连接销体螺旋形缠绕。在此这样选择螺旋形缠绕的切入刃的斜率，使切入刃沿其整个长度缠绕连接销体小于720°。换句话说，陡螺纹形的切入刃沿其整个长度缠绕连接销体外表面小于两圈。切入刃的横截面基本为三角形。在置入方向上超前的切入刃面与连接销轴垂直地形成一个大于滞后的切入刃面的角度。陡峭的超前面与大斜率螺旋形缠绕的切入刃相结合保证了，连接销在插入孔中时通过轴向撞击自动插进孔壁并留下痕迹地实现形状配合。平的滞后的切入刃面通过在孔中的自动滞卡而保证形状配合地锚定连接销。对于这种已知的自带切入刃的连接销的置入过程需要相对较大的轴向撞击。由此限制了这种连接销的使用范围。对于墙体或不太牢固的基础不能使用这种连接销，因为由于置入过程中的轴向撞击可能损伤基础。这可能导致达不到所需的负荷值。已锚定的连接销通过在切入刃部位的自滞卡使其很难拆卸，而拆卸是必需的。在此存在的危险尤其是孔壁会受到损伤。
因此本发明的目的是，消除现有技术的连接销的缺陷。能够实现以小的轴向和边缘间距固定的连接销。该连接销在目前临界的基础、例如墙体、多孔砂石等上也能够提供令人满意负荷值的固定。也能够在拉伸区实现固定。能够避免损伤基础。连接销的置入过程能够以简单的方式实现并无需特殊结构的置入工具。在必要时连接销还能够以简单的方法再拆卸下来。
这个目的通过具有权利要求1的特征部分所述特征的螺纹连接销而实现。本发明的优选结构变体和/或改进结构是从属权利要求的内容。
按照本发明的滚压内螺纹的螺纹连接销具有基本为圆柱形的套状连接销体，该连接销体具有轴向孔和设置在该连接销体内部的加载机构。该连接销体在其外表面上形成至少一条主切入刃，该切入刃沿着连接销体的大部分外表面螺旋形缠绕并在径向上突出来。该主切入刃在其长度上围绕连接销体至少三圈。附加地对于加载机构配有用于传递转矩的嵌接机构。
与由现有技术制造的已知连接销的区别在于，在按照本发明的螺纹连接销中，连接销体外表面上的该至少一条主切入刃不是由陡螺纹构成，而是通过其总长缠绕连接销体至少三圈。通过这种主切入刃结构使螺纹连接销完全不同于已知的通过轴向撞击安装的连接销。该螺旋形延伸的切入刃的更微小的倾斜有利于通过在连接销体上的转矩传递进行的置入过程。因此按照本发明的螺纹连接销与已知的自身刺入连接销的不同之处在于，可以无需轴向撞击地旋进已有的孔中。为此在连接销体内部配有能够使转矩传递到连接销体上的嵌接机构。该嵌接机构附加地用于加载机构，因此通过转矩传递不会对加载机构造成损坏。仅仅通过在连接销体上的转矩传递实现置入过程。通过纯螺纹旋转的置入过程使基础中的孔壁更加不受损伤。避免了损伤基础。允许放弃轴向撞击地将按照本发明的螺纹连接销旋进有问题的基础、例如墙体或多孔砂石等中。螺旋形延伸的主切入刃的更微小的斜率和更多的圈数将有利于形状配合，更多数量的径向超出部分有利于连接销的固定。更多的切入孔壁中的圈数能够使按照本发明的螺纹连接销也可以在基础、尤其是混凝土的拉伸区中使用。螺纹连接销的置入过程是不言自明的并且实现是简便的。在必要时螺纹连接销也可以简单且不受损伤地通过反作用转矩再拆卸下来。
将转矩传递到连接销体上的嵌接机构可以配置在前端的连接销段上。但是为了尽可能消除损伤加载机构的危险而将嵌接机构设置在连接销体的后端段。这一点能够实现预防措施，通过该措施起到防止不经意地损伤连接销体内部轴向连接的加载机构的作用。
对于转矩传递的嵌接机构能够实现不同的变体。例如在连接销体后端段的内壁上配有轴向延伸的凹槽，该凹槽在直径上相互对置且通向连接销体后端段。相应构成的具有两个径向凸起的杆状工具插进该凹槽。在本发明的优选实施例变体中，连接销体后端段的嵌接机构由基本上为多边形的横截面构成。转矩传递面的数量和大小给定了在转矩传递时连接销体的局部负荷。在此尤其是基本上为四角的、最好基本上为正方形的插入段横截面是特别实用的。这能够保证足够大的转矩传递面积并保留足够的连接销体材料，使得在负荷下不会使连接销体后端段的材料失效。
对于手动安装，在插入段尺寸合适时螺纹连接销可以简单地插到插式扳手棘轮杆的四棱上。在此螺纹连接销替代了插入头。然后使置入过程尽可能地相应于在旋进过程中棘轮杆的操纵。当然按照本发明的螺纹连接销也可以借助于攻丝或钻孔设备进行安装。为此将对应于插入段的轴段卡紧在刀具卡头里面并通过操纵设备将螺纹连接销“旋进”孔中。这可以理解为在使用轴向冲击钻孔设备情况下断开冲击功能。为了更轻便地机械安装按照本发明的螺纹连接销，甚至可以使用攻丝设备，这种设备具有在旋入方向的冲击功能。这种设备也称为“切向冲击攻丝机”。
通过连接销体具有外径向着后端扩展的后端段的方法，可以使按照本发明的螺纹连接销胀紧在已有的孔中。这对于安好的螺纹连接销起到附加防止反向旋转的作用。在此，后端段的最大外径不超过跨越切入刃螺距所测得的最大外径。除了螺纹连接销的易于安装性以外，这种外径极限也具有加工技术方面的优点。这样构成的螺纹连接销也适合于贯通装配并尤其可以表面平整地锚定在基础中。在本发明的另一变体中，螺纹连接销在其后端具有延伸的环带或间隔环。这使连接销能够以确定的超出部分安置在基础上。
为了简化按照本发明的螺纹连接销的置入过程，在连接销体外壁上附加地对于主切入刃配置两条副切入刃，这些副切入刃螺旋形地延伸至少1.5圈。因此螺纹连接销至少在其部分外表面上具有三条相互邻接延伸的切入刃螺纹。主切入刃和副切入刃在连接销体的置入方向的前端分别具有切入刃旋入段。在切入刃旋入段上主切入刃和两条副切入刃相对于连接销体外表面的径向超出部分基本减小到零。在此，切入刃旋入段在连接销体的同一外圆上相互间隔120°角地设置。通过主和副切入刃的布置并通过切入刃旋入段的几何结构有利于螺纹连接销在孔中的定心。由此可以使主切入刃更好地嵌进基础里面，使得在旋入螺纹连接销时切入刃自动地切入孔壁。副切入刃可以沿着连接销体全长延伸。当副切入刃延伸至少1.5圈时就能够满足其定心作用。然后，它可以沿销套体的外表面延伸。为了使置入过程所需的转矩保持较小，当两条副切入刃具有比主切入刃更小的超出连接销体外径的最大径向超出部分时被证实是有利的。主切入刃和副切入刃的螺距可以构成是相同大小的。在本发明的副切入刃满足附加的固定和夹紧功能的变体中，两条螺旋形副切入刃的螺距也可以与主切入刃的螺距不同。这个机构例如具有优点地影响松开螺纹连接销所需的反向转矩。
主切入刃具有在置入方向上超前的面和滞后的面。一方面，对于切入过程和在螺纹连接销拉伸负荷中产生的力，径向上最大超出的主切入刃的超前的和滞后的面之间的角度大于8°、最好大于10°被证实是有利的。对于切入过程而言，更大角度是有利的。另一方面，为了避免在螺纹连接销拉伸负荷下的膨胀力，要求尽可能小的角度。给定的角度下极限值被证实是一种令人满意的中和方案，该角度一方面保证可控制的转矩另一方面保证微小的膨胀力。
为了使按照本发明的螺纹连接销更加易于安装，在连接销体前端具有导入段，该导入段具有比在螺旋形延伸的切入刃处的连接销体更小的外径。这个较小直径的部位使螺纹连接销易于放置在孔口上，以便开始切入过程。在本发明具有优点的变体中，该导入段向自由前端锥形收缩地构成。由此在放置到孔中时，更有利于螺纹连接销定心。
连接销体上的孔例如可以是通孔。这为使作为加载机构的内螺纹一直通到前端连接销端部提供了可能性。在本发明的另一实施例变体中，该孔作为盲孔构成。这一点具有由切入从孔壁上切下的材料不会进入加载机构部位的优点。
如同上面已经提到过的，该加载机构可以具有不同的结构。但是尤其是内螺纹、例如公制螺纹或惠氏螺纹被证实是特别有效的。内螺纹的螺距小于连接销体外壁上的主切入刃螺距。在此内螺纹和螺纹形切入刃具有相同的旋向。这一点具有优点，即在将螺栓旋入可能还没有完全固定的螺纹连接销时有助于最终固定的旋入过程。更微小螺距的内螺纹能够以更微小的所必需的反向转矩松开螺栓。这个反向转矩小于松开锚定在基础上的连接销体所需的转矩。通过这种方式起到防止无意间松开连接销体的作用。
当连接销体和切入刃由金属材料、例如不锈钢制成时，已经证实对于螺纹连接销安装在坚硬基础上是有利的，而按照本发明的螺纹连接销用于固定在非常软的材料上时原则上也可以由塑料制成。由此使螺纹连接销是耐腐蚀的且尤其是要防火。出于加工技术、也考虑到强度的原因，主切入刃和必要时副切入刃要有利地与连接销体构成一体。在此副切入刃可以先滚压到连接销体管坯上，而主切入刃是在后面的成形过程中加工。
下面借助于在附图中所示的实施例详细描述本发明。附图以简示的、不受比例限制的视图表示
图1为按照本发明的螺纹连接销的半剖截面图；和图2为该螺纹连接销后端面的俯视图。
在图1和2中简示出的按照本发明的螺纹连接销实施例整体上用标记符号1表示。螺纹连接销1具有一个套状的、具有盲孔3的基本为圆柱形的连接销体2。在盲孔3中形成内螺纹4，该内螺纹例如作为螺栓的加载机构。连接销体2具有后端段9，该后端段具有作为插入段8构成的嵌接机构。插入段8具有用于传递转矩的转矩传递面81。在所示实施例中插入段8由具有四个相同转矩传递面81的基本为正方形的横截面构成。插入段8的内部宽度大于带内螺纹4的底孔3的直径。由此在从插入段8到内螺纹4的过渡部位上得到一个例如锥环形环绕的止挡11。这个止挡防止螺纹连接销在连接到对应的构成插入段的连接体上时损伤到内螺纹4的螺纹导入。该连接体例如可以是扳手工具棘轮上的四方棱边或者是可以卡紧在攻丝或钻孔设备工具卡头上的四方轴。
在连接销体外表面5上螺旋形地环绕一条主切入刃6和两条副切入刃7，14。螺旋形环绕的主切入刃6从后端段延伸到连接销体2在置入方向S前端上的导入段12。在此主切入刃6环绕连接销体至少三圈。在所示情况中例如为四圈，由此得到4×360°＝1440°的总包围角。副切入刃7，14延伸至少1.5圈。它们可以一直延伸到后端段，或者如图所示以在连接销体2外表面5上的最少围绕圈数结束。副切入刃在连接销体2外表面5上的最大径向超出部分比主切入刃的超出部分小。三条螺旋形缠绕的切入刃的最大径向超出部分的差别例如为0.5mm至2.5mm。由现有技术已知这种Hi-Lo多重切入刃形式的原理并且例如也应用于所谓的混凝土螺栓，这种螺栓可以直接嵌入混凝土上的预钻孔里面。具有较大径向超出部分的螺旋形环绕的切入刃6具有在置入方向上的超前面61或一个滞后面62。两个切入刃面61，62相互间形成大于8°、最好大于10°的角度α。在此切入刃面61，62的角度α小于105°，最好小于90°。螺旋形环绕的切入刃6的最大径向超出部分例如为约1.5mm至约4mm。
主切入刃6和副切入刃7，14在置入方向S的连接销体2前端上具有切入刃旋入段13。在切入刃旋入段13上主切入刃6和两条副切入刃7，14相对于连接销体2外表面5的径向超出部分基本减小到零。在此切入刃旋入段13以相互间约120°的角度设置在连接销体2的同一外圆上。
连接在配有螺旋形主和副切入刃6，7，14的连接销体2的部件上的导入段12基本上圆锥形地向着螺纹连接销1前端收缩。连接销体2的后端段9基本上圆柱形地从主切入刃6的导出区扩展到后端面10。但是在此该后端段不超过由切入刃6最大超出部分所给定的最大外径d。连接销体2的导入段12和后端段9具有基本相同的长度。该长度为例如约8mm至15mm或螺纹连接销1总长的约1/5。螺旋形延伸的主和副切入刃6，7，14和内螺纹4的旋向相同是有利的。在此一般为右旋。内螺纹4可以是公制螺纹或惠氏螺纹。示例性表示的螺纹连接销实施例的连接销体2由金属，例如由不锈钢制成。切入刃6，7，14与连接销体2一体地构成并且尤其可以在尖锐部分附加地硬化。对于按照本发明的由金属制成的螺纹连接销的加工方法例如考虑采用无屑方法、滚轧方法、尤其是对于副切入刃，或者也可以采用挤压方法。按照本发明构成的由塑料制成的螺纹连接销最好在大批量生产的注塑方法中加工。
权利要求
1.螺纹连接销，其具有基本上成圆柱形的套状连接销体(2)，该连接销体带有轴向孔(3)和设置在该连接销体内部的加载机构(4)并在其外表面(5)上配有至少一条切入刃(6)，该切入刃螺旋形地沿着连接销体(2)的大部分外表面(5)延伸并且在径向上突出于这个外表面，其特征在于，所述切入刃是主切入刃(6)，该切入刃在其长度上围绕连接销体(2)至少三圈并附加地对于加载机构(4)配有用于将转矩传递到连接销体(2)上的嵌接机构(8，81)，该嵌接机构设置在连接销体(2)内部。
2.如权利要求1所述的螺纹连接销，其特征在于，所述嵌接机构(8，81)位于连接销体(2)的后端段(9)。
3.如权利要求2所述的螺纹连接销，其特征在于，所述嵌接机构(8，81)作为插入段构成并具有基本上成多边形的横截面。
4.如权利要求3所述的螺纹连接销，其特征在于，所述插入段(8)具有基本为四角的、最好基本为正方形的横截面。
5.如上述权利要求中任一项所述的螺纹连接销，其特征在于，所述连接销体(2)具有后端段(9)，该后端段向着后端面(10)扩展到外径，此外径不超过跨越主切入刃(6)的螺距所测得的最大外径(d)。
6.如上述权利要求中任一项所述的螺纹连接销，其特征在于，在所述连接销体(2)的外表面(5)上配有两条副切入刃(7，14)，这些副切入刃螺旋形地沿着连接销体(2)延伸并围绕连接销体至少1.5圈。
7.如权利要求6所述的螺纹连接销，其特征在于，所述主切入刃(6)和副切入刃(7，14)在连接销体(2)置入方向(S)的前端段上具有切入刃旋入区(13)，在该切入刃旋入区上切入刃相对于连接销体(2)外表面(5)的径向超出部分基本上减小到零，而切入刃旋入区(13)以相互间约120°的角度设置在连接销体的同一外圆上。
8.如权利要求6或7所述的螺纹连接销，其特征在于，所述两条副切入刃(7，14)在连接销体(2)外表面(5)上的最大超出部分比主切入刃(6)的超出部分小。
9.如权利要求6-8中任一项所述的螺纹连接销，其特征在于，所述两条螺旋形副切入刃(7，14)具有与主切入刃(6)的螺距不同的螺距。
10.如上述权利要求中任一项所述的螺纹连接销，其特征在于，所述主切入刃(6)具有在置入方向上超前的面和滞后的面，其中主切入刃(6)的超前面(61)与滞后面(62)相互间形成大于8 °、最好大于10°的角度(α)。
11.如上述权利要求中任一项所述的螺纹连接销，其特征在于，在所述连接销体(2)的前端配有导入段(12)，该导入段具有比在螺旋形切入刃(6，7，14)部位的连接销体(2)更小的外径。
12.如权利要求11所述的螺纹连接销，其特征在于，所述导入段(12)向着自由前端圆锥形收缩地构成。
13.如上述权利要求中任一项所述的螺纹连接销，其特征在于，所述孔(3)在连接销体(2)中是一个盲孔。
14.如上述权利要求中任一项所述的螺纹连接销，其特征在于，所述加载机构(4)由内螺纹、例如由公制螺纹或惠氏螺纹构成，其中内螺纹的螺距小于连接销体(2)外表面(5)上的主切入刃(6)的螺距。
15.如上述权利要求中任一项所述的螺纹连接销，其特征在于，所述连接销体(2)和切入刃(6，7，14)由金属、例如由不锈钢制成。
16.如上述权利要求中任一项所述的螺纹连接销，其特征在于，所述切入刃(6，7，14)与连接销体(2)一体地构成。
17.如权利要求6-16中任一项所述的螺纹连接销，其特征在于，所述副切入刃(7，14)滚压到连接销体(2)的外表面(5)上。
全文摘要
滚压内螺纹的螺纹连接销(1)具有基本上成圆柱形的套状的带有轴向孔(3)的连接销体(2)和设置在该连接销体内部的例如配有内螺纹的加载机构(4)。连接销体(2)在其外表面(5)上配有至少一条切入刃(6)，该切入刃螺旋形地沿着连接销体(2)的大部分外表面(5)延伸并且在径向上突出于这个外表面。该螺旋形的切入刃由主切入刃(6)构成并在其长度上围绕连接销体(2)至少三圈。附加地对于加载机构(4)在连接销体(2)内部配有用于传递转矩的嵌接机构(8，81)。
文档编号F16B13/00GK1429318SQ01809645
公开日2003年7月9日 申请日期2001年2月14日 优先权日2000年5月19日
发明者史蒂芬·里特 申请人:帕马·赖特·斯蒂芬