专利名称：紧固件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种紧固件，包括一个用于安置工具的旋转作用部和 一个带有自攻螺紋的杆部，所述杆部具有一个背对旋转作用部的自由 端，其中，所述螺紋有至少一个螺旋线，它在自由端区域内有螺紋头， 以及，所述至少一个螺旋线的与螺紋头连接的区段设有不同横截面的 螺紋台阶，它们具有至少部分朝螺紋头的方向定向并且设计为切口的 端面。
背景技术：
这种紧固件，例如混凝土螺钉或内螺紋套筒，用安置工具，例如 切向冲击式螺丝扳手，例如旋入事先在基体内制备的钻孔中，在这里， 为了将紧固件锚固在基体中，它的自攻螺纹在钻孔壁内攻出相配螺紋。在其中主要安置此类紧固件的矿物质基体，如混凝土或砖砌体， 都是脆性材料。在自攻相配螺紋时，在基体内出现材料散裂，其结果 是增大了制成的相配螺紋，局部超出所需要的尺寸。由于所述的局部 增大，而降低了紧固件在安置状态所能传递的负荷。此外，在安置过程中在紧固件上和基体内产生变形，还导致需要 大的旋入扭矩并因而需要相应设计的安置工具。由DE10113946A1已知一种作为紧固件的混凝土螺钉，它包括一 个用于安置工具的旋转作用部和一个带有自攻螺紋的杆部，杆部具有 一个背对旋转作用部的自由端。自攻螺紋具有一个螺旋线，它在自由 端区域内^殳有从螺紋外径起延伸的切口 。已知方案的缺点在于，在基体内的相配螺紋通过破碎而不是通过 切割产生。因此在构成相配螺紋时也可能出现材料散裂，从而在所制 成的倒截部的受损的区域内大大限制了负荷的传递。由DE9103773U已知一种作为紧固件的自攻螺钉，它包括一个用 于安置工具的旋转作用部和一个带有自攻螺紋的杆部，杆部具有一个 背对旋转作用部的自由端。螺紋具有一个螺旋线，它在自由端区域内 有螺紋头。从螺紋头出发，螺旋线设有不同横截面的螺紋台阶。这些 螺紋台阶分别具有一个较大和一个较小的横截面，其中，有较大横截 面的螺紋台阶总是设在有较小横截面的螺紋台阶后，以及，所述布局 沿着螺旋线交替延续。有较大横截面的螺紋台阶具有朝螺紋头的方向 定向并且构造成切口的端面。已知方案的缺点在于，即使在包括交替布置的螺紋台阶的螺旋线 中，仍然会在紧固件安置过程中产生材料散裂。发明内容本发明的目的是，提供一种带有自攻螺紋的紧固件，它在矿物质 材料基体内能制出具有基本上几乎是理想造型的相配螺紋。此目的通过独立权利要求的特征得以实现。在从属权利要求中说 明有利的进一步发展。按本发明，所述至少一个螺旋线朝螺紋头方向，从螺紋台阶到螺 紋台阶，横截面阶梯状连续变小。朝螺紋头方向，所述至少一个螺旋线的横截面有利地总是阶跃式 减小。所述至少 一个螺旋线的至少与螺紋头连接的区段基本上是阶梯 形状的。在这里，相对螺紋头而言的第一个螺紋台阶的第一个端面并 不一定要位于螺紋头处。例如，此第一个端面设置在离螺紋头有一个 距离的位置，从而，从螺旋线的螺紋头到此端面具有传统的螺紋槽。在螺紋自攻过程的一开始，在所述至少一个螺旋线与螺紋头相连 的区段上，相对紧固件旋入方向而言的第一个螺紋台阶的自由端面与 基体啮合。该第一个螺紋台阶具有最小的横截面。通过相邻或下一个 螺紋台阶的构成另一个切口的端面，将此前已制成的相配螺紋进一步 加深，后续的那些螺紋台阶的另一些随后的端面继续这一过程，直至 制出的相配螺紋构成为紧固件螺紋的完好的倒截部。通过至少在所述至少一个螺旋线的与螺紋头相连的区段上的这些螺紋台阶，制成精确 的螺紋倒截部，而不会产生大的材料散裂和基本上不会在相配螺紋周 围区域内的基体上造成损坏。此外，在各个切口上产生较小的面压力。优选地，所述至少一个螺旋线朝螺紋头方向，从螺紋台阶到螺紋 台阶，螺紋高度阶梯状连续减小。这些螺紋台阶从螺紋头出发，在紧 固件旋入时，沿径向连续加深被此前与基体啮合的螺紋台阶所制成的 相配螺紋，直至对于紧固件的螺紋来说为最佳的尺寸。所说螺紋高度是指螺紋背脊到螺紋底部的高度。螺紋底部通常与 杆部的螺紋根直径的圆周面相应，以及，沿径向绕杆部或紧固件的纵 轴线延伸。优选地，所述至少一个螺旋线朝螺紋头方向，从螺紋台阶到螺紋 台阶，在螺紋底部的螺紋宽度阶梯状连续减小，从而使得在两个螺紋 台阶之间过渡区的端面，在侧向以及有利地沿两个横向于螺紋曲线的 方向，从横截面较小的螺紋台阶伸出。端面以及由此制成的切口具有 较大的作用面，用于尤其在脆性材料中有利地去除材料。当紧固件旋 入时，相配螺紋在一个与纵轴线平行延伸的平面内连续增大，直至对 于紧固件的螺紋来说为最佳的尺寸。有利地，在一个螺紋台阶螺紋底 部的螺紋宽度是常数。按另一种实施形式，在螺紋底部的螺紋宽度也 可以随螺紋背脊沿螺紋曲线方向的延伸而改变，按这种实施形式，一 个螺紋背脊的螺紋宽度有利地朝螺紋头方向沿着螺紋曲线减小。此外， 在一个螺紋背脊的螺紋底部上的螺紋宽度，也可以局部增大或减小， 此时它也可以具有沿着其朝螺紋曲线方向延伸的缩腰段。按一种有利的实施形式，所述至少一个螺旋线朝螺紋头方向，从 螺紋台阶到螺紋台阶，螺紋高度和螺紋底部的螺紋宽度连续减小。螺 旋线的横截面朝螺紋头方向有利地从螺紋台阶到螺紋台阶阶梯状变 小。优选地，螺紋台阶到螺紋底部具有恒定的螺紋高度。按此实施形 式，所述至少一个螺旋线的至少与螺紋头连接的区段，在一个平行于 从螺紋底部展开的平面延伸的平面内具有一种阶梯式造型，以及，在制造相配螺紋时在基体内实施阶梯状的材料去除。螺紋背脊或螺旋线 沿径向在外部的棱边平行于从螺紋底部展开的平面延伸。按本发明的另一种有利的方案，螺紋台阶到螺紋底部具有变化的 高度，此时，螺旋线的螺紋高度有利地设计为朝螺紋头方向减小。螺 紋背脊或螺旋线沿径向在外部的棱边，相对于从螺紋底部展开的平面 倾斜一个角度。在其中一个螺紋台阶的端面后，与之相邻的那个螺紋 台阶连续地侵入基体内，直至与此螺紋台阶相邻的下一个端面再次(有 利地阶跃式)增大进入基体的加工深度。有利地，对于紧固件，在每个螺紋台阶中，螺紋背脊或者说螺旋 线沿径向在外部的棱边，或是平行于或是倾斜于从螺紋底部展开的平 面定向。按另一种可选实施形式，也可以在一个紧固件上不同地定向 螺紋背脊，亦即平行和倾斜于从螺紋底部展开的平面定向。优选地，螺紋台阶沿10。至720。的螺紋区延伸，特别有利地沿90° 至360。的螺紋区延伸，由此，为了在基体内制出相配螺紋，所述至少 一个螺旋线的在安置时有利地影响螺紋自攻过程的区段具有足够的长 度。所说明的角度范围是相对杆部而言的，其中，360。的范围表示这 些螺紋台阶沿着紧固件一整圏或者说杆部的整个圆周延伸。优选地，在所述至少一个螺旋线上设有3至10个、有利地4至8 个螺紋台阶，从而保证在基体内有利地去除材料。优选地，螺紋台阶的端面相对于螺紋底部的法线按-10°至+10°的 角度倾斜。通过端面的倾斜，相应地影响每个螺紋台阶在基体内的螺 紋切削特性以及开掘特性。有利地， 一个紧固件的所有螺紋台阶的端 面或所有从一个螺紋台阶到下一个螺紋台阶的过渡区，相对于螺紋底 部的法线按相同的角度定向。或者，在一个紧固件上各螺紋台阶端面 的斜度可以变化。优选地，螺紋台阶端面与相邻螺紋台阶或螺紋背脊相比的高度增 加朝螺紋头方向增大。在紧固件安置过程的开始，基体被与螺紋头相 邻的第一个端面攻入的深度比后续的那些端面大，此时后一个端面仅 仅还以较小的尺寸将已经制成的倒截部或所制成的相配螺紋予以加大。由此，基体在安置过程受到的负荷不那么大，并进一步降低了不 希望的材料散裂的危险。
下面借助实施例详细说明本发明。其中 图l 紧固件的侧视图；图2 图1所示螺旋线的与螺紋头连接的区段的局部透视图； 图3 沿图1中线III-III剖切螺旋线的与螺紋头连接的区段的 局部剖面；以及图4 类似于图2剖切螺旋线的与螺紋头连接的区段的一种改 型的局部剖面。
具体实施方式
原则上在图中相同的部分均采用同样的标记符号。 图1至3中表示的紧固件11是一种用于矿物质基体，如混凝土和 砖砌体的混凝土螺钉，置入基体内事先制成的在这里没有表示的钻孔 中。该紧固件ll有一个螺钉头，作为这里没有表示的安置工具的旋转 作用部13，并有一个带有自攻螺紋21的杆部12，它具有一个背对旋 转作用部13沿安置方向S在前面的自由端16。在自由端16上设有一 个圆锥形收缩段19，它使紧固件11易于导入这里没有表示的钻孔中。 螺紋21具有一个螺旋线22，它有一个在自由端16区域15内的 螺紋头35。螺旋线22的与螺紋头35连接的区段23设有四个横截面 不同的螺紋台阶24、 25、 26、 27，每个螺紋台阶24、 25、 26、 27具 有朝螺紋头35方向定向并且构造成在基体内去除材料的切口的端面 28、 29、 30、 31。螺旋线22朝螺紋头方向，从螺紋台阶到螺紋台阶， 横截面阶梯状连续变小。螺紋台阶24、 25、 26、 27在一个螺紋区上， 使螺旋线22相对于螺紋底部17的高度，由螺旋线22的螺紋全高H 朝螺紋头35方向连续减小。螺紋台阶24、 25、 26、 27朝螺紋头35 方向减小为螺紋高度A、 B、 C和螺紋宽度M、 N、 O和P。螺紋台阶24、 25、 26、 27分别在端面28、 29、 30、 31之间具有恒定的相对于 螺紋底部17的螺紋高度A、 B或C。每个螺紋背脊32、 33、 34在螺 紋底部17上的螺紋宽度M、 N、 O以及螺旋线22在螺紋底部17上的 螺紋宽度P，在螺紋延伸线上都是恒定的。因此，端面28、 29、 30、 31不仅高度而且宽度均增加。螺紋台阶24、 25、 26、 27沿一个约270° 的螺紋区延伸。所有端面28、 29、 30、 31相对于螺紋底部17的法线 18倾斜一个+8。的角度D。端面28、 29、 30、 31朝杆部12的设有旋 转作用部13的端部14的方向定向，因而相对于旋入方向具有负的切 口前角。
在图4所示螺旋线42的与螺紋头连接的包括螺紋台阶44、 45、 46和47的区段43的改型中，其端面48、 49、 50、 51各有不同的高 度增加E、 F、 G、 J，其中，端面48、 49、 50、 51的高度增加E、 F、 G、 J朝杆部12自由端16的方向或朝螺紋头35方向增大。螺紋台阶 44、 45、 46和47分别相对于从螺紋底部17展开的平面倾斜布置，并 因而相对于螺紋底部17分别具有变化的螺紋高度。螺紋台阶的螺紋背 脊52、 53、 54从螺紋头35出发分别在端面48、 49、 50、 51之间上升。 螺紋背脊52相对于从螺紋底部17展开的平面按一个角度延伸，这一 角度比与之相邻设置的螺紋背脊53的相应的角度陡。螺紋背脊53相 对于从螺紋底部17展开的平面按一个角度延伸，这一角度比与之相邻 设置的螺紋背脊54的相应的角度陡。螺紋台阶44、 45、 46、 47的端 面48、 49、 50、 51全都相对于螺紋底部17法线18倾斜-5°的相同角 度K。端面48、 49、 50、 51朝螺紋头方向定向并因而相对于4t入方向 具有正的切口前角。
权利要求
1.紧固件，包括一个用于安置工具的旋转作用部(13)和一个带有自攻螺纹(21)的杆部(12)，所述杆部具有一个背对所述旋转作用部(13)的自由端(16)；其中，所述螺纹(21)具有至少一个螺旋线(22；24)，它在自由端(16)区域(15)内有螺纹头(35)；以及，所述至少一个螺旋线(22；24)的与螺纹头(35)连接的区段(23；43)设有不同横截面的螺纹台阶(24、25、26、27；44、45、46、47)；各螺纹台阶具有至少部分朝螺纹头(35)方向定向并且设计为切口的端面(28、29、30、31；48、49、50、51)，其特征为所述至少一个螺旋线(22；24)朝螺纹头(35)方向从螺纹台阶(24、25、26、27；44、45、46、47)到螺纹台阶(25、26、27；45、46、47)横截面阶梯状连续变小。
2. 按照权利要求l所述的紧固件，其特征为，所述至少一个螺旋 线(22)朝螺紋头(35)方向从螺紋台阶(24、 25、 26、 27)到螺紋 台阶(25、 26、 27)螺紋高度(A、 B、 C)阶梯状连续减小。
3. 按照权利要求1或2所述的紧固件，其特征为，所述至少一个 螺旋线(22)朝螺紋头(35)方向从螺紋台阶(24、 25、 26、 27)到 螺紋台阶(25、 26、 27)在螺紋底部的螺紋宽度(M、 N、 O、 P)阶 梯状连续减小。
4，按照权利要求1至3之一所述的紧固件，其特征为，螺紋台阶 (24、 25、 26、 27)到螺紋底部(17)具有恒定的螺紋高度(A、 B、 C)。
5. 按照权利要求1至4之一所述的紧固件，其特征为，螺紋台阶 (44、 45、 46、 47)到螺紋底部(17)具有变化的螺紋高度(A、 B、C)。
6. 按照权利要求1至5之一所述的紧固件，其特征为，各螺紋台 阶(24、 25、 26、 27; 44、 45、 46、 47)沿10°至720。的螺紋区延伸。
7. 按照权利要求6所述的紧固件，其特征为，各螺紋台阶(24、.25、 26、 27;44、 45、 46、 47)沿900至360。的螺紋区延伸。
8. 按照权利要求1至7之一所述的紧固件，其特征为，在所述至 少一个螺旋线(22; 24 )上设有3至10个、优选4至8个螺紋台阶(24、 25、 26、 27;44、 45、 46、 47)。
9. 按照权利要求1至8之一所述的紧固件，其特征为，螺紋台阶 (24、 25、 26、 27; 44、 45、 46、 47)的端面(28、 29、 30、 31; 48、49、 50、 51)相对于螺紋底部(17)的法线(18)按-10°至+10。的角 度(D; K)倾斜。
10. 按照权利要求1至9之一所述的紧固件，其特征为，螺紋台 阶(44、 45、 46、 47 )的端面(48、 49、 50、 51 )与相邻螺紋台阶(45、 46、 47)相比的高度增加(E、 F、 G、 J)朝螺紋头(35)方向增大。
全文摘要
本发明涉及一种紧固件(11)，包括一个用于安置工具的旋转作用部(13)和一个带有自攻螺纹(21)的杆部(12)，所述杆部具有一个背对所述旋转作用部(13)的自由端(16)。螺纹(21)具有一个螺旋线(22)，它在自由端(16)区域(15)内有螺纹头(35)。螺旋线(22)的与螺纹头(35)连接的区段(23)设有不同横截面的螺纹台阶(25、26、27)，它们具有至少部分朝螺纹头(35)方向定向并且设计为切口的端面。螺旋线(22)朝螺纹头(35)方向从螺纹台阶(25、26、27)到螺纹台阶(26、27)横截面阶梯状连续变小。
文档编号F16B25/00GK101408215SQ200810168960
公开日2009年4月15日 申请日期2008年10月7日 优先权日2007年10月8日
发明者G·奥伯恩德费尔, J·格布哈特, M·施普利特, M·舍费尔, S·奥彭内格尔 申请人:喜利得股份公司