专利名称：螺钉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种形成螺纹的螺钉。
背景技术：
彼此可分离地连接的金属板组件通常通过金属板螺钉或经改型的螺纹元件以螺 钉连接在一起。通常，螺钉连接需要组件以及待被夹持的部件是穿孔的。组件可以通过钻 孔、冲孔、深拉等来穿孔。螺纹通过在插入过程期间由螺钉自身来预形成和/或预切割或形 成。已知的是形成孔和螺纹的螺钉，其包括具有螺纹部分和邻接的无螺纹部分的螺钉 杆。螺钉杆的无螺纹部分在螺纹邻接的部分具有圆柱形，因此，其直径不改变。该圆柱形部 分的长度应对应于金属板厚度的四倍。螺钉尖端球状地形成(DE 3909725)。同样已知的是具有圆柱形螺纹部分和以实际的尖锐尖端终止的锥形尖端的形成 螺纹的螺钉。在螺钉尖端部设置螺纹圈(DE 10 2006 058 464)。
发明内容
本发明的任务在于开发出一种具有改善性能的形成螺纹的螺钉。为了完成该任务，本发明提出一种具有在权利要求1中所述的特征的螺钉。本发 明的其它实施例是从属权利要求的内容。与当前的技术状况相比，无螺纹部分的直径直接在螺纹的端部处减小。该具有递 减直径的至少部分无螺纹部分用于在产生孔之后形成通道，用于在材料中更好地保持螺 纹。因此将该部分称作形成部分(成形部分)。在本发明的实施例中，可有利的是，投影垂直于螺钉纵向轴线的平面的螺钉杆的 偏离圆形形状的螺纹刃体现为多边形，尤其是具有圆角和凸侧边的三角形，因此形状还被 称为多边形。具体地说，提出了螺钉的螺纹部分的芯截面也具有这种形状。在本发明的实施例中，可有利的是，螺钉杆的螺纹部分具有邻接所述形成部分的 第一、实际上为凹槽部分以及延伸到螺钉头部的邻接的第二保持部分。可有利的是，在所述 保持部分通过所述螺钉杆的截面与凹槽部分相比具有较少的多边形形状。具体地说，所述 保持部分可以具有圆形截面。这考虑到在旋进阻力不是太大的情况下凹槽部分首先在所形 成的通道中形成螺纹。在直接位于螺钉头部下方的保持部分中，正是将要螺钉连接的元件 的实际紧固应当发生的地方。在本发明的另一实施例中，可有利的是，所述螺钉的无螺纹杆部分的截面具有多 边形形状，特别是具有圆角和凸形侧边的三角形形状。在优选的实施例中，如果适用，则所述螺钉在其整个长度上除了保持部分之外具 有这种多边形截面。所述螺纹部分的外直径可以在所述形成部分之前形成有递减的直径。
所述形成部分的边线可以至少部分地直线延伸，从而所述形成部分被形成为锥形。然而，还可能的是，所述形成部分的边线以曲线延伸，由此其可以包括恒定的曲率 或者也可两个部分具有不同的但恒定的曲率。所述形成部分可以完全地无螺纹，或者部分地无螺纹。例如，从其前端开始，所述 螺钉尖端可以具有最初在几个螺纹圈上延伸然后邻接表面平滑的部分的螺纹。这些最初的 螺纹圈使得螺钉容易地穿入到其应当形成孔的材料中。邻接的无螺纹部分将该孔扩大。还可能的是，从尖端开始的所述形成部分首先保持平滑，但就在其到达所述凹槽 部分之前，在所述形成部分中设置螺纹，由此螺纹高度逐渐地增加。已经证实特别合理的是所述螺纹包括圆螺纹。本发明提出的螺钉不仅可以应用于金属板，而且可以应用于纤维复合材料和塑 料，以及应用于由组合材料制成的紧固对象。
本发明的其它特征、细节和优点从权利要求书和发明内容、基于参考描述内容的 字词、本发明优选实施例的以下描述以及附图中得出。由此示出
图1是由本发明提出的螺钉的侧视图； 图2是螺钉的截面； 图3是放大比例的轴向部分； 图4是根据第二实施例的螺钉的侧视图； 图5是设置有头部的曲头钉的侧视图； 图6是沿线VI-VI的曲头钉的截面； 图7是沿线VII-VII的曲头钉的截面； 图8是根据另一实施例的螺钉的侧视图； 图9是根据又一实施例的螺钉的前部； 图10是插入的螺钉；
图11是根据另一实施例的螺钉的侧视图； 图12是图11的螺钉的螺纹的细节。
具体实施例方式在图1中示出的螺钉包括螺钉头部1，螺钉头部1具有位于其端面2中的用于驱动 螺钉的凹陷。也可以将突出件设置为螺钉驱动件。从螺钉头部1的位于平面的下侧3，螺钉杆4沿中部延伸，其从螺钉头部1开始， 首先是圆柱形，并具有螺纹5。然后，螺纹在相对短的部分6处终止。该部分包括所谓的槽 区。该部分表示为螺纹5，无螺纹部分7然后邻接螺纹5，并在圆形尖端8终止。在图1中 看到的无螺纹部分7的外轮廓9始终以曲率延伸，实际上以恒定的曲率延伸。总之，无螺纹 部分7形成弹形尖部。图2示出螺钉杆的截面。同时，出于简化的原因，将螺纹的外直径的形状转变为平 面。因此，看出截面是通过螺钉杆从带有圆角和凸形侧边的三角形形成。也将这种形状称为三角形状。该截面形状在螺钉中体现在螺纹部分的芯中以及体现在螺纹5的外直径中以及 体现在无螺纹部分7中。图3示出通过螺钉的杆4的螺纹部分的放大比例的局部部分。这里看出，螺纹5 是圆螺纹，其中螺纹圈在突出处以及在凹陷处均为圆形。虽然图1示出前部7完全地保持无螺纹的螺钉，但图4示出一种螺钉的侧视图，在 该螺钉上，前凹槽部分17从尖锐边缘尖端18开始，首先保持无螺纹，然后在邻接的部分上 逐渐地形成螺纹，直到其过渡为具有完全形成螺纹的杆部4为止。在下面的段落中，现在涉及的图5示出了生产出所示的螺钉的坯件。尽管在侧视 图中不能明显地识别出不同的截面形状，但是这在初始产品的图示中是更有可能的。作为 用于生产螺钉的初始产品，使用线材，在线材上首先形成螺钉头部1。该螺钉头部1在部分 地以剖视方式绘出的图5示出，因此还可以看到在头部中设置的用于驱动螺钉的凹陷。在 螺钉头部1的下侧的正下方，线材具有直径上略微更大的截面。该部分14的长度大约对应 于直径。在该第一部分14上，线材的剩余部分然后邻接直径比上面区域的直径稍微更小的 部分。从图6和图7可以看出，在生产螺钉的这一阶段，由步骤划分的两个部分的截面形状 是不同的。在直接邻接螺钉头部的部分14中，截面例如完全是圆形的，而其在其它部分具 有已经讨论的多边形。在轧制螺纹之后保持这两种不同的截面形状和截面尺寸。因此，在图 8中示出的螺钉再次示出邻接螺钉头部的保持部分14，凹槽部分15然后邻接保持部分14， 其中截面具有多边形。该多边形还在凹槽部分7上继续延至螺钉尖端8。在图8的实施例 中，螺钉尖端7具有两个部分，其中边线9以曲率延伸，并且两个部分具有不同的曲率，由此 形成一种凹痕10。
在图9示出的实施例中，仅在由本发明提出的螺钉的前面区域中，直接地在螺钉 尖端观处，提供了延伸大约两个螺纹圈25的螺纹，然后邻接的是形成部分的无螺纹部分 19。仅在过渡为圆柱形螺纹时，提供了部分4，然后又是杆螺纹5。该前面的螺纹25还用于 加快并改进螺钉穿透到需要形成孔的材料中。一旦螺钉穿过，无螺纹部分就额外用于将孔 重塑为通道。在该通道中，螺纹然后通过凹槽部分而形成。图11示出螺钉的另一实施例的侧视图，其中螺钉具有所谓的塑料螺纹。在各个螺 钉圈之间设置间隙。如图11右侧所示，螺纹的顶尖角为大约40°。螺纹是对称的。螺纹未 形成尖锐的螺纹边缘，而是形成在图12左侧看到的扁平形。所描述的螺钉的使用
可以参照图10最佳地阐明这里提出的螺钉的连接类型。作为示例，在过程中使用图8 的螺钉。在高压条件下在待被连接的组件上按压具有截面被形成为带有圆的角和侧边的三 角形的弹形尖端的螺钉，并借助于螺丝刀或此类工具以高速驱动。通过由此产生的摩擦热， 组件变得塑性可延展，从而弹形尖端可以穿过组件材料。此时在尖端穿过之后具有圆角的 近似三角形截面确保其仍然非常快速地旋转；因此在高压下按压，但是其在圆周上仅通过 摩擦逐点支撑。因此，避免了螺钉和组件之间的焊接作用。当尖端已经几乎全部穿到组件中，并且已经同时出现一种通道时，基于对正常的 螺钉驱动速度的阻力增大，速度减小。同时，接触压力减小。现在，螺纹5的第一螺纹圈接 合到组件中，因此出现强制性的进给。因此，形成螺纹的过程开始。
螺纹还具有前面描述的带有圆角的三角形轮廓。该轮廓还具有如下优点摩擦接 触不沿整个圆周产生，而是仅在特定的点产生，从而摩擦阻力减小，因此产生较小的螺旋扭 矩。同时，以这种方式形成螺纹孔的组件材料具有向内弹回的趋势。因此，产生一种自保持 力，这额外产生防止意外松动的稳固的螺钉连接。结果可以从图10中看到。这里看到，在需要在其上紧固第一金属板21的第二金 属板20中，形成通道，通道沿轴向方向形成较长的壁，螺钉的螺纹在其中接合。螺钉杆的该 部分对应于参照图5阐明的保持部分14。
权利要求
1. 一种形成孔和螺纹的螺钉，具有1.1螺钉头部(1)，1. 2所述螺钉头部(1)具有驱动螺钉的形状，1.3螺钉杆(4)，1.4所述螺钉杆(4)具有圆柱形螺纹部分，以及1.5形成部分(7)，所述形成部分(7)至少部分地延伸至无螺纹的螺钉尖端(8)，1.6通过所述形成部分(7)，截面沿朝向所述螺钉尖端(8)的方向连续地减小。
2.根据权利要求1所述的螺钉，其中，所述螺钉杆的螺纹( 具有在截面为多边 形特别是具有圆角和凸曲线侧边的三角形的柱体中刻出的螺纹边缘。
3.根据权利要求1或2所述的螺钉，其中，所述螺钉杆的螺纹部分的芯截面具有 多边形形状，特别是具有圆角和凸侧边的三角形形状。
4.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述螺纹部分具有邻接所 述形成部分的第一凹槽部分(1 以及邻接到所述第一凹槽部分(1 的且延伸到所述螺钉 头部(1)的保持部分(14)，其中，所述螺钉杆的截面被形成为比所述凹槽部分(1 更欠多 边形形状。
5.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的螺钉，其中，无螺纹的杆部分(7)的截 面具有多边形特别是具有圆角和凸侧边的三角形的形状。
6.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述螺纹(5)的外直径在 从所述螺纹部分过渡到所述形成部分(7)时减小。
7.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述形成部分(17)的边 线(9)至少部分地沿直线延伸。
8.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述螺钉尖端形成尖点 (18)。
9.根据权利要求1至7中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述形成部分(7)的所 述边线(9)以曲线延伸。
10.根据权利要求1至7和权利要求9中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述螺钉 尖端⑶为圆形。
11.根据权利要求9或10所述的螺钉，其中，所述无螺纹的形成部分(7)的所述边线 (9)具有恒定的曲率。
12.根据权利要求9或10所述的螺钉，其中，所述无螺纹的形成部分(7)的所述边线 (9)具有不同的但恒定的曲率的两个部分。
13.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述形成部分具有从所 述螺钉尖端08)开始的第一螺纹(25)，所述形成部分的所述无螺纹部分邻接所述第一螺 纹(25)。
14.根据权利要求1至12中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述形成部分从所述 螺钉点(18)开始是无螺纹的，并且在所述螺纹部分之前具有具有递增螺纹高度的螺纹。
15.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述螺钉杆的螺纹 (5)被形成为圆螺纹。
16.根据权利要求1至14中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述螺钉杆的螺纹(5)被形成为公制螺纹。
17.根据权利要求1至14中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述螺钉杆的螺 纹( 被形成为金属板螺纹。
18.根据权利要求1至14中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述螺钉杆的螺 纹(5)被形成为自攻螺纹。
19.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述螺钉杆的螺纹 (5)被形成为不对称螺纹。
20.根据权利要求1至14和权利要求19中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述螺 钉杆的螺纹( 被形成为粗螺纹。
21.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述螺钉杆的螺纹 (5)被形成为左旋螺纹。
22.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的螺钉，其中，所述螺钉杆的螺纹 (5)被形成为双头螺纹。
23.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的螺钉的应用包括纤维复合材料。
24.根据权利要求1至22中的一项权利要求所述的螺钉的应用包括塑料。
全文摘要
一种具有多边形截面的螺钉包括螺纹部分(5)和从所述螺纹部分(5)延伸到前面的圆形螺钉尖端(8)的无螺纹部分(7)。所述无螺纹部分(7)的边线平滑地延伸，并且以恒定的曲率连续地从所述螺纹部分(5)延伸到尖端(8)。螺钉用于将元件附接到面板组件，其中，螺钉自身在面板组件中产生孔并形成螺纹。
文档编号F16B25/10GK102089536SQ200980126462
公开日2011年6月8日 申请日期2009年7月3日 优先权日2008年7月7日
发明者维尔特魏因 B. 申请人:阿诺德成形技术有限责任两合公司