本发明发生于一种螺纹成形的螺钉。
背景技术：
在许多情况中，螺钉被使用在安装位置(在其处尚不存在用于装设螺钉的孔)处。为了简化孔的分开制造，开发了在其前端部处具有钻头切削刃(bohrschneide)的螺钉，从而使得孔可以以螺钉自身来制造。螺钉然后紧接着还切削螺纹到由其自身所制造的孔中。当在此积聚的切屑可被移除或不干扰时，这样的螺钉是有意义的。
为了在切屑干扰的位置处同样使得孔的制造和螺纹的形成变得容易，存在通过成形制造孔的螺钉，螺钉被拧入到该孔中。这种可行性方案尤其在金属片、尤其较薄的金属片的情形中是有利的。孔通过在螺钉旋转的情形中形成的使得金属片软化的摩擦热来制造。在此同时产生翻孔(或拉出部，即durchzug)。
在该形式的一种已知的螺钉的情形中设置成，螺钉杆的与螺钉头背对的前端部光滑地、即不带有螺纹地构造且具有倒圆的尖部。无螺纹的杆区段的长度大于杆的设有螺纹的部分。在光滑的区段中，杆可具有倒圆的四边形的横截面(de3909725c1)。
在另一孔成形和螺纹成形的螺钉的情形中同样设置有前部光滑的、在其直径上由前端部起增加的区段，其在平整的端面中截止。光滑的区段可具有倒圆的、呈螺纹状延伸的肋(de102006034583a1)。
在一种类似的螺钉的情形中，额外的呈锥形的尖部被接上到无螺纹的光滑的区段的钝的前端部处(de102006034585a1)。
在还另一螺纹成形的螺钉的情形中同样设置有前部的无螺纹的成形区段，其横截面在朝向倒圆的螺钉尖部的方向上较小。在此，无螺纹的成形区段的横截面是三叶形的(de102008033509a1，de102010000702a1)。
此外已知一种带有螺钉的螺纹连接，其具有无螺纹的尖部，该尖部带有隆起的锥体的基本形状，该锥体在四个侧面处被如此地削平，即，削平部在其间构成棱边(de29801813u1)。
对于所有这些已知的解决方案而言共同的是，其穿过由于摩擦热而变得塑性的金属片且在扩大一次性产生的孔的情形中设置有更长的无螺纹的且进而光滑的扩大的区段。另外的措施在于在轴向上伸延的肋(rippe)或棱边(其或多或少程度地突出)的布置和可凹入(eingebaucht)或凸出(ausgebaucht)的纵向轮廓的变型方案。
此时然而还存在这样的应用情况，在其中孔已存在于金属片元件中，自身构成其螺纹的螺钉应被拧入到该孔中。恰在非常薄的金属片的情形中此时然而存在如下困难，即，金属片对于实现螺钉的足够的保持力或者过扭强度(überdrehfestigkeit)而言太薄。当螺钉以螺丝刀被拧入时，就在螺钉头的止挡之前扭矩突然提高，从而此处需要螺钉的较高的过扭强度。
技术实现要素：
本发明基于如下目的，即，创造一种螺纹成形的螺钉，其在较薄的金属片的情形中同样具有足够的保持力和过扭强度。
为了实现该目的，本发明提出了一种带有在权利要求1中所提及的特征的螺钉。本发明的改进方案是从属权利要求的对象。
在大多数被使用在未冲孔的金属片的情形中的已知的螺钉为了孔的扩大使用光滑的无螺纹的区段时，在由本发明所建议的首先设置用于冲孔金属片的螺钉的情形中螺纹直至前部的、必要时倒圆的螺钉端部连续地构造。螺钉的杆具有前部的成形区段，在其中杆的横截面尤其连续地在朝向前部的螺钉端部的方向上减小。该前部的成形区段与同样此处存在的所构造的螺纹一起用于形成现存的孔的边缘。其自然首先包括在孔的边缘中逆螺纹的构造。在前部的螺钉端部朝向螺钉头的方向上看前部的成形区段便联接有螺钉区段，在其中杆呈柱状构造、即具有恒定的横截面。在成形区段中构造有至少一个肋，其相交于螺钉螺纹。该肋构成一种相对螺钉螺纹的逆螺纹，其中，该逆螺纹仅部分且不完整地构造。令人惊讶地被证实的是，通过该措施金属片材料平行于螺钉的进给方向被挤压且因此构成拧入凸缘(einschraubkragen)或者翻孔。该拧入凸缘取决于其多长地构造提高连接的保持力，因为存在更多的用于逆螺纹且进而用于螺钉螺纹到逆螺纹中的接合的空间。取决于至少一个肋相对螺钉螺纹的定向，材料仅在进给方向上或还逆着进给方向被挤压。根据本发明的螺钉设置用于到可延展的材料、尤其金属片中的拧入，即在其失效(例如折断)之前塑性变形的材料。
在本发明的改进方案中，肋倾斜于纵轴线伸延。
以该方式可有助于平行于螺钉的进给方向的材料挤压。
在本发明的改进方案中，肋在相对螺钉螺纹的定向相反的定向上伸延。
以该方式可实现，材料挤压主要在进给方向上实现。在拧入螺钉的情形中，面对螺钉头的表面因此近似保持平坦且形成的拧入凸缘或者翻边主要在进给方向上延伸。在拧入过程开始时总是进行逆着进给方向的最小的材料挤压。面对螺钉头的表面因此不保持绝对平坦而是其逆着进给方向构造最小的呈环形的凸起。
在本发明的改进方案中，在肋与螺钉螺纹之间的角度(γ)大于0°且小于180°。只要该至少一个肋相交于螺钉螺纹，则构成拧入凸缘或者翻孔。
在螺钉螺纹和肋的相反定向的情形中在螺钉轴线与肋之间55°的角度被证实是特别有利的。肋的特别有利的效果在相对螺钉轴线的40与70°之间的角度的情形中在肋和螺钉螺纹的相反定向的情形中存在。
在本发明的另外的设计方案中可设置成，构成不完整的反向的螺纹的肋相比例如相对该螺钉的纵轴线以大约30至60度的角度的螺纹更陡地伸延。
如下被提及，即，螺钉螺纹到达直至前部的螺钉端部或者紧邻在前部的螺钉端部处开始。根据本发明的另一特征此时可设置成，肋以与螺钉螺纹的前端部或者开端的某一轴向间距开始。在螺钉的前端部处于是首先构造有螺钉螺纹的在其中不存在肋的区段。
在本发明的改进方案中可设置成，构成不完整的逆螺纹的肋在成形区段到杆的柱状的区段中的过渡之前截止，即在该处还具有某一间距。如果孔已几乎达到其最终的尺寸，用于构成拧入凸缘的金属片材料的所提及的挤压于是不再必要或有意义。因此如下是有意义的，即，使肋间隔地在杆的柱状区段的开端之前截止。
例如在改进方案中可设置成，肋延伸经过螺钉螺纹的两个至四个螺纹线(或螺纹道，即gewindegänge)。
如下被提及，即，该肋是一种不完整构造的逆螺纹。根据另一特征可设置成，肋的高度还小于螺纹的螺纹高度，从而使得螺纹呈现不间断的明显凸出的螺纹棱边。例如，肋的高度大约是螺钉螺纹的螺纹高度的一半大。
螺钉可具有连续地呈圆形的横截面。如下然而同样可能的且处在本发明的范畴中的是，其具有三叶形的横截面，其中，在螺钉杆的长度上与圆形的偏差可以是不同的。三叶形的螺钉形状由先前所提及的de102010000702已知，其在此被参照且其通过参考被引用至本说明书的内容。
当如此处设置为可行性方案那样的肋仅延伸经过螺钉杆的较短的长度时，根据本发明的另一特征可设置成，设置有多个这样的肋，其可例如彼此相同地构造且均匀地在周缘上分布地布置。
在本发明的改进方案中，前部的螺钉端部被倒圆、尤其被呈半球形地倒圆。
在本发明的改进方案中，螺钉螺纹构造成金属片螺纹。
附图说明
本发明的另外的特征、细节和优点由权利要求和摘要(其两者的原文通过参考被引用至该说明书的内容中)、本发明的优选的实施形式的下面的说明以及借助附图得出。在此，不同实施形式的单个特征可以任意的方式被组合，而不离开本发明的范畴。其中：
图1显示了根据本发明的螺钉的部分剖面的侧视图，
图2显示了在拧入螺纹成形的螺钉之前和之后的根据现有技术的螺纹成形的螺钉的示意性图示连同预冲孔的构件的截面视图，
图3显示了在拧入螺纹成形的螺钉之前和之后的图1的根据本发明的螺纹成形的螺钉的示意性图示连同预冲孔的构件的截面视图，且
图4显示了在拧入螺纹成形的螺钉之前和之后的根据另一实施形式的根据本发明的螺纹成形的螺钉的示意性图示连同预冲孔的构件的截面视图。
具体实施方式
在图1中示出的螺钉包含带有平整的底面2的螺钉头1。在与平整的底面2相对而置的端面3中构造有凹处形式的螺钉驱动构造4，其是一种通常的使得转矩传递成为可能的构造。由螺钉头1的底面起，螺钉杆5延伸直至前端部6，其大约呈半球形地倒圆地构造。
螺钉杆5可被粗略地划分成两个区段，即由螺钉头1的底面2出发的第一柱状区段7和联接到其处的成形区段8，在其中杆5具有连续地减小的横截面和直径。该区段8在示出的且描述的实施形式的情形中还可称作截顶锥形的(kegelstumpfförmig)。
在杆5的整个长度上延伸有螺钉螺纹9，其直至前部的螺钉端部6连续地构造。在螺钉端部6处的螺钉螺纹9的开端在图1的图示中在此处在杆5的背对观察者的侧面上且不可被辩认出。
在锥形的成形区段8内，在示出的实施形式的情形中构造有肋10，其延伸经过螺钉螺纹9的大约三个螺纹线。肋10在相对螺钉螺纹9的定向相反的定向上伸延。在示出的实施例中，螺纹9是右旋螺纹(rechtsgewinde)，而肋10大约根据不完整地构造的左旋螺纹的形式布置。
由肋10构成的螺纹的斜率(或升角，即steigung)明显大于螺钉螺纹9的斜率。在肋10的纵向与螺钉的纵轴线之间的角度α在示出的例子中为大约55度。在肋10的纵向与螺钉螺纹9之间的角度γ大约为40度。在螺钉的纵轴线与螺钉螺纹9之间的角度β大约为95度。角度γ由在β与α之间的差得出。
当由前部的螺钉端部6和螺钉螺纹9的开端出发时，肋在与该前部的螺钉端部6的某一间距a中才开始，且其在成形区段8到螺钉杆5的柱状的区段7中的过渡之前截止。在其中存在肋10的区域的轴向长度b小于前部的无肋的区段的长度a。
如同样可由附图得悉的那样，肋10的高度、也就是说其外棱边与螺钉螺纹9的螺纹底部的径向间距小于螺钉螺纹的螺纹高度。由此，螺纹9的螺纹棱边还在区域b中保持不受干扰地存在。
图1由一侧显示了螺钉。在螺钉的在该图中不可见的相对而置的侧面上可存在相同的肋10。
图2的图示显示了根据现有技术的螺纹成形的螺钉20。如下可被立即辩认出，即，该螺钉20的螺钉螺纹不具有相交于螺钉螺纹的肋。
图2示意性地进一步显示了构件22，在其中设置有准备好的通孔24a。螺纹成形的螺钉20被拧入到构件22中或者到通孔24a中。
图2进一步示意性地显示了在拧入螺纹成形的螺钉20之后的构件22。通孔24a此时被扩大至通孔24b，其一方面具有更大的直径且另一方面具有更大的长度。通过拧入螺纹成形的螺钉20形成翻孔26，其由构件22的原有的形状出发在螺钉20的进给方向上延伸。
翻孔26然而非常短地构造且恰在带有较小材料厚度的构件22的情形中不可确保螺钉20的较高的过扭能力。
图3的图示显示了根据本发明的螺纹成形的螺钉12，如其已在图1中示出的那样。螺钉12如已借助图1说明的那样具有肋10，其在相对螺钉螺纹9的相反的定向上延伸经过螺钉螺纹9的大约三个螺纹线。
图3再次显示了带有准备好的通孔24a的构件22。
另外图3显示了在根据本发明的螺纹成形的螺钉12被拧入之后的构件22。通孔24a通过拧入根据本发明的螺纹成形的螺钉被扩大至通孔24c，其相对在拧入螺钉之前的通孔24a具有更大的直径且还具有更大的长度。因为通过根据本发明的螺纹成形的螺钉的拧入产生翻孔28，其相对根据图2的翻孔26具有明显更大的长度。在图3的示意性的图示的情形中，翻孔28的长度大约与构件22的材料厚度一样大。根据本发明的螺纹成形的螺钉可因此经由明显更多的螺纹线与构件22处在连接中，从而获得根据本发明的螺钉的非常高的过扭能力以及相对常规的螺钉明显被改善的保持力。
在此，翻孔的变大通过肋10的作用形成。在拧入根据本发明的螺纹成形的螺钉的情形中，肋10在进给方向上、在图3中即向下挤压在通孔24a的壁部的区域中的材料。由此，该翻孔28相对图2的翻孔26被延长。
图4的图示显示了根据本发明的另一螺纹成形的螺钉30。螺钉30原则上相同于在图3中的根据本发明的螺钉12构造，仅肋32不像在螺钉12的情形中在相对螺钉螺纹9的相反的定向上而是在与螺钉螺钉9的相同的定向上布置。因此，肋32与螺钉30的纵轴线围成-55°的角度。
在将螺钉30拧入到构件22中的情形中，通孔24a由此不仅在其直径上变大，而且形成在构件22的背对螺钉头的底面上的第一翻孔34以及在构件22的面对螺钉头30的侧面上的第二翻孔36。在拧入螺钉30的情形中，肋32如此地起作用，即，材料由通孔24a的壁部逆着进给方向被向上挤压，从而构成翻孔36。同时，肋32然而令人惊讶地还用于，在进给方向上构造翻孔34且翻孔34虽然短于图3的翻孔28，然而总是长于图2的翻孔26。
不仅利用图1和图3的根据本发明的螺纹成形的螺钉12而且图4的根据本发明的螺纹成形的螺钉30，能因此相对常规的螺纹成形的螺钉20恰在较薄的金属片的情形中获得明显更大的保持力和明显更大的过扭能力，因为在根据本发明的螺钉12,30被完全拧入到构件22中之后，通过翻孔28或者34,36的构造螺钉螺纹9的更多的螺纹线与构件32处在接合中。