带有多线的头部下方螺纹的螺钉和为此的固定系统的制作方法

本发明涉及一种螺钉，该螺钉包括具有用于工具的接合部的头部、杆和尖端，其中，在头部下方紧接着无螺纹的区段设置多线的头部下方螺纹。这种螺钉用于将建筑外壳元件的型材固定在基础结构上。

此外，本发明涉及一种包括这种螺钉的固定系统以及将这种螺钉用于固定建筑外壳元件的应用。

背景技术：

建筑外壳元件应理解为用于覆盖屋顶和墙壁的元件、例如嵌板或夹芯嵌板、梯形板、高型材元件或波形型材元件。在此，夹芯嵌板通常包括隔离材料与薄金属板的复合物并且在下文中也称为层叠结构。基础结构通常包括木材和/或金属(型材)，但也可以包括砌砖或混凝土。

建筑外壳元件的特征在于，其具有成型轮廓并且因此不(能)完全平放在平面的基础结构上。此外，尤其是在屋顶结构中使用梯形板时，所述建筑外壳元件必须固定到轮廓凸出的位置处，以避免雨水入侵。这使得利用传统的固定器的拧入过程变得困难，因为存在如下风险：由于过强的旋拧使型材弯曲或者损坏，或者在不足够强的固定的情况下型材易受风载荷的影响。

该问题在现有技术中已知地如下解决：设有单独的头部下方螺纹。在基础结构中的拧入过程结束前不久，头部下方螺纹嵌入到型材板中并且将该型材板有针对性地压紧到螺钉头部上。因此，型材盖板直接保持在固定器上并且可以将作用到盖板上的负载直接导入到固定器中。如果不存在头部下方螺纹，则盖板可能在负载朝向基础结构的情况下被向下压(根据隔离层的强度)，这又损害了屋顶结构的密封性。

头部下方螺纹经常与设置在螺纹区段和头部下侧之间的无螺纹的杆区段结合使用。由此，在拧入过程快结束时将型材板朝向螺钉头部牵拉并且到达无螺纹的区段中。在那里，螺钉可以在型材板中自由转动并且因此调准螺纹连接；板相对于头部的位置保持不变。同时实现了防松性。此外，在无螺纹的区段中可以设有垫圈或密封元件或者这两者的组合。

即使无螺纹的区段、头部下方螺纹和垫圈/密封元件的组合被证明是可行的，然而该组合具有如下问题：型材板作为最上方的并且最多地暴露于环境力下的元件由根据现有技术的螺钉在安装状态中仅由螺纹收尾部承载。

该问题由本申请人的de102014000940a1如下克服:在那里说明的螺钉(图1)具有如下特点：头部侧的螺纹收尾部如此构造，使得朝向头部的螺纹侧面到头部下侧不小于一个恒定距离并且因此限定一个端部平面。所述螺纹侧面由此形成比切断收尾或平收尾的螺纹收尾部更大的支撑面。然而该改进的支撑面本身仅设置在一侧，型材板的挤压力虽然面状地、但在周缘上非对称地作用到头部下侧上。

技术实现要素：

本发明的目的在于，改进上述现有技术的螺钉、尤其是提高操作的安全性以及提高在安装状态中的保持力。

该目的通过根据独立权利要求所述的一种螺钉、一种固定系统和这种螺钉的一种应用得以实现。从属权利要求分别说明有利的设计方案。

因此，按照本发明的螺钉包括：头部，该头部具有用于工具的接合部；杆，该杆至少具有第一和第二螺纹区段；和尖端。第一螺纹区段为头部下方螺纹，该头部下方螺纹紧接着无螺纹的头部下方区段。该头部下方螺纹设计为至少双线的螺纹，其中，第一螺纹区段的螺距大于第二螺纹区段的螺距，并且在第一螺纹区段的整个螺纹长度上的轴向行程差为最多3.5mm。

如在现有技术中常见的那样，螺距被看作是同一螺纹线的两个相邻螺纹尖端的沿轴向测量的距离，其也可以直观地观察为每完整360°一周所经历的拧入深度。按照本发明要求：(由于不同的螺距)，关于第一螺纹区段的整个螺纹长度，第一螺纹区段相对于第二螺纹区段可达到的行程差可以是最多3.5mm。从技术方面看这表示：第一螺纹区段在其整个圈长上观察，处于嵌接的构件比当前与第二螺纹区段嵌接的构件沿轴向进一步运动最多3.5mm。当螺钉借助第二螺纹区段以距离x沉入基础结构中时；在或者说当短的第一螺纹区段被完全通过时，与第一螺纹区段嵌接的盖板在同样时间中进一步运动了最多x+3.5mm。在安装时，螺钉于是在到达盖板的端部位置前不久比螺钉沉入到基础结构中更显著地朝向螺钉头部运动。由此能够保证：盖板不会如在现有技术中可能的那样容易地朝向基础结构弯曲。因此实现了更高的操作安全性。

有利的是：在第一和第二螺纹区段之间设有无螺纹的杆区段。固定器的拧入深度与包括盖板和隔离层的层叠结构相匹配。该层叠结构在制造技术上最简单地能够通过变化长度的无螺纹的杆区段实现。在此，第二螺纹区段优选从杆(即螺钉的轴向的、基本上柱形的部分)伸展直至尖端中。“直至尖端中”在此是指尖端的逐渐变细的部分并且不仅仅是直至螺钉的最外部的尖端的螺纹线。所述尖端可以完全设计为钻头尖端或挤压尖端并且仍然具有延伸直至尖端中的螺纹区段。

在一种优选实施形式中，将第一螺纹区段的螺距选择为第二螺纹区段的螺距的至少1.7倍并且最多4倍。在一种进一步的具体方案中，将螺钉公称直径选择为在4mm和8mm之间并且将第一螺纹区段的螺距选择为在1mm和3mm之间。其他的值通过根据上述数据的逆算得出。

由于在螺纹区段中多线的(至少双线的)螺纹加上所要求的相对于螺纹区段更高的螺距，所设计的螺纹线数量(表述为多倍的卷绕数)可以是非常小的。在一种优选实施形式中，头部下方螺纹或者说第一螺纹区段具有仅0.5至1.5倍的圈长、优选甚至仅0.5至0.8倍的圈长。

头部下方螺纹或者说第一螺纹区段的头部侧的收尾部的设计方案可以设计为切断的。切断在此是指螺纹线的突然终止，而不对侧面横截面或者侧面高度进行期望的改型。也可设想倒圆的设计方案。在另一种实施形式中，头部下方螺纹或者说第一螺纹区段的收尾部的朝向头部下侧的螺纹侧面可以这样设计：使得所述螺纹侧面到头部下侧不小于一个恒定距离并且因此限定一个端部平面。由此形成至少两个围绕周缘对称分布的用于待安装的或者已安装的盖板的支承点或支承面。

在另一种实施形式中，按照本发明的螺钉具有在第一螺纹区段中非对称设计的螺纹。非对称的螺纹显示出螺纹侧面、的不同的角度α、β。所述角度在此情形中定义为在螺纹侧面上的切线和到螺纹中心轴线的垂线之间的角度(参考这些直线在螺纹牙底上的螺纹侧面的足点上的交点)。

在此优选：在第一螺纹区段中，头部侧的(＝沿轴向朝向头部的)螺纹侧面设计为比尖端侧的(＝沿轴向朝向尖端的)侧面更陡(＝更锐角)。

按照本发明的螺钉的尖端可以设计为钻头尖端、设计为自攻的、切螺纹的或者挤压尖端并且完全或部分具有单线或多线的螺纹。该设计方案根据使用目的和材料调整，螺钉应保持在该材料中。

螺钉头部本身可以如在现有技术中已知的那样设计，所述螺钉头部的个别构造(六角形头部、柱形头部、埋头、圆形头部、扁圆头部或类似物)对于本发明起次要作用。力结合部可以根据需求进行设计(梅花头、一字头、外六角/内六角…)并且对于手动及机器操作进行优化。优选，头部具有平的下侧(朝向杆)或者具有作为碟形的、沿径向背离杆的扩宽部，该扩宽部改进在待螺纹连接的材料上的支承。

可以使用(在需要时硬化的)碳钢、优质钢或者双金属结构作为用于按照本发明的螺钉的材料。

作为型材板的固定装置的钉入到基础结构中的、按照本发明的螺钉能够描述为固定系统，其中，所述型材板加上可能的隔离层称为层叠结构。

据此，用于固定在基础结构上的固定系统包括层叠结构以及如上所述的螺钉，该层叠结构至少具有一个薄的、固定的板作为外部元件。层叠结构的厚度在此优选基本上等于在第一螺纹区段和第二螺纹区段之间的无螺纹的杆区段的长度加上第一头部下方区段的轴向长度加上无螺纹的头部下方区段的长度。该设计规则针对应用情形优化螺钉。

在设计无螺纹的头部下方区段的长度时要注意基本上两种应用情形。其中一种情形是：螺钉应与附加的垫圈和/或密封元件(密封圈、隔离物)一起安装。在没有附加元件的简单的情形中，在此固定系统中无螺纹的头部下方区段的轴向长度基本上等于层叠结构的板的厚度。在带有附加元件的较复杂的情形中，无螺纹的头部下方区段的轴向长度基本上等于层叠结构的板加上可选的衬垫和密封元件的厚度。通过所述设计方案可以保证：在旋入时外部的型材板到达到无螺纹的头部下方区段中，在那里由头部下方螺纹的至少两个收尾部支撑并且经由可能设置的垫圈/密封元件朝向头部挤压。同时实现了防松性。

按照本发明的螺钉应用于将带有和不带有隔离元件的建筑外壳元件、如板元件、嵌板、夹芯嵌板、梯形型材安装或者固定在由金属、木材、砌砖和/或混凝土制成的基础结构上。

附图说明

现在参考附图示例性地阐述本发明。图中示出：

图1示出示出头部下方螺纹的头部侧的收尾部的一种设计方案，

图2示出头部下方螺纹的一种优选实施形式的细节，

图3示出示出头部下方螺纹的头部侧的收尾部的一种设计方案，

图4示出示出头部下方螺纹的头部侧的收尾部的一种设计方案，

图5示出按照本发明的包括头部和杆的螺钉。

具体实施方式

图5示出螺钉10，该螺钉包括头部11和限定螺钉纵轴线的杆18。(第二)螺纹区段15从尖端16延伸直至所述杆中。在螺钉10的头部11下方，从头部11朝向尖端16观察跟随有限定长度的无螺纹的头部下方区段12和第一螺纹区段13(头部下方螺纹)。按照本发明，该头部下方螺纹设计为至少双线的。随后紧接着无螺纹的杆区段14，又跟随有已经说明的第二螺纹区段15。

图2示出头部下方螺纹13的一种优选实施形式的细节，一种具有不同的角度α、β的非对称设计方案。按照本发明，α<β，即头部侧的螺纹侧面21设计为比尖端侧的侧面23更陡。

图1、3和4示出头部下方螺纹的头部侧的收尾部的不同设计方案。替代以逐渐减小的螺纹线高度来实现收尾部，图4示出切断的螺纹末端29，即突然的末端，其中，螺纹高度实际上直接降低到0。图3示出一种倒圆的变型方案27，该变型方案对于某些应用情形可以是有利的。

细节25在图1中示出，头部下方螺纹或者说第一螺纹区段(13)的收尾部的朝向头部下侧的螺纹侧面与头部下侧不小于一个恒定的距离并且因此限定一个端部平面。通过这种设计方案，替代点状的支承实现了支承面。

头部下方螺纹或者说第一螺纹区段13的头部侧的收尾部的设计方案可以设计为切断的。切断在此是指螺纹线的突然终止，而不对侧面横截面或者侧面高度进行期望的改型(见图4，细节29)。也可设想如在图3中作为细节27示出的倒圆的设计方案。在另一种实施形式中，头部下方螺纹或者说第一螺纹区段13的收尾部的朝向头部下侧的螺纹侧面可以这样设计：使得所述螺纹侧面到头部下侧不小于一个恒定距离并且因此限定一个端部平面。图1的细节25清楚地示出该设计方案。由此形成至少两个围绕周缘对称分布的用于待安装的或者已安装的盖板的支承点或支承面。

在另一种实施形式中，按照本发明的螺钉具有在第一螺纹区段13中非对称设计的螺纹。非对称的螺纹显示出(参见图2)螺纹侧面21、23的不同的角度α、β。所述角度在此情形中定义为在螺纹侧面上的切线和到螺纹中心轴线的垂线之间的角度(参考这些直线在螺纹牙底上的螺纹侧面的足点上的交点)。

本发明的在之前的说明中、在附图中以及在权利要求书中公开的特征既可以单独地也可以以任意的、但在技术上有意义的或有利的组合对于实现本发明是实质性的。未明确说明的特征组合并不代表这种组合是无意义或无法实现的。相反，一起说明的特征并不表示在这些特征之间在任意情形下都存在结构上的和/或功能上的联系。

附图标记列表

10螺钉

11头部

12无螺纹的头部下方区段

13第一螺纹区段、头部下方螺纹

14无螺纹的杆区段

15第二螺纹区段

16尖端

18杆

21头部侧的螺纹侧面

23尖端侧的(螺纹)侧面

25第一螺纹区段13的头部侧的收尾部，其具有与头部下侧恒定的距离并且限定一个端部平面

27第一螺纹区段13的头部侧的倒圆的收尾部

29第一螺纹区段13的头部侧的切断的收尾部