专利名称：用来将金属和/或塑料型材或板材固定在基体上的螺钉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来将金属和/或塑料型材或板材固定在基体上的螺钉，它由一个带钻削部分和螺纹部分的柄部以及一个用来安装拧入工具的操作部分组成。
恰恰是在将型材或板材固定在基体上时出现如下的问题，必须在紧密地压在基体上的状态下加以固定。如果比较刚性的型材或板材也许附加地产生变形或者存在纵向扭曲，这种负面影响还会扩大。在这种情况下通常不能用拧入工具中的深度挡块来操作。而在采用扭矩离合器时会出现关断时刻的问题，因为当螺钉头贴在待固定的型材上以后扭矩相应地提高，从而使拧入工具关掉。这样，不管待固定的金属或塑料型材或板材是否已贴合在基体上，便已经切断了后续的拧入运动。
因此本发明的目的在于创造一种开头所述这种类型的螺钉，在采用这种螺钉时在最终安装状态下待固定型材或板材无间隙地贴合在基体上。
按照本发明这通过这样的方法来达到，柄部连接在操作部分上的这一段朝操作部分方向做得锥形加粗，并且柄部的锥形段靠操作部分的末端的直径大于待安装型材内安装螺钉的孔的直径，因此也大于钻削部分的钻削直径。
通过这个按本发明的措施在螺钉拧入一圈或几圈时已经促使，待固定的金属和/或塑料型材朝向基体的方向预紧，因此压在基体上。连接在螺钉头上的柄部锥形段通过在孔内的相应摩擦力和通过在拧入方向的锥形结构在待固定型材上产生一个作用力。
这时可以方便地这样调整扭矩离合器，使得它在刚好达到相应大小的扭矩时脱开。但是在这一时刻待固定的型材通过锥形段的作用已经无间隙地压在基体上了，使得只需要在到达相应的扭矩时关掉拧入工具。
此外通过锥形段对孔壁的作用还引起一个特别好的防倒转效果。锥形段的表面与孔壁实际上处于一种压配合，此外这里在型材相应地变形或扭曲时恰好使型材具有回到它的原来状态的趋势。由此在螺钉上始终存在一个附加的弹性载荷，特别是鉴于锥形段的作用这加强了防倒转的作用。
显然锥形段的起始点必须从柄部或者说从柄部的无螺纹段出发，因为这个锥形段应该方便地跟随柄部引入待固定型材的孔内。但是接着要求，锥形段尽快而有效地与孔壁咬合，以便由此能最佳地调整轴向预紧力。所以用一个比较短的螺钉拧入区，在螺钉结束最终的拧入过程以前就对待固定的型材施加紧固力矩，从而也施加轴向预紧力。
当在某些情况下基体由薄板或者其他薄壁材料组成时，通过锥形段还起可以最佳地固定在基体上的作用。因为锥形段实际上起相应地提高扭矩的起动器作用，使得螺纹不会过分拧入基体。
已知一种螺钉(DE-OS 2157212)，在这种螺钉中在柄部的螺钉头末端处设有一个锥柄段而变粗，以便加强柄部来补偿螺钉板手的嵌入孔。此外这种已知螺钉的螺钉头下侧设有切削刃，以便在工件上切出一个孔，这样螺钉头可以埋入工件内。
另外已知一种固定装置(DE-OS 2238191)，它总是由螺钉和螺母组成。通过拧紧螺母将螺钉拉入孔内，也就是说螺钉不旋转。其中螺钉的锥形段的尺寸做成这样，使得在拧紧螺母时根据摩擦力防止螺钉在孔内旋转。通过这个摩擦力不可能使可以按照扭矩关断的拧入工具关断。
在另一种已知螺钉(DE 40 19 157C1)中在螺钉头区域设有凹凸轮廓，它嵌入基体材料，以使在与基体直接接触时螺钉的扭矩突然大大提高。在应该拧入拉伸强度小的基体，例如泡沫水泥中的螺钉时力求这种效应。在应用按本发明的螺钉时既不追求这种效应，也不采用相应的凹凸轮廓。而是利用锥形段和螺钉孔之间的摩擦力的增加，以便根据扭矩关断拧入工具。
其次按照本发明建议，柄部的锥形如直接通到操作部分或者说做成螺钉头的操作部分的底面上。由此保证，使得螺钉孔直到螺钉最终装好为止不断地扩大。由此也得到不断加大的扭矩，这个扭矩可以被具有可调的关断作用的拧入工具测量出来。
这里也应该注意，通过扭矩的关断必须精确地进行，因为关断太晚也许会引起螺纹咬合的损坏，使得固定失效。
其次如果柄部锥形如靠操作部分的末端的直径大于柄部上螺纹段的外径的话有好处。因为螺钉设有钻削部分，因此自动加工出待固定型材上的螺钉孔，还有基体上的孔，当然螺纹段也穿过待固定型材。也就是在待固定的型板或板材的螺钉孔内首先切削出相应的螺纹，其中通过锥形段在待固定型材的设有螺纹的螺钉孔内应该起到轴向预紧的作用。也就是形成的螺纹实际上通过锥形段重新收口或压平，这时由此锥形段相对于孔壁的摩擦力至少在最初几圈时要少于出现压平的孔壁以后的摩擦力。
刚好当螺钉安装到正确的深度时，也就是说做成螺钉头的操作部分必须始终确实贴合在待固定型材或板材的表面上时，可以附加地考虑，做成螺钉头的操作部分在其底面上具有突起和/或凹陷。那么可以这样地调整拧入工具的扭矩离合器，使得它不是在锥形段的作用时就脱开，而是只有在螺钉头完全贴合在待固定型材或板材上时通过设置在螺钉头底面上的突起和/或凹陷使扭矩突然升到相当高时扭矩离合器才脱开。通过锥形段的预先的作用待固定的型材或板材已经无间隙地压在基体上，使得仅仅不需要通过扭矩的相应提高关断拧入工具。
在下面的叙述中借助于附图再较详细地对按本发明的其他特征和特别的优点加以说明。其中表示
图1．按本发明的螺钉的视图；图2．沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的剖面；图3．通过图1中螺钉的以Ⅲ表示的部分的剖面；图4．通过按本发明的螺钉的固定连接部位的剖面，也就是通过型材固定在固定不动的基体上的部位的剖面；图5．在拧入过程中的螺钉连同被穿透的待固定型材的局部视图；图6．在安装完工状态下的螺钉的局部视图，其中还画出了待固定型材直接包围螺钉的那一部分。
按本发明的螺钉1由一个柄部2和一个做成螺钉头3的操作部分组成。柄部2在其一端上具有一个钻削部分4，另外还设有一个螺纹段5。柄部2连接在螺钉头3上的那一段6沿朝向螺钉头的方向做得锥形加粗。螺钉头3在其底面7上设有突起8和/或凹陷9。突起8和/或凹陷9可以做成筋、槽、波纹形筋、粗糙表面、单个尖锋、锯齿形筋等等的形状。这关系到，在螺钉拧入时产生一个不断增加的和在必要情况下突然极大地升高的扭矩，它促使在正确的时刻关断带有相应扭矩离合器的拧入工具。至于扭矩离合器是机械的或电器的或液压控制的在此则无关紧要。
柄部2的锥形段6直接通到螺钉头3的底部7上。锥形段6靠螺钉头的末端的直径DK做得大于待固定型材10上的安装螺钉1的孔14的直径。因此直径DK当然也大于钻削部分4的钻头直径DB。为了达到相应的最佳效果，锥形段6靠螺钉头的末端的直径DK做得大于柄部2上螺纹段5的外径DG。螺钉1用来将型材10固定在基体11上，如图4中可看到的那样。在所示图形中将金属型材，例如铝型材固定在同样由金属型材，例如铝或钢型材构成的基体11上。在待固定的型材中可以配备孔或腰形槽12，其中在槽12内进行固定。因此螺钉头3在安装完工状态下低于外表面13。但是按本发明制作的螺钉也完全可以用来将塑料型材固定在由塑料型材或者由金属型材制成的基体11上。
如正好由图4和图5和图6所看到的，在螺钉1拧入时首先借助于钻削部分4在待固定型材10上制造一个孔14。然后跟在钻削部分4后面的螺纹段5在待固定的型材10的孔14内形成相应的螺纹15。接着钻削部分4与基体11相接触，并在那里钻出一个相应的孔，然后螺纹段5再在这个孔内造型。在固定不动的基体11内螺纹段5起相应的机械固定的作用。在固定不动的基体11内制出安装孔以后在柄部2靠螺钉头的末端上的锥形段6立即起作用，其中锥形段6压在孔14的孔壁或者在孔14内加工出的螺纹15上，通过锥形段6的锥形结构待固定型材10在螺钉拧入过程中沿拧入方向受到预紧，使待固定型材10的下部17紧密地压在基体11的上表面18上。也就是在轴线方向产生相应的紧固力矩，使得待固定型材10始终可靠地、无间隙地压在固定不动的基体11上，并与它贴合。即使在某些情况下型材10变形或扭曲，也会使型材规则地贴合。
此外由图6可以看到，通过锥形段6的作用在孔14的底面上产生材料挤出，使得实际上形成一个环形凸台19。通过锥形段6的材料挤压根据待固定型材10材料的不同产生一个小的或大的构形，但是也可能根本没有产生构形。
在那种应该注意安装深度的准确性的使用场合中，仅仅只需保证，通过采用的锥形段引起相应的拉紧作用，并通过采用带相应突起和/或凹陷的螺钉头底面起突然提高扭矩的作用。
也可以设想，锥形段6不是直接通到螺钉头的底面7，而是在这个锥形段6上例如连接一个短的圆柱段，然后这个圆柱段过渡到螺钉头的底面7。如果在螺钉头3的底面7上有一个环形槽，那么通常锥形段6的挤压使得可以相应地容纳材料。然后尽管如此还可以，在螺钉头3底面7上的相应的环形区域内设置突起和/或凹陷，从而发生必要的扭矩的突然升高。
在附图中从具有圆柱形螺钉头3的螺钉出发，在这个螺钉头内中间设有一个用来安装拧入工具的孔20，在本发明的范围内完全可以设想，按照按本发明的类型和方式也可以做成具有相应外啮合作用的螺钉，并且代替圆柱形螺钉头3采用做成埋头的螺钉头。
如果螺钉没有到达准确的安装深度，也就是说如果这种螺钉在相应地安装以后通过防护件等等遮盖起来的话，或者在一种拧入工具中存在精确调整的可能性，它在碰到光滑的螺钉头底面时能够引起拧入工具的突然关断，那么在螺钉头底面上不必设置突起和/或凹陷。
如果对于螺钉的安装只需要锥形段6足以方便地建立适当大的扭矩，以关断拧入工具，那么甚至不需要螺钉头。这样就可以方便地形成相应的操作部分，其中这个操作部分既可以做成内作用的，也可以是做成外作用的。假如可以设想，这种螺钉配备外六角或内六角或者其他的内或外操作处。在这种情况下操作部分的直径可以等于或小于或者也可以略大于锥形段6的相应末端的直径。
通过在锥形段嵌入时扭矩的增大可靠地保证，在基体上的螺纹可能出现损坏前关断拧入工具，因此按本发明的螺钉也可以优良地用于薄板甚至基体由薄的材料制成的情况。通过锥形段也确保相应地防止螺钉的退出(松脱)。
权利要求
1．用来将金属和/或塑料型材或板材固定在基体上的螺钉，由一个带钻削部分和螺纹段的柄部以及一个用来安装拧入工具的操作部分组成，其特征在于柄部(2)连接在操作部分上的一段(6)做得朝操作部分方向锥形加粗，柄部(2)的锥形段(6)靠操作部分的末端的直径(DK)大于待固定型材(10)上螺钉(1)的安装孔(14)的直径，因此也大于钻削部分(4)的钻头直径(DB)。
2．按权利要求1的螺钉，其特征在于柄部(2)的锥形段(6)直接通到操作部分或者通到做成螺钉头(3)的操作部分的底面(7)上。
3．按权利要求1的螺钉，其特征在于柄部(2)的锥形段(6)靠操作部分的末端的直径(DK)大于柄部(2)螺纹段(5)的外径。
4．按权利要求1的螺钉，其特征在于做成螺钉头(3)的操作部分(3)在其底面(7)上具有突起(8)和/或凹陷(9)。
全文摘要
在将型材固定在基体上的螺钉中设有一个带钻削部分(4)和螺纹段(5)的柄部(2)以及一个螺钉头(3)。柄部(2)连接在螺钉头(3)上的那一段(6)做得朝螺钉头(3)的方向锥形加粗。螺钉头(3)在其底面(7)上具有突起和/或凹陷。在用来将型材固定在基体上时待固定型材通过锥形段(6)沿拧入方向压在固定不动的基体(11)上。
文档编号F16B35/06GK1216598SQ97193887
公开日1999年5月12日 申请日期1997年4月10日 优先权日1996年4月17日
发明者诺贝特·克佩尔, 埃里希·帕尔姆 申请人:Sfs工业控股公司