CN104179770B - 螺钉件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺钉件，其包括螺纹杆、构造在杆端部一端的螺钉尖端、构造在相对的杆端部并带有受力柄的螺钉头以及延伸在螺纹杆与螺钉尖端上的螺钉螺纹。螺钉尖端具有沿旋入方向看位于前端的、朝着螺钉件端部逐渐变细的第一尖端部分以及与之毗连且横截面呈多边形的第二尖端部分，第二尖端部分的包络圆直径大于第一尖端部分的芯直径。第一尖端部分具有圆形横截面。在第一尖端部分到第二尖端部分的过渡区中，在第二尖端部分上至少存在相对于纵向中央轴线径向定向的端棱面，在直径增大的方向上，端棱面终止于多边形截面的位于第二尖端部分的包络圆的角点上。螺钉螺纹无中断连续延伸地构造在螺钉尖端的第一和第二尖端部分上。

Description

螺钉件

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的螺钉件。

背景技术

在欧洲专利申请文件EP0869287B1内记述了一种同类螺钉件。确切地说，此种螺钉件尤其用于在未提前在底孔中作预钻孔的情形下将螺钉件旋入到诸如木材与塑料等不同材料中。首先通过将螺纹尖端(Gewindespitze)钻入材料之中，从而使螺钉件直接旋入相应的材料中，并伴随产生一种挤压效应。顺着旋入方向一直延伸至前端的螺纹起到抓锥端(Greifspitze)的效果，从而使得螺钉件在很小的轴向压力下，也就是说主要单凭转动就能实现顺利嵌入与钻入的目的。在这种公知的螺钉件上，其芯截面呈多边形的区域一直延伸至螺纹尖端的前端侧面。另外，多边形芯截面具有凸形隆起的侧面与棱角(其可能同样经倒圆角处理)。多边形棱角位于一包络圆上，该包络圆的直径可小于/等于，特别是等于螺纹杆的呈圆柱体形的轴芯的直径。根据该申请文件，螺纹尖端由于其多边形芯截面在旋转时产生的涨消有致的扭矩而会形成径向挤压作用，而螺纹尖端是由于此种径向挤压作用而挤入材料之中的，因此此种公知的连接件依据它的这种自攻作用应能实现在旋入时进一步避免碎屑生成(Spanbildung)的效果。

然而，在使用这种公知的螺钉件时，特别是在将其旋入硬木时，由于截面为多边形的螺钉尖端的挤压效应，会导致出现劈裂现象。另外，这种螺钉件在开始旋入时需要相对较大的轴向力，才能使螺钉尖端的螺纹旋入。

发明内容

本发明的基本目的在于对此类螺钉件关于其特性进行继续改善，特别是进一步使其避免劈裂现象并继续减小旋入所需的轴向力。

根据本发明，上述目的是通过权利要求1特征部分所述之特征得以实现的。通过以下的组合结合方式：沿旋入方向看前端尖端部分逐渐变细，端面棱与前端尖端部分相邻并沿径向定向的并起到切割棱或者说铣削棱作用，以及多边形尖端部分与前端部分紧邻，而且螺钉螺纹从螺钉尖端的前端第一尖端部分开始一直连贯地延伸到与之紧邻的第二尖端部分，一方面能够使螺钉易于旋入，另一方面使得连贯延伸的螺纹能够在前端的锥状区域旋入之时即嵌入，并且通过螺纹的无中断的轴向力作用将增强多边形部分的径向定向的端面棱的切割效果，因而使得根据本发明的螺钉件能够继续轻松地旋入相应的材料中。将前端的锥状延伸的部分的最大直径设计成小于与之毗连的多边形部分的包络圆直径，能够轻松拧入相应的材料之中。通过这种方式还将显著减小劈裂效应。根据本发明，如下设计是有利的，将前端逐渐变细的尖端部分构造成尖锥体，且具有大小为10°至40°，特别是20°的锥顶角。此时，如下设计方案是符合目的的，前端的锥形尖端部分的长度处于根据本发明的螺钉件的螺钉螺纹的螺距的0.8倍至2倍的范围内。根据本发明的这种将螺纹尖端设计成锥形部分的方案，由于其锥顶角较小且与螺钉杆的直径相比直径变小，因此有助于根据本发明的螺钉件轻松地旋入相应材料中。与该锥形部分毗连的多边形尖端部分所具有的包络圆直径优选大于/等于截面呈圆形的螺纹杆的最大芯直径。由此将获得这样的效果，由于构造于多边形尖端部分上的、优选平行于中央纵轴线延伸的芯棱(Kernkante)的存在，由沿旋入方向看位于前端的、起切割棱作用的端面棱所形成的螺孔不会因为相应材料(根据本发明的螺钉件旋入该材料中)的回弹而再次收窄。因为，有可能回弹的材料将被径向挤压或者说被形成的芯棱挤开，这样，与多边形尖端部分毗连的螺钉杆就能进入由螺钉尖端生成的钻孔中而不会遇到很大阻力。

附图说明

本发明的其它有利设计方案包含在各从属权利要求中，将借助于在附图所示的实施例进行详细阐述。在附图中：

图1示出了根据本发明的螺钉件的立体视图；

图2示出了根据图1的螺钉件在没有螺钉螺纹情况下的立体图；

图3示出了根据图2的螺钉件在不带螺钉头情况下的纵剖图；

图3A至图3C示出了沿图3中A-A、B-B、C-C剖割线剖开后的剖视图；

图4、图5和图6示出了根据本发明的螺钉件的多边形尖端部分的可选实施方式的剖视图；

图7示出了如图1根据本发明的螺钉件的侧视图；

图7A至图7C示出了图7所示的根据本发明的螺钉件沿剖割线A-A、B-B和C-C剖开后的剖视图；

图8示出了如图7所示的螺钉件位于与图7内位置相比旋转了45°的位置时的侧视图；

图8A至图8C示出了沿着图8中的剖割线A-A、B-B和C-C剖开后的剖视图；

图9示出了根据本发明的螺钉件的另一实施方式的立体视图；

图10示出了如图9中示出的根据本发明的螺钉件在没有螺钉螺纹的情况下的立体视图。

附图标记列表

1-螺钉件

2-螺纹杆

4-螺钉尖端

4a-尖端部分

4b-尖端部分

5-螺钉头

7-受力柄

9-端棱面(端面棱)

12-螺钉螺纹

13-螺纹道

14-包络圆

15-角点

18-芯棱(切割棱)

22-芯边

b-距离

D-旋转方向

d_g-螺纹直径

d_h-包络圆直径

d_h1-包络圆直径

d_h2-包络圆直径

d_k-尖端部分4a的芯直径

d_s-螺纹杆2的最大芯直径

_g1-正交直线

_g2-正交直线

X-X-中央纵轴线

Z-旋入方向

在附图的不同图形中，同样的部件都配以同样的附图标记。

具体实施方式

对于后文的描述，需要强调的是，本发明并不限于这些实施例，因此也不限于所描述之特征组合中的全部或多个特征，实际上，任一/每一实施例中的每一单个子特征，无论是单独存在(在撇开其他所有与之结合在一起描述的子特征)，还是与另一实施例中的任一特征相组合，本发明的情况都依然具有意义。

如图所示，根据本发明的螺钉件1包括螺纹杆2、构造在该螺纹杆2一端的螺钉尖端4以及构造在与螺钉尖端4相对的另一端上的螺钉头5，其中螺钉头5具有用于旋转工具(Drehwerkzeug)的受力柄7。螺钉头5可构造成例如沉头、圆头或平头，螺钉头5也可以成型为螺纹杆2的圆柱形延长部。受力柄7可构造成细长形槽、十字形槽或者诸如呈内六角形或内星形等形状的内受力柄，或者，受力柄7也可以例如构造成在成螺钉头5上的外六角形。

在螺纹杆2上和螺钉尖端4上延伸有螺钉螺纹12。螺纹优选由呈螺旋线形式延伸的螺纹道(Gewindegang)13形成，所述螺纹道13的截面可设计成例如三角形(见图7，图8)。以下同样也落在本发明的范围内，根据本发明的螺纹12构造成多线螺纹，例如由两条以在圆周上错开的方式布置的呈螺旋线形的螺纹线组成。

根据本发明的螺钉螺纹12优选构造成自切割式或者自成型式的螺纹。在整个螺纹区域内，根据本发明的螺纹12可以具有恒定的螺距，也可以具有变化的螺距。在所示的实施例中，根据本发明的螺纹12的最大螺纹直径d_g(即根据本发明的螺钉件的标称直径)在螺纹杆的区域内保持恒定，因而在此区域内，不存在螺纹直径变化的情况。根据本发明的螺钉螺纹的螺距优选为根据本发明的螺钉螺纹(确切地说，当根据本发明的螺钉螺纹是单线螺纹时)的标称直径d_g的40％至70％。

根据本发明，螺钉尖端4包括两个尖端部分4a和4b，也就是说，沿旋入方向Z看，位于前端且朝着螺钉件端部逐渐变细的第一尖端部分4a以及与之毗连的第二尖端部分4b。在垂直于纵向的中心轴线X-X的横截面图中看，尖端部分4b的芯具有多边形的截面，尖端部分4b的芯具有一通过其多边形顶角延伸的包络圆14，该包络圆具有直径d_h(见图3B)。如图1所示，第一尖端部分4a优选构造成尖锥体，而且，其锥顶角α可在10°到40°的范围内，尤其为20°(见图3)。呈锥体形的第一尖端部分4a具有垂直于中央纵轴线X-X延伸的圆形的芯截面。螺钉螺纹12在整个螺钉尖端4延伸，而且，其径向螺纹高度朝着锥体形的尖端部分4a末端的方向逐渐减小，直至为0。在截面构造为多边形的第二尖端部分4b的范围内，螺纹12优选以恒定的螺纹高度延伸，这样，在尖端部分4b的区域内，螺纹12具有与螺纹杆2区域内相同的螺纹标称直径d_g。多边形的尖端部分4b的包络圆14的直径大于螺钉芯在尖端部分4a的范围内的芯直径d_k(见图3)。根据本发明，在位于第一尖端部分4a到第二尖端部分4b之间的过渡区上，在第二尖端部分4b上至少存在一相对于纵向中央轴线X-X而言径向定向的端棱面9，确切地说，在直径增大的方向上，该端棱面9终止于多边形截面的位于第二尖端部分4b的包络圆上的角点15。所述径向延伸的端棱面9形成切割棱或铣削棱的形式。在示出的实施例中，第二尖端部分4b的多边形截面拥有4个角点15，因而形成了4个端棱面9(见图2)，更确切地说，是形成在根据本发明的螺钉件1的外围。从图1中尤其可以看出，螺钉螺纹12无中断连续地延伸在第一尖端部分4a和第二尖端部分4b上，因而在端面棱9的区域内也构造有螺钉螺纹12。在图2中仅示出了根据本发明的螺钉件1的螺钉芯，确切地说，位于螺纹杆2的范围内以及位于螺钉尖端4的范围内的螺钉芯，在该图中可以清楚地看出，端面棱9构造在从第一尖端部分4a到第二尖端部分4b的过渡区中。在这里，端面棱9朝着纵轴线X-X径向地延伸。第二尖端部分4b的包络圆的直径d_h大于/等于截面呈圆形的螺纹杆2的最大芯直径d_s，这是有利的。此处，当截面呈多边形的第二尖端部分4b的包络圆直径在其轴向长度上为恒定时，这是有利的。就像从各附图中可以看出的那样，尖锥体形的第一螺纹段4a在其位于第一尖端部分4a与第二尖端部分4b之间的过渡区中的底面的直径比螺纹杆2的最大芯直径d_s小。此外，根据本发明是这样设计的，在第二尖端部分4b以及同样在螺纹杆部2的范围内，螺钉螺纹12的外直径d_g大于多边形的尖端部分4b的最大包络圆直径d_h。

在示出的实施例中，螺纹12在螺纹杆2的整个长度上延伸。但是，如下设计方案同样也落在本发明的范围内，即，螺纹12没有在螺纹杆2的整个长度上延伸，而是例如在螺纹杆2的螺纹部分与螺钉头5之间构造有不带螺纹的杆部，因而螺纹杆2上只存在部分螺纹。

此外，根据本发明如下设计是有利的，即，第一尖端部分4a的长度位于螺纹12的螺距S的至少0.8倍至最大2.0倍的范围内。

从图3A至3C以及图4至图6中尤其可以看出，第二尖端部分4b在多边形截面内如此地构造，即，其构造为具有4个角点15的四边形。此外，如下设计是符合目的的，即，4个角点15分别落在多边形截面的相交直线g₁、g₂上，直线g₁、g₂与中央纵轴线X-X正交地延伸，而且4个角点15各自到纵轴线X-X的距离b都是相等的。而且，如下设计是符合目的的，即，从截面图中看，连接角点15的芯边22构造成凹形，这一点尤其可从图6中看出。芯边22也可以直线形延伸。在已示出的实施例中均示出尖端部分4b的多边形截面为四边形，但同样可根据本发明，也可以选择呈三角形的截面，或者选择多于四个角的截面。优选构造成规则的横截面。各个横截面的那些沿截面呈多边形的尖端部分4b的纵向方向一个接一个地排列的角点15均落在平行于中央纵轴线X-X延伸的直线上，这样就形成了直线形的芯棱18，从而能够在根据本发明的螺钉件1所旋入的材料进行恢复原形时获得额外的铣削效果。如图6所示，尖端部分4b的多边形(即四边形)截面被构造成围绕正交直线g₁、g₂翻转对称(klappsymmetrisch)。在图4示出了一个与此不同的形状，其中，整个部分的芯边22以及由此造成的芯边面被构造成一个相对于正交直线g₁、g₂而言呈不对称的形状。图4中展示了这样一种设计方案，从每一角点15或者说芯棱18出发并顺着旋转方向绘制的侧边部分或者表面部分径向倾斜地(steil)沿着纵轴线X-X的方向如此地延伸，即，其与相应穿伸过角点15延伸的直线包夹成锐角β﹤20°，接着又近乎直线状地延伸向在旋转方向上的下一角点15。在图4中示出了一个根据本发明在旋转方向D为顺时针方向时适用的此种形状，而图5中则示出了一个根据本发明在旋转方向D为逆时针方向时适用的相应形状。在3至3C中示出了与图4相应的尖端部分4b的多边形横截面形状。图7和图8中也选用了多边形尖端部分4b的相应的横截面形状。通过图4和图5所示的方案来构造多边形横截面，能够更好地实现切割边18的切割效果或铣削效果，这对于图4所示的实施方式也是成立的。相应地，图5所示的实施方式会产生这样的效果：在松开根据本发明的螺钉时施加旋转的旋转方向D上，具有抵抗松开的较大的阻力。

图9和图10示出了一种根据本发明的螺钉件1的设计方案，其与图1至图8中所示的螺钉件1基本相当，然而存在的区别在于：在多边形尖端部分4b的整个长度上，多边形尖端部分4b的包络圆14的包络圆直径d_h不是恒定的和等大的，而是包络圆直径d_h以在端棱面9的区域内的包络圆直径d_h1为起点，沿朝着螺纹杆2的方向变大，更确切地说，优选为连续变大，直到在多边形尖端部分4b的剩余区域内达到最大包络圆直径d_h2。在这里，包络圆直径d_h增加到最大直径的过程所涵盖的长度优选为多边形尖端部分4b总长度的10％至50％。在端面棱9的范围内的包络圆直径d_h1与多边形尖端部分4b的范围内(在此范围内，存在恒定的包络圆直径d_h2)的最大包络圆直径d_h2之间的直径差值为最大包络圆直径d_h的5％至20％。

就像各附图展示的那样，在根据本发明的螺钉件1上，在螺纹杆2以及在整个多边形尖端部分4b的范围内，螺纹12的外螺纹缘延伸为始终具有恒定的半径与恒定的螺纹高度。在整个尖锥形的尖端部分4a的范围，直至尖端部分4a的末端为止，螺纹道13呈螺旋形延伸，其直径与螺纹高度连续减小，直至为0。

此外，在一附图中未示出的有利设计方案中，至少在螺纹段4的范围内以及同时在螺纹侧面的范围内，螺纹12的螺纹缘可被构造成波浪形，从而存在一系列的波峰和波谷。对此，可全面参阅德国专利申请文件DE3335092A1。

本发明并不限制于前面已经说明和描写过的实施例，其也包括所有在发明意义上起同样功能的结构。需要强调的是，本发明的实施例并不限于组合在一起的全部特征，确切地说，每一单个子特征在与其他所有子特征分开时仍然具有发明上的意义。另外，本发明迄今为止并也不限于在权利要求1中限定的特征组合，其也可以被定义为由全部已公开的单个特征中的一定特征组合而成的任意一种其他组合。这意味着，原则上并在实践中，权利要求1中所述的每一个单个特征都可以删去，或者说，权利要求1中所述的每一个单个特征都可以被在本申请中其他地方所公开的单个特征所取代。

Claims (19)

1.一种螺钉件(1)，其包括螺纹杆(2)、构造在一个杆端部的螺钉尖端(4)、构造在相对的杆端部并带有受力部(7)的螺钉头(5)，并且具有延伸在所述螺纹杆(2)与所述螺钉尖端(4)上的螺钉螺纹(12)，其中，所述螺钉尖端(4)具有沿旋入方向(Z)看位于前端的、朝着螺钉件端部逐渐变细的第一尖端部分(4a)以及与之毗连且其横截面在截面图上看呈多边形的第二尖端部分(4b)，所述第二尖端部分的包络圆直径(d_h)大于所述第一尖端部分(4a)的芯直径(d_k)，其特征在于，所述第一尖端部分(4a)具有圆形横截面，并且在所述第一尖端部分(4a)到所述第二尖端部分(4b)之间的过渡区中，在所述第二尖端部分(4b)上至少存在一相对于中央纵轴线(X-X)而言在直径增大的方向上径向定向的端棱面(9)，所述端棱面(9)终止于多边形截面的位于所述第二尖端部分(4b)的包络圆(14)的角点(15)上，另外，所述螺钉螺纹(12)无中断连续延伸地构造在所述螺钉尖端(4)的第一尖端部分(4a)和第二尖端部分(4b)上。

2.根据权利要求1所述的螺钉件，其特征在于，所述第二尖端部分(4b)的包络圆(14)的包络圆直径(d_h)大于/等于所述螺纹杆(2)的最大芯直径(d_s)。

3.根据权利要求2所述的螺钉件，其特征在于，所述螺纹杆(2)的截面呈圆形。

4.根据权利要求1至3之一所述的螺钉件，其特征在于，所述螺钉尖端(4)的第二尖端部分(4b)的包络圆直径(d_h)在其轴向长度上是恒定的。

5.根据权利要求1至3之一所述的螺钉件，其特征在于，所述螺钉尖端(4)的第二尖端部分(4b)在从所述第一尖端部分(4a)到第二尖端部分(4b)的过渡区中的包络圆直径(d_h1)小于所述第二尖端部分(4b)朝向所述螺纹杆(2)的那一端的包络圆直径(d_h2)。

6.根据权利要求1至3之一所述的螺钉件，其特征在于，所述第一尖端部分(4a)被构造成尖锥体，其锥顶角(α)处于10°至40°的范围内。

7.根据权利要求6所述的螺钉件，其特征在于，所述第一尖端部分(4a)的锥顶角(α)是20°。

8.根据权利要求6所述的螺钉件，其特征在于，构造成尖锥体的所述第一尖端部分(4a)在其位于所述第一尖端部分(4a)与第二尖端部分(4b)之间的过渡区上的底面的芯直径(d_k)小于所述螺纹杆(2)的最大芯直径(d_s)。

9.根据权利要求1至3之一所述的螺钉件，其特征在于，在所述第二尖端部分(4b)的范围内以及螺纹杆(2)上，所述螺钉螺纹(12)的螺纹外直径(d_g)大于所述第二尖端部分(4b)的最大包络圆直径。

10.根据权利要求1至3之一所述的螺钉件，其特征在于，所述第一尖端部分(4a)的长度是所述螺钉螺纹(12)的最大的螺距的0.8至2倍。

11.根据权利要求10所述的螺钉件，其特征在于，在螺纹为单线螺纹时，所述螺距(S)则为最大螺纹外直径的40％至70％。

12.根据权利要求1至3之一所述的螺钉件，其特征在于，所述第一尖端部分(4a)上的螺纹外直径(d_g)从螺钉件端部的0开始增大到所述第二尖端部分(4b)的最大螺纹外直径。

13.根据权利要求1至3之一所述的螺钉件，其特征在于，所述第二尖端部分(4b)的多边形截面具有至少三个角点(15)，这些角点(15)位于所述第二尖端部分(4b)的包络圆(14)上。

14.根据权利要求13所述的螺钉件，其特征在于，所述第二尖端部分(4b)的多边形截面具有四个角点(15)，这些角点(15)位于所述第二尖端部分(4b)的包络圆(14)上。

15.根据权利要求14所述的螺钉件，其特征在于，四个所述角点(15)落在多边形截面上的两条彼此相交且与所述中央纵轴线(X-X)正交的直线(g₁、g₂)上，而且四个角点(15)各自到所述中央纵轴线(X-X)的距离(b)相等。

16.根据权利要求14或15所述的螺钉件，其特征在于，所述第二尖端部分(4b)的多边形截面的四个角点(15)以沿纵向方向依次排列的形式布置在平行于所述中央纵轴线(X-X)延伸的直线上，从而形成直线形的芯棱(18)。

17.根据权利要求15所述的螺钉件，其特征在于，所述多边形截面的角点(15)通过呈凹形构造的芯边(22)相连，从而形成多边形截面，该多边形截面始终相对于穿过所述角点(15)延伸的正交的直线(g₁、g₂)翻转对称。

18.根据权利要求15所述的螺钉件，其特征在于，连接所述多边形截面的角点(15)的芯边(22)被构造成相对于穿过所述角点(15)延伸的正交的直线(g₁、g₂)不对称，从而实现使所述螺钉件(1)在旋入方向或旋出方向上提升切割效果或者说铣削效果的目的。

19.根据权利要求1至3之一所述的螺钉件，其特征在于，所述螺纹(12)具有外螺纹缘，从所述中央纵轴线(X-X)的轴向方向看，该外螺纹缘呈螺旋形方式延伸，并且在所述螺纹杆(2)的范围内以恒定半径延伸，而在整个所述螺钉尖端(4)的范围内，则以半径连续减小的方式螺旋形地延伸。