TWI735738B

TWI735738B - 螺釘

Info

Publication number: TWI735738B
Application number: TW107103267A
Authority: TW
Inventors: 馬提亞斯施耐德; 馬可斯庫倫母貝克
Original assignee: 德商費希爾廠有限責任兩合公司
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2021-08-11
Also published as: CN110300858A; TW201833448A; DK3586015T3; DE102017103526A1; EP3586015A1; WO2018153635A1; EP3586015B1; CN110300858B; PL3586015T3

Abstract

本發明係關於一種自削螺釘(1)，其具有一螺釘桿(2)、一螺釘尖端(3)及一指向式螺紋作為螺釘螺紋(5)。本發明提出在聯接該螺釘尖端(3)之具有一軸向長度(L)的一短部分中，藉由螺旋及鋸齒形凹槽(7)，於該螺釘桿(2)的直徑上為該螺釘桿(2)提供切割邊緣(6)。

Description

螺釘

本發明係關於具有如請求項1所述之序文之特徵的螺釘。詳言之，本發明係關於自削螺釘，其自身之螺紋在諸如木材或塑膠之材料中切割反螺紋。

專利申請案EP 0 939 235 A1揭示一種自削螺釘，其具有螺釘桿、在螺釘桿之後末端處的螺釘頭部、在螺釘桿之前向末端處的圓錐形螺釘尖端，及在螺釘尖端之前向末端處開始且延伸遠達螺釘桿之近似縱向中心的螺釘螺紋。另外，已知的螺釘具有肋狀物，該等肋狀物在橫截面上為鋸齒形的且相對於螺釘之縱向軸線以5°或5°以上之角度延行且延伸於螺釘尖端上及螺釘桿之長度的短部分上。肋狀物之鋸齒形狀相反地指引至螺釘之擰入方向，且肋狀物相反地纏繞至螺釘螺紋。相對於螺釘徑向所見的肋狀物之外邊緣形成切割邊緣，該切割邊緣在螺釘旋擰至錨定基板中時切割用於螺釘桿的芯孔。相對於螺釘徑向所見之切割邊緣突出超過螺釘桿，使得藉由切割邊緣所切割之芯孔具有大於螺釘桿的直徑。

本發明之問題係提出一種螺釘，尤其是自削螺釘，其同樣地適用於旋擰至木材中及用於由塑膠製成之可膨脹固定插塞中。

該問題係藉由如請求項1所述之特徵根據本發明來解決。根據本發明之螺釘具有螺釘桿、聯接螺釘桿之前向末端的螺釘尖端，及螺釘螺紋，該螺釘螺紋可為單頭的或多頭的且其自螺釘尖端開始至少延伸於螺釘桿之長度的一部分上。螺釘桿之具有螺釘螺紋的部分可因此藉由無螺紋部分聯接。「螺釘尖端」在本文中意欲意味並非螺釘之最前點而是過渡區，其自螺釘之最前點遠達螺釘桿尤其為圓錐形的。「自螺釘尖端開始」意味著，螺釘螺紋可在前向末端、螺釘之最前點處或在後末端處開始，亦即在對螺釘桿之過渡處或其間開始。「前」及「後」在本文中總是與擰入方向相關。此外，在參考「螺釘桿」之情況下，此總是被理解為意味著螺釘螺紋並非螺釘桿的部分。該情況適用於螺釘尖端。

螺釘尖端無需在一點結束，而是亦可具有例如截圓錐之形狀。沿著螺釘自前至後之縱向軸線，環繞螺釘尖端之區中之芯橫截面的概念性圓具有實質上不斷地增大之直徑，而在鄰近於其之螺釘桿的區中其實質上為恆定的。「芯橫截面」被理解為螺釘之概念上省略螺釘螺紋及切割邊緣的橫截面，其將在下文得以描述。

此外，根據本發明之螺釘具有相對於螺釘螺紋以一角度延行之至少一切割邊緣。「以一角度」意欲意味著切割邊緣並非平行於螺釘螺紋延行，亦即並非呈具有與螺釘螺紋相同之螺距的螺旋線之形式。由於其相對於螺釘螺紋成一角度，切割邊緣在螺釘旋擰至錨定基板中時執行切割移動。切割邊緣可例如軸向平行地、圓周地或螺旋地延行，但具有與螺釘螺紋不同的(包括與螺釘螺紋相反的)螺距。至少一切割邊緣之目的為在螺釘旋擰至錨定基板中時切出用於螺釘桿之芯孔。若錨定基板已預鑽孔或若螺釘尖端在錨定基板中形成孔，則至少一切割邊緣加寬該孔，除非該孔大於至少一切割邊緣將會將其切割的大小。

自螺釘尖端開始，至少一切割邊緣延伸於螺釘桿之長度上不如螺釘螺紋延伸得遠，且更具體而言以具有至少一切割邊緣之前向螺紋部分藉由無切割邊緣之後方螺紋部分聯接的方式，亦即，螺釘螺紋自螺釘桿之前向末端朝向後部延伸比至少一切割邊緣延伸得遠。此情形不排除在後方螺紋部分後方之又一有螺紋部分中之又一切割邊緣的配置。較佳地，至少一切割邊緣在螺釘尖端之前向末端與後末端之間開始，亦即，其不會僅在對螺釘桿之過渡處開始，但後者不被排除。螺釘尖端可因此亦無切割邊緣。

根據本發明，至少一切割邊緣至少在前向螺紋部分中最大程度地在徑向方向上延伸與後方螺紋部分中之芯之概念性圓柱形包絡表面相同的程度。詳言之，最大徑向程度亦適用於螺釘尖端之區中的至少一切割邊緣，只要其延伸至螺釘尖端中。然而，在該位置處，切割邊緣亦可徑向地突出超過圓柱形包絡表面。「徑向地」在本文中總是意味垂直於螺釘之縱向軸線的方向。「芯」在本文中被理解為意味螺釘之概念性地省略螺釘螺紋的相關橫截面，亦即，螺釘桿之橫截面。芯被認為其出現於後方螺紋部分之實質長度上，亦即，例如並非對螺釘桿之無螺紋部分的可能過渡。在圓柱形芯之狀況下，包絡表面對應於螺釘桿之圓周表面；另外，包絡表面為概念性包封圓柱形表面。

由於根據本發明之切割邊緣的此定尺寸，至少一切割邊緣在旋擰至錨定基板中時切出用於螺釘桿之芯孔，該芯孔不大於螺釘桿的芯。芯孔減小了將螺釘旋擰至錨定基板中所必要之扭矩，尤其在長螺釘桿之狀況下，此係因為芯孔之切出減小了螺釘桿與錨定基板之間的摩擦。因為芯孔不大於螺釘桿，所以根據本發明之螺釘影響由塑膠製成之可膨脹固定插塞的良好膨脹。

至少一切割邊緣可藉由具有鋸齒形橫截面之螺旋形肋狀物的邊緣或藉由螺旋形凹槽之邊緣形成。此清單係藉由實例給出且並非詳盡的。

根據本發明之實施方式，至少一切割邊緣自螺釘桿之前向末端延伸於一長度上，該長度等於螺釘桿之直徑的自一倍至六倍，尤其自三倍至五倍。該直徑為後方螺紋部分中之芯的上文所提及之包絡表面的直徑。此定尺寸已證實為對擰入執行為有利的。

在與至少一切割邊緣之交點處，在本發明之較佳實施方式中，螺釘螺紋在無中斷之情況下連續。

在本發明之較佳實施方式中，螺釘螺紋在前向螺紋部分中與在後方螺紋部分中相比具有較大的橫截面。舉例而言，螺釘螺紋在前向螺紋部分中與在後方螺紋部分中相比較高及/或較寬。螺釘螺紋之「橫截面」被理解為垂直於螺釘螺紋之縱向範圍的概念性截面。當螺釘螺紋及至少一切割邊緣藉由使用於螺釘桿之先前圓柱形坯料經受成形操作而產生時，移位以便產生至少一切割邊緣之材料可移位以形成螺釘螺紋。此情形促進螺釘螺紋及至少一切割邊緣藉由成形操作之產生。螺釘螺紋之橫截面亦可在螺釘尖端處與在後方螺紋部分中相比為較大的，或甚至與在前向螺紋部分中相比為較大的。若螺釘尖端係藉由使先前圓柱形工件經受成形操作而產生，則在螺釘尖端之區中與在螺釘桿之區中相比更多材料需要經受成形。具有相對大之橫截面的螺釘螺紋促進此情形。

螺釘桿較佳為圓柱形的，但在其前向螺紋部分中其可具有不同於不具有切割邊緣之區中之直徑的直徑。在具有螺釘螺紋之螺釘桿的區與(若存在)不具有螺紋之區之間亦可存在直徑差。

較佳地，根據本發明之螺釘具有在圓周上尤其均勻地分佈之三個或三個以上切割邊緣。較佳地，切割邊緣平行於彼此而延行，尤其是具有等同之螺距而螺旋地延行。然而，不同形狀及/或不同地延行之切割邊緣亦將為可能的。

在前向螺紋部分中，可配置有三個或三個以上切割邊緣，其中並非全部，尤其是僅一個延伸至螺釘尖端之區內部。然而，較佳地，螺釘具有全部在螺釘尖端之區內部、尤其在螺釘尖端之軸向中央三分之一中開始的三個或三個以上切割邊緣。切割邊緣可具有不同長度，但其較佳地具有相同長度且延伸於相同軸向部分上。切割邊緣較佳地藉由螺釘尖端之區中的肋狀物及藉由螺釘桿之區中之凹槽上的邊緣形成。

切割邊緣及在此處尤其是形成切割邊緣之肋狀物尤其但無需全部具有相同高度。

1:螺釘

2:螺釘桿

3:螺釘尖端

4:螺釘頭部

5:螺釘螺紋

6:切割邊緣

7:鋸齒形凹槽

8:前向螺紋部分

9:後方螺紋部分

10:包絡表面

11:肋狀物

12:邊緣

A:螺釘1之縱向軸線

D:直徑

E:擰入方向

L:切割邊緣6延伸於上之軸向長度

下文參考圖式中所示之示範性實施方式更詳細地解釋本發明，其中：圖1展示根據本發明之螺釘的側視圖；及圖2以放大規模展示來自圖1沿著線II-II的穿過螺釘之螺釘桿的橫截面。

圖式中所示的根據本發明之螺釘1為例如由鋼製成之自削螺釘1。其具有圓柱形螺釘桿2，在螺釘桿2之在擰入方向上在前方的末端處具有圓錐形螺釘尖端3且在螺釘桿2之相對於擰入方向E在後方的末端處具有螺釘頭部4。在示範性實施方式中，螺釘頭部4為用於驅動旋轉中之螺釘1的具有內部星形(梅花槽)(在圖式中不可見)之埋頭頭部，但此針對本發明並非必需的。作為螺釘螺紋5，螺釘1具有自削指向式螺紋，該螺紋在螺釘1旋擰至由例如木材或塑膠製成之錨定基板(未圖示)中時將反螺紋切割至錨定基板中。螺釘螺紋5並非螺釘桿2或螺釘尖端3之部分，且自或近似自螺釘1之在擰入方向E上在前方的末端延伸於螺釘尖端3上且延伸於螺釘桿2之長度的大部分上遠達接近於螺釘頭部4的點。然而，螺釘1之實施方案亦為可能的，其中螺釘螺紋5在距螺釘頭部4較大距離處結束，且螺釘桿2具有無螺釘螺紋5的較長部分(未圖示)。

在前向螺紋部分8中，螺釘桿2具有三個切割邊緣6。在示範性實施方式中，切割邊緣6藉由在橫截面上為鋸齒形之凹槽7(圖2)上的邊緣形成，該等凹槽圍繞螺釘桿2螺旋地纏繞於前向螺紋部分8中。在示範性實施方式中，凹槽7及切割邊緣6具有相同的螺距方向，但具有不同於螺釘螺紋5之螺距，使得其相對於螺釘螺紋5以一角度延行。在與切割邊緣6之交點處，螺釘螺紋5為連續的，亦即凹槽7藉由螺釘螺紋5在交點處中斷。具有切割邊緣6之凹槽7具有與螺釘螺紋5相反之螺距(未圖示)亦為可能的。切割邊緣6經定向，使得其在螺釘1擰入時切割至錨定基板中。在具有切割邊緣6之前向螺紋部分8中，螺釘桿2遠達其至前方處之螺釘尖端3中的過渡處具有概念性圓柱形包絡表面10，表面10具有與在後方螺紋部分9中相同的直徑D。後方螺紋部分9在與擰入方向E相反之方向上聯接前向螺紋部分8。在後方螺紋部分9中，螺釘桿2具有螺釘螺紋5，但無凹槽7且無切割邊緣6。換言之：除了形成切割邊緣6之凹槽7之外，螺釘桿2自其面向螺釘頭部4之後末端遠達其面向螺釘尖端3的前向末端為圓柱形的。切割邊緣6徑向地延伸遠達螺釘桿2之圓柱形包絡表面10。因此，其在徑向方向上延伸與圓柱形包絡表面10相同的程度。以下情況亦將為可能的：螺釘桿2在前向螺紋部分8中具有較小的徑向範圍，且獨立於徑向範圍，形成在橫截面上為鋸齒形之肋狀物，該等肋狀物的外邊緣形成切割邊緣6(未圖示)。亦在該狀況下，切割邊緣6徑向地延伸遠達螺釘桿2在後方螺紋部分(未圖示)中的概念性圓柱形包絡表面10。三個切割邊緣6在螺釘桿2之前向末端之前開始，亦即，近似在螺釘尖端3之中央三分之一的前向末端處，具有相同長度且延伸於相同的軸向長度L上，軸向長度L近似地對應於包絡表面10之直徑D的4.5倍。螺釘螺紋5沿著螺釘桿2朝向螺釘頭部4之方向上的後部與切割邊緣6延伸相比延伸得更遠。在示範性實施方式中，如所提及，螺釘螺紋5延伸遠達接近於螺釘頭部4之點。然而，螺釘1之實施方案亦為可能的，其在螺釘頭部4與螺釘螺紋5之間具有無螺紋桿部分(未圖示)。在每一狀況下，螺釘螺紋5朝向後部與切割邊緣6延伸相比延伸得更遠。在示範性實施方式中，螺釘1具有分佈於圓周上之三個凹槽7以在前向螺紋部分8中形成切割邊緣6。凹槽7具有纏繞的三角形剖面，其亦可被稱為鋸齒形的。若三角形剖面被認為在螺釘1之周向上，且更具體而言在螺釘1被擰入時在旋轉方向上，則輪廓自直徑D步進回至距縱向軸線A較小的徑向距離處，從而形成邊緣12，且接著再次增大至直徑D超過大約90度。邊緣12形成切割邊緣6。

在螺釘尖端3之區中，切割邊緣6並非藉由凹槽而是藉由肋狀物11形成，肋狀物11自螺釘尖端3之芯橫截面突出且具有三角形剖面。肋狀物11在自螺釘尖端3至螺釘桿2之過渡處合併至邊緣12中，使得在每一狀況下，實質上連續的切割邊緣6得以形成。肋狀物11具有最大程度地對應於直徑D之徑向範圍。然而，其亦可徑向地延伸稍微更遠，在該狀況下，超過直徑D突起之量基於直徑D尤其在2%與10%之間。

螺釘尖端3、肋狀物11、螺釘螺紋5及鋸齒形凹槽7已藉由使用於螺釘桿2之最初圓柱形坯料經受成形操作而產生，在此期間，材料移位以形成凹槽7及螺釘尖端3。該材料移位至螺釘螺紋5中及至肋狀物11中。螺釘螺紋5因此在前向螺紋部分8中與在後方螺紋部分9中相比具有較大的橫截面。在螺釘尖端3之區中，螺釘螺紋5的橫截面仍較大。在示範性實施方式中，螺釘螺紋5在前向螺紋部分8中與在後方螺紋部分9中相比為較寬且較高的。「較高」意味較大的螺紋直徑。「較寬」意味垂直於縱向範圍且垂直於螺釘螺紋5之高度的較大範圍。在螺釘尖端3之區中，螺釘螺紋5仍寬於且高於在前向螺紋部分8中。在前向螺紋部分8中，螺釘螺紋5具有50°之螺腹角，且在後方螺紋部分9中具有40°之螺腹角。在螺釘尖端3之區中，螺腹角仍可較大。

當螺釘1在未預先鑽孔之情況下旋擰至由例如木材或塑膠製成之錨定基板(未圖示)中時，螺釘尖端3首先在錨定基板中形成孔，切割邊緣6將該孔加寬至螺釘桿2之直徑D。換言之：切割邊緣6切出具有螺釘桿2之直徑D的芯孔。若錨定基板已被預先鑽孔或已使孔以某其他方式產生，則該孔之直徑小於螺釘1的螺釘桿2之直徑D，切割邊緣6將孔同樣加寬至螺釘桿2的直徑D，亦即其切出具有螺釘桿2之直徑D的芯孔。儘管螺釘尖端3將錨定基板中之孔加寬到螺釘桿2的直徑，但孔之壁藉由錨定基板之彈性而按壓抵靠螺釘桿2。在擰入期間，切割邊緣6自孔之壁刮掉或切掉材料，使得孔之壁較不強烈地按壓抵靠螺釘桿2且螺釘1進入錨定基板的擰入力矩減小。當螺釘1旋擰至錨定基板中時，藉由切割邊緣6切出之芯孔減小螺釘桿2與錨定基板之間的摩擦，且因此減小將螺釘1旋擰至錨定基板中所必要的扭矩。切割邊緣6並未切割具有大於螺釘桿2之直徑D的直徑之孔，使得無間隙圍繞螺釘桿2在錨定基板中產生。該情形在由塑膠製成之可膨脹固定插塞藉由根據本發明之螺釘1中的旋擰而膨脹時係有利的，此係因為後者之螺釘桿2將可膨脹固定插塞保持於經膨脹狀態下(未圖示)。