CN101166909A - 自攻螺钉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种即使在其旋拧到深的导向孔内时也能够抑制旋拧转矩过度增加的自攻螺钉。该自攻螺钉(100)包括：圆柱螺杆(22)；设置成比所述圆柱螺杆(22)更靠近所述自攻螺钉的末端部的锥形螺纹(23)；以及沿螺纹顶点和螺纹两侧的侧面部分地突出并在形成于待紧固部件中的导向孔的表面上形成内螺纹的多个突出部(30)。所述多个突出部(30)从设置所述锥形螺纹(23)的区域设置到设置所述圆柱螺杆(22)的区域的一部分，并且与包括设在设置所述圆柱螺杆(22)的区域内的突出部(30)的一些突出部的末端接触的虚拟圆柱的直径大于所述圆柱螺杆(22)的外螺纹的外径。

Description

自攻螺钉
技术领域
本发明涉及一种自攻螺钉。
背景技术
已知旋拧进形成在待紧固部件内的导向孔中以通过塑性变形在导向孔的表面上形成内螺纹的自攻螺钉。作为这种自攻螺钉，存在一种已知的技术，其中在锥形螺纹区域上设有用于形成内螺纹的突出部，并通过该突出部在导向孔的表面内形成与圆柱螺杆/平行螺杆(parallel screw)螺纹接合的内螺纹(见专利文献1至3)。还已知一种技术，其中(螺钉)杆部在其末端部设有基本上为圆柱形的加工螺纹，该加工螺纹的直径比标准螺纹的直径大与弹性回复(spring back)相对应的量(见专利文献4)。
在这种自攻螺钉中，圆柱螺杆(标准螺杆)的外螺纹在旋拧运动期间与通过突出部形成的内螺纹螺纹接合。因此，如果旋拧到内螺纹中的外螺纹的螺纹数量增加，则摩擦阻力增加，且由此旋拧转矩与旋拧深度成比例地增加。因此，当需要将外螺纹旋拧到深的导向孔中时，旋拧转矩变得过高并且可操作性降低。这样，无法获得充分的轴向力，并且存在紧固状态变得不够稳固的不利可能性。
对于传统的自攻螺钉，即使将公称直径与由自攻螺钉形成的内螺纹相同的螺栓旋拧到孔内，由于内螺纹的内径小，故而外螺纹和内螺纹相互干涉。这样，在一次紧固的自攻螺钉脱开后，如果将普通螺栓紧固到由自攻螺钉形成的内螺纹内，则不像普通螺栓和螺母那样能获得稳定的紧固轴向力。
专利文献1：特公昭62-55005号公报
专利文献2：特公昭39-14383号公报
专利文献3：特开平8-338412号公报
专利文献4：特开2000-35016号公报
发明内容
本发明要解决的问题
本发明的目的是提供一种即使在其旋拧到深的导向孔内时也能够防止旋拧转矩过度增加的自攻螺钉。
解决问题的手段
本发明采用以下手段来实现所述目的。
也就是，本发明提供这样一种自攻螺钉，包括：
圆柱螺杆/圆柱螺纹，
设置成比所述圆柱螺杆更靠近自攻螺钉的末端部的锥形螺纹，以及
沿螺纹顶点和螺纹两侧的侧面部分地突出并在形成于待紧固部件中的导向孔的表面上形成内螺纹的多个突出部，其中
所述多个突出部从设置所述锥形螺纹的区域设置到设置所述圆柱螺杆的区域的一部分，并且
与包括设在设置所述圆柱螺杆的区域内的突出部的一些突出部的末端接触的虚拟圆柱的直径大于所述圆柱螺杆的外螺纹的外径。
根据本发明，与包括设在设置所述圆柱螺杆的区域内的突出部的一些突出部的末端接触的虚拟圆柱的直径大于所述圆柱螺杆的外螺纹的外径。因此，由所述突出部形成的内螺纹的内径变得大于所述圆柱螺杆的外螺纹的外径。因此，在内螺纹的旋拧运动过程中(在产生轴向力之前)，圆柱螺杆不抵靠内螺纹。这样，在旋拧运动过程中，圆柱螺杆不增加旋拧转矩。由于内螺纹的内径大于圆柱螺杆的外螺纹的外径，所以即使是在自攻螺钉脱开后再紧固普通螺栓，也可防止普通螺栓的螺纹和所形成的内螺纹的螺纹相互干涉。
优选地，将所有突出部的末端布置在一虚拟螺旋线上，该螺旋线的直径从(螺钉)杆部的末端部朝一头部逐渐增大。
这样，可平滑地形成内螺纹直到内螺纹成形为其最终形状。
还优选地，与设在设置圆柱螺杆的区域内的多个突出部的末端接触的虚拟圆柱的轴线设置成与杆部的轴线一致。
本发明的效果
如上所述，根据本发明，可提供一种即使在其旋拧到深的导向孔内时也能够防止旋拧转矩过度增加的自攻螺钉。
这样，可增强紧固操作。可实现稳定的紧固状态。此外，由于内螺纹的内径大于圆柱螺杆的外螺纹的外径，所以即使是在自攻螺钉脱开后再紧固普通螺栓，也可防止普通螺栓的螺纹和所形成的内螺纹的螺纹相互干涉。
附图说明
图1是本发明的实施例1的自攻螺钉的正视图；
图2是示出本发明的实施例1的自攻螺钉的螺纹和突出部之间的位置关系的说明性图示；
图3是本发明的实施例1的自攻螺钉的设有用于形成内螺纹的突出部的部分的示意性剖视图；
图4是本发明的实施例1的自攻螺钉的设有在紧固操作时用于形成内螺纹的突出部的部分的示意性剖视图；
图5是本发明的实施例1的自攻螺钉的设有用于形成内螺纹的突出部的部分的示意性剖视图；
图6是本发明的实施例1的自攻螺钉的设有在紧固操作时用于形成内螺纹的突出部的部分的示意性剖视图；
图7是示出本发明的实施例1的自攻螺钉处在被旋拧状态的示意图；
图8是本发明的实施例1的自攻螺钉处在紧固状态的示意图；
图9是示出旋拧特性的曲线图；
图10是根据本发明的实施例2的自攻螺钉的正视图；以及
图11是示出本发明的实施例2的自攻螺钉的螺纹和突出部之间的位置关系的说明性图示。
附图标记说明
10头部
11凸缘
20杆部
21圆柱部
22圆柱螺杆
23锥形螺纹
30，31，32，33突出部
40，41，42，43突出部
100，200自攻螺钉
500第一部件
501导向孔
600第二部件
601通孔
具体实施方式
参照附图基于实施例对本发明的最佳实施方式进行详细说明。除非另外指明，本发明的范围不限于在实施例中所述的组成部分的尺寸、材料、形状、相对布置等。
实施例1
参照图1至9对本发明的实施例1的自攻螺钉进行说明。图1是本发明的实施例1的自攻螺钉的正视图。图2是示出本发明的实施例1的自攻螺钉的螺纹和突出部之间的位置关系的说明性图示。图3和5是本发明的实施例1的自攻螺钉的设有用于形成内螺纹的突出部的部分的示意性剖视图(沿杆部的轴线截取的剖视图)。图4和6是本发明的实施例1的自攻螺钉的设有在紧固操作时用于形成内螺纹的突出部的部分的示意性剖视图(沿杆部的轴线截取的剖视图)。图7是示出本发明的实施例1的自攻螺钉处在被旋拧状态的示意图。图8是本发明的实施例1的自攻螺钉处在紧固状态的示意图。图9是示出旋拧特性的曲线图。
<自攻螺钉的轮廓结构>
特别参照图1对自攻螺钉的轮廓结构进行说明。该实施例的自攻螺钉100包括具有凸缘11的头部10和杆部20。杆部20以从头部10一侧向自攻螺钉100的末端部的顺序包括圆柱部21、圆柱螺杆22和锥形螺纹23。杆部20设有多个用于在设于待紧固部件中的导向孔的表面上形成内螺纹的突出部30。
在该实施例中，所述多个突出部30从自攻螺钉的设置锥形螺纹23的区域设置到自攻螺钉的设置圆柱螺杆22的区域的一部分。更具体地，突出部30从自攻螺钉的靠近锥形螺纹23的末端的部分成螺旋状地每120°地连续地设置到圆柱螺杆22的第一条螺纹。
<对突出部的详细说明>
特别参照图2至6对突出部30进行详细说明。图2A是从最靠近头部的突出部31开始沿图1中的线A-A成螺旋状地截取的横剖视图。图2B示出圆柱螺杆22的外螺纹的外径D0和与从最靠近头部10设置的突出部中选出的三个突出部30(为易于理解将这三个突出部称作突出部31、32和33)的末端接触的虚拟圆柱(该圆柱的轴线与杆部20的轴线平行)的直径D1之间的关系。在图2A中，符号X0和X1表示螺纹的谷底，而Y0和Y1表示螺纹的顶点。虚线X0和Y0分别表示圆柱螺杆22中螺纹的谷底和顶点。
如图3至6所示，突出部30设置成沿螺纹顶点和螺纹两侧的侧面(前导侧面和后随侧面)部分地突出。关于突出部30的形状，突出部30可如图3和4所示地具有相对于两个侧面而言均一的厚度，或者如图5和6所示，在旋拧时由于推进所施加的力而承受较大压力的前导侧面可比后随侧面厚。
在该实施例中，在所有突出部30中从螺纹表面的突出高度(厚度)相等。在该实施例中，只有最靠近头部10的突出部31设在设置圆柱螺杆22的区域中。这样，如果从最靠近末端部的突出部开始按该顺序连接突出部30的所有末端，则可形成直径从末端部向头部10逐渐增大的螺旋形状。与头部10一侧的三个突出部31至33的末端接触的虚拟圆柱(该圆柱的轴线与杆部20的轴线平行)的直径D1大于圆柱螺杆22的外螺纹的外径D0(见图2)。
<关于旋拧运动>
尤其参照图3至8对具有上述结构的自攻螺钉100的旋拧运动进行说明。如图7所示，自攻螺钉100被旋拧成这样的状态，其中设在作为待紧固部件的第一部件500上的导向孔501和形成在固定于第一部件500上的第二部件600中的通孔601相互对准。这样，自攻螺钉100在旋入的同时通过塑性变形在设于第一部件500中的导向孔501的表面上形成内螺纹502。图8示出旋拧运动完成的状态。在该实施例中，第一部件500由软材料如轻合金和轻金属制成，深的导向孔501形成在第一部件500中。一般说来，自攻螺钉旋拧到形成在薄板内的导向孔中，并且螺钉的末端部从所述板突出，但是在该实施例的情况下，如图所示，自攻螺钉旋拧到深的导向孔501中，并且螺钉的末端部嵌埋在导向孔501中。
在该实施例中，如上所述，与头部10一侧的三个突出部31至33的末端接触的虚拟圆柱的直径D1大于圆柱螺杆22的外螺纹的外径D0。因此，通过所述多个突出部30形成在导向孔501的表面上的内螺纹502的谷部大于圆柱螺杆22的外螺纹的山形部(mountain)(内螺纹502的内径大于圆柱螺杆22的外螺纹的外径)。
因此，在旋拧运动的过程中(在产生轴向力之前)，圆柱螺杆22不抵靠内螺纹502(见图4和6)。在头部10的凸缘11抵靠第二部件600并且在杆部20上施加张力且产生了大于给定值的轴向力后，圆柱螺杆22和内螺纹502相互接触。这样，在产生了大于给定值的轴向力后，可如普通的螺栓和螺母之间的关系那样获得充分的紧固力。
<本实施例的自攻螺钉的优点>
根据本实施例的自攻螺钉100，在旋拧运动过程中，圆柱螺杆22不抵靠内螺纹502。为此，在旋拧运动过程中，圆柱螺杆22与旋拧转矩无关。这样，在通过最靠近头部10的突出部31进行的内螺纹的形成操作开始之后旋拧转矩可变得均匀。因此，可抑制旋拧转矩随旋拧深度成比例地增大的传统现象。
图9是示出旋拧特性的曲线图。水平轴线示出旋拧深度，竖直轴线示出旋拧转矩。在图中，符号X表示本实施例的自攻螺钉的情形，符号Y表示如在专利文献1至3中那样只在锥形螺纹上设有用于形成内螺纹的突出部的自攻螺钉的情形，符号Z表示如在专利文献4中那样与标准螺纹相比在末端侧上设有基本上为圆柱形的加工螺纹的情形。
如从该曲线图中可发现，对于本实施例的自攻螺钉，如果旋拧深度超过预定量，则旋拧转矩变得恒定。对于形成为外螺纹与内螺纹螺纹接合的传统示例Y，即使旋拧深度超过预定量，旋拧转矩也随旋拧深度成比例地增大。在该实施例中，螺纹逐渐地形成。对于传统示例Z，由于加工螺纹部分的最大直径从其末端部开始，故而旋拧转矩突然增大。由于加工螺纹部分的接触面积大，因而旋拧转矩变得高，末端部无法捕捉导向孔的中心，且由此轴线易于偏斜，并且随着旋拧深度增加，旋拧转矩增大。
鉴于上述原因，根据本实施例的自攻螺钉，即使在导向孔深时也可防止旋拧转矩过度增加。这样，可增强紧固操作。可与普通螺栓和螺母的紧固控制一致地控制紧固状态，并实现产生稳定轴向力的紧固状态。由本实施例的自攻螺钉100形成的内螺纹的谷部大于圆柱螺杆22的外螺纹。因此，可将公称直径与内螺纹相同的普通螺栓紧固到像正常螺母那样的取出自攻螺钉100后的内螺纹中。这样，可紧固成与普通螺栓和螺母相同的紧固状态，并获得稳定的紧固力。
实施例2
图10和11示出本发明的实施例2。在该实施例中，与实施例1的结构相比加工突出部一直设置到圆柱螺杆的第二螺纹。由于其它结构和功能与实施例1的相同，因而相同的组成部分用相同的符号表示并省略其说明。
图10是根据本发明的实施例2的自攻螺钉的正视图。图11是示出本发明的实施例2的自攻螺钉的螺纹和突出部之间的位置关系的说明性图示。
该实施例的自攻螺钉200基本上具有与实施例1的自攻螺钉100相同的结构，但对于实施例2，用于在设于待紧固部件中的导向孔的表面上形成内螺纹的多个突出部40的数量比实施例1中的大。参照图11对所述突出部进行说明。
图11A是从最靠近头部的突出部41开始沿图10中的线B-B成螺旋状地截取的横剖视图。图11B示出圆柱螺杆22的外螺纹的外径D0和与从最靠近头部10设置的突出部中选出的三个突出部40(为易于理解将这三个突出部称作突出部41、42和43)的末端接触的虚拟圆柱(该圆柱的轴线与杆部20的轴线平行)的直径D2之间的关系。在图11A中，符号X2表示螺纹的谷底，而Y2表示螺纹的顶点。
除了头部10一侧上的突出部41、42和43外，实施例2的突出部40具有与实施例1的自攻螺钉100的突出部30相同的结构。
对于实施例2，突出部41、42和43都设在设置圆柱螺杆22的区域内。因此，与突出部41、42和43的末端接触的虚拟圆柱的轴线与杆部20的轴线一致。此外，与突出部41、42和43的末端接触的虚拟圆柱的直径D2大于实施例1中的直径D1。
对于该实施例2的自攻螺钉200，同样可获得与实施例1的自攻螺钉100相同的效果。在实施例2中，由于与突出部41、42和43的末端接触的虚拟圆柱的直径D2大于实施例1中的直径，故而由实施例2的自攻螺钉200形成的内螺纹的谷部大于实施例1中的谷部。这样，在旋拧运动过程中，由圆柱螺杆22形成的内螺纹的外径变大，并且即使在普通螺栓的螺纹外径增大时，也可为紧固到所形成的内螺纹中的外螺纹提供恒定的间隙。
根据该实施例，由于与突出部41、42和43的末端接触的虚拟圆柱的轴线与杆部20的轴线一致，因此在紧固自攻螺钉200时相对于内螺纹的同心度可进一步提高。
(其它)
尽管在上述实施例中每隔120°地设置突出部(即，一圈内有三个突出部)，但是突出部的布置和数量显然不受限于这些实施例。

Claims (3)

1.一种自攻螺钉，包括：
圆柱螺杆；
设置成比所述圆柱螺杆更靠近所述自攻螺钉的末端部的锥形螺纹；以及
沿螺纹顶点和螺纹两侧的侧面部分地突出并在形成于待紧固部件中的导向孔的表面上形成内螺纹的多个突出部，其中
所述多个突出部从设置所述锥形螺纹的区域设置到设置所述圆柱螺杆的区域的一部分，并且
与包括设在设置所述圆柱螺杆的区域内的突出部的一些突出部的末端接触的虚拟圆柱的直径大于所述圆柱螺杆的外螺纹的外径。
2.根据权利要求1所述的自攻螺钉，其特征在于，所有突出部的末端布置在一虚拟螺旋线上，该螺旋线的直径从一杆部的末端部朝一头部逐渐增大。
3.根据权利要求1所述的自攻螺钉，其特征在于，与设在设置所述圆柱螺杆的区域内的多个突出部的末端接触的虚拟圆柱的轴线与一杆部的轴线一致。
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