专利名称：自钻孔紧固元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及自钻孔紧固元件，例如涉及钻孔螺钉或者自钻孔盲铆钉，其包括旋转对称的钻孔末端和杆部。对此类型的自钻孔紧固元件的需求越来越大，这是因为能免去昂贵的引导钻孔和螺纹切割。
背景技术：
原先，在此情况下频繁地使用切割钻孔末端。然而，其缺陷是必须去除造成的削屑。相反，同时已经建立了非切割方法，其中，通过适当地形成的末端以高的旋转速度压靠其中要放置紧固元件的工件，来对其中要放置紧固元件的材料加热，其因而变成塑性。紧固元件随后旋拧入已经以此方式软化的工件中。有利地，这样不仅不产生削屑，而且附加地产 生管体(即，材料突起(material bank))，其被用于在已经安置了紧固元件之后增大支撑螺纹的长度。根据现有技术的相应的紧固元件具有锥形(例如，DE 10 2006 034 585)、扁平且中空(DE 10 2006 034 583)、或者球状(例如，10 2006 034 584)的末端。近年来，尤其是球状末端是优选的。球状形状的目的是提供最佳的可行摩擦半径，并因而实现工件的强加热。现有技术的自钻孔紧固元件传统地以末端是球状形状的方式而在末端处具有较小的半径。此较小的球状接触表面对材料进行加热。延伸的、具有相对尖锐角度的、形成锥孔部分安装到此末端。已经发现必须用特定的力以足够高的旋转速度按压现有技术中的末端，以产生足够的摩擦来使材料开始流动。此外，现有技术中的末端不提供最佳的管体形成。
发明内容
根据这样的现有技术，本发明的目的因而是提供用于自钻孔紧固元件的钻孔末端，其具体地通过优化的管体形成而减小了成形时间并同时提高了连接的性能。根据本发明，自钻孔紧固元件应该尽可能经济地制造，即使在高金属片厚度的情况下或者当它们要安置在定位成一个在另一个顶部上的两个无孔的金属片中的情况下(尤其在自钻孔盲铆钉的情况下)。根据本发明，实现此目的在于钻孔末端的横截面以靠近末端的第一圆弧和靠近杆部的第二圆弧为边界，第二圆弧的原点比第一圆弧的原点更远离旋转轴线。特别优选地，两个圆弧沿着切向过渡到彼此。此外，特别优选地，第二圆弧经由锥形延伸部分过渡到杆部。此锥形过渡部分使得最佳的管体形成成为可能。在此情况下，锥形部分优选地在其两侧之间具有28°到40°的角度，优选地为32。。
此外，在此情况下，特别优选地，第二圆弧经由凹入弯曲部分过渡到杆部，所述凹入弯曲部分具有的圆弧的中心点相对于旋转轴线位于与该圆弧相同的一侧。这进一步改善了管体形成。此外，已经发现很大的优点，至少第二圆弧和杆部之间的部分设置有槽，所述槽的径向与旋转轴线垂直地环绕。在此情况下，槽优选地具有半圆形横截面。
以下通过附图更详细地说明本发明，其中 图I是根据本发明具有钻孔末端的自钻孔螺钉的侧视图；图2是图I的截面A-A ；图3是图2的末端的细节；图4是根据本发明的具有另一钻孔末端的自钻孔螺钉的侧视图，其具有环绕槽；图5是根据本发明的具有又一钻孔末端的自钻孔螺钉的侧视图，其具有具有凹入弯曲部分；并且图6是根据本发明的具有另一钻孔末端的自钻孔螺钉的侧视图，其具有凹入弯曲部分和径向环绕槽。
具体实施例方式图I示出了根据本发明的自钻孔螺钉，其适于流动钻孔(flowing holedrilling)。螺钉10包括头部12和杆部14，杆部设置有自切割外螺纹并以末端16终止。螺钉10形成为绕旋转轴线18旋转对称。末端16包括第一区域20，其中沿着轴线A-A穿过末端16的截面具有遵循圆弧R2的外轮廓，外圆弧R2的中心点定位在旋转轴线18的横向外侧，并相对于旋转轴线18位于与圆弧R2相反的一侧。其中末端16的横截面以圆弧R2为边界的此区域20朝着杆部14与另一区域24相接，在区域24中末端16的横截面在外部以另一更大的圆弧Rl为边界，该圆弧Rl具有原点26,原点26也相对于旋转轴线18位于与圆弧的相反一侧,但是更远离旋转轴线。末端16的此第二区域朝着杆部14与锥形部分28相接，锥形部分28随后以微小的圆弧过渡到杆部14。在此情况下，末端16的锥形部分28在形成其横截面外边界的线之间具有28-40°的角度，其优选地为32°。在所示出的实施例中，螺钉头部12具有内六角外驱动特征部30。自然地，可以类似地使用任何其他传统驱动特征部。根据本发明构造的末端能同样用于使用流动钻孔的自钻孔盲铆钉和用于任何其他自钻孔紧固元件。图2是沿着剖切线A-A(旋转轴线18)的截面图。在此情况下，M5螺钉选择为标注尺寸的示例。其末端16在图3中详细地示出。
图3清楚地示出末端16的外轮廓，在此附图中以截面示出，其实际上在远离杆部的端部处具有适当的点而不是球状形状。此点是两个圆弧R2相交造成的，圆弧R2的原点定位在旋转轴线18的外侧并在各自的相反侧上。以下是M5螺钉的尺寸标注的示例。第一圆弧R2的半径是I. 5mm,并且其原点22的位置距末端朝向杆部14的方向位于I. 3mm处，并距旋转轴线18为0. 7mm。相接的圆弧Rl的半径是10. 8mm,并且其原点距末端为5. 7mm,并且距旋转轴线为8. 9mm。此圆弧随后过渡到圆锥部分28，圆锥部分28的侧面形成32°的角度。图4示出了根据自钻孔螺钉的本发明的又一实施例。头部和杆部对应于根据图I的螺钉，并且钻孔末端还设置有两个圆弧Rl和R2和锥形部分28。 然而，锥形部分28整体和以半径Rl弯曲的部分的一部分设置有环形延伸的槽32，环形延伸的槽32相对于旋转轴线18水平延伸。这些槽具有半圆形截面。一方面，槽32进一步促进了管体的形成，并减少了在自钻孔螺钉的穿透侧的材料突出，并且此外，增大的摩擦意味着即使螺钉在钻孔过程中具有低的旋转速度，也可获得足够的热量以使工件材料塑性化。图5示出了根据本发明的自钻孔螺钉的又一实施例。同样，在此情况下，螺钉头部12和螺钉杆部14如在图I中那样形成。然而，钻孔末端以凹入弯曲部分128代替锥形部分28布置在杆部14和第二圆弧Rl之间。此凹入构造意味着管体形成进一步得到优化，并且最重要的是防止塑性化的材料沿着与自钻孔螺钉的穿透方向相反的方向抛起。因为根据本发明，几乎没有任何材料在螺钉的穿透侧被抛起，更多的材料可用于管体形成，并且螺钉还能安置在相应更薄的材料中。最后，图6示出了根据图4和图5的特征的发明的组合，具有圆弧R3的凹入弯曲部分128设置在第二圆弧Rl和杆部14之间，并且此部分128和第二圆弧Rl的区域的一部分设置有环形延伸的槽32，圆弧R3的中心点相对于旋转轴线位于与圆弧的相同侧上，环形延伸的槽32相对于旋转轴线18水平地布置，并具有半圆形横截面。根据本发明的特征的这种组合借助于由于槽32的增大的摩擦而提供了在穿透侧上的最小的材料突起，以及即使比较低的旋转速度下最佳的管体形成和高的塑性化。根据本发明的实施例具有主要优点此末端或者帽的新的形状减小了成形的时间，并提高了通过连接部的力传递。以此方式，根据本发明的紧固元件能更加经济地甚至安置在厚的金属片中或者在两个没有孔的金属片中，这两个金属片定位成一个叠加在另一个顶部上。这与自钻孔盲铆钉的使用尤其相关。根据末端16的本发明的构造提供了快速成形到厚金属片中的效果，并在安置紧固元件的点上进行快速的加热的效果。成形圆弧R1、R2的原点与紧固元件109的旋转轴线18的偏移提供了绝对的点。由圆弧R2和Rl并由锥形部分28形成的相接的摩擦锥体使管体形成达到最佳化。这与自钻孔螺钉尤其相关。通过与现有技术比较，本发明还提供以下优点即使在紧固元件10将要安置在其中的工件的较高材料厚度的情况下也能提供特别迅速的成形。结合了两个部分20和24的摩擦锥体28因而在金属板的下侧提供了良好的加热和特别显著的管体形成。
根据本发明具体构造的摩擦锥体促进了管体形成。这造成当本发明应用于螺钉时，在相对支撑上更大数量的支撑螺纹匝。根据现有技术，相对较小的半径设置在末端处。此较小的、球状接触表面用来加热紧固元件将要安置在其中的工件的材料。根据本发明，工件的材料不是通过末端形成加热，而是通过以下圆弧R2、Rl加热，R2和Rl偏离中心，沿着切向过渡到彼此，并具有相接的锥形部分28。在根据本发明的具体组合中，此形状提供了大的接触表面、对材料相应快的加热和良好的管体形成。
因而，根据本发明，成形时间降低，并且同时支撑螺纹匝的数量增加。本发明因而能甚至用于很高的板金属厚度和两个以上的没有孔的金属板。
权利要求
1.一种自钻孔紧固元件(10)，其包括旋转对称的钻孔末端(16)和杆部(14)，其特征在于，所述钻孔末端(16)的横截面以靠近所述末端(16)的第一圆弧(R2)和靠近所述杆部(14)的第二圆弧(Rl)为边界，所述第一圆弧(R2)的原点(22)位于所述末端(16)的旋转轴线(16)的外侧，并相对于所述旋转轴线(16)位于与所述第一圆弧相反的一侧，所述第二圆弧(Rl)的原点(26)比所述第一半径(R2)的原点(22)更远离所述旋转轴线(18)，并也相对于所述旋转轴线(18)位于与所述第二圆弧相反的一侧。
2.根据权利要求I所述的自钻孔紧固元件(10)，其特征在于，所述两个圆弧(R2、R1)沿着切向过渡到彼此。
3.根据权利要求I或2所述的自钻孔紧固元件(10)，其特征在于，所述第二圆弧(Rl)经由锥形延伸部分(28)过渡到所述杆部(14)。
4.根据权利要求3所述的自钻孔紧固元件(10)，其特征在于，所述锥形部分(28)在其两侧之间具有28°到40°的角度，优选地为32°。
5.根据权利要求I或2所述的自钻孔紧固元件(10)，其特征在于，所述第二圆弧(Rl)经由凹入弯曲部分(128)过渡到所述杆部(14)，所述凹入弯曲部分(128)具有圆弧(R3)，所述圆弧(R3)的中心点相对于所述旋转轴线(18)位于与所述圆弧相同的一侧。
6.根据权利要求3、4和5中任一项所述的自钻孔紧固元件(10)，其特征在于，至少在所述第二圆弧(Rl)和所述杆部(14)之间的所述部分(28、128)设置有槽(32)，所述槽(32)的径向与所述旋转轴线(18)垂直地环绕。
7.根据权利要求6所述的自钻孔紧固元件(10)，其特征在于，所述槽(32)具有半圆形横截面。
全文摘要
本发明涉及自钻孔紧固元件(10)，其包括旋转对称的钻孔末端(16)和杆部(14)，其中，钻孔末端(16)的横截面以靠近所述钻孔末端(16)的第一圆弧(R2)和靠近杆部(14)的第二圆弧(R1)为边界，第一圆弧的原点在钻孔末端(16)的旋转轴线(18)的外侧，并相对于旋转轴线(18)位于与第一圆弧相反的一侧，其中，第二圆弧(R1)的原点(26)比第一圆弧(R2)的原点(22)更远离旋转轴线(18)，并相似地相对于旋转轴线(18)位于与第二圆弧相反的一侧。
文档编号F16B25/10GK102782343SQ201080031926
公开日2012年11月14日 申请日期2010年6月28日 优先权日2009年7月15日
发明者斯特凡·艾斯佩尔, 斯特凡·阿波恩, 罗伯特·伯恩盖茨 申请人:瑞阿全球紧固件股份公司