專利名稱：擴張銷釘?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分特征的擴張銷釘。
這種擴張銷釘是眾所周知的。它具有一銷套，擴張螺釘可擰入此銷套內(nèi)，這時在擰入時擴張螺釘使銷套張開。通常銷套具有縱向槽或與縱向成一角度分布的槽，它們將銷套分割成擴張舌片，它們通過擰入擴張螺釘而張開。另一種可能性是，銷套由一種可彈性和/或塑性張開的材料、特別是由塑料、制成。通過張開或擴張使擴張銷釘固定在例如磚墻上的固定孔內(nèi)。
已知擴張銷釘有這樣的缺點，當(dāng)固定孔例如由于墻上產(chǎn)生裂縫而擴大時它便松動，其緊固力或抗拔出力下降。
本發(fā)明的目的是，這樣地構(gòu)成開頭所述類型的擴張銷釘，使它在固定孔擴大時仍具有大的緊固力或抗拔出力。
按照本發(fā)明這個目的通過權(quán)利要求1的特征來解決。按本發(fā)明的擴張銷釘?shù)臄U張螺釘具有一螺紋，其在擰入方向后側(cè)的齒廓與擴張螺釘?shù)妮S線方向成一約45°或更小的角度分布。螺紋的在擰入方向后側(cè)的齒廓構(gòu)成一斜面或擴張面，當(dāng)擴張螺釘受到沿拔出方向的軸向載荷時它使銷套額外地擴張或張開。螺紋構(gòu)成一錐形擴張體。如果里面固定著按本發(fā)明的擴張銷釘?shù)墓潭讛U大，那么一在擴張螺釘受到沿軸向的載荷時一擴張螺釘沿軸向從銷套中拔出一小段距離。這時與軸線方向成約45°或更小的平的角的、在擰入方向后側(cè)的螺紋齒廓使銷套進一步擴張，擴張銷釘便繼續(xù)擴張，并以幾乎不變的緊固力仍舊固定在固定孔內(nèi)。
按本發(fā)明的擴張銷釘有這樣的優(yōu)點，即它具有后續(xù)擴張性能，因此適用于拉伸區(qū)域。另一個優(yōu)點是即使在沒有擴大的固定孔內(nèi)也有大的緊固力，以及在對于銷套的擴張所需要的擴張螺釘?shù)臄Q入力矩和擴張銷釘在固定孔內(nèi)的緊固力之間有利的比例。
此外按本發(fā)明的擴張銷釘?shù)臄U張螺釘具有一在其螺紋長度上從前向后越來越大的芯部直徑。芯部直徑可以分段地或逐漸增大。向后逐漸增大的芯部直徑有這樣的優(yōu)點，即螺紋在后面的區(qū)域內(nèi)可以承受較大的橫向載荷(彎曲和剪切應(yīng)力)。因此擴張螺釘有能力承受一較大的、在其后端上懸掛并使擴張螺釘產(chǎn)生橫向力的載荷。此外當(dāng)然擴張螺釘也可以承受較大的拉應(yīng)力，這種拉慶力沿其螺紋長度向前越來越小。此外螺紋可以一直做到靠近擴張螺釘?shù)暮蠖?，而不致由于橫截面減小和螺紋的應(yīng)力集中效應(yīng)嚴重降低螺紋的承載能力。這具有這樣的優(yōu)點，即銷套在例如固定了按本發(fā)明的擴張銷釘?shù)膲Φ谋砻娓浇阋呀?jīng)可以用擴張螺釘擴張和后續(xù)擴張。
在本發(fā)明一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)方案中，螺紋具有鋸齒形輪廓，其構(gòu)成擴張面的較平和較長的齒廓沿擴張螺釘?shù)臄Q入方向向后傾斜。本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)方案使擴張螺釘具有良好的擰入銷套的性能。另一個優(yōu)點是與螺紋的軸向長度相比比較大的、由在擰入方向后側(cè)的螺紋齒廓構(gòu)成的擴張面。
在本發(fā)明一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)方案中，螺紋后端的直徑大致相當(dāng)于連接在螺紋后端上的無螺紋的螺釘桿的直徑，由此達到螺紋與螺釘桿的基本上無臺階的交接。在本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)方案中完全避免了在從螺紋到螺釘桿的交接區(qū)內(nèi)的橫截面削弱或應(yīng)力集中效應(yīng)。因為螺紋與螺釘桿的交接區(qū)通常位于例如里面固定著擴張銷釘?shù)膲Ρ诘谋砻娓浇?，因此這特別有利。在墻壁的表面處擴張螺釘?shù)臋M向應(yīng)力最大。
在本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)方案中，螺紋的沿擰入方向后面的齒廓分布的角度在螺紋的前端處為約28°。這得到一大約56°的錐角，其中錐角理解為螺紋相互背對背的部位處在擰入方向后面的齒廓的夾角。螺紋的在擰入方向后側(cè)的齒廓分布的角度在螺紋后端處減小到約7°，這相當(dāng)于錐角為14°。所述角度得到一沿拔出方向施加在擴張螺釘上的軸向力和通過這個力從擴張螺釘施加到銷套上的擴張力之間的有利的比例。
如果擴張螺釘與一由較硬的塑料制成的銷套一起應(yīng)用，那么螺紋的較平和較長的螺紋齒廓做成中凹的是有利的。因此螺紋的尖角略微變小，使得螺紋較容易切入材料內(nèi)。其次螺紋齒廓的出口由于中凹結(jié)構(gòu)變得較平，這減小了擴張螺釘在銷套內(nèi)開始軸向移動以使擴張銷釘后續(xù)擴張時的摩擦力，并且只是在繼續(xù)向前軸向移動時摩擦力才加大。由此達到一種后續(xù)擴張性能，擴張銷釘?shù)臄U張力隨著軸向移動逐漸加大。螺釘在擰入方向中凹的后齒廓的另一個優(yōu)點是由于在螺紋底部上較小的齒形角而造成的較小的應(yīng)力集中效應(yīng)。
為了造成對于銷套的擴大和后續(xù)擴張所必要的擴張螺釘?shù)妮S向運動，在本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)方案中銷套具有一延展和/或設(shè)定斷裂部位，它使銷套在受到軸向載荷時銷套可以軸向延展或使銷套斷裂成兩部分。如果按本發(fā)明的擴張銷釘?shù)匿N套受到軸向載荷，銷套的后部便和擰入的擴張螺釘一起軸向背離前面的固定在墻內(nèi)的銷套部分運動一小段距離。通過這種移動就像上面介紹的那樣擴張螺釘使銷套的前部區(qū)域張開，并由此使銷套固定在固定孔內(nèi)。銷套的后一部分連同擰在它里面的擴張螺釘相對于銷套的前面的，固定在墻內(nèi)的部分的所述軸向運動也在例如由于墻壁上產(chǎn)生裂縫使固定孔擴大時發(fā)生，因此按本發(fā)明的擴張銷釘在固定孔擴大時后續(xù)擴張。通過這種后續(xù)擴張如已經(jīng)提到過的那樣按本發(fā)明的擴張銷釘?shù)木o固力或抗拔出力在固定孔擴大時幾乎保持不變。
延展和/或設(shè)定斷裂部位并非必須是兩者擇一的，也可以是兩者合一的。在擴張銷釘受到軸向載荷時延展和/或設(shè)定斷裂部位可以首先使銷套軸向延展，在軸向載荷加大時銷套在延展和/或設(shè)定斷裂部位分開成兩部分。延展和/或設(shè)定斷裂部位例如可以通過減小銷套的壁厚、在銷套上設(shè)置一環(huán)形或螺旋形分布的槽形成。
在按本發(fā)明的擴張銷釘?shù)匿N套上形成延展和/或設(shè)定斷裂部位特別地具有這樣的優(yōu)點，即可以將擴張銷釘連同已經(jīng)擰入銷套內(nèi)的擴張螺釘一起裝入，例如敲入固定孔內(nèi)。不必首先將不帶擴張螺釘?shù)匿N套裝入固定孔內(nèi)，再將擴張螺釘擰入，擴張螺釘?shù)臄Q入過程可以取消。擴張螺釘在受到拔出方向的軸向載荷時使擴張銷釘擴大和/或張開，因此按本發(fā)明的擴張銷釘通過載荷固定在固定孔內(nèi)。通過擰入擴張螺釘使擴張銷釘擴張成為多余。在必要情況下位于銷套內(nèi)的擴張螺釘在擴張銷釘裝入固定孔以后可以拉出很短一段距離，以使銷套擴大和/或張開，由此促使擴張銷釘即使在沒有受到載荷的情況下也能固定在墻壁內(nèi)。
由于按本發(fā)明的擴張銷釘連同在它里面的擴張螺釘在不擰入擴張螺釘?shù)那闆r下便裝入固定孔內(nèi)的可能性，按本發(fā)明的擴張銷釘?shù)墓潭ǜ奖?、更快速。此外還有這樣的優(yōu)點，即在例如由塑料通過注塑制造銷套時擴張螺釘可以用作型芯。擴張螺釘作為型芯放在注塑模內(nèi)，接著用形成銷套的塑料環(huán)繞繞注。由此取消了單獨的型芯以及將這種單獨的型芯在注塑后從銷套中擰出并將擴張螺釘擰入銷套。帶有環(huán)繞它注塑銷套的擴張螺釘?shù)臄U張銷釘在脫模后便可立即使用。在注塑銷套之前涂在擴張螺釘上的脫模劑起滑動涂層作用，它確保擴張螺釘在銷套內(nèi)輕松地軸向移動，并由此保證擴張力相對于軸向載荷的良好比例關(guān)系。
在一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)方案中銷套在擴張區(qū)內(nèi)不同于例如帶有假想的直線形軸線的圓柱形，銷套至少在擴張區(qū)內(nèi)具有例如軸向波紋或螺旋形。概言之銷套表面在擴張區(qū)內(nèi)縱向與一假想的圓柱面或銷釘縱軸成一角度分布。這里銷套表面相對于擴張銷釘?shù)目v軸沿之分布的角度在銷套長度上各不相同。本發(fā)明這種結(jié)構(gòu)方案的目的是，將銷套在擴張區(qū)內(nèi)在橫向做成可變形的。在敲入固定孔內(nèi)時銷套傾向于找平地變形，例如在銷套的波紋結(jié)構(gòu)時徑向向內(nèi)擠壓。因此銷套以一定的預(yù)緊力貼合在固定孔上。
下面借助于在附圖中表示的實施例對本發(fā)明作較詳細的說明。附圖表示

圖1以側(cè)視圖表示的按本發(fā)明的擴張銷釘；圖2以透視圖表示的圖1中的擴張銷釘?shù)匿N套；圖3以軸向剖視表示的圖2中的銷套；圖4以側(cè)視圖表示的圖1中的擴張銷釘?shù)臄U張螺釘；圖4 a-d圖4中的擴張螺釘?shù)穆菁y的局部放大圖；和圖5以軸向剖視表示的圖1中的擴張銷釘?shù)膽?yīng)用。
在圖1中所示的按本發(fā)明的擴張銷釘10具有一由塑料制成的銷套12，如圖2和3中所示；還具有一擴張螺釘14，它放在銷套12內(nèi)并表示在圖4中。擴張螺釘由金屬，特別是鋼組成。
銷套12具有近似的空心圓柱形形狀，并帶一形成銷套12后半部分的空心圓柱形桿部16。銷套12的前半部分18具有一不同于圓柱形的形狀，前部18具有沿擴張銷釘10縱向分布的波紋。銷套12的這個前部18構(gòu)成銷套12的擴張區(qū)18。銷套12的擴張區(qū)18設(shè)有間斷的縱向槽20。它將擴張區(qū)18分成擴張臂22。在由可延展的材料如塑料制造銷套12時并非非要縱向槽不可，因為由于銷套12材料的可延展性給擴張區(qū)18提供了足夠的可張大性。
構(gòu)成銷套12后部的桿16具有一繞桿16螺旋形環(huán)繞的槽46，它構(gòu)成延展和/或設(shè)定斷裂部位46。構(gòu)成延展和/或設(shè)定斷裂部位46的槽通過槽46底部處桿16壁厚的減小使桿16可以軸向延展。在軸向載荷比較大時銷套12的桿部16也可以在槽46處撕裂。
桿16在銷套12的后端上具有一空心錐形軸肩24。
擴張銷釘10的擴張螺釘14具有一圓柱形光滑壁的桿26，其長度大致相當(dāng)于銷套12桿部16的長度。在后端上擴張螺釘14具有一圓錐臺形的螺釘頭28。在前端處一螺紋段30一體地連接擴張螺釘14的桿26上，它具有一大致與銷套12的擴張區(qū)18的長度一致的長度。螺釘30在擴張螺釘14的前端形成一尖端。
螺紋30具有鋸齒形輪廓，螺紋30在擰入方向的后側(cè)齒廓32相對于擴張螺釘14的軸線方向沿一較平的角度分布，而螺紋30在擰入方向的前側(cè)齒廓34沿一較陡的角度分布。螺紋30的芯部直徑沿其長度逐漸變化，芯部直徑從前向后逐漸加大。這里螺紋30的芯部直徑可以從前向后無臺階地加大。在所示實施例中螺紋30由前向后分成4段a-d，其中在這些段a-d內(nèi)螺紋約30的尺寸是相同的，但在段和段之間則各不相同。螺紋30的段a-d在相應(yīng)的圖4a-d中放大畫出。在所示實施例中桿部26具有7mm的直徑。螺紋30的芯部直徑36在a段內(nèi)為5.2mm，在b段為5.9mm，在c段內(nèi)為6.9mm，在d段內(nèi)為7.2mm。這意味著，螺紋30的芯部直徑36在與光滑壁的桿部26的交接處和桿部26的直徑大致相同，因此螺紋30無臺階地過渡到桿部26。
在擴張螺釘14的所示實施例中，螺紋30的外徑38在a和b段內(nèi)為7.2mm，在c段內(nèi)為7.4mm，在d段內(nèi)為7.7mm。在螺紋30的在擰入方向后側(cè)的齒廓32與軸線方向之間的夾角在擴張螺釘14的所示實施例中在a段內(nèi)約為28°，在b段內(nèi)為約20°，在c和d段內(nèi)為約7°。后齒廓32沿擴張螺釘14的縱向做成中凹形，這在圖4a和4b中可以特別清楚地看出。
螺紋30在擰入方向前側(cè)的齒廓34做得較陡，它使擴張螺釘14和銷套12之間沿軸向形成形鎖合，使得在將擴張銷釘10敲入固定孔內(nèi)時將沖擊能傳遞以銷套12上。由此避免，在擴張銷釘10敲入時銷套12軸向鐓粗。
在例如通過塑料注塑制造擴張銷釘10的銷套12時擴張螺釘14可以作為型芯放在未畫出的注塑模的型腔內(nèi)，并用構(gòu)成銷套12的塑料環(huán)繞繞注。在注塑前涂在擴張螺釘14上的脫模劑構(gòu)成一滑動涂層，它阻止銷套12粘附在擴張螺釘14上，并確保擴張螺釘14在銷套12內(nèi)的可運動性。
圖5中表示擴張銷釘10用來將一構(gòu)件，例如一木制品40固定在墻42上。擴張銷釘10連同位于銷套12內(nèi)的擴張銷釘14穿過木制品40上的一個孔并敲入墻42上的固定孔44內(nèi)。螺紋30的在擰入方向前側(cè)的陡峭的齒廓使擴張螺釘14和銷套12之間在軸向形成形狀鎖合，它在擴張銷釘10敲入固定孔44內(nèi)時將沖擊能傳遞到銷套12上。在釘入固定孔44內(nèi)時銷套12具有波紋的擴張區(qū)產(chǎn)生變形，波紋的波峰被固定孔44的壁向內(nèi)擠壓。擴張區(qū)18的這種變形造成一預(yù)緊力，擴張銷釘10用該預(yù)緊力貼合在固定孔44內(nèi)。
螺紋30的以一相對于擴張螺釘14的軸線方向較平的角度分布的后側(cè)齒廓32構(gòu)成一斜面或擴張面，當(dāng)擴張螺釘14相對于銷套向擴張銷釘10的后端方向軸向運動時，該斜面或擴張面使銷套12在擴張區(qū)18內(nèi)徑向擴大或張開。當(dāng)擴張銷釘10承受軸向力時擴張螺釘就作這種相對于銷套12的軸向運動。這種軸向載荷表現(xiàn)為一種拉力，它由木制品40作用在銷套12的軸肩24上并從那里傳遞到擴張螺釘14的頭部28。這種拉力促使銷套12的設(shè)有螺旋槽46(延展和/或設(shè)定斷裂部位)的桿部16伸長，由此使擴張螺釘14的螺紋在銷套12的擴張區(qū)18內(nèi)軸向移動。在這種軸向運動時螺紋30的位于后側(cè)的平的齒廓32使銷套12的擴張區(qū)18張大，由此使擴張銷釘10以大的緊固力固定在墻42的固定孔44內(nèi)。擴張螺釘14在銷套內(nèi)的軸向移動量為螺紋30軸向齒距的幾分之一。在擴張銷釘10敲入固定孔44內(nèi)之前已經(jīng)放在銷套12內(nèi)的擴張螺釘14為了使銷套12擴張、從而使擴張銷釘10固定在墻42上不需擰入銷套12內(nèi)，木制品40可以僅僅通過敲擊擴張銷釘10連同放在銷套內(nèi)的擴張螺釘14固定在墻42上。
如果固定孔44例如由于墻42內(nèi)的裂縫而擴大，那末在擴張銷釘10受到軸向載荷時擴張螺釘14在銷套12內(nèi)向擴張銷釘10后端方向軸向運動一小段距離。這時螺紋30使銷套12在擴張區(qū)18內(nèi)進一步擴張，使擴張銷釘10即使在固定孔擴大時仍以幾乎不變的抗拔出力而固定在固定孔44內(nèi)。擴張銷釘10具有后續(xù)擴張性能，這使它適用于拉伸區(qū)。
在擴張銷釘10敲入墻44內(nèi)后擴張螺釘14也可以稍微拔出一點，以使銷套12的擴張區(qū)擴張，由此使擴張銷釘10固定在墻42內(nèi)，而不需擴張螺釘14作軸向運動。原則上擴張銷釘10也可以不帶擴張螺釘14裝入固定孔44內(nèi)，并將擴張螺釘14擰入，以使銷套12的擴張區(qū)18擴張，從而使擴張銷釘10固定在墻42內(nèi)。
關(guān)于按本發(fā)明的擴張螺釘14也可以采用不同于所示實施形式的銷套12。例如可以將銷套12的擴張區(qū)18做成帶有至少在擴張區(qū)18部分區(qū)段上的環(huán)形槽的圓柱形。
權(quán)利要求
1.帶一可張開的銷套和一使銷套擴張的擴張螺釘?shù)臄U張銷釘，其特征為擴張螺釘(14)具有一螺紋(30)，其在擰入方向后側(cè)的齒廓(32)相對于擴張螺釘(14)的軸線方向具有一約45°或更小的平的夾角α，并且螺紋(30)具有一在螺紋(30)長度上由前向后逐漸增加的芯部直徑(36)。
2.按權(quán)利要求1所述的擴張銷釘，其特征為擴張螺釘(14)的螺紋(30)具有一鋸齒形輪廓，其中一較陡和較短的螺紋(30)齒廓(34)設(shè)置在擴張螺釘(14)擰入方向前側(cè)，一較平和較長的螺紋齒廓(32)設(shè)置在擴張螺釘(14)擰入方向后側(cè)。
3.按權(quán)利要求1所述的擴張銷釘，其特征為螺紋(30)的芯部直徑(36)在螺紋(30)后端處大致相當(dāng)于擴張螺釘(14)桿部(26)的直徑，桿部連接在螺紋的后端上。
4.按權(quán)利要求1所述的擴張銷釘，其特征為在擰入方向后側(cè)的螺紋(30)齒廓(32)相對于擴張螺釘(14)的軸線方向具有一從在螺紋(30)前端約為28°減小到在螺紋(30)后端處約7°的夾角α。
5.按權(quán)利要求1所述的擴張銷釘，其特征為在擰入方向后側(cè)的螺紋(30)齒廓(32)在擴張螺釘(14)的縱向呈凹形。
6.按權(quán)利要求1所述的擴張銷釘，其特征為銷套(12)具有一延展和/或設(shè)定斷裂部位(46)，它可以使銷套(12)軸向延展和/或分斷成兩部分。
7.按權(quán)利要求1所述的擴張銷釘，其特征為銷套(12)在擴張區(qū)(18)內(nèi)具有一在縱向不平直的形狀，其表面在縱向與銷套(12)的軸線方向成一角度分布，其中角度在擴張區(qū)(18)的長度上是變化的。
8.按權(quán)利要求7所述的擴張銷釘，其特征為銷套(12)在擴張區(qū)(18)內(nèi)具有沿縱向的波紋。
9.按權(quán)利要求7所述的擴張銷釘，其特征為銷套(12)在擴張區(qū)(18)內(nèi)具有螺旋形形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶一放在銷套(12)內(nèi)的擴張螺釘(14)的擴張銷釘(10)。本發(fā)明建議，螺紋(30)做成鋸齒形，銷套(12)的后部(16)做得可軸向延展。在擴張銷釘(10)受軸向力時擴張螺釘(14)在銷套(12)內(nèi)軸向運動，螺紋(30)使銷套(12)擴張。因此擴張銷釘(10)在固定孔擴大時具有后續(xù)擴張性能。本發(fā)明的另一個優(yōu)點是擴張銷釘(10)通過敲擊而不需旋轉(zhuǎn)擴張螺釘進行安裝。螺紋(30)的芯部直徑由前向后逐漸加大，以提高擴張螺釘(14)承受橫向載荷的能力。
文檔編號F16B13/12GK1416509SQ01806155
公開日2003年5月7日 申請日期2001年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月9日
發(fā)明者R·菲舍爾, W·豪格 申請人:阿圖爾-費希爾股份公司費希爾廠