一种自攻螺钉以及制造所述自攻螺钉的方法

技术领域

本发明涉及一种自攻螺钉，所述自攻螺钉设置有外螺纹，所述外螺纹用于在导向孔的内周表面上塑性地形成内螺纹。

背景技术

在旋拧开始时，这种自攻螺钉迫使其首先与无内螺纹的导向孔的内周表面接触的外螺纹咬合进内周表面，使得自攻螺钉在保持其旋拧姿势的同时平滑地引导随后的外螺纹，并在导向孔的内周表面上塑性地形成内螺纹。

JP 3338649 B1公开了一种自攻螺钉，所述自攻螺钉的杆形成为使得杆的横截面从紧接在头部之下部分的圆形横截面变化为端部部分的等边三角形横截面，所述自攻螺钉的在杆的具有等边三角形横截面的端部侧的外周表面上形成的外螺纹顶部形成为平坦的表面形状，其完整性随着接近杆端部而降低，并且所述自攻螺钉改善了在通过使用具有平坦表面形状顶部的外螺纹进行旋拧的开始时刻的咬合性能并保持了旋拧姿势。

然而，在JP 3338649 B1中公开的自攻螺钉中，首先与导向孔的内周表面接触的具有平坦表面形状顶部的外螺纹没有被足够地升高以使其被称为“阳螺纹”，并且其只不过是被升高以稍微增大杆端部的外径的带状。因此，虽然改善了初始咬合性能，但是其效果是有限的。

如上所述，这种平坦表面形状的顶部可能无法塑性地形成合适的内螺纹并且平滑地引导随后的外螺纹。

此外，具有平坦表面形状顶部的外螺纹形成在具有等边三角形横截面的杆的外周上，使得只有在等边三角形的顶点处的外螺纹部分有助于塑性成形，以便形成内螺纹。同样就此而言，可能无法通过塑性成形形成合适的内螺纹。

发明内容

本发明提供了一种自攻螺钉以及制造所述自攻螺钉的方法，所述自攻螺钉和制造所述自攻螺钉的方法有效地解决了上述传统自攻螺钉的问题并且改善了初始咬合性能。

简言之，根据本发明的自攻螺钉包括头部和从头部延伸出的杆；所述杆包括紧接在头部下方的圆柱形杆和跟随圆柱形杆的端部的截锥形杆；圆柱形杆设置有多个第一外螺纹；截锥形杆设置有跟随所述第一外螺纹的多个第二外螺纹；每一个第二外螺纹的顶部均设置有呈凹凸形式的咬合表面；并且所述咬合表面构造成咬入导向孔的内周表面，因此，初始咬合性能通过咬合表面而改善并且保持了适当的旋拧姿势。

自攻螺钉优选构造成使得在圆柱形杆的端部部分上形成的多个第一外螺纹沿圆周方向以规则的间隔设置有多个无螺纹部，并且使得在截锥形杆上形成的多个第二外螺纹沿圆周方向以规则的间隔设置有多个无螺纹部，因此，第一外螺纹上的无螺纹部和第二外螺纹上的无螺纹部两者均在不降低咬合表面的初始咬合性能的情况下减小初始扭矩，并且平滑地引导随后的外螺纹，从而允许平滑的塑性成形以形成内螺纹。

还提供了一种制造根据本发明的自攻螺钉的方法，所述自攻螺钉包括头部和从头部延伸出的杆，并且所述自攻螺钉构造成使得杆包括紧接在头部下方的圆柱形杆和跟随圆柱形杆的端部的截锥形杆，圆柱形杆设置有多个第一外螺纹，截锥形杆设置有跟随第一外螺纹的多个第二外螺纹，并且所述第二外螺纹中的每一个的顶部设置有具有凹凸形式的咬合表面。所述制造自攻螺钉的方法(其包括下列步骤A至D)可容易地并适当地形成第二外螺纹。

A)形成设置有杆的坯件，所述杆包括圆柱形杆和截锥形杆，

B)在一对滚压模板件(rolling die plate)的每个相对的滚压表面上形成竖直表面和倾斜表面，所述倾斜表面跟随竖直表面的下端部并且被倾斜成使其与另一个相对的滚压表面的间隙变窄，

C)将滚压表面的倾斜表面的锥角设定为比坯件的截锥形杆的锥角小，和

D)在所述滚压表面的倾斜表面与在所述一对滚压模板件的滚压表面之间的所述截锥形杆的外周表面上的外螺纹起点位置相接触的状态下执行滚压，并且通过滚压形成第一外螺纹和具有咬合表面的第二外螺纹。

优选地，坯件沿圆周方向以规则的间隔设置有跨越圆柱形杆和截锥形杆的多个平坦部分。平坦部分用于沿着圆周方向以规则的间隔在圆柱形杆的端部部分的多个第一外螺纹上形成多个无螺纹部，并且用于沿圆周方向以规则的间隔在截锥形杆的多个第二外螺纹上形成多个无螺纹部。

本发明能够提供一种自攻螺钉，所述自攻螺钉利用在杆端部处具有咬合表面的第二外螺纹获得适当的初始咬合性能。具有咬合表面的第二外螺纹能够以适当地升高的方式形成。

另外，由于咬合表面不会无意中损坏导向孔的内周表面，因此可以有效地防止碎屑的产生。

通过在具有咬合表面的第二外螺纹上形成多个无螺纹部，能够获得初始咬合性能的改善和初始扭矩的降低。

附图说明

图1是根据本发明的自攻螺钉的前视图；

图2是根据本发明的自攻螺钉的透视图；

图3是杆的放大剖视图；

图4A示出了当杆端部插入导向孔的内周表面时外螺纹与导向孔的内周表面的接合，图4B示出了当杆从图4A所示位置旋转180度时外螺纹与导向孔的内周表面的接合，并且图4C示出了当杆从图4A所示位置旋转360度时外螺纹与导向孔的内周表面的接合；

图5A是坯件(即螺钉材料)的前视图，而图5B是坯件的仰视图；

图6A至图6C示出了以下情况：通过将坯件的杆夹在一对滚压模板件之间进行滚压来制成外螺纹，其中，图6A示出了滚压开始的情况，图6B示出了执行滚压的情况，和图6C示出了滚压完成的情况；

图7是滚压模板件的滚压表面的放大表面视图；

图8是滚压模板件的滚压表面的放大剖视图；和

图9A和图9B示出了坯件和一对滚压模板件之间的关系，其中，图9A示出了滚压开始的情况，并且图9B示出了滚压完成的情况。

具体实施方式

现在将参考图1至图9A和图9B描述本发明的最佳模式。

如图1和图2所示，根据本发明的自攻螺钉具有以下基本结构：其包括头部1和杆2，头部1具有与螺丝刀刀头的顶端接合的接合槽，杆2从头部1的下表面的中心延伸出，杆2的外周表面设置有单个外螺纹3。

杆2包括紧接在头部下方的圆柱形杆2a和跟随圆柱形杆2a的端部(即下端部)的截锥形杆2b。因此，根据本发明的自攻螺钉的杆2在圆柱形杆2a中具有从其近端到其远端直径相同的、垂直于杆2的圆形横截面，并且在截锥形杆2b中具有朝向其端部直径越来越小的、垂直于杆2的圆形横截面。

外螺纹3包括形成在圆柱形杆2a的外周表面上的多个第一外螺纹3a和形成在截锥形杆2b的外周表面上的多个第二外螺纹3b，其中，第一外螺纹3a和第二外螺纹3b是连续的。

此外，第二外螺纹3b中的每一个的顶部设置有具有凹凸形式的咬合表面4。如图3所示，咬合表面4具有在上端部处的上凸部4a和在下端部处的下凸部4b并且具有在上凸部4a和下凸部4b之间的凹部4c，其中，凹部4c还具有微观不规则的粗糙表面，从而有助于改善初始咬合性能并通过使导向孔的内周表面适当地塑性变形而防止或减少碎屑的产生。上凸部4a稍微地突出到下凸部4b的外侧。

优选地，第二外螺纹3b形成为使得其高度朝着截锥形杆2b的端部降低，并且在第二外螺纹3b的顶部上的咬合表面4的上凸部4a和下凸部4b的突出高度也形成为朝着其端部降低，从而改善初始咬合性能并降低初始扭矩。

而且，如图1和图2所示，在圆柱形杆2a的端部部分上形成的多个第一外螺纹3a和在截锥形杆2b上形成的多个第二外螺纹3b沿圆周方向以规则的间隔设置有多个无螺纹部5。

更具体地，在圆柱形杆2a的端部部分上形成的第一外螺纹3a沿圆周方向以规则的间隔设置有顶部以凹曲面状凹进的第一无螺纹部5a，并且，跟随具有无螺纹部5a的第一外螺纹3a的第二外螺纹3b设置有顶部或上下侧面(flanks)以凹曲面状凹进的第二无螺纹部5b。

第一无螺纹部5a和第二无螺纹部5b形成为布置在杆2的相同母线上，在各第一无螺纹部5a之间和在各第二无螺纹部5b之间具有相同的周向间隔。本实施例示出了：对一个第一外螺纹3a而言，以120度间隔形成了三个第一无螺纹部5a；并且同样地，对一个第二外螺纹3b而言，以120度间隔形成了三个第二无螺纹部5b。

第二无螺纹部5b防止因第二外螺纹3b的咬合表面4而导致的初始扭矩的增加，而第一无螺纹部5a有助于减小跟随第二外螺纹3b的第一外螺纹3a的旋拧扭矩。

第一外螺纹3a中的除了具有第一无螺纹部5a的第一外螺纹3a之外的其它多个第一外螺纹3a在圆柱形杆2a的外周表面上形成为相同的螺纹高度(如图1至图3所示)，并且跟随第二外螺纹3b和具有第一无螺纹部5a的第一外螺纹3a而旋拧。因此，通过塑性成形而形成精确的内螺纹。根据一些方面，除了具有第一无螺纹部5a的第一外螺纹3a之外的其它第一外螺纹3a的部分可以任意地设置有稍微向外突出的膨胀顶部。

下文描述在使用根据本发明的具有上述结构的自攻螺钉时咬合进导向孔的内周表面的初始咬合性能。

在使用根据本发明的具有上述结构的自攻螺钉时，杆2的端部(即，截锥形杆2b的端部)首先插入导向孔11的内周表面11a(如图4A所示)，并且，在形成在截锥形杆2b上的第二外螺纹3b的顶部处的咬合表面4与导向孔的内周表面11a接合。

即，根据导向孔的内周表面11a的内径，第二外螺纹3b中的任一个的咬合表面4牢固地咬入导向孔的内周表面11a，从而适当地保持自攻螺钉的旋拧姿势。

此时，咬合表面4的上凸部4a或上凸部4a与下凸部4b这两个凸部咬入导向孔的内周表面11a，通过咬合而塑性地变形的内周表面11a的材料的部分与凹部4c接触并接合，并且包括上凸部4a和下凸部4b以及凹部4c的咬合表面4咬入导向孔的内周表面11a。这防止了导向孔的内周表面11a无意中被损坏，并同时实现了适当的初始咬合性能。

如上所述，第二外螺纹3b设置有第二无螺纹部5b，这允许咬合表面4获得初始咬合性能并减小初始扭矩。

然后，当自攻螺钉如图4B和图4C所示被转动和旋拧时，咬入导向孔的内周表面11a的第二外螺纹3b塑性地形成内螺纹并将随后的第一外螺纹3a引导入塑性地形成的内螺纹中。就此而言，跟随第二外螺纹3b的第一外螺纹3a设置有如上所述的第一无螺纹部5a，并且第一无螺纹部5a允许以小扭矩旋拧第一外螺纹3a。

此后，不具有第一无螺纹部5a的第一外螺纹3a继续塑性地形成精确的内螺纹，并且完成旋拧，使得第一外螺纹3a被一直拧到杆2的近端。

如上所述，本发明的自攻螺钉不仅能够通过第二外螺纹3b获得初始咬合性能，而且不会无意中损坏导向孔的内周表面11a，从而防止或减少碎屑的产生。自攻螺钉在用第二外螺纹3b对内螺纹进行粗加工的同时引导随后的第一外螺纹3a，并且第一外螺纹3a塑性地形成精确的内螺纹。

现在将描述根据本发明的制造具有上述结构的自攻螺钉的方法。

图5示出了用来制造螺钉的坯件。坯件包括头部1和杆2，头部1具有与螺丝刀刀头的顶端接合的接合槽，杆2从头部1的下表面的中心延伸出，并且杆2形成为具有这样的结构，其包括紧接在头部1下方的圆柱形杆2a和跟随圆柱形杆2a的端部的截锥形杆2b。坯件通过已知的镦锻法(heading method)形成。

在图5A中，θ1表示截锥形杆2b的锥角，并且O表示外螺纹起点位置，即，外螺纹3(第二外螺纹3b)在截锥形杆2b的外周表面上起始的水平面。外螺纹起点位置O没必要位于截锥形杆2b的外周表面的端部处，并且其根据一些方面可以任意地设置在外周表面的中间部分处。

跨越圆柱形杆2a和截锥形杆2b的部分，即，跨越圆柱形杆2a的远端侧(下侧)和截锥形杆2b的近端侧(上侧)的部分沿圆周方向以规则的间隔设置有用于形成无螺纹部5的多个平坦部分6。平坦部分6的宽度、面积或数量根据期望的无螺纹部5的尺寸、形状和数量适当地调整。

在本发明中，通过在杆2(圆柱形杆2a和截锥形杆2b)的外周表面上滚压而形成单独的外螺纹3。即，如图6所示，安装在滚压机上的一对滚压模板件21A、21B通过在滚压模板件21A、21B的滚压表面22之间滚压坯件的杆2而在杆2的外周表面上形成外螺纹3。

更具体地，一个模板件21A被称为移动侧模板件而另一个模板件21B被称为固定侧模板件。如图6A所示，固定侧模板件21B的滚压表面22的左端部与移动侧模板件21A的滚压表面22的右端部相对，并且相对的滚压表面22将坯件的杆2保持在它们之间。然后，如图6B所示，通过将移动侧模板件21A向右移动，杆2的外周表面上的坯件材料塑性地变形以在杆2的外周表面上形成外螺纹3。随后，如图6C所示，当移动侧模板件21A的滚压表面22已经通过固定侧模板件21B的右端部时滚压完成。

如图7所示，所述一对滚压模板件21A、21B的两个滚压表面22均设置有用于形成外螺纹的多个槽23，其中，槽23以导程角α倾斜。通过调整槽23的宽度、深度、间距等在坯件的杆2上形成期望的外螺纹3。

在本发明中，如图8所示，滚压表面22设置有竖直表面22a和倾斜表面22b，倾斜表面22b跟随竖直表面22a的下端部并且被倾斜成使其与另一个相对的滚压表面22的间隙变窄。

倾斜表面22b的锥角θ2被设定为比坯件的截锥形杆2b的上述锥角θ1小。倾斜表面22b的竖直长度被适当地调整，使得倾斜表面22b能够与截锥形杆2b的外周表面上的外螺纹起点位置O接触。

因此，如图9A所示，在每个滚压表面22的倾斜表面22b与坯件的截锥形杆2b的外周表面上的外螺纹起点位置O接触的状态下开始滚压。

当以如图6A-6C所述的方式执行滚压时，在高于外螺纹起点位置O的高度上的截锥形杆2b的圆周上的坯件材料塑性地变形，以形成第二外螺纹3b，如图9B所示，并且在圆柱形杆2a的圆周上的坯件材料也塑性地变形，以形成第一外螺纹3a。

由于倾斜表面22b的锥角θ2比截锥形杆2b的锥角θ1小，所以截锥形杆2b的圆周表面从倾斜表面22b接收的压力朝着截锥形杆2b的端部逐渐减小，并且在截锥形杆2b的更远端部上，用于形成外螺纹的槽23在滚压时所填充的坯件材料较少。因此，形成了第二外螺纹3b，其包含具有上述凹凸形式的咬合表面4，即，如图3所示，形成的咬合表面4具有在上端部处的上凸部4a，在下端部处的下凸部4b，和在上凸部4a与下凸部4b之间的凹部4c，凹部4c是具有微观不规则性的粗糙表面。

在截锥形杆2b的外周表面上的外螺纹起点位置O接触每个滚压表面22的倾斜表面22b的状态下执行滚压，使得第二外螺纹3b能够通过从其起点安全地并适当地升高来形成。

此外，在与坯件的杆2上形成的平坦部分6对应的位置处形成上述第一无螺纹部5a和第二无螺纹部5b。

如上所述，根据本发明的自攻螺钉具有咬合表面4，咬合表面4具有在杆2的端部侧中的截锥形杆2b上形成的第二外螺纹3b的顶部上的凹凸形式，并且咬合表面4允许有效地获得初始咬合性能。此外，咬合表面4的凹凸形式能够使导向孔的内周表面适当地塑性变形，从而防止或减少碎屑的产生。

形成在第二外螺纹3b上的第二无螺纹部5b允许咬合表面4获得初始咬合性能并减小初始扭矩。

此外，根据本发明的制造自攻螺钉的方法能够通过适当地升高第二外螺纹3b来形成具有咬合表面4的第二外螺纹3b。