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Schraube mit einem selbstschneidenden Schraubenende
Die Erfindung betrifft eine Schraube bzw. ein mit einem schraubenförmigen Ansatz versehenes Be- festigungsmittel mit einem selbstschneidenden, das zugehörige Muttergewinde erzeugenden Schrauben- ende, wobei die eigentliche Schraube mit einer Axialbohrung an ihrem schneidenden Ende und mit ra- dial gerichteten Einschnitten versehen ist, welche die Gewindegänge unterbrechen und zwischen sich seg- mentförmige Teile bilden. Es ist hiebei gleichgültig, wie das andere Ende der Schraube ausgebildet ist.
Dieses andere Ende kann daher Befestigungsmittel irgendwelcher Art tragen, die zur Verbindung mit irgendwelchenTeilen bestimmt sind oder beliebigen sonstigen Zwecken dienen ; beispielsweise kann dieses Ende einen Sechskantkopf tragen, als Bolzen ausgebildet sein, es kann ein Innengewinde enthalten, oder kann in beliebiger anderer Weise ausgebildet sein.
Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer selbstschneidenden Schraube, die allen Anforderungen der Praxis in möglichst vollkommener Weise genügt, insbesondere einer Schraube, die ein gutes, richtig dimensioniertes Gewinde schneidet, welches die Schraube fest und sicher hält, und die leicht und billig herzustellen ist.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die segmentförmigen Teile gegen radiale Zusammendrückungdurch Versteifungengesichertslnd,Ee eine relative Verschiebung der Kanten der Einschnitte gegeneinander und im wesentlichen in radialer Richtung zulassen, wobei die (beim Einschrauben vorangehenden) Vorderkanten der Segmente die Schneidkanten bilden, entlang welcher die unterbrochenen Gewindegänge allmählich im Durchmesser grösser werden, so dass beim Eindrehen der Schraube in eine Bohrung infolge der Möglichkeit einer Relativverschiebung der Kanten die Teile grösseren Durchmessers durch das umgebende Material derart zurückgedrückt werden, dass die Schneidkanten dadurch in schneidenden Eingriff mit dem umgebenden Material gebracht werden.
Gemäss einer Ausfüjtrungsform der Erfindung haben die zur Sicherung gegen radiale Zusammendrükkung vorgesehenen Versteifungen die Form einer Rippe, die in den Einschnitten angeordnet'ist und deren Stärke nach dem Ende der Schraube hin abnimmt. Gemäss einer andem Ausführungsform ist eine solche Versteifung von einem in die Axialbohrung eingesetzten Glied gebildet, welches mit Vorsprüngen in das Ende derEinschnitte eingreift und eine Zusammendrückung der durch die Einschnitte gebildeten Segmente verhindert.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Fig.-1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Schraube. Fig. 2 ist eine Endansicht der Schraube nach Fig. 1, Fig. 3 ist ein Teilschnitt nach Linie III-III der Fig. 2. Fig. 4 ist ein Längsschnitt einer selbstschneidenden Schraube mit Innengewinde. Fig. 5 ist ein schematischer Querschnitt durch einen Gang des schneidenden Gewindes der Schraube, wobei die Kräfte eingetragen sind, welche die Schneidkanten elastisch deformieren, um einen sicheren Eingriff der Schneidkanten zu erzielen. Fig. 6 ist ein schematischer Querschnitt ähnlich demjenigen der Fig. 5, wobei die Schraube im Zusammenwirken mit dem umgebenden Material gezeigt ist. Fig. 7 ist eine Teilabwicklung eines schneidenden Gewindeganges, aus der die Schneidwirkung hervorgeht.
Fig. 8 ist eine Endansicht ähnlich derjenigen nach Fig, 2, jedoch mit vier Einschnitten, wie sie für Schrauben grösseren Durchmessers vorgesehen werden. Fig. 8a ist eine verkleinerte Seitenansicht einer Schraube mit Sechskantkopf. Fig. 9 ist eine Endansicht einer andei & Ausführungs- form einer selbstschneidenden Schraube. Fig. 10 ist ein Teilschnitt nach Linie X-X der Fig. 9. Fig. 11 ist ein Längsschnitt ähnlich demjenigen der Fig. 10 durch eine Schraube mit Innengewinde. Fig. 12 ist eine Endansicht eines bei der Ausführungsform nach Fig. 11 verwendeten Stützringes. Fig. 13 ist ein Teilschnitt
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ähnlich demjenigen der Fig. 10, wobei jedoch ein anderer Einsatz zur Anwendung gelangt. Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht des bei Fig. 13 zur Anwendung gelangenden Einsatzes.
Die in Fig. l, 2 und 3 dargestellte Schraube enthält die eigentliche schneidende Schraube 1 mit den
Gewindegängen 2, deren abgeschrägtes Ende 3 die schneidenden Gewindegänge enthält. Am Ende der eigentlichen Schraube 1 befindet sich eine Axialbohrung 4 (Fig. l und 3). An den Seiten der eigentlichen
Schraube 1 sind Einschnitte Svqigesehenderen Grundfläche die Bohrung 4 in geringem Abstand vom ¯Ende der Schraube schneidet (vgl. Fig. 3). Die Kanten der schneidenden Gewindegänge am abgeschrägten Ende 3 der Schraube schneiden die Seitenflächen der Einschnitte 5. Durch die Einschnitte 5 werden Segmente 8 (vgl. insbesondere Fig. 6) gebildet, deren vordere Kanten (die beim Einschrauben vorangehenden Kanten) die Schneidkanten 6 darstellen.
Das abgeschrägte Ende 3 enthält vorzugsweise anderthalb oder zwei Gewindegänge, so dass praktisch der gesamte Schneidvorgang durch diese ersten Gewindegänge des Gewindes 2 bewirkt wird. Soweit die Einschnitte 5, deren Grund einen Winkel mit der Bohrung 4 bildet, nicht bis zur Bohrung durchgehen, verbleiben die die Segmente 8 verbindenden Rippen 7 (Fig. 6), die in der Ent- fernung von einem oder von anderthalb Gewindegängen vom Ende der eigentlichen Schraube endenund' bewirken, dass das schneidende Ende der eigentlichen Schraube 1 gut gegen radiale Zusammendrückung (Verkleinerung des Durchmessers) abgestützt ist.
Es wird hiedurch verhindert, dass die Segmente 8 zwischen den Einschnitten 5 zusammengedrückt werden, so dass die schneidenden Gewindegänge ein Gewinde von vollem Schraubendurchmesser schneiden, in welches die folgenden Schraubengänge eintreten können.
Die Einschnitte 5 und somit die Rippen 7 werden vorzugsweise durch einen Umfangsfräser eingefräst, so dass ihre nach aussen gerichteten Flächen leicht konkav sind. Ife Einschni & enndRippen können aber auch mittels eines Endfräsers erzeugt werden, so dass die Tiefe des Einschnittes gleichmässig ist und die dadurch geformte Rippe eine gleichmässige Stärke erhält. Dadurch hinaus kann das Querschnittsprofil des Einschnittes rechtwinkelig, in den Ecken abgerundet oder anderweitig ausgebildet sein. Die Rippe kann auch bis zum Ende der Schraube durchlaufen, statt, wie aus der Zeichnung (insbesondere aus Fig. 3) ersichtlich, kurz vor dem Ende der Schraube zu enden.
Wird ein Schnitt durch die höchsten Stellen des Schraubenprofils eines schneidenden Gewindeganges geführt, so sieht man, wie in Fig. 5 dargestellt, dass die hinteren (beim Einschrauben nachfolgenden) Kanten der Segmente 8 eine grössere radiale Entfernung von der Mittellinie der Schraube haben, also grösser im Durchmesser sind, als die vorderen (beim Einschrauben vorangehenden) Schneidkanten 6. Wenn die Segmente 8 in die durch die entsprechende Schneidkante 6 geschnittene Rille eintreten, wird daher auf die hinteren Kanten der Segmente 8, wie durch die in Fig. 5 dargestellten Pfeile angedeutet, eine Kraft ausgeübt, die den Querschnitt der Schraube eiförmig zu deformieren trachtet und die Schneidkanten 6 in Richtung der Pfeile A nach aussen drückt, wodurch sie in zwangsläufig gesteuerten schneidenden Eingriff mit dem umgebenden Material gebracht werden.
Die Schneidkanten 6 werden also, wie in Fig. 6 dargestellt, gegenüber den hinteren Kanten der Segmente 8 in radialer Richtung nach aussen verschoben, so dass mit Sicherheit Späne C aus dem umgebenden Material M herausgeschnitten werden. Die Wirkungs-
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zogene Linien dargestellt sind.
Wesentlich ist dabei folgendes : Während die Rippen 7 imstande sind, einer erheblichen Kraft, welche die Segmente 8 zusammenzudrücken sucht, zu widerstehen, ermöglichen sie die leichte Derformie. rung des Querschnittes, die erforderlich ist, um die gewünschte Verschiebung der Segmente 8 zu erreichen. Der Durchmesser der Bohrung 4 und damit die Wandstärke der Segmente 8 ist so gewählt, dass diese Verschiebung ermöglicht wird.
Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel überein, weist jedoch ein Innengewinde 12 auf.
Das in der Zeichnung dargestellte Schraubenprofil ist das Normalprofil der Vereinigten Staaten, das im wesentlichen : Regèlstumpffrmig ausgebildet ist. Naturgemäss beschränkt sich die Erfindung nicht auf dieses Profil, sondern ist auch für andere Profile anwendbar, gleichgültig, ob es sich beispielsweise um volle V-Profile, abgestumpfte V-Profile oder abgerundete V-Profile handelt.
Bei Schrauben kleineren Durchmessers sind zwei Einschnitte 5 ausreichend. Für Schrauben grösseren Durchmessers können, wie in Fig. 8 dargestellt, zwei oder mehr Paare von Einschnitten 5 vorgesehen werden.
Das in Fig. 9 und 10 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen demjenigen der Fig. 1. Die eigentliche Schraube 1 hat hiebei durchgehende Einschnitte 22, die an diametral gegenüber- liegenden Stellen eingeschnitten sind und nicht die Rippen des vorhergehenden Ausführungsbeispieles enthalten. Um das schneidende Ende gegen Zusammendrückung (Verkleinerung des Durchmessers) zu schüt-
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zen, ist in der Bohrung 4 eine Ausnehmung 23 vorgesehen, in welche ein Verstärkungsring 24 (vgl. Fig. 12) eingelegt wird, dessen Vorsprünge 25 in die Einschnitte 22 eingreifen und seine Lage sichern. Durch diese Anordnung wird die schneidende Spitze der Schraube gegen radiale Zusammendrückung geschützt, ohne dass die vorhin erwähnte Verschiebung der Kanten verhindert wird.
Die Vorsprünge 25 sind hiebei fest in die Einschnitte 22 eingeklemmt, der Ring selbst jedoch kann ein ausreichendes Spiel haben, um die erforderliche seitliche Verschiebung der Ringteile 8 zu ermöglichen.
Die Ausführungsform nach Fig. 11 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 10, jedoch hat die mit den Einschnitten 22 und dem Ring 24 (vgl. Fig. 12) versehene Schraube in diesem Falle ein Innengewinde, ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 und 14 gelangt an Stelle des Ringes 24 ein U-förmiges Verstärkungselement 26 zur Anwendung, das in die Bohrung 4 derart eingesetzt wird, dass die Enden seiner Schenkel in den Einschnitten 22 liegen. Auch in diesem Falle verhindert das Verstärkungselement 26 eine radiale Zusammendrückung, gestattet jedoch die in Fig. 5,6 und 7 dargestellte Kantenverschiebung.
Wenn die in Fig. l und 4 dargestellte Schraube entfernt und durch eine andere Schraube ersetzt werden soll, gelangt eine Ersatzschraube zur Anwendung, die in gleicher Weise ausgebildet ist wie die erste Schraube, bei der jedoch einige der dem Schneidende der Schraube abgewandten Schraubenwindungen etwas grösser ausgebildet sind, um eine Interferenzpassung und damit einen festen Sitz der Schraube in den Gängen des durch die erste Schraube geschnittenen Innengewindes zu erzielen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schraube, bzw. mit einem schraubenförmigen Ansatz versehenes Befestigungsmittel mit einem selbstschneidenden, das zugehörige Muttergewinde erzeugenden Schraubenende, wobei die eigentliche Schraube mit einer Axialbohrung an ihrem schneidenden Ende und mit radial gerichteten Einschnitten versehen ist, welche die Gewindegänge unterbrechen und zwischen sich segmentförmige Teile bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die segmentförmigen Teile (8) gegen radiale Zusammendrückung durch Versteifungen (7, 24,26) gesichert sind, die eine relative Verschiebung der Kanten der Einschnitte gegeneinander und im wesentlichen in radialer Richtung zulassen, wobei die (beim Einschrauben vorangehenden) Vorderkanten (6) der Segmente die Schneidkanten bilden, entlang welcher die unterbrochenen Ge-
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das umgebende Material derart zurückgedrückt werden,
dass die Schneidkanten (6) dadurch in schneidenden Eingriff mit dem umgebenden Material gebracht werden.