CH649136A5

CH649136A5 - Selbstbohrende und gewindeschneidende schraube.

Info

Publication number: CH649136A5
Application number: CH6967/80A
Authority: CH
Inventors: Edwin John Skierski
Original assignee: Usm Corp
Priority date: 1979-09-21
Filing date: 1980-09-17
Publication date: 1985-04-30
Also published as: FR2465915A1; CA1145600A; GB2058616B; US4295768A; ES495560A0; SG91484G; FR2465915B1; GB2058616A; NZ194954A; MX151407A; ZA805851B; MY8600122A; AU535906B2; AU6255280A; ES8106195A1; DE3034745A1; IT1132874B; IE50120B1; JPS5652615A; IT8024815A0

Description

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PATENTANSPRÜCHE strangartigen Spanes, die bei Verwendung der Schraube z.B.

1. Selbstbohrende und gewindeschneidende Schraube, mit in Blechmaterial auftreten kann, ausschliessen. Eine solche einem als Bohrer ausgebildeten vorderen Endabschnitt (18), Anordnung ist in der US-PS 3 786 713 (Henri A. Sygnator) der zwei einander diametral gegenüberliegende, sich in Längs- gezeigt.

richtung erstreckende Kehlen (20) aufweist, wobei jede Kehle 5 Die vorliegende Erfindung macht sich die Erkenntnis zu-(20) von einer Schneidefläche (22) begrenzt ist, die in einer im nutze, dass der Metallspan in den meisten Fällen die Form ei-wesentlichen geraden Schneidkante (26) endet, welche sich in ner ununterbrochenen Wendel aus dem betreffenden Material einer bezüglich der Achse der Schraube (16) geneigten Rieh- aufgrund des Umstandes hat, dass der Span nur mit einem tung erstreckt, und wobei die Schneidkanten (26) im wesent- grossen Krümmungsradius gebogen wird. Wenn der Span liehen parallel zu einer gemeinsamen zentralen, axialen Ebene io hingegen mit einem kleinen Krümmungsradius gebogen würder Schraube angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass de, würde er in den meisten Fällen in kleine Stücke zer-aus jeder Schneidfläche (22) je ein Spanbrecherelement (28) brechen.

heraussteht, das eine Rampenfläche (30) aufweist, welche be- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbst-

züglich der Schneidfläche (22) geneigt ist und sich parallel zu bohrende und gewindeschneidende Schraube zu schaffen, die der Schneidkante (26) und in einem Abstand von derselben 15 bei ihrer Verwendung nicht einen ununterbrochenen strangerstreckt. artigen Materialstreifen bildet, sondern in der Lage ist, den

2. Selbstbohrende und gewindeschneidende Schraube entstehenden Materialspan, der durch sie gebildet wird, in nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampen- kleine diskrete Teile zu zerbrechen. Ferner soll die Schraube fläche (30) und die Schneidfläche (22) einen Winkel von mehr sowohl einfach als auch wirtschaftlich herstellbar sein.

als 90° einschliessen, so dass die Rampenfläche (30) einen 20 Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit ei-durch die Schneidfläche (22) gebildeten ununterbrochenen ner selbstbohrenden und gewindeschneidenden Schraube ge-Span von der Schneidfläche (22) weglenkt und dadurch um- löst, die einen als Bohrer ausgebildeten vorderen Endabbiegt, um ein Zerbrechen des Spanes zu bewirken. schnitt besitzt, der zwei einander diametral gegenüberliegen-

3. Selbstbohrende und gewindeschneidende Schraube de, sich in Längsrichtung erstreckende Kehlen aufweist, wonach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanbre- 25 bei jede Kehle von einer Schneidfläche begrenzt ist, die in ei-cherelement (28) die Form eines Zylinderhufes hat, dessen ner im wesentlichen geraden Schneidkante endet, welche sich Zylindermittellinie im wesentlichen um 30° in bezug auf die in einer bezüglich der Achse der Schraube geneigten Richtung Schneidfläche (22) geneigt angeordnet ist. erstreckt, und wobei die Schneidkanten im wesentlichen par-

4. Selbstbohrende und gewindeschneidende Schraube allei zu einer gemeinsamen zentralen, axialen Ebene der nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittli- 30 Schraube angeordnet sind. Die erfindungsgemässe selbstboh-nie der Rampenfläche (30) mit der Schneidefläche (22) im we- rende und gewindeschneidende Schraube ist dadurch gekenn-sentlichen parallel zu der Schneidekante (26) verläuft. zeichnet, dass aus jeder Schneidfläche je ein Spanbrecherele-

5. Selbstbohrende und gewindeschneidende Schraube ment heraussteht, das eine Rampenfläche aufweist, welche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneid- bezüglich der Schneidfläche geneigt ist und sich parallel zu kante (26) im wesentlichen unter einem Winkel von 50° in be- 35 der Schneidkante und in einem Abstand von derselben er-zug auf die Achse der Schraube (10) ausgerichtet ist. streckt.

6. Selbstbohrende und gewindeschneidende Schraube Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist danach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittli- durch gekennzeichnet, dass die Rampenfläche und die nie der Rampenfläche (30) mit der Schneidfläche (22) einen Schneidfläche einen Winkel von mehr als 90° einschliessen, so Abstand von wenigstens 0,8 mm von der Schneidkante (26) to dass die Rampenfläche einen durch die Schneidfläche gebildehat. ten ununterbrochenen Span von der Schneidfläche weglenkt und dadurch umbiegt, um ein Zerbrechen des Spanes zu be- wirken.

In der US-PS 3 395 603 (E.J. Skierski) ist eine selbstboh- 45 Die Erfindung bietet den Vorteil, dass eine einfach und rende und gewindeschneidende Schraube beschrieben, die ei- kostengünstig herstellbare Schraube der genannten Art zur nen vorderen Endabschnitt und hinter diesem einen mit ei- Verfügung gestellt wird, mit der die Ausbildung eines unun-nem Gewinde versehenen Schaft hat, wobei der vordere End- terbrochenen Metallspanes beim Eindrehen in Blechteile ver-abschnitt als Bohrer ausgebildet ist, der sich durch ein Werk- hindert werden kann.

stück, beispielsweise aus Blechmaterial, bohren kann. Schrau- so Andere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ben dieses Typs sind allgemein im Kraftfahrzeugbau, im Bau- sind durch die in den weiteren abhängigen Ansprüchen angewesen und im Apparatebau wegen der mit ihnen erzielbaren gebenen Merkmale gekennzeichnet.

Vereinfachung in der Montage oder der Fertigung anerkannt, Die zuvor genannten und andere Eigenschaften und Vorda sie eine Einsparung sowohl an Zeit als auch an Kosten teile werden aus der folgenden Beschreibung deutlich. Im fol-beim Zusammenbau mit sich bringen. 55 genden wird die Erfindung anhand mehrerer, ein bevorzugtes

Eines der Probleme, die oft bei der Verwendung von Ausführungsbeispiel der Erfindung betreffender Figuren im

Schrauben dieses Typs auftreten, besteht darin, dass durch die einzelnen erläutert.

Schraube während des Bohrvorganges Metallspäne erzeugt Fig. 1 zeigt einen Aufriss einer selbstbohrenden und ge-

werden, die die Form einer aus einem ununterbrochenen Me- windeschneidenden Schraube gemäss der vorhegenden Er-tallstreifen gebildeten Wendel annehmen. Diese Späne kön- eo findung.

nen sich unter dem Kopf der Schraube festsetzen und können Fig. 2 zeigt eine Unteransicht der Schraube von Fig. 1 mit der Gefahr des Rostens ausgesetzt sein, wobei der Rostvor- weiteren Einzelheiten ihrer Ausgestaltung.

gang nicht in Erscheinung tritt, jedoch unerwünschte Erhe- Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht eines weggebrochenen Tei-

bungen auf der Oberfläche des befestigten Teiles hervorgeru- les entlang der Linie III-III in Fig. 1.

fen werden. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, an 65 Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht eines weggebrochenen Tei-

dem vorderen Endabschnitt einer selbstbohrenden Schraube les entlang der Linie IV-IV in Fig. 1.

Mittel anzuordnen, die ein Abbrechen des Metallspans verur- Fig. 5 zeigt einen Seitenriss der Schraube von Fig. 1 mit

Sachen und damit die Bildung eines ununterbrochenen, weiteren Einzelheiten.

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Fig. 6 zeigt einen Aufriss einer Gesenkbacke zum Herstel- Gesenkbacke ist der in der zuvor erwähnten US-PS 3 395 603 len einer Schraube gemäss den Figuren 1-5. beschriebenen sehr ähnlich; ein Paar solcher Gesenkbacken

Fig. 7 zeigt einen Seitenriss der Gesenkbacke gemäss wird dazu benutzt, den vorderen Endabschnitt 18 des Schaf-

Fig. 6. tes 14 durch einen Schmiede- oder Kaltverformungsvorgang

Fig. 8 zeigt in grösserem Massstab eine perspektivische 5 herzustellen. Der Fachmann wird erkennen, dass ein Paar sol-Teilansicht der Gesenkbacke gemäss Fig. 6 und Fig. 7, wobei eher Gesenkbacken einander gegenüberstehend in einer Mainsbesondere der obere Formungsbereich der Gesenkbacke schine verwendet wird und der zunächst unverformte vordere dargestellt ist, der den vorderen Endabschnitt der Schraube Endabschnitt des Schrauben-Rohteiles zwischen die beiden formt. Gesenkbacken gelegt wird, welche dann zusammengepresst

Fig. 9 zeigt eine Teilschnittansicht entlang der Linie IX- 10 werden, um die Konfiguration gemäss den Figuren 1 bis 5 zu IX in Fig. 8. schaffen. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die Gesenkbacke 34 mit ei-

Fig. 10 zeigt eine Teilschnittansicht entlang der Linie X-X ner sich nach aussen erstreckenden konvexen Fläche 36 verse-in Fig. 8 mit weiteren Einzelheiten der Gesenkbacke. hen, die die Schneidfläche 22 des Befestigungsmittels formt,

In den Figuren 1-5 ist eine selbstbohrende und gewin- wenn der Vorgang der spanlosen Formgebung abläuft. Um deschneidende Schraube 10 gezeigt, die einen Kopf 12 an ih- i5 eine Schraube gemäss dem Ausführungsbeispiel der vorlie-rem einen Ende und einen von dem Kopf abstehenden langge- genden Erfindung herzustellen, ist die konvexe Fläche 36 streckten Schaft 14 aufweist. Der Kopf 12 kann von irgendei- durch eine Einsenkung 38 unterbrochen, die in dieser Fläche ner Art sein, die geeignet ist, ein Werkzeug zum Drehen der 36 ausgebildet ist und eine Negativ-Oberfläche gleicher Form Schraube zwecks Hineindrehens oder Herausdrehens in ein wie die Oberfläche des Spanbrecherelementes 28 von Fig. 1-5 oder aus einem Werkstück aufzunehmen. Der Schaft 14 ist 20 bildet.

mit einer Vielzahl schraubenlinienförmig gewundener Gewin- In einer Schraube, die in dieser Weise hergestellt wird, degänge 16 in seinem hinteren Bereich versehen. An dem dem liegt die unter Bezugnahme auf die Fig. 1-5 beschriebene Ebe-Kopf 12 gegenüberliegenden Ende ist ein vorderer Endab- ne, welche die Mittellinie des Schaftes 14 enthält und in glei-schnitt 18 vorgesehen. chen Abständen von den Schneidkanten 26 verläuft, in der in

Der vordere Endabschnitt 18, vergi. Fig. 1 und Fig. 2, ist 25 Fig. 7 angedeuteten Trennfläche P, wo die beiden zusammen-mit zwei Kehlen 20 versehen, von denen jede jeweils eine passenden Gesenkbacken 34 zusammentreffen. Der beschrie-

Schneidfläche 22 und eine Ausräumfläche 24 aufweist. Die bene Neigungswinkel des Spanbrecherelementes von 30° ist Schneidläche 22 endet in einer Schneidkante 26, die im gezeig- der Winkel zu der in der Trennfläche P der Gesenkbacken 34 ten Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von im wesent- liegenden Ebene.

liehen 50° gegen die gemeinsame Mittellinie des Kopfes 12 30 Anhand der Figuren 8-10 wird das Verfahren zur Ausbil-und des Schaftes 14 geneigt ist. dung der Einsenkung 38 in der Gesenkbacke 34 beschrieben.

Um das Ziel der Erfindung zu erreichen, ist jede der Wie in diesen Figuren gezeigt ist, wird ein mit einem im we-

Schneidflächen 22 mit einem Spanbrecherelement 28 in Form sentlichen ebenen Ende versehener Fräser 40 in die konvexe eines teilzylindrischen Elementes versehen, dessen Form er- Fläche 36 der Gesenkbacke 34 derart vorgetrieben, dass seine zeugt werden kann, indem ein gerader Kreiszylinder von einer 35 Mittellinie einen rechten Winkel mit einer Kante 42 der Ge-Geraden in seiner Grundfläche aus schräg längs einer Ebene senkbacke 34 bildet, welche die Schneidkante 26 der mit der abgeschnitten wird. Dieses Element wird als Zylinderhuf be- Gesenkbacke 34 geformten Schraube ausbildet. Zusätzlich zeichnet, der auf der Schneidfläche 22 angeordnet ist, wobei wird der Fräser 40 unter einem Winkel von 30° gegen die die schräge Schnittebene in der Schneidfläche liegt. Wie in Trennfläche an der Gesenkbacke 34 ausgerichtet, was zu einer den Fig. 1-5 dargestellt, besitzt das Spanbrecherelement 28 ei- 40 solchen Neigung der Rampenfläche 30 der Schraube 10 führt, ne Rampenfläche 30, die von der Grundfläche des Zylinder- dass die Rampenfläche 30 und die Schneidfläche 22 einen hufes gebildet ist, und eine geneigte, gekrümmte Fläche 32, Winkel von etwa 120° einschliessen.

die von der zylindrischen Mantelfläche des Zylinderhufes ge- Bei ihrer Betätigung wird die Schraube 10 in ein Werk bildet ist und zu der Rampenfläche 30 im wesentlichen senk- stück gedreht, um ein Führungsloch zum Einbringen des Gerecht steht. Es ist ersichtlich, dass die Rampenfläche 30 die 45 windes in das Werkstück zu bilden. Wenn die Schraube 10 ge-Schneidfläche 22 in einem Abstand von der Schneidkante 26 dreht wird, wird an der Schneidkante 26 ein schraubenlinien-schneidet und dass die Schnittlinie der beiden Flächen eine Li- förmiger Span gebildet, der entlang der Schneidfläche 22 nach nie ist, die im wesentlichen parallel zu der Schneidkante 26 oben geschoben wird. Beim Auftreffen auf die Fläche 30, die verläuft. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel, beispielswei- mit der beschriebenen Mittelebene des Schaftes 14 einen Win-se einem Schraubentyp «Nr. 8», verläuft diese Schnittlinie der so kel von weniger als 90° bildet und daher ais geneigte Rampe Schneidfläche 22 mit der Rampenfläche 30 in einer Entfer- wirkt, wird der Span in einem spitzen Winkel, der durch den nung von etwa 0,8 mm von der Schneidkante 26. Neigungswinkel der Rampenfläche 30 gegeben ist, von der

Das Spanbrecherelement 28 des gezeigten Ausführungs- Schneidfläche 22 weggebogen und beginnt sich aufzurollen, beispiels ist in bezug auf den Schaft 14 derart ausgerichtet, Der kleine Krümmungsradius, mit dem der Span dabei ver-dass ein vollständiger Zylinder, von dem das Spanbrecherele- 55 formt wird, lässt diesen in kleine Stücke zerbrechen.

ment 28 ein Teil ist, mit seiner Mittellinie unter einem Winkel Das neue Spanbrecherelement 28 wirkt dahingehend, dass von 30° geneigt zu einer Ebene liegen würde, welche die Mit- ein metallischer Span in kleine diskrete Abschnitte zerbro-tellinie des Schaftes 14 enthält und in gleichen Abständen von chen wird, welche Abschnitte leicht längs der Kehlen 20 weg-den beiden Schneidkanten 26 parallel zu diesen verläuft. transportiert werden können und die Gewindegänge 16 nicht

In Fig. 6 ist eine typische Gesenkbacke 34 zum Herstellen 60 behindern, wenn diese in die Öffnung, die durch den vorderen der in den Figuren 1-5 dargestellten Schraube gezeigt. Die Endabschnitt 18 gebildet worden ist, hineingedreht werden.

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1 Blatt Zeichnungen