DE102014205464A1 - Schraube - Google Patents
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Abstract
Eine Schraube enthält ein sich von einem Schraubenantriebsende eines zylindrischen Schraubenschafts bis zu einer Schraubenspitze erstreckendes Gewinde. Die Schraubenspitze ist am Ende eines vorderen Kegelabschnitts der Schraube angeordnet. Die Schraube enthält vier in Axialrichtung verlaufende Rippen, die im vorderen Ende des zylindrischen Schraubenschafts beginnen und bis fast zu der Schraubenspitze reichen. Im Bereich des Schraubenantriebsendes enthält die Schraube ebenfalls vier Rippen, die gegenüber den vorderen Rippen in Umfangsrichtung um den halben Winkelabstand zwischen jeweils zwei Rippen versetzt angeordnet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Schraube mit einem Schraubengewinde und in Axialrichtung verlaufenden rippenartigen Vorsprüngen.
- Es ist bereits eine Spanplattenschraube bekannt, die an ihrem vorderen, dem Schraubenantriebsende abgewandten Schaftende einen Kegelabschnitt aufweist, der in einer Schraubenspitze ausläuft. An diesem Ende des Schafts ist eine Vielzahl von axialen Schaberippen mit einem dreieckigen Querschnitt, dessen Vorderkante abgeflacht ist, vorhanden. Die Schaberippen enden an dem Ende des zylindrischen Schafts (
DE 10 2011 002 962 A1 ). - Bei einer ähnlichen Schraube zur Verwendung bei aus Holz hergestellten Bauteilen ist ebenfalls im Bereich des Endes des zylindrischen Schafts eine Vielzahl von dreieckigen Rippen mit scharfen oder abgerundeten Kanten vorhanden, die keinen Zwischenraum zwischen einander bilden (
EP 1 411 252 A2 ). - Weiterhin bekannt ist eine selbstschneidende Kopfschraube (
EP 0 705 987 B1 ) mit sich über das gesamte Gewinde erstreckenden Längsrippen mit einem rechteckigen Querschnitt. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schraube zu schaffen, die sich schnell eindrehen lässt und in Randbereich eine nur geringe Sprengwirkung aufweist.
- Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Schraube mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
- Die Schraube nach der Erfindung enthält also im Bereich ihres vorderen Endes mindestens zwei Rippen, die noch im Bereich des zylindrischen Schafts beginnen und sich in den Kegelabschnitt hinein erstrecken, und zwar bis kurz vor die Schraubenspitze. Damit wird dafür gesorgt, dass die Rippen das Eingreifen der Schraube in das Material und den Beginn des Einschraubens nicht behindern. Sie wirken also erst nach dem Beginn des Einschraubvorgangs.
- Es ist sinnvoll, dass in Weiterbildung die beiden in Axialrichtung verlaufenden Rippen einander diametral gegenüberliegen, also um den Umfang herum gleichmäßig verteilt sind.
- In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich die Rippen innerhalb des zylindrischen Schafts über etwa eine Gewindewindung bis zu drei Gewindewindungen erstrecken.
- Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Höhe der Rippen, also ihre radiale Erstreckung gegenüber der Oberfläche des Schafts der Schraube zwischen den Windungen, kleiner ist als die Höhe der Gewindewindungen selbst. Beispielsweise kann die Höhe der Rippen etwa halb so groß sein wie die Gewindehöhe. Die Wirkung des Gewindes wird also durch die Rippen nicht gestört.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Höhe der Rippen untereinander gleich ist, dass also alle Rippen die gleiche Höhe aufweisen.
- Es ist jedoch ebenfalls möglich und liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Rippen unterschiedliche Höhe aufweisen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Rippen paarweise die gleiche Höhe aufweisen.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Rippen an ihrem Anfang und/oder ihrem Ende eine allmählich zunehmende bzw. abnehmende Höhe aufweisen, so dass sie also in Seitenansicht in diesen Bereichen Keilform aufweisen.
- Während die Schaberippen im Stand der Technik üblicherweise an ihrer Außenseite eine oder zwei Kanten aufweisen, schlägt die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, dass die Rippen eine abgerundete Außenkante aufweisen.
- Es kann vorgesehen sein, dass die Rippen zwei ebene Seitenflanken aufweisen. Diese Seitenflanken können parallel verlaufen. Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Seitenflanken der Rippen einen spitzen Winkel miteinander einschließen.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung schlägt diese vor, dass die Schraube eine geradzahligen Anzahl von Rippen aufweist, insbesondere vier Rippen. Die Rippen sind gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet, wobei bei vier Rippen diese um jeweils 90° versetzt angeordnet sind.
- Bei der Schraube kann es sich um eine Schraube mit einem Schraubenkopf an dem Antriebsende handeln. Insbesondere ist das Antriebsende derart ausgestaltet, dass sich die Schraube vollständig versenken lässt.
- Es kann vorgesehen sein, dass das Antriebsende zylindrisch ausgebildet ist und einen Durchmesser aufweist, der größer als der Kerndurchmesser des auf den Schaft aufgewalzten Gewindes ist. Insbesondere kann der Durchmesser des Antriebsendes kleiner als der Außendurchmesser des Gewindes sein.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schraube im Bereich des Schraubenantriebsendes mindestens zwei in Axialrichtung der Schraube verlaufende Kopfrippen aufweist.
- Die Merkmale, die im Vorstehenden für die im Spitzenbereich der Schraube angeordneten Rippen erläutert wurden, können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch bei den Kopfrippen vorhanden sein.
- In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kopfrippen in Umfangsrichtung gesehen mittig zwischen den im Spitzenbereich der Schraube angeordneten Rippen angeordnet sind.
- Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
-
1 eine Seitenansicht einer Schraube nach der Erfindung; -
2 einen vergrößerten Ausschnitt der Schraube der1 ; -
3 einen Querschnitt durch die Schraube längs Linie III-III in2 ; -
4 einen vergrößerten Ausschnitt des Spitzenbereichs der Schraube der1 ; -
5 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Querschnitt der3 ; -
6 einen der3 entsprechenden Querschnitt bei einer zweiten Ausführungsform; -
7 eine perspektivische Teilansicht der Schraube im Bereich der Kopfrippen; -
8 eine perspektivische Teilansicht der Schraube im Bereich der Schraubenspitze. - Die
1 zeigt in einer Seitenansicht eine vollständige Schraube mit den Merkmalen der Erfindung. Die Schraube enthält einen Schraubenschaft1 , der an seinem einen, in1 oberen Ende als Schraubenantriebsende2 ausgebildet ist. An dem gegenüberliegenden Ende des Schraubenschafts1 ist ein Kegelabschnitt3 ausgebildet, in dem sich der Querschnitt der Schraube kontinuierlich verringert, bis die Schraube in einer Schraubenspitze4 ausläuft. Der Kegelabschnitt3 weist einen Kegelwinkel Alpha von etwa 20° bis 30° auf. - Der Schraubenschaft
1 ist bis zu dem Übergang in den Kegelabschnitt3 zylindrisch. - Über den Schraubenschaft
1 und den Kegelabschnitt3 erstreckt sich ein Schraubengewinde5 , das im dargestellten Beispiel ein Einganggewinde ist. Das Schraubengewinde5 wird von zwei Gewindeflanken6 ,7 gebildet, die zwischen einander einen Flankenwinkel FK einschließen. Das Schraubengewinde5 setzt sich bis zu der Schraubenspitze4 fort. - Das Schraubenantriebsende
2 ist als zylindrischer Abschnitt8 ausgebildet, dessen Außendurchmesser etwas größer ist als der Durchmesser d2 des Schraubenschafts, aber kleiner als der Außendurchmesser d1 des Schraubengewindes5 . - In der Stirnfläche
9 des Schraubenantriebsendes2 ist eine Schraubenantriebsvertiefung ausgebildet, in die ein Werkzeug eingesetzt werden kann, mit dessen Hilfe die Schraube geschraubt werden kann. - Im Bereich des dem Schraubenantriebsende
2 entgegengesetzten Endes der Schraube weist diese vier Rippen10 auf, die vom Schraubenantriebsende2 ausgehend in einem Abstand von etwa dem doppelten der Steigung p des Schraubengewindes5 vor dem Ende des zylindrischen Schraubenschafts1 beginnen. Sie erstrecken sich dann auch in den Kegelabschnitt3 der Schraube und reichen bis fast zu der Schraubenspitze4 , haben von dieser aber noch einen Abstand. Die Rippen10 verlaufen in Axialrichtung der Schraube. Sie sind gleichmäßig über den Umfang der Schraube verteilt. - An dem der Schraubenspitze
4 gegenüberliegenden Ende der Schraube, in1 oben, sind ebenfalls Rippen angeordnet, die in Axialrichtung der Schraube verlaufen und unmittelbar unterhalb des zylindrischen Abschnitts8 des Schraubenantriebsendes2 beginnen. Sie erstrecken sich über etwa drei Windungen des Schraubengewindes5 . Zur Unterscheidung der im Spitzenbereich der Schraube angeordneten Rippen10 werden die im Bereich des Schraubenkopfs der Schraube angeordneten Rippen Kopfrippen11 genannt. Es sind ebenfalls vier Kopfrippen11 vorhanden, die wiederum gleichmäßig über den Umfang der Schraube verteilt angeordnet sind, so dass benachbarte Kopfrippen11 einen Winkel von 90° miteinander einschließen. - Wie man der
1 entnehmen kann, sind die Kopfrippen11 um einen Winkel von 45° gegenüber den Rippen10 versetzt, oder anders ausgedrückt, verlaufen die Kopfrippen11 in Umfangsrichtung mittig zwischen den Rippen10 . - Einzelheiten der in
1 dargestellten Schraube werden anhand der folgenden Figuren erläutert. - Die
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der1 . Da der zylindrische Abschnitt8 des Schraubenantriebsendes2 einen größeren Durchmesser aufweist als der Kerndurchmesser d2 des Schafts1 , wird im Übergang zwischen dem genannten Abschnitt8 und dem Schaft1 ein kegelförmiger Übergangsabschnitt12 gebildet, innerhalb dessen die Kopfrippen11 beginnen. Die abgerundete Außenkante13 der Kopfrippen12 weist von der Längsachse14 der Schraube etwa den gleichen Abstand auf wie die Oberfläche des zylindrischen Abschnitts8 . Die Außenkante13 steigt von dem Anfang der Kopfrippen11 zunächst geringfügig an, bis sie im mittleren Abschnitt11a parallel zur Achse14 verläuft. An ihrem Ende verringert sich der Abstand bzw. die Höhe der Kopfrippen11 wieder, so dass hier ein in Seitenansicht keilförmiger Abschnitt11b gebildet wird. Die Kopfrippen11 gehen also im Bereich ihrer beiden Enden ohne Bildung einer Stirnfläche in den Schaft1 bzw. den zylindrischen Abschnitt8 über. - Ähnlich wie die Kopfrippen
11 sind auch die Rippen10 im Bereich der Schraubenspitze4 ausgebildet. Es wird jetzt auf die4 Bezug genommen. Die Rippen10 beginnen in einem Abstand von dem Ende15 des zylindrischen Schafts1 , der etwa dem doppelten der Steigung entspricht. Die Rippen10 bilden hier einen ersten in der Seitenansicht keilförmigen Bereich10a , innerhalb dessen die Höhe der Rippe10 vom Wert Null auf den Endwert ansteigt. An diesen keilförmigen Abschnitt10a schließt sich dann der mittlere Bereich10b der Rippen10 an, in dem die Rippen10 eine konstante Höhe aufweisen. Dieser Bereich10b konstanter Höhe der Rippen10 endet an dem Ende15 des zylindrischen Schafts1 . Von da an verringert sich die Höhe der Rippen10 in dem zur Spitze hin gerichteten Abschnitt10c der Rippen10 kontinuierlich. Auch dieser Abschnitt10c der Rippen10 ist damit keilförmig. Der keilförmige Abschnitt10c ist länger als der keilförmige Abschnitt10a , bei der dargestellten Ausführungsform etwa doppelt so lang. - Die Rippen
10 enden mit einem Abstand22 von der Schraubenspitze4 . Der Abstand22 beträgt deutlich weniger als die Steigung des Gewindes, bei der dargestellten Ausführungsform etwa ein Viertel bis ein Fünftel der Steigung. Das Gewinde5 reicht bis näher an die Schraubenspitze4 als die Rippen10 . - Die
3 , auf die jetzt Bezug genommen wird, zeigt einen Schnitt längs der Linie III-III in2 , also durch den Schraubenschaft in Höhe des Ausschnitts im Bereich des Antriebsendes2 der Schraube. Er könnte aber auch durch den Spitzenbereich gelegt sein, da die Rippen10 und die Kopfrippen11 in ihrem mittleren Bereich konstanter Höhe identisch ausgebildet sind. Man kann dem Schnitt der3 also entnehmen, dass der Winkelabstand zwischen benachbarten Rippen10 bzw.11 , gemessen an der größten Radialerstreckung der Rippen10 bzw.11 , 90° beträgt. Von den vier vorhandenen Kopfrippen11 sind in dem Schnitt der3 nur drei zu sehen, da die vierte durch die Gewindewindung5 verdeckt ist, die an dieser Stelle durch die Schnittebene führt. - Die
5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus3 , und zwar durch eine Kopfrippe11 . Die Kopfrippe11 wird von zwei Seitenflanken16 begrenzt, die jeweils als ebene Fläche ausgebildet sind und die unter einem spitzen Winkel von beispielsweise 30° angeordnet sind. Die beiden Seitenflanken16 werden durch eine Abrundung mit dem Radius R miteinander verbunden, so dass eine abgerundete Kante13 entsteht. Die Höhe17 der Kopfrippen11 entspricht, wie man auch aus3 entnehmen kann, etwa der Hälfte der Gewindehöhe. - Bei der bisher behandelten Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die
1 bis5 beschrieben und erläutert wurde, haben alle Rippen10 untereinander und alle Kopfrippen11 untereinander die gleiche Höhe. Die Darstellung der5 gilt somit auch für die Rippen10 im Bereich der Schraubenspitze4 . Es ist aber ebenfalls möglich, und dies soll die6 erläutern, dass von den vier Rippen je zwei einander gegenüberliegende Rippen20 die gleiche Höhe aufweisen, während die zwischen ihnen angeordneten Rippen21 zwar untereinander auch die gleiche Höhe aufweisen, die aber von der Höhe der Rippen20 verschieden ist. Hier haben also die Rippen paarweise die gleiche Höhe. - Die Kopfrippen
11 und die Rippen10 können ebenfalls untereinander die gleiche, aber auch verschiedene Höhen aufweisen. - Die
7 zeigt perspektivisch den in2 in Ansicht dargestellten Ausschnitt aus der Schraube mit den Kopfrippen11 , die sich von dem zylindrischen Kopfabschnitt8 ausgehend den Schraubenschaft1 entlang axial erstrecken. - Entsprechend zeigt die
8 den in1 in Seitenansicht dargestellten Ausschnitt aus der Schraube mit den vorderen Rippen10 , die sich bis in den Kegelabschnitt3 hinein erstrecken und vor der Schraubenspitze4 enden. Hier ist auch zu sehen, dass das Gewinde5 bis zu der Schraubenspitze4 ausgebildet ist. Die Rippen10 werden also erst dann wirksam, wenn das Gewinde5 bereits in dem Holz, in das die Schraube geschraubt wird, eingegriffen hat. - Ausführungsbeispiel:
- Bei einer Schraube mit einem Schraubendurchmesser von 6.0 mm beträgt der Abstand
22 zwischen dem vorderen Ende der Rippen10 und der Schraubenspitze4 zwischen 0,5 und 1,5 mm. Der Winkel beta beträgt zwischen 45° und 65°. Die Höhe17 der Rippen11 bzw.10 liegt zwischen 0,1 und 0,6 mm. Die Verrundung R zwischen den Seitenflanken16 der Rippen10 bzw.11 liegt zwischen 0,2 und 0,5 mm. Die Länge der Rippen10 bzw.11 beträgt etwa 12 mm. Der Flankenwinkel FK beträgt 40°. Die Steigung p beträgt 3.6 mm. Der Winkel an der Schraubenspitze beträgt 30°. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011002962 A1 [0002]
- EP 1411252 A2 [0003]
- EP 0705987 B1 [0004]
Claims (15)
- Schraube, mit – einem zylindrischen Schraubenschaft (
1 ), – dessen eines Ende als Schraubenantriebsende (2 ) ausgebildet ist und – an dessen anderem Ende ein Kegelabschnitt (3 ) ausgebildet ist, der – in eine Schraubenspitze (4 ) ausläuft, – einem sich über mindestens einen Teil des Schraubenschafts (1 ) und des Kegelabschnitts (3 ) erstreckenden Gewinde (5 ), sowie mit – mindestens zwei in Axialrichtung der Schraube verlaufenden Rippen (10 ), die – im Bereich des vorderen Endes des Schafts (10 ) beginnen, – bis in den Kegelabschnitt (3 ) hinein reichen und – vor der Schraubenspitze (4 ) enden. - Schraube nach Anspruch 1, bei der sich die Rippen (
10 ) innerhalb des Schafts (1 ) über ein bis drei Gewindegänge des Gewindes (5 ) erstrecken. - Schraube nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Höhe (
17 ) der Rippen (10 ) kleiner als die Gewindehöhe ist, vorzugsweise etwa halb so groß wie die Gewindehöhe. - Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Höhe (
17 ) der Rippen (10 ) untereinander gleich ist. - Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Rippen (
10 ) unterschiedliche Höhe (17 ) aufweisen. - Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Rippen (
10 ) im Bereich ihrer beiden Enden (10a ,10c ) eine sich verringernde Höhe (17 ) aufweisen. - Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Rippen (
10 ) eine abgerundete Außenkante (13 ) aufweisen. - Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Rippen (
10 ) von zwei ebenen Flanken (16 ) begrenzt sind. - Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Seitenflanken (
16 ) einen spitzen Winkel (β) miteinander einschließen. - Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer geradzahligen Anzahl von Rippen (
10 ), insbesondere mit vier Rippen (10 ). - Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Antriebsende (
2 ) der Schraube als zur Versenkung geeignet ausgebildet ist. - Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Antriebsende (
2 ) zylindrisch mit einem Durchmesser ausgebildet ist, der größer als der Kerndurchmesser (d2) und kleiner als der Gewindeaußendurchmesser des Gewindes (5 ) ist. - Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens zwei im Bereich des Schraubenantriebsendes (
2 ) beginnenden in Axialrichtung der Schraube verlaufenden Kopfrippen (11 ). - Schraube nach Anspruch 13, bei der die Kopfrippen (
11 ) eine den im Spitzenbereich der Schraube angeordneten Rippen (10 ) ähnliche Ausbildung aufweisen. - Schraube nach Anspruch 13 oder 14, bei der die Kopfrippen (
11 ) in Umfangsrichtung gesehen mittig zwischen den im Spitzenbereich der Schraube angeordneten Rippen (10 ) angeordnet sind.
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