DE10337250B4 - Screw with self-tapping thread for screwing, especially in aerated concrete, wood and similar material - Google Patents

Screw with self-tapping thread for screwing, especially in aerated concrete, wood and similar material Download PDF

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Abstract

Schraube mit selbstfurchendem Gewinde zum Eindrehen insbesondere in Gasbeton, Holz und ähnlichen Werkstoff mit einem im vorderen Bereich als Konus verlaufenden Gewindegrund, der in einer Spitze endet, dadurch gekennzeichnet, dass bei allen Gewindegängen mit bis zum Konus gleichbleibendem Kerndurchmesser Dk die Winkelhalbierende des Flankenwinkels senkrecht zur Schraubenachse und somit in gleichem Winkel verläuft und das Gewinde im vorderen Bereich über 1/2 bis 2/3 der Gewindelänge ein Durchmesserverhältnis Q1 = Außendurchmesser/Kerndurchmesser = Da1/Dk = 1,75 bis 1,90 und im hinteren Bereich über 1/2 bis 1/3 der Gewindelänge ein Durchmesserverhältnis von Q2 = Da2/Dk = 1,90 bis 2,05 aufweist bei einem Außendurchmesserverhältnis Da2/Da1 = 1,04 bis 1,1, wobei für die Steigung gleichbleibend ein Verhältnis von Kerndurchmesser zu Steigung Dk/P = 0,65 bis 0,90 besteht und die Umhüllende der Gewindegänge im Bereich des Konus derart konisch bis in die Spitze verläuft, dass der vorderste Gewindegang in der Spitze verschwindet.

Figure DE000010337250B4_0000
Screw with selbstfurchendem thread for screwing in particular in aerated concrete, wood and similar material with a cone extending in the front area thread base terminating in a point, characterized in that in all threads with up to the cone constant core diameter Dk the bisector of the flank angle perpendicular to Screw axis and thus at the same angle and the thread in the front area over 1/2 to 2/3 of the thread length a diameter ratio Q1 = outer diameter / core diameter = Da1 / Dk = 1.75 to 1.90 and in the rear over 1/2 to 1/3 of the thread length has a diameter ratio of Q2 = Da2 / Dk = 1.90 to 2.05 at an outer diameter ratio Da2 / Da1 = 1.04 to 1.1, wherein for the slope of a constant ratio of core diameter to pitch Dk / P = 0.65 to 0.90 and the envelope of the threads in the region of the cone is tapered to the point that the Foremost thread in the tip disappears.
Figure DE000010337250B4_0000

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraube mit selbstfurchendem Gewinde zum Eindrehen insbesondere in Gasbeton, Holz und ähnlichen Werkstoff mit einem im vorderen Bereich als Konus verlaufenden Gewindegrund, der in einer Spitze endet.The invention relates to a screw with selbstfurchendem thread for screwing in particular in aerated concrete, wood and similar material with a running in the front region as a cone thread base, which ends in a point.

Eine derartige Schraube ist in der deutschen Patentschrift DE 198 31 269 C2 offenbart. Bei der bekannten Schraube handelt es sich um eine Fensterbauschraube zur Befestigung von Beschlägen oder dergleichen an Kunststoff-Hohlprofilen. Die bekannte Schraube ist so gestaltet, dass sie sowohl für den Einsatz in Kunststoff-Hohlprofilen ohne Metallverstärkung als auch für den Einsatz in Kunststoff-Hohlprofilen mit vorgebohrter Metallverstärkung geeignet ist. Hierzu weist die bekannte Schraube über die Länge ihres Gewindes sowohl unterschiedliche Gewindeprofile als auch unterschiedliche Kerndurchmesser auf, und zwar ist der Kerndurchmesser im vorderen Bereich des Gewindes geringer als im hinteren Bereich. Hierdurch soll erreicht werden, dass das Eindringen der Schraube in Metall ohne Überlastung des Gewindes möglich ist, wobei das unsymmetrische Gewindeprofil dem hinteren Bereich des Gewindes vorbehalten ist, auf den bei voll eingedrehter Schraube besonders hohe Auszugskräfte wirken.Such a screw is in the German patent DE 198 31 269 C2 disclosed. In the known screw is a fenestration screw for fixing fittings or the like to plastic hollow sections. The known screw is designed so that it is suitable both for use in hollow plastic profiles without metal reinforcement as well as for use in hollow plastic profiles with predrilled metal reinforcement. For this purpose, the known screw over the length of its thread both different thread profiles and different core diameter, and that is the core diameter in the front region of the thread is less than in the rear region. This is to ensure that the penetration of the screw into metal without overloading the thread is possible, the asymmetrical thread profile is reserved for the rear portion of the thread, act on the fully screwed-in screw particularly high pull-out forces.

Für derartige Schrauben gibt es praktisch nur ein Herstellungsverfahren, nämlich das Walzen, bei dem ein Schraubenrohling zwischen zwei Walzbacken eingeklemmt wird, die sich gegeneinander verschieben und dabei auf ihren gegenüberliegenden Oberflächen den Rohling abrollen lassen, wobei sich durch eine entsprechende Nutung der Walzbacken das gewünschte Gewinde in den Rohling einwalzt. Dabei ergibt sich im Falle erheblicher Unterschiede der Durchmesser längs des Gewindes das Problem, dass die mit starkem Druck gegen den Rohling drückenden Walzbacken diesen mit ungleichen Umfangsgeschwindigkeiten mitnehmen, was dann zu gewissen Ungenauigkeiten der gewalzten Schraube führt.For such screws, there is practically only one manufacturing method, namely rolling, in which a screw blank is clamped between two dies, which move against each other while rolling on their opposite surfaces, the blank, which by appropriate grooving the dies the desired thread rolling into the blank. This results in the case of considerable differences in the diameter along the thread has the problem that the strong pressure against the blank oppressive rolling dies take this with uneven peripheral speeds, which then leads to certain inaccuracies of the rolled screw.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraube gemäß den Angaben zu Beginn dieser Beschreibung so zu gestalten, dass sie besonders für das Eindrehen in relativ weiche Werkstoffe, wie Gasbeton, Holz und ähnlichem Werkstoff, geeignet ist und sich besonders gut durch Walzen herstellen lässt. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, dass bei allen Gewindegängen mit bis zum Konus gleichbleibendem Kerndurchmesser Dk die Winkelhalbierende des Flankenwinkels zur Schraubenachse in gleichem Winkel verläuft und das Gewinde im vorderen Bereich über 1/2 bis 2/3 der Gewindelänge ein Durchmesserverhältnis Q1 = Außendurchmesser/Kerndurchmesser = Da1/Dk = 1,75 bis 1,90 und im hinteren Bereich über 1/2 bis 1/3 der Gewindelänge ein Durchmesserverhältnis von Q2 = Da2/Dk = 1,90 bis 2,05 aufweist bei einem Außendurchmesserverhältnis Da2/Da1 = 1,04 bis 1,1, wobei für die Steigung gleichbleibend ein Verhältnis von Kerndurchmesser zu Steigung Dk/P = 0,65 bis 0,85 besteht und die Umhüllende der Gewindegänge im Bereich des Konus derart konisch bis in die Spitze verläuft, dass der vorderste Gewindegang in der Spitze verschwindet. Bei der erfindungsgemäßen Schraube verläuft die Winkelhalbierende des Flankenwinkels senkrecht zur Schraubenachse, da in diesem Falle ein symmetrisches Gewindeprofil vorliegt.The invention has for its object to make a screw according to the information at the beginning of this description so that it is particularly suitable for screwing into relatively soft materials, such as aerated concrete, wood and similar material, and can be produced particularly well by rolling. According to the invention, this is achieved in that the angle bisector of the flank angle to the screw axis is the same angle in all threads with up to the cone constant core diameter Dk and the thread in the front region over 1/2 to 2/3 of the thread length a diameter ratio Q1 = outer diameter / core diameter = Da1 / Dk = 1.75 to 1.90 and in the rear over 1/2 to 1/3 of the thread length has a diameter ratio of Q2 = Da2 / Dk = 1.90 to 2.05 at an outer diameter ratio Da2 / Da1 = 1 , 04 to 1.1, wherein for the slope is a constant ratio of core diameter to pitch Dk / P = 0.65 to 0.85 and the envelope of the threads in the region of the cone is tapered to the top, that the foremost Thread in the tip disappears. In the screw according to the invention, the bisector of the flank angle is perpendicular to the screw axis, since in this case a symmetrical thread profile is present.

Eine solche Schraube lässt sich besonders problemlos dann herstellen.Such a screw is particularly easy then manufacture.

Bei der erfindungsgemäßen Schraube ist zunächst wichtig, dass ihr Kerndurchmesser bis zum Konus gleich bleibt, so dass in den Bereichen besonders hohen Druckes beim Walzen der Schraube und bei deren mehrmaligen Umdrehungen beim Walzen praktisch über die gesamte Länge der Schraube gleichbleibend der gleiche Druck ausgeübt wird und der Schraubenrohling dem Rollvorgang gleichmäßig folgen kann. Darüber hinaus weist die Schraube durchgehend prinzipiell das gleiche Gewindeprofil auf, was daraus resultiert, dass die Winkelhalbierende des Flankenwinkels zur Schraubenachse bei allen Gewindegängen bis zum Konus unter gleichem Winkel verläuft. Deshalb verbleibt dann lediglich nur noch über die Schraubenlänge ein unterschiedlicher Außendurchmesser Da1 bzw. Da2, was jedoch beim Walzen der Schraube unproblematisch ist, da sich diese Ungleichmäßigkeit im Wesentlichen auf die Gewindespitzen erstreckt, wo keine große Unterschiedlichkeit hinsichtlich des Materialflusses am Schraubenrohling besteht. Dabei ergibt sich aufgrund der folgenden Gewindeverhältnisse ein Gewinde mit relativ großer Steigung mit besonders großer Gewindetiefe, so dass insgesamt die erfindungsgemäße Schraube besonders gut für das Eindrehen in relativ weiche Werkstoffe geeignet ist.In the screw according to the invention is first important that their core diameter remains the same to the cone, so that in the areas of particularly high pressure during rolling of the screw and their repeated turns during rolling virtually the same length of the screw over the same pressure is exercised and the screw blank can follow the rolling process evenly. In addition, the screw has basically the same thread profile, which results from the fact that the bisector of the flank angle to the screw axis at all threads to the cone at the same angle. Therefore, then only remains about the screw length a different outer diameter Da1 or Da2, but this is unproblematic when rolling the screw, as this unevenness extends substantially to the thread crests where there is no great diversity in terms of material flow at the screw blank. This results in a thread with a relatively large pitch with a particularly large thread depth, due to the following thread relationships, so that overall the screw according to the invention is particularly well suited for screwing into relatively soft materials.

Zweckmäßig gibt man den Gewindegängen einen Flankenwinkel zwischen 30 bis 60°, wobei für weiche Materialien der geringere Flankenwinkel von Vorteil ist.It is expedient to give the threads a flank angle between 30 and 60 °, with the lower flank angle being advantageous for soft materials.

Eine günstige Gewindelänge ergibt sich dann, wenn man für diese den Bereich wählt, der zwischen 8 x Da1 und 12 x Da1 liegt. Dabei handelt es sich um ein relativ langes Gewinde, das dementsprechend hohen Auszugskräften widerstehen kann.A favorable thread length is obtained by choosing the range between 8 x Da1 and 12 x Da1. This is a relatively long thread that can withstand correspondingly high pull-out forces.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

  • 1 die Schraube in Seitensicht;
  • 2 eine vergrößerte Darstellung aus 1;
  • 3 eine Variante zu 2.
In the figures, embodiments of the invention are shown. Show it:
  • 1 the screw in side view;
  • 2 an enlarged view 1 ;
  • 3 a variant too 2 ,

In der 1 ist die erfindungsgemäße Schraube dargestellt. Sie weist den Schraubenkopf 1 auf, der zum Einsetzen eines Eindrehwerkzeuges hier die eingedrückte Torxformgebung 2 aufweist. Der Schraubenkopf 1 geht in den Schraubenschaft mit seinem glattzylindrischen Teil 3 und seinem Gewindeteil 4 über. Der Gewindeteil 4 endet in dem Konus 5 mit dem Konuswinkel a, der in der Spitze 6 ausläuft. Der Konuswinkel α beträgt hier 24°. Die Gewindegänge 7 des Gewindeteils 4 verlaufen über die gesamte Gewindelänge 4 und gehen in den Konus 5 über, den sie mit abnehmendem Außendurchmesser umschlingen, bis sie schließlich mit dem letzten Gewindegang in der Konusspitze 6 verschwinden.In the 1 the screw according to the invention is shown. It shows the screw head 1 on, for inserting a screwing here the depressed Torxformgebung 2 having. The screw head 1 goes into the screw shaft with its smooth cylindrical part 3 and its threaded portion 4 via. The threaded part 4 ends in the cone 5 with the cone angle a, which ends in the tip 6. The cone angle α is 24 ° here. The threads 7 of the threaded part 4 extend over the entire thread length 4 and go into the cone 5 They wrap around with decreasing outer diameter, until finally with the last thread in the cone tip 6 disappear.

Die Länge L des Gewindeteils 4 setzt sich zusammen aus dem vorderen Bereich A und dem hinterem Bereich B, wobei der Außendurchmesser des vorderen Bereichs Da1 etwas geringer ist als der Außendurchmesser Da2 des hinteren Bereichs B (Verhältnis Da2/Da1 = 1,04 bis 1,1). Der Kerndurchmesser des Gewindebereichs 4 ist über die gesamte Länge L als Durchmesser Dk gleichbleibend groß.The length L of the threaded part 4 is composed of the front portion A and the rear portion B, wherein the outer diameter of the front portion Da1 is slightly smaller than the outer diameter Da2 of the rear portion B (ratio Da2 / Da1 = 1.04 to 1.1). The core diameter of the threaded area 4 is over the entire length L as the diameter Dk consistently large.

In 2 ist in vergrößerter Darstellung ein Gewindegang 7 im Schnitt dargestellt, bei dem die Winkelhalbierende 8 seines Flankenwinkels β senkrecht zur Schraubenachse 9 verläuft.In 2 is an enlarged scale a thread 7 shown in section, in which the bisector 8 of its flank angle β perpendicular to the screw axis 9 runs.

In der 3 ist eine nicht erfindungsgemäße Abwandlung der Gestaltung gemäß 2 dargestellt, wobei es sich um eine unsymmetrische Gestaltung der Gewindeflanken handelt. Gemäß 3 verläuft die Winkelhalbierende 10 unter dem Winkel γ (hier 15°) zur Senkrechten 11 zur Schraubenachse 9, womit das betreffende Gewinde eine Schräglage zur Schraubenachse 9 einnimmt. Die hier gewählte Schräglage verläuft derart, dass die Winkelhalbierende 10 vom Schraubenkopf 1 weggeneigt erscheint, wodurch sich der besondere Effekt ergibt, dass auf die betreffende Schraube wirkenden Auszugskräfte (in Richtung des eingezeichneten Pfeiles) schräg in das Material eines Mutterteils, in das die betreffende Schraube eingedreht ist, hinein gerichtet werden (resultierende Normalkraft) und damit den Auszugskräften besonders großen Widerstand entgegensetzen können.In the 3 is a non-inventive modification of the design according to 2 shown, which is an asymmetrical design of the thread flanks. According to 3 the bisecting line runs 10 at an angle γ (here 15 °) to the vertical 11 to the screw axis 9 , whereby the thread in question a skew to the screw axis 9 occupies. The angle chosen here runs in such a way that the bisector 10 from the screw head 1 seems inclined, resulting in the special effect that acting on the screw in question pull-out (in the direction of the arrow) obliquely into the material of a nut member into which the screw in question is screwed, directed into it (resulting normal force) and thus the pull-out forces particularly strong resistance.

Claims (3)

Schraube mit selbstfurchendem Gewinde zum Eindrehen insbesondere in Gasbeton, Holz und ähnlichen Werkstoff mit einem im vorderen Bereich als Konus verlaufenden Gewindegrund, der in einer Spitze endet, dadurch gekennzeichnet, dass bei allen Gewindegängen mit bis zum Konus gleichbleibendem Kerndurchmesser Dk die Winkelhalbierende des Flankenwinkels senkrecht zur Schraubenachse und somit in gleichem Winkel verläuft und das Gewinde im vorderen Bereich über 1/2 bis 2/3 der Gewindelänge ein Durchmesserverhältnis Q1 = Außendurchmesser/Kerndurchmesser = Da1/Dk = 1,75 bis 1,90 und im hinteren Bereich über 1/2 bis 1/3 der Gewindelänge ein Durchmesserverhältnis von Q2 = Da2/Dk = 1,90 bis 2,05 aufweist bei einem Außendurchmesserverhältnis Da2/Da1 = 1,04 bis 1,1, wobei für die Steigung gleichbleibend ein Verhältnis von Kerndurchmesser zu Steigung Dk/P = 0,65 bis 0,90 besteht und die Umhüllende der Gewindegänge im Bereich des Konus derart konisch bis in die Spitze verläuft, dass der vorderste Gewindegang in der Spitze verschwindet.Screw with selbstfurchendem thread for screwing in particular in aerated concrete, wood and similar material with a cone extending in the front region thread base terminating in a point, characterized in that in all threads with up to the cone constant core diameter Dk the bisector of the flank angle perpendicular to Screw axis and thus at the same angle and the thread in the front region over 1/2 to 2/3 of the thread length a diameter ratio Q1 = outer diameter / core diameter = Da1 / Dk = 1.75 to 1.90 and in the rear over 1/2 to 1/3 of the thread length has a diameter ratio of Q2 = Da2 / Dk = 1.90 to 2.05 at an outer diameter ratio Da2 / Da1 = 1.04 to 1.1, wherein for the slope of a constant ratio of core diameter to pitch Dk / P = 0.65 to 0.90 and the envelope of the threads in the region of the cone is tapered to the tip that de r foremost thread in the tip disappears. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenwinkel des Gewindes 30° bis 60° beträgt.Screw after Claim 1 , characterized in that the flank angle of the thread is 30 ° to 60 °. Schraube nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindelänge L = 8 x Da1 bis 12 x Da1 ist.Screw after one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the thread length L = 8 x Da1 to 12 x Da1.
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