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Kopfschraube aus Kunststoff Die Erfindung betrifft eine Kopfschraube.
aus Kunststoff mit Innenausnehmung, wie Innensechskant, insbesondere Zylinderkopfschraube
mit einem axial verlaufenden, etwa die gesamte Schraubenlänge einnehmenden Metallkern.
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Bisher sind Zylinderschrauben mit Innensechskant bekannt, die aus
Stahl, Messing, Aluminium gefertigt sind. Diese Werkstoffe sind aber nicht für alle
Verwendungszwecke voll geeignet und auch herstellungsmäßig aufwendig.
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Soweit Schrauben aus dem an sich für verschiedene Zwecke vorteilhafteren
Kunststoff hergestellt worden sind, weicht dieser Kunststoff auf Grund seiner elastischen
Eigenschaften leicht aus, so daß ein eingesetzter Schraubenschlüssel keine ausreichend
festen Widerlagerflächen findet. Auch wenn eine solche Kunststoffschraube mit einem
inneren, axial verlaufenden Versteifungselement aus Metall versehen ist, so ist
eine solche Verstärkung nicht ausreichend, da bei der betrieblichen Verwendung der
Kraftfluß beide Werkstoffe durchläuft und somit neben einer überlastung des Kunststoffes
insbesondere auch zu einer zerstörenden Beanspruchung an den Berührungsstellen (Nahtstellen)
zwischen Kunststoff und Metall führen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach herzustellende Kunststoffschraube
mit Metallkern zu schaffen, bei welcher der Kraftfluß nur durch den Metallwerkstoff
geführt ist und somit unter Wahrung der Vorteile einer Kunststoffummantelung zerstörende
Beanspruchungen vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der im Querschnitt
rechteckige und an seinen Schmalseiten mit Gewinde versehene Metallkern in seiner
Breite dem Durchmesser des Schraubenschaftes entspricht und an seinem oberen Ende
im Bereich des Schraubenkopfes eine etwa U-förmige Abbiegung besitzt, die in ihrem
oberen längeren Schenkel eine in ihrer Form und Abmessung der Innenausnehmung des
Schraubenkopfes entsprechende Ausnehmung aufweist.
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Neben dem wichtigen Vorteil eines nur vom Metallkern aufgenommenen
Kraftflusses zeigt eine Schraube gemäß der Erfindung nur einen gewichtsmäßig verhältnismäßig
geringen Anteil des vorzugsweise streifenförmigen Metallkernes, der bis auf das
seitliche Gewinde von einer dicken Kunststoffschicht umgeben ist, die unbelastet
bleibt. Fertigungsmäßig kann eine solche Schraube in einfacher Weise durch Spritzen
hergestellt werden. Eine solche Schraube läßt sich weiterhin einfach berechnen,
da die Kraftverhältnisse im Kunststoffmantel unberücksichtigt bleiben. Der Randbereich
der Ausnehmung im oberen Schenkel der Abbiegung kann bei einer bevorzugten Ausführungsform
mit nach unten abgewinkelten Verankerungsnasen oder mit einem heruntergezogenen
Randansatz versehen werden, während das freie Ende des oberen Schenkels abgerundet
und mit einem nach unten abgebogenen Verankerungsnocken versehen sein kann. Vorteilhaft
ist es ferner, die Ausnehmung im oberen Schenkel bis in den Stoßbereich zwischen
dem unteren Schenkel der Abbiegung und dem Kernlappen fortzusetzen. Der Kernlappen
des Metallkernes ist zweckmäßig mit einem mittleren Verankerungsschlitz ausgestattet.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Innensechskantschraube
mit eingelassenem Metallkern, F i g. 2 a eine Seitenansicht des Metallkerns
mit Ausnehmung und seitlichem Gewinde, F i g. 2b eine Vorderansicht des Metallkerns,
F i g. 2 c eine Draufsicht auf den Metallkern, F i g. 3 a eine Seitenansicht
eines abgeänderten Metallkerns, F i g. 3 b eine Vorderansicht dieses Metallkerns,
F i g. 3 c eine Draufsicht auf diesen Metallkern, F i g. 4 a eine
Seitenansicht eines weiteren abgeänderten Ausführungsbeispieles eines Metallkerns,
teilweise geschnitten, F i g. 4 b eine Draufsicht auf denselben Metallkern,
F i g. 5 a eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Metallkerns,
teilweise geschnitten, und F i g. 5 b eine Draufsicht auf denselben Metallkein.
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Eine Schraube mit Innenausnehmung 13 im Schraubenkopf 12, beispielsweise
eine Innensechskantschraube (vgl. F i g. 1) weist einen zylindrischen Schaft
10 mit auf dessen Länge sich ganz oder teilweise erstreckenden Gewinde
11 auf. Die Schraube ist aus Kunststoff hergestellt und zur Erhöhung ihrer
Festigkeit bzw. zur Verbesserung ihres Spannvermögens mit einem in axialer Richtung
verlaufenden
mittleren Metallkem 14 versehen. Dieser Metallkern
weist einen dem Schraubenschaftdurchmesser entsprechenden, ün Querschnitt etwa rechteckigen
Keinlappen 15 auf, der an seinen beiden gegenüberliegenden schmalen Längsflächen
ganz oder teilweise mit Gewinde 16 und im mittleren Bereich der breiten Flächen
mit einem Verankerungsschlitz 17 versehen ist.
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Am oberen freien Ende ist der Kernlappen 15
U-förmig abgebogen,
wobei sich der an den Kernlappen anschließende kürzere Schenkel rechtwinklig zur
Längsachse des Metallkerns 14 erstreckt und -über einen parallel zur Kernachse verlaufenden
Steg mit einem parallel zum unteren Schenkel verlaufenden oberen Schenkel 18a-verbunden
ist, der seitlich über den Kernlappen 15 hinausragt und endseitig beispielsweise
halbkreisförmig abgerundet ist. Im oberen Schenkel 18 a ist in axialer Richtung
mit dem Keinlappen 15 eine Ausnehmung 19 mit beispielsweise Sechskantform
vorgesehen, die in ihrer Abmessung der Ausnehmung 13 im Schraubenkopf 12
entspricht.
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Der Metallkern 14 (vgl. F i g. 2 a bis 2 c) wird bei der Herstellung
einer Zylinderschraube mit Innensechskant von dem zur Verwendung kommenden Kunststoff
ummantelt, wobei sich der Kunststoff im Bereich des Schraubenschaftes
10 in dem Schlitz 17
des Kernlappens 15 verankert, so daß eine
feste Verbindung zwischen Metallkem 14 und Kunststoffteil gegeben ist. Der Schraubenkopf
12 umgibt die U-förmige Abbiegung 18, läßt- jedoch ün Bereich der Innenausnehmung
13 die Kunststoffausfüllung fehlen, so daß die, Ausnehmung 19 im oberen
Schenkel 18a bündig mit der Innenausnehmung 13 des Schraubenkopfes 12 abschließt;
dadurch wird die Wandfläche der Ausnehmung 1-9 Teil der Anzugsfläche während
des Spannens mit einem Sechskantschlüssel und nimmt die auftretenden Spannkräfte
(Torsionskräfte) auf. Die Innenflächen der Innenausnehmung 13 im Schraubenkopf
12 bleiben dadurch unbeansprucht und sind gegen Beschädigung gesichert. Außerdem
entfält ein nachteiliges Aufweiten der Innenausnehmung 13 bei häufiger Beanspruchung.
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Das abgeänderte Ausführungsbeispiel eines Metallkernes 20 nach den
F i g. 3 a bis 3 c entspricht in seinem Aufbau dem Metallkern nach
den F i g. 2 a bis 2 c. Die U-förmige Abbiegung 18 weist hierbei an
ihrem oberen Schenkel 18a endseitig einen nach unten abgewinkelten mittleren Verankerun
'asnocken 21 auf. Die im oberen Schenkel 18a vorgesehene sechseckförmige Ausnehmung
22 ist im Stanz-Biege-Verfahren hergestellt, wobei die durch die Sechseckform der
Ausnehmung 22 entstehenden überflüssigen dreieckförmigen Schenkellappen senkrecht
nach unten als Verankerungsnasen 23 abgebogen sind. Durch den Verankerungsnocken
21 und die Verankerungsnasen 23 erhält der Metallkern 20 eine zusätzliche
Verankerung in der ummantelten Kunststoffschicht.
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Die Herstellung des Metallkerns 14, 20 erfolgt im Stanz-Biege-Verfahren,
indem zunächst der Verankerungsschlitz 17 und die Innenausnehmung
19, 22 sowie das Gewinde 16 aus den Schraubengrößen entsprechend vorgefertigten
Blechen ausgestanzt werden und danach der Metallkem 14, 20 an einem Ende U-förmig
abgekröpft wird; bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 a bis
3 c ergibt sich der zusätzliche Arbeitsgang des Abwickelns der Verankerungsnasen
23 und des Verankerungsnockens 21. Nach der Fertigstellung des Metallkerns
wird dieser mit Kunststoff zu einer Zylinderschraube mit Innensechskant ummantelt.
Dabei wird die Ummantelung mit Kunststoff im Bereich der Gewindes so vorgenommen,
daß das Gewinde mit der Kunststoffummantelung abschließt, wodurch es im Randbereich
des Schraubenschaftes zum tragenden Gewinde wird.
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Bei dem in den F i g. 4 a und 4 b dargestellten Ausführungsbeispiel
eines Metallkernes 24 weist die sechsecki-ge Ausnehmung25 einen heruntergezogenen
zylindrisch umlaufenden Randansatz 26 auf, der zur Vergrößerung der Angriffsfläche
für den Spannschlüssel dient. Die Herstellung dieses Metallkernes 24 erfolgt ebenfalls
im Stanz-Biege-Verfahren, wobei zunächst ein kreisförmiges Loch, dessen Durchmesser
geringer als die Schlüsselweite des Sechskants ist, in den oberen Schenkel 18a des
Metallkernes24 gestanzt wird, das durch nachfolgendes Aufweiten und Herunterziehen
des Randbereichs zu einem Sechskant aufgeweitet wird. Bei diesem Arbeitsgang wird
das überschüssige Material des Sechskants zum Randansatz verformt. Ein derartiger
Metallkern 24 läßt sich vorzugsweise aus Tiefziehblech herstellen.
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Beim Metallkem 27 nach den F i g. 5 a und
5 b ist Ün oberen Schenkel 18 a eine sechskantige Ausnehmung 28 vorgesehen,
die in dem unteren kürzeren Schenkel 18 b fortgesetzt ist. Durch Einstanzen
und Aufdrücken des unteren Schenkels 18 b und des sich anschließenden Kernlappens
15 entsteht eine in gleicher Achsrichtung mit der oberen Ausnehmung
28 verlaufende weitere sechseckige Innenausnehmung 29, wobei das Überschüssige
Material seitlich nach außen zu einem Randwulst 30 verdrängt wird. Diese
zusätzliche Innenausnehmung 29 hat den Vorteil, daß dem Spann eblüssel
eine zweite Führung und somit eine Erhöhung der Angriffsfläche während eines Spannvorganges
gegeben ist, wodurch die Spannfähigkeit der Schraube erheblich vergrößert ist. Dabei
kann die obere Ausnehmung 28 ebenfalls mit nach unten abgewinkelten Verankerungsnasen
oder einem nach unten gezogenen Randansatz 31 zur zusätzlichen Angriffsflächenvergrößerung
für den Spannschlüssel versehen sein