DE1625417C3 - Selbstbohrende und gewindeformende Schraube - Google Patents

Description

sorgt im übrigen dafür, daß längs des gesamten

Bohrabschnittes seine neben den Nuten stehengebliebenen Teile, abgesehen von den Enden der größeren

40 Achse, in keinerlei Reibkontakt mit der Bohrungs-

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstbohrende wandung stehen, was ebenfalls der Belastbarkeit des

und gewindeformende Schraube, an deren Gewinde- Bohrabschnitts zugute kommt.

sdhaft sich ein gewindeloser Bohrabschnitt an- Schließlich wirkt sich auch die für sich bekannte schließt, der in senkrecht zueinander stehenden Ebe- Versetzung der Schneidkanten günstig auf die Belastnen verschieden große Querabmessungen und zwei in 45 barkeit des Bohrabschnitts aus, da infolge dieser Längsrichtung verlaufende, einander diametral ge- Versetzung in der Mitte des Bohrabschnitts zwischen genüberliegende Nuten aufweist, die im Bereich der den Schneidkanten eine entsprechend der Versetzung längeren Querabmessung schräg zueinander ste- kurze Schneide stehenbleibt, die sich in den Bohrabhende, parallel zu dieser Querabmessung verlaufende schnitt hinein als Steg zwischen den Nuten fortsetzt.. Schneidkanten bilden, wobei die Länge der größeren 50 so daß sowohl die Schneidkanten als auch die neben Querabmessung mindestens so groß wie der Kern- den Nuten stehengebliebenen Teile des Bohrabdurchmesser des Schraubengewindes ist und dei schnittes sicher zusammengehalten werden. Dabei Schneidwinkel einerseits durch die die Schneidkante sorgt die kurze Schneide zwischen den Schneidkanenthaltende Nutfläche und andererseits durch in ten dafür, daß auch im zentralen Bereich des schnei-Drehrichtung der Schraube hinter den Schneidkanten 55 denden Endes des Bohrabschnittes ein echter liegende, an den zwischen den Nuten verbliebenen Schneidvorgang stattfindet, was das Eintreiben der Schaftabsehnitten angeordneten Abflachungen gebil- Schraube wesentlich erleichtert,
det ist. Die Versetzung der Schneidkanten bei einer selbst-Eine derartige Schraube ist aus dem deutschen Ge- bohrenden und gewindeformenden Schraube isi beibrauchsmuster 1938 944 bekannt. Bei dieser 60 spielsweise aus der USA.-Patentschrift 3 241 426 beSchraube ist eine meißeiförmige Ausbildung des kannt. Diese Schraube kann als eine Fortbildung der Bohrabschnittes vorgesehen, gemäß der die hinter Schraube gemäß dem obenerwähnten deutschen Geden Schneidkanten liegenden Abflachungen sich brauchsmuster 1 938 944 angesehen werden, da bei praktisch über den gesamten, gewindclosen Bohrab- ihr der Gedanke der meißeiförmigen Gestaltung des schnitt erstrecken. Im Sinne dieser Meißelform liegen 65 Bohrendes noch extremer ausgeführt ist und damit auch die beiden Schneidkanten auf einer Linie. Auf zu einer Gestaltung führt, die dem altbekannten Grund der meißeiförmigen Gestaltung dieser Spitzbohrer ähnlich ist. Bei dieser bekannten Schi aube führt sie keinen eigentlichen Schneidvor- Schraube sind im übrigen keinerlei Nuten vorhanden.

Auf den in diesem Zusammenhang wesentlichen Gedanken des elliptischen Querschnitts des Bohrabschnitts über seine axiale Länge konnte daher dieser Stand der Technik überhaupt nicht hinweisen.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 eine Seitensicht der Schraube, F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht der in F i g. 1 abgebildeten Schraube, diese jedoch 90° um ihre Längsachse gedreht,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Schneidkanten der Schraube und

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht des Bohrabschnitts der Schraube.

Die in der F i g. 1 dargestellten Schraube 10 besitzt einen länglichen Gewindeschaft 12 mit einem Kopf 14, der einstückig mit dem Gewindeschaft 12 ausgebildet ist. Der Kopf 14 kann irgendwelche üblichen, zweckmäßigen Elemente aufweisen, die mit einem Werkzeug zur Drehung der Schraube zum Ein- oder Anschrauben zusammenwirken können.

Die Schraube 10 besitzt einen Bohrabschnitt 20 von im wesentlichen elliptischen Querschnitt über sei;·.- axiale Länge (s. auch F i g. 3). Nuten 22 und 24 ähi'.'icher Gestaltung sind in entgegengesetzten Quadranten des Bohrabschnittes ausgebildet. Die IS:, 22 wird durch eine Schneidfiäche 26 mit Schneidkanten 28 und 30 und durch eine Abräcmfliii he 32 begrenzt. Die Nut 24 wird durch eine St, ι neidfläche 34 mit Schneidkanten 36 und 38 und di.ch eine Abräumfläche 40 begrenzt. Die Schnddfluchen 26 und 34 sind vorzugsweise etwas gekrümmt und liegen im allgemeinen in einer Ebene, d'.-i etwas gegen die Längsachse der Schraube geneigt is', so daß die Entfernung von Material von den Schneiden während des Schneidvorganges erleichtert wird. Der Verlauf der Schneidflächen 26 und 34 bewirkt, wie am besten aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, den nchtigen Schneidwinkel und Ansatzwinkel an den Schneidkanten 28 und 36. Die Abräumflächen 32 und 34 sind ebenfalls etwas gegen die Längsachse der Schraube geneigt, um die Entfernung des beim Schneiden zerspanten Materials zu erleichtern.

Wie am deutlichsten aus Fig. 3 ersichtlich, ist die maximale Breite der Schneidflnchen 26 und 34 größer als die maximale Breite der Abräumflächen 32 und 40. Dies bedeutet, daß die Schneidflächen 26 und 34 versetzt und parallel zur größeren Querachse α des elliptischen Bohrabschnittes liegen, so daß sie im wesentlichen die Länge der größeren Achse bestimmen. Ähnlich liegen die Abräumflächen 32 und 40 zu der kleineren Achse b. Daher besitzt ein durch das Zusammenwirken der Schneidkanten 28, 30 sowie 36, 38 und der Schneidflächen 26, 34 gebohrtes Führungsloch einen größeren Durchmesser als die kleinere Achse b des Bohrabschnittes 20. Aus diesem Grunde greifen die Abräumflächen 32 und 40, die die kleinere Achse b begrenzen, auch nicht an den Seitenwänden des gebohrten Führungsloches an. Ähnlich greifen auch nicht die gekrümmten, zwischen den Nuten 22 und 24 stehengebliebenen Teile 46 und 48 des Bohlabschnittes 20 an den Wänden des Führungslcches an. Die Teile 46 und 48 besitzen nämlich einen solchen Querschnitt, daß sie gekrümmt von einen? minimalen Radius an den Abräumflächen 32 und 40 zu einem maximalen Radius an den Schneidkanten 30 und 38 verlaufen. Ein Längenunterschied von etwa lO°/o zwischen der größeren Achse« und der kleineren Achseb hat sich als vorteilhaft und ausreichend herausgestellt, um ein Spiel zwischen der Wand des Fiihrungsloches und den Teilen 46 und 48 zu gewährleisten. Der Reibungswiderstand der Schraube beim Schneiden eines Führungsloches wird dadurch also sehr klein gehalten, wodurch man mit einem entsprechend geringen Antriebsdrehmoment auskommt. Die einzigen Reibungskräfte treten an den Schneidkamen

ίο auf.

Die Teile 46 und 48 (s. insbesondere F i g. 4) sind in Längsrichtung insgesamt ausgebaucht. Diese Gestaltung ergibt eine maximale Verstärkung der Schneidflächen 26 und 34 am vorderen Ende des >5 Bohrabschnittes 20. Der ausgebauchte oder konvexe Verlauf der Vorsprünge ermöglicht, daß möglichst viel Material des Bohrabschnittes 20 die beim Schneiden entstehenden Kräfte aufnimmt und der erwähnte elliptische Querschnitt erhalten bleibt. ao Wie am besten aus F i g. 1 ersichtlich ist, sind bei dem dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel die Schneidkanten 30 und 38 zum hinteren Ende der Schraube 10 hin abgeschrägt. Dies bedeutet, daß die größere Querachse α des insgesamt elliptischen Bohrs5 abschnittes in ihrer Länge zum hinteren Ende hin abnimmt. Hierdurch wird auch die Entfernung des während des Schneidvorganges zerspanten Materials erleichtert und die effektive Schneidberührungsfläche und damit auch die Reibungskraft reduziert. Der Gewindeschaft 12 besitzt Gewindegänge 50. Die größere Achse α des insgesamt elliptischen Bohrabschnittes 20 hat eine größere Länge als der Kerndurchmesser des Gewindes auf dem Gewindeschaft 12, was besonders aus F i g. 1 ersichtlich ist. Daher schneidet der Bohrabschnitt ein Führungsloch mit gegenüber diesem Kerndurchmesser größeren Durchmesser. Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeirpiel hat die größere Querachse α des Bohrabschnittes 20 an dessen vorderen Ende eine maximale Länge, die ungefähr gleich dem erwähnten Kerndurchmesser plus der halben Differenz zwischen dem Spitzen- und dem Kerndurchmesser des Gewindes ist. Daher schneidet der Bohrabschnitt 20 ein Führungsloch, das größer als tatsächlich notwendig ist. Diese Größe des Führungsloches ermöglicht jedoch, daß die Gewindegänge 50 das von ihren Spitzen erfaßte Material in die Hohlräume in der Nähe des Kerndurchmessers des Gewindeschaftes 12 stauchen, so daß eine vollständige Berührung der Gewin-50 degänge 50 mit dem Gegenstand erzielt wird, in den die Schiaube eingeschraubt wird. Durch diese Gestaltung der Schraube wird der Schneid- bzw. Stauchungsvorgang auf das notwendige Maß beschränkt, wodurch kein unnötig hohes Antriebsdrehmoment 55 aufgebracht werden muß.

Der im Zusammenhang mit dem Bohrabschnitt erläuterte (Mliptische Aufbau erstreckt sich bis zu demjenigen Teil des Gewindeschaftes 12 einschließlich, der die ersten beiden Gewindegänge in der Nähe 60 des Bohrabschnitts 20 bildet. Daher wird das anfängliche Gewindeschneiden im Fühuitigsioch durch Erhöhungen 54 vorgenommen, die um 180° gegeneinander verseht sind. Diese Erhöhungen 54 sind im Bereich der größeren Achse α des elliptischen Quer-65 schnitte angeordnet. Dies bedeutet, daß die dazwischenliegenden Teile der ersten beiden Gewindegänge im Bereich der kleineren Achse b eine niedrigere Spitzenhöhe a'ts an der größeren Achse α aufwei-

sen. Hierdurch wird in diesem Bereich das Ergebnis des üblichen Gewindeschneidens mit elliptischem Querschnitt erzielt. In diesem Zusammenhang sind die F i g. 1 und 2 zu vergleichen. Auch durch diese Gestaltung wird das für das Einschrauben erforder- :> liehe Antriebsdrehmoment gering gehalten und das Herausschrauben erleichtert. Die Erhöhungen 54 bewirken ein zunehmendes Innengewindeschneiden im Führungsloch bei minimalem Reibungswiderstand während des. anfänglichen Gewindeschneidens. Das vordere Ende des Bohrabschnitts weist die Schneidkante 60 auf, die beim anfänglichen Eindrücken dei Schneiden hilft. Die Schneidkante 60 erstreckt sich etwas über die Enden der Schneidkanten 28 und 36 Die vorstehend beschriebene Schraube kann lcichi auf bekannten Bearbeitungsmaschinen hergestell' werden, beispielsweise durch spanabhebende Verformung. Ein demgegenüber kostensparendes Verfahrer stellt das Pressen bzw. Schmieden dar, das die Ge staltung der Schraube ohne weiteres zuläßt, so dal die Schraube also auch bezüglich der anwendbare! Herstellungsverfahren Vorteile bietet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ι 2 gang aus, vielmehr kratzt sie mehr das vor ihr He- Patentansprüche: gende Material weg, wobei sie insbesondere bei relativ hartem Material dazu neigt, sowohl an den

1. Selbstbohrende und gewindeformende Schneidkanten als auch im gesamten Bereich des geSchraube, an deren Gewindeschaft sich ein ge- 5 windelosen Bohrabschnittes auszubrechen, da sie windeloser Bohrabschnitt anschließt, der in senk- hier infolge der Meißelform stark geschwächt ist.
recht zueinander stehenden Ebenen verschieden Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingToße Querabmessungen und zwei in Längsrich- gangs erwähnte Gestaltung einer selbstbohrenden tung verlaufende, einander diametral gegenüber- und gewindeformenden Schraube so zu verbessern, liegende Nuten aufweist, die im Bereich der lan- ίο daß sie in der Lage ist, auch der hohen Beansprugeren Querabmessung schräg zueinander ste- chung beim Eindrehen in relativ hartes Blech standhende, parallel zu dieser Querabmessung verlau- zuhalten und dabei ein sauberes Bohrloch zu schneifende Schneidkanten bilden, wobei die Länge der den.

größeren Querabmessung mindestens so groß wie Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch geder Kerndurchmesser des Schraubengewindes ist 15 löst, daß der Bohrabschnitt über seine axiale Länge und der Schneidwinkel einerseits durch die die etwa elliptischen Querschnitt aufweist und die Schneidkante enthaltende Nutfläche und anderer- Schneidkanten — in an sich bekannter Weise gegenseits durch in Drehrichtung der Schraube hinter einander versetzt — zur größeren Achse verlaufen.
den Schneidkanten liegende, an den zwischen den Der im wesentlichen elliptische Querschnitt, den Nuten verbliebenen Schaftabschnitten angeord- ao der Bohrabschnitt über seine axiale Länge, also soneten Abflachungen gebildet ist, dadurch ge- wohl am vorderen wie auch am hinteren Ende, aufkennzeichnet, daß der Bohrabschnitt (20) weist, gibt diesem durchgehend eine erhebliche über seine axiale Länge etwa elliptischen Quer- Stärke, da ja, abgesehen von den Nuten im Bohrabschnitt aufweist und die Schneidkanten (28, 36) schnitt, das gesamte Material des Bohrabschnitts bei — in an sich bekannter Weise gegeneinander ver- as seiner Ausbildung erhalten bleibt. Die hinter den setzt — zur größeren Achse verlaufen. Schneidkanten liegenden Abflachungen verlaufen da-

2. Schraube gemäß Anspruch 1, dadurch ge- bei wegen des praktisch durchgehenden elliptischen kennzeichnet, daß die größere Achse (a) 10% Querschnittes des Bohrabschnitts gegenüber diesem größer ist als die '· 'einere Achse (b). Querschnitt nur wenig geneigt, so daß sich auch ein

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 30 für das Schneiden harter Materialien günstiger, relagekennzeichnet, daß die g/ößere Achse (α) des tiv stumpfer Schneidwinkel ergibt, der ebenfalls in-Bohrabschnittes (20) in ihre: Län^.e entlang der folge dieser Gestaltung in der Lage ist, hohen Bean-Schraubenachse in Richtung des Gewindeschaftes spruchungen standzuhalten.

(12) abnimmt. Der durchgehende elliptische Querschnitt in Ver-

35 bindung mit dem Merkmal des Verlaufs der Schneidkanten in Richtung der größeren Achse der Ellipse