DE19541839A1 - Self-tapping screw for use in chipboard - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine selbstschneidende Schraube, ins besondere zur Verwendung als Spanplattenschraube, mit einem Schraubenkopf mit Antriebseinrichtung, einem im wesentlichen zylindrischen Schraubenschaft, auf dem ein Gewinde gebildet ist, das ein asymmetrisches Profil hat und eine schrauben kopfseitige und eine schraubenspitzenseitige Flanke auf weist, sowie einer Schraubenspitze. Weiter betrifft die Erfindung einen Walzbacken zur Herstellung der erfindungs gemäßen Schraube.The invention relates to a self-tapping screw, ins special for use as chipboard screw, with a Screw head with drive device, essentially one cylindrical screw shaft on which a thread is formed which has an asymmetrical profile and one screw head and a screw tip flank points, as well as a screw tip. Further concerns the Invention a rolling jaw for the manufacture of the Invention appropriate screw.
Schrauben der oben angegebenen Art sind bereits aus der EP 0 504 782 B1 und der DE-AS 23 18 088 bekannt. Einen Walz backen zur Herstellung einer selbstschneidenden Schraube zeigt die EP 0 504 782 B1.Screws of the type specified above are already from the EP 0 504 782 B1 and DE-AS 23 18 088 are known. A roller bake to make a self-tapping screw shows EP 0 504 782 B1.
Die Spezialisierung von selbstschneidenden Schrauben auf einen bestimmten Anwendungsfall, hier insbesondere auf eine Spanplattenschraube, ergibt im Vergleich mit sogenannten Universalschrauben, deren Eigenschaften immer einen Kom promiß für die geforderten verschiedenen Anwendungsfälle darstellen, den Vorteil, daß ihre Merkmale so gestaltet werden können, daß die Leistungen der Schraube für diesen Anwendungsfall optimiert werden können. Die Merkmale einer Schraube, welche ihre Leistungen bestimmen, sind insbeson dere die Profilform, die Gewindeart, der Flankenwinkel, das Schnittiefenverhältnis und die Steigung. Die Leistungen einer Schraube, z. B. der Vorschub, der Einschraubwiderstand und der Ausreißwiderstand, werden wesentlich durch die Aus wahl der Werte dieser Parameter beeinflußt. So erhöht eine Vergrößerung des Schnittiefenverhältnisses im allgemeinen der Ausreißwiderstand, während gleichzeitig (unter der Vor aussetzung eines gleichbleibenden Nenndurchmessers) aufgrund des abnehmenden Kerndurchmessers die Schraubenfestigkeit sinkt. In gleicher Weise verkürzt eine Erhöhung der Steigung die Einschraubzeit, während gleichzeitig der Einschraub widerstand ansteigt. Durch geeignete Kombinationen der Werte dieser Parameter wird versucht, die Leistungen der Schraube für bestimmte Anwendungsfälle zu optimieren, z. B. für eine Verschraubung in Spanplatten.The specialization of self-tapping screws a specific application, here in particular one Chipboard screw, compared to so-called Universal screws, the properties of which always have a com promiss for the various applications required represent the advantage that their characteristics are designed can be that the performance of the screw for this Use case can be optimized. The characteristics of a Screws that determine their performance are in particular the profile shape, the thread type, the flank angle, the Depth of cut ratio and the slope. The services a screw, e.g. B. the feed, the screw-in resistance and the pullout resistance, become essential through the out choice of the values of these parameters is influenced. So one increases Generally increasing the depth of cut ratio the pullout resistance, while at the same time (under the pre exposure to a constant nominal diameter) due to the decreasing core diameter the screw strength sinks. In the same way, an increase in the slope shortens the screw-in time, while the screw-in resistance increases. Through suitable combinations of the values this parameter tries the performance of the screw optimize for certain applications, e.g. B. for a Screwed into chipboard.
Die speziellen Werkstoffeigenschaften von Spanplatten (ge ringe Dichte, Neigung zum Zerbröseln, Rißempfindlichkeit, etc.) führt bei speziell für Spanplatten ausgelegten Schrau ben zu einer charakteristischen Auswahl der Werte der oben angegebenen Parameter. Um den Einschraubwiderstand gering zu halten, wird eine geringe Gewindesteigung angestrebt. Ein geringer Einschraubwiderstand wird ferner von einem kleinen Flankenwinkel des Gewindes unterstützt. Ein kleiner Flanken winkel erhöht üblicherweise die Ausreißkraft der Schraube.The special material properties of chipboard (ge rings density, tendency to crumble, crack sensitivity, etc.) leads to a screw specially designed for chipboard for a characteristic selection of the values of the above specified parameters. To keep the screw-in resistance low hold, a small thread pitch is sought. On low screw-in resistance is also a small Flank angle of the thread supported. A small flank angle usually increases the pull-out force of the screw.
Diese beiden Parameter haben jedoch auch eine weitere Wir kung: Eine geringe Steigung führt beim Einschrauben der Schraube zu einem geringen Vorschub, woraus eine hohe Ein schraubzeit resultiert. Für eine geringe Einschraubzeit wird daher eine eher große Gewindesteigung angestrebt. Der den Ausreißwiderstand positiv beeinflussende kleine Flanken winkel führt jedoch auch zu einem scharfkantigen Übergang zwischen Gewindeflanke und Schraubenschaft. Dieser scharf kantige Übergang weist eine Reihe von Nachteilen auf: Zum einen ist er schwer herzustellen, und zum anderen bedeutet ein solcher Übergang eine Schwächung des Schraubenschaftes. Ferner beeinflußt das dort stattfindende scharfkantige Ein schneiden des Werkstoffes die Ausreißkraft der Schraube nachteilig.However, these two parameters also have another we kung: A slight slope leads when screwing in the Screw to a low feed, resulting in a high in screwing time results. For a short screw-in time therefore a rather large thread pitch is sought. The the Small flanks that positively influence pull-out resistance However, angle also leads to a sharp-edged transition between thread flank and screw shank. This sharp edgy transition has a number of disadvantages: one is difficult to manufacture and the other means such a transition weakens the screw shaft. It also affects the sharp-edged on there cutting the material the pull-out force of the screw disadvantageous.
Es ist also offensichtlich, daß sich viele der bei einer solchen Schraube gewünschten Eigenschaften widersprechen, weshalb selbst bei einer für nur einen Anwendungsfall aus gelegten Schraube die Auswahl der Werte der oben genannten Parameter einen notwendigen Kompromiß darstellt. Im Stand der Technik finden sich viele Beispiele für Schrauben, bei denen versucht wird, durch spezielle Gestaltungen des Ge windes einen Teil der oben dargestellten Gegensätze zu überwinden und so bessere Leistungen der Schraube zu er zielen.So it is obvious that many of the people at one contradict such properties desired screw, which is why even one for only one use case placed screw the selection of the values of the above Parameter represents a necessary compromise. In the state In technology, there are many examples of screws at which is attempted through special designs of the Ge winds to some of the opposites shown above overcome and so he better performance of the screw aim.
Ein solcher Versuch besteht z. B. darin, zur Erhöhung des Vorschubs anstatt eines eingängigen Gewindes ein Doppel ganggewinde vorzusehen. Ein solches Gewinde bietet jedoch hinsichtlich der Probleme des scharfkantigen Übergangs zwischen Flanke und Schraubenschaft sowie hinsichtlich des Einschraubwiderstandes keine Vorteile.Such an attempt exists e.g. B. therein, to increase the Feed a double instead of a single thread provide thread. However, such a thread offers regarding the problems of the sharp-edged transition between flank and screw shaft as well as with regard to the Screw-in resistance no advantages.
Trotz zahlreicher bekannter Schraubengestaltungen besteht deshalb immer noch ein Bedürfnis nach der Bereitstellung neuer Schraubenformen mit möglichst gutem Kompromiß von Leistungsmerkmalen.Despite numerous known screw designs exist therefore still a need for deployment new screw shapes with the best possible compromise of Features.
Aus der EP 0 504 782 B1 ist eine Schraube der eingangs angegebenen Art bekannt. Diese Schraube hat ein Gewinde mit einem asymmetrischen Gewindeprofil zumindest im Bereich des Schraubenschaftes, wobei das Gewindeprofil zur Schrauben spitze hin symmetrischer wird. Zudem hat die bekannte Schraube einen abgerundeten Übergang zwischen den Flanken jedes Gewindeganges und dem Schraubenschaft sowie der Schraubenspitze, wodurch die Kerbwirkung im Bereich des Überganges verringert wird und die Schraube selbst einen verringerten Kerndurchmesser aufweisen kann, was den Ein schraubwiderstand der Schraube herabsetzt. Zur Erhöhung der Haltekraft und des Überdrehmomentes der Schraube weist deren Gewinde vorzugsweise ein Profil auf, bei dem eine zur Schraubenspitze gewandte Flanke einen größeren Winkel mit einer zur Schraubenlängsachse senkrechten Ebene einschließt als eine zum Schraubenkopf gewandte Flanke. Die dem Schrau benkopf zugewandte Flanke soll dabei möglichst einen rechten Winkel mit der Schraubenlängsachse einschließen. Diese be kannte Schraube soll sich durch eine verringerte Einschraub zeit sowie ein höheres Überdrehmoment gegenüber herkömmli chen Spanplattenschrauben auszeichnen. Wegen der heutzutage üblichen Verwendung von Bohrschraubern zum Eindrehen von Schrauben ist die Einschraubzeit aber kein entscheidendes Leistungskriterium für Schrauben mehr. Vielmehr ist es wich tig, daß die Schraube einen hohen Ausreißwiderstand auf weist, d. h., daß die Kraft zum Ausreißen der Schraube mög lichst groß ist.EP 0 504 782 B1 describes a screw at the beginning known type known. This screw has a thread an asymmetrical thread profile at least in the area of Screw shaft, the thread profile for screwing point becomes more symmetrical. In addition, the well-known Screw a rounded transition between the flanks each thread and the screw shaft as well as the Screw tip, whereby the notch effect in the area of Transition is reduced and the screw itself may have reduced core diameter, which the Ein screw resistance of the screw is reduced. To increase the Holding force and the overtorque of the screw has its Thread preferably a profile in which one for Screw flank facing flank with a larger angle a plane perpendicular to the screw longitudinal axis as a flank facing the screw head. The screw The flank facing the benkopf should be a right flank if possible Include the angle with the longitudinal axis of the screw. These be Known screw is said to have a reduced screwing time and a higher overtorque compared to conventional mark chipboard screws. Because of nowadays usual use of screwdrivers for screwing in Screwing is the screwing time but not a decisive one Performance criterion for screws more. Rather, it is important tig that the screw has a high tear resistance points, d. that is, the force to pull out the screw is as big as possible.
Aus der DE-AS 23 18 088 ist ebenfalls eine Schraube der eingangs angegebenen Art bekannt, bei der zur Erreichung eines hohen Ausreißwiderstandes die Schraube ein Gewinde profil hat, dessen dem Schraubenkopf zugewandte Flanke ebenfalls einen kleineren Winkel mit der zur Schrauben längsachse senkrechten Ebene einschließt als die der Schraubenspitze zugewandte Flanke. Diese bekannte Schraube weist zur Verringerung der Einschraubkraft zudem an ihren Gewindespitzen wellenförmige Schneiden auf.From DE-AS 23 18 088 is also a screw known at the outset known to achieve a high pull-out resistance the screw is a thread profile has its flank facing the screw head also a smaller angle with that for screwing vertical axis includes than that of the Flank facing the screw tip. This well-known screw also points to their to reduce the screw-in force Threaded tips on wavy cutting edges.
In der EP 0 504 782 B1 ist zudem ein Walzbacken zur Herstel lung der in dieser Druckschrift gezeigten Schraube beschrie ben, die in einem Einlaufbereich ein symmetrisches oder asymmetrisches Gewindegegenprofil, in einem Übergangsbereich ein der endgültigen Gewindeform entsprechendes asymmetri sches Gewindegegenprofil und in einem Spitzenformungsbereich ein zumindest annähernd symmetrisches Gewindegegenprofil aufweist. Die Herstellung dieses bekannten Walzbackens ist sehr aufwendig, da dieser in verschiedenen Bereichen völlig verschiedene Profile aufweisen muß. Zudem ist der Energie verbrauch bei der Herstellung einer Schraube durch diesen bekannten Walzbacken relativ hoch, da die Schraube in den verschiedenen Bereichen verschieden umgeformt wird, was einen höheren erforderlichen Anpreßdruck sowie eine höhere Reibung mit sich bringt.In EP 0 504 782 B1 there is also a rolling jaw for the manufacture described the screw shown in this document ben that a symmetrical or asymmetrical thread counter profile, in a transition area an asymmetry corresponding to the final thread shape thread counter profile and in a tip forming area an at least approximately symmetrical thread counter profile having. The production of this known rolling jaw is very complex, because this is completely different in different areas must have different profiles. In addition, the energy consumption in the manufacture of a screw by this known rolling jaws relatively high because the screw in the different areas is reshaped what a higher required contact pressure and a higher Brings with it friction.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraube nach dem Ober begriff des Anspruchs 1, insbesondere zur Verwendung als Spanplattenschraube, so zu verbessern, daß sich deren Aus reißwiderstand ohne wesentliche Verschlechterung von Ein schraubzeit und Einschraubwiderstand deutlich erhöht. Zudem soll ein Walzbacken zur Herstellung dieser Schraube angege ben werden, der einfacher und billiger herstellbar ist und durch den die zur Produktion der erfindungsgemäßen Schrauben erforderliche Energie verringerbar und dessen Standzeit höher ist.The object of the invention is a screw according to the upper Concept of claim 1, in particular for use as Chipboard screw to improve so that their off tear resistance without significant deterioration of on screwing time and screwing resistance increased significantly. In addition is supposed to specify a rolling jaw for the production of this screw ben, which is easier and cheaper to manufacture and through which to produce the screws according to the invention required energy can be reduced and its service life is higher.
Die Aufgabe der Schaffung einer verbesserten Schraube wird bei einer Schraube der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die schraubenkopfseitige Flanke des Profils des Gewindes einen größeren Winkel mit einer zur Schraubenlängs achse senkrechten Ebene einschließt als die schraubenspit zenseitige Flanke.The task of creating an improved screw will be in a screw of the type mentioned at the beginning solved that the screw head side flank of the profile of the Thread a larger angle with one to the screw length axis includes vertical plane as the screw head flank on the opposite side.
Die Aufgabe zur Schaffung eines Walzbackens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schraube wird dadurch gelöst, daß in die gleiche Richtung weisende Flanken von Gewindefurchen, die ein Gewindeprofil bilden, in einem Einlaufbereich und in einem Übergangsbereich mit einer Symmetrieebene der Gewinde furchen in diesen Bereichen einen gleichen Winkel einschlie ßen.The task of creating a rolling jaw for manufacturing the screw according to the invention is achieved in that flanks of thread grooves pointing in the same direction, which form a thread profile, in an inlet area and in a transition area with a plane of symmetry of the threads Furrows form an equal angle in these areas eat.
Die erfindungsgemäße Schraube weist einen höheren Ausreiß widerstand als bislang übliche Schrauben auf. Die Schräg stellung der schraubenkopfseitigen Flanke des Gewindes führt nämlich, wie herausgefunden wurde, bei Zugbelastung in Rich tung zum Schraubenkopf zur Erzeugung einer radial nach außen gerichteten Kraft, die zu einer Verdichtung des die Schraube umgebenden Materials führt, weshalb sich die Schraube besser an diesem verdichteten Material abstützen kann und sich der Ausreißwiderstand der Schraube erhöht. Die Festigkeit des die Schraube umgebenden Materials steigt im Bereich des Außendurchmessers der Schraube deutlich an.The screw according to the invention has a higher pullout resisted than usual screws. The Weird position of the screw head flank of the thread leads namely, as was found, in tensile stress in Rich to the screw head to generate a radially outward directed force that leads to a compression of the screw surrounding material leads, which is why the screw is better can support this compacted material and the Tear resistance of the screw increased. The strength of the the screw surrounding material rises in the area of Outside diameter of the screw clearly.
Die erfindungsgemäße Schraube weist zwar ebenso wie die aus der EP 0 504 782 B1 und der DE-AS 23 18 088 bekannten Schrauben ein Gewinde mit einem asymmetrischen Profil auf, jedoch hat dieses Profil völlig anders ausgerichtete Gewin deflanken als die bekannten Schrauben. Bei den bekannten Schrauben schließt nämlich die schraubenkopfseitige Flanke des Gewindes einen sehr kleinen Winkel mit der zur Schrau benlängsachse senkrechten Ebene ein, wobei dieser Winkel stets auf jeden Fall kleiner als der der schraubenspitzen seitigen Flanke sein soll. Bei der erfindungsgemäßen Schrau be hingegen ist es gerade entscheidend, daß die schrauben kopfseitige Flanke einen größeren Winkel mit der zur Schrau benlängsachse senkrechten Ebene einschließt als die schrau benspitzenseitige Flanke.The screw according to the invention has the same as that known from EP 0 504 782 B1 and DE-AS 23 18 088 Unscrew a thread with an asymmetrical profile, however, this profile has completely different profits deflank than the known screws. With the known This is because screws close the flank on the screw head side of the thread a very small angle with that to the screw vertical axis, this angle always smaller than that of the screw tips side edge should be. In the screw according to the invention On the other hand, it is just crucial that the screws head flank a larger angle with that to the screw vertical axis includes as the screw flank on the tip side.
Das Gewindeprofil weist bei einer bevorzugten Ausführungs form der Erfindung Flanken auf, die im Profil gesehen eine geradlinige Außenkontur haben.The thread profile has in a preferred embodiment Form of the invention flanks on the seen in profile have a straight outer contour.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung schließt die schraubenkopfseitige Flanke mit der zur Schraubenlängsachse senkrechten Ebene einen Winkel von 32° ± 2° auf. Es wurde herausgefunden, daß eine so gestal tete Schraube sich durch einen besonders hohen Ausreißwider stand auszeichnet.According to a further advantageous embodiment of the Invention includes the screw head flank with the to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the screw at an angle of 32 ° ± 2 °. It was found that such a shape screw with a particularly high pullout resistance stood out.
In der bevorzugten Ausführungsform schließt die schrauben spitzenseitige Flanke mit der zur Schraubenlängsachse senk rechten Ebene einen Winkel von 12° ± 2° ein, wodurch die erforderliche Einschraubkraft gering bleibt, so daß sich insgesamt ein ausgezeichneter Kompromiß zwischen hohem Aus reißwiderstand und relativ geringer erforderlicher Ein schraubkraft für die erfindungsgemäße Schraube ergibt.In the preferred embodiment, the screws close flank on the tip side with the lower to the longitudinal axis of the screw right plane an angle of 12 ° ± 2 °, whereby the required screw-in force remains low, so that overall, an excellent compromise between high end tear resistance and relatively low required on results in screwing power for the screw according to the invention.
Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ist die Schraube auch im Bereich der Schraubenspitze mit einem Gewinde ver sehen.Preferably, but not necessarily, is the screw also in the area of the screw tip with a thread see.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Flanken der Schrauben auch im Bereich der Schrauben spitze den gleichen Winkel zu der senkrechten Ebene auf, was beispielsweise bei der Schraube nach der EP 0 504 782 B1 gerade nicht der Fall ist.According to a further embodiment of the invention the flanks of the screws also in the area of the screws tip the same angle to the vertical plane on what for example with the screw according to EP 0 504 782 B1 just isn't the case.
Bei der erfindungsgemäßen Schraube ist das Profil des Gewindes im Bereich der Schraubenspitze gleichschenklig oder annähernd gleichschenklig und bleibt durchgehend bis zur Schraubenspitze asymmetrisch.In the screw according to the invention, the profile of the Isosceles thread in the area of the screw tip or approximately isosceles and stays on until asymmetrical to the screw tip.
Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Schraube einen Spitzen winkel am Gewindeaußendurchmesser von 35° ± 2° auf, was für ein schnelles Eindrehen der Schraube sorgt.The screw according to the invention preferably has a tip angle on the outside thread diameter of 35 ° ± 2 °, what the screw is screwed in quickly.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung soll die Schraube einen Spitzenwinkel am Gewindekerndurchmesser von 20° ± 2° aufweisen.According to a further embodiment of the invention, the Screw a tip angle on the thread core diameter of Have 20 ° ± 2 °.
Das Steigungsverhältnis P/D des Gewindes liegt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Bereich von 0,63 ± 0,03.The pitch ratio P / D of the thread is according to one preferred embodiment of the invention in the range of 0.63 ± 0.03.
Ein Schnittiefenverhältnis D/d der Schraube nach der Erfindung liegt vorzugsweise im Bereich von 1,6 ± 0,1.A depth of cut ratio D / d of the screw after the Invention is preferably in the range of 1.6 ± 0.1.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Schraube zwar mit einem eingängigen Gewinde vorgesehen, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, denn sie kann ebenso mit einem mehr gängigen Gewinde ausgeführt sein.The screw according to the invention is preferably included a single thread, but this is not imperative, because it can also do more common thread.
Im Sinne der Erfindung beziehen sich die Begriffe "Profil" und "Außenkontur" auf das Gewindeprofil, wie es sich bei einem Längsschnitt durch die Längsachse der Schraube ergibt. "Steigungsverhältnis" ist das Verhältnis zwischen Gewinde steigung (= Ganghöhe) P und Außendurchmesser (= Nenndurch messer) D. "Schnittiefenverhältnis" ist das Verhältnis zwi schen Außendurchmesser (= Nenndurchmesser) D und Kerndurch messer (= Schaftdurchmesser) d.For the purposes of the invention, the terms “profile” refer to and "outer contour" on the thread profile, as is the case with shows a longitudinal section through the longitudinal axis of the screw. "Pitch ratio" is the relationship between threads pitch (= pitch) P and outside diameter (= nominal diameter knife) D. "Depth of cut ratio" is the ratio between outer diameter (= nominal diameter) D and core diameter knife (= shaft diameter) d.
Der erfindungsgemäße Walzbacken zur Herstellung der erfin dungsgemäßen Schraube weist Gewindefurchen auf, die zusammen ein Gewindeprofil bilden, wobei im Gegensatz zu dem aus der EP 0 504 782 B1 bekannten Walzbacken die in gleiche Richtung weisenden Flanken der Gewindefurchen in einem Einlaufbereich und in einem Übergangsbereich einen gleichen Winkel mit einer Symmetrieebene der Gewindefurchen in diesen Bereichen einschließen. Dies verringert nicht nur den Aufwand zur Her stellung des erfindungsgemäßen Walzbackens, sondern verrin gert auch die bei der Herstellung der Schrauben erforderli che Energie, denn die Gewindeflanken müssen nicht von einem symmetrischen zu einem asymmetrischen Profil umgeformt werden, wie dies bei dem bekannten Walzbacken vorzugsweise der Fall ist.The rolling jaw according to the invention for the production of the inventions inventive screw has thread grooves that together form a thread profile, in contrast to that from the EP 0 504 782 B1 known rolling dies in the same direction facing flanks of the thread grooves in an inlet area and in a transition area with an equal angle a plane of symmetry of the thread grooves in these areas lock in. This not only reduces the effort required position of the rolling jaw according to the invention, but reduce also the necessary in the manufacture of the screws energy, because the thread flanks do not have to come from one reshaped symmetrical to an asymmetrical profile are, as is preferred in the known rolling jaws the case is.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Walzbackens weist dessen Gewindeprofil auch in einem Spitzenformungs bereich Gewindefurchen auf, deren in gleiche Richtung wei senden Flanken einen gleichen Winkel mit einer Symmetrie ebene der Gewindefurchen einschließen wie die entsprechenden Flanken im Einlaufbereich und im Übergangsbereich. Dadurch wird die Herstellung des erfindungsgemäßen Walzbackens noch mals vereinfacht, da die Gewindefurchen ohne Profiländerung bis in den Spitzenformungsbereich auslaufen.According to a preferred embodiment of the rolling jaw has its thread profile also in a tip formation area of thread furrows whose white in the same direction send flanks an equal angle with symmetry Include the level of the thread groove as the corresponding one Flanks in the inlet area and in the transition area. Thereby is still the manufacture of the rolling jaw according to the invention simplified because the thread grooves without changing the profile run out into the tip forming area.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Walzbacken ein Gewindeprofil auf, das in dem Spitzenfor mungsbereich gleichschenklige Gewindefurchen hat. Dadurch kann der Energieaufwand zum Herstellen der erfindungsgemäßen Schrauben ebenfalls herabgesetzt werden, weil auch diese Ausführungsform einen geringeren Anpreßdruck des Materials erfordert und so zu einer geringeren Reibung im Walzbacken führt. Zudem wird dadurch auch der Verschleiß des Walz backens reduziert.According to a further advantageous embodiment, the Rolling jaws on a thread profile, which in the top form area has isosceles thread grooves. Thereby can the energy expenditure for producing the invention Screws are also reduced because these too Embodiment a lower contact pressure of the material required and so less friction in the rolling jaw leads. This also reduces the wear on the roller baking reduced.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In dieser ist:The invention is described below with reference to a preferred embodiment explained in the accompanying Drawings is shown. In this is:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schraube; Figure 1 is a side view of a screw according to the invention.
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Schnitts durch den in Fig. 1 mit A markierten Bereich; und FIG. 2 shows an enlarged view of a section through the area marked with A in FIG. 1; and
Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Walzbacke zur Herstellung der erfindungs gemäßen Schraube. Fig. 3 shows an enlarged section through a part of the rolling jaw according to the invention for producing the screw according to the Invention.
In Fig. 1 ist eine selbstschneidende Schraube 10 darge stellt, insbesondere zur Verwendung als Spanplattenschraube, die aus einem als Senkkopf ausgebildeten Schraubenkopf 1 mit Antriebseinrichtung 2 in Form eines Innenvielkants sowie aus einem mit einem eingängigen Gewinde 5 versehenen Schrauben schaft 3 und einer Schraubenspitze 4 besteht.In Fig. 1 is a self-tapping screw 10 Darge provides, in particular for use as a chipboard screw, which consists of a screw head 1 designed as a countersunk head with drive device 2 in the form of an internal polygon and from a screw shaft 3 provided with a single thread 5 and a screw tip 4 .
Die Schraube 10 weist einen Kerndurchmesser d, einen Nenn durchmesser D und eine Gewindesteigung P auf.The screw 10 has a core diameter d, a nominal diameter D and a thread pitch P.
Das Gewinde 5 der Schraube 10 hat, wie in Fig. 2 zu erkennen ist, ein asymmetrisches Profil mit einer schraubenkopfsei tigen und eine schraubenspitzenseitigen Flanke 22 bzw. 20 jeweils mit, im Profil gesehen, geradliniger Außenkontur. Die schraubenkopfseitige Flanke 22 schließt mit einer zu der Schraubenlängsachse 6 senkrechten Ebene E, die auch Radial ebene genannt wird, einen Winkel γ von ungefähr 32° ein. Die schraubenspitzenseitige Flanke 20 hingegen schließt ledig lich einen Winkel β von ungefähr 12° mit der zur Schrau benlängsachse 6 senkrechten Ebene E ein. Damit ergibt sich aus den oben angegebenen Winkelwerten, daß bei der bevor zugten Ausführungsform das Gewinde 5 einen Flankenwinkel von ungefähr 44° aufweist. Die Übergänge der schraubenkopfsei tigen Flanke 22 und der schraubenspitzenseitigen Flanke 20 zum Schraubenschaft 3 verlaufen relativ kantig, d. h. es ist lediglich ein relativ geringer Übergangsradius vorgesehen, was gegenüber einer Schraube mit stark abgerundeten Über gängen zu einer Verringerung des Einschraubwiderstandes führt.The thread 5 of the screw 10 has, as can be seen in Fig. 2, an asymmetrical profile with a schraubenkopfsei term and a screw tip side flank 22 and 20 each with, seen in profile, a straight outer contour. The flank 22 on the screw head side encloses an angle γ of approximately 32 ° with a plane E perpendicular to the longitudinal axis 6 of the screw, which is also called the radial plane. The screw tip-side flank 20, on the other hand, includes only an angle β of approximately 12 ° with the plane E perpendicular to the longitudinal axis 6 of the screw. This results from the above-mentioned angle values that in the preferred embodiment, the thread 5 has a flank angle of approximately 44 °. The transitions of the flank 22 on the side of the screw head and the flank 20 on the tip of the screw to the screw shaft 3 are relatively angular, ie only a relatively small transition radius is provided, which leads to a reduction in the screw-in resistance compared to a screw with highly rounded transitions.
Das Gewinde 5 der Schraube 10 erstreckt sich annähernd bis zur Schraubenspitze 4, wobei die Geometrie des Gewindes 5 sich auch im Bereich der Schraubenspitze 4 nicht ändert, so daß die oben angegebenen Winkel β und γ der Flanken 20 bzw. 22 zu der zur Schraubenlängsachse 6 senkrechten Ebene E auch im Bereich der Schraubenspitze 4 auftreten. Das Gewinde 5 bleibt auch im Bereich der Schraubenspitze 4 asymmetrisch und besitzt im Bereich der Schraubenspitze 4 ein gleich schenkliges oder nahezu gleichschenkliges Profil.The thread 5 of the screw 10 extends approximately to the screw tip 4 , the geometry of the thread 5 also not changing in the area of the screw tip 4 , so that the above-mentioned angles β and γ of the flanks 20 and 22 to the screw axis 6 vertical plane E also occur in the area of the screw tip 4 . The thread 5 also remains asymmetrical in the area of the screw tip 4 and has an isosceles or almost isosceles profile in the area of the screw tip 4 .
Die Schraube 10 weist gegenüber herkömmlichen Schrauben, z. B. Schrauben mit einem Flankenwinkel von 50°, einen deutlich höheren Ausreißwiderstand auf. Dies wird u. a. dadurch erreicht, daß die Schraube 10 ein wesentlich größeres Schnittiefenverhältnis D/d, das vorliegend 1,6 beträgt, aufweist. Hauptsächlich jedoch wird der höhere Ausreißwiderstand dadurch bewirkt, daß der Winkel γ, den die schraubenkopfseitige Flanke 22 mit der Ebene E einschließt, größer als der Winkel β ist, die in die schraubenspitzen seitige Flanke 20 mit der Ebene E einschließt. Dadurch wird einerseits bereits beim Einschrauben das die Schraube 10 umgebende Material im Bereich der Flanke 22 stärker ver dichtet, ohne seine Tragkraft zu verlieren, und andererseits wird bei Zugbelastung in Richtung Schraubenkopf 1 ein Ver dichtungseffekt für das die Schraube 10 umgebende Material erzeugt, welcher radial nach außen gerichtet ist. Somit steigt die Festigkeit des die Schraube 10 umgebenden Mate rials im Bereich ihres Außendurchmessers deutlich an, wo durch sich der Ausreißwiderstand erhöht. Ein Abscheren des Materials im Bereich des Außendurchmessers der Schraube 10 wird damit verhindert.The screw 10 has compared to conventional screws, for. B. screws with a flank angle of 50 °, a significantly higher pull-out resistance. This is achieved, inter alia, in that the screw 10 has a substantially larger depth-of-cut ratio D / d, which in this case is 1.6. Mainly, however, the higher pull-out resistance is brought about by the fact that the angle γ, which the screw-side flank 22 forms with plane E, is greater than the angle β, which includes the screw-side flank 20 with plane E. As a result, on the one hand, the screw 10 surrounding material in the area of the flank 22 seals more tightly without losing its load-bearing capacity, and on the other hand, a tensile effect is generated for the material surrounding the screw 10 in the direction of screw head 1 , which radial is directed outwards. Thus, the strength of the material surrounding the screw 10 rises significantly in the area of its outer diameter, where the tear resistance increases. This prevents the material from shearing off in the area of the outside diameter of the screw 10 .
Weitere Eigenschaften der Schraube 10, z. B. ihr Einschraub widerstand oder die Werkstoffbelastung, können ebenso wie der Ausreißwiderstand durch geringe Veränderung der Winkel β und γ variiert werden.Other properties of the screw 10 , for. B. their screw-in resistance or the material load, as well as the pull-out resistance can be varied by slightly changing the angles β and γ.
Im Hinblick auf eine kurze Einschraubzeit der Schraube ist ein Gewindesteigungsverhältnis P/D von 0,63 ± 0,03 gewählt, das ungefähr dem 1,4-fachen des bei Spanplattenschrauben mit eingängigen Gewinden üblichen Steigungsverhältnisses von 0,40 bis 0,45 beträgt.In view of a short screwing time of the screw is selected a thread pitch ratio P / D of 0.63 ± 0.03, about 1.4 times that of chipboard screws catchy threads usual pitch ratio of 0.40 to 0.45.
Ein schnelles und kraftsparendes Eindrehen der Schraube 10 wird auch durch eine optimierte geometrische Form der Schraube 10 im Bereich der Schraubenspitze 4 erreicht. Hierzu hat die Schraube 10 einen Spitzenwinkel δ am Ge windeaußendurchmesser von ca. 35° und einen Spitzenwinkel E am Gewindekerndurchmesser von ca. 20°.A fast and energy-saving screwing in of the screw 10 is also achieved by an optimized geometric shape of the screw 10 in the area of the screw tip 4 . For this purpose, the screw 10 has a tip angle δ at the thread outer diameter of approximately 35 ° and a tip angle E on the thread core diameter of approximately 20 °.
In Fig. 3 ist ein Walzbacken 24 gezeigt, mit dem die zuvor beschriebene Schraube 10 herstellbar ist. Der Walzbacken 24 weist ein Gewindeprofil auf, welches dem der Schraube 10 entspricht. Gewindefurchen 26, welche das Gewindeprofil bil den, sind somit entsprechend asymmetrisch im Querschnitt. Der Walzbacken 24 weist einen Einlaufbereich 28 auf, von dem nur der rechte Teil dargestellt ist. An diesen Einlaufbe reich 28 grenzt ein Übergangsbereich 30 und an diesen wie derum ein Spitzenformungsbereich 32 an. Im Einlaufbereich 28 wird das Gewinde 5 vorgeformt, im Übergangsbereich schließ lich in seine endgültige Form gebracht, und im Spitzenfor mungsbereich 32 wird die Schraubenspitze 4 ausgebildet.In Fig. 3, a rolling die 24 is shown with which the screw 10 described above is manufactured. The rolling jaw 24 has a thread profile which corresponds to that of the screw 10 . Thread grooves 26 , which the thread profile bil, are accordingly asymmetrical in cross section. The rolling jaw 24 has an inlet area 28 , of which only the right part is shown. At this Einlaufbe rich 28 is a transition area 30 and this in turn a tip forming area 32 . In the inlet area 28 , the thread 5 is preformed, finally brought into its final shape in the transition area, and in the tip formation area 32 , the screw tip 4 is formed.
Zur Verringerung der für die Herstellung einer Schraube erforderlichen Energie haben die Gewindefurchen 26 im Einlaufbereich 28 und im Übergangsbereich 30 im Schnitt gesehen gleich geneigte Flanken, d. h. sämtliche in eine Richtung weisende Flanken der Gewindefurchen 26 schließen den gleichen Winkel mit einer Symmetrieebene S der Gewinde furchen 26 in diesen Bereichen ein. Die Symmetrieebene S erstreckt sich durch die tiefste Stelle einer Gewindefurche 26 und ist parallel in eine andere Gewindefurche 26 ver schiebbar, um die Winkel der Flanken der Gewindefurchen 26 festzulegen. Sämtliche z. B. in Richtung zur herzustellenden Schraubenspitze 4 weisenden Flanken der Gewindefurchen 26 schließen somit im Einlaufbereich 28 und im Übergangsbereich 30 einen gleichen Winkel mit der Symmetrieebene S ein, wes halb bei der Herstellung der Schraube 10 kein allzu starkes Umformen des Gewindes 5 zwischen dem Einlaufbereich 28 und dem Übergangsbereich 30 stattfindet, wie dies beispielsweise dann der Fall wäre, wenn die Flanken im Einlaufbereich 28 und im Übergangsbereich 30 andere Neigungen hätten.To reduce the energy required for the production of a screw, the thread grooves 26 in the inlet area 28 and in the transition area 30 have the same inclined flanks as seen in section, ie all the flanks of the thread grooves 26 pointing in one direction close the same angle with a symmetry plane S of the thread grooves 26 in these areas. The plane of symmetry S extends through the deepest point of a thread groove 26 and is parallel ver in another thread groove 26 slidable to set the angle of the flanks of the thread grooves 26 . All z. B. in the direction of the screw tip 4 to be produced flanks of the thread grooves 26 thus enclose an equal angle with the plane of symmetry S in the inlet region 28 and in the transition region 30 , which is why not too much reshaping of the thread 5 between the inlet region 28 in the manufacture of the screw 10 and the transition area 30 takes place, as would be the case, for example, if the flanks in the inlet area 28 and in the transition area 30 had different inclinations.
Vorzugsweise, jedoch nicht zwingend, schließen die Flanken der Gewindefurchen 26 auch im Spitzenformungsbereich 32 dieselben Winkel mit der Symmetrieebene S wie im Einlauf bereich 28 und im Übergangsbereich 30 ein, wodurch sich weiter der Energieaufwand zum Ausformen des Gewindes 5 verringert, da ein geringerer Anpreßdruck erforderlich ist, der zu einer geringeren Reibung im Walzbacken 24 führt. Dies wiederum führt zu einem geringeren Werkzeugverschleiß. Die Gewindefurchen 26 weisen im Spitzenformungsbereich 32 ein gleichschenkliges oder annähernd gleichschenkliges Profil auf, wodurch die Ausformung des Gewindes 5 vereinfacht wird.Preferably, but not necessarily, the flanks of the thread grooves 26 include the same angle with the plane of symmetry S in the tip forming area 32 as in the inlet area 28 and in the transition area 30 , which further reduces the energy required to form the thread 5 , since a lower contact pressure is required is, which leads to a lower friction in the rolling jaw 24 . This in turn leads to less tool wear. The thread grooves 26 have an isosceles or approximately isosceles profile in the tip forming area 32 , which simplifies the shaping of the thread 5 .
Da das Gewindeprofil im Walzbacken 24 dem der Schraube 10 entspricht, haben waagrechte Flächen zwischen einzelnen Gewindefurchen zumindest im Übergangsbereich 30 einen Ab stand von der Schraubenlängsachse 6 der fiktiv im Walzbacken 24 hergestellten Schraube 10, der dem halben Kerndurchmesser d entspricht, und die Gewindefurchen 26 haben eine Tiefe, die sich aus (D-d)/2 bestimmt, wobei D der Nenndurchmesser der Schraube ist.Since the thread profile in the rolling jaw 24 corresponds to that of the screw 10 , horizontal surfaces between individual thread grooves have at least in the transition region 30 a stand from the screw longitudinal axis 6 of the screw 10 fictitiously produced in the rolling jaw 24 , which corresponds to half the core diameter d, and the thread grooves 26 a depth determined from (Dd) / 2, where D is the nominal diameter of the screw.
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