DE19637969A1 - Thin sheet tapping screw having tool end and conical tip - Google Patents

Thin sheet tapping screw having tool end and conical tip

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Abstract

The first part (5) of the conically tapered tip of the threaded shaft (3) should form a three or five-sided truncated pyramid in section and is followed by a pointed spherical part (7). The thread of the screw (1) comprises an acutely angled metric thread extending to the shaft tip and of constant pitch throughout. The length of the polygonal part may amount to 4 P (pitch) specifically 0.4-0.6 mm, preferably in M3, M4 and M5 screws amounting to 0.4, 0.5 and 0.6 mm respectively. The first and second parts (5,7) may give a cone angle of 60 degrees and the thread is of the two or multi-start variety. The length of the second part may be equal to the shaft (3) diameter in the cylindrical shaft section minus 10-15%. The faces (6) may represent the polygon flats.

Description

Die Erfindung betrifft eine loch- und gewindeformende Dünnblechschraube zur Direktverschraubung in Feinblechen unter 1,5 mm Dicke, vorzugsweise unter 1,0 mm Dicke, wobei die Schraube einen Gewindedurchmesser von höchstens etwa 6 mm, bevorzugt ca. 3 mm bis 6 mm, einen Kopf mit einem Werkzeugangriff und den daran anschließenden Gewindeschaft aufweist, der in einer konischen Verjüngung ausläuft.The invention relates to a hole and thread forming Thin sheet screw for direct screwing in thin sheets less than 1.5 mm thick, preferably less than 1.0 mm thick, where the screw has a maximum thread diameter of about 6 mm, preferably about 3 mm to 6 mm, a head with a Tool attack and the subsequent threaded shaft has, which ends in a conical taper.

Eine derartige Schraube ist beispielsweise aus der DE-39 09 725 C1 bekannt. Bei der bekannten Dünnblechschraube schließt sich an den mit Gewinde versehenen Gewindeschaft ein sich verjüngendes Lochformteil an, welches in einer balligen Reibfläche endet. Aufgrund dieser Gestaltung ist es möglich, eine solche Schraube in ein nicht vorgelochtes Dünnblech einzuschrauben und ein Gewinde zu formen, wobei die Schraube sich das Loch im Metallblech durch Reibung der balligen Reibfläche gegenüber dem Metallblech schafft, das hierdurch so erhitzt wird, daß das Material in seinen plastischen Bereich überführt wird, in dem es radial so nachgiebig wird, daß sich eine erwünschte Lochaufweitung mit Materialverdrängung ergibt. Beim weiteren Vorschub der Schraube durch diese ausgebildete Lochung greift dann ein verjüngter Bereich des Gewindeschaftes in das Loch ein, wodurch das Muttergewinde in dem Loch geformt wird. Gegen Ende des Ausformvorganges des Loches sind die Gewindegänge entsprechend gebildet, so daß der Gewindeschaft der Schraube greifen kann.Such a screw is for example from the DE-39 09 725 C1 known. With the known Thin sheet metal screw connects to the threaded one provided threaded shaft a tapered hole molding which ends in a spherical friction surface. Because of  this design it is possible to screw in such screw in a thin sheet that is not pre-punched and screw it in Form the thread, the screw covering the hole in the Metal sheet due to friction against the spherical friction surface creates the metal sheet, which is thereby heated so that the material is transferred into its plastic area, in which it becomes so flexible radially that a desired hole expansion with material displacement results. As the screw advances further through it trained perforation then engages a tapered area of the Threaded shaft into the hole, creating the nut thread is formed in the hole. Towards the end of the molding process of the hole, the threads are formed accordingly, so that the threaded shaft of the screw can grip.

Diese Gestaltung ist an sich brauchbar, bedingt aber eine relativ lang ausgebildete Schraube, bei der ein erster Bereich mit der balligen Reibfläche gebildet ist, welcher Bereich in einen zylindrischen Bereich übergeht, an den sich wiederum ein relativ zum Gewindeschaft verjüngter gewindeformender Schaftbereich anschließt, der in den eigentlichen Gewindeschaft übergeht. Hierdurch ist die Gesamtbauform der Schraube relativ groß, was nicht nur zu einem größeren Platzbedarf der Schraube führt, sondern auch Nachteile hinsichtlich des Materialeinsatzes und des Gewichtes mit sich bringt.This design is useful in itself, but requires one relatively long screw, in which a first Area with the spherical friction surface is formed, which Area merges into a cylindrical area to which again a tapered relative to the threaded shaft thread-forming shaft area that connects to the actual thread shaft merges. This is the  Overall design of the screw is relatively large, which is not only too leads to a larger space requirement of the screw, but also Disadvantages with regard to the use of materials and Brings weight.

Im Stand der Technik sind auch vielfältige gewindefurchende Schrauben bekannt, die also ohne Spanung eine Gewindeformung auch in Dünnblech ermöglichen, wobei aber dann immer ein vorgebohrtes oder vorgeformtes Loch in dem entsprechenden Blechteil vorhanden sein muß, in welches die entsprechende Schraube eingesteckt und eingedreht wird, wobei dann das Gewinde gefurcht und schließlich die Schraube eingedreht werden kann.In the prior art there are also various thread-forming Known screws, so without tension Allow thread forming in thin sheet metal, although then always a pre-drilled or pre-formed hole in the corresponding sheet metal part must be present, in which the appropriate screw is inserted and screwed in, then the thread and finally the Screw can be screwed in.

Ausgehend von dem eingangs bezeichneten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Dünnblechschraube gattungsgemäßer Art zu schaffen, die bei geringem Platzbedarf (geringer Länge) sowie geringem Materialeinsatz und unter Gewichtsersparnis das Einschrauben in ungelochte Bleche einfach und präzise ermöglicht. Based on the prior art described at the beginning the invention is based on the object To create thin sheet metal screw of the generic type, which at small space requirement (short length) and small Material use and the weight saving Easy and precise screwing into non-perforated sheets enables.  

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der an den im wesentlichen zylindrischen Gewindeschaft anschließende erste Bereich der Verjüngung die Querschnittsform eines dreiseitigen oder fünfseitigen Pyramidenstumpfes aufweist, und der daran anschließende zweite Bereich als Spitzkegel geformt ist, wobei das Gewinde der Schraube als von der Spitze des Spitzkegels bis zum kopfseitigen Schaftende des Gewindeschaftes durchlaufendes, metrisches Spitzgewinde mit konstanter Steigung geformt ist.To solve this problem it is proposed that the the essentially cylindrical threaded shaft subsequent first area of tapering the Cross-sectional shape of a three-sided or five-sided Has truncated pyramid, and the adjoining second area is shaped as a cone, the Thread the screw as from the top of the pointed cone to the head end of the threaded shaft continuous, metric pointed thread with constant Slope is shaped.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die Schraube in ein Dünnblech, welches nicht vorgelocht ist aber im Bereich der Einschraubstelle gegebenenfalls angekörnt sein kann, eingeschraubt werden kann, wobei zunächst die Spitze der Schraube, die eben solches Spitzgewinde aufweist, wie die gesamte Schraube über ihren gesamten Längsverlauf, sich selbst ein Loch in dem Dünnblech formt, ohne daß es zu einer Bildung von Spänen kommt. Das Material wird dann zunächst in gewisser Weise verdrängt, wobei bei weiterem Einschraubvorgang dann der polygonartige Pyramidenstumpf, der vorzugsweise fünfseitig ausgebildet ist, um das Einschraubmoment günstig zu gestalten, die eigentliche Gewindeformung durch Furchung bewirkt. Der anschließende Gewindeschaftbereich kann dann in dieses Gewinde eingeschraubt werden, wobei insgesamt die Länge der Schraube relativ gering gehalten werden kann und damit auch eine Material- und Gewichtsersparnis erfolgt.This design ensures that the screw in a thin sheet, which is not prepunched but in the area the screw-in point may be marked, can be screwed in, starting with the tip of the Screw that has such a pointed thread as that entire screw over its entire longitudinal course, itself even forms a hole in the thin sheet without it closing formation of chips. The material will then initially displaced to some extent, with further Then screwing in the polygonal truncated pyramid, which is preferably five-sided to the  To make screwing in cheap, the actual Thread formation caused by corrugation. The subsequent one The threaded shank area can then be threaded into this be screwed in, the total length of the Screw can be kept relatively low and thus material and weight are saved.

Erstaunlicherweise ist bei dieser Ausbildung der Schraube eine geringe Anpreßkraft beim "Vorbohren" des Loches erforderlich. Die Schraube zieht sich dann selbst in die gebildete Öffnung hinein und bildet entsprechend das Gewinde. Die Ausbildung des gewindefurchenden Bereiches als Polygon, insbesondere auch Fünfeck, ist insbesondere beispielsweise aus der DE-32 42 926 C2 bekannt.Surprisingly, with this design the screw a low contact pressure when "pre-drilling" the hole required. The screw then pulls itself into the formed opening and forms accordingly Thread. The formation of the thread-forming area as Polygon, especially pentagon, is special known for example from DE-32 42 926 C2.

Bevorzugt ist ferner vorgesehen, daß die Länge des Polygonabschnittes maximal 4P entspricht (P = Gewindesteigung).It is also preferably provided that the length of the Polygon section corresponds to a maximum of 4P (P = Thread).

Durch diese Längenbegrenzung wird insgesamt die Baulänge der Dünnblechschraube gemindert. Due to this length limitation, the overall length the thin sheet screw reduced.  

Zudem ist vorgesehen, daß die Gewindesteigung vorzugsweise 0,4 bis 0,6 mm beträgt, insbesondere bei M3 = 0,4, M4 = 0,5 und M5 = 0,6.It is also provided that the thread pitch is preferred Is 0.4 to 0.6 mm, especially when M3 = 0.4, M4 = 0.5 and M5 = 0.6.

Gegenüber dem Normgewinde ist die Gewindestärkung kleiner, was insbesondere bei der Anwendung bei Dünnblechen von Vorteil ist. Beim Normgewinde beträgt die Gewindesteigung bei einer M3 Schraube 0,5, bei einer M4 Schraube 0,7, bei einer M5 Schraube 0,8 und bei einer M6 Schraube 1,0 mm.Compared to the standard thread, the thread strengthening is smaller, which is particularly important when using thin sheets of Advantage is. The thread pitch for standard threads is for an M3 screw 0.5, for an M4 screw 0.7, for one M5 screw 0.8 and one M6 screw 1.0 mm.

Zudem ist bevorzugt, daß der Kegel- bzw. Konuswinkel des ersten und zweiten Bereichs etwa 60° beträgt.It is also preferred that the cone or cone angle of the first and second range is about 60 °.

Diese Ausbildung hat sich als besonders brauchbar bei der Formung des Loches und des Gewindes erwiesen.This training has proven particularly useful in the Formation of the hole and the thread proved.

Zudem ist bevorzugt vorgesehen, daß das Gewinde mehrgängig, insbesondere zweigängig ist.In addition, it is preferably provided that the thread has multiple threads, is particularly two-course.

Ein mehrgängiges, vorzugsweise zweigängiges Gewinde ist insbesondere bei sehr dünnen Blechen von Vorteil, um einen sicheren Sitz der Schraube im Blech zu erreichen. A multi-start, preferably double-start thread is This is particularly advantageous for very thin sheets to achieve a secure seat of the screw in the sheet.  

Zudem ist bevorzugt vorgesehen, daß die Länge des zweiten Bereiches etwa dem Schraubendurchmesser (im Bereich des zylindrischen Gewindeschaftes) minus 10% bis 15% entspricht.In addition, it is preferably provided that the length of the second Range about the screw diameter (in the range of cylindrical threaded shaft) minus 10% to 15% corresponds.

Auch diese Maßnahme dient der Verminderung der Schraubenlänge und somit dem Zweck der Erfindung, nämlich geringerem Platzbedarf und Material- sowie Gewichtsersparnis.This measure also serves to reduce the Screw length and thus the purpose of the invention, namely less space and material as well Weight saving.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden kurz beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawing shown and briefly described below.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Dünnblechschraube in Ansicht; Figure 1 shows a thin sheet metal screw according to the invention in view.

Fig. 2 desgleichen von oben in Draufsicht gesehen. Fig. 2 also seen from above in plan view.

In der Zeichnung ist eine allgemein mit 1 bezeichnete loch- und gewindeformende Dünnblechschraube zur Direktverschraubung in Feinblechen unter 1,5 mm Dicke, vorzugsweise unter 1,0 mm Dicke gezeigt. Die Schraube 1 hat einen Gewindedurchmesser von höchstens 6 mm, bevorzugt von ca. 3 bis 6 mm, einen Kopf 2 mit einem Werkzeugangriff 3, im Ausführungsbeispiel einer Sternform, sowie einen an den Kopf anschließenden Gewindeschaft 3 mit dem oben angegebenen Nenndurchmesser. Der Gewindeschaft 3 läuft in einer konischen oder kegelförmigen Verjüngung 4 aus.In the drawing, a hole and thread-forming thin sheet screw, generally designated 1 , for direct screwing in thin sheets less than 1.5 mm thick, preferably less than 1.0 mm thick, is shown. The screw 1 has a thread diameter of at most 6 mm, preferably from about 3 to 6 mm, a head 2 with a tool grip 3 , in the exemplary embodiment of a star shape, and a threaded shaft 3 adjoining the head with the nominal diameter specified above. The threaded shaft 3 ends in a conical or conical taper 4 .

Der an den im wesentlichen zylindrischen Gewindeschaft 3 anschließende erste Bereich 5 der Verjüngung 4 weist die Querschnittsform eines fünfseitigen Pyramidenstumpfes auf, der durch die Abflachungen 6 gebildet ist. Der daran anschließende Bereich 7 ist als Spitzkegel geformt. Das Gewinde der Schraube geht von der Spitze des Spitzkegels 7 bis zum kopfseitigen Schaftende des Gewindeschaftes 3 durch und ist ein durchlaufendes metrisches Spitzgewinde mit konstanter Steigung.The first region 5 of the taper 4 adjoining the essentially cylindrical threaded shaft 3 has the cross-sectional shape of a five-sided truncated pyramid, which is formed by the flats 6 . The adjoining area 7 is shaped as a pointed cone. The thread of the screw runs from the tip of the pointed cone 7 to the head end of the threaded shaft 3 and is a continuous metric pointed thread with a constant pitch.

Die Länge des Polygonabschnittes 5 entspricht vorzugsweise maximal der vierfachen Gewindesteigung P. Die Gewindesteigung beträgt vorzugsweise 0,4 bis 0,6 mm, beispielsweise bei einer M3 Schraube 0,4, bei einer M4 Schraube 0,5 und bei einer M5 Schraube 0,6 mm.The length of the polygon section 5 preferably corresponds to a maximum of four times the thread pitch P. The thread pitch is preferably 0.4 to 0.6 mm, for example 0.4 for an M3 screw, 0.5 for an M4 screw and 0.6 for an M5 screw mm.

Der Kegel- bzw. Konuswinkel des ersten und zweiten Bereiches 5, 7 beträgt 60°, wie dies bei 8 angegeben ist.The cone or cone angle of the first and second regions 5 , 7 is 60 °, as indicated at 8 .

Das Gewinde der Schraube 1 ist vorzugsweise zweigängig. Die Länge des zweiten Bereiches 7 entspricht etwa dem Schraubendurchmesser im Bereich des zylindrischen Gewindeschaftes 3 abzüglich etwa 10 bis 15%.The thread of screw 1 is preferably double-start. The length of the second region 7 corresponds approximately to the screw diameter in the region of the cylindrical threaded shaft 3 minus approximately 10 to 15%.

Im Ausführungsbeispiel ist eine Schraube gezeigt, die aus einem Werkstoff gemäß SAE 1018 einsatzvergütet besteht und im Maßstab 5 : 1 vergrößert dargestellt ist. Es handelt sich hierbei um eine Dünnblechschraube M4 mal 8. Die Maße der Schraube sind wie folgt. Das Maß S beträgt 4 mm + geringer Toleranz, das Maß K beträgt 8 mm ± Toleranz und die Kopfhöhe H beträgt 2,6 mm ± Toleranzen.In the exemplary embodiment, a screw is shown that a material in accordance with SAE 1018 is heat treated and is shown enlarged on a scale of 5: 1. It is about a thin sheet screw M4 times 8. The dimensions of the Screw are as follows. The dimension S is 4 mm + less Tolerance, the dimension K is 8 mm tolerance and the Head height H is 2.6 mm ± tolerances.

Die Oberflächenhärte beträgt HV0,3 450 bis 600, die Kernhärte HV10 300 bis 350 und die Einsatztiefe ist 0,1 bis 0,23. The surface hardness is HV0.3 450 to 600, that Core hardness HV10 300 to 350 and the depth of use is 0.1 to 0.23.  

Die angegebenen Maße und Festigkeitswerte sowie Werkstoffe sind bevorzugt, nicht aber als ausschließliche Angaben zu betrachten.The specified dimensions and strength values as well as materials are preferred, but not as exclusive information consider.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.The invention is not based on the embodiment limited, but often within the scope of the disclosure variable.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.All new ones disclosed in the description and / or drawing Single and combination features are as viewed essential to the invention.

Claims (6)

1. Loch- und gewindeformende Dünnblechschraube zur Direktverschraubung in Feinblechen unter 1,5 mm Dicke, vorzugsweise unter 1,0 mm Dicke, wobei die Schraube einen Gewindedurchmesser von höchstens etwa 6 mm, bevorzugt ca. 3 mm bis 6 mm, einen Kopf mit einem Werkzeugangriff und den daran anschließenden Gewindeschaft aufweist, der in einer konischen Verjüngung ausläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der an den im wesentlichen zylindrischen Gewindeschaft (3) anschließende erste Bereich (5) der Verjüngung (4) eine polygonale Querschnittsform, insbesondere in Form eines dreiseitigen oder fünfseitigen Pyramidenstumpfes aufweist, und der daran anschließende zweite Bereich (7) als Spitzkegel geformt ist, wobei das Gewinde der Schraube (1) als von der Spitze des Spitzkegels bis zum kopfseitigen Schaftende des Gewindeschaftes (3) durchlaufendes, metrisches Spitzgewinde mit insbesondere konstanter Steigung geformt ist. 1. Hole and thread-forming thin sheet metal screw for direct screwing in thin sheets less than 1.5 mm thick, preferably less than 1.0 mm thick, the screw having a thread diameter of at most about 6 mm, preferably about 3 mm to 6 mm, a head with a Tool attack and the adjoining threaded shaft, which ends in a conical taper, characterized in that the first region ( 5 ) of the taper ( 4 ) adjoining the essentially cylindrical threaded shaft ( 3 ) has a polygonal cross-sectional shape, in particular in the form of a three-sided or has five-sided truncated pyramid, and the adjoining second region ( 7 ) is shaped as a pointed cone, the thread of the screw ( 1 ) being formed as a metric pointed thread with a particularly constant pitch that runs from the tip of the pointed cone to the head-side shaft end of the threaded shaft ( 3 ) is. 2. Dünnblechraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Polygonabschittes (5) maximal 4 P entspricht (P = Gewindesteigung).2. Thin sheet screw according to claim 1, characterized in that the length of the polygon section ( 5 ) corresponds to a maximum of 4 P (P = thread pitch). 3. Dünnblechschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindesteigung vorzugsweise 0,4 bis 0,6 mm beträgt, insbesondere bei M3 = 0,4, M4 = 0,5 und M5 = 0,6.3. Thin sheet screw according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the thread pitch is preferably 0.4 is up to 0.6 mm, especially when M3 = 0.4, M4 = 0.5 and M5 = 0.6. 4. Dünnblechschraube nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel- bzw. Konuswinkel des ersten und zweiten Bereiches (5, 7) etwa 60° beträgt.4. Thin sheet screw according to claim 1 to 3, characterized in that the cone or cone angle of the first and second regions ( 5 , 7 ) is approximately 60 °. 5. Dünnblechschraube nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde mehrgängig, insbesondere zweigängig ist.5. Thin sheet screw according to claim 1 to 4, characterized characterized in that the thread is multi-start, in particular is two-course. 6. Dünnblechschraube nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des zweiten Bereiches (7) etwa dem Schraubendurchmesser (im Bereich des zylindrischen Gewindeschaftes (3)) minus 10% bis 15% entspricht.6. Thin sheet screw according to claim 1 to 5, characterized in that the length of the second region ( 7 ) corresponds approximately to the screw diameter (in the region of the cylindrical threaded shaft ( 3 )) minus 10% to 15%.
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