DE19803672A1 - Selbstbohrende Schraube - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer selbstbohrenden Schraube. Solche Schrauben enthalten einen Schraubenkopf, einen mit einem Gewinde versehenen Schraubenschaft und im Bereich der Schraubenspitze zwei Schneidkanten. Diese Schneidkanten erzeugen ähnlich wie bei einem Spiralbohrer ein Loch, dessen Durchmesser größer ist als der Kerndurchmesser des mit dem Gewinde versehenen Schraubenschaftes. Ein Beispiel für eine solche Schraube ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 31 26 355 bekannt. Beim Einschrauben wird ein Teil des Materi­ als so verformt, daß es gegenüber dem Umfang des Loches nach innen gedrückt wird. Beim Herstellen des Loches entstehen Bohrspäne, die abgeführt werden müssen. Der Vorteil einer solchen Schraube liegt darin, daß kein Loch vorgebohrt werden muß. Es ist jedoch keine vollständige Gewindeüberdeckung möglich. Teilweise liegt die Gewindeüberdeckung nur bei 30%.

Ebenfalls bekannt sind furchende Schrauben, die in ein vorher hergestelltes Loch eingeschraubt werden und bei denen das Gewinde nur durch eine Verformung hergestellt wird, also ohne einen Schneidvorgang. Solche Schrauben haben den Vorteil, daß beim Herstellen des Gewindes keine Späne entstehen und daß es möglich ist, eine bis zu hundertprozentige Gewindeüberdeckung zu erhalten. Hierzu ist es allerdings erforderlich, den Durchmesser des Loches, in das die Schraube eingeschraubt wird und in dem sie ein Gewinde formt, sehr genau auf die Abmessungen der Schraube abzustimmen. Da bei der Verwendung solcher Schrauben keine Späne entstehen, eignet sich diese Schraube auch für solche Anwendungen, bei denen Späne stören können, beispielsweise für Schraubenverbindungen in elektri­ schen Bauteilen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstbohrende Schraube zu schaffen, die sich schnell einschrauben läßt und bei der es möglich ist, eine gewünschte Gewindeüberdeckung zu erhalten, die bis zu 100% reicht. Die große Gewindeüber­ deckung führt dazu, daß die Schraube eine hohe Ausreißkraft, ein hohes Rückdrehmoment und eine hohe Vibrationsbeständigkeit aufweist, so daß beispielsweise auch Schraubensicherungen entfallen können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Schraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, deren Wortlaut ebenso wie der Wortlaut der Zuammenfassung durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird.

Die Erfindung kombiniert Merkmale von Schrauben, die unter teilweiser spanabhebender Bearbeitung eingeschraubt werden, mit Merkmalen von Schrauben, bei denen keine Späne entstehen, Späne sogar unerwünscht sind. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß eine Kombination eines schneidenden Bohrkopfs mit einer das Gewinde ausschließlich furchenden Schraube zu einer Schraube führt, die die Vorteile beider Schraubenarten verbindet, ohne daß die Nachteile auftreten. Durch die feste Verbindung des Bohrers mit der furchenden Schraube kann dafür gesorgt werden, daß immer ein Loch mit dem richtigen Durchmesser gebohrt wird, so daß die gewünschte Gewindeüberdeckung und damit die Ausreißkraft erreicht wird.

Als selbstfurchendes Gewinde kommt insbesondere ein trilobu­ lares Gewinde in Frage, bei dem also die Gewindekanten von der Oberfläche eines Kreiszylinders dreimal längs eines Umfangs nach innen abweichen. Solche trilobularen Gewinde sind bei gewindefurchenden Schrauben bekannt, siehe bei­ spielsweise die deutsche Offenlegungsschrift 27 06 246.

Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung vorgesehen sein, daß die Länge der Schneidkanten der Bohrspitze derart auf das trilobulare Gewinde abgestimmt wird, daß der gewünschte Gewindeüberdeckungsgrad erreicht wird. Es sind für furchende Schrauben mit den üblichen Nenndurchmessern Werte bekannt, die der Durchmesser eines Loches annehmen muß, wenn eine bestimmte Gewindeüberdeckung erreicht werden soll. Die Anpassung der Bohrspitze an die Schraube, die fabrikmäßig durchgeführt wird, macht es dem Endbenutzer möglich, ohne nähere Überlegungen die entsprechende Schraube auszuwählen und zu verwenden. Er braucht sich nicht anhand von Tabellen darüber zu vergewissern, wie groß im Einzelfall sein Loch sein muß, in das er die Schraube einschrauben will.

In Weiterbildung kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der vordere Abschnitt der Schraube unmittelbar hinter der Bohrspitze einen gegenüber dem weiteren Verlauf des Schaftes der Schraube verringerten Durchmesser aufweist. Dieser Vorderabschnitt dient dazu, die Schraube zu Beginn des Gewindeformvorgangs zu führen, damit sie nicht von der Achsrichtung abweicht.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die Abweichung der Gewindekanten der Schraube von dem Kreiszylinder von der Spitze der Schraube ausgehend in Richtung des Schraubenkopfs abnimmt, da die Bereiche des Schraubenschaftes unmittelbar benachbart zu dem Schraubenkopf zunehmend weniger an der Formung des Gewindes teilnehmen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer von der Erfindung vorgeschlagenen furchenden selbstbohrenden Schraube;

Fig. 2 eine Ansicht auf den Bohrabschnitt der Schrau­ be in Längsrichtung des Schraubenschaftes.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung. Die Schraube enthält einen Schrauben­ schaft 1, der an seinem einen, in Fig. 1 oberen Ende einen Schraubenkopf 2 aufweist. Der Schraubenkopf 2 steht radial über den Umfang des kreiszylindrischen Schraubenschaftes 1 vor. Er bildet an seiner dem Schraubenschaft 1 zugewandten Seite eine in einer Ebene liegende Anlagefläche 3. Im darge­ stellten Beispiel weist der Schraubenkopf 2 die Form eines üblichen Sechseckkopfs auf. Seine radiale Außenseite wird also von sechs ebenen Flächen begrenzt. Statt eines Sechseck­ kopfs könnte auch ein anderer Schraubenkopf vorhanden sein, beispielsweise mit einer Antriebsvertiefung in der von dem Schraubenschaft 1 abgewandten Stirnfläche 4.

Der Schraubenschaft 1 ist mit einem Gewinde 5 versehen, das beispielsweise auf den Schraubenschaft 1 aufgewalzt ist. Das Gewinde erstreckt sich über einen ersten Abschnitt 5a, in dem die Gewindekanten 6 einem Kreiszylinder mit einem ersten Durchmesser einbeschrieben sind. An den Abschnitt 5a schließt sich eine zweiter Abschnitt 5b an, in dem die Gewindekanten 6 einem Kreiszylinder mit einem kleineren Durchmesser einbe­ schrieben sind. In beiden Gewindeabschnitten 5a, 5b ist die Steigung des Gewindes identisch, und die Gewindekanten 6 liegen in gegenseitiger Verlängerung.

Das dem Schraubenkopf 2 entgegengesetzte vordere Ende des Schraubenschaftes 1 ist mit einer Bohrspitze 7 versehen. Diese Bohrspitze 7 weist zwei unter einem Winkel von etwa 130° verlaufende Schneidkanten 8 auf, die sich von einem Punkt 9 in der Längsachse der Schraube bis zu den Seitenkan­ ten 10 erstrecken. Die Enden der Schneidkanten 8 definieren den Durchmesser des Loches, das die Bohrspitze 7 beim Drehen der Schraube herstellt. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, liegen die Seitenkanten 10 in geradliniger Verlängerung der Seiten 11 des Schraubenschaftes 1.

Fig. 2 zeigt die Vorderansicht der Schraube nach Fig. 1. Die beiden Schneidkanten 8 verlaufen parallel zueinander und sind nur gering gegenseitig versetzt. In Drehrichtung der Schrau­ be, in Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn, schließen sich an die Schneidkanten 8 Flächen 12 und an die Seitenkanten 10 Flächen 13 an, die dazu führen, daß die Bohrspitze relativ kräftig ist. Die beiden Seitenkanten 10, in der Fig. 2 entsprechend den Enden der Schneidkanten 8, liegen auf einer Linie 14, die in etwa dem Kerndurchmesser des Schaftes 1 entspricht. Wie man der Fig. 2 ebenfalls entnehmen kann, liegen die Gewinde­ kanten 6 im Bereich 5b näher an der Achse der Schraube als im Bereich 5a.

Die Schraube nach der Erfindung wird mit ihrem Schraubenkopf 2 in einen Bohrschrauber eingesetzt. Der Benutzer kann nun mit dem Bohrschrauber die Schraube an die gewünschte Stelle halten und den Bohrschrauber betätigen. Die Bohrspitze 7 bohrt sich spanabhebend ein Loch, dessen Durchmesser in der gewünschten Weise auf die Schraube abgestimmt ist. Die während des Bohrens auftretenden Späne werden abgeführt, da die Bohrspitze zwischen den den Flächen 12 und 13 entspre­ chenden Teilen und der Vorderfläche der Schneidkanten 8 eine entsprechende Nut aufweist. Nachdem die Bohrspitze das Metall, in das die Schraube eingeschraubt und durch das sie hindurchgeschraubt werden soll, durchdrungen hat, treten keine weiteren Bohrspäne mehr auf. In das nun gebildete Loch dringt der vordere Teil des Gewindeabschnitts ein und fängt an, sich ein Gewinde zu furchen. Durch die zunehmende Ver­ größerung des Kreiszylinders, dem die Gewindekanten 6 einbe­ schrieben sind, erfolgt die Formung des Gewindes nach und nach, so daß keine zu hohen Eindrehmomente entstehen. Dadurch wird eine Schraubenverbindung gebildet, die alle Vorteile einer furchenden Schraube aufweist, nämlich insbesondere den hohen Überdeckungsgrad des Gewindes und die Spanfreiheit.

Claims (6)

1. Schraube, mit

• 1.1 einem Schraubenkopf (2),
• 1.2 einem Schraubenschaft (1), der
• 1.2.1 ein Innengewinde (5) aufweist, das
• 1.2.2 als selbstfurchendes Gewinde ausgebildet ist, sowie mit
• 1.3 einer Schraubenspitze (7), die
• 1.3.1 als Bohrspitze mit zwei in Stirnansicht parallel zueinander verlaufenden Schneidkanten (8) ausgebildet ist.

2. Schraube nach Anspruch 1, bei der das selbstfurchende Gewinde (5) ein trilobulares Gewinde ist.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Länge der Schneidkanten (8) auf das trilobulare Gewinde derart abgestimmt ist, daß der gewünschte Gewindeüberdeckungs­ grad erreicht wird.

4. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Länge der Schneidkanten (8) etwa dem Kerndurch­ messer des Schraubenschafts (1) entspricht.

5. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der vordere Abschnitt (5b) der Schraube unmittelbar hinter der Bohrspitze (7) einen gegenüber dem Rest des Schaftes (5a) verringerten Durchmesser aufweist.

6. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Abweichung der Gewindekanten (6) von einem Kreiszylinder von der Spitze der Schraube ausgehend in Richtung auf den Schraubenkopf (2) abnimmt.