DE19831269A1

DE19831269A1 - Fensterbauschraube

Info

Publication number: DE19831269A1
Application number: DE1998131269
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Kfm Pottgieser
Original assignee: HEICKO SCHRAUBENVERTRIEBS GmbH
Current assignee: HEICKO SCHRAUBENVERTRIEBS GmbH
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 1999-02-11
Anticipated expiration: 2018-07-14
Also published as: DE19831269C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraube, insbesondere Fensterbau schraube zur Befestigung von Beschlägen oder dergleichen an Kunststoff-Hohlprofilen, mit einem Kopf und einem zumindest teilweise mit selbstschneidendem Gewinde versehenen Schaft, wobei ein oder mehrere Gewindegänge jeweils durch eine im Querschnitt spitzwinklig dreieckige Gewinderaupe gebildet werden und der Schaft an seinem von dem Kopf abliegenden Ende eine Nadelspitze ausbildet.

Solche Schrauben finden Anwendung zur Verschraubung von Be schlägen an Blendrahmen und Flügelrahmen von Fenstern aus PVC-Profilen. Diese PVC-Profile sind in der Regel in mehrere Kammern unterteilt, wobei die Hauptkammern sowohl der Flü gelrahmen als auch der Blendrahmen häufig Stahlverstärkungs profile aufweisen. Diese Stahlverstärkungsprofile müssen beim Befestigen von Beschlägen durchbohrt werden. Hierzu sind Schrauben mit Bohrspitze bekannt, die ein Eindringen der Schraube in das Metallprofil ohne Vorbohren ermöglichen. Diese Schrauben finden bevorzugt im Eck- und Scherenlagerbereich sowie bei der Befestigung von Schließteilen Anwendung.

Es werden jedoch auch Beschlagschrauben der eingangs genannten Art mit Nadelspitze verwendet, die entweder nur in den Kunst stoff des Profils oder in Kunststoff und vorgebohrte Metall profile eingeschraubt werden. Diese Schrauben sind eigentlich nur für die Verschraubung in Kunststoff, und zwar in verhält nismäßig dünnwandigen Profilen mit ca. 3 mm Stärke ausgelegt. Hierbei spielt die Gewindegeometrie der verwendeten Schrauben eine herausragende Rolle. Früher wurden Verschraubungen von Kunststoffteilen mit Blechschrauben durchgeführt. Nach und nach wurden dann Gewindegeometrien mit der Eignung zur Ver schraubung in Kunststoff entwickelt. Solche Gewinde sollen geringe Radialkräfte erzeugen, ein niedriges Eindrehmoment und ein hohes Überdrehmoment aufweisen sowie hohen axialen Aus zugskräften standhalten. Auch ist eine hohe Selbsthemmung beim Lösen der Schrauben wünschenswert.

Selbstschneidende Blechschrauben zur Verschraubung in vollem Material haben in der Regel verhältnismäßig stumpfe Flanken winkel und eine im Verhältnis zum Gewindeaußendurchmesser großen Kerndurchmesser. Der stumpfe Flankenwinkel bewirkt eine hohe Radialkomponente der Normalkraft, woraus eine geringe Auszugsfestigkeit und ein erhöhtes Verdrängervolumen resultie ren, so daß hohe Spannungen im Muttergewinde entstehen und keine dünnwandigen Bauteile verschraubt werden können.

Zur Verschraubung dünnwandiger Bauteile, insbesondere zur Verschraubung von Kunststoffprofilen sind Gewindegeometrien mit spitzen Flankenwinkeln und verhältnismäßig kleinen Kern durchmessern vorteilhafter. Ein kleiner Kerndurchmesser bedeu tet jedoch auch einen Verlust an Torsionsfestigkeit des Schraubenschafts, so daß solche Schrauben nicht unbedingt zur Verschraubung in Holz oder vollem Material geeignet sind.

Aus dem Gebrauchsmuster DE 296 03 866 ist beispielsweise eine Schraube der eingangs genannten Art bekannt, die sowohl für die Verschraubung in Holzspanplatten als auch in Kunststoffen gleichermaßen geeignet sein soll. Diese Eignung wird dadurch erreicht, daß die Gewinderaupe der Schraube ein asymmetrisches Gewindeprofil aufweist, d. h. daß der Flankenwinkel der last aufnehmenden Oberflanke kleiner als der Flankenwinkel der Unterflanke des betreffenden Gewindegangs bzw. der Gewinderau pe ausgebildet ist. Durch diese unterschiedliche asymmetrische Ausbildung der Flankensteigung soll für die Eindrehphase der Schraube ein reduziertes Eindrehmoment bewirkt werden. Der kleinere Flankenwinkel der lastaufnehmenden Oberflanke hin gegen soll selbsthemmend in der Rückdrehphase wirken.

Diese Schraube wäre vermutlich auch zur Verschraubung in Kunststoff-Hohlprofilen geeignet. Besondere Anforderungen an die Schraube sind jedoch zu stellen, wenn die Schraube auch vorgebohrte Metallprofile durchdringen soll. Beispielsweise im Bereich der Verbindungsstöße zweier aneinandergrenzender Blendrahmenprofile werden Beschläge oftmals unter Zuhilfenahme von Schraubautomaten sowohl nur durch den Kunststoff als auch durch den Kunststoff und ein vorgebohrtes Metallprofil einge setzt. Es kommt dabei vor, daß beispielsweise ein Beschlag mit vier Schrauben befestigt wird, von denen jeweils zwei Schrau ben nur im Kunststoff verankert sind, wohingegen die zwei anderen Schrauben Kunststoff und Metall durchsetzen. Aus fer tigungstechnischen Gründen wird für die Verschraubung des Beschlags nur ein Schraubentyp verwendet, nämlich eine Kunst stoffschraube. Nicht selten kommt es vor, daß diese Schraube aufgrund der engen Tolerierung der Vorbohrung im Metallprofil abreißt. Es ist insbesondere dann zu befürchten, wenn der Kerndurchmesser der Schraube im Verhältnis zum Gewindeaußen durchmesser verhältnismäßig klein ist. Außerdem kommt es häu fig vor, daß das Gewinde im Bereich der Vorbohrung zerstört wird, wodurch die Auszugsfestigkeit reduziert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schraube der eingangs genannten Art bereitzustellen, die sowohl für den Einsatz in Kunststoff-Hohlprofile ohne Metallverstärkung als auch für den Einsatz in Kunststoffhohlprofilen mit vorgebohrter Metallver stärkung geeignet ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gewinderaupe über eine sich an den Kopf anschließende erste Teillänge des Schafts ein asymmetrisches Gewindeprofil auf weist und über eine zweite Teillänge des Schafts ein symme trisches Gewindeprofil aufweist.

Das asymmetrische Gewindeprofil gewährleistet eine hohe Aus zugsfestigkeit in dem Kunststoffprofil, das symmetrische Ge windeprofil hingegen ist hinreichend stabil, um ein Gewinde formen in einer Metall-Vorbohrung mit geringfügig kleinerer Nennweite als der Gewindenenndurchmesser bzw. der Gewinde außendurchmesser zu ermöglichen, wobei gewährleistet ist, daß die Gewindeflanken beim Einformen des Muttergewindes nicht zerstört werden. Das an und für sich bekannte asymmetrische Gewindeprofil würde jedenfalls in einer Vorbohrung in Metall zerstört werden, so daß bei durchgängiger Ausführung des Ge windes mit asymmetrischem Querschnitt zwar die gewollt hohe Auszugsfestigkeit der Schraube in Kunststoff erreicht wäre, diese jedoch keinesfalls zur Verschraubung in einem vorgebohr ten Metallprofil geeignet wäre.

Die Erfindung vereinigt den Vorteil einer hohen Auszugsfestig keit in Kunststoff mit dem Vorzug einer erhöhten Abscher sicherheit und hoher Auszugsfestigkeit in einem vorgebohrten Metallprofil. Die erfindungsgemäße Schraube ist gleichermaßen nur für die Verschraubung in Kunststoff als auch für die Ver schraubung in Kunststoff und Metall geeignet.

Zweckmäßigerweise ist bei dem Gewinde auf der ersten Teillänge des Schafts der Flankenwinkel, den die lastaufnehmende Ober flanke der Gewinderaupe mit einer Senkrechten auf den Schaft umfang bildet, kleiner als der Flankenwinkel, den die Unter flanke der Gewinderaupe mit einer Senkrechten auf den Schaft umfang bildet.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gewinde der ersten Teillänge des Schafts einen größeren Gewindeaußendurchmesser als das Gewinde der zweiten Teillänge des Schafts aufweist. Hierdurch werden in mehrfacher Hinsicht Vorteile erzielt. Einerseits wird gewährleistet, daß beim Taumeln der Schraube während des Einschraubvorgangs das Kern loch im Kunststoffprofil nicht unnötig ausgeweitet wird, wo durch die Auszugsfestigkeit verringert wird. Andererseits wird der Eindrehwiderstand in das Metallprofil verringert. Die Gewindeflanken mit geringerem Gewindeaußendurchmesser haben ein geringeres Verdrängungsvolumen, so daß der Gewindeschaft beim Einschrauben in die Vorbohrung im Metall einer geringeren Torsionsbelastung ausgesetzt ist.

Zweckmäßigerweise ist auf der ersten Teillänge des Schafts das Verhältnis Gewindeaußendurchmesser des Schafts zu Kerndurch messer größer als auf der zweiten Teillänge des Schafts, was zu der zuvor erwähnten Torsionsfestigkeit des Schafts bei trägt. Fertigungstechnisch bedingt kann der Kerndurchmesser des Schafts über dessen Länge geringfügig abnehmen, hierbei sollte jedoch nach wie vor das Verhältnis Kerndurchmesser des Schafts zu Gewindeaußendurchmesser auf der ersten Teillänge des Schafts kleiner sein als auf der zweiten Teillänge des Schafts.

Vorzugsweise sind die Ganghöhe und der Gewindesteigungswinkel des Gewindes über die gesamte Länge des Schafts gleichblei bend, hierdurch wird eine gleichbleibende Eindringgeschwindig keit der Schraube in unterschiedlichen Materialien gewähr leistet.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gewinde bis in die sich konisch verjüngende Nadelspitze des Schafts geführt, und dessen Außendurchmesser in der Spitze ist entsprechend der Verjüngung reduziert.

Beispielsweise kann bei dem Gewinde auf der ersten Teillänge des Schafts der Flankenwinkel der Oberflanke 6 10° ± 2° betra gen und der Flankenwinkel der Unterflanke 8 kann 35° ± 2° betragen. Bei dem Gewinde der zweiten Teillänge des Schafts kann der Flankenwinkel 40° + 2° betragen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Die Figur zeigt eine als Fensterbauschraube ausgebildete Schraube zur Verschraubung in Kunststoff-Hohlprofilen, die gemäß der Erfindung sowohl zur Verschraubung nur in Kunststoff als auch zur Verschraubung in Kunststoff-Hohlprofilen mit vorgebohrten Verstärkungseinlagen oder Verstärkungsprofilen aus Metall geeignet ist. Die Schraube besitzt einen Kopf 1, der in an sich bekannter Art und Weise als Senkkopf mit Phil lipskreuz ausgebildet ist. Der Kopf 1, der nicht Gegenstand der Erfindung ist, kann auch als Kreuzschlitz ausgebildet sein, wie er unter der Marke Pozidriv bekannt ist. Ebenso ist eine Ausbildung mit Innenvielkant oder mit einfachem Schlitz denkbar.

Der Kopf 1 sitzt auf einem in etwa zylindrischen Schaft 2 mit einer sich von dem Kopf 1 abliegendem Ende konisch verjüngen den Nadelspitze 3. Der Schaft 2 ist mit einem eingängigen selbstschneidenden Gewinde versehen, wobei das Gewinde durch eine im Querschnitt spitzwinklig dreieckige Gewinderaupe 4 gebildet wird. Das Gewinde kann selbstverständlich auch mehr gängig ausgeführt sein.

Über eine erste Teillänge 5 des Schafts 2 ist das Gewinde profil asymmetrisch ausgebildet, d. h. der Flankenwinkel α₁ der lastragenden Oberflanke 6 ist kleiner als der Flanken winkel α₂ der Unterflanke 8. Bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel beträgt der Flankenwinkel α₁ 10° ± 2° und der Flankenwinkel α₂ 35° ± 2°. Auf der sich an die erste Teillänge 5 anschließenden zweiten Teillänge 7 des Schafts 2 ist das Gewindeprofil symmetrisch ausgebildet, bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Flankenwinkel β 40° ± 2°.

Weiterhin ist der Gewindeaußendurchmesser D₁ der Gewinderaupe 4 auf der ersten Teillänge 5 des Schafts 2 größer als der Gewindeaußendurchmesser D₂ der Gewinderaupe 4 auf der zweiten Teillänge 7 des Schafts 2. Der Kerndurchmesser D_K2 des Schafts 4 ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel fertigungs technisch bedingt auf der zweiten Teillänge 7 des Schafts 2 geringfügig kleiner als der Kerndurchmesser D_K1 des Schafts 2 auf der ersten Teillänge 5. Der Kerndurchmesser des Schafts kann jedoch auch über dessen gesamte Länge gleichbleibend ausgebildet sein, wichtig ist, daß das Verhältnis Kerndurch messer zu Gewindeaußendurchmesser auf der zweiten Teillänge 7 des Schafts 2 kleiner ist als auf der ersten Teillänge 5 des Schafts 2, damit der Schaft 2 beim Einschrauben in ein vor gebohrtes Metallprofil nicht übermäßig auf Torsion beansprucht wird.

Wie der Figur zu entnehmen ist, ist die Gewinderaupe 4 bis in die konische Nadelspitze 3 des Schafts 2 geführt.

Mit 9 sind an der Unterseite des Kopfs 1 angeordnete Brems- oder Fräsrippen bezeichnet, die das Überdrehmoment der Schrau be bei Anlage auf einem Beschlag erhöhen. Die Funktion und Ausbildung der Bremsrippen ist ausführlich in dem Gebrauchs muster 296 09 008 beschrieben.

Die Ganghöhe h und der Gewindesteigungswinkel des Gewindes sind über die gesamte Länge des Schafts 2 gleichbleibend.

Bezugszeichenliste

1

Kopf

2

Schaft

3

Nadelspitze

4

Gewinderaupe

5

erste Teillänge des Schafts

6

Oberflanke des Gewindeprofils

7

zweite Teillänge des Schafts

8

Unterflanke des Gewindeprofils

9

Bremsrippen
α₁

Flankenwinkel der Oberflanke
α₂

Flankenwinkel der Unterflanke
β Flankenwinkel des symmetrischen Gewindeprofils
D₁

Gewindeaußendurchmesser auf der ersten Teillänge des Schafts
D₂

Gewindeaußendurchmesser auf der zweiten Teillänge des Schafts
D_K1

Kerndurchmesser des Schafts auf der ersten Teillänge
D_K2

Kerndurchmesser des Schafts auf der zweiten Teillänge
h Ganghöhe

Claims

1. Schraube, insbesondere Fensterbauschrauben zur Befestigung von Beschlägen oder dergleichen an Kunststoff-Hohlprofi len, mit einem Kopf und einem zumindest teilweise mit selbstschneidendem Gewinde versehenen Schaft, wobei ein oder mehrere Gewindegänge jeweils durch eine im Quer schnitt spitzwinklig dreieckige Gewinderaupe gebildet werden und der Schaft an seinem vom Kopf abliegenden Ende eine Nadelspitze ausbildet, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gewinderaupe (4) über eine sich an den Kopf (1) anschließende erste Teillänge (5) des Schafts (2) ein asymmetrisches Gewindeprofil aufweist und über eine zweite Teillänge (7) des Schafts ein symme trisches Gewindeprofil aufweist.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß bei dem Gewinde auf der ersten Teil länge (5) des Schafts (2) der Flankenwinkel, den die last aufnehmende Oberflanke (6) der Gewinderaupe (4) mit einer Senkrechten auf den Schaftumfang bildet, kleiner ist als der Flankenwinkel, den die Unterflanke (8) der Gewinderau pe (4) mit einer Senkrechten auf den Schaftumfang bildet.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gewinde der ersten Teil länge (5) des Schafts (2) einen größeren Gewindeaußen durchmesser als das Gewinde der zweiten Teillänge (7) des Schafts (2) aufweist.

4. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Teil länge (5) des Schafts (2) das Verhältnis Gewindeaußen durchmesser des Schafts (2) zu Kerndurchmesser größer ist als auf der zweiten Teillänge (7) des Schafts (2).

5. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe und der Gewindesteigungswinkel des Gewindes über die gesamte Länge des Schafts (2) gleichbleibend sind.

6. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde bis in die sich konisch verjüngende Nadelspitze (3) des Schafts (2) geführt ist und dessen Außendurchmesser in der Spitze entsprechend der Verjüngung reduziert ist.

7. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Gewinde auf der ersten Teillänge (5) des Schafts (2) der Flankenwinkel der Oberflanke (6) 10° ± 2° beträgt und der Flankenwinkel der Unterflanke (8) 35° ± 2° beträgt.

8. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Gewinde auf der zweiten Teillänge (7) des Schafts (2) der Flankenwinkel 40° ± 2° beträgt.