DE202005013320U1

DE202005013320U1 - Self-tapping screw, especially for use with thin steel sheet, has conical tip which is not circular and has maximum diameter 2.5 - 10 percent greater than its minimum diameter

Info

Publication number: DE202005013320U1
Application number: DE200520013320
Authority: DE
Original assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2015-08-25

Abstract

The self-tapping screw has a conical tip (12) which is not circular. This has a maximum diameter which is 2.5 - 10% greater than its minimum diameter.

Description

Die Erfindung betrifft eine gewindefurchende Schraube, insbesondere eine so genannte Dünnblechschraube.The The invention relates to a thread-forming screw, in particular a so-called thin sheet metal screw.

Als gewindefurchende Schraube werden allgemein derartige Schrauben verstanden, die ihr Muttergewinde selbst schneiden. Gewindefurchende Schrauben sind beispielsweise u.a. in DIN-7500-1/-2, in DIN-EN ISO-7085 sowie in DIN-267-30 beschrieben oder aufgeführt.When thread-forming screw are generally understood to mean such screws, who cut her mother thread herself. Thread-forming screws are for example u.a. in DIN-7500-1 / -2, in DIN-EN ISO-7085 as well described or listed in DIN 267-30.

Unter Dünnblechschrauben werden vorliegend derartige Schrauben verstanden, die zum Einschrauben unter Ausbildung eines Muttergewindes in Blechen mit einer Blechstärke zwischen etwa 0,5 und 2,5 mm vorgesehen sind. Da bei gewindefurchenden Schrauben allgemein der Verfahrensschritt des Erzeugens eines Muttergewindes entfällt und die Schraube lediglich in ein geeignetes Bohr- Stanz- oder sonst wie geformtes Loch eingedreht werden muss, sind derartige Dünnblechschrauben in wirtschaftlicher Hinsicht zunehmend interessant. Auch bei Dünnblechschrauben muss eine sichere und dauerhafte Verbindung beispielsweise zweier Bleche gewährleistet sein, und ein Ausdrehen der Schraube muss vermieden sein.Under Thin sheet metal screws In the present case, such screws are understood to be for screwing forming a nut thread in sheets with a plate thickness between about 0.5 and 2.5 mm are provided. As with thread-forming screws in general, the method step of producing a nut thread deleted and the screw only in a suitable drilling punched or otherwise shaped Hole must be screwed, such thin sheet metal screws are more economical Regard increasingly interesting. Even with thin sheet metal screws must have a ensures safe and permanent connection, for example, two sheets be, and a tightening of the screw must be avoided.

Dünnblechschrauben finden u.a. vermehrt in der Automobilindustrie Einsatz. Nicht zuletzt aufgrund der angestrebten Leichtbauweise werden hier zunehmend hoch- und höchstfeste Bleche verwendet, so dass die Materialdicke der verwendeten Bleche zunehmend geringer wird. Durch die zunehmende Festigkeit wachsen auch die Anforderungen an die gewindefurchenden Dünnblechschrauben. Zum einen müssen sie für einen sicheren Halt selbst bei sehr dünnwandige Blechen sorgen. Zum anderen ist durch die höhere Festigkeit der Bleche das Ausbilden des Muttergewindes erschwert. Die Qualität der erzeugten Schraubverbindung, insbesondere auch des erzeugten Muttergewindes, hängt von vielen Faktoren ab.Thin sheet metal screws find u.a. Increased use in the automotive industry. Not least Due to the aspired lightweight construction here are increasingly high and very high strength Sheets used so that the material thickness of the sheets used becomes progressively smaller. Grow by increasing strength also the requirements for the thread-forming thin sheet metal screws. For one thing must she for ensure a secure hold even with very thin-walled sheets. To the another is through the higher one Strength of the plates complicates the formation of the nut thread. The quality the generated screw connection, in particular also of the generated Mother thread, hangs from many factors.

Von besonderer Bedeutung sind die verwendeten Werkstoffe und die eingesetzten Geometrien der Schraube. Insgesamt ist für jeden Anwendungsfall oder zumindest für jede Kategorie von Anwendungsfällen eine spezielle Loch-Schrauben-Paarung erforderlich. Insbesondere bei der üblicherweise angestrebten Automatisierung ist im Hinblick auf einen sicheren Prozessablauf ein ausfallsicheres und fehlerfreies Fügeverhalten erforderlich.From Of particular importance are the materials used and the used Geometries of the screw. Total is for each application or at least for every category of use cases a special hole-screw pairing is required. Especially with the usual aspired automation is in order to secure Process sequence a fail-safe and error-free joining behavior required.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere für dünne und hochfeste Stahlbleche vorgesehene gewindefurchende Schraube anzugeben, mit der ein sicheres und zuverlässiges Erzeugen eines Gewindes in einem solchen hoch- oder höchstfesten Stahlblech ermöglicht ist.Of the The present invention is therefore based on the object, in particular for thin and high strength Specify provided with steel sheets thread-forming screw, with the one sure and reliable Creating a thread in such a high or high strength Steel sheet allows is.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine gewindefurchende Schraube mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Schraube weist einen Gewindeteil und einen Schraubenkopf auf, wobei das Gewindeteil an seinem dem Schraubenkopf abgewandten Endbereich einen konischen Teilbereich mit einer Furchspitze und einem unrunden Gewindeteilbereich aufweist. Unter unrund wird hierbei eine von der Kreisform abweichende Querschnittskontur oder Querschnittsfläche verstanden. Der unrunde Gewindeteilbereich weist daher – im Querschnitt betrachtet – zurückstehende nach Art von planen Flächen ausgebildete Gewindepartien auf. Diese werden bevorzugt durch Überwalzen eines Rohlings mit abgeflachten Partien erzeugt. Durch die unrunde Ausbildung weist die Querschnittskontur oder Querschnittsfläche unterschiedliche Abstände zur Schraubenmittenachse auf. Der maximale Abstand ist hierbei etwa 2,5% bis 10% größer als der minimale Abstand. Anders ausgedrückt bildet im Querschnitt gesehen eine jeweilige plane Fläche (Gewindepartie) die Sehne eines Außenkreises und zugleich auch die Tangente eines Innenkreises und der Radius des derart definierten Außenkreises ist hierbei um etwa 2,5% bis 10% größer als der Radius des Innenkreises, d.h. der Außenkreisradius entspricht dem 1,05- bis 1,2fachen des Innenkreisradius. Über diese Relation ist ein bestimmter Grad an Unrundheit definiert.The The object is achieved by a thread-forming screw having the features of the claim 1. The screw has a threaded part and a screw head, wherein the threaded portion at its end remote from the screw head end a conical portion with a furrow and a non-round Has threaded portion. Out of round is here one of the circular shape deviating cross-sectional contour or cross-sectional area understood. Of the Unround threaded portion therefore has - viewed in cross section - receding in the manner of flat surfaces trained thread parts on. These are preferred by rolling over a blank produced with flattened parts. By the non-round Training has the cross-sectional contour or cross-sectional area different distances to the screw center axis. The maximum distance is about 2.5% to 10% larger than the minimum distance. In other words, seen in cross section a respective plane surface (Thread part) the tendon of an outer circle and at the same time the tangent of an inner circle and the radius of the defined so outer circle is about 2.5% to 10% larger than the radius of the inner circle, i.e. the outer circle radius corresponds 1.05 to 1.2 times the inner circle radius. About this relation is a defined degree of ovality.

Untersuchungen haben gezeigt, dass eine derartige relativ hochgradige Unrundheit beim Gewindeerzeugen in höchstfesten Stahlblechen besonders vorteilhaft ist. Aufgrund der abgeflachten Gewindegänge sind Freiräume gebildet, die beim Gewindefurchen einen Ausweichraum für das verdrängte Blechmaterial bieten. Das Gewinde steht daher beim Gewindefurchen nicht vollständig umlaufend mit dem Blechmaterial in Kontakt. Vielmehr gibt es im Bereich der zurückstehenden Gewindepartien Zonen geringerer Belastungen, so dass insgesamt eine Art Verkeilen der Gewindeflanken beim Gewindeschneiden vermieden ist. Durch diese Maßnahme sind deutlich geringere Umformkräfte als bei einer herkömmlichen Schraube erforderlich. Der relativ große Grad an Unrundheit ermöglicht daher das Gewindefurchen auch in höchstfesten Stahlblechen.investigations have shown that such a relatively high degree of out-of-roundness when threading in ultra-high strength Steel sheets is particularly advantageous. Because of the flattened threads are free spaces formed, the thread furrows a Ausweichraum for the displaced sheet material Offer. The thread is therefore not completely circumferential when threading in contact with the sheet material. Rather, there is in the field of receding Thread sections zones of lesser loads, making a total of one Type wedging the thread flanks avoided during thread cutting is. By this measure are significantly lower forming forces than a conventional screw required. The relatively large one Degree of out-of-roundness therefore the thread furrows also in high-strength steel sheets.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Anordnung von drei gleichmäßig um den Umfang herum verteilten zurückstehenden Gewindepartien erwiesen, so dass gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung drei derartige Bereiche vorgesehen sind.When Particularly advantageous, the arrangement of three evenly around the Scope distributed around receding Threaded parts proved, so that according to a preferred embodiment three such areas are provided.

Zweckdienlicherweise sind zurückstehenden Gewindepartien durch einen Gewindeformvorgang, insbesondere Gewindewalzen, an einem Rohling erzeugt, welcher bereits Rohling-Planflächen aufweist. D.h. die Unrundheit ist bereits durch die Rohling-Planflächen am Rohling vorgesehen. Nach dem Gewindeformvorgang erfolgt keine weitere Behandlung, wie beispielsweise Schleifen. Der Rohling wird hierbei üblicherweise durch einen Pressvorgang erzeugt.Conveniently, backward thread parts are by a thread forming process, in particular thread rolling, on a blank he testifies, which already has blank plan surfaces. That is, the out-of-roundness is already provided by the blank plan surfaces on the blank. After the thread forming process, no further treatment, such as grinding, occurs. The blank is usually produced by a pressing process.

Um die auftretenden Drehmomente und Drehkräfte gering zu halten weist der konische Teilbereich zweckdienlicherweise einen Spitzenwinkel im Bereich von etwa 8 bis 11° auf. Unter Spitzenwinkel wird hierbei die Neigung der durch die Konizität gebildeten Kegelmantelfläche gegenüber der Schraubenlängsachse verstanden.Around has to keep the occurring torques and rotational forces low the conical portion expediently has a point angle in the Range from about 8 to 11 °. In this case, the angle of inclination of the conicity is formed by the point angle Conical surface across from the screw longitudinal axis Understood.

Bevorzugt weist hierbei der konische Teilbereich eine Länge auf, die etwa 50 bis 150% des Schraubennenndurchmessers beträgt. Durch diese Länge ist ein allmähliches Furchen und Ausbilden des Muttergewindes erreicht. Durch die Länge des konischen Teilbereichs in Verbindung mit dem vergleichsweise großen Spitzenwinkel ergibt sich zugleich ein vergleichsweise großer Unterschied zwischen dem Außendurchmesser am Beginn der Furchspitze und dem Außendurchmesser am Ende des konischen Teilbereichs. So nimmt der Durchmesser von der Spitze bis zum Ende des Teilbereichs vorzugsweise zwischen 25 und 35% und insbesondere um etwa 30% zu, d.h. der große Durchmesser an dem Schraubenkopf zugewandten Ende des konischen Teilbereichs beträgt etwa das 1,3fache der vorderen Stirnfläche des konischen Teilbereichs.Prefers Here, the conical portion has a length that is about 50 to 150% of the nominal screw diameter. By this length is a gradual Grooves and forming the nut thread reached. By the length of the conical Subarea in connection with the comparatively large point angle At the same time, there is a comparatively large difference between the outer diameter at the beginning of the furrow tip and the outside diameter at the end of the conical section. So the diameter of the top decreases until the end of the sub-range preferably between 25 and 35% and in particular by about 30%, i. the large diameter on the screw head facing end of the conical portion is about 1.3 times the front face of the conical section.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist weiterhin vorgesehen, dass die nach Art von Planflächen ausgebildeten, zurückstehenden Gewindepartien unter einem Planflächenwinkel zur Schraubenlängsachse orientiert sind, der kleiner als der Spitzenwinkel ist. Insbesondere ist der Planflächenwinkel etwa 2° bis 5° kleiner als der Spitzenwinkel. Durch diese Maßnahme ist die Unrundheit über den konischen Teilbereich hinaus zum Schraubenkopf weiter geführt, so dass zweckdienlicherweise die zurückstehenden Gewindepartien sich über den konischen Teilbereich hinaus in Richtung zum Schraubenkopf erstrecken. Die Länge des sich über den konischen Teilbereich hinaus erstreckenden Teilbereichs der Gewindepartien beträgt hierbei etwa vorzugsweise 50 bis 100% des Schraubennenndurchmessers.According to one appropriate training is further provided that the in the manner of plane surfaces trained, reclining Thread parts under a plane surface angle to the screw longitudinal axis which is smaller than the point angle. Especially is the plane surface angle about 2 ° to 5 ° smaller as the point angle. By this measure, the out-of-roundness is above the conical Part of the area further out to the screw head, so that expediently the receding ones Thread parts over extend the conical portion out towards the screw head. The length of himself over the conical portion extending out portion of the Thread parts is in this case, preferably about 50 to 100% of the nominal diameter of the screw.

Bevorzugt weist das Gewindeteil an seinem dem Schraubenkopf zugewandten Endbereich einen Gewindeauslauf mit einem im Vergleich zu einem mittleren Gewindeteilbereich vergrößerten Gewindeaußendurchmesser auf. Durch diesen vergrößerten Gewindeaußendurchmesser wird ein höheres Überdrehmoment erreicht, was besonders bei dünnen Blechen mit hohen Zugfestigkeiten von besonderem Vorteil ist. Unter Überdrehmoment wird hierbei das Drehmoment verstanden, ab dem die Schraube überdreht, also das zuvor erzeugte Muttergewinde versagt. Durch die Anordnung des Gewindeauslaufs mit vergrößertem Gewindeaußendurchmesser muss beim Eindringen der Schraube ein zusätzliches Drehmoment für das Eindrehen des Gewindeauslaufs in das Blech aufgewandt werden. Das insgesamt aufzuwendende Drehmoment, bevor ein Überdrehen erfolgt, und damit das Überdrehmoment ist daher vergrößert.Prefers has the threaded portion at its end facing the screw head a threaded outlet with a compared to a central threaded portion enlarged outer thread diameter on. Through this enlarged outer thread diameter becomes a higher over torque achieved, especially with thin ones Sheet with high tensile strength is of particular advantage. Under overturning torque this is understood to mean the torque from which the screw turns over, So the previously generated nut thread fails. By the arrangement the thread outlet with increased thread outside diameter must be an additional torque for screwing in when the screw penetrates the threaded outlet are expended in the sheet. The total Torque to be applied before overwinding, and thus the over torque is therefore enlarged.

Zweckdienlicherweise ist hierbei der Gewindeauslauf in Richtung zum Schraubenkopf konisch zunehmend ausgebildet, so dass beim Eindrehen ein zunehmend größerer Anteil des Drehmoments für das Eindrehen des Gewindeauslaufs benötigt wird.Conveniently, Here, the thread outlet in the direction of the screw head is conically increasing formed so that when screwing an increasingly larger proportion of the torque for the Screwing the thread outlet is needed.

Bevorzugt weist hierbei der Gewindeauslauf einen im Vergleich zum Schraubennenndurchmesser um 0,5 bis 3% vergrößerten Gewindeaußendurchmesser auf. Der Gewindeaußendurchmesser des Gewindeauslaufs ist hierbei an der Stelle des maximalen Außendurchmessers am Gewindeauslauf bestimmt, also in der Regel am dem Schraubenkopf zugewandten Ende des Gewindes.Prefers In this case, the thread outlet a order compared to the nominal screw diameter 0.5 to 3% enlarged external thread diameter on. The outer thread diameter the thread runout is at the point of maximum outside diameter determined at the thread outlet, so usually on the screw head facing the end of the thread.

Vorzugsweise weist zudem der Gewindeauslauf eine Länge auf, die etwa 20 bis 30% und insbesondere 25% der Gesamtlänge des Gewindeteils beträgt.Preferably In addition, the thread outlet has a length which is about 20 to 30% and in particular 25% of the total length of the threaded part amounts.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist endseitig am konischen Teilbereich anschließend ein zylindrischer Ansatz vorgesehen, dessen Länge vorzugsweise bis zu 0,5 des Schraubennenndurchmessers beträgt.According to one expedient development is the end of the conical portion then one provided cylindrical approach, whose length is preferably up to 0.5 of the nominal screw diameter.

Um ein Furchen in dem hochfesten Material oder Werkstoff des Blechs zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass die Festigkeit der gewindefurchenden Schraube höher als die des Materials ist, in das das Gewinde eingeformt werden soll. Mit zunehmender Festigkeit wird das Material jedoch zunehmend auch spröde, und es wächst die Bruchgefahr. Der Werkstoff, aus dem die Schraube hergestellt ist, entspricht daher allgemein einem niedriglegierten Vergütungsstahl mit hoher Duktilität im vergüteten Zustand. Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist nunmehr vorgesehen, dass die Furchspitze eine gegenüber der restlichen Schraube erhöhte Festigkeit aufweist. Dies wird insbesondere durch eine partielle Wärmebehandlung, insbesondere eine partielle induktive Vergütung erzielt. Die Festigkeit der Furchspitze liegt zweckdienlicherweise hier bei etwa 30 bis 50% oberhalb der Festigkeit des Werkstoffs, in dem das Gewinde erzeugt wird. Demzufolge ist es nicht erforderlich und auch nicht vorgesehen, dass die Festigkeit der Rest schraube, also der Schraube ohne Furchspitze, nennenswert über der Festigkeit des Blechmaterials liegt.In order to allow furrows in the high-strength material or material of the sheet, it is required that the strength of the thread-forming screw is higher than that of the material into which the thread is to be formed. However, as the strength increases, the material becomes increasingly brittle and the danger of breakage increases. The material from which the screw is made therefore generally conforms to a low alloy quenched and tempered high ductility steel. According to an expedient development it is now provided that the Furchspitze has a relation to the remaining screw increased strength. This is achieved in particular by a partial heat treatment, in particular a partial inductive compensation. The strength of the furrow tip is suitably about 30 to 50% above the strength of the material in which the thread is produced. Accordingly, it is not necessary or even provided that the strength of the rest of the screw, so the screw without Furchspitze, appreciably above the strength of Sheet metal lies.

Um einen sicheren Korrosionsschutz der Schraube zu gewährleisten, weist die Schraube eine Korrosionsschutzschicht mit einer Mindestschichtdicke von etwa 8μm auf. Diese ist zweckdienlicherweise eine Zink-Nickel-Schicht. Durch die hohe Eigenfestigkeit der Zink-Nickel-Schicht kann diese die hohen auftretenden Reibungskräfte beim Eindrehen sicher übertragen, ohne sich selbst stark abzureiben. Mit der Mindestschichtdicke ist selbst bei unterstelltem Abrieb noch eine ausreichende Korrosionsschutzschicht gewährleistet.Around to ensure safe corrosion protection of the screw the screw has a corrosion protection layer with a minimum layer thickness of about 8μm on. This is expediently a zinc-nickel layer. By The high intrinsic strength of the zinc-nickel layer can make this the high occurring friction forces safely transferred when screwed in, without abrading yourself. With the minimum layer thickness is even with assumed abrasion still a sufficient corrosion protection layer guaranteed.

Um weiterhin die Reibung beim Eindrehen der Schraube in das Blechteil möglichst gering zu halten, ist zusätzlich eine reibungsmindernde äußere Gleitschicht aufgebracht. Die Gleitschicht weist also eine Schmierwirkung auf und ist insbesondere nichtmetallisch. Als Gleitschicht wird beispielsweise eine Wachsschicht oder dgl. verwendet. Insgesamt ist daher ein Schichtensystem aus Korrosionsschutzschicht und Gleitschicht ausgebildet.Around Furthermore, the friction when screwing the screw in the sheet metal part preferably to keep low is additional a friction-reducing outer sliding layer applied. The sliding layer thus has a lubricating effect and is especially nonmetallic. As a sliding layer, for example a wax layer or the like is used. Overall, therefore, is a layer system formed from corrosion protection layer and sliding layer.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in teilweise schematischen Darstellungen:One embodiment The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. It each show in partially schematic representations:

1 eine Seitenansicht einer gewindefurchenden Dünnblechschraube für hoch- und höchstfeste Stahlbleche, 1 a side view of a thread-forming thin sheet metal screw for high and high strength steel sheets,

2 eine Seitendarstellung eines Schraubenrohlings einer gewindefurchenden Schraube gemäß 1, 2 a side view of a screw blank of a thread-forming screw according to 1 .

3 eine weitere Seitenansicht des Schraubenrohlings gemäß 2, der gegenüber der Darstellung gemäß 2 etwas um seine Schraubenlängsachse verdreht ist, 3 another side view of the screw blank according to 2 , the opposite to the representation according to 2 something twisted about its longitudinal axis,

4 eine Seitenansicht gemäß 3 einer alternativen Ausführungsform und 4 a side view according to 3 an alternative embodiment and

5 eine schematische Querschnittsdarstellung zur Erläuterung des Grads der Unrundheit des Gewindeteilbereichs an der Furchspitze. 5 a schematic cross-sectional view for explaining the degree of out-of-roundness of the threaded portion at the Furchspitze.

In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures are the same acting parts with the same reference numerals Mistake.

Die gewindefurchende Schraube 2 umfasst einen Schraubenkopf 4 sowie ein sich an den Schraubenkopf 4 unmittelbar anschließendes Gewindeteil 6. Die Schraube 2 ist um eine Schraubenmittenachse 3 rotationssymmetrisch ausgebildet. Das Gewindeteil 6 weist zum Schraubenkopf 4 hin einen Gewindeauslauf 8, daran anschließend einen mittleren Gewindeteilbereich 10 und an der als Furchspitze ausgebildeten Schraubenspitze einen konischen Teilbereich 12 auf. Während im mittleren Gewindeteilbereich 10 ein gleichbleibender Gewindeaußendurchmesser d1 vorliegt, verbreitert sich im Gewindeauslauf 8 der Gewindeaußendurchmesser zunehmend bis zu einem maximalen Gewindeaußendurchmesser d2, der etwa 0,05–0,15 mm größer ist als der Gewindeaußendurchmesser d1. Im Bereich der Furchspitze verjüngt sich der Außendurchmesser zunehmend bis zu einem minimalen Gewindeaußendurchmesser d3.The thread-forming screw 2 includes a screw head 4 as well as to the screw head 4 immediately following threaded part 6 , The screw 2 is about a screw center axis 3 formed rotationally symmetrical. The threaded part 6 points to the screw head 4 towards a thread outlet 8th , then a middle thread part area 10 and on the screw tip formed as a furrow a conical portion 12 on. While in the middle thread part area 10 a constant outer thread diameter d1 is present widened in the thread outlet 8th the outer thread diameter increases up to a maximum outer thread diameter d2, which is about 0.05-0.15 mm larger than the outer thread diameter d1. In the area of the furrow, the outer diameter increasingly tapers to a minimum external thread diameter d3.

Die Furchspitze weist einen unrunden Gewindeteilbereich auf. Hierzu sind die einzelnen Gewindegänge zurückstehend, so dass zurückstehende Gewindepartien 14 ausgebildet sind. Die Gewindepartien 14 erstrecken sich in Längsrichtung über mehrere Gewindegänge hinweg. Jeder Gewindegang bildet einen zurückstehenden Teil-Bereich 14A,B,C aus.The Furchspitze has a non-circular threaded portion. For this purpose, the individual threads are receding, so that backward threaded parts 14 are formed. The thread parts 14 extend longitudinally over several threads away. Each thread forms a recessed part area 14A . B . C out.

Zur Herstellung der Schraube 2 wird zunächst ein Schraubenrohling 16 durch ein Pressverfahren hergestellt, wie er in den 2 und 3 dargestellt ist. Auf den Schraubenrohling 16 wird durch insbesondere Gewindewalzen das Gewinde aufgebracht. Anschließend wird die Furchspitze partiell wärmebehandelt, so dass diese eine im Vergleich zu der Restschraube höhere Festigkeit aufweist. Schließlich wird die dann vorliegende blanke Schraube noch mit einem Schichtsystem versehen, z.B. bestehend aus einer Korrosionsschutzschicht auf Zink-Nickel-Basis sowie einer zusätzlichen Gleitschicht (Schichten sind hier jeweils nicht explizit dargestellt).For making the screw 2 First, a screw blank 16 produced by a pressing process, as in the 2 and 3 is shown. On the screw blank 16 is applied by particular thread rolling the thread. Subsequently, the furrow is partially heat treated so that it has a higher strength compared to the residual screw. Finally, the then existing bare screw is still provided with a layer system, for example consisting of a corrosion protection layer on zinc-nickel base and an additional sliding layer (layers are not explicitly shown here).

Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, weist bereits der Schraubenrohling 16 die für die fertige Schraube 2 maßgeblichen geometrischen Eigenschaften auf. Durch das Gewindewalzen wird die durch den Schraubenrohling 16 definierte Grundgeometrie qualitativ nicht mehr verändert.Like from the 2 and 3 shows, already the screw blank 16 the for the finished screw 2 relevant geometric properties. By thread rolling is the through the screw blank 16 defined basic geometry no longer qualitatively changed.

Wie aus den 2 und 3 zu entnehmen ist, weist das Gewindeteil 6 eine Gesamtlänge L auf. Zum Schraubenkopf 4 hin geht das Gewindeteil 6 unmittelbar über einen Unterkopfradius in den Schraubenkopf 4 über. Der Gewindeauslauf 8 weist eine Länge L1, der konische Teilbereich 12 eine Länge L2 und die bereits auf dem Schraubenrohling 16 angebrachte Rohling-Planfläche 18 eine Länge L3 auf. L3 ist hierbei größer als L2, so dass sich die Planfläche 18 um eine Länge ΔL über den konischen Teilbereich 12 hinaus erstreckt. In Bezug auf einen Schraubennenndurchmesser d1 (vgl. 1) betragen im Ausführungsbeispiel L1 etwa 2/3 von d 1, L2 etwa 0, 5 von d 1, L3 etwa ¾ von d 1 und ΔL etwa 1/3 von d 1. Die einzelnen Längen liegen bevorzugt in den in den Ansprüchen niedergelegten Bereichen. Diese haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen.Like from the 2 and 3 can be seen, has the threaded part 6 a total length L on. To the screw head 4 there goes the threaded part 6 immediately above a subheading radius into the screw head 4 above. The thread outlet 8th has a length L1, the conical portion 12 a length L2 and already on the screw blank 16 attached blank plane surface 18 a length L3. L3 is larger than L2, so that the plane surface 18 by a length ΔL over the conical portion 12 extends beyond. With regard to a nominal screw diameter d1 (cf. 1 ) are in the embodiment L1 about 2/3 of d 1, L2 about 0, 5 of d 1, L3 about ¾ of d 1 and ΔL about 1/3 of d 1. The individual lengths are preferably in the areas set out in the claims , These have proven to be particularly advantageous.

Im Bereich des mittleren Gewindeteilbereichs 10 weist der Schaubenrohling 16 einen Rohling-Durchmesser D1, an seinem dem Schraubenkopf 4 zugewandten Ende am Ende des Gewindeauslaufs 8 einen maximalen Rohling-Durchmesser D2 und an seinem dem Schraubenkopf 4 abgewandten Ende einen minimalen Rohling-Durchmesser D3 auf. Die Rohling-Durchmesser D1-D3 korrespondieren zu den Gewindeaußendurchmesser d1 – d3 der fertigen Schraube und legen diese fest. Der Gewindeaußendurchmesser im mittleren Gewindeteilbereich 10 definiert den Schraubennenndurchmesser d2. Die Verhältnisse der Rohling-Durchmesser D1-D3 untereinander bleiben auch nach dem Gewindeformvorgang erhalten, so dass die Gewindeaußendurchmesser d1-d3 die gleichen Verhältnisse untereinander aufweisen. Das Verhältnis von D1/D3 liegt etwa im Bereich 1,3.In the area of the middle thread part area 10 points the screw blank 16 a blank diameter D1, at its the screw head 4 facing end at the end of the thread spout 8th a maximum blank diameter D2 and at its the screw head 4 facing away from a minimum blank diameter D3. The blank diameters D1-D3 correspond to the thread outer diameter d1 - d3 of the finished screw and set them. The outer diameter of the thread in the middle thread part area 10 defines the nominal screw diameter d2. The ratios of the blank diameter D1-D3 among each other remain even after the thread forming process, so that the outer thread diameter d1-d3 have the same relationships with each other. The ratio of D1 / D3 is approximately in the range of 1.3.

Wie weiterhin aus 3 zu entnehmen ist, weist der konische Teilbereich 12 einen relativ großen Spitzenwinkel α zwischen 8 und 11° auf. Im Ausführungsbei spiel liegt er bei 11°. Gleichzeitig ist die Rohling-Planfläche 18 unter einem Planflächenwinkel β angeordnet, welcher kleiner als der Spitzenwinkel α ist und im Ausführungsbeispiel bei etwa 8° liegt. Wie aus der 3 zu entnehmen ist, sind der Spitzenwinkel α und der Planflächenwinkel β jeweils definiert durch die Neigung der Rohling-Planfläche 18 bzw. der Neigung der Mantelfläche des konischen Teilbereichs 12 gegenüber der Schraubenmittenachse 3.How to continue 3 can be seen, has the conical portion 12 a relatively large tip angle α between 8 and 11 °. In Ausführungsbei game he is 11 °. At the same time, the blank plane is 18 arranged under a plane surface angle β, which is smaller than the tip angle α and in the exemplary embodiment is about 8 °. Like from the 3 can be seen, the apex angle α and the plane surface angle β are each defined by the inclination of the blank plane 18 or the inclination of the lateral surface of the conical portion 12 opposite the screw center axis 3 ,

Eine alternative Ausgestaltung ist 4 zu entnehmen. Hierbei schließt sich endseitig an den konischen Teilbereich 12 ein zylindrischer Ansatz an, dessen Länge L4 etwa bis zu dem 0,5-fachen des Schraubennenndurchmessers d1 beträgt.An alternative embodiment is 4 refer to. This is closed at the end of the conical portion 12 a cylindrical projection whose length L4 is approximately up to 0.5 times the nominal screw diameter d1.

Wie aus der schematischen, stark vereinfachten Darstellung der 5 zu entnehmen ist, sind über den Umfang gleichmäßig verteilt insgesamt drei abgeflachte und zurückstehende Gewindepartien 14 vorgesehen. In dieser Querschnittsdarstellung bilden die Gewindepartien 14 Linien, die Sehnen eines teilweise gestrichelten Außenkreises 22 darstellen. Eine Sehne ist allgemein ein Teilstück einer Sekante eines Kreises und weist einen Abstand zum Kreismittelpunkt auf, der geringer ist als der Radius. Gleichzeitig bilden die Linien Tangenten eines Innenkreises 24. Durch die unrunde Ausgestaltung ergibt sich allgemein also eine von der Kreisform abweichende Querschnittsfläche oder – kontur (durchgezogene Linie in 4) und der Abstand der Umfangslinie zur Schraubenmittenachse 3 variiert zwischen einem minimalen Abstand und einem maximalen Abstand. Der minimale Abstand ist hierbei definiert durch den Innenkreisradius r1 des Innenkreises 24 und der maximale Abstand durch den Außenkreisradius r2 des Außenkreises 22. Über das Verhältnis des Innenkreisradius r1 zum Außenkreisradius r2 ist ein Grad der Unrundheit definiert. Je größer das Verhältnis r2/r1 ist, desto größer ist die Unrundheit. Für die Schraube 2 ist nunmehr vorgesehen, dass der Außenkreisradius r2 etwa 5 bis 20% größer ist als der Innenkreisradius. Das Verhältnis r2/r1 liegt daher etwa im Bereich 1,05 bis 1,2.As from the schematic, highly simplified representation of 5 can be seen, are evenly distributed over the circumference three flattened and backward threaded parts 14 intended. In this cross-sectional view form the threaded sections 14 Lines, the tendons of a partially dashed outer circle 22 represent. A tendon is generally a segment of a secant of a circle and has a distance to the center of the circle that is less than the radius. At the same time the lines form tangents of an inner circle 24 , Due to the non-circular configuration, a cross-sectional area or contour deviating from the circular shape generally results (solid line in FIG 4 ) and the distance of the circumferential line to the screw center axis 3 varies between a minimum distance and a maximum distance. The minimum distance is defined by the inner circle radius r1 of the inner circle 24 and the maximum distance through the outer circle radius r2 of the outer circle 22 , A degree of out-of-roundness is defined by the ratio of the inner circle radius r1 to the outer circle radius r2. The larger the ratio r2 / r1, the greater the out-of-roundness. For the screw 2 it is now provided that the outer circle radius r2 is about 5 to 20% larger than the inner circle radius. The ratio r2 / r1 is therefore approximately in the range 1.05 to 1.2.

Insbesondere durch die Kombination der hier beschriebenen Maßnahmen ist eine gewindefurchende Stahlschraube angegeben, die als Dünnblechschraube für hoch- und höchstfeste Bleche mit Materialstärken zwischen 0,5 und 2,5 mm hervorragend geeignet ist. Für diese Eignung ist insbesondere das Zusammenspiel der Merkmale der Unrundheit mit dem hohen Grad an Unrundheit, des Gewindeauslaufs mit dem vergrößerten Außendurchmesser, der Furchspitze mit der partiell erhöhten Festigkeit sowie des Schichtensystems bestehend aus Korrosionsschutzschicht und Gleitschicht maßgebend. Mit einer derartigen Dünnblechschraube ist im Rahmen einer Prozessautomatisierung ein automatisiertes Fügen mit hoher Prozesssicherheit gewährleistet.Especially by the combination of the measures described here is a thread-forming Specified as a thin sheet metal screw for high and supreme firm Sheets with material thicknesses between 0.5 and 2.5 mm is excellent. For this Suitability is in particular the interplay of the features of out-of-roundness the high degree of out-of-roundness, the thread spout with the increased outside diameter, the furrow peak with the partially increased strength and the layer system consisting of anti-corrosion layer and sliding layer. With such a thin sheet metal screw is part of a process automation with an automated joining ensures high process reliability.

22: Schraubescrew
33: SchraubenmittelachseScrew the central axis
44: Schraubenkopfscrew head
66: Gewindeteilthreaded part
88th: Gewindeauslaufthread run
1010: mittlerer Gewindeteilbereichmiddle Threaded portion
1212: konischer Teilbereichconical subregion
1414: zurückstehende Gewindepartiereceding threaded section
14A,B,C14A, B, C: Teil-BereichePartial areas
1616: Schraubenrohlingscrew blank
1818: Rohling-PlanflächeBlank plane surface
2222: Außenkreisouter circle
2424: Innenkreisinner circle
LL: Gesamtlängeoverall length
L1L1: Länge des GewindeauslaufsLength of the thread runout
L2L2: Länge des konischen TeilbereichsLength of the conical section
L3L3: Länge der Rohling-PlanflächeLength of Blank plane surface
L4L4: Länge des zylindrischen AnsatzesLength of the cylindrical approach
D1D1: Gewindeaußendurchmesser des Rohlings im mittl. GewindeteilbeOuter thread diameter of the blank in the middle Gewindeteilbe
: reichrich
D2D2: Gewindeaußendurchmesser des Rohlings im GewindeauslaufOuter thread diameter of the blank in the thread outlet
D3D3: Gewindeaußendurchmesser des Rohlings an der FurchspitzeOuter thread diameter of the blank at Furchspitze
r1r1: InnenkreisradiusInner circle radius
r2r2: AußenkreisradiusOuter circle radius
αα: SpitzenwinkelPoint angle
ββ: PlanflächenwinkelPlane surface angle
d1d1: Gewindeaußendurchmesser im mittleren GewindeteilbereichOuter thread diameter in the middle thread part area
d2d2: Gewindeaußendurchmesser im GewindeauslaufOuter thread diameter in the thread outlet
d3d3: Gewindeaußendurchmesser an der FurchspitzeOuter thread diameter at the furrow point

Claims

Thread-forming screw ( 2 ) with a threaded part ( 6 ) and a screw head ( 4 ), wherein the threaded part ( 6 ) at its the screw head ( 4 ) facing away from a conical portion ( 12 ) having a furrow point and a non-circular threaded portion which deviates in cross-section from the circular shape and varies between a minimum distance (r1) and a maximum distance (r2) to the screw center axis, wherein the maximum distance (r2) about 2.5% 10% greater than the minimum distance (r1).

Screw ( 2 ) according to claim 1, in which the non-round thread part region is evenly distributed over the circumference of three recessed thread parts ( 14 ) having.

A screw according to claim 2, in which the non-round threaded portion is formed by a thread forming operation on an already non-round screw blank ( 16 ) is generated.

Screw ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which the conical portion ( 12 ) has a point angle (α) in the range of about 8 ° to 11 °.

Screw ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which the length (L2) of the conical portion ( 12 ) is about 50 to 150% of the nominal diameter of the screw (d1).

Screw ( 2 ) according to one of claims 2 to 5, in which the threaded parts ( 14 ) under a plane angle (ß) to the screw center axis ( 3 ) which is smaller than the apex angle (α).

Screw ( 2 ) according to one of claims 2 to 6, in which the threaded parts ( 14 ) over the conical portion ( 12 ) out in the direction of the screw head ( 4 ).

A screw according to claim 7, wherein the length (ΔL) of the over the conical portion ( 12 ) extending part of the threaded sections ( 14 ) is about 25 to 50% of the nominal diameter of the screw (d1).

Screw ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which the threaded part ( 6 ) at its the screw head ( 4 ) facing end a threaded outlet ( 8th ) with one compared to a middle threaded portion ( 10 ) Has enlarged outer diameter (d2).

Screw ( 2 ) according to claim 9, wherein the thread outer diameter (d2) of the thread outlet ( 8th ) is about 0.5 to 3% larger than the nominal screw diameter (d1).

Screw ( 2 ) according to claim 9 of 10, wherein the thread outlet ( 8th ) towards the screw head ( 4 ) is conically increasingly formed.

Screw ( 2 ) according to one of Claims 9 to 11, in which the threaded outlet ( 8th ) has a length which is about 20 to 30% and in particular about 25% of the total length of the threaded part ( 6 ) is.

Screw ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which adjoins the conical portion of a cylindrical neck.

Screw ( 2 ) according to claim 13, wherein the cylindrical projection has a length (L4) which is up to about 0.5 of the nominal screw diameter (d1).

Screw ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which the furrow point has an increased strength.

Screw ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein a corrosion protection layer is provided with a minimum layer thickness of about 8 microns.

Screw ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which a zinc-nickel layer is applied as corrosion protection layer.

Screw ( 2 ) according to one of the preceding claims, in which a friction-reducing outer sliding layer is applied.