DE202012009121U1

DE202012009121U1 - Trilobulare Schraube

Info

Publication number: DE202012009121U1
Application number: DE201220009121
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2012-11-12
Anticipated expiration: 2022-09-22

Abstract

Trilobulare Schraube (1) mit einem Schraubenkopf (10) und einem Schraubenschaft (20), über den sich zumindest über einen Teilabschnitt ein Gewinde (30) erstreckt, das zumindest teilweise eine trilobulare Gestalt besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilabschnitt des Gewindes (30) als asymetrisches Gewinde ausgebildet ist, dessen Gewindeflanke (41, 42) im Verlauf des Gewindegangs mit ihrer Schulter (51, 57) und/oder Sohle (53, 54) gegenüber dem Kerndurchmesser (29) unterschiedliche Winkel bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine trilobulare Schraube gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur einwandfreien Verschraubung von Bauteilen ist es erwünscht, dass die Eindrehmomente der Schraube möglichst gering gehalten werden. Die Wahl einer geeigneten Gewindeart mit einer optimierten Gewindegeometrie spielt dabei eine entscheidende Rolle für das Erreichen zufriedenstellender Einschraubwerte.
In der DE 33 32 570 A1 ist eine trilobulare Schraube beschrieben, deren trilobularer Gewindeabschnitt am Ende des Schaftes in Richtung des Kopfes der Schraube ansteigend ausgebildet ist. Das Gewinde wird beim Eindrehen der Schraube im Bauteil spanlos geformt, indem eine Materialverdrängung durch Kaltverformung erfolgt und durch die das Material der Kernbohrung die Gewindeflanken der Schraube umfließt. Nachteilig ist, dass sich das Eindrehmoment mit zunehmender Einschraubtiefe kontinuierlich erhöht.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schraube bereitzustellen, mit der die Nachteile der bekannten Schrauben insgesamt vermieden bzw. beseitigt werden. Insbesondere ist es Ziel der Erfindung, ein durch geringe Eindrehmomente optimiertes Eindrehverhalten der Schraube zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schraube mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß der Erfindung wird eine trilobulare Schraube mit einem Schraubenkopf und einem Schraubenschaft, über den sich zumindest über einen Teilabschnitt ein Gewinde erstreckt, das zumindest teilweise eine trilobulare Gestalt besitzt, vorgeschlagen.
Die erfindungsgemäße Schraube zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein Teilabschnitt des Gewindes als asymetrisches Gewinde ausgebildet ist, dessen Gewindeflanke mit ihrer Schulter und/oder Sohle im Verlauf des Gewindegangs gegenüber dem Kerndurchmesser unterschiedliche Winkel bildet.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass sich das Einschraubverhalten erheblich verbessert, indem das Einschraubmoment deutlich reduziert wird. Durch die wechselnde Winkelstellung der Gewindeflanken, was durch ein Abklappen des Gewindeganges erreicht wird, kann die Spaltwirkung signifikant verkleinert werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gewindeflanke mit ihrer Schulter und/oder ihrer Sohle im Verlauf mindestens einer Gewindesteigung gegenüber dem Kerndurchmesser unterschiedliche Winkel bildet.
Der Wechsel des Winkels in nur einem Steigungsbereich führt zu einem weiter verbesserten Einschraubverhalten. Die Einschraubgegenkräfte wirken übergangslos, wodurch Spitzengegenkräfte nicht schlagartig auftreten können. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die Schraube kontinuierlich in den Schraubuntergrund eindreht.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Gewindeflanke zur Schraubenspitze hin abgeklappt ist, wodurch der Winkel zwischen Flankensohle und Kerndurchmesser reduziert wird und in diesem Bereich kein Kontakt zum Gegengewinde vorliegt. Der gleiche Effekt wird erzielt, wenn die Gewindeflanke von der Schraubenspitze weg geklappt ist, wodurch der Winkel zwischen Flankenschulter und Kerndurchmesser reduziert wird. Durch das Ausscheiden der Flankenkontakte im Gegengewinde, werden die Reibkräfte und damit das Einschraubmoment signifikant reduziert.
Diese Vorteile werden weiterhin verbessert, wenn die der Schraubenspitze nahe Gewindeflanke und/oder die der Schraubenspitze ferne Gewindeflanke nach einer ¾ Umdrehung abklappt wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Gewindeflanke innerhalb einer Steigung gegenläufig abgeklappt ist, wodurch die Größe der zu tolerierenden Einschraubgegenkräfte optiert wird.
Die Erfindung sieht vor, dass die Schraube durch einen zylindrischen Draht gebildet ist. Bevorzugt führt die jeweils abgeklappte Gewindeflanke bis in den zylindrischen Teil der Schraube.
Die Erfindung sieht auch vor, dass die Schraube durch einen annähernd trilobular vorgeformten Draht gebildet wird. Dies erleichtert deren Herstellungsprozess erheblich.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Schraube,
2 eine Draufsicht auf den Schraubenkopf,
3 eine perspektivische Darstellung der Schraube,
4 eine perspektivische Darstellung eines trilobularen Gewindeabschnittes,
5 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Schraube im Bereich der Schraubenspitze,
5a eine Vergrößerung des Querschnittes gem. 5
6 eine Seitenansicht des in 1 mit „L” gekennzeichneten Details der erfindungsgemäßen Schraube im Bereich des winkelwechselnden Bereichs der Gewindeflanken.
Die erfindungsgemäße Schraube 1 umfasst einen Schraubenkopf 10 und einen Schraubenschaft 20. Die in der Zeichnung verwendeten Bezeichnungen der einzelnen Schraubenabschnitte, orientieren sich an den allgemein üblichen Begriffen, die sich aus dem Verlauf der s. g. Schraubenlinie ergeben, die entsteht, wenn sich auf der Mantelfläche der sich drehenden Schraube ein Punkt gleichmäßig in Längsrichtung, also in Richtung der Schraubenachse, bewegt. Die Längsverschiebung dieses Punktes bei einer Schraubenumdrehung ist die Steigung bzw. Gewindesteigung, während der Gesamtverlauf des Gewindes über den Schraubenschaft allgemein als Gewindegang bezeichnet wird. Die Gewindeflanken sind die den Außendurchmesser der Schraube bildenden Gewindebereiche, die je nach Gewindeart, gegenüber dem Schraubenbolzen bzw. Kerndurchmesser eine bestimmte geometrische Beziehung aufweisen, die sich durch den Flankenquerschnitt selbst oder durch deren Winkelstellung ergeben.
Über einen Teilbereich des Schraubenschaftes 20 erstreckt sich ein Gewinde 30. Der Schraubenkopf 10 ist als Flachrundkopf mit einem Innenantrieb 12 in Torx-Form ausgebildet, in den ein entsprechend geformter Schraubenbit zum Drehantrieb der Schraube eingreifen kann. Auf der Unterseite des Schraubenkopfes 10 befinden sich Fräsrippen 14, die ein vollständiges Versenken des Schraubenkopfes ohne ein Vorsenken im Einschraubuntergrund ermöglichen.
Nach einem gewindefreien Abschnitt 22 folgt ein den Einschraubwiderstand reduzierendes Reibgewinde 24, dem sich der Gewindeschaftabschnitt 26 anschließt. Das Gewinde 30 ist ein asymetrisches Gewinde, welches sich bis zur Schraubenspitze 28 hin erstreckt und kegelförmig, spitz ausläuft.
Wie insbesondere in 4 erkennbar ist, handelt es sich bei dem Gewinde um ein trilobulares Gewinde. Trilobulare Schrauben besitzen einen unrunden Gewindequerschnitt, wodurch das Einschraubmoment bereits erheblich verringert wird, weil der Hüllkreis nur mit den Scheitelbereichen 32, 33 und 34 des dreiseitigen Gleichdicks durchlaufen wird.
Die 1, 3 5, 5a und 6 zeigen die erfindungsgemäße Gewindeausgestaltung. Das Gewinde 30 ist asymetrisch ausgebildet und umfasst insgesamt eine für das Eindrehen in Holzuntergründe geeignete Gewindegeometrie. Der Gewindegang besitzt geklappte Flanken 41, 42. Die Gewindeflanke 41 ist im Bild nach rechts, in Richtung der Schraubenspitze 28 geklappt, so dass zwischen der Flankenschulter 51 und dem Kerndurchmesser 29 des Schraubenschaftes 20 bzw. des Gewindeschaftabschnittes 26 ein stumpfer Winkel „α” gebildet ist. Der Winkel „β^„ zwischen Flankensohle 53 und dem Kerndurchmesser 29 des Schraubenschaftes 20 bzw. des Gewindeschaftabschnittes 26 ist leicht spitz ausgebildet. Im weiteren Verlauf klappt die Gewindeflanke 42 des Gewindegangs im Bild nach links in Richtung Schraubenkopf 10, wodurch zwischen der Flankensohle 53 und dem Kerndurchmesser 29 des Schraubenschaftes 20 bzw. des Gewindeschaftabschnittes 26 ein stumpfer Winkel „δ” gebildet ist. Entsprechend ist der Winkel „γ” zwischen der Flankenschulter 57 und dem Kerndurchmesser 29 des Schraubenschaftes 20 bzw. des Gewindeschaftabschnittes 26 spitz ausgeprägt. Die in Richtung Schraubenkopf nachfolgenden Flanken des Gewindeganges durchlaufen dann einen im Einschraubgrund ausgeformten Gegengewindegang ohne Kontakt der Flankenschulter bzw. Sohle, sodass im Zusammenspiel mit der trilobularen Gewindegeometrie die Einschraubgegenkräfte erheblich verringert werden.
Wie insbesondere die 4 verdeutlicht, ist die Schraube aus einem bereits vorgeformten Draht, insbesondere mit einem trilobularischem Querschnitt hergestellt, was fertigungstechnisch von erheblichem Vorteil ist.
Bezugszeichenliste

1: Schraube
10: Schraubenkopf
12: Innenantrieb
14: Fräsrippe
20: Schraubenschaft
22: gewindefreier Abschnitt des Schraubenschaftes
24: Reibgewinde
26: Gewindeschaftabschnitt
28: Schraubenspitze
29: Kerndurchmesser
30: Gewinde
32: Scheitelbereich des trilobularen Gewindes
33: Scheitelbereich des trilobularen Gewindes
34: Scheitelbereich des trilobularen Gewindes
41: Flanke von 30
42: Flanke von 30
51: Flankenschulter von 41
53: Flankensohle von 41
55: Flankensohle von 42
57: Flankenschulter von 42

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3332570 A1 [0003]

Claims

Trilobulare Schraube (1) mit einem Schraubenkopf (10) und einem Schraubenschaft (20), über den sich zumindest über einen Teilabschnitt ein Gewinde (30) erstreckt, das zumindest teilweise eine trilobulare Gestalt besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilabschnitt des Gewindes (30) als asymetrisches Gewinde ausgebildet ist, dessen Gewindeflanke (41, 42) im Verlauf des Gewindegangs mit ihrer Schulter (51, 57) und/oder Sohle (53, 54) gegenüber dem Kerndurchmesser (29) unterschiedliche Winkel bildet.
Trilobulare Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeflanke (41, 42) mit ihrer Schulter (51, 57) und/oder ihrer Sohle (53, 54) im Verlauf mindestens einer Gewindesteigung gegenüber dem Kerndurchmesser (29) unterschiedliche Winkel bildet.
Trilobulare Schraube nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeflanke (41) zur Schraubenspitze (28) hin abgeklappt ist.
Trilobulare Schraube nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeflanke (42) von der Schraubenspitze (29) weg abgeklappt ist.
Trilobulare Schraube nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Schraubenspitze (28) nahe Gewindeflanke (41) nach einer ¾ Umdrehung abklappt.
Trilobulare Schraube nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Schraubenspitze (28) ferne Gewindeflanke (42) nach einer ¾ Umdrehung von der Schraubenspitze (28) weg abklappt.
Trilobulare Schraube nach Anspruche 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeflanke (41 und/oder 42) innerhalb einer Steigung gegenläufig abgeklappt ist.
Trilobulare Schraube nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeklappte Gewindeflanke (41 oder 42) bis in den zylindrischen Teil der Schraube (1) führt.
Trilobulare Schraube nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (1) durch einen zylindrischen Draht gebildet ist.
Trilobulare Schraube nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (1) durch einen annähernd trilobular vorgeformten Draht gebildet ist.