DE2038885A1

DE2038885A1 - Schraubnagel

Info

Publication number: DE2038885A1
Application number: DE19702038885
Authority: DE
Inventors: Gottfried Rockenfeller
Original assignee: Rockenfeller KG
Current assignee: Rockenfeller KG
Priority date: 1970-08-05
Filing date: 1970-08-05
Publication date: 1972-02-10
Also published as: FR2103921A5; NL164937C; NL164937B; NL7110802A; DE2038885C3; AT312377B; CH552756A; DE2038885B2

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH - GERD M Q LLER -D. G ROSSE '

3. 8. 1970 ' g.W- 71: 240

Hockenfeiler KG, Befestigungselemente, 5912 Hilchenbach

Schraubnagel

Die Erfindung betrifft einen mit einem Steilgewinde ausgestatteten Schraubnagel, der in zu verbindendes Material durch Hammerschlage oder unter Druckanwendung, bspw. mittels Eintreib- bzw. Nagelmaschinen, eintreibbar ist. Derartige Schraubnägel bieten eine größere' Sicherheit gegen ■ unbeabsichtigtes Lösen als einfache Nägel; das Bestreben geht aber dahin, durch Weiterbildungen eine noch größere Sicherheit gegen solches Lösen zu erzielen, wobei der Wunsch nach der Möglichkeit willkürlichen Lösens bisher offen blieb.

Beim üblichen Schraubnagel wird durch das Steilgewinde ein Drehen des Schraubnagels während des Eintreibens bewirkt, und den eingetriebenen Schraubnagel beanspruchende Zugkräfte werden von den Flanken des Steilgewindes aufgefangen und beanspruchen de^n Schraubnagel durch ein Moment. Das Steilgewinde kann durch aus dem Nagelkern herausgepreßte Flanken dargestellt sein, wie es das DT-Gbm 1 950 896 zeigt; das Steilgewinde kann aber auch durch in den Kern eingearbeitete, entsprechend geformte Nuten gebildet werden, wie aus dem DT-Gbm 1 883 226 ersichtlich ist. Zur weiteren Sicherheit gegen Lösen solcher Schrauben werden in Verbindung mit einfachen lägeln bereits aus der US-PS 3 112 667 bekannte, sägezahn!'örmig

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profilierte umlaufende Hinge mit dem DT-Gbm 1 944 572 aucn für Schraubnagel vorgeschlagen, wobei für die Hinge entweder besondere Zonen der Länge des Schaftes vorgesehen sein können, oder aber die ^ingzonen dem Steilgewinde überlagert sind. Kach dem JJT-Gbm 1 883 22b wird die Steigerung der BelastungsfähigJteit erzielter Verbindungen u. a. cadurch bewirkt, daß dem Steilgewinde ein übliches Feingewinde überlagert ist. In der Praxis hat es sich gzeigt, daß solche üblichen, in Form eines gleichschenkligen Dreieckes profilierte Gänge eines Feingewindes das Material, in das sie eingetrieben werden, im wesentlichen abscheren, so daß bei den meisten iiaterialien die erhüffte Steigerung der Zugbelastbarkeit nicht auftritt, und nur bei besonders weichem und elastischem Material eine Zunahme der Belastbarkeit erwirkter Verbindungen feststellbar ist. Selbst das scharfkantig ausgeführte sägezahnförmige Profil mit im wesentlichen achsnormal verlaufender steller Flanke zeigt durch diese Kanten trotz des Äbweisens des Materiales an der flach verlaufenden Flanke Schereffekte, und ähnliche Schereffekte treten bä höneren Zugbelastungen durch ungleichmäßige Belastung des haltenden Materiales und hierbei insbesondere durch im Bereiche der Außenkante auftretende Spitzenlasten auf. Selbst wenn statt der sägezahnförmig ausgebildeten Hinge entsprechend profilierte Gänge eines Feingewindes vorgesehen sind, was bisweilen aus Gründen einfacherer Herstellung vorgenommen wird, gelingt es bereits wegen des in Kernnähe des Schraubnagels zerstörten Gefüges des ihn haltenden Materiales nicht, einen solchen Schraubnagel bei Bedarf mit verhältnismäßig geringem Aufwände zu lösen.

Schervorgänge im den Schraubnagel aufnehmenden Material werden weitgehend vermieden, wenn als Sicherungselemente Bingsegmente nach dem DT-Gbm 6 751 370 vorgesehen werden. Durch das besondere Profil wird erreicht, daß beim Eintreiben das umgebende Material durch die Segmente zurück-

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gedrückt wird, ohne zerstört zu werden, so daß es nach Passieren eines Üingsegmentes sich zurückverformen und . über dessen steilen Flanke zu legen vermag. Die Absehrä_ gurig der steilen Flanke ergibt bei Beanspruchungen der hergestellten Verbindung eine radiale Kraftkomponente, mittels deren ein größerer Bereich des umgebenden Materiales zur Aufnahme der Belastung herangezogen wird.

In der Praxis hat es sich gezeigt, daß die Weiterentwick-lung der ein Lösen der Haftnägel unterbindenden Elemente nicht ausreicht, alle an derartige Verbindungsmittel zu stellenden Forderungen zu erfüllen. Zwar lassen sich die bekannten Haftnägel schnell eintreiben, so daß das Herstel len von Verbindungen mit geringem Zeit- und apparativem Aufwand möglich ist, und derart hergestellte Verbindungen erweisen sich bei geeigneter Form der Schraubnagel als hochbelastbar: ein Demontieren bereits verbundener Teile aber ist nicht möglich. In vielen Fällen aber wird es erforderlich, derartige Verbindungen lösbar zu gestalten. So sollte bspw. ein Scharnierband an Möbeln austauschbar gehalten sein, im Falle von Paletten aber erfordert es die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes unbedingt, im Falle von Beschädigungen nicht auf die betreffende Palette zu verzichten, sondern, insbesondere bei leichten Schaden, nur das beschädigte Brett auszuwechseln. Dies läßt sich wirtschaftlich aber nur durchführen, wenn die die Palette zusammenhaltenden Verbindungsmittel lösbar sind.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, Schraubnägel zu schaffen, die zwar gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert sind, ein willkürliches Lösen aber mit geringem Aufwände gestatten.

Gelöst wird diese .aufgäbe, indem ein Schraubnagel mit durcn steil verlaufende Nuten dargestelltem mehrgängigem

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Steilgewinde und einem Feingewinde, dessen in dichtung auf die Spitze des Schraubnagels weisende Flanken flacher verlaufen als die dem Kopf zugewandten, gemäß der Erfindung das Feingewinde an der Spitze beginnend und sich mindestens über das Steilgewinde erstreckend aufweist und die Spitzen des Feingewindes abgerundet verlaufen, während die dem Kopf zugewandten Flanken gegen die Schaftnormale um 3 bis 15° geneigt angeordnet sind; die durch die Nuten begrenzten Gangabschnitte berühren Hierbei jeweils den Umkreis des Schaftquerschnittes mit ihrem tieferen Ende, während ihr höüeres Ende von diesem zurücktritt; der Kopf der Schraube ist mit einem Schlitz zum formschlüssigen Eingreifen eines Werkzeuges ausgestattet.

Bewährt hat es sich, die spitzenseitigen Flanken der Grangabschnitte des Feingewindes nach außen durchzuwölben. Mit Vorteil werden die tieferen .rinden der G-angabschnitte des Feingewindes mit sci±neidenden Stirnfläcnen ausgestattet, l/er Kopf kann mit einem einfacnen Schlitz für übliche Schraubenzieher ausgestattet sein; als nachahmenswert hat es sich aber erwiesen, den Kopf mit einem Kreuzschlitz auszustatten. Als wesentlicn wurde erkannt, den Schraubnagel aus gehärtetem Stahl zu erstellen.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert, üs zeigen hierbei:

Fig. 1 die vergrößerte Ansicht eines mit einem Flachkopf ausgestatteten Schraubnagel,

Fig. 2 weiter vergrößert einen normal zur Achse des Schraubnagels nach Fig. 1 durch dessen Schaft geführten Schnitt und

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Fig. 3 einen Schnitt durch zwei übereinanderliegende Gänge des Feingewindes des Schraubnagels nach

¹ Fig. 1. . : ; ■ ;

Der in den Figuren dargestellte Schraubnagel weist ein an dessen Spitze 1 beginnendes Steilgewinde auf, das durch schraubenlinienförmig angeordnete Nuten 2 gebildet ist. Die Nuten sind so tief eingepreßt, daß ihre Flanken den Schraubnagel beim Eintreiben zu drehen vermögen. Die Nuten sind hierbei so breit gehalten, daß das beim Nageln in sie eintretende Material die hierbei auf treaÜen Tangentialkräfte aufzunehmen vermag. Die begrenzte Breite der Wüten sichert andererseits, daß zwischen ihnen brei-

ϊ>~· te Felder des Kernes stehen bleiben, welche mit einen !''eingewiride 3 ausgestattet werden, dessen Gänge durch die Muten in Gangabschnltte 4 aufgeteilt, werden. Das im wesentlicnen sägeζahnartige"Profil der Gewindeabschnitte 4 ist vergrößert in Fig. 3 gezeigt. Spitzenseitigbeginnt der Gangabschnitt in einer Wurzel 5 und steigt aus dieser zunächst mäßigsteil an. Im weiteren Verlaufe dieser flachen l£lanke wird die Steilheit immer geringer, so daß das Profil dieser Flanke 6 nach außen durchgekrümmt ist, und beim üirreicnen des Scheitels 7 fast achsparallel verläuft. Sie abfallende steile Flanke 8 ist nach Art eines flachen Kegelstumpf es ausgebildet,· und die niantellinien sind gegen die Achsnormale 9 um 10° geneigt. Der Scaeitel selbst ist abgerundet ausgeführt.

Im Ausführungsbeispiel erstrecken sich beide Gewinde über etwa drei Viertel der Schaftlänge. Hierdurch wird eine ausreichende Führung und Sicherung erreicht, und ein kopfseitiger Abschnitt des Schaftes, der ohnehin vom zu haltenden Material umfaßt wird, bleibt im wesentlichen frei.

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Zum üiintreiben wird der aus gehärtetem Staiii bestellende Scnraubnagel mit seiner senarfen Spitze auf die Verbindungsstelle aufgesetzt und bspw. mit einigen riamaierschlägen eingetrieben. JJie schsffe Spitze vermag hierbei nicht nur weichere ^gterialien, Kunststoff, Holz oder dergl., sondern aucn starke oleche, bspw. c mm starkes üisenblech, zu durch dringen, ohne daü der nagel selbst krummgeschlagen würde oder der Kopf und ins besondere vier in diesem vorgesehene Schlitz sich verformten. Vom -iindringen in das zu verbindende naterial an tritt dieses in _ die Nuten 2 ein und bewirkt, daß sich der Schraubnagel ™ mit der durch die üuten vorgegebenen Ganghöhe des oteilgewindes vorwärtsschraubt.-Vom Feingewinde wird üeroei umgebendes Material zurückgedrängt: die Flanken weiten mit ihrer insbesondere in Scheitelnshe geringen Steilheit das umgebende Material, und die Abrundung im Scheitel läßt das Profil ohne scharfe Kante in die steilen Flanken 8 übergehen, so dajj Schervorgänge jeder Art und damit Zerstörung der Struktur des zu verbindenden üateriales unterbleiben. Der Vorgang des Yerbindes ist mit dem vollendeten Eintreiben abgeschlossen, und die erwirkte Verbindung ist sowohl durch das Steilgewinde als aucn durch die stellen Flanken 8 der Gangabschnitte 4 des Feiugewin-& des 3 gegen Lösen gesichert.

Soll bspw. zur Reparatur des die Verbindung aufweisenden Gegenstandes diese gelöst werden, so kann dies mittels eines in den Schlitz 11 eingeführten Schraubenziehers bewirkt werden. Zwar ist es grundsätzlich möglich, das Lösen ausschließlich durch Links-drehen des Schraubenziehers zu erwirken; die jeweils zum höheren rinde 12 vom Umkreis 13 zurücktretenden Gangabschnitte würden sich hierbei zwar in die in den hüten anstehenden Gänge einpressen und jeweils ihren eigenen Gang erweitern, „eserit-

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lieh leichter aber gestaltet sich das Lösen einer durch den Schraubnagel hergestellten Verbindung, wenn zunächst e ine Drehung- im He eht as iniie vorgenommen wir d,; b e 1 d e r di e scharfen, zweckmäßig entsprechend Gewindebohrern ausgebildeten tieferen Enden 14 der Gangabschnitte 4 das vor ihnen in einer Hut anst ehende Mat eri al dur chtrennen und -die Gewindegänge des umgebenden Materiales entsprechend schneidend verlängern bzw. erweitern, lach einerkurzenRechts-drehung etwa um die Breite der Wüten läßt sich der Schraubnagel durch Linksdrehen leicht lösen, und ebenso besteht die Möglichkeit, nach Durchführen der Reparatur das hinterlassene Loch nochmals zu benutzen, um den Schraubnagel oder eine .ein entsprechendes Gewinde aufweisende Schraube wieder einzuschrauben. Da sowohl beim Eintreiben des Schraubnagels als auch bei dessen Lösen das um ihn anstehende Material geschont wird, läßt sich wiederum eine feste Verbindung erwirken.

Bei der üblichen Verwendung des Schraubnagels wird dieser durch Schlagen oder Drücken völlig in das zu verbindende Material eingetrieben. Die Kraft, mit der die mittels des Schraubnagels zu verbindenden Teile zusammengepreßt werden, hängt hierbei von der maximalen, beim Schlagen bzw. Eindrücken entwickelten Kraft ab und kann, bspw. durch die Elastizität der zu verbindenden Materialien, noch gemindert werden. So sperren übliche, formschlüssig das Ausziehen sperrende Elemente nicht absolut jede Rückbewegung: Beim Eintreiben 'wird das den Schraubnagel umgebende Material etwa in Richtung-rom Kopf zur Spitze des lageis beansprucht und gegebenenfalls in dieser Richtung elastisch verformt, während nach Beendigung der eintreibenden Kraft die Vorspannung das umgebende Material in entgegengerichtetem Sinne beansprucht und nunmehr im Gegensinne entsprechend elastisch verformt. Um die Summe der beiden elastischen Verformungen vermag der übliche Schraubnagel nachzugeben. ' Der erfindungsgemäße Schraubnagel gestattet das schnelle Eintreiben üblicher Schraubnägel, er bietet aber darüber-

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hinaus die Möglichkeit, durch eine anschließende kurze Hechtsdrehung mittels eines Werkzeuges, bspw. eines Schraubenziehers, wie bereits beschrieben, das in das haltende Material eingepreßte Feingewinde fertig zu schneiden und den Schraubnagel mittels seines Feingewindes weiterhin einzuschrauben. Da beim Einpressen das umgebende Material nicht zerstört wurde und die beim Einschrauben tragende Flanke infolge ihrer Steilheit nach oben und nach außen Rückhalt findet, läßt sich der erfindungsgern äße Schraubnagel innerhalb der üblichen, Schrauben gegebenen Grenzen nach dem schnellen Eintreiben noch anziehen, so daß der gewünschte Anpreßdruck sicher erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Schraubnagels, die dessen Lösen gestattet, erweitert den Einsatzbereich von Schraubnägeln außerordentlich. Durch die Verwendung harten Materiales, insbesondere gehärteten Stahles, wird einerseits erreicht, daß der Kopf 10 mit dem Schlitz 11 beim Eintreiben nicht verformt wird. Andererseits lassen sich derartige gehärtete, insbesondere mit einer scharfen Spitze ausgestattete Schraubnagel auch bei hartem Material, bspw. zur Befestigung von Blechen oder dergl., verwenden, als wesentlich zeigt es sich hierbei, daß durch verhältnismäßig schmale Wüten 2 breite Gangabschnitte 4 geschaffen werden, welche ohne schneidende und im wesentlichen mit drückender Verformung sich im umgebenden Material Gänge ausbilden, welche nach dem jJÜntreiben sowie gegebenenfalls weiteren Festscnrauben sie halten, welche sie aber auch beim Ausschrauben abzustützen vermögen. Die schonende Behandlung des umgebenden Materiales macht den erfindungsgemäßen Schraubnagel für die unterschiedlichsten Materialien verwendungsfähig. Während als zu befestigendes Material, ohne vorher Löcher zu bohren, nicht nur Faserplatten, Holz, Kunststoff-, Asbest- oder dergleichen Platten, sondern auch verhältnismäßig starke Bleche verwendet werden und selbstverständlich Platten aus Holz, Spanplatten oder dergleichen

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wie ..-üblich;- Anwendung finden können, kann auch als tragendes Material nicht nur Holz oder dergleichen, sondern auch Kunststoff, Blech oder, nach Vorbohren entsprechender Löcher, auch massives Metall dienen, so daß der erfindungsgemäße, zweckmäßig mit einem Zylinderkopf, Halbrundkopf oder dergleichen, aber auch mit einem Linsenkopf ausgestattete Schraubnagel bspw. dazu verwendet werden kann, einfach und schnell bspw. Verkleidungsbleche auf metallenen Maschinenteilen anziehbar und lösbar zu halten: Der Schraubnagel wird in eine entsprechende Bohrung des metallenen Untergrundes eingetrieben, -wobei das zu befestigende Blech einer Bohrung nicht bedarf: Nach..vollendetem Eintreiben kann durch Rechtsdrehen die Haltekraft erhöht werden, und im Bedarfsfealle läßt durch Linksdrehen sich der Schraubnagel entfernen.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausbildung des Ausführungsbeispieles beschränkt. So können bspw. nach Bedarf auch Linseriköpfe, Zylinderköpfe, Halbrundköpfe oder dergleichen an die Stelle des dargestellten Flachkopfes treten, und statt des üblichen, einfachen Schraubenschlitzes kann ein Kreizschlitz für entsprechende Schraubenzieher vorgesehen sein. Ebenso kann sich eines der Gewinde oder können sich beide Gewinde über ^eine größere Schaftlänge erstrecken, und das Steilgewinde sowie das Feingewinde· müssen ebensowenig gleiche Längen aufweisen, wie es erforderlich ist, einen Scnaftteil vom Gew/inde freizuhalten. Insbe%ndere bei kurzen Längen des Schraubnagels und bei Schraubnägeln, welche für dünne Materialien bestimmt sind, empfiehlt es sich, die Gewinde sich soweit wie fertigungsteehniseh möglicn über den gesamten Schaft bis zum Ansatz des Kopfes erstrecken zu lassen. Aus fertigungstechnischen Gründen wird man vielfach darauf verzichten, die Gangabschnitte 4 des Feingewindes bereits von ihrer Kante 14 an vom Umkreis 13 zurücktreten zu lassen. Ohne,wesentliche "Beeinträchtigung der beschriebenen Wirkung kann der wesentliche Teil der Gangabschnitte entlang des Umkreises verlaufen, und nur der letzte, am oberen ünde der Gangabschnitte liegende

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Bereich 4 tritt vom Umkreis zurück, hierdurch entsteht eine Form der Nuten 2, bei der eine der /lanken annähernd senkrecht oder gar leicht hinterschnitten ^r- uf den umkreis stößt, während die andere Flanke uesonders im äußeren Bereich abgerundet verläuft und damit allmählich in den Umnreis übergeht. Auch durch diese ..usiiirirung wird beim tiechtsdrehen des Feingewindes eine scharfe vordere k-.nte gebildet, welche das Gewinde schneidend zu verlängern vermag, und es wird eine abfallende Rückilarike gescnai'fen, vveloue beim Lösen des Schraubnagels die üan₅abscnnitte 4 innerhalb des im umgebenden Material gebildeten /eingewindes funrt.

In allen Fällen ergiot si cn ein Verbindungselement, mit dem nicht nur eine sichere Verbindung schnell iiergestellt werden kann: Als wesentlich hat es sicn gezeigt, daii die einmal hergestellte Verbindung erforderlicnenfalls noch verstärkt werden kann und trotz aller Sicnerneit gegen Lockern und unbeabsichtigtes Lösen im Bedarfsfälle mittels einfacher Werkzeuge lösbar ist.

BAD ORIGlNAU

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Claims

3. β. 1970 g.öl 71 240

iiockenfeller KG, Befestigungselemente, 5912 Hilchenbach Patentansprüche -

Schraubnagel mit einem an der Spitze beginnenden, sich über mindestens die Hälfte der Länge des Schaftes erstreckenden, durch steil γerlauf ende Muten dargestellten mehrgängigen, beim einpressen bzw. -schlagen eine Drehbewegung um sei ne Längsachse bewirkenden Steilgewinde und einem gegen unbeabsichtigtes Lösen sichernden Feingewinde, dessen in Richtung auf die Spitze des Sehraubnagels weisenden Flanken flacher verlaufen als die dessen Kopf zugewandten Flanken, ,
d a d u r c h g e k en η ze i c h η e t , daß das Feingewinde (3) an der Spitze beginnend sich mindestens über das Steilgewinde erstreckt, daß die Scheitel (7) des Feingewindes abgerundet verlaufen, daß die dem Kopf (10) zugewandten steilen Flanken (8) gegen die Schaftnormale um 3 bis 16° geneigt angeordnet sind, daß die G-angabschnitt (4) jeweils mit ihrem tieferen Ende (14) den Umkreis (13) des Schaftquerschnittes berühren und an ihrem höheren Ende (12) von diesem zurücktreten, und daß der Kopf (10) mit einem Schlitz (11) zum formschlüssigen Eingreifen eines riierkzeuges ausgestattet ist,

2. Schraubnagel nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die spitzenseitigen flachen Flanken (6) nach'außen durchgewölbt sind.

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PATENTANWÄLTE F .W . H EM M E R IC H · G E R D M Ü LLE R - D. G B OSSE ~ Vt~

3. Schraubnagel nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die tiefen Enden (14) der Abschnitte (4) des Feingewindes (3) führenden Flanken der Nuten steil und mindestens in ihrem äußeren Bereiche annähernd radial verlaufen, und daß die gegenüberliegenden Flanken mindestens in ihrem Endbereich nach außen zunehmend flacher werdend ausgebildet sind.

4. Schraubnagel nach Ansprüchen 1 bis 3_f dadurch gekennze ichnet, daß die tiefen Enden (14) der Abschnitte (4) des Feingewindes (3) öine schneidende Stirnfläche aufweisen.

5. Schraubnagel nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (10) einen Kreuzschlitz aufweist.

6. Schraubnagel nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er aus hartem Material, Torzugsweise gehärtetem Stahl, besteht.

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