DE2135210C3 - Schwingungswiderstandsfähige selbstgewindeformende Schraube - Google Patents

Description

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stetig ansteigende Führungsflanke (24) jeder Erhebung (18) konvex, und die Rückflanke (26) jeder Erhebung auf den Bereich der tiefsten Steile und zur Verbindung zum nächsten Vorsprung zu konkav geformt ist

3. Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Erhebungen gleichförmig um die Schraubenlängsachse in einer Winkelteilung von etwa 120° verteilt sind.

4. Schraube nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenwendellinien, längs derer die Erhebungen (18) entgegen dem Gewindesinn versetzt sind, eine wesentlich größere Steigung besitzen als das Gewinde.

5. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (14) sich zu dem vom Kopf (12) entfernten Ends verjüngt

Die Erfindung betrifft eine schwingungswiderstandsfähige selbstgewindeformende Schraube gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist eine derartige Schraube bekannt (US-PS 85 340), bei der die um den Umfang des Schaftes verteilten radialen Erhebungen in den aufeinanderfolgenden Gewindegängen in zur Achse des Schaftes parallelen Mantellinien liegen. Außerdem ändert sich bei dieser bekannten Schraube die Flankenhöhe um den Umfang der einzelnen Gewindegänge.

Ein wesentliches Problem bei derartigen selbstgewindeformenden Schrauben liegt darin, durch plastische Verformung des Wandbereichs des Bohrlochs das Material plastisch so zu verformen, daß es die Gewindegänge möglichst gleichmäßig ausfüllt, während andererseits die Schraube so auszubilden ist, daß kein Stau dieses verformten Materials gebildet wird, d. h. die dazu erforderliche Verformung eine möglichst geringe Materialbewegung einschließt. Durch die unterschiedliche Flankenhöhe und damit unterschiedliche Tiefe der Gewindegänge um den Umfang der Schraube besteht aber die Gefahr, daß sich das plastisch verformte Material in den Gewindegängen in Umfangsrichtung staut Diese Staus müssen durch zusätzliche plastische Verformung, d.h. erhöhten Kraftaufwand, beim Einschrauben ausgeglichen werdea Die Staus werden' noch dadurch verstärkt, daß die Erhebungen auf parallel zur Schraubenachse liegenden Mantellinien liegen,' d. h. in axialer Richtung fluchten, daß also das Material keine Gelegenheit hat, an Staustellen in benachbarte Gewindegänge überzutreten, sondern es muß eine entsprechend große Strecke

ίο beim Einschrauben um den Umfang des Gewindes mir bewegt werdea Die Materialverdriingung erfolgt daher im wesentlichen in Uinfangsrichtumg, da das Material in Achsrichtung kaum ausweichen kann. Das zu verdrängende Material muß also vor den Erhebungen hergeschoben werden bis es in die tiefen Stellen des Gewindes in Umfangsrichtung eingeschoben ist Dadurch erhöht sich das Einschraubdrehmoment erheblich. Um das Einschraubdrehmoment unterhalb der Bruchgrenze zu halten, dh, um die bekannte Schraube überhaupt einschrauben zu können ohne sie abzureißen, muß das Bohrloch einen entsprechend großen Durchmesser haben, wodurch zwar weniger Material zu verdrängen ist, und damit das erforderliche Einschraubdrehmoment geringer wird, andererseits aber die Gefahr besteht, daß die Gewindegänge nicht vollständig ausgefüllt werden, und daher die Festigkeit des Schraubensitzes vermindert wird. Diese Verminderung des Schraubensitzes erhöht sich weiter durch die teilweise verminderte Flankenhöhe.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine schwingungswiderstandsfähige selbstgewindeformende Schraube so auszubilden, daß ein wesentlich geringeres Einschraubdrehmoment bei größtmöglicher Belastbarkeit des Gewindesitzes erreicht wird.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale erzielt

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird bewirkt daß das Material beim Einschrauben praktisch nur in Achsrichtung verdrängt wird, d. h. nicht wie bei den bekannten Schrauben in Umfangsrichtung mitgenommen werden muß. Gemäß der Erfindung wird das Material in Vertiefungen in an der Außenfläche des Gewindes benachbarten Gängen axial verdrängt, da etwa neben jeder höchsten Erhebung in einem Gewindegang eine tiefste Absenkung in den daneben liegenden Gewindegang ausgebildet ist. Daher ist, auch bei einer vollen Füllung der Gewindegänge mit verdrängtem Material aus der Bohrlochwand ein wesentlich geringeres Einschraubdrehmoment erforderlich, als bei den bekannten Anordnungen.

Soweit bei diesen die Vorsprünge nicht schraubenwendelförmig angeordnet sind, liegt an sich jeder höchste Punkt einer Erhebung axial neben anderen höchsten Erhebungen der benachbarten Windegänge, so daß neben dem höchsten Punkt jeder Erhebung kein freier Raum gegeben ist, um einen axialen Metallfluß aufzunehmen.

So sind z.B. bei der (US-PS 32 26 743) die

eo Erhebungen in achsparallelen Mantellinien angeordnet, so daß bei der Drehung des Materials in Umfangsrichtung mitgeschoben werden muß. Außerdem ist bei dieser bekannten Anordnung die Führungsflanke steil ansteigend und die Rückflanke stetig verlaufend ausgebildet, so daß auch dadurch eine wesentlich stärkere Verformungskraft aufgebracht werden muß, und das Einschraubdrehmoment erhöht wird.

Bei der Schraube nach der US-PS ;»3 52 982 liegen die

/orsprünge auf achsparallelen Mantellinien, so daß uich hier das Material beim Einschrauben in Umfangs-■ichtung verdrängt werden muß und nicht in Achsrichtung in benachbarte Gewindegänge abfließen kann.

Bei allen bekannten Anordnungen kann eine VerminleruEg des Einschraubdrehmomentes nur dadurch irreicht werden, daß ein entsprechend größerer iCernbohrungsdurchmesser gewählt wird. Die Verdrängung erfolgt, bei allen bekannten Schrauben im wesentlichen in Umfangsrichtung, dh, das Material wird vor der Erhebung der einzelnen Gewindegänge in Jmfangsrichtung hergeschoben, da auch bei zur Achse versetzten Erhebungen (AT-PS 210236) neben den löchsten Erhebungen der Gänge keine Vertiefungen, iondern eine andere Erhebung liegt, und zwar inabhängig von einer axialen oder schraubenwendelörmigen Anordnung. Gemäß der Erfindung dagegen iegt neben der höchsten Erhebung die niedrigste Stellung des benachbarten Gewindeganges, so daß dis Material mit einem wesentlich kürzeren Verformungseg, d. h. mit einem wesentlich geringerem Kraftaufand, in Axialrichtung der Schraube verdrängt werden

Vorzugsweise Weiterbildungsformen sind in 'den eiteren Ansprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird im folgenden anhand der eichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Schraube und

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1.

Die Schraube 10 hat eben Kopf 12 und einen erlängerten Schaft 14. Dieser Schaft 14 hat ein

ußengewinde 16. An seiner Außenseite besitzt der [IfSchaft außerdem eine Vielzahl von Erhebungen 18, die '!in F i g. 2 in einem vergrößerten Maßstab gezeigt sind, " md die um die Schaftachse 14 umlaufend verteilt sind, schraubenwen delförmig in einer Drehrichtung !entgegen der des Gewindes 16 versetzt sind, wie es aus ^ί i g. 1 hervorgeht

Der Schaft hat einen Kern 20, der konzentrisch zu der Achse innerhalb der strichpunktierten Kreislinie 21 liegt
Die Schraube wird in Richtung des Pfeiles 22 in F i g. 2 eingeschraubt In dieser Drehrichtung 22 hat jede Erhebung 18 eine langsam stetig ansteigende Führungsflanke 24. Ebenso besitzt jede Erhebung 18 eine Rückflanke 26, die steil nach innen zur Schaftachse zurückspringt und wesentlich kürzer ist als die

ίο Führungsflanke 24. Jede Flanke 24 ist konvex geformt und geht stetig in die nachfolgende Flanke 26 über, die nur an ihrem tiefstliegenden Teil konkav ist Wie man aus F i g. 2 sieht, besitzt das Gewinde 16 darüber hinaus zwischen seiner Gewindespitze 28 und seinem Gewindegrund 30 eine einheitliche radiale Breite. Daher paßt

die Lage der Erhebungen 18 an den Spitzen 28 des

Gewindes 16 zur Lage der Erhebungen im Gewindegrund30.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, at jedem Gewindegang drei Vorsprünge vorzusehen, die gleichförmig über den Umfang verteilt sind.

Bei der Erprobung der Schrauben gemäß der Erfindung sind mehrere Vorteile gefunden worden. So ist bei Torsionsproben der Schraube eine höhere Festigkeit bei der Schraube gemäß der Erfindung erreicht worden, entsprechend der Neigung der Erhebungen, sich enger zu »wickeln« wie bei einem Tau, das entgegen der Schraubenlinie seiner Drehung gedreht wird.

Da die Erhebungen schraubenförmig angeordnet sind und damit außen an der Schraube rund um die gesamten 360° des Schaftes immer eine Spitze einer Erhebung liegt, wird bei einem Test die Zugkraft beim Herausziehen um 360° des beanspruchten Teiles angreifen. Daher wird mehr Kraft benötigt die Schraube herauszuziehen, als bei anderen Schrauben, die eine axiale Verteilung der Erhebungen längs des Schaftes besitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schwingungswiderstandsfähige selbstgewindefonnende Schraube mit einem Schaft mit Außengewinde, welches eine Anzahl von gleichmäßig um den Umfang des Schaftes verteilten radialen Erhebungen sowohl im Gewindekamm als auch im Kern aufweist, deren jede eine in Drehrichtung langsam ansteigende vordere Führungsflanke und eine kurze, steil abfallende Rückflanke aufweisen, gekennzeichnetdurchdie Kombination folgender, für sich bekannter Merkmale,

— daß die Führungsflanke (24) stetig bis zum maximalen Abstand (18) von der Schraubenlängsachse ansteigt und daran anschließend plötzlkh an ihrer Rückflanke (26) steil abfällt,

— daß die Erhebungen (18) schraubeawendelförmig um den Umfang in entgegengesetzter Drehrichtung zum Gewinde versetzt angeordnet sind, und

— daß die Hefe des Gewindes konstant ist