DE2243707C3 - Aufbördelnde und gewindeschneidende Schraube - Google Patents

Description

45

Die Erfindung betrifft eine aufbördelnde und gewindeschneidende Schraube mit einem zylindrischen Gewindeschaft und einem sich zum Schraubenende verjüngenden Aufdornabschnitt mit unrunder Querschnittsfläche, der glatte und mit Gewindegangabschnitten versehene Umfangsbereiche aufweist.

In der DT-PS 18 11 695 ist eine derartige Schraube offenbart, welche einen unrunden Aufdornabschnitt mit ungleichen Längshälften aufweist. Die eine Hälfte ist mit einem auf einer konischen Außenfläche vorgesehenen verhältnismäßig steil ansteigenden Schneidegang ausgestattet. Die Steigung des Schneideganges nimmt zum Gewindeschaft hin stetig ab und der Schneidegang geht schließlich stetig in das Gewinde des Gewindeschaftes über. Die Oberfläche der gegenüberliegenden Hälfte des Aufdornabschnittes weist einen geringeren Abstand von der Schraubenachse auf als die zuerst beschriebene Hälfte und trägt in dem hinteren in den Gewindeabschnitt übergehenden Teil derselben gegenüber dem Gewinde des Gewindeschaftes nach innen versetzte Gewindesegmente.

Bei einer derartigen Schraube ist zum Aufbördeln des Materials, in das die Schraube eingedreht werden soll, und zum Schneiden des Gewindes noch ein verhältnismäßig großes Drehmoment erforderlich. Zudem kann die Schraube wegen der Form des Aufdornabschnittes bei mangelnder Aufmerksamkeit leicht schräg in das Material gedreht werden.

Durch die Erfindung soll dagegen eine solche Schraube so ausgebildet werden, daß das zum Anbringen der Schraube im Material erforderliche Drehmoment weiter verringern wird und ein gerades Einführen der Schraube in das Material unterstützt wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Achse des konischen Aufdornabschnittes gegenüber der Achse des Gewindeschaftes versetzt ist und daß sich an den Aufdornabschnitt ein mit dem Gewindeschaft koaxialer Führungszapfen anschließt.

Aus der US-PS 31 56 152 ist zwar eine aufbördelnde und gewindeschneidende Schraube bekannt, welche eine Spitze zum Durchstoßen von Blechmaterial, einen sich daran anschließenden konischen Aufdornabschnitt, einen darauffolgenden zylindrischen Führungsabschnitt und einen auf diesen folgenden Gewindeschaft aufweist Damit wird zwar sichergestellt, daß die Schraube ein rundes Loch im Blech erzeugt, dieses zu einem runden Rand aufbördelt und beim Schneiden des Gewindes in den aufgebördelten Rand geführt ist. Zum Schneiden des Gewindes ist jedoch ein hohes Drehmoment erforderlich.

Erst bei der Erfindung finden sich das Anbringen der Schraube mit geringem Drehmoment und die gute Führung der Schraube vereint. Damit wird das Einschrauben der Schraube in Blech wesentlich erleichtert. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schra-ibe ist der, daß sie wirtschaftlich durch Kaltverformung od. dgl. herstellbar ist

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend sollen einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes an Hand der Zeichnungen beschrieben werden; es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Material aufbördelnden Gewinde schneidenden Schraube gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen teilweisen Aufriß des unteren Endes der in F i g. 1 gezeigten Schraube, wenn sie anfänglich in eine Werkstücköffnung eingesetzt wird,

F i g. 3 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 2, in der die Schraube jedoch weiter in das Blechwerkstück eingearbeitet ist, um die Bildung des axial gerichteten Randes einzuleiten,

F i g. 4 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 3, in der die Schraube die Bildung des axial gerichteten Randes fertiggestellt und das Innengewinde darin geschnitten hat,

F i g. 5 eine vergrößerte Teilansicht des Eintrittsendes der Schraube, die mit einem konischen Aufdornabschnitt gemäß der Erfindung versehen ist,

F i g. 6 eine Ansicht der in F i g. 5 gezeigten Schraube von unten gesehen, wobei die gestrichelten Linien A, B, C und D den unrunden Querschnitt des konischen Aufdornabschnitts darstellen, gesehen entlang den entsprechenden Querschnittlinien A, B, Cund D in F i g. 5,

F i g. 7 bis 9 in schematischer Darstellung die von dem unrunden Querschnitt A eingenommene Stellung, wenn die Schraube in Richtung des Pfeiles gedreht wird,

Fig. 10 einen Teilaufriö des unteren Eintrittsendes einer abgewandelten Ausführungsform der Gewinde schneidenden Schraube, die mit einem Führungszapfen

in Form eines Bohrers versehen ist,

F i g. 11 einen Aufriß ähnlich der F i g. 10 von rechts aerselben gesehen und

F i g. 12 eine von unten gesehene Ansicht der in F ι g. 11 gezeigten Schraube.

Es wird nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern in allen Figuren verwendet sind.

Eine Ausführungsform zeigt eine im ganzen m^:t 14 bezeichnete Gewinde schneidende Schraube, die einen Gewindeschaft 16 und einen am einen Ende angeordneten Kopf 18 aufweist Der Gewindeschaft 16 besteht aus einem Gewindeabschnitt 20 und einem zylindrischen Führungszapfen 22 kleineren Durchmessers. Der Gewindeabschnitt 20 und der Führungszapfen 22 sind koaxial ausgerichtet

Zwischen dem Eintrittsende des Gewindeabschnitts 20 und dem Führungszapfen 22 ist ein konischer, Werkstoff verdrängender Aufdornabschnitt 24 vorgesehen. Es wird besonders auf die Tatsache hingewiesen, daß die mittlere Achse des konischen Aufdornabschnitts 24 nicht mit der gemeinsamen Achse des Gewindeabschnitts 20 und des Führungszapfens 22 zusammenfällt. In F i g. 5 ist die Achse des Werkstoff verdrängenden konischen Aufdornabschnitts 24 mit 26 und die gemeinsame Achse des Gewindeabschnitts 20 und des Führungszapfens 22 mit 28 bezeichnet. Der konische Aufdornabschnitt 24 ist ferner unrund, nämlich im wesentlichen im Querschnitt elliptisch, wie dies in gestrichelten Linien A, B, Cund D in F i g. 6 dargestellt ist, wobei die Linien Λ, B, C und D der F i g. 5 entsprechende Querschnitte nach diesen Buchstaben darstellen.

In F i g. 2 ist die Schraube 14 zu Beginn des Eintritts in ein in einem Blech 32 vorgesehenes Loch 30 gezeigt. F i g. 2 zeigt außerdem ein Blech 34, das durch den Kopf 18 gegen das Blech 32 geklemmt werden soll. Das Loch 30 kann durch Stanzen oder sonstwie im Blech 32 gebildet sein. Wenn eine Drehung und ein axialer Druck auf die Schraube 14 ausgeübt wird, wird anfangs Material des Bleches 32 in axialer Richtung flanschförmig verdrängt (Fig.3). In Fig.4 ist der aufgedornte axiale Flansch 36 fertiggestellt, wobei sich die Gewindegänge des Gewindeabschnitts 20 des Schaftes eingedrückt und komplementäre Gewindegänge entlang der Innenwand des aufgedornten Flansches gebildet haben. Durch weitere Drehung der Schraube kann die Klemmfläche des Kopfes 18 in Anlage an das Blech 34 gebracht werden.

Um die Wirkungsweise der Fläche des konischen Aufdornabschnitts 24 bei der Bildung des aufgedornten Flansches 36 besser verständlich zu machen, wird auf die schematischen Darstellungen in den F i g. 7 bis 9 Bezug genommen. Diese Ansichten sind vom Eintrittsende der Schraube her gesehen, wenn sie im Werkstück in der durch den Richtungspfeil 38 angezeigten Richtung gedreht wird. Es sei angenommen, daß der in F i g. 7 gezeigte Querschnitt dem der gestrichelten Form Λ der Fig.6 entspricht, die einen tropfen- oder eiförmigen Umfang hat. Wie in den F i g. 7 bis 9 gezeigt, wirken die Verdrängungskräfte in gegenüberliegenden Zonen kleinerer und größerer Radien, die mit 41 bzw. 43 gezeichnet sind. Während der Drehung der Schraube in der durch den Richtungspfeil angegebenen Richtung werden Verdrängungskräfte durch die begrenzte Zone 41 auf das Werkstück ausgeübt, wobei die Zonen 40 und 42 außer Eingriff mit dem Werkstück sind Die Zone 43 hat eine größere Berührung mit dem Werkstück und wirkt als Gegenlager zu der Material verdrängenden begrenzten Zone 41. Bei dieser begrenzten Berührungszone zwischen dem Umfang des ίο konischen Aufdornabschnitts 24 und dem Werkstück werden die auf die Schraube auszuübenden Drehkräfte im Vergleich zu bekannten Gewinde schneidenden Schrauben stark reduziert. Die F i g. 8 und 9 zeigen die aufeinanderfolgenden Stellungen, die der konische Aufdornabschnitt 24 unrunden oder eiförmigen Querschnitts einnimmt, wenn die Schraube aus der in F i g. 7 gezeigten Stellung in die in F i g. 9 gezeigte Stellung gedreht wird. Der vorstehend beschriebene progressive, begrenzte Eingriff der Zone 41 mit dem Werkstück wird ebenfalls durch die unrunden oder im wesentlichen elliptischen Flächen erzielt, die durch die Querschnitte B, C und D bestimmt sind. Der konische Aufdornabschnitt ist mit Gewindesegmenten oder teilweisen Gewindegängen 44 (F i g. 3 und 4) versehen, die die Verdrängungswirkung der Schraube unterstützen.

Eine abgewandelte Ausführung der Erfindung ist in den F i g. 10 bis 12 gezeigt Die in diesen Figuren dargestellte Schraube ist im ganzen mit 14 bezeichnet und weist einen Schaft 16 mit einem Gewindeabschnitt 20 auf. In den Fig. 10 und 11 ist nur das Eintrittende der Schraube 14 mit Hinsicht auf die Tasache gezeigt, daß der einzige Unterschied gegenüber der in den F i g. 1 bis 9 beschriebenen Schraube 14 in der Vorsehung eines Führungszapfens 22a zu sehen ist, der als Bohrer ausgebildet ist. Nachdem der als Bohrer ausgebildete Führungszapfen 22a ein Loch im Werkstück hergestellt hat, bewirkt der konische Aufdornabschnitt 24 die Bildung des iuvor beschriebenen axial verdrängten Flansches.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß mit der Erfindung eine neuartige und äußerst praktische Material verdrängende Schraube geschaffen ist. Der erfindungsgemäß vorgesehene konische Aufdornabschnitt mit unrundem Querschnitt dessen Achse versetzt zu der gemein»amen Achse des Gewindeabschnitts und des Führungszapfens ist trägt wesentlich zu der Leichtigkeit bei, mit der die Schraube in ein Werkstück eingeschraubt werden kann. Es ist offensichtlich, daß die Form der Führungszapfenspitze je nach Erfordernis verändert werden kann, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dadurch, daß der kot.ische Aufdornabschnitt 24 ei- oder tropfenförmigen Querschnitt hat, wirkt die konische Fläche mit kleinerem Radius sehr wirksam als Matcrialverdrängungsfläche. Es ist auch ersichtlich, daß die Achse des konischen Abschnitts seitlich gegenüber der gemeinsamen Achse des Gewindeabschnitts und des Führvngszapfens so versetzt ist, daß eine Längsebene, die durch die maximale Abmessung des konischen Aufdornabschnitts bestimmt ist, im wesentlichen mit der gemeinsamen Achse zusammenfallt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   1- Aufbördelnde und gewindeschneidende Schraube mit einem zylindrischen Gewindeschaft und einem sich zum Schraubenende verjüngenden Aufdornabschnitt mit unrunder Querschnittsfläche, der glatte und mit Gewindegangabschnitten versehene Umfangsbereiche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (26) des konisehen Aufdornabschnittes (24) gegenüber der Achse (28) des Gewindeschaftes (16) versetzt ist, ui;d daß sich an den Aufdornabschnitt (24) ein mit dem Gewindeschaft (16) koaxialer Führungszapfen (22,22a) anschließt >5
2. 2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (26) des konischen Aufdomabschnittes (24) seitlich zur Achse (28) des Gewindeschaftes (16) versetzt und parallel zu derselben verläuft.
3. 3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufdornabschnitt (24) eine im wesentlichen ellipsenförmige Querschnittsfläche hat, wobei die deren große Achse enthaltende Symmetrieebene des Aufdornabschnittes (24) zugleich im wesentlichen die Achse (28) des Gewindeabschnittes (16) enthält.
4. 4. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungszapfen ^22a) an seinem freien Ende eine Spitze aufweist.
5. 5. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Führungszapfen (22a) als Bohrer ausgebildet ist.

   ö. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindegangabschnitte (44)1 des Aufdornabschnittes (24) eine in Umfangsrichtung mit abnehmendem Abstand vom Schraubeneride zunehmend durch glatte Esreiche unterbrochene Fortsetzung des Gewindes des Gewindeschaftes (16) darstellen, wobei der Flankendurchmesser der Gewindeabschnitte mit abnehmendem Abstand vom Schraubenende abnimmt.