DE2251115A1

DE2251115A1 - Schraube

Info

Publication number: DE2251115A1
Application number: DE2251115A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Dreger
Original assignee: PL Robertson Manufacturing Co Ltd
Current assignee: PL Robertson Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1971-10-19
Filing date: 1972-10-18
Publication date: 1973-04-26
Also published as: JPS4848857A; SE389545B; GB1404032A; IT966372B; CA1017979A; US3748949A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Befestigungsmittel mit Gewinde und betrifft insbesondere eine Schraube zur Verwendung in Verbindung mit Werkstoffen von geringer Dichte.

Unter der Bezeichnung "Werkstoffe von geringer Dichte" werden Werkstoffe verstanden, deren Dichte weniger als etwa 640 kg/nr beträgt und die von einer Schraube durchdringbar sind. Von einigen Werkstoffen von geringer. Dichte läßt sich der Anwendungsbereich nicht weiter ausdehnen, weil herkömmliche Holzschrauben in solche Werkstoffe nicht eindringen und darin nicht halten. Beispielsweise führt die Verwendung von herkömmlichen Holzschrauben bei Spanplattenwerkstoffen von geringer Dichte dazu, daß der Werkstoff zwischen den Gewindegängen zerbröckelt, so daß die Schraube nicht ordnungsgemäß in den Werkstoff eindringen kann« Bei einigen Spanplattenwerkstoffen von geringer Dichte, wie S₀B. Novaply,

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lassen sich herkömmliche Holzschrauben einschrauben, jedoch ist ihre Verwendung nicht zweckmäßig, da sie eine zu geringe Haltekraft haben und sich lockern oder sich, bei zu geringer Belastung aus dem Werkstoff herausziehen lassen. Schraubt man herkömmliche Holzschrauben in Schichtwerkstoife ein, wie z. B. in einen Werkstoff, der aus einem dickeren Polyurethanschaum-Kern mit einer Dichte von etwa 320 kg/m-* und einem mit diesem verbundenen Naturholzfurnier besteht, so heben die Schrauben das .Furnier vom Kern ab. Dies führte dazu, daß anstelle von Schrauben verhältnismäßig teure Befestigungsmittel oder schwierig zu handhabende Befestigungsmittel verwendet werden mußten. Auch muß ein Hersteller bei der Verarbeitung von Werkstoffen mit in weiten Grenzen unterschiedlichen Dichten mehrere verschiedene Arten von Befestigungsmitteln vorrätig halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Kitteln ein wirtschaftlich herstellbares, kräftiges und widerstandsfähiges Befestigungsmittel mit Gewinde zu schaffen_t das den gestellten Forderungen in besonders zuverlässiger Weise entspricht» in Werkstoffe von geringer Dichte einschraubbar ist und eine gute Haltekraft in diesen aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Schraube gelöst, die sich erfindungsgemäß durch einen Kern mit vorbestimmbarem Durchmesser und durch ein eingängiges, scharfgängiges Außengewinde auszeichnet, dessen Vorderflanke einen wesentlich größeren Winkel bildet als die Hinterflanke.

Die Schraube nach der Erfindung ist in \k*bindung mit Werkstoffen verwendbar, deren Dichten innerhalb weiter Grenzen unterschiedlich sind, und kann eingeschraubt werden, ohne daß hierzu ein vorgebohrtes Führungsloch erforderlich wäre. Die Schraube kann in einem einzigen Arbeitsgang durch Walzen bzw. Hollen eines liohlings zwischen Werkzeugen hergestellt werden.

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Weitere Ausbildungsformen dor erfindungsgemäßen Schraube ergeben sich aus den Uiiteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Pig. 1 eine Seitenansicht einer Schraube nach der Erfindung,

Pig. 2 einen Längsschnitt in vergrößertem I.Iaßstab durch einen Teil der Schraube entsprechend Pig. 1,

Pig. 3 eine Seitenansicht in vergrößertem Iviaßstab eines !Teils der Schraube entsprechend Pig. 1 und

Pig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in Pig. 3·

Pig. 1 zeigt.eine erfindungsgemäße Ausbildungsform einer Holzschraube T, deren herkömmlich ausgebildeter Rundkopf 2 . einen Schraubenkopfschlitz 3 zum Einsetzen eines Y/erkzeuges beim Eintreiben der Schraube aufweist, Es sei darauf hingewiesen, daß das gezeigte Gewindesystem geeignet ist, um im wesentlichen _tiede beliebige Art von Befestigungsmittel mit Gewinde, wie z.B. einen Lagerbolzen, Tragstift o.dgl. mit an einem Ende ausgebildetem Gewinde, zu verankern. Ein an der Holzschraube 1. ausgebildeter Lind in seiner Gesamtheit mit 4 bezeichneter Gewindeteil besteht aus einem einzigen kontinuierlichen, scharfkantigen, asymmetrischen Schraub er. gang, der an einem Kern ■; wendelförmig nach tuiteii verläuft und in eine scharfe Spitze 6 endet.

Entsprechend 'Jl-%. 2 beträgt der Winkel der vorderen Gewindeflanke 30°, der Winkel der hinteren Gewinde flanke 15 , so daß sich an der scharfen Kante 7 ein eingeschlossener Winkel von 4 5° ergibt, der bewirkt, daß der Gewindeteil 4 in

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Werkstoffen, deren Dichte im Bereich zwischen etwa 240 kg/m*^J und etwa 960 kg/m liegt, greift und eine gute Haltekraft zeigt. Die Gewindegange verursachen weder ein Zerbröckeln noch eine Beschädigung von Werkstoffen mit geringer Dichte. In den meisten Allen kann auf das Vorbohren eines IHihrungsloches vor dem Einschrauben der Schraube 1 verzichtet werden. Diese Gewindeflankenwinkel sind kritisch. -Im !"alle beträchtlicher Abweichungen hiervon sind die von der Erfindung geschaffenen Vorteile nicht erzielbar.

Pig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen der Tiefe T des Gewindes 4 und dem Durchmesser R des Kerns 5. Die Gewindetiefe T muß immer wenigstens 30<.ί des Kerndurchmessers R betragen und liegt vorzugsweise zwischen 30^ und AOp. Das erfindungsgemäße Gewinde sy st ein weist also eine wesentlich größere Gewindetiefe auf als herkömmliche Gewinde. Daraus ergibt sich am Gewindegang eine größere tragende Fläche, durch die beim Einschrauben der Schraube 1 Zerbröckeln und andere Beschädigungen an Werkstoffen mit geringer Dichte verringert und die Haltekraft der Schraube erhöht werden. Zum Erzielen dieses vorteilhaften Ergebnisses trägt u.a. bei, daß bein Eintreiben der Holzschraube 1 relativ weniger Werkstoff verdrängt wird.

In Fig. 4 ist für dieses Gewindesystem das Verhältnis zwischen Gewindegangfläche und Kernfläche dargestellt. Im Gegensatz zu bekannten Gewindesystemen ist die Gewindegangiläehe bei diesem Gewinde wesentlich größer, woraus sich für dieses System eine stan: erhöhte Haltekraft in Werkstoffen mit geringer Dichte ergibt. Diese größere Gewindegangfläche ist auf den oben erläuterten Zusammenhang zwischen Gewinde tiefe '±^Λ und Kerndurchmesser Π sowie auf die speziellen Worte zurückzuführen, die für die Winkel der Vorder- und der Hinterflanke des Gewindes vorgeschrieben sind.

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In Fig. 1 ist der Abstand zwischen den Gewindegängen "bzw. die Gewindesteigung mit D bezeichnet. Unrein ordnungsgemäßes Arbeiten erfindungsgemäß ausgebildeter Schrauben zu erzielen, ist es erforderlich, daß die Steigung D v/enigstens doppelt, vorzugsweise 2,2- bis 3mal so groß ist wie die Gewindetiefe T. Dieses Verhältnis führt einerseits zu weniger Gängen pro Zoll (entspricht etwa 25,4 mm) und trägt andererseits dazu bei, daß das beim Einschrauben herkömmlicher Gewinde in Spanplatten mit geringer Dichte auftretende Zerbröckeln des Werkstoffes weitgehend vermieden ist.

Zum Beweis der höheren Haltekraft von erfindungsgemäß ausgebildeten Schrauben wurden Versuche durchgeführt. Um erfindungsgemäß ausgebildete Schrauben entsprechend der Lehrengröße 10 (size 10 gauge screws) aus Urethanschaum mit einer Dichte von etwa 288 bis etwa 320 kg/m herausziehen zu"können, in den sie vorher mit einer Länge von etwa 12,7 mm eingeschraubt wurden, war eine durchschnittliche Ausziehkraft von etv/a 97,6 kp erforderlich, während gleichgroße herkömmliche Schrauben des Typs A (type A screws) bei Angriff einer Kraft von durchschnittlich nur etwa 71,6 kp aus dem gleichen Werkstoff herausgezogen werden konnten. Dies stellt eine Verbesserung um etwa 36/5 dar. Während derselben Versuchsreihe wurde festgestellt, daß bei Spanplattenv/erkstoffen die •Haltekraft dieser Schrauben um etv/a 20^ höher lag. Auch mit anderen Werkstoffen zeigten diese Versuche, daß die bei Schrauben nach der Erfindung erforderliche Ausziehkraft durchschnittlich stets größer war als bei herömmlichen Holzschraubentypen. Dies zeigt, daß die Haltekraft von Befestigungsmittel·!! mit Gewinden in . erfindungsgemäßer Ausbildung- in Werkstoffen mit geringer Dichte v/esentlich größer ist als bei herkömmlichen Holzschrauben gleicher Größe. V/eiterhin erg£ib sich bei diesen Versuchen eine erhöhte Haltekraft in Werkstoffen mit Dichten bis zu etv/a 960 kg/m . Außerdem wurde bei herkömmlichen Schrauben eine sehr viel größere Abweichung in den Haltekraft-"" werten festgestellt als bei Schrauben nach der Erfindung.

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Die Erfindung schafft eine Schraube bzw. ein Befestigungsmittel mit Gewinde, das in Werkstoffe mit geringer Dichte leicht einschraubbar ist, ohne solche Werkstoffe zu beschädigen, und das gegenüber herkömmlichen Befestigungsmitteln eine wesentlich erhöhte Haltekraft aufweist. Befestigungsmittel in erfindungügemäßer Ausbildung sind ohne weiteres auch in Verbindung mit hochdichten Werkstoffen verwendbar, so daß bei industriellen Verbrauchern eine Verringerung der Lagerhaltung bei Befestigung^ mitteln möglich ist. Weiterhin sind solche Schrauben besonders in der Massenfertigung vorteilhaft verwendbar und statt mit handbetätigten mit kraftbetätigten Werkzeugen einschraubbar. Die Schrauben nach der Erfindung sind wirtschaftlich in einem einzigen Arbeitsgang durch Walzen bzw. Rollen zwischen Werkzeugen nach bekanntem Verfahren herstellbar, da das Metall leicht fließt und bei einer Ausbildung der Gewindevorderflanke mit einem Winkel von 30 und der Gewindehinterflanke mit einem Winkel von 15 den spitzen Kopf des Gcwindeganges ausfüllt.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen dieses Grundgedankens in vielfältiger Weise abwandelbar.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.J Schraube zur Verwendung in Verbindung mit Werkstoffen von geringer Dichte mit einem Kern von vorbestimmten! Durchmesser und einem Gewinde, das einen einzigen scharfkantigen Scheitel auf v/ei st, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderflanke des Gewindes mit einer durch den Scheitel verlaufenden Normalen zur Schraubenachse einen wesentlich größeren Winkel bildet als die Hinterflanke.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Winkel der Vorderflanke 25° bis 35° _t vorzugsweise 30° und der Winkel der Hinterflanke 10° bis 20°, zugsweise 15° beträgt.

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3. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Gewindetiefe (T) wenigstens etwa 30 % des Kerndurchmessers (R) beträgt.

4. Schraube nach Anspruch 3_f dadurch gekennz e i ch net, daß die Gewindetiefe (T) zwischen 30 % und 40 % des Kerndurchmessers (R) beträgt.

5. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Abstand (D) zwischen den Gewindegängen wenigstens das Zweifache der Gewindetiefe (T) beträgt.

6. Schraube nach Anspruch 5_t dadurch gekennzeich net, daß der Abstand (D) zwischen den Gewindegängen 2,2- bis 3mal so groß ist wie die Gewindetiefe (T).

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