DE2613720A1

DE2613720A1 - Bohr- und gewindeformschraube

Info

Publication number: DE2613720A1
Application number: DE19762613720
Authority: DE
Inventors: Brian Brindle
Original assignee: WA Deutsher Pty Ltd
Current assignee: WA Deutsher Pty Ltd
Priority date: 1975-04-02
Filing date: 1976-03-31
Publication date: 1976-10-14
Also published as: AU1224676A; JPS541852B2; JPS51123461A; SE441382B; IT1058887B; CA1042243A; SE7603878L; FR2306362B3; ES446572A1; FR2306362A1; DE2613720C2; GB1513085A

Description

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ΡΑΤΕΓί"Λ?: WÄI.T E

dr. ing. H. NEGENDANK c-iow» · i>if:l.-ing. II. IIAUCK · dipju-phys. W. SCHMITZ . E. GRAALFS · dipl-ing. W. WEIINERT · dipl.-phys. W. CARSTENS

HAMBÜBO-MÜNCHEN 2613720

ZUSTELtUNGSANSCHItIFT: 2000 HAMBURG 30 · NEUER WALL 41 ν TiT¹T¹TV TO· TELBKON (040) 36 7128 UND 36 41 ItS

TELEGH. HBOEDlFtTIIIT

V. A. Deu.tsh.er Proprietary sooo München st · mozartstr. 23

Limited . telefon (O89) ö380586

oOO South. Road, telegr. negedafatent münchkn

Moorabbin, Victoria, Australien

Hamburg. 30. März 1976

Bohr- und Gewindeformschraube

Die Erfindung betrifft eine Bohr- und Gewindeformschraube zur Befestigung mehrerer aneinanderliegender ¥erkstücke mit einem Bohrerende, einem mit einem Kopf versehenen Schaft, der ein sich über einen wesentlichen Teil desselben erstreckendes Gewinde sowie zwischen dem Gewinde und dem Bohrerende angeordnete, einteilig mit dem Schaft ausgebildete Vorsprünge aufweist, die in einem eine vorbestimmte Härte unterschreitenden Material wirksam sind ein Loch zu bilden, dessen Durchmesser wenigstens so groß wie der mittlere Gewindedurchmesser ist, die jedoch eine so schwache Verbindung mit dem Schaft aufweisen, daß sie beim Eindringen von in die vorbestimmte Härte überschreitenden Materialien abbrechen.

Eine solche Schraube ist in der deutschen Auslegeschrift 1 500 798 beschrieben.

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ORIGINAL INSPECTED

Die zur Herstellung solcher Schrauben zur Bildung der seitlichen Vorsprünge benutzten Werkzeuge haben ein im wesentlichen rechteckiges Profil und infolge des Absplitterns der Ecken durch die hohen Beanspruchungen an diesen scharfen Ecken, eine begrenzte Lebensdauer. Ferner können die rechteckigen Werkzeuge eine Materialanhäufung der Vorsprünge nahe dem Schraubenschaft bewirken, die dann in der Ecke des Vorsprungs als Verstärkungsrippen wirken, so daß eine erhöhte Kraft zum Abbrechen der Vorsprünge erforderlich ist. Weiterhin bewirken diese Materialanhäufungen der Vorsprünge ein Aufreiben des Materials ,in das ein Loch gebohrt und Gewinde geschnitten wird, so daß die Festigkeit der Verbindung durch die reduzierte Anzahl von Gewindegängen vermindert wird. Hinzu kommt, daß die Vorsprünge dazu neigen, an einer Stelle außerhalb des Schraubenschaftes abzubrechen, wobei die dadurch entstehenden rauhen Kanten dazu neigen, das gebohrte Loch aufzureiben und so die Tiefe des durch die Schraube gebildeten Gewindes und damit die Festigkeit der Verbindung zu reduzieren.

Mit der Erfindung sollen Herstellungsverbesserungen solcher mit Vorsprüngen versehenen gewindebildenden Schrauben erzielt und die vorstehenden Nachteile vermieden werden.

Gemäß der Erfindung haben die für die Herstellung der Vorsprünge bei den Bohr- und Gewindeformschrauben der beschrie-

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benen Art keine scharfen Ecken an ihren Enden, so daß die Neigung,Materialanhäufungen an den Verbindungsstellen der Vorsprünge mit dem Schaft zu bilden, reduziert wird. Die Prägewerkzeuge können einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, um eine halbkreisförmige Eindrückung im Schraubenschaft zu erzeugen. Wahlweise können die Werkzeuge einen elliptischen Querschnitt aufweisen oder eine Sechskantform mit einer kurzen inneren Kante und einer sich parallel dazu erstreckenden äußeren Kante haben, wobei die vorderen und hinteren Enden sich im rechten Winkel zur äußeren Kante erstrecken und geneigte Kanten die inneren Enden der vorderen und hinteren Enden mit der kurzen inneren Kante verbinden. Auch können sie ähnlich den letzteren Vorsprüngen ausgebildet sein, wobei jedoch die vorderen und hinteren Enden mit der kurzen inneren Kante durch bogenförmige Kanten oder andere zufriedenstellende Formen verbunden sein können. Zum besseren Verständnis des Erfindungsgegenstandes sollen nachfolgend einige bevorzugte Ausführungsformen der Bohr- und Gewindformschraube in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen als Ausführungsbeispiele beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der bekannten Schraube nach der DT-AS 1 500 798;

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Fig. 2 eine schematische Teilseitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Schraube, wobei ein Werkzeug sich noch in Stellung befindet;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht entsprechend der Fig. 2, wobei jedoch die Vorsprünge abgebrochen sind;

Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Schraube, wobei ein Vorsprung vor dem Abbrechen dargestellt ist;

Fig. 5 die Schraube nach Fig. 4, nachdem der Vorsprung abgebrochen ist;

Fig. 6 eine schematische Teilseitenansicht einer Schraube nach der Erfindung, wobei ein Werkzeug noch in Stellung dargestellt ist;

Fig. 7 eine schematische Teilseitenansicht entsprechend der Fig. 6 nachdem die Vorsprünge abgebrochen sind;

Fig. 8 eine schematische perspektivische Teilansicht der Schraube nach Fig. 6, wobei ein Vorsprung vor dem Abbrechen dargestellt ist;

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Fig. 9 die Schraube nach Fig. 8, nachdem der Vorsprung abgebrochen ist;

Fig. 10 eine schematische Teilseitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei ein Werkzeug noch in Stellung dargestellt ist;

Fig. 11 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Schraube gemäß der Erfindung; und

Fig. 12 eine schematische Seitenansicht der Schraube nach den Figuren 10 und 11 bei ihrer Verwendung.

In den Figuren 1 bis 5 ist die bekannte Schraube 10 gezeigt, die einen Schaft 12 mit einem sich über einen wesentlichen Teil desselben erstreckenden Gewinde 14,einem Bohrerende 16 und einem am gegenüberliegenden Ende vorgesehenen Kopf 18 mit geeigneten Betätigungsmittel (nicht dargestellt) aufweist. Das Bohrerende 16 ist mit Spannuten versehen, wie es in der US-Patentschrift 3 125 923 beschrieben ist, aber beim Erfindungsgegenstand können auch anders ausgebildete Bohrerenden in gleicher Weise verwendet werden. Der Gewindeabschnitt 14 des Schaftes 12 kann auch eine Nut zur Bildung einer Schneidkante im eintretenden Abschnitt des Gewindeabschnitts 14 aufweisen, um Gewinde in ein Werkstück zu schneiden.

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Zwischen dem Bohrerende 16 und dem Gewindeabschnitt 14 des Schaftes 12 sind zv/ei Vorsprünge 22 vorgesehen, die aus dem Material des Schaftes durch irgendwelche geeigneten Werkzeuge, wie es allgemein bekannt ist, herausgedrückt sein können. Dies wird im allgemeinen dadurch erreicht, daß mittels Werkzeugen ein Druck quer zur Achse der Schraube ausgeübt wird, wobei das Schaftmaterial seitlich herausgequetscht wird, so daß durch das herausgequetschte Material Ausnehmungen 24 und seitliche Vorsprünge 22 gebildet werden. Die Vorsprünge 22 erstrecken sich radial nach außen vom Schaft.12,ein Maß, das gleich oder größer als der Außendurchmesser des Gewindeabschnitts 14 ist. In einigen Fällen kann jedoch das radiale Maß so weit begrenzt sein, daß es geringer als der Außendurchmesser, jedoch größer als der mittlere Durchmesser der Gewinde des Schaftes ist. Die Vorsprünge 22 sind so bemessen, daß sie ihre Festigkeit steuern.

Infolge der Materialverformung des Schaftes 12 durch die Werkzeuge 26 zur Bildung der Vorsprünge 22 wurde in der Praxis festgestellt, daß sich Materialanhäufungen 28 an jedem sich längs erstreckenden Ende der Vorsprünge 22 an der Verbindungsstelle mit dem Schaft 12 bilden. Dies bedeutet, daß wenn die Vorsprünge 22 bei der Verwendung der Schraube abgebrochen werden, Grate 30 verbleiben, wo sich vor dem Abbrechen die Materialanhäufungen 28 befanden. Diese Grate 30 stehen radial über die Außenfläche des Schaftes 12

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vor und wirken somit als Reibwerkzeuge. Dies vermindert natürlich den Wirkungsgrad der Schraube 10, da das in einer Platte,in die der Gewindeabschnitt 14 eingeschraubt wird, verbleibende Material wesentlich geringer ist als die Tiefe der Gewindegänge, so daß die Sicherheit der Verbindung vermindert wird. Die gekrümmte Form der Bruchlinie 32 ist auf die Festigkeit des Materials zurückzuführen.

Es wird nunmehr auf die Figuren 6 bis 9 Bezug genommen, in denen eine Schraube gemäß der Erfindung gezeigt ist. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, die jedoch eine vorgesetzte 1 haben. In diesem Falle weist der Schaft 112 zv/ei diametral gegenüberliegend angeordnete halbkreisförmige Ausnehmungen 124 und im wesentlichen kreisförmige Vorsprünge 122 auf, die durch kreisförmige Werkzeuge 126 hergestellt sind. Wie ersichtlich wurde festgestellt, daß bei den kreisförmigen Vorsprüngen 122 keine oder nur geringe Materialanhäufungen an den Verbindungsstellen der Vorsprünge mit der Außenfläche des Schaftes 112 entstanden und daß infolgedessen die Bruchlinie 132 sich nicht über die Außenfläche des Schaftes 112 hinauserstreckt, um Grate zu bilden. Auf diese Weise ist die Wirksamkeit der Schraube wesentlich verbessert. Da weiterhin keine scharfen Kanten vorhanden sind, ist die Lebensdauer der Werkzeuge 126 wesentlich größer.

In den Figuren 10 und 11 ist ein zweites Ausführungsbeispiel

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einer Schraube gemäß der Erfindung gezeigt, wobei wiederum gleiche Teile gleiche Bezugsziffern mit einer vorgesetzten 2 aufweisen. Die hier gezeigte Schraube wird verwendet, um eine Ansenkung für den Schraubenkopf anstelle einer Aufbohrung zu bilden, um einen freien Durchgang des Gewindeabschnitts zu gestatten.

Der Schaft 212 v/eist zwei diametral gegenüberliegende Vorsprünge 222 auf, die durch Werkzeuge 226 gebildet sind. Jede der Ausnehmungen (nicht dargestellt) hat zwei im wesentlichen parallel zur Achse des Schaftes 212 liegende Seiten, nämlich eine vordere sich nach außen unter einem spitzen Winkel zur Achse des Schaftes 212 erstreckende Seite, die weniger als 45 und vorzugsweise etwa 30 beträgt und eine hintere sich nach außen erstreckende Seite, die einen größeren Winkel mit der Achse des Schaftes einschließt, nämlich etwa 45° oder zwischen 30° und 60°. Die sich vom Schaft 212 erstreckenden Vorsprünge 222 haben hintere Kanten, die sich im wesentlichen rechteckig zur Achse des Schaftes 12 erstreckend vordere Kanten, die einen spitzen Winkel mit der Achse des Schaftes 212, beispielsweise etwa 30° oder sogar weniger einschließen, und eine äußere gekrümmte Kante. Diese Form der Vorsprünge 222 bildet eine Ansenkung zur Aufnahme des Schraubenkopfes bevor sie abbrechen.

Die in Fig. 11 gezeigte Schraube ist gleich der der Fig.10

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mit Ausnahme, daß eine Ausnehmung 234 in der vorderen Kante eines jeden Vorsprungs 222' vorgesehen ist. Auf diese Weise ist jeder Vorsprung 222' in einen vorderen eine Ansenkung bildenden Abschnitt 236 und einen zweiten Abschnitt 238 mit vergrößerten radialen Abmessungen unterteilt, wobei letztere das die Ansenkung umgebende Material und die Absätze des Loches berührt und ein Abbrechen der Vorsprünge 222' bewirkt.

Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 11 ist in Fig. 12 dargestellt, in der die Schraube verwendet wird, um zwei aufeinanderliegende Platten 40 und 42 ungleicher Materialien miteinander zu verbinden. Die erste Platte 40 ist weicher als die zweite Platte 42. Wenn die Schraube durch axialen Druck auf den Kopf und Drehung eingeführt wird, erzeugt die Bohrerspitze 216 selbst ihr Loch durch die Platte 40, wobei der Vorderteil 2 36 der Vorsprünge 222' als Aufbohrer wirkt, um den Durchmesser der Bohrung zu vergrößern und eine Ansenkung 44 zu bilden. Nachdem die Ansenkung 44 gebildet ist, greift der zweite Abschnitt an der oberen Fläche der Platte 40 an und bewirkt ein Abbrechen der Vorsprünge 222'.

Es dürfte einleuchten, daß die Schrauben gemäß der Erfindung eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem bekannten Vorsprünge aufweisenden Bohr- und Gewindeformschrauben dar-

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stellen und eine stetig zunehmende Aufnahme in der Industrie und im Handel finden werden.

Änderungen der Konstruktion können, ohne vom Erfindungsgedanken , wie er in den Ansprüchen zum Ausdruck gebracht ist, abzuv/eichen, vorgenommen werden.

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Claims

Ansprüche:

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M/ Bohr- und Gewindeformschraube zur Befestigung mehrerer aneinanderliegender Werkstücke mit einem Bohrerende, einem mit einem Kopf versehenen Schaft, der ein sich über einen wesentlichen Teil desselben erstreckendes Gewinde sowie zwischen dem Gewinde und dem Bohrerende angeordnete einteilig mit dem Schaft ausgebildete Vorsprünge aufweist, die in einem eine vorbestimmte Härte unterschreitenden Material wirksam sind ein Loch zu bilden, dessen Außendurchmesser wenigstens so groß wie der mittlere Gewindedurchmesser ist, die jedoch eine so schwache Verbindung mit dem Schaft aufweisen, daß sie beim Eindringen von in die vorbestimmte Härte überschreitenden Materialien abbrechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge(22, 122, 222) eine nichtrechteckige Form aufweisen und daß beim Abbrechen derselben im wesentlichen kein über den Schaft (12, 112, 212) hinaus vorstehender Grat (30) verbleibt.
2.Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (22, 122, 222) zwei oder mehrere aus dem Schaftmaterial (12, 112, 212) geprägte Lappen sind.
3. Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (22, 122, 222) sich bis zu einem Radius aus-

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wärts erstrecken, der mindestens so groß wie der Spitzenradius des Gewindes (14, 114, 214) ist.
4. Schraube nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägungen der Vorsprünge (22, 122, 222) an den Verbindungsstellen derselben mit der Außenfläche des Schaftes (12, 112, 212) frei von Materialanhäufungen (28, 128, 228) sind.
5. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (22, 122) im wesentlichen eine Kreisform aufweisen.
6. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (222, 222') im wesentlichen e:"_ne Dreiecksform aufweisen, deren hintere Kante sich im wesentlichen rechtwinklig zur Achse des Schaftes Q. 12) erstreckt, deren vordere Kante einen spitzen Winkel mit der Achse des Schaftes einschließt und deren Außenseite über den größten Teil gekrümmt ausgebildet ist.
7. Schraube nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Kante mit einer sich radial einwärts und axial aufwärts erstreckenden Ausnehmung (234) versehen ist.

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