DE2644215A1

DE2644215A1 - Schraube

Info

Publication number: DE2644215A1
Application number: DE19762644215
Authority: DE
Inventors: Fritz Rottmueller; Hermann Ing Grad Rueth; Ludwig Zill
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1976-09-30
Filing date: 1976-09-30
Publication date: 1978-04-06
Also published as: DE2644215C2

Description

Schraube
Die erfindung betrifft eine Schraube für Formstoffe und verhältnismäßig weiche Metalle, welche in eine in dein Material vorgefertigte Bohrung mittels einer in Richtung der Schraubenachse wirkenden Kraft eintreibbar und durch Drehbewegungen wieder lösbar ist und deren Vorderflanke um ein Vielfaches größer ist als die Rückflanke.
In der modernen Fertigungstechnik ist es heute wichtig, daß der Zusammenbau von Einzelteilen sehr rasch und sicher erfolgen kann. Dies gilt besonders auch bei der Verarbeitung von Kunststoffteilen oder Elementen aus weichem Metall. Dabei kostet es beispielsweise mehr Zeit, eIne lösbare Verbindung mittels einzudrehender Schrauben herzustellen, als ein Verbindungselement zu verwenden, das lediglich eingedrückt wird. Die bei der Verbindung relativ weicher Materialien in der modernen Massenfertigung vorzugsvteise verwendeten gewindeformenden Schrauben haben besonders bei Durchmessern unter 4mm den ITachteil, daß da s das Einschraubdrehmoment nahezu die Torsionsfestigkeit der Schraube erreicht oder bei Schwankungen der Reibwerte oder Abmessungen von Bohrung und Schraube sogar überschreitet. Bei einer Schraube die lediglich eingepreßt wird gibt es diese Nachteile nicht.
Aus dem Gebiet der Holzverarbeitung sind Nagelschrauben bekannt, welche in das Material zunächst eingeschlagen und dann noch mit einigen Drehungen angezoge,l werden.
Solche Schrauben können durch Herausdrehen wieder gelöst werden. Nagelschrauben sind beispielsweise in der DIN 7514 und der DU-OS 1 400 911 beschrieben. Die darin beschriebenen Schrauben weisen ein Trapez-Gewindeprofil auf, deren in Eintreibrichtung weisende Gewindeflanken größer sind, als die Rückflanken. Durch die Abrundung der Flanken bzw. die Trapezform ist es notwendig, nach dem Einschlagen die Schraube noch zu drehen, damit sich in dem Material eine Gewindeform abdrückt und überhaupt ein halbwegs fester Sitz in dem Material ergibt. Derartige Schrauben sind daher nur als Schnellbauschrauben für weiches Holz, Spanplatten, Sperrholz etc. geeignet, nicht aber für Materialien der eingangs genannten Art, da darin kein fester Sitz gewährleistet ist.
Es ist auch schon versucht worden, handelsübliche Schneidschrauben in eine vorgefertigte Bohrung mit kleinerem Durchmesser als der Außendruchmesser der Schraube mittels einer geeigneten Vorrichtung einzupressen-oder einzuschlagen. Dabei werden aber einerseits die ersten Gewinde gänge der Schraube durch die Überschreitung der Streckgrenze abgeschere und andererseits sind die nachfolgenden G-windegange meist nur mit losgebrochenen Eunststoffsicherer teilen gefüllt, so daß ein falt der Schraube in dem Material nicht gegeben ist. Diese Nachteile treten insbesondere dann auf, wenn der verwendete Kunststoff eine hohe Erweichungstemperatur und eine geringe Dehnung aufweist, in verstärktem Naße aber noch, wenn der Form- bzw. Kunststoff mit Füllstoffen, wie beispielsweise Glasfasern versehen ist. Ausführliche Untersuchungen unter dem Mikroskop haben gezeigt, daß sich die losgebrochene, granulatartige Masse mit den Glasfasern locker verankert, daß sie aber keiner Belastung standhält.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schraube der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein haltbarer Sitz nach dem Eintreiben sowie nach einem oder mehrfachem Losen und wieder Eindrehen dadurch gewährleistet sein soll, daß eln einwandfreIer Formschluß ohne BesctEdigung der Bohrungswand zwischen Material und Schraube gegeben it.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß eine Schraube, die mit eine definierten Geschwindigkeit beispielsweise 300 mm/sec,in den Formstoff eingetrieben wird, dadurch einen festen Sitz erhält, daß die Gewindegänge voll ausgefüllt sind, ohne daß sich die Materialstruktur in ihrer Eigenschaft verändert. Die Haut des mit einem Füllstoff versehenen Formstoffes wird dabei nicht verletzt Außerdem muß die Schraube nicht nachgezogen werden, sondern erhält ihren festen Sitz schon nach dem oben beschriebenen Eintreiben.
Die normale Rütteltest-Prüfung bei einer Dauer von 5 Ninuten mit 40 Hz und 3mm Amplitude sowie von 2 Stunden und der gleichen Einstellung hat kein Loslösen der Verschraubung ergeben Auch ein sechsmaliges Heraus- und Eindrehen der Schraube führte zu keiner Verminderuiig der Festigkeitseigenschaften. Dies mag beispielsweise eine Folge davon sein, daß beim Eindringen der Schraube keine Späne gebildet werden. Nach dem Herausdrehen der Schraube bleibt nämlich das Profil im Werkstoff erhalten.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die anhand von Zeichnungen eingehend erläutert sind. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schraube für einen mit einem Füllstoff versehenen Formstoff; Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Schraube; und Fig. 3 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schraube, vorzugsweise für Weichmetall.
In Figur 1 ist mit 1 ein Schraubenkopf für die Aufnahme eines Werkzeuges bezeichnet. Unmittelbar vom Schraubenkopf 1 geht ein Gewindeteil 2 aus, der ohne Schraubenspitze endet. Der Gewindeteil weist ein eingängiges Gewinde auf, wobei zwischen den einzelnen Gewindegängen kein Zwischenraum vorgesehen ist. Das Gewindeprofil ist sägezahrartig, wobei die Vorderflanke 3 um das Vierbis ßechsfache, vorzugsweise Fünffache größer ist als die Rückflanke 4. Die Vorderflanke 4 schließt mit der Schraubenachse einen Winkel a ein, der je nach Material variieren kann, wie später noch beschrieben wird. Die Rückflanke 4 ist, wie aus Figur 2 deutlich zu sehen ist, leicht hinterschnitten. Damit ist die Gewindetiefe 5 etwas kleiner als die Rückflanke 4. Je nach Material kann es aber auch zweckmäßig sein, die Rückflanke senkrecht auf die Mittelachse verlaufen zu lassen, wobei dann Rückflanke 4 und Gewindetiefe 5 gleich sind.
In Figur 3 ist eine weitere Ausbildungsform der Rückflanke 4' dargestellt, wobei diese in einem Winkel ungleich 900 zur Mittelachse verlauft und einen Flankenwinkel F bildet, der größer ist, als der Winkel (90 - ffi ) °. Mit größer werdenden Winkel ß verringert sich die Gewindetiefe 5. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Schraube ist am besten aus Figur 1 zu ersehen. In einem Material 6 ist eine Bohrung B vorgefertigt, deren Durchmesser bei Formstoffen kleiner und bei Metallen größer als der Kerndurchmesser d des Gewindeteiles 2 ist. Das Einbringen der Schraube geschieht keinesfalls durch Einschlagen, sondern durch Einpressen mit einer Geschwindigkeit, die, je nach Material, einen Wert von 300 mm/sec nicht überschreiten soll. Von der Einpreßgeschwindigkeit hingt es nämlich ab, wie sich das Material an die Schraubenoberfläche anpaßt, sich also verdichtet, so daß es beim Ausdrehen der Schraube nicht mehr zurückfedern kann.
Im folgenden sollen nun einige Werte in der Abhängigkeit von den einzelnen Materialien angegeben werden: Der zwischen Mittelachse und Vorderflanke 4 liegende Winkel α beträgt beispielsweise für Formstoffe mit Glasfasern als Füllstoff äe nach dem Glasfaser-Verstärkungsgrad folgende Werte: Glasfaserverstärkung: Winkel & 10 % 120 30' 20 % 11° 20' 30 % 10° Die Gewindetiefe ist bei Schraubengrößen mit einem Außendurchmesser von 1,8 mm bis 4 mm konstant und beträgt etwa 0,1 bis 0,3, vorzugsweise 0,2 mm. Bei grösseren .tußendurchmessern kann sich die Gewinde tiefe gringfügig ändern.
Die erfindungsgemäßen Schrauben sind bei einem Einsatz in Formstoffen gewöhnlich aus Messing gefertigt. Bei einem Einsatz in weichen Metallen sind sie zweckmäßigerweise einaatzgehärtet aus Stahl G 15Y hergestellt. Gute Ergebnisse wurden erzielt beim Einsatz der erfindungsgemäßen Stahischrauben in Alu-Guß, Al Ng, Cu Zn, St 37 etc.
Wie oben bereits erwähnt, soll die Bohrung B bei Schrauben für Weichmetalle zwischen dem Außendurchmesser D und dem Kerndurchmesser d liegen. Mit größer werdenden Schrauben rückt dabei der Wert der Bohrung B näher an den Wert des Außendurchmessers D heran. Als Gewindeprofil wird vorzugsweise das in Figur 3 gezeigte verwendet, wonach die Gewindetiefe 5 kleiner ist als die Rückflanke 4'. Die Eindringtiefe des Materials zwischen die Gewindeflanken beträgt hierbei etwa 0,07 bis 0,09 mm.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Gewinde form gegenüber einer selbstfurchenden Schraube ist auch darin zu -sehen, daß aufgrund des verhältnismäßig großen Kerndurchmessers die Eigenfestigkeit dieser Schraube um etwa 1/3 größer ist, d.h. eine mehrfache De- bzw. Wiedermontage ist auch in Metallen für die Schrauben ohne die Gefahr des Abreißens möglich, da beispielsweise das Ein- bzw.
Ausdrehmoment einer selbstfurchenden Schraube 1,7 bis 1,8 cmkp, bei der erfindungsgemäßen Schraube gleichen Nenndurchmessers dagegen 2,8 bis 3,1 cmkp beträgt. Leerseite

Claims

Patent ansprüche Schraube für Formstoffe und verhältnismäßig weiche Metalle, welche in eine in dem Material vorgefertigte Bohrung mittels einer in Richtung der Schraubenachse wirkenden Kraft eintreibbar und durch Drehbewegungen aus diesem wieder lösbar ist und deren Vorderflanke größer ist als die Rückflanke, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel ( ) zwischen Mittelachse und Vorderflanke (3) in Anpassung an die Härte des verwendeten Materials (6) einen Wert zwischen 90 und 130 beträgt, die Vorderflanke (3) vier-bis sechsmal größer ist, als die Rückflanke (4, 4') und die Gewindetiefe (5) kleiner oder gleich-der Rückflanke (4, 4') ist und bei unterschiedlichen Schraubengrößen (D) für das gleiche Material (6) im wesentlichen konstant bleibt..
2 Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der- Winkel (M ) bei einem Formstoff (6) mit Glasfaserverstärkung von 10 % 120 30', 20 % 140 20w und 30 % 100 und in Metall 90 beträgt.
3 Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie für einen Einsatz in einem Formstoff aus Messing und für einen Einsatz in weichem Metall aus Stahl, vorzugsweise einsatzgehärtetem Stahl, gefertigt ist
4. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterschiedlichen Außendurchmessern (D) bis ca. 4 mm die Gewindetiefe 0,1 bis 0,3, vorzugsweise 0,2 mm beträgt
5. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (2) hinterschnitten ist (Fig 1 und 2).
6 Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der I)urchmesser (B) der Bohrung in dem Material (6) aus Formstoff kleiner und aus Metall größer als der Kerndurchmesser (d) des Gewindeteiles (2) ist.