DE2644215C2

DE2644215C2 - Schraube

Info

Publication number: DE2644215C2
Application number: DE19762644215
Authority: DE
Inventors: Fritz 8000 München Rottmüller; Hermann Ing.(grad.) 8022 Grünwald Rüth; Ludwig 8025 Unterhaching Zill
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1976-09-30
Filing date: 1976-09-30
Publication date: 1983-08-18
Also published as: DE2644215A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraube für Forms'.offe und verhältnismäßig weiche Metalle, welche in eine in dem Aufnahmematerial vorgefertigte Bohrung mittels einer in Richtung der Schraubenachse wirkenden Kraft eintreibbar und durch Drehbewegungen aus diesem wieder lösbar ist. deren Vorderflanke vier- bis sechsmal größer ist als die Rückflanke und deren Gewindetiefe kleiner oder gleich der Rückflanke ist. wobei der Winkel zwischen Mittelachse und Vorderflanke in Anpassung an die Härte des verwendeten Materials variiert.

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 Elementen aus weichem Metall oder aus Formstoffen, wobei es sich hierbei um Stoffe handelt, die aus Formmassen durch spanlose Formung wie durch Pressen. Spritzpressen, Strangpressen oder Spritzgießen hergestellt sind. Dabei kostet es beispielsweise mehr Zeit, eine losbare Verbindung imittels einzudrehender Schrauben herzustellen,· als ein Verbindungselement zu verwenden," das lediglich eingedrückt wird. Die bei der Verbindung relativ weicher Materialien in der modernen Massenfertigung vorzugsweise Verwendeten gewindeformenden Schrauben haben besonders bei Durchmessern unter 4 ifim den Nachteil, daß 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, weiche in das Material zunächst eingeschlagen und dann noch mit einigen Drehungen angezogen werden. Solche Schrauben können durch

ίο Herausdrehen wieder gelöst werden. Solche Schrauben sind beispielsweise in der DE-OS 14 00 911 beschrieben. Die darin beschriebenen Schrauben weisen ein Trapez-Gewindeprofil auf, deren in Eintreibrichtung weisende Gewindeflanken größer sind als die Rückflanken. Durch die Abrundung der Planken 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 Außendurchmesser der Schraube mittels einer geeigneten Vorrichtung einzupressen oder einzuschlagen. Dabei werden aber einerseits die ersten Gewindegänge der Schraube durch die Überschreitung der Streckgrenze abgeschert, und andererseits ^cind die nachfolgenden Gewindegänge meist nur mit losgebrochenen Kunststoffteilen gefüllt, so daß ein sicherer Halt 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 Maße aber noch, wenn der Form- bzw. Kunststoff mit Füllstoffen wie beispielsweise Glasfasern versehen ist. Ausführliche Untersuchungen unter dem Mikroskop hab-.n 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 Lösen und wieder Eindrehen dadurch gewährleistet sein soll, daß ein einwandfreier Formschluß zwischen Material und Schraube gegeben ist,

ίο wobei ein sich Lösen von Materialteilchen von der Bohrungswand vermieden sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß eine Schraube.

die mit einer 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

μ) Füllstoff versehenen Formstoffes wird dabei nicht ,veriet/t. Außerdem muß die Schraube nicht nachgezo-

,■«yfgen werden, sondern erhält ihren festen Sitz■ schon nach "Mdem oben beschriebenen Eintreiben.

j Die normale Rütteltest-Prüfung bei einer Dauer von !fünf Minuten mit 40 Hz und 3 mm Amplitude sowie von zwei Stünden und der gleichen Einstellung hat kein Loslösen der Verschraubung ergeben. Auch ein sechsmaliges Heraus- und Eindrehen der Schraube führt

zu keiner Verminderung 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 zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schraube für einen mit einem Füllstoff versehenen Formstuff,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die in F i g. 1 dargestellte Schraube, und

F i g. 3 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schraube, vorzugsweise für Weichmetall.

In F i g. 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 dc^i einzelnen Gewindegängen kein Zwischenraum vorgesehen ist. Das Gewindeprofil ist sägezahnartig, wobei die Vorderflanke 3 um das Vier- bis Sechsfache, vorzugsweise Fünffache größer ist als die Rückflanke 4. Die Vorderflanke 3 schließt mit der Schraubenachse einen Winkel α ein, der je nach Material variieren kann, wie später noch beschrieben wird. Die Rückflanke 4 ist, wie aus Fig.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 F i g. 3 ist eine weitere Ausbildungsform der Rückflanke 4' dargestellt, wobei diese in einem Winkel ungleich 90° zur Mittelachse verläuft und einen Flankenwinkel β bildet, der größer ist, als der Winkel (90-a)°. Mit größer werdendem Winkel β verringert sich die Gewindetiefe 5. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Schraube ist am besten aus F i g. 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 hängt 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 3 liegende Winkel α beträgt beispielsweise für Formstoffe mit Glasfasern als Füllstoff je nach dem Glasfaser-Verstärkungsgrad folgende Werte:

Glasraserverstärkung Winke! a

10%
20%
30%

12° 30'
11° 20'
10°

Die Gewindetiefe ist bei Schraubengrößen mit einem Außendurchmesser von 1,8 mm bis 4 "im konstant und beträgt etwa 0,1 bis 0.3, vorzugswe'se 0.2 mm. Bei größeren Außendurchmessern kann sich die Gewindetiefe geringfügig ändern.

Die erfindungsgemäßen Schrauben sind bei einem Einsatz in Formstoffen gewöhnlich aus Messing gefertigt. Bei einem Einsatz in weichen Metallen sind sie zweckmäßigerweise aus Stahl (C 15) einsatzgehärtet hergestellt Gute Ergebnisse wurden erzielt beim Einsatz der erfindungsgemäßen Stahlschrauben in Alu-Guß, Al Mg, Cu Zn, St 37 etc.

Wie oben bereits erwähnt, soll die Bohrung B bei Schrauben für Weichmetalle zwischen dem Außendurchmesser Dund dem Kerndurchmesser fliegen. 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 F i g. 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.

D· r Vorteil der erfindungsgemäßen Gewindeform gegenüber einer selbstfurchenden Schraube ist auch darin zu sehen, daß aufgrund des verhältnismäßig großen Kerndurchmessers die Eigenfestigkeh dieser Schraube um etwa Ui 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 l,8cmkp, bei der erfindungsgemäßen Schraube gleichen Nenndurchmessers dagegen 2,8 bis J.l cmkp beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichn »igen

Claims

Patentansprüche:

1. Schraube für Formstoffe und verhältnismäßig weiche Metalle, welche in eine in dem Aufnahmematerial vorgefertigte Bohrung mittels einer in Richtung der Schraubenachse wirkenden Kraft eintreibbar und durch Drehbewegungen aus diesem wieder lösbar ist, deren Vorderflanke vier- bis sechsmal größer ist als die Rückflanke und deren Gewindetiefe kleiner oder gleich der Rückflanke ist wobei der Winkel zwischen Mittelachse und Vorderflanke in Anpassung an die Härte des verwendeten Materials variiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (<x) zwischen Mittelachse und Vorderflanke (3) einen Wert von 9° bis 13° hat, wobei innerhalb dieses Winkelbereichs der Winkel (a.) mit abnehmender Härte des Aufnahmematerials (6) zunimmt, und daß die Gewindetiefe bei unterschiedlichen Schraubengrößen (D/ für das gleiche Aufnahmematerial (6) im wesentlichen konstant bleibt, wobei der Durchmesser (B) der Bohrung in dem Aufnahmematerial (6) aus Formstoff kleiner und aus Metall größer als der Kerndurchmesser (c^des Gewindeteiles (2) ist.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (:-) bei einem Formstoff (6) mit Glasfaserverstärkung von 10% 12° 30', 20% 11° 20' und 30% 10° und in Metall 9° beträgt.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie für einen Einsatz in einem Formstof; aus Messing und für einen Einsatz in weichem Metall a"s Stab¹ vorzugsweise einsatzgehärtetem Stahl, gefertigt ist.

4. Schraube nach einem -^Jer Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß bei unterschiedlichen Außendurchmessern (D) bis ca. 4 mm die Gewindetiefe (5) 0,1 bis OJ, vorzugsweise 0,2 mm beträgt.