DE29502068U1 - Screw, especially for plastic window profiles - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schraube, insbesondere zum Befestigen von Beschlägen an metallverstärkten Fensterprofilen aus Kunststoff, die über einen Bereich ihren Gesamtlänge mit einem Gewinde mit einem Flankendurchmesser DFlanke ausgestattet ist, das insbesondere ein Verschrauben in Metall ermöglicht, und an einem Ende mit einem Kopf mit dem Durchmesser D Kopf versehen ist,The invention relates to a screw, in particular for fastening fittings to metal-reinforced window profiles made of plastic, which is equipped over a region of its entire length with a thread with a flank diameter D flank , which in particular enables screwing into metal, and is provided at one end with a head with the diameter D head ,
Die Verwendung von Schrauben als Befestigungsmittel im Fensterbau ist allgemein üblich, beispielsweise bei der Befestigung von Beschlägen (Ecklager, Drehbänder) in Fensterprofilen aus Kunststoff. Da diese Fensterprofile häufig in bestimmten Bereichen durch eingeschobene Stahlverstärkungen versteift werden, kann die Verschraubung je nach Anwendungsfall im Stahl oder im Kunststoff erfolgen.The use of screws as fastening elements in window construction is common practice, for example when fastening fittings (corner bearings, hinges) in plastic window profiles. Since these window profiles are often reinforced in certain areas by inserted steel reinforcements, the screw connection can be made in steel or plastic, depending on the application.
In der Verbindungstechnik sind Schrauben bekannt, deren Gewinde unter anderem in Flanken- und Kerndurchmesser, Steigung, Flankenwinkel und Gangzahl auf den Werkstoff abgestimmt sind, in den sie eingeschraubt werden. Universalschrauben lassen sich zwar in verschiedenen Materialien einsetzen, weisen aber nicht die positiven Eigenschaften einer auf einen bestimmten Werkstoff optimierten Schraube auf.In connection technology, screws are known whose threads are matched to the material into which they are screwed in terms of flank and core diameter, pitch, flank angle and number of threads. Universal screws can be used in various materials, but do not have the positive properties of a screw optimized for a specific material.
In der Fenstertechnik werden bevorzugt zwei Schraubenarten eingesetzt. Eine Spezialschraube zur Verschraubung in Kunststoff, z. B. PVC, besitzt üblicherweise einen spitzen Flankenwinkel sowie einen im Verhältnis zum Flankendurchmesser kleinen Kerndurchmesser.Two types of screws are preferred in window technology. A special screw for screwing into plastic, e.g. PVC, usually has an acute flank angle and a small core diameter in relation to the flank diameter.
Schrauben, die in Stahl eingeschraubt werden, weisen hingegen einen im Verhältnis großen Kerndurchmesser und stumpfe Gewindeflanke auf. Sie sind häufig mit einer Bohrspitze ausgerüstet, durch die ein Vorbohren vor der Montage der Schraube entfallen kann.Screws that are screwed into steel, on the other hand, have a relatively large core diameter and a blunt thread flank. They are often equipped with a drill tip, which means that pre-drilling before installing the screw is not necessary.
Bei Kunststoffschrauben können diese Bohrspitzen ebenfalls vorhanden sein, sind jedoch bei entsprechender Gestaltung der Schraubenspitze (Nadelspitze) nicht unbedingt erforderlich, um ein Vorbohren zu vermeiden.These drill tips can also be present in plastic screws, but are not absolutely necessary if the screw tip is designed accordingly (needle tip) in order to avoid pre-drilling.
Bei der Befestigung eines Drehbandes an einem Mehrkammer-Rahmenprofil ist es unter Umständen erforderlich, durch die Kunststoffwandung des Fensterprofils und eine zur Verbesserung der Wärmedämmung vorgesehene Vorkammer hindurch in ein Stahlprofil hineinzuschrauben, das sich in der Hauptkammer des Profils befindet. In diesem Fall wird in der Regel eine Spezialschraube für Verschraubung in Stahl eingesetzt, die mit einer BohrspitzeWhen attaching a hinge to a multi-chamber frame profile, it may be necessary to screw through the plastic wall of the window profile and a pre-chamber intended to improve thermal insulation into a steel profile located in the main chamber of the profile. In this case, a special screw for screwing into steel is usually used, which is equipped with a drill bit
ausgerüstet ist. Beim Einschraubvorgang wird zuerst ein relativ feines Gewinde in den Kunststoff geformt oder geprägt. Beim Auftreffen auf die Stahlverstärkung wird die Vorwärtsbewegung der Schraube stark verringert, bis die Bohrspitze durch den Stahl gedrungen ist. Bis zu diesem Zeitpukt ist das in den Kunststoff geformte Gewinde durch die sich auf der Stelle drehenden oberen Gewindegänge bereits zerstört, so daß das Kunststoffprofil an dieser Stelle eine Bohrung mit Undefiniertem Durchmesser aufweist. Ein auf diese Weise montierter Beschlag ist zwar gegenüber Kräften in Längsrichtung der Schraube sicher befestigt, Schubkräfte können hingegen nur unbefriedigend aufgefangen werden.is equipped. During the screwing process, a relatively fine thread is first formed or stamped into the plastic. When it hits the steel reinforcement, the forward movement of the screw is greatly reduced until the drill bit has penetrated the steel. By this time, the thread formed in the plastic has already been destroyed by the upper threads rotating in place, so that the plastic profile has a hole with an undefined diameter at this point. A fitting mounted in this way is securely attached to forces in the longitudinal direction of the screw, but shear forces can only be absorbed unsatisfactorily.
Eine Sonderschraube für Kunststoffe muß in diesem Anwendungsfall außerordentlich kurz gehalten werden, da sie nicht in den Stahl eindringen kann.In this application, a special screw for plastics must be kept extremely short, since it cannot penetrate the steel.
Die Sicherheit der Verbindung bei Schubbelastung, insbesondere bei Langzeitbelastung soll durch die erfindungsgemäße Schraube verbessert werden. Sie besteht im wesentlichen aus dem Schraubenkopf, einem Bereich mit einem Gewinde z. B. insbesondere für Metallwerkstoffe (desweiteren Metallgewinde genannt) und einem zwischen Schraubenkopf und Metallgewinde angeordneten zusätzlichen Bereich, dessen Durchmesser D B größer ist als der Flankendurchmesser Dp13111.,. (= größter Durchmesser) des Metallgewindes, aber kleiner als der Durchmesser des Schraubenkopfes DKopf.The screw according to the invention is intended to improve the security of the connection under shear load, in particular under long-term load. It essentially consists of the screw head, an area with a thread, e.g. in particular for metal materials (hereinafter referred to as metal thread) and an additional area arranged between the screw head and the metal thread, the diameter of which D B is larger than the flank diameter Dp 13111 .,. (= largest diameter) of the metal thread, but smaller than the diameter of the screw head D head .
Dieser zusätzliche Bereich befindet sich nach der Montage der Schraube im wesentlichen im Kunststoffmaterial des Fensterprofils, beispielsweise in der rauminnenseitigen Profilwandung, auf die der Beschlag aufgeschraubt wird. Durch die Wahl geeigneter Durchmesserverhältnisse sitzt die Schraube im Kunststoff mit einer gewissen Vorspannung. Zur Erleichterung des Fügevorgangs kann der zusätzliche Bereich mit einer Fase versehen werden.After the screw has been installed, this additional area is essentially in the plastic material of the window profile, for example in the profile wall on the inside of the room, onto which the fitting is screwed. By choosing suitable diameter ratios, the screw sits in the plastic with a certain pre-tension. To facilitate the joining process, the additional area can be provided with a chamfer.
Um ein Vorbohren in die Metallverstärkung zu vermeiden, kann eine Bohrspitze am Metallgewinde vorgesehen werden.To avoid pre-drilling into the metal reinforcement, a drill bit can be provided on the metal thread.
Die Schraube kann beispielsweise wie folgt aufgebaut sein:The screw can be constructed as follows:
Gesamtlänge der Schraube: 25 mmTotal length of screw: 25 mm
In einer weiteren Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Schraube wird der zusätzliche Bereich konisch mit einer Verjüngung zum Metallgewinde hin ausgeführt, um das Eindringen des zusätzliche Bereichs in den Kunststoff nochmals zu erleichtern.In a further embodiment of the screw according to the invention, the additional area is designed to be conical with a taper towards the metal thread in order to further facilitate the penetration of the additional area into the plastic.
In einer weiteren Ausführungsform wird der zusätzliche Bereich im Übergang zum Metallgewinde mit einer Oberfläche versehen, die das vom Metallgewinde geformte Gewinde im Kunststoff spanend zu einer Bohrung aufweitet, die in etwa dem Durchmesser des zusätzlichs Bereichs entspricht. Auf diese Weise kann der zusätzliche Bereich gegenüber dem Flankendurchmesser des Metallgewindes mit einem besonders großen Übermaß ausgeführt werden, ohne den Kunststoff des Fensterprofils zu überdehnen.In a further embodiment, the additional area in the transition to the metal thread is provided with a surface that widens the thread formed by the metal thread in the plastic by machining to form a hole that corresponds approximately to the diameter of the additional area. In this way, the additional area can be designed with a particularly large oversize compared to the pitch diameter of the metal thread without overstretching the plastic of the window profile.
Eine bevorzugt, erfindungsgemäße Schraube ist im zusätzlichen Bereich mit einem weiteren Gewinde versehen, daß &zgr;. B. insbesondere auf die Verschraubung in Kunststoffen ausgelegt ist (desweiteren Kunststoffgewinde genannt). Neben der Verbesserung der Schubübertragung in der Schraubverbindung wird so auch die Sicherheit gegen axiales Ausziehen der Schraube erhöht. Ferner ist diese Schraube für den Fall einsetzbar, daß das Fensterprofil partiell, z. B. im Eckbereich, nicht ausgesteift ist. Diese Schraubenform ist besonders günstig gewählt, wenn Steigung von Metall- und Kunststoffgewinde übereinstimmen.A preferred screw according to the invention is provided with an additional thread in the additional area, which is designed in particular for screwing into plastics (hereinafter referred to as a plastic thread). In addition to improving the shear transmission in the screw connection, this also increases the security against axial pulling out of the screw. Furthermore, this screw can be used in the event that the window profile is not partially stiffened, e.g. in the corner area. This screw shape is particularly advantageous when the pitch of the metal and plastic threads match.
Die gleiche Vorteile bietet eine weitere erfindungsgemäße Schraubenbauform, bei der Metallgewinde und Kunststoffgewinde den gleichem Kerndurchmesser aufweisen und die Flankentiefe des gesamten Gewindes zum Kopf hin zunimmt, so daß der Außendurchmesser im zusätzlichen Bereich wiederum größer ist als der Flankendurchmesser des Metallgewindes.The same advantages are offered by another screw design according to the invention, in which the metal thread and plastic thread have the same core diameter and the flank depth of the entire thread increases towards the head, so that the outer diameter in the additional area is again larger than the flank diameter of the metal thread.
Selbstverständlich kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch der Kerndurchmesser zum Schraubenkopf hin anwachsen, wodurch die Fertigung der Schraube erleichtert wird.Of course, in a further preferred embodiment, the core diameter can also increase towards the screw head, which makes the production of the screw easier.
Die Figuren zeigen schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Schrauben 10. Der Schraubenkopf 1 kann mit einem Einfachschütz oder Kreuzschlitz la zur Aufnahme des Eindrehwerkzeugs ausgerüstet sein. Ein weiteres Element der Schraube ist das Metallgewinde 3 mit der Gewindeflanke 3 a. Zwischen Schraubenkopf 1 und Metallgewinde 3 ist der zusätzliche Bereich 2 angeordnet, der im Übergang zum Metallgewinde 3 mit einer Fase 2a versehen sein kann. Ferner ist bevorzugt eine Bohrspitze 4 vorzusehen.The figures show schematically the structure of the screws 10 according to the invention. The screw head 1 can be equipped with a single recess or Phillips slot 1a to accommodate the screwing tool. Another element of the screw is the metal thread 3 with the thread flank 3a. The additional area 2 is arranged between the screw head 1 and the metal thread 3, which can be provided with a chamfer 2a in the transition to the metal thread 3. Furthermore, a drill bit 4 is preferably provided.
In Fig. 1 ist der zusätzliche Bereich 2 im wesentlichen zylinderförmig ausgeführt, wobei der Durchmesser des zusätzlichen Bereich zumindest so groß wie der Flankendurchmesser des Metallgewindes gewählt wird. Falls sich der Flankendurchmesser über die Länge desIn Fig. 1, the additional area 2 is essentially cylindrical, whereby the diameter of the additional area is chosen to be at least as large as the pitch diameter of the metal thread. If the pitch diameter extends over the length of the
Metallgewindes ändert, ist hier bevorzugt der größte Flankendurchmesser des Metallgewindes anzusetzen.metal thread changes, the largest pitch diameter of the metal thread should preferably be used here.
In Fig. 2 ist der zusätzliche Bereich 2 konisch ausgeführt, wobei sich sein Durchmesser zum Schraubenkopf 1 hin vergrößtert. Bevorzugt ist der größte Durchmesser des zusätzlichen Bereichs so zu wählen, daß er größer ist als der größte Durchmesser des Metallgewindes.In Fig. 2, the additional area 2 is conical, with its diameter increasing towards the screw head 1. Preferably, the largest diameter of the additional area is selected so that it is larger than the largest diameter of the metal thread.
In Fig. 3 ist der zusätzliche Bereich 2 im Übergang zum Metallgewinde 3 mit einer Aufrauhungs 5 versehen, die die vom Metallgewinde und Bohrspitze erzeugt Öffnung in der Kunststoffwandung insbesondere spanend auf ein Maß aufweitet, das dem Durchmesser des zusätzlichen Bereichs 2 entspricht oder nur geringfügig kleiner ist.In Fig. 3, the additional area 2 in the transition to the metal thread 3 is provided with a roughening 5, which widens the opening in the plastic wall created by the metal thread and drill bit, in particular by machining, to a size that corresponds to the diameter of the additional area 2 or is only slightly smaller.
In Fig. 4 ist der zusätzliche Bereich noch mit einem eigenen Gewinde 6 versehen, das die Schraube zusätzlich in axialer Richtung im Kunststoff verankert.In Fig. 4, the additional area is provided with its own thread 6, which additionally anchors the screw in the plastic in the axial direction.
Fig. 5 zeigt eine Einbausituation in einem Kunststoffenster, bei der die erfindungsgemäße Schraube 10 bevorzugt einzusetzen ist. Bei der Verankerung eines Beschlagteils 7 an einem Blendrahmenprofil 8 durchdringt die Spitze der Schraube zuerst die Profilwand 8a und trifft auf das Stahlverstärkungsprofil 9, in dem es sich mit dem für das Verschrauben in Metall geeigneten Gewinde 3 verankert. Zur Verbesserung der Wärmeisolierung kann das Stahlverstärkungsprofil durch Stütznocken oder, wie im abgebildeten Beispiel, durch eine Vorkammer 8b und einen Steg 8c von der Profilwand 8a zurückgesetzt sein. Im Einbauzustand kann sich die Schraube nun mit dem zusätzlichen Bereich 2 an der Profilwand 8 a abstützen.Fig. 5 shows an installation situation in a plastic window in which the screw 10 according to the invention is preferably used. When anchoring a fitting part 7 to a frame profile 8, the tip of the screw first penetrates the profile wall 8a and hits the steel reinforcement profile 9, in which it anchors itself with the thread 3 suitable for screwing into metal. To improve the thermal insulation, the steel reinforcement profile can be set back from the profile wall 8a by support cams or, as in the example shown, by a pre-chamber 8b and a web 8c. When installed, the screw can now support itself with the additional area 2 on the profile wall 8a.
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