DE3046692A1

DE3046692A1 - Gewindefurchende schraube

Info

Publication number: DE3046692A1
Application number: DE19803046692
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Prof. Dr. 6320 Alsfeld Kübler
Original assignee: Kamax Werke Rudolf Kellermann GmbH and Co KG
Current assignee: Kamax Werke Rudolf Kellermann GmbH and Co KG
Priority date: 1980-12-11
Filing date: 1980-12-11
Publication date: 1982-09-23
Also published as: DE3046692C2

Description

Die Erfindung betrifft eine gewindefurchende Schraube, die
während der Montage beim Eindrehen in vorgefertigte Löcher ihr Muttergewinde durch spanlose Formgebung selbst herstellt.
Solche in der VDJZeitschrift 121 (1979) Nr. 12 S. 148-160 oder dem DBP 1 400 229 beschriebene Schrauben weisen zumindest im Bereich ihrer Furchspitze einen dreicksähnlichen Querschnitt auf. Diese Querschnitte sind zum Teil sehr stark abgerundet, und bilden ein sogenanntes Gleichdick mit abgerundeten Ecken, was das Aufrollen des Gewindes zwischen FlachRollwerkzeugen ermöglicht ist. Nachteilig ist hingegen, daß solche Querschnitte den Gewindekerndurchmesser wesentlich unterschreiten, was zu erheblichen Festigkeitseinbußen führt. Widerstandsmoment und damit die Torsionsfestigkeit sind um 20 - 25% geringer als bei Schrauben mit vollem Kerndurchmesser. Die Einsatzmöglichkeiten in Materialen mit hohem Kaltverformungswiderstand sind daher beschränkt, oder es muß auf besondere hochfeste und damit teuere Schraubenwerkstoffe zurückgegriffen werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Querschnittsprofil im Bereich der Furchspitze sich nur in geringem Maße an die besonderen Bedingungen beim Furchen anpassen läßt. Als Folge davon ergeben sich überhöhte Einschraubmomente beim Eindrehen der Schraube.
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Mängel zu beheben und eine gewindefurchende Schraube zu schaffen, bei der keine Festigkeitseinbußen durch die Form der Schraube, insbesondere durch die der Furchspitze auftreten können, wobei gleichzeitig das Querschnittsprofil im Bereich der Furchspitze in weitem Umfang den besonderen Bedingungen des Furchens und auf die verschiedensten Werkstoffe abstimmbar ist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Furchspitze der Schraube im Querschnitt epizykloidenähnlich ausgebildet und durch tangential ineinander übergehende abwechselnd konvexe und konkave Kurvenabschnitte begrenzt ist und der Inkreis dieses Querschnittes in seiner Größe etwa dem Gewindekern entspricht.
Bei einer solchen Ausbildung der Schraube bleibt der Gewindekerndurchmesser innerhalb des genormten Toleranzfeldes, so daß keinerlei Festigkeitseinbußen auftreten können.
Vorzugsweise sind dabei die konvexen und konkaven Kurvenabschnitte aus Kreisabschnitten gebildet. Die jeweils konvexen und jeweils konkaven Kurvenabschnitte können zwar gleiche Krümmungsradien aufweisen, sie sind jedoch zweckmäßigerweise unterschiedlich ausgebildet. Die konvexen und konkaven Kurvenabschnitte sind dabei vorzugsweise rotationssymetrisch zum Mittelpunkt des Gewindekernquerschnittes angeordnet. Eine so ausgeführte Schraube ist einfach und damit kostengünstig in der Herstellung.
Vorteilhafterweise ist die Furchspitze der Schraube konisch ausgebildet und verjüngt sich zur Spitze hin, bis etwa auf oder etwas unter den Gewindekerndurchmesser. Die Schraube läßt sich dadurch in weitem Umfang an die verschiedensten Werkstoffe anpassen, wobei gleichzeitig die Einschraubmomente kleingehalten werden können.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schraubenrohlings; Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Schraubenrohlings; Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3.
In Fig. 1 ist in Seitenansicht ein Schraubenrohling 1 dargestellt, dessen Kopf der Einfachheit halber weggelassen ist.
Das vordere Ende des Rohlings ist mit einer Furchspitze 2 versehen. Diese ist im Querschnitt in Fig. 2 dargestellt. Sie weist im wesentlichen einen epizykloidenähnlichen Querschnitt auf. Es wechseln sich hier tangential ineinander übergehende konvexe Kurvenabschnitte 3 mit konkaven Kurvenabschnitten 4 ab.
Die Krümmungsradien R1 der konvexen Abschnitte 3, sind untereinander gleich groß, ebenso wie die Krümmungsradien R2 der konkaven Abschnitte 4. Der Radius R2 ist vorzugsweise kleiner als der Radius R1 . Die Radien R1 der konvexen Abschnitte 3, haben ihren Ursprung in diesem Beispiel in den Ecken eines gedachten regelmäßigen Fünfecks. Das so entstandene Querschnittsprofil ist zum Mittelpunkt M rotationssymetrisch, wobei bei einem Fünfeck der Teilungswinkel = 3600 = 720 wird.
5 Der Radius 6 des durch die konkaven Abschnitte 4 gebildeten Inkreises entspricht etwa dem Radius des Gewindekerns. Der Radius 5 des durch die konvexen Teile 3 gebildeten Umkreises, ist gleich dem Roll- oder Walzhalbmesser des jeweiligen Gewindes.
Die Furchspitze 2 ist konisch ausgebildet, und verjüngt sich nach vorne hin, bis etwa auf den Gewindekerndurchmesser 6. Auf den konvexen Abschnitten 3 entstehen dadurch die Kegelflächen 7.
Auf den so ausgebildeten Schraubenrohling läßt sich in bekannter Weise ein Gewinde aufbringen. Das Gewinde kann dabei spanend oder spanlos erzeugt werden. Die Abmessungen des Schraubenrohlings sind auf das jeweilige Verfahren genau abzustimmen. Der Gewindekerndurchmesser einer solchen Schraube ist auch im Bereich der Furchspitze voll erhalten, so daß die Torsionsfestigkeit voll erhalten bleibt.
Eine weitere Ausführungsform mit wiederum 5 Furchsegmenten ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Einander entsprechende Teile der beiden Ausführungsformen werden im folgenden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Schraubenrohling dieser zweiten Ausführungsform entspricht im wesentlichen dem der ersten. Der Unterschied besteht hier jedoch darin, daß die konvexen Furchsegmente 3 durch zwei unterschiedliche Krümmungshalbmesser R1 und R3 gebildet werden, die beide tangential in den Krümmungsradius R des konkaven Abschnittes 4 übergehen.
2 Dadurch steigt das Profil entgegen der Einschraubrichtung der Schraube von einem konkaven Abschnitt 4 aus allmählich an, bis das Maximum 5 erreicht ist, um dann verhältnismäßig schnell abzufallen, bis das Minimum im nächsten konkaven Abschnitt 4 erreicht ist.
Das Furchprofil im Bereich der Furchspitze zwei läßt sich auf diese Weise an die Werkstoffeigenschaften des zu furchenden Gewindes weitgehend anpassen. Außerdem läßt sich dadurch der Furchwiderstand und damit das Einschraubmoment vermindern.
Andere Ausführungsformen der Schraube sind denkbar. In sbesondere läßt sich die Zahl und die Form der konvexen Abschnitte frei in verschiedenster Weise variieren Leerseite

Claims

Gewindefurchende Schraube Patentansprüche: Gewindefurchende Schraube die beim Eindrehen in eine vorgefertigte Bohrung, ihr Muttergewinde spanlos herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Furchspitze der Schraube im Querschnitt epizykloidenähnlich ausgebildet und durch tangential ineinander übergehende, abwechselnd konvexe und konkave Kurvenabschnitte begrenzt ist, wobei der Inkreis dieses Querschnittes in seiner Größe etwa dem Gewindekern entspricht.
-2. Gewindefurchende Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konkaven Kurvenabschnitte aus Kreisabschnitten gebildet sind.
3. Gewindefurchende Schraube nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils konvexen und jeweils konkaven Kurvenabschnitte gleiche Krümmungsradien aufweisen.
4. Gewindefurchende Schraube nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien der konvexen Kurvenabschnitte und die der konkaven Abschnitte unterschiedlich sind.
5. Gewindefurchende Schraube nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien der konvexen und der konkaven Kurvenabschnitte nicht konstant sind.
6. Gewindefurchende Schrauben nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexen und konkaven Kurvenabschnitte rotationssymetrisch zur Gewindeachse angeordnet sind.
7. Gewindefurchende Schrauben nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Furchspitze der Schraube konisch ausgebildet ist und sich zur Spitze hin bis etwa auf oder etwas unter den Gewindekerndurchmesser verjüngt.
8. Gewindefurchende Schraube nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Furchteil des Schraubenrohlings sich bei spanlos zu fertigenden Gewinden, vom Walz- oder Rolldurchmesser ausgehend, bis zum Rohlingsende auf oder geringfügig bis unter den Gewindekerndurchmesser d3 verjüngt.
9. Gewindefurchende Schraube nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Furchteil des Schraubenrohlings sich bei spanend zu fertigenden Gewinden, vom Gewinde-Außendurchmesser ausgehend bis zum Rohlingsende auf oder geringfügig bis unter den Gewindekerndurchmesser d3 verjüngt.
10. Gewindefurchende Schraube nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexen Teile im Querschnitt des Furchteiles durch jeweils einen einheitlichen Radius R1 erzeugt sind und tangential in die mit kleinerem einheitlichen Radius R2 erzeugten konkaven Teile am Gewinde-Kerndurchmesser übergehen.
11. Gewindefurchende Schraube nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexen Teile im Querschnitt des Furchteiles durch jeweils zwei Radien R1 und R3 verschiedener Größe erzeugt sind, so daß die entstehenden Rundungen tangential ineinander und in die jeweils anschließende Rundung mit R2 des konkaven Teiles am Kerndurchmesser übergehen.
12. Gewindefurchende Schraube nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Furchmomente die durch den größeren Radius gebildeten Konvexteile in Einschraub-Drehrichtung vor den durch den kleineren Radius gebildeten Konvexteilen sich befinden.