DE3333385C2

DE3333385C2 - Kopfschraube

Info

Publication number: DE3333385C2
Application number: DE19833333385
Authority: DE
Inventors: K.-H. 8190 Wolfratshausen Weber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-15
Filing date: 1983-09-15
Publication date: 1987-04-30
Also published as: DE3333385A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine selbstbohrende und selbstgewindeschneidende Kopfschraube für Metallverbindungen mit einem Schraubenkopf und einem Schaft. Die Erfindung bezweckt, den sicheren Sitz der Schraube und die Qualität der Verbindungsstelle zu gewährleisten, trotz der dort auftretenden Spanreste und beim Bohren entstehenden Grate. Hierzu wird der Schraubenkopf an seiner Unterseite mit einer axial gerichteten Ringschneide im Abstand vom Schaft ausgebildet. Sie durchtrennt im Bohrungsbereich noch vorhandene Spanreste. Eine an der Unterseite des Schraubenkopfes um den Schaft angeordnete Ringnut bietet überdies Platz für Spanreste und Grate unter dem Schraubenkopf. Durch leichtes Eindringen in die Werkstückoberfläche sorgt die Ringschneide außerdem für sicheren Sitz der Schraube.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopfschraube nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei der Verwendung von selbstbohrenden und/oder selbstgewindeschneidenden Schrauben können die dabei entstehenden Späne die Qualität der Verbindungsstelle beeinträchtigen. Sie setzen sich zwischen der Kopfunterseite und der Anzugsfläche des Werkstückes fest, werden zusammengepreßt und behindern den sicheren Sitz der Schraube. In dieser Form sind sie auch nach einem späteren Lösen der Schraube schwer zu entfernen. Außerdem stören die beim Bohren entstehenden Grate, insbesondere an den einander zugekehrten Flächen der zu verbindenden Werkstücke, die einwandfreie Anlage. Es kommt zu unerwünschten Spaltbildungen.

Es ist eine Schraube bekannt (DE-OS 21 57 212), deren Kopf als Fräse ausgebildet ist. Er ist dazu bestimmt, sich seine Versenkung am Werkstück selbst zu schneiden. Der Fräserkopf weist dabei um seinen Umfang herum Ausschnitte auf, um die Entfernung von Schleifstaub und Metallspänen von den Schneidrändern zu ermöglichen. Hierzu wird eine in der Herstellung aufwendige Kopfform vorgesehen. Der sich in das Material einfräsende Schraubenkopf gewährleistet einen sicheren Sitz der Schraube. Dies wird jedoch nur unter wesentlicher Veränderung der oberen Materialfläche erreicht, was weder immer erwünscht noch möglich ist. Grate im Bereich der Spalte zwischen den beiden Materialien werden durch diesen Kopf nicht entfernt, eine Spaltbildung nicht vermieden.

Ferner sind Schrauben bekannt (US-PS 43 10 272), die weder selbstbohrend noch selbstgewindeschneidend sind. Die Schrauben sind dazu bestimmt eine sichere Materialverbindung zu erreichen und zu verhindern, daß die Schraube überdreht, d. h. nicht fest sitzt. Dies alles soll auch bei besonders dünnem Material erreicht werden und mit Kopfschrauben, deren Gewindegänge sich nicht vollständig bis zu der dem Material zugewandten Unterseite des Schraubenkopfes erstreckt. Deshalb wird an der dem Material zugewandten Unterseite des Schraubenkopfes eine ringförmige Anlagefläche geschaffen, deren Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Schaftgewindes. Diese Ringfläche wird im wesentlichen in Form eines Flansches zwischen Kopf und Schaft angeformt. Wird die Schraube bis zur Anlage des Flansches an der Materialoberfläche eingedreht, so entsteht um die Schraubenbohrung eine durch den Flansch begrenzte Ringfläche. Gegen einen im Durchmesser kleineren Ringbereich drückt, beim weiteren Anziehen der Schraube, die Flanke des den Schraubenkopf am nächsten liegenden Gewindeganges des Schaftes. Die dadurch bei dem vorgesehenen dünnen Material folgende Wölbung des Bohrungsrandes auf die Kopfunterseite zu ergibt eine sichere Anlage und damit eine Klemmwirkung zwischen dem Flansch am Schraubenkopf und dem Gewindegang für das Werkstück. Um für diese leichte Verwölbung eine Anlagefläche zu schaffen ist eine haubenartige Verformung des Flansches vorgesehen. Diese führt dazu, daß zur Anlage am Werkstück ein relativ schmaler Ringbereich kommt.

Ferner ist eine Schraube bekannt (US-PS 33 89 734), deren Kopf an seiner Unterseite Zähne und einen Ring mit einer schneidenartigen Spitze aufweist. Beides dient der Verdrehsicherung der eingeschraubten Schraube. Ferner soll die Innenseite der Ringschneide verhindern, daß möglicherweise von den Zähnen abgehobenes Material nach außen tritt. Dieses Material soll sich vielmehr zwischen den Zähnen stauen, um die Verdrehsicherung zu gewährleisten. Es muß daher damit gerechnet werden, daß die in die Oberfläche eingedrungenen Zähne samt dem zwischen ihnen angestauten Material auf eine breite Ringfläche um den Schaft einen solchen Druck ausüben, daß Grate und Späne im Bereich zwischen zwei zu verbindenden Materialien radial nach außen gedrückt und die Spaltbildung gefördert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dagegen, eine Kopfschraube nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 mit einfachen Mitteln so auszubilden, daß die beim Einbohren oder beim Gewindeschneiden durch die Schraube entstehenden Späne und Grate die Qualität der Verbindungsstelle nicht beeinträchtigen, und daß Spaltbildungen vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Merkmal des Anspruches 1 gelöst.

Die Ringschneide an der Unterseite des Schraubenkopfes übernimmt mehrere Funktionen. Sie durchtrennt beim Auftreffen auf die Werkstückoberfläche in diesem Bereich vorhandene Späne. Die abgetrennten Teile stören die Schraubenverbindung nicht und können mechanisch früher oder später entfernt werden. Zwischen der Ringschneide und dem Schaft bleibt Platz für etwaige Spanreste. Die Ringschneide kann beim Eindrehen der Schraube etwas in die Anzugsfläche eindringen, so daß ein sicherer Sitz der Schraube gewährleistet ist. Ein oberes, d. h. dem Schraubenkopf nächstliegendes Blech wölbt sich beim Anziehen der Schraube etwas in den Raum zwischen der Ringschneide und dem Schaft. Damit wird zwischen den zu verbindenden Werkstücken etwas Raum für dort entstandene Späne und Grate geschaffen. Gleichzeitig bewirkt der durch die Schneide ringförmig aufgebrachte Anlagedruck der Schraube eine gute Anlage zwischen den einander zugekehrten Werkstückoberflächen in seinem Angriffsbereich. Dies wirkt sich auch auf die Umgebung der Schraubenverbindung aus. Ein im unmittelbaren Schraubbereich durch Grate und/oder Späne erzwungener Abstand kann sich nicht spaltartig nach allen Seiten fortsetzen. Die eingewölbte Ringnut schafft unter dem Schraubenkopf besonders viel Platz für Spanreste.

Durch das Merkmal des Anspruches 2 wird eine im Hinblick auf die Eindring- und Andrückwirkung besonders vorteilhafte Ausbildung der Ringschneide angesprochen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kopfschraube, teilweise geschnitten, und

Fig. 2 eine Verbindungsstelle zwischen zwei Blechen mit dieser Schraube.

Die in Fig. 1 dargestellte Kopfschraube besteht aus einem Schraubenkopf 1 und einem Schaft 2. Der Schaft 2 weist eine Bohrspitze 2 a und einen Gewindeabschnitt 2 b auf. Der Gewindeabschnitt ist zum selbsttätigen Schneiden des Gewindes ausgebildet.
Der Schraubenkopf 1 ist an seiner Oberseite mit einer Ausnehmung 3 zum Angriff eines Drehwerkzeuges versehen. An der Unterseite 1 a des Schraubenkopfes 1 ist eine Ringnut 4 angeformt, deren innere Wandung vom Schaft 2 und deren äußere Wandung von einer Ringschneide 5 gebildet wird. Die Ringschneide ist etwa axial, also parallel zum Schaft gerichtet, und weist einen Konus von etwa 60° auf.
Fig. 2 zeigt eine Verbindungsstelle zwischen zwei Blechen 6 und 7 mit Hilfe der Kopfschraube nach Fig. 1. Beim Eindringen hat das Bohrende 2 a die Bleche 6 und 7 durchbohrt. Anschließend hat der Gewindeabschnitt 2 b in die Bohrungen 6 a und 7 a ein Gewinde geschnitten. In der dargestellten Stellung der Kopfschraube am Ende des Eindrehens dringen die Spitzen der Ringschneide 5 ein wenig in die Anzugsfläche 6 b des Bleches 6 ein. Die beim Bohren entstandenen Späne 8 wurden, soweit sie sich im Bereich der Bohrung 6 a auf der Anzugsfläche 6 b befanden, von der Ringschneide durchtrennt. Die außerhalb des Schraubenkopfes befindlichen abgetrennten Spanteile stören die Verbindung nicht und können gegebenenfalls mechanisch entfernt werden. Spanreste innerhalb der Ringschneide, unter Umständen noch mit dem Rand der Bohrung 6 a verbunden, haben in der Ringnut 4 Platz gefunden. Außerdem hat sich unter dem Anpreßdruck der Ringschneide 5 der innerhalb dieses Ringes befindliche Bereich des Bleches 6 etwas in die Ringnut hineinverwölbt. Ein Grat 9 um die Bohrung 6 a ist damit ebenfalls noch in der Ringnut untergebracht. Auch an den einander zugekehrten Blechen 6 und 7 haben sich um die Bohrungen 6 a und 7 a Grate 10 und 11 gebildet. Der durch sie erzwungene Abstand im unmittelbaren Bohrungsbereich, in Fig. 2 übertrieben dargestellt, wird durch den Anpreßdruck der Ringschneide 5 daran gehindert, eine Spaltwirkung in der Umgebung zu erzielen.
Das Eindringen der Ringschneide in die Anzugsfläche 6 b stellt zusätzlich eine Schraubensicherung dar.

Claims

1. Selbstbohrende und selbstgewindeschneidende Kopfschraube für Metallverbindungen mit einem Schraubenkopf und einem Schaft, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite (1 a) des Schraubenkopfes (1) eine axialgerichtete, ringförmige Schneidkante (5) im Abstand vom Schaft (2) angeordnet ist und in die Unterseite (1 a) des Schraubenkopfes (1) um den Schaft (2) eine Ringnut (4) so eingewölbt ist, daß deren Außenwand in die Ringschneide (5) übergeht.

2. Kopfschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus der Ringschneide (5) etwa 60° beträgt.