DE4206884C2

DE4206884C2 - Gewindeformende Schraube

Info

Publication number: DE4206884C2
Application number: DE19924206884
Authority: DE
Inventors: Rainer Isenberg
Original assignee: Schuermann & Hilleke GmbH
Current assignee: Schuermann & Hilleke GmbH
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2012-03-06
Also published as: DE4206884A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gewindeformende Schraube, de ren Schaft mit einem Gewinde versehen ist, dessen abgestufte Gewinde flanken von einem Knickpunktdurchmesser an zum Gewindegrund hin di vergierend abgeknickt sind und dessen Gewindespitzen einen schlanken Flankenwinkel von etwa 30° aufweisen.

Die Erfindung geht damit aus von einer gewindeformenden Schraube, wie sie beispielsweise im DE 84 09 108 U1 dargestellt ist. Schrauben dieser Art haben sich recht gut bei ihrem Einsatz in Kunststof fen, weichen Metallen oder vergleichbaren Materialien bewährt. Eine solche Schraube wird in der Regel in eine in einem Werkstück vorgefertigte glatte Bohrung eingedreht, deren Wandung beim Eindringen der Schraube von ih rem Gewinde eingeschnitten wird. Die Besonderheit einer solchen Schraube besteht darin, daß die Gewindeflanken durch ihr Abknicken im Anbin dungsbereich zum Gewindegrund verstärkt sind. Hierdurch wird ein hö heres Abstreifmoment erzielt, d. h. die Schraube kann wesentlich stärker belastet werden, bevor ihr Gewinde bricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraube der als bekannt vorausgesetzten Art in Vorschlag zu bringen, die sich aufgrund einfach anzubringender Gestaltungsmerkmale für besonders feste und sichere Schraubverbindungen eignen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben und ent sprechend der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindegrund mit einer Rändelung versehen ist.

Mit der Erfindung ist eine einfach zu erzeugende Schraube geschaf fen, die sich besonders gut selbstsichernd in thermoplastischen Werkstof fen verankert, da die Rändelung beim Eindrehen der Schraube mit hohen Drehzahlen aufgrund der dabei erzeugten Reibungswärme bewirkt, daß der die Schraube umgebende Werkstoff plastifiziert wird. Ein Teil des durch die Gewindeflanken verdrängten Werkstoffvolumens setzt sich im Gewinde grund an der Rändelung ab, so daß sich Schraube und Werkstoff innig in einander verkrallen. Dieser Vorgang entspricht mit anderen und vor allem erheblich unaufwendigeren Mitteln in seiner Wirkung derjenigen einer mit klebender Beschichtung versehenen Schraube nach DIN 267, Teil 27 und 28.

Es ist zwar grundsätzlich bekannt, Riffelungen am Gewindegrund ei ner Schraube anzubringen, wie es beispielsweise die DE 38 23 834 A1 zeigt. Dabei handelt es sich allerdings um herstellungsbedingte Eingriffs stellen für Mitnehmer des Werkzeugs bei der Handhabung des Rohlings ei ner insbesondere zum Eindrehen in Holz bestimmten Schraube, bei der das erfindungsgemäß bewirkte Plastifizieren des Werkstück-Werkstoffs infolge hoher Einschraubdrehzahlen kein Thema ist. Ein konkreter Bezug zwischen dieser Druckschrift und der Erfindung ist folglich nicht gegeben.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Rändelung im wesentlichen als Axialrändelung ausgebildet sein, die vorzugsweise dem Typ RAA 0.5 DIN 82 entspricht.

Weiterhin kann die Ausgestaltung so getroffen sein, daß der Flankenwinkel zwischen Knickpunktdurchmesser (d1) und Gewindegrund (14) etwa 60° beträgt. Der Knickpunktdurchmesser (d1) kann etwa drei Vierteln des Gewindeaußendurchmessers (d2) entsprechen, und er kann sich zum Kerndurchmesser (d) des Gewindeschaftes wie etwa 1 : 1,3 verhalten.

Wenigstens einige der Gewindespitzen können mit jeweils minde stens einer Umfangs-Einkerbung (10) versehen sein, wobei es vorteilhaft ist, wenn wenigstens einige der Gewindespitzen jeweils mit mehreren, über den Umfang verteilt angeordneten Umfangs-Einkerbungen versehen sind. Hierdurch wird insbesondere das Gewindeschneiden in glasfaserverstärk tem Kunststoff oder Duroplasten ebenso erleichtert wie auch in Zink-, Alu- oder Magnesium-Druckguß. Gleichzeitig bewirken die Kerben infolge ihrer Verkrallung eine noch weiter verbesserte Verankerung in dem eingeschnit tenen Werkstoff.

Im übrigen versteht sich die weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausführung und Gestaltung am besten aus der nachfolgenden Beschrei bung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig. 1 einen mit Rändelung im Gewindegrund versehenen Gewindeabschnitt einer Schraube in Ansicht,

Fig. 2 einen Gewindeabschnitt einer Schraube mit eingekerbten Gewin despitzen,

Fig. 3 einen Querschnitt des Gewindes aus Fig. 2 entsprechend der dortigen Schnittlinie III-III, und

Fig. 4 einen Gewindeabschnitt einer bekannten Schraube mit gestuften Gewinde flanken.

Bei dem Gewinde nach Fig. 4, das weitestgehend dem Stand der Technik entspricht, handelt es sich um ein relativ spitzes Gewinde, welches zum gewindeschneidenden Eingriff in insbesondere Kunststoffe geeignet ist. Der Flankenwinkel beträgt wie angegeben 30°. Ab einem bestimmten Durchmesser d1, der nachfolgend als Knickpunktdurchmesser bezeichnet wird, ist dieser Winkel sprunghaft vergrößert, und zwar um etwa 60°. Es entsteht hierdurch eine Verstärkung des Gewindes in seinem kernnahen Bereich.

Der Durchmesser d1 verhält sich wie bei den anderen dargestellten Ausführungsbeispielen zum Gewindeaußendurchmesser d2 wie etwa 0,75 : 1, beträgt also drei Viertel des Gewindeaußendurchmessers. Die Gewindesteigung P ist gegenüber einem herkömmlichen Gewinde unverändert und beträgt beim Ausführungsbeispiel P = 0,54 × d2.

Fig. 1 zeigt bei einem Gewinde entsprechend Fig. 4 eine Ausgestal tung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Gewin degrund 14 mit einer Rändelung 15 versehen ist, wobei sich die Rippen und Rillen der Rändelung 15 in Axialrichtung erstrecken. Wird eine mit ei ner solchen Gewindegrundrändelung 15 nach Fig. 1 ausgerüstete Schraube mit einem schnelldrehenden Werkzeug in einen thermoplastischen Werk stoff eingedreht, kann der durch Reibungshitze plastifizierte Werkstoff mit der Rändelung 15 durch Verschmelzung eine innige Verkrallung eingehen. Eine zur Erzielung dieses Effekts besonders gut geeignete Rändelung ist die RAA 0,5 DIN 82.

Auch das in Fig. 2 dargestellte Gewinde zeigt die schon in Fig. 4 dargestellte Flankenform. Die Besonderheit dieses Gewindes besteht in den Einkerbungen 10, die in die Gewindespitzen 11 eingebracht sind. Jede Gewindespitze weist beim Ausführungsbeispiel drei um jeweils 120° Um fangswinkel gegeneinander versetzt angeordnete Kerben mit einem Kerbwinkel 12 von 90° auf, wobei der Kerbwinkel 12 gleichschenklig ist. Werden die Einkerbungen an einem Gewinde mit abgestuften Flankenwinkeln entsprechend Fig. 1 eingebracht, weisen die Kerben eine Tiefe t von vorzugsweise t = (d2-d1)/2 auf. Die Kerbtiefe t entspricht dann also der halben Differenz zwischen dem Gewindeaußendurchmesser d2 und dem Knickpunktdurchmesser d1. Damit wird sichergestellt, daß die mit schlankeren Flankenwinkeln von 30° versehenen Gewindespitzen nur zur Hälfte eingeschnitten werden. Ein mit Kerben nach Fig. 2 und 3 versehenes Gewinde besitzt gegenüber einem nicht eingekerbten Gewinde verbesserte Schneideigenschaften. Auch kann, je nach dem Werkstoff, in den eine mit derartigem Gewinde versehene Schraube eingesetzt ist, die Verankerung dadurch verbessert werden.

Bei den dargestellten Gewindeformen handelt es sich um solche für gewindeschneidende Schrauben mit dem Ziel, leichtes Eindrehen und verbesserten Halt im Werkstück zu erreichen. Je nach dem Werkstoff, in den die Schraube eingeschnitten werden soll, geschieht dies allein mittels der Rändelung 15 nach Fig. 1 oder zusätzlich mit Hilfe von Einkerbungen der Gewindespitzen nach den Fig. 2 und 3.

Claims

1. Gewindeformende Schraube, deren Schaft mit einem Gewinde verse hen ist, dessen abgestufte Gewindeflanken von einem Knickpunktdurchmesser an zum Gewindegrund hin divergierend abgeknickt sind und dessen Gewinde spitzen einen schlanken Flankenwinkel von etwa 30° aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindegrund (14) mit einer Rändelung (15) versehen ist.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rände lung (15) im wesentlichen als Axialrändelung ausgebildet ist.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rändelung (15) dem Typ RAA 0.5 DIN 82 entspricht.

4. Schraube nach Anspruch 1 oder einem darauf folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Flankenwinkel zwischen Knickpunktdurchmesser (d1) und Gewindegrund (14) etwa 60° beträgt.

5. Schraube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Knick punktdurchmesser (d1) etwa drei Vierteln des Gewindeaußendurchmessers (d2) entspricht.

6. Schraube nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Knickpunktdurchmesser (d1) zum Kerndurchmesser (d) des Gewindeschaftes wie etwa 1 : 1,3 verhält.

7. Schraube nach Anspruch 1 oder einem darauf folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Gewindespitzen (11) mit jeweils mindestens einer Umfangs-Einkerbung (10) versehen sind.

8. Schraube nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Gewindespitzen (11) jeweils mit mehreren, über den Umfang verteilt angeordneten- Umfangs-Einkerbungen (10) versehen sind.

9. Schraube nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangs-Einkerbungen (10) einen Kerbwinkel (12) von etwa 90° aufweisen.

10. Schraube nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (t) der Umfangs-Einkerbungen (10) etwa der Hälfte der Differenz zwischen dem Gewindeaußendurchmesser (d2) und dem Knickpunktdurchmesser (d1) entspricht.