DE4206884C2 - Gewindeformende Schraube - Google Patents
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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 (10)
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.
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