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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Schraube, und insbesondere eine Schraube
gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1 sowie eine Formvorrichtung zum Formen einer Schraube
mit einer Mehrzahl von Steigungswinkeln.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
Schraube der eingangsgenannten Art ist in
CH 689 214 A offenbart, 15.
Dezember 1998. Der Schaft weist wenigstens einen ersten, einen zweiten
und einen dritten axial versetzten Gewindeabschnitt auf. Der erste
und der dritte Gewindeabschnitt sind in der Konfiguration identisch,
und der dazwischen liegende, zweite Gewindeabschnitt hat eine andere
Gewindesteigung oder einen anderen Gewindewinkel als der erste und
der zweite Abschnitt. Jedoch ist bei diesem Stand der Technik von dessen
Zeichnung ersichtlich, dass der dritte Gewindeabschnitt nicht mit
dem angrenzenden Gewindeabschnitt verbunden ist. Ein glatter Abschnitt
ist zwischen dem Abschnitt und den dritten Abschnitten geformt.
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Bei
einem anderen Stand der Technik, US-Patent Nr. US-A-6 030 162, ist
ein Befestigungselement offenbart, welches einen Gewindekernabschnitt,
wobei der Gewindekernabschnitt ein vorderes Ende, ein hinteres Ende
und eine sich dazwischen erstreckende, längliche Achse aufweist, und ein
einziges kontinuierliches Gewinde hat, das an dem Gewindekernabschnitt
ausgebildet ist und das sich zwischen dem vorderen Ende und dem
hinteren Ende des Gewindekernabschnitts erstreckt. Das Gewinde weist
einen Außendurchmesser
auf, welcher, sich von dem vorderen Ende in Richtung zu dem hinteren
Ende bewegend, über
mehrere Umläufe
hinweg zunimmt, dann abnimmt und dann wieder zunimmt. Die Steigung
des Gewindes wird zwischen entsprechenden Punkten an aufeinander
folgenden Gewinden in der Nähe
des vorderen Endes gemessen und ist größer als die Steigung der Gewinde
in der Nähe
des hinteren Endes. Das Befestigungselement weist nur zwei Gewindeabschnitte
auf.
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Bei
einem anderen Stand der Technik, US-Patent Nr. US-A-3 682 507, offenbart
der Stand der Technik ein Befestigungselement vom Schraubentyp und
des Typs, der angepasst ist zur Verwendung mit Paneelen, die Isoliermaterial
aufweisen, das über
Folienmaterial an einer Seite befestigt ist. Das Befestigungselement
weist drei Abschnitte von Gewindeumläufen auf, wobei der erste Abschnitt
sich direkt unter dem Kopf des Befestigungselementes befindet und
sich um eine kurze axiale Distanz erstreckt. Der zweite Abschnitt
befindet sich in der Nähe
der Bohrspitze des Befestigungselementes und ist angepasst zum Befestigen
der dicken Säummaterialfolie,
die ein Teil des Paneels aufweist. Der angrenzende oder dritte Abschnitt
wird dazu verwendet, zu verhindern, dass das Befestigungselement frei
durch das Isoliermaterial hindurch fällt, und dies verhindert ein
mögliches
Brechen der Bohrspitze oder ein Seitwärtskippen des Befestigungselementes aus
der senkrechten Ebene heraus.
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In 12 ist
die Handhabung in Bezug auf das Einschrauben einer ein Gewinde mit
einer einzigen Ausrichtung aufweisenden Stand-der-Technik-Schraube
dargestellt. Es ist dargestellt, dass die Schraube mit einer konstanten
Ausrichtung in ein Werkstück
eingeschraubt ist. Daraus ergibt sich, dass die Schraube von dem
Werkstück
fest geklemmt wird, so dass die Reibungskraft größer ist und daher die Einschraubtätigkeit
schwierig ist. Wenn die Schraube länger ist, wird das Problem beim
Festsetzen der Schraube vergrößert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Demgemäß ist das
wesentliche Ziel der Erfindung, eine Schraube bereitzustellen, welche
eine kleinere Drehkraft zum Einschrauben in ein Werkstück erfordert.
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Dies
wird mit einer Schraube mit einer Mehrzahl von Steigungswinkeln
und einer Formvorrichtung zum Formen der Schraube mit den Merkmalen in
Anspruch 1 bzw. 8 erreicht. Die Schraube weist einen ersten Abschnitt,
der ein erstes Gewinde mit einem ersten Steigungswinkel aufweist,
wenigstens einen dritten Abschnitt, der ein zweites Gewinde mit
einem zweiten Steigungswinkel aufweist, und einen fünften Abschnitt
auf, der ein fünftes
Gewinde und den ersten Steigungswinkel aufweist. Der zweite Steigungswinkel
ist ungleich dem ersten Steigungswinkel. Außerdem weist die Schraube zusätzlich einen
zweiten Abschnitt, der zwischen den ersten und den dritten Abschnitt
gefügt
ist, wobei der zweite Abschnitt ein viertes Gewinde mit einem vierten
Steigungswinkel aufweist, und einen vierten Abschnitt auf, der zwischen
den dritten und den fünften
Abschnitt gefügt
ist, und wobei der vierte Abschnitt ein drittes Gewinde mit einem
dritten Steigungswinkel aufweist.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
2–7 und
9–14 beschrieben.
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Die
diversen Ziele und Vorteile der Erfindung werden leichter aus der
folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie in Verbindung
mit der beigefügten
Zeichnung gelesen wird.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 ist
eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Schraube.
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2 ist
eine schematische Ansicht, die zeigt, dass erfindungsgemäß der erste
Steigungswinkel kleiner als der zweite Steigungswinkel ist.
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3 ist
eine schematische Ansicht, in der das erste Gewinde weggeschnitten
ist und die zeigt, dass erfindungsgemäß der erste Steigungswinkel größer als
der zweite Steigungswinkel ist.
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4 ist
eine Querschnittsansicht, die zeigt, dass eine Schraube erfindungsgemäß in ein
Werkstück
eingeschraubt ist.
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5 ist
eine schematische Ansicht, die die Kurven bei dem Drehtest gemäß der Erfindung
zeigt.
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6 ist
eine schematische, perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Formvorrichtung.
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7 ist
eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Formvorrichtung.
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8 ist
eine schematische, perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Zwei-Form-Falles.
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9 ist
eine schematische Ansicht, die zeigt, dass erfindungsgemäß die Ausrichtung
der ersten geneigten Ausnehmung größer als jene der zweiten geneigten
Ausnehmung ist.
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10 ist
eine schematische Ansicht, die zeigt, dass erfindungsgemäß die Ausrichtung
der ersten geneigten Ausnehmung kleiner als jene der zweiten geneigten
Ausnehmung ist.
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11 ist
eine schematische Ansicht, die die Kurven über den Drehtest zum Stand
der Technik zeigt.
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12 ist
eine schematische Queransicht in Bezug auf die Handhabung der Stand
der Technik-Schraube.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Damit
Fachleute die Erfindung besser verstehen können, wird im Folgenden eine
detaillierte Beschreibung gegeben. Jedoch dienen diese Beschreibungen
und die beigefügten
Figuren nur dazu, zu bewirken, dass Fachleute die Ziele, Merkmale
und Eigenschaften der Erfindung verstehen.
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Die
Erfindung wird hier beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 3 weist
die erfindungsgemäße Schraube 1 einen
ersten Abschnitt 51, der ein erstes Gewinde 11 mit
einem ersten Steigungswinkel θ1
aufweist, sowie wenigstens einen dritten Abschnitt 53,
der ein zweites Gewinde 12 mit einem zweiten Steigungswinkel θ2 aufweist,
und einen fünften
Abschnitt 55 auf, der ein fünftes Gewinde 15 mit
dem ersten Steigungswinkel θ1
aufweist, welcher identisch mit jenem in dem ersten Abschnitt 51 ist.
Tatsächlich
ist das fünfte
Gewinde 15 identisch mit dem ersten Gewinde 11,
und zwar hat es die gleiche Gewindesteigung und den gleichen Steigungswinkel.
Der zweite Steigungswinkel θ2
ist ungleich dem ersten Steigungswinkel θ1. Bevorzugt ist der zweite
Steigungswinkel θ2
größer als
der erste Steigungswinkel θ1
(siehe 2) oder ist der zweite Steigungswinkel θ2 kleiner
als der erste Steigungswinkel θ1
(siehe 3).
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Ein
zweiter Abschnitt 52 ist zwischen den ersten Abschnitt 51 und
den dritten Abschnitt 53 gefügt. Der zweite Abschnitt 52 weist
ein viertes Gewinde 14 mit einem vierten Steigungswinkel θ4 auf. Ein vierter
Abschnitt 54 ist zwischen den dritten Abschnitt 53 und
den fünften
Abschnitt 55 gefügt.
Der vierte Abschnitt 54 weist ein drittes Gewinde 13 mit
einem dritten Steigungswinkel θ3
auf. Der dritte Steigungswinkel θ3
ist kleiner als (auf 2 bezugnehmend) oder größer als
(auf 3 bezugnehmend) der erste Steigungswinkel θ1, und/oder
der vierte Steigungswinkel θ4 ist
kleiner als (auf 2 bezugnehmend) oder größer als
(auf 3 bezugnehmend) der erste Steigungswinkel θ1. Die Angabe 111 in 2 stellt den
Bereich zwischen den Abschnitten 53 und 55 dar,
und die Angabe 112 in 2 stellt
den Bereich zwischen den Abschnitten 51 und 53 dar.
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Gemäß der Ausführungsform
von 2 beträgt
die Gewindesteigung des zweiten Gewindes 12 150 bis 170%
der Gewindesteigung des ersten Gewindes 11 und beträgt die Gewindesteigung
des dritten Gewindes 13 und/oder des vierten Gewindes 14 67
bis 75% von jener des ersten Gewindes 11.
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Gemäß der Ausführungsform
von 3 beträgt
die Gewindesteigung des zweiten Gewindes 12 30 bis 50%
des ersten Gewindes 11 und beträgt die Gewindesteigung des
dritten Gewindes 13 und/oder des vierten Gewindes 14 125
bis 135% von jener des ersten Gewindes 11.
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Der
dritte Steigungswinkel θ3
ist gleich oder ungleich dem vierten Steigungswinkel θ4.
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Bezugnehmend
auf die 1–4 wird hier
der Betrieb der Erfindung beschrieben. Beim Einschrauben der Schraube 1 bewegt
sich zuerst der fünfte
Abschnitt 55 in das Werkstück hinein, und das fünfte Gewinde 15,
das identisch mit dem ersten Gewinde 11 ist, dient zum
Schneiden des Werkstückes, wobei
die Angabe A in 4 eine Schneidschraubenrille
ist. Wenn der vierte Abschnitt 54, der das dritte Gewinde 13 aufweist,
in das Werkstück
eindringt, wird die Rille A auf einer Seite vergrößert, so
dass infolge des dritten Steigungswinkels θ3 des dritten Gewindes 13,
der sich von dem ersten Steigungswinkel θ1 unterscheidet, ein Vergrößerungsabschnitt
A1 geformt wird, wie die in 4 gezeigte
Strichlinie. Wenn die Schraube 1 kontinuierlich in das
Werkstück eindringt,
wird infolge des zweiten Steigungswinkels θ2 des zweiten Gewindes 12 die
Rille A auf der anderen Seite weiter vergrößert, so dass ein anderer Vergrößerungsabschnitt
A2 geformt wird. Als Nächstes dringt
das vierte Gewinde 14 in das Werkstück ein. Die Rille wird weiter
bis auf eine geeignete Weite vergrößert, wie die in 4 gezeigte
Angabe A2. Dadurch kann, wenn der erste Abschnitt 51 der
Schraube mit dem ersten Gewinde 11 weiter in das Werkstück eindringt,
da die Rille vergrößert ist,
die Schraube mit geringer Reibung in das Werkstück eindringen. Dies ist besonders
vorteilhaft für
lange Schrauben.
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Das
Testergebnis der Erfindung im Vergleich zu der Stand-der-Technik-Schraube
wird hierin beschrieben.
Das Testobjekt: CHIB-Holzschraube.
Spezifikation:
Außendurchmesser/Gewindetiefe/
Gewindesteigung:
4,0/5,0 cm/1,8
Anzahl von Testobjekten: 10, der Mittelwert
wurde berechnet.
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Bezugnehmend
auf 5 wird das Testergebnis erläutert. Es ist dargestellt,
dass die größere Drehkraft
der erfindungsgemäßen Schraube
auf einer Tiefe des Gewindes von etwa 2,0 bis 2,5 cm mit einer Durchschnittsdrehkraft
von 34,2 kgf-cm ist. Dann, nach dem Abschnitt der Schraube nach
diesem Punkt, ist die Drehkraft normal. Dies bedeutet, dass, wenn
eine lange Schraube verwendet wird, weniger Kraft notwendig ist.
Die erforderliche Drehkraft wird infolge des Längenzuwachses der Schraube nicht
zunehmen.
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Bezugnehmend
auf 11 ist dargestellt, dass der Durchschnittswert
für die
Stand-der-Technik-Schraube 46,1 kgf-cm ist. Je länger die Schraube ist, desto
größer ist
die Drehkraft. Daher ist es schwierig, eine lange Schraube festzusetzen.
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Hierbei
wird aus dem obigen Testergebnis, wie im Vergleich mit einer Schraube
von 5 cm, erkannt, dass die Erfindung eine Kraft von 25% gegenüber dem
Stand der Technik sparen kann. Je länger die Schraube ist, desto
größer ist
die eingesparte Kraft.
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Unter
Bezugnahme auf die 6 bis 10 wird
hierin die Form zum Formen der Schraube 1 gemäß der Erfindung
beschrieben. Eine Form 2 zum Formen einer Schraube mit
einer Mehrzahl von Schraubenwinkeln weist eine erste Form 20 auf,
welche eine Mehrzahl von Ausnehmungen 61 (siehe 8)
aufweist, die annährend
parallel angeordnet sind. Jede Ausnehmung 61 weist zwei
erste geneigte Ausnehmungen 21 zum Formen des ersten Gewindes 11 mit
einem ersten Steigungswinkel θ1
und eine zweite geneigte Ausnehmung 22 auf zum Formen des
zweiten Gewindes 12 mit einem zweiten Steigungswinkel θ2. Die zweite
geneigte Ausnehmung 22 ist zwischen die beiden ersten geneigten
Ausnehmungen 21 gefügt.
Die Ausrichtung der zweiten geneigten Ausnehmung 22 unterscheidet
sich von jener der ersten geneigten Ausnehmungen 21.
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Unter
Bezugnahme auf die 7, 9 und 10 weist
die erste Form 20 ferner eine dritte geneigte Ausnehmung 23,
die zwischen eine von der ersten geneigten Ausnehmung 21 und
der zweiten geneigten Ausnehmung 22 (die Angaben 211 und 212 stellen
die Verbindungen der dritten geneigten Ausnehmung 23 mit
anderen Ausnehmungen dar) gefügt
ist, so dass sie ein Eingangsende ist, und eine vierte geneigte
Rille 24 auf, die zwischen die andere von der ersten geneigten
Ausnehmung 21 und der zweiten geneigten Ausnehmung 22 gefügt ist,
so dass sie ein Ausgangsende ist.
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Die
Ausrichtungen der dritten geneigten Ausnehmung 23 und der
vierten geneigten Rille 24 können identisch oder unterschiedlich
sein. Bevorzugt ist, wenn die Ausrichtung der ersten geneigten Ausnehmung 21 als
eine Horizontalrichtung festgelegt ist, der Absolutwert der Neigung
der Ausrichtung der dritten geneigten Ausnehmung 23 identisch
mit oder unterschiedlich zu der Neigung der Ausrichtung der vierten
geneigten Rille 24.
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Bei
der Erfindung ist, mit Bezug auf eine Horizontalrichtung in den 9 und 10,
die Neigung der Ausrichtung der zweiten geneigten Ausnehmung 22 größer als
jene der ersten geneigten Ausnehmung 21, wie in 9 gezeigt,
oder ist die Neigung der Ausrichtung der zweiten geneigten Ausnehmung 22 kleiner
als jene der ersten geneigten Ausnehmung 21, wie in 10 gezeigt.
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Ferner
weist die Form 2 zusätzlich
eine zweite Form 201 auf. Die zweite Form ist symmetrisch
zu der ersten Form, wie in 8 gezeigt.
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Die
Erfindung wurde auf diese Weise beschrieben und es wird ersichtlich
sein, dass dieselbige auf viele Arten variiert werden kann.