DE8103990U1

DE8103990U1 - Selbstfurchende Schraube

Info

Publication number: DE8103990U1
Application number: DE8103990U
Authority: DE
Original assignee: Jaeger Eberhard & Co Kg 5928 Laasphe De GmbH
Current assignee: Jaeger Eberhard & Co Kg 5928 Laasphe De GmbH
Priority date: 1981-02-13
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1982-09-30
Also published as: GB2106023A; SE8200709L; ES271929Y; IT1149606B; ES271929U; FR2500090A1; DE3201846A1; IT8219576A0

Description

- 3 Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstfurchende Schraube mit mindestens zwei vorspringende Gewindegänge bildenden gleich profilierten Wendeln, einem Flankenwinkel der vorspringenden Gewindegänge von weniger als 45 Winkelgraden, einem großen Steigungswinkel und Einschnürungen am Gewindekern zwischen benachbarten Wendeln, deren engste Stelle etwa in der Mitte zwischen zwei benachbarten Gewindegängen liegt, wobei sich der Kern ausgehend von den Fußenden benachbarter Gewindegänge verjüngt.

Eine Schraube dieser Art ist in der DE-PS 27 54 870 beschrieben und hat den Vorteil, daß sie in Kunststoffen einen besonders guten Halt findet. Die relativ dünnen Gewindegänge können sich besonders leicht in den Kunststoff einschneiden. Die Einschnürung begünstigt den Fluß des beim Furchen der Gewindegänge verdrängten Materials. Beim Eindrehen von Schrauben in manche Materialien treten besondere Probleme auf, die auf den nachfolgend beschriebenen Zusammenhängen beruhen.

Zum Beispiel bei relativ harten Kunststoffen, insbesondere bei einigen Duroplasten, kann die große Tragtiefe des Gewindes nicht voll ausgenutzt werden, weil die Umformkräfte für das notwendige tiefe Einschneiden in das Material zu groß würden, was ein Brechen der Schraube schon beim Eindrehen zur Folge haben kann. Je kleiner der Steigungswinkel einer Schraube

ist, desto größer wird bei einem gegebenen Drehmoment .am Schraubenkopf die Vorspannkraft im Kern der Schraube, weshalb der Steigungswinkel nicht zu klein sein soll, da andernfalls ein Abreißen der Schraube oder aber ein Abscheren des Kunststoffmaterials zu befürchten ist. Das Anzugsmoment der Schraube soll wesentlich größer sein als das EindrehmenM^vt, jedoch mit Sicherheit unterhalb des Überdrehmomentes liegen, bei dem das Muttergewinde abgeschert wird. Die Schraube nach der genannten DE-PS hat einen verhältnismäßig großen Abstand zwischen benachbarten Gewindegängen. Bei sehr kurzen Schrauben hat dies zur Folge, daß eine starke Unsymmetrie derart eintritt, daß die Zahl der einander diametral gegenüberliegenden greifenden Gewindegänge prozentual stark verschieden ist; z.B. können längs einer Mantellinie

T5 der Bohrung drei Gewindegänge greifen und an der diametral gegenüberliegenden Mantellinie nur zwei Gewindegänge. Dies kann große Abweichungen der Schraubenachse zur Schraubenlochachse zur Folge haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstfurchende Schraube der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie auch für relativ harte Werkstoffe, z.B. für duroplastische Kunststoffe, gut geeignet ist und auch bei geringer Einschraubtiefe keine seitliche Versetzung zur Schraublochachse erfährt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Steigungswinkel am Außendurchmesser der vorspringenden Gewindegänge zwischen 5 und 12 Winkelgraden liegt und daß das Verhältnis (Außendurchmesser/Kerndurchmesser-Verhältnis) zwischen dem Außendurchmesser und dem an der engsten Stelle der Einschnürung gemessenen Kerndurchmesser kleiner als 1,5 und größer als 1,2 ist.

Eine so ausgebildete Schraube hat bei großer Steigung der Gewindegänge einen relativ kleinen axialen Abstand benach-

barter Gewindegänge und einen relativ großen Kerndurchmesser. Dies wird durch die Anordnung von mindestens zwei parallelen Wendeln erreicht. Diese Anordnung ermöglicht unter Beibehaltung eines schlanken Wendelprofiles eine relativ geringe Höhe des Profiles. Es werden die Vorteile der bekannten Schraube für das Fließverhalten des Werkstoffes, in dem sich das Schraubloch befindet, beibehalten, jedoch bei relativ kleiner Eindringtiefe der Gewindegänge. Die geringere Eindringtiefe wird hinsichtlich der Tragkraft kompensiert durch die größere Anzahl der Gewindegänge pro Längeneinheit des Gewindes. Diese größere Anzahl von Gewindegängen ergibt auch eine bessere Symmetrie hinsichtlich der Anzahl der greifenden Gewindegänge an einander gegenüberliegerden Mantellinien von kurzen Schraublöchern.

Vorteilhafterweise ist der Flankenwinkel in an sich bekannter Weise etwa 30° (Anspruch 2). Auch ein solches Profil läßt sich im Zusammenhang mit der Erfindung leicht verwirklichen.

j Bei einer Schraube mit zwei parallelen Wendeln aus vorspringenden

j Gewindegängen ist ein Außendurchmesser/Kerndurchmesser-Verhältnis

j von ca. 1,3 besonders vorteilhaft (Anspruch 3). Hierbei lassen ! 20 sich auch die im Anspruch 4 angegebenen Steigungswinkel verwirkliehen. Optimal ist ein Steigungswinkel von 8 Winkelgraden.

j Aber auch mit von einer solchen Steigung abweichenden Steigungen

j lassen sich noch sehr gute Ergebnisse erzielen. ^N

Die Schraube kann gemäß Anspruch 5 auch mit Schneidkanten ausgerüstet sein, was insbesondere vorteilhaft ist für das Eindrehen der Schraube in relativ sprödes Material, das dann durch die Schneidkanten ausgeschabt wird, so daß die Formung des Muttergewindes nicht nur durch Verdrängung von Material erfolgt. Im Zusammenhang mit sprödem Material des Muttergewindes sind auch Einkerbungen gemäß den Ansprüchen 6 und 7 vorteilhaft.Diese Einkerbungen wirken als Drainage für zerspantes Material. Dieses Material kann dann in die Einschnürung abfließen und den einerseits durch die Einschnürung und andererseits durch die Wand des Schraubloches begrenzten Hohlraum füllen.

Die erfindungsgemäße Schraube kann sowohl durch Kaltwalzen spanlos geformt werden (Anspruch 8) als auch, insbesondere bei großen Schraubendurchmessern, durch Abspanen von Material gebildet werden. Für die Herstellung durch Kaltwalzen ist das Gewindeprofil besonders günstig, da die Einschnürung zwischen benachbarten Gewindegängen den Materialfluß im Schraubenmaterial begünstigt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbexspxele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schraube gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Seitenansicht des vorderen Endes einer Schraube mit Schneidkanten,

Fig. 3 einen Ansicht auf das Ende der Schraube nach Fig. 2,

Fig. 4 eine teilweise Seitenansicht einer Schraube mit gekerbten Gewindegängen,

Fig. 5 eine Ansicht auf das Ende der Schraube nach Fig. und

Fig. 6 ein Gewindeprofil.

Die Schraube S₁ nach Fig. 1 hat einen Sechskantkopf 1 und einen Gewindeteil 2. Der Gewindeteil hat zwei parallele Wendeln 3, 4, die beide das gleiche Profil haben und vorspringende Gewindegänge haben. Jede Wendel hat die Steigung h, die am Außendurchmesser d der Gewindegänge gemessen wird. Zwischen benachbarten Gewindegängen befindet sich eine Einschnürung

It Il
> Il

• · I 1

I I
■ I

lit··

Man kann auch von zwei Einschnürungswendeln 6a und 6b sprechen, die sich parallel zu den Wendeln 3, 4 längs des Gewindeteiles der Schraube erstrecken. Der Kerndurchmesser d„ der Schraube wird an der engsten Stelle gemessen, also im Grund der Einschnürung 5.

Der Steigungswinkel cOder Wendeln 3, 4 (und damit auch der Einschnürungswendeln 6a, 6b) hängt mit dem Außendurchmesser d_ und der Steigung h zusammen nach der Beziehung tgO^= h : {3C. d,

Das Gewindeprofil wird nachfolgend anhand der Fig. 6 beschrieben. Zwei benachbarte Gewindegänge 7, 8 haben wegen der Zweigängigkeit des Gewindes naturgemäß nur den axialen Abstand h/2. Es ist ein Kennzeichen der Schraube, daß der Flankenwinkelf klein ist, vorzugsweise ca. 30 Winkelgrade beträgt bei einer Winkelteilung von 90 Winkelgraden für einen rechten Winkel. Die Einschnürung 5 zwischen benachbarten Gewindegängen 7, 8 ist im Profil gesehen durch zwei gerade Linien 9, 10 begrenzt, die an den Fußpunkten 11, 12 der Gewindegänge ansetzen und einen stumpfen Winkel β einschließen, der z.B. 150° betragen kann.

Der Kerndurchmesser d„ des Gewindes ist im Verhältnis zum Außendurchmesser d_A verhältnismäßig groß, so daß die Gefahr des Abreißens der Schraube gering ist. Die vorspringenden Gewindegänge 7, 8 haben eine relativ geringe Höhe. Die Schraube ist deshalb insbesondere für das Einschrauben in relativ harte Materialien geeignet, in die ein allzu tiefes Eindrücken von Gewindegängen ohnehin nicht möglich ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist das gleiche Gewinde verwendet, wie es anhand der Fig. 1 und 6 beschrieben wurde. Zusätzlich zu der beschriebenen Ausführungsform sind im vorderen Bereich der Schraube S- Schneidkanten 13, 14 vorgesehen. Diese Schneidkanten sind durch winkelförmige Einfräsungen 15, 16 gebildet.

»••»••ill

·■ ft ·»

Diese sind so angeordnet, daß die Schneidkanten einander diametral gegenüberliegen..Beim Eindrehen der Schraube wird diese in Richtung des Pfeiles 17 gedreht, so daß die Schneidkanten 13, 14 vorauseilen und Material abschaben und so Gewindegänge in das die Wand des Sghraubloches bildende Material einschneiden. Eine solche Schraube ist besonders für sprödes Material geeignet, das sich nicht ohne weiteres verdrängen läßt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 befinden sich in jedem Gewindegang der Schraube S₃ drei Kerben 18.Diese Kerben sind V-förmic Der. Grund der Kerbe reicht bis zu den Fußpunkten der vorspringenden Wendeln, also bis zu der in Fig. 6 gestrichelt eingezeichneten Linien 19.

Die Kerben 18 sind, wie Fig. 4 zeigt, längs Wendeln angeordnet, die sehr steil verlaufen und die vorspringenden Gewindegänge überqueren. Die Kerben sind längs drei solcher Wendeln angeordnet. Eine Wendel ist in Fig. 4 durch die strichpunktierte Linie angedeutet. Ihre Neigung ist entgegengesetzt zur Neigung der Wendeln des Gewindes.

Wie schon in der Beschreibungseinleitung erwähnt, wirken die Kerben 18 als Drainageöffnungen, über die zerspantes Material, das beim Eindrehen der Schraube aus dem Werkstoff, der das Schraubloch begrenzt, anfällt, hindurchtreten kann. Dieses Material kann sich in dem Raum ablagern, der sich zwischen der Bohrlochwand und dem Kern der Schraube befindet, also in dem Raum 21, der in Fig. 6 einerseits durch die Linien 9, 10 und andererseits durch die strichpunktierte"Linie 22 symbolisiert ist.

Claims

• · ·« · I · Il Il 1I · ■ 4 · · t I)* • « · · · j ι ι i Patentanwälte ,'..'..' *.r'i!i, '.,,' , 6300 Lahn-Glessen 1 12.2.1981 _ , , _ . , Blemarcketraeee 43 DlpL-lng. Richard Schlee Telefon: (0641) 7ioi9 Dipl.-lng. Arne Missllng S/B 14.255 Eberhard Jaeger GmbH & Co. KG Verbindungstechnik . 5928 Laasphe Selbstfurchende Schraube Ansprüche;

1. Selbstfurchende Schraube mit mindestens zwei vorspringende Gewindegänge bildenden gleich profilierten parallelen Wendeln, einem Flankenwinkel der vorspringenden Gewindegänge von weniger als 45 Winkelgraden (90-Grad-Einteilung des rechten Winkels), einem großen Steigungswinkel und Einschnürungen am Gewindekern zwischen benachbarten Wendeln, deren engste Stelle etwa in der Mitte zwischen zwei benachbarten Gewindegängen liegt, wobei sich der Kern ausgehend von den Fußenden benachbarter Gewindegänge verjüngt,, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel (cC) am Außendurchmesser (d,) der vorspringenden Gewindegänge (7, 8) zwischen 5 und 12 Winkelgraden liegt und daß das Verhältnis (Außendurchmesser/Kerndurchmesser-Verhältnis) zwischen dem Außendurchmesser (d_A) und dem an der engsten Stelle der Einschnürung (5) gemessenen Kerndurchmesser (d„) kleiner als 1,5 und größer als 1,2 ist.

2. Selbstfurchende Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flankenwinkel (^) in an sich bekannter Weise ca. 30 Winkelgrade beträgt.

_ 2 —

3. Selbstfürahende Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außendurchmesser/ Kerndurchmesser-Verhältnis (dA/d_R) bei einer Schraube mit zwei parallelen Wendeln (3, 4) ca. 1,3 beträgt.

4„ Selbstfurchende Schraube, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel (cC/) ca. 7 Winkelgrade bis ca. 11 Winkelgrade beträgt, vorzugsweise ca. 8 Winkelgrade.

5. Selbstfurchende Schraube nach einem der vorhergehenden ]0 Ansprüche, gekennzeichnet durch Schneidkanten (13, 14) am vorderen Schraubenende, die vorzugsweise durch gleichmäßig über den Umfang verteilte Einfräsungen (15, 16) gebildet sind, z.B. durch zwei einander diametral gegenüberliegende Einfräsungen.

.15 6. Selbstfurchende Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspringenden Gewindegänge Einkerbungen (18) aufweisen, vorzugsweise einen etwa V-förmigen Querschnitt haben, der bis zum Fuß (11, 12) des vorspringenden Gewindeprofiles reicht.

7. Selbstfurchende Schraube nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerben (18) längs steilen, die Gewindegänge überquerenden Wendeln (20) angeordnet sind, wobei am Umfang der Schraube mehrere Wendeln, z.B. drei um 120 Winkelgrade gegeneinander versetzte Wendeln, verlaufen, deren Neigungsrichtung vorzugsweise entgegengesetzt zur Neigungsrichtung der Wendeln des Gewindes orientiert ist.

8. Selbstfurchende Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Kaltwalzen spanlos geformt ist.