DE8113136U1

DE8113136U1 - Selbstformende Universalschraube

Info

Publication number: DE8113136U1
Application number: DE8113136U
Authority: DE
Original assignee: J GEORG BIERBACH SCHRAUBENFABRIK 5990 ALTENA DE
Current assignee: J GEORG BIERBACH SCHRAUBENFABRIK 5990 ALTENA DE
Priority date: 1981-05-05
Publication date: 1982-03-25

Description

::,. · · -: D-BODO München 80

; : Sckellstraße 1

Patentanwalt Dipl.-Ing. Walter Graf ""

Telefon (089) A 48 08 67 Telex 523703 (rued) Postscheck München 182826-604 Hypo-Bank München 3860043210 Deutsche Bank München 53103

zugelassen beim Europäischen Patentamt - edmltted to the European Patent Office - Mandateire aggrae aupräs Γ Office European des Brevets

A - 406

Selbstformende Universalschraube

Die Erfindung betrifft eine selbstformende Universalschraube laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Für die verschiedensten Anwendungszwecke werden bisher stets unterschiedliche Spezialschrauben verwendet, beispielsweise spezielle Holzschrauben für Holzverbindungen, spezielle selbstschneidende oder selbstbohrende Blechschrauben, die in Bleche eingeschraubt werden können, spezielle Spanplattenschrauben, die besonders tiefe und scharfe Gewindegänge besitzen und zum Einschrauben in Spanplatten besonders geeignet sind. All diese verschiedenen Spezialschrauben müssen von einem Benutzer, der für die verschiedensten Anwendungsgebiete jeweils die optimal günstigste Schraube verwenden will, auf Lager gehalten werden. Solche Spezialschrauben sind auch in der Herstellung relativ teuer, da sie nur in relativ kleiner Stückzahl hergestellt werden können.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine selbstformende Universalschraube zu schaffen, die all diese Spezialschrauben ersetzt und für die verschiedenartigsten Materialien wie Holz, Spanplatten, Blech und dergleichen gleichgut geeignet ist.

• I

• t · ·

■ (

*j' Diese Aufgabe wird ausgehend von einer selbstformenden

I Universalschrauben laut Oberbegriff des Hauptanspruches

I durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteil-

I hafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran-

I 5 Sprüchen.

I Eine erfindungsgemäße Universalschraube ist durch das

I anfänglich schmalere Gewindeprofil für die verschiedensten Ma-

I terialien gleichgut geeignet, diese wenigen der Spitze

I folgenden Gänge des Gewindes wirken als Anschnittphase,

I 10 d.h. sie verformen nach dem Greifen der Spitze zunächst r das die Schraube aufnehmende Material mit zwar gleicher

I Höhe wie der eigentliche anschließende Hauptgewindegang

I jedoch mit einem wesentlich schmaleren Profil, für diese

I Anschnittphase ist also ein geringerer Kraftaufwand zur

I 15 Materialverformung nötig. Wenn einmal die Anschnittjl· phase in das Material mit geringem Kraftaufwand einge-

fl dreht ist, ist auch für den anschließenden Hauptgewinde-

fi gang mit breiterem Profil ebenfalls nur ein geringes

Drehmoment zum Einschrauben nötig. Die erfindungsgemäße ί 20 Maßnahme ist sowohl für selbstschneidende bzw. selbst-I furchende oder auch selbstbohrende Schrauben geeignet,

I ebenso für eingängige Schrauben oder auch zwei- oder

: . mehrgängige Schrauben, im letzteren Falle ist jeder

der Gewindegänge mit einer entsprechenden Anschnitts-25 phase von schmalerem Profil ausgestattet. Die erfindungsgemäße Schraube kann mit geringem Kraftaufwand in die verschiedenartigsten Materialien wie Holz oder Blech eingedreht werden und gewährleistet trotzdem den gleichen Halt wie die für diese verschiedenen Zwecke bisher 30 vorgesehenen Spezialschrauben mit Spezialgewinde. Sie besitzt den großen Vorteil, daß sie sehr billig und wirtschaftlich in großer Stückzahl hergestellt werden

-7

kann, da ja für die verschiedenen Anwendungsfälle nur ein und derselbe Schraubentyp nötig ist. Auch die Lagerhaltung beim Hersteller und beim Benutzer f

wird hierdurch vereinfacht und billiger, auf Montage j braucht auch immer nur ein und derselbe Universalschraübentyp mitgenommen zu werden.

P¹Ur eine solche Universalschraube hat es sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch noch als vor-

>< teilhaft erwiesen, auch den Schraubenkopf universell ?

für die verschiedenartigsten Schraubendreherformen geeignet auszubilden. Nach dieser Weiterbildung der Erfindung ist in dem Kopf der Schraube nicht nur eine übliche Vertiefung zum Einstecken eines kraftschlüssigen Schraubendrehers, beispielsweise eines Innensechskant- jj

schlüsseis oder eines Kreuzschlitz-Schraubendrehers |

(Sechskant-Innenvertiefung oder Kreuzschlitzvertiefung) \ vorgesehen, sondern diese Vertiefung ist auch noch korn- ä biniert mit einem Schlitz zur Aufnahme der flachen Klinge eines üblichen Schraubendrehers, wobei nach der Erfindung durch die nach außen zunehmende Verbreiterung des Schlitzes jedoch dafür gesorgt ist, daß trotz des in der Mitte durch die Vertiefung unterbrochenen Schlitzes, also der Verringerung der Anlageflächen des Schlitzes ; für die Schraubendreherklinge, die Schraubendreherklinge einen sicheren Anschlag in diesem zusätzlichen Schlitz erhält, also trotz der verringerten Schlitzwandflächen % die Schraubendreherklinge genügend große kraftschlüssige Angriffsflächen findet.

Die Herstellung der Spezialschraube kann sehr wirtschaftlieh nach dem bekannten Rund- oder Flach-Gewindewalzverfahren mittels geeigneter Werkzeuge erfolgen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schema ti scher Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näh^r erläutert.

Fig. 1 zeigt in vergrößerter Ansicht eine erfindungsgemäße selbstschneidende Universalschraube mit teilweise im Schnitt dargestellten Versenkkopf 1, in dessen Oberseite eine Kreuzschlitzvertiefung 2 zur Aufnahme eines Kreuzschlitz-Schraubendrehers ausgebildet ist. Der Schaft 3 der Schraube ist zwischen Kopf 1 und dem konisch spitz zulaufenden Spitzenbereich 4 im wesent- j liehen zylindrisch. Auf diesem Schaft 3 ist ein eingängiges Gewinde 5 von etwa dreieckförmigern Querschnitt aufgewalzt, dieses Gewinde läuft in einer relativ scharfen Schneide aus und ist etwa so tief gewählt, wie dies bei Spanplattenschrauben üblich ist.

Der Anfangsabschnitt X dieses Gewindeganges 5, der sich anschließt an den konischen Spitzenabschnitt 4., ist über etwa zwei Gänge im Profil schmaler gewählt als das Profil der anschließenden Gewindegänge des Hauptabschnittes Y, d.h. bei gleicher Höhe des Gewindeganges 5 ist der Scheitelwinkel £?C1 des Gewindeganges 5 im Bereich X kleiner gewählt als der Scheitelwinkel iX2 im Bereich Y. Im Bereich Y wird der Scheitelwinkel Oc2 etwa wie bei Spanplattenschrauben zwischen 40 und 60° gewählt, der Scheitelwinkel OC 1 im Bereich X ist dagegen wesentlich kleiner und beträgt etwa nur 20° bis 30°. Dieser im Profil schmale Gewindegang läuft mit abnehmender Höhe im Bereich der Spitze 4 allmählich aus, nach oben geht er allmählich über in das breitere Gewindeprofil des Abschnitts Y. Dieser im Profil schmale und sich nur über einige wenige Gänge des Gewindes erstreckende Anfangsabschnitt X wirkt beim Ansetzen der

• ■

¹¹ f · · ·

Schraube als Vorformabschnitt für das anschließend im Profil breitere Gewinde im Bereich Y. Im allgemeinen genügt es, auf dem zylindrischen Schaftabschnitt nur die ersten zwei Gänge des Gewindes im Profil schmaler auszubilden. Die Größe des Scheitelwinkels ©C1 und OC2 hängt natürlich davon ab, für welche Zwecke die Universalschraube hauptsächlich benutzt werden soll.

Der Durchmesser des Schaftes im Bereich X' kann gegebenenfalls etwas kleiner gewählt sein als im Bereich Y, so daß sich auch ein unterschiedlicher Außendurchmesser-des Gewindeganges im Bereich X gegenüber dem Bereich Y ergibt. Der Übergang zwischen diesen unterschiedlichen Kerndurchmessern ist vorzugsweise wieder kontinuierlich. Gegebenenfalls könnte der Abschnitt X auch zur Spitze 4 hin konisch verjüngt ausgebildet sein. Damit ist es möglich, die Schraube mit ansteigendem Drehmoment nachzuziehen, ohne daß diese durchdreht.

Unterhalb des Versenkkopfes 1 ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung noch ein zylindrischer Bund 6 vorgesehen, der eine Länge von etwa einigen Gewindegängen besitzt. Dieser Bund 6 ist im einfachsten Fall zylindrisch und er besitzt beispielsweise einen Außendurchmesser, der gleich dem Außendurchmesser des Gewindeganges 5 gewählt ist. Durch diesen Bund wird das Bruchdrehmoment der Schraube mit Versenkkopf erheblich verbessert. Dieser Bund 6 kann auch als Zentrierung beispielsweise für Beschläge benutzt werden. Der Bund 6 kann auf seiner Außenfläche gegebenenfalls auch noch eine entsprechende Profilierung besitzen, beispielsweise eine Verzahnung, Rändelung oder eine Art Gewinde. Gegebenenfalls kann sich der Gewindegang 5 auch noch bis nahe zum Kopf 1 auf diesem zylindrischen Bund 6

fortsetzen, wie dies Fig. 1 zeigt. Dieser auf dem Bund 6 vorgesehene Gewindeabschnitt von einigen Gängen ist iJQ Aussen- unci Kerndurchmesser dicker als die Gewindegänge 5, dieser Abschnitt kann auch konisch sein. Vorzugsweise ist auch der Scheitelwinkel CX 3 dieses obersten Gewindeabschnittes wieder größer gewählt als OC2, wodurch der Sitz der Schraube noch verbessert werden kann und die Schraube bei Bedarf auch nachziehbar ist.

Die Spitze h kann in'beliebiger bekannter Weise ausgebildet sein, gegebenenfalls auch als selbstbohrende scharfe Spitze. Eine schlanke Spitze mit allmählich ansteigendem Gewinde verhindert das Spleißen im Holz oder in Spanplatten. Eine Universalschraube der beschriebenen Art ermöglicht das selbstbohrende Einschrauben in Blech mit guter Kragenbildung und Gewindeausformung.
I

V Für Spezialanwendungen beispielsweise auch zur Verwendung bei sehr weichem Holz oder zum Einsetzen in Kunststoffdübel kann der Gewindegrund auch, wie in Fig. 2

gezeigt ist, eine gewisse Profiliejrung aufweisen, also ; beispielsweise nach Fig. 2 ein flaches dreieckförmiges Profil besitzen. Auch ein halbrundes Flachprofil oder dergleichen ist möglich. Dieses zusätzliche Profil 7 zwischen den Gewindegängen 5 auf dem Schaft ermöglicht ein zusätzliches Verteilen und Verdichten des Materials zwischen den Gewinde gangen, was vor allem für den Einsatz in Kunststoffdübel wichtig ist.

Das Gewinde wird vorzugsweise durch Kaltwalzen hergestellt und die Schraube besteht vorzugsweise aus einem SpezialStahl,

der in SpezialÖfen so behandelt werden kann, daß die Schraube eine harte Oberfläche erhält, der Kern jedoch zäh bleibt.

.Um eine beschriebene Universalschraube auch mit den verschiedenartigsten Werkzeugen einschrauben zu können ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, den Schraubkopf mit einem Kombinationsschlitz zu versehen, d.h. einerseits mit einer üblichen Vertiefung zum Einsatz eines kraftschlüssigen Schraubendrehers, beispielsweise mit einer Kreuzschlitzvertiefung 2 und andererseits auch noch mit mindestens einem Schlitz 8 nach Fig. 1 bzw. 9 nach Fig. 4 zur Aufnahme der flachen Klinge eines Schraubendrehers. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit zugehöriger Draufsicht nach Fig. 3 ist der Versenkkopf 1 nach oben zylindrisch verlängert, d.h. der Versenkkopf 1 läuft oben in einem flachen scheibenartigen Bund 10 aus. In diesem Bund 10 sind zwei sich kreuzende und nach außen offene Schlitze 8 ausgebildet, die in Verlängerung der gekreuzten Schlitze des KreuzSchlitzes 2 sich nach oben fortsetzen und mit parallelen geraden Schlitzwänden versehen sind. Um auch für einen solchen in der Mitte unterbrochenen Schlitz 8 eine kraftschlüssige Angriffsfläche für die Schraubendreherklinge zu gewährleisten verbreitern sich die Schlitze 8 zum Rand des Kopfes hin etwas um einen in Fig. 3 eingezeichneten Winkel ß. Hierdurch werden gegenüberliegende etwas konisch zueinander verlaufende Anschlagflächen 11 gebildet, an denen eine eingesetzte Schraubendreherklinge flach zur Anlage kommen kann, wie dies mit der gestrichelt eingezeichneten Schraubendreherklinge 12 in Fig.3 schematisch angedeutet ist. Die Größe der Verbreiterung

(Winkelβ) richter sich natürlich nach der Größe der Schraube und dem verwendeten Schraubendreher. Sie ist | gegeben durch die für solche-Schrauben genormten Abmessungen (DIN-Norm 5264) für den Schraubenschlitz und die Schraubendreherklinge. Der Winkel/5 wird im allgemeinen etwa zwischen 1° - 5° liegen.

Die Draufsicht nach Fig. 4 einer Schraube nach Fig. zeigt, wie ein solcher zusätzlicher Schlitz 9 zur Aufnahme einer Schraubendreherklinge auch in einem wieder mit Kreuzschlitz versehenen Versenkkopf ausgebildet werden kann, ohne daß ein zusätzlicher Bund 10 angeformt wird. Hier sind die Schlitze 9 nach außen hin nicht offen, jedoch sind die Schlitze 9 auch hier wieder außen breiter als im Übergangsbereich in den Kreuzschlitz, so daß wieder die Anschlagflächen 11 für die Schraubendreherklinge entstehen, die nicht nur einen Punktkontakt sondern einen ausreichenden Flächenkontakt mit diesem gewährleisten.

• ■

• · I ·

J.· ₁₃._

Zusammenfassung

Bei einer selbätformenden Universalschraube mit mindestens einem Gewindegang (5) von etwa dreieckförmigem Profil gleichbleibender Höhe auf einem in einer Spitze (4) auslaufenden im wesentlichen zylindrischen Schaft (3) ist zur Schaffung einer für alle Materialien geeigneten Anschnittszone der Gewindegang (5) in dem an die Spitze (4) anschliessenden Anfangsabschnitt (X) bei gleichbleibender Höhe über mehrere Gänge mit einem kleineren Scheitelwinkel (al) als im darauffolgenden Schaftabschnitt (Y) ausgebildet.

Claims

; j5"ti; ι!.. ',','· ·· D-8000 München ',.·.,·"* ' ' ' I '. ί Sckellstraße 1 Patentanwalt Dipl.-Ing. Walter Graf SKMW 1 V Postscheck München 182826-804 Hypo-Bank München 3060043210 Deutsche Bank München 53103797 zugelassen beim EuropSIschon Patentamt - admitted to the European Patent Offloe - Mandfitolre aggroe aupres I' Office Europoen dea Brevets A-406 J. Georg Bierbach 5990 Altena/Westf. 'Ansprüche

1. Selbstformende Universalschraube mit mindestens einem Gewindegang von etwa dreieckförmigern Profil gleichbleibender Höhe auf einem in einer Spitze auslaufenden im wesentlichen zylindrischen Schaft, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindegang (5) in dem an die Spitze (4) anschliessenden Anfangsabschnitt (X) bei gleichbleibender Höhe über mehrere Gänge einen kleineren Scheitelwinkel (OC1) als im darauffolgenden Schaftabschnitt (Y) aufweist.

2. Schraube nach Anspruch 1, bei der der Gewindegang einen Scheitelwinkel von etwa 40° - 60° aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindegang (5) im Anfangsabschnitt (X) über mehrere Gänge einen Scheitelwinkel (OCI ) von etwa 30° aufweist.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindegang (5) im Anfangsabschnitt (X) über mindestens zwei Gänge den kleineren Scheitelwinkel (<*· 1) aufweist.

4. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des zylindrischen Schaftes (3) im Anfangsbereich (X)kleiner als im darauffolgenden Schaftabschnitt (Y) gewählt ist.

5. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft im Anfangsbereich (X) in Richtung Spitze (4) leicht konisch ausgebildet ist.

6. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftgrund (7) zwischen den Gewindegängen (5) profiliert ist, insbesondere ein flaches dreieckförmiges oder abgerundetes Profil besitzt.

7. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Schraubenkopfes (1) ein im Durchmesser größer als der Schaft (3) gewählter und in den Kopf (1) übergehender Bund (6) ausgebildet ist.

8. Schraube nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (6) zylindrisch oder leicht konisch ausgebildet ist.

9. Schraube nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Bundes ( 6) so groß wie der Aussendurchmesser des Gewindeganges (5) gewählt ist.

10. Schraube nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Gewindegang (5) auf dem zylindrischen Bund (6) bis zum Kopf (1) fortsetzt.

11. Schraube nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel (OC 3) des Gewindeganges auf dem Bund (6) grosser als der des vorhergehenden Schaftabschnitte.s (Y) gewählt ist.

12. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (4) selbstbohrend ausgebildet ist.

13. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindegang (5) des Anfangsabschnittes (X) im Spitzenabschnitt (4) mit abnehmender Höhe ausläuft.

14. Schraube nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis I3 mit einer auf der Kopfoberseite ausgebildeten Vertiefung zur kraftschlüssigen Aufnahme eines Schraubendrehers, insbesondere mit einer Kreuzschlitzvertiefung, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich hierzu auf der KopfOberseite in einer für die Aufnahme einer flachen Schraubendreherklinge (12) geeigneten Tiefe und Länge mindestens ein Schlitz (8,9) ausgebildet ist, der nach außen hin sich etwas verbreitert.

I I .

.. . sr

• · ■ I ■ _§ , „

15. Schraube nach Anspruch 14, insbesondere für einen Versenkschraubenkopf, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schraubenkopf (1) nach oben um einen etwa der Tiefe des Schlitzes (8) für die Schraubendreherklinge (12) entsprechenden zylindrischen Bund (10) erhöht und in diesem der zusätzliche Schlitz (8) ausgebildet ist.

16. Schraube nach Anspruch 14 oder 15 für'einen Versenkschraubenkopf mit Kreuzschlitzvertiefung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der gekreuzten Schlitze der Kreuzschlitzvertiefung (2) zu einem Schlitz (9) für eine Schraubendreherklinge (12) verlängert ist und die Breite dieses Schlitzes an seinen äußeren Enden etwas grosser als in der Mitte gewählt ist.