DE8125414U1

DE8125414U1 - Blechschraube

Info

Publication number: DE8125414U1
Application number: DE8125414U
Authority: DE
Original assignee: SFS Stadler AG
Current assignee: SFS Stadler AG
Priority date: 1980-10-02
Filing date: 1981-09-01
Publication date: 1981-12-24
Also published as: AT368609B; SE8105707L; FR2491563A3; ATA492380A; SE449645B; FR2491563B3

Description

Die Neuerung bezieht sich auf eine Blechschraube mit einem Bohransatz oder einer konischen Gewindespitze, einem daran anschließenden Blechgewinde und einem dem Ansatz eines Eindrehwerkzeuges dienenden Schraubenkopf, wobei zwischen Blechgewinde und Schraubenkopf ein gewindeloser Schaftabschnitt liegt.

Schrauben der eingangs erwähnten Art sind in vielfältigen Formenbekannt geworden. Die gegenständliche Neuerung geht nun von der durch die Praxis erworbenen Erkenntnis aus, daß bei der Verbindung dünner Bleche oft die Gefahr besteht, daß die mit motorisch angetriebenen Werkzeugen einzudrehenden Schrauben überdreht werden, wodurch das Gewinde ausgerissen und die Verbindung lose wird. Bei den notorisch angetriebenen Werkzeugen sollten deshalb Schaltkupplungen verwendet werden. Diese werden vom Bedienungsmann oft nicht richtig eingestellt, so daß sie wenig nützen. Durch zu festes Drücken kann der Bedienungsmann zusätzlich bei den meisten Kupplungstypen das Ausrasten behindern, wodurch ebenfalls überdrehte Gewinde verursacht werden. Hinzu kommt, daß überdrehte Befestigungen visuell nicht erkennbar sind.

Aus der schwedischen Offenlegungsschrift 396.640 wurde eine Blechschraube bekannt, welche so ausgebildet ist, da? ein Überdrehen der Schraube in dünnen Blechen verhindert werden kann. Diese Schraube, die unter der Bezeichnung "Wickelbefestxger" auf dem Markt bekannt geworden ist, ist sehr aufwendig konstruiert und daher sehr teuer und konnte sich daher wegen ihres hohen Preises auf dem Markt nicht durchsetzen.

Auch wurde eine Schraube bekannt (deutsche Offenlegungs-

schrift 22 28 4-56)? die zwischen Schraubenkopf und Gewindeteil einen gewindelosen Schaftabschnitt aufweist. Mit dieser Schraube werden leichte Gegenstände in oder an Gipskartonplatten befestigt. Dieser Schraube liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es sich bei solchen Gipskartonplatten um strukturlose Massen handelt mit nur geringen Festigkeitswerten für die Aufnahme und Übertragung von Kräften, aus welchem Grunde für Befestigungszwecke in der Regel Dübel vorgesehen werden müssen. Diese bekannte Schraube soll nun die Befestigung von Gegenständen in Gipskartonplatten ermöglichen, und zwar ohne Zuhilfenahme von Dübeln. Auch die britische Patentschrift 1.4-04·.032 zeigt eine Schraube ähnlicher Art. Für die Verbindung dünner Bleche sind jedoch diese Schrauben nicht geeignet.

Um das Überdrehen der Schrauben in dünnen Blechen zu vermeiden, schlägt nun die Neuerung vor, daß der Durchmesser des Bohransatzes oder der Gewindespitze kleiner ist als der Kerndurchmesser des das Blechgewinde tragenden Schaftes und der Durchmesser des gewindelosen Schaftabschnittes dem Kerndurchmesser entspricht und die Unterseite des Schraubenkopfes vorzugsweise plan ist. Dank dieser Maßnahme formt sich die Blechschraube wie üblich das Gewinde in den Blechen, wobei die Bleche hoch laufen und schließlich in jenen Bereich gelangen, der dem gewindelosen Ab schritt entspricht. Der gewindelose Schaftabschnitt hat den technischen Effekt zur Folge, daß auch das untere Blech nicht mehr im Gewindeeingriff liegt. Bislang wurde aber vorausgesetzt, daß bei Blechverbindungen das untere Blech voll im Gewindeeingriff der Schraube liegen muß. Die gegenständliche Erfindung ist im Gegensatz zur Theorie und Praxis der bisherigen Befestigungstechnik. Liegen die Bleche in diesem gewindelosen Abschnitt, so ist ein Überdrehen des Gewindes

unmöglich, die Bleche werden zwischen dem Schraubenkopf und dem Gewindeende festgehalten. Die Schraube kann dabei ohne weiteres bis zum Abschalten des Einschraubgerätes gedreht werden, trotzdem werden die Ausreiß- und Schubwerte erreicht, denn diese werden nicht mehr wegen Überdrehen des Gewindes in Frage gestellt. Dies unter der Voraussetzung, daß die Summe der Stärke der zu verbindenden Bleche der axialen Länge des gewindelosen Schaftes entspricht. Wie Versuche mit Schrauben der gegenständlichen Art zeigen, sind die von den Blechverbindungen aufnehmbaren Schubbelastungen höher als mit einer Blechschraube mit gleichem, aber durchgehendem Gewinde. Die neuerungsgemäße Blechschraube stellt ferner eine losdrehsichere Befestigung dar. Das Gewinde der Schraube ist nicht mehr in direktem Kontakt mit dem in Blech geformten Gewinde. Beim Durchdrehen der Schraube durch die Bleche wird mit dem Flankenende des Schraubengewindes der Gewindeeinlauf im Blech leicht deformiert, was als zusätzliche Losdrehsicherung dient. Als Blechgewinde dienen solche herkömmlicher Art. Zweckmäßig ist dabsi eine Art Sägezahngewinde, dessen obere Gewindeflanke sich einer rechtwinkeligen Lage zur Schaftachse annähern, womit eine vergrößerte, untergreifende Anlage am unteren Blech erhalten wird, womit ferner eine Erhöhung der Ausreißwerte erzielbar ist.

Wenn die zu verbindenden Bleche in den gewindelosen Abschnitt eingelaufen sind, besteht bei dünnen Aluminiumblechen die Gefahr, daß das Gewindeende der Schraube das Gewinde im unteren Blech beim Drehen der Schraube beschädigt werden kann. Um dies zu vermeiden, ist in einem weiteren neuerungsgemaßen Merkmal vorgesehen, daß der gewindelose Schaftabschnitt zumindest in dem dem auslaufenden Blechgewinde unmittelbar benachbarten Abschnitt einen Kunststoffmantel trägt, dessen äußerer Durchmesser

höchstens dem Gewindeaußendurchmesser entspricht. Dieser Kunststoffmantel hat nun die Eigenschaft, als "weiches" Gewindeende zu wirken, so daß diese Beschädigung des Gewindes im unteren Blech vermieden werden kann. In diesem Kunststoffmantel wird beim Formen des Gewindes das Kunststoff material zusätzlich zusammengedruckt und ergibt dadurch eine optimale Abstützung für die dünnen Aluminiumbleche. Dieser Kunststoffmantel kann dabei in einem geringen Abstand vom Gewindeende angeordnet werden, wobei es in diesem Fall zweckmäßig ist,seine dem Gewindeauslauf zugewanate Seite etwas abzuschrägen. Eine solche konische Abschrägung erleichtert das Gewindebilden im Kunststoff. Der Kunststoffmantel kann aber auch so angeordnet sein, daß er unmittelbar an das auslaufende Gewinde anschließt. Dabei wäre es grundsätzlich möglich, in diesem Kunststoffmantel von vorneherein zumindest teilweise ein weiterlaufendes Gewinde vorzusehen und dieses gleich mitzuspritzen.

Um die Schraube korrosionssicher zu machen, ist nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Neuerung vorgesehen, daß der Kunststoffmantel sich über den Schraubenkopf erstreckt und diesen zur Gänze umhüllt. Da der Kunststoffmantel in diesem Fall auch Teil des Kopfes wird, ist es möglich, an der Unterseite Dichtungslippen vorzusehen. Weiters ist es möglich, diesen Kunststoffmantel in ein Magazinierband einzubinden und zu integrieren, wenn die maschinelle Verarbeitung der Blechschraube ins Auge gefaßt wird. Es wird anhand der noch darzulegenden Ausführungsbeispiele näher gezeigt werden.

Ausgestaltungen der Neuerung werden nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Blechschraube mit Bohrspitze; Fig. 2 eine Blechschraube mit Gewinde-

spitze; die Fig. 3 bis 4 eine Blechschraube mit einem Kunststoffmantel in der gewindelosen Zone; Fig. 5 eine Siechschraube mit einem korrosionsfesten Kopfteil; die Fig. 6, 7 und 8 die Einbeziehung des Kunststoffmantels des gewindelosen Schaftes in einen Magazinierstreifen und Fig. 9 eine besondere Ausgestaltung des gewindelosen Schaftabschnittes untahalb des Schraubenkopfes; die Fig. 10 ein Detail der Schraube in Yerbindung mit Blechen; Fig. eine weitere Ausführungsform einer Schraube und die Fig. 12, 13 und 14 weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten für den gewindelosen, unterhalb des Schraubenkopfes liegenden Schaftabschnitt.

Die Blechschraube nach Fig. 1 besitzt eine Bohrspitze 1 mit einem Durchmesser d^i. "Über einen konischen Ansatz 2 geht dieser in einen, ein Blechgewinde 3 tragenden Schaft über mit einem Kerndurchmesser d, · Dieses Blechgewinde 3 erstreckt sich jedoch nicht bis an die Unterseite 4 des Schraubenkopfes 5₅ sondern endet im Abstand L vor diesem, und bildet so einen gewindelosen Schaftabschnitt 6, der ebenfalls einen Durchmesser aufweist, der dem Kerndurchmesser d, entspricht. Die mit dieser Schraube verbundenen Bleche 7 und8 besitzen eine Gesamtdicke, die der axialen Länge L des gewindelosen Schaftab schnittes entspricht. Die Schraube nach Fig. 2 entspricht jener nach Fig. 1, jedoch ist hier anstelle einer Bohrspitze eine Gewinde-' spitze 18 vorgesehen. Bei den Blechschrauben nach den Fig. 3 und 4 ist am gewindelosen Schaftabschnitt 10 bzw. 11 je ein Kunststoffmantel 12 bzw. 13 angeformt. Im ersten Fall (Fig. 3) geht dieser Kunststoffmantel über einen konischen Ansatz 1A- in einen zylindrischen Abschnitt über, dessen Durchmesser höchstens dem Außendurchmesser dA des Gewindes entspricht. Die Stirnseite des Kunststoffmantels 12 ist vom Auslauf des Blechgewindes 9 axial

distanziert. Beim Ausführungsbeispiel nach Pig. 4 schließt der Kunststoffmantel 13 jedoch direkt an das Blechgewinde 9' an, und zwar ohne konische Übergangszone. Bei den beiden Ausführungsbeispielen nach Pig. 3 und 4 erstreckt sich der Kunststoffmantel jeweils nur über einen Teil der axialen Länge des gewindelosen Abschnittes. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dieaen Kunststoffmantel über den Kopf der Blechschraube zu ziehen, wie dies Fig. 5 veranschaulicht, durch welche Maßnahme eine korrosionsfeste Blechschraube erhalten wird, mit allen jenen Vorteilen, die vorstehend angezeigt worden sind. An der Unterseite des vom Kunststoffmantel umhüllten Kopfes können zusätzlich Dichtlippen 20 angeformt werden.

Der Kunststoffmantel des gewindelosen Schaftabschnittes kann aber auch für eine weitere Funktion herangezogen wer- jj den, er kann nämlich Teil eines Magazinierstreifens bilden, I wie dies die Fig. 6 bis 8 veranschaulichen. Eine solche I

Magazinierung der Schrauben ist dann vorteilhaft, wenn die Schrauben maschinell und automatisch verarbeitet werden. Zwischen benachbarten Blechschrauben (Fig. 6) wird ein Yerbindungssteg 16 ebenfalls aus Kunststoff angeformt, der mit den Kunststoffmänteln 12 der Schrauben über eine Sollbruchstelle 17 verbunden ist. Diese Sollbruchstelle kann verschiedentlich ausgestaltet werden, im wesentlichen läuft jede Ausgestaltung der Sollbruchstelle darauf hinaus, daß der Querschnitt des Streifens geschwächt wird. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 folgen Schrauben und Verbindungssteg 16 wechselweise aufeinander. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 jedoch sind an einem durchlaufenden Magazinierstreifen 16' seitlich jeweils die Kunststoffmäntel 12' benachbarter Schrauben, auch hier über Sollbruchstellen 17' angeschlossen.

Der gewindelose Schaftabschnitt unterhalb des Schraubenkopfes kann über seine axiale Länge abgestuft ausgebildet werden, wie dies Fig. 9 veranschaulicht. Eine solche f Ausgestaltung ist dann zweckmäßig, wenn die zu verbin-

denden Bleche große Wärmedehnungsbewegungen durchführen.

Anstelle einer absatzartigen Abstufung, wie dies in Fig. 9 gezeigt wird, könnte diesel* gewindelose Schaft ab schnitt auch konisch verlaufen. Auch in einem solchen Fall wäre ein Ausgleich und eine Aufnahme der Wärmedehnungsbewegung möglich. Andere Ausführungsformen für diese Schaftabschnitte zeigen die Fig. 12, 1 3 und 14·. Diese Ausbildungen sind besonders geeignet zur Reduktion der Verbindungsbeanspruchungen ^J bei Temperaturbewegungen des oberen Bleches. Das obere Blech

hat hier einen Spielraum, in welchem es sich bewegen kann, ohne daßdie Verbindung auf Schub beansprucht wird.

Fig. 10 veranschaulicht das Verhältnis der Länge des ge- « windelosen Schaftes zur Stärke t der zu verbindenden Bleche. ;, Die axiale Länge L des gewindelosen Schaftes wird zum Beispiel für die Verbindung zweier Bleche mit der Einzelstärke t gewählt wie folgt:

L = 2.1.1,4-5 = 2.9 . t

In der dargestellten Verbindung (Fig. 10) ist gezeigt, warum die beiden Bleche optimal eingeklemmt sind und warum \ die Länge des gewindelosen Schaftes größer ist, als die Summe der Stärken der be idea Bleche :

Beim Durchdringen des oberen Bleches wird dieses vom Gewinde der Schraube ein wenig nach oben verformt; das untere Blech wird durch die konische Durchdringungs- ! partie nach unten recht stark ausgedrückt und damit ver-

! festigt;

Dadurch können die Uberdrehsicherheit sowie die Ausreiß- und Schubwerte gewährleistet werden. Dabei sind die Ausreißwerte ebenso groß, wie bei Schrauben ohne gewindelosen Schaft; die Schubwerte sind im Vergleich mit Schrauben ohne gewindelosen Schaft wesentlich höher.

Schrauben der gegenständlichen Art können auch mit Dichtscheiben verwendet werden. Bei der Kombination mit Dichtscheiben wird die Länge des gewindelosen Schaftes um die entsprechende Stärke der angedrückten Dichtscheibe erhöht. In den gezeigten Ausführungsbeispielen wurden Schrauben mit eingängigem Gewinde dargestellt. Es liegt im Rahmen der Neuerung, Schrauben mit mehreren Gewindegängen auszustatten.

Fig. 11 zeigt nun eine weitere Ausgestaltungsform der neuerungsgemäßen Schrauben. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Gewindes mehrere Einstichzonen E, hier insbesondere zwei Einstichzonen, vorgesehen sind, wobei hier im gezeigten Aus führung sbeiapiel nach Fig. 11 das Gewinde zwar durchläuft, dessen Außendurchmesser hier aber reduziert ist. Grundsätzlich wäre es auch möglich, diese Einstichzonen E ohne Gewinde auszugestalten. Eine solche Schraube nach i'ig. 11 mit mehreren Einstichzonen und mit reduzierten Gewinden in diesen Einstichzonen werden besonders zweckmäßigerweise bei solchen Verbindungen verwendet, wo voneinander distanzierte Bleche miteinander verschraubt werden sollen, zwischen welchen beispielsweise eine Isoliermasse vorhanden ist. Durch das reduzierte Gewinde werden die Bleche kontinuierlich geführt. Durch dieses reduzierte Gewinde ist es auch möglich, die Schraube bis zu der dem jeweiligen Befestigungsfall entsprechenden Einstichzone einzudrehen, wo dann die Uberdrehsicherheit und Losdrehsicherheit erreicht wird. Der Außendurchmesser

des reduzierten Gewindes ist so ausgelegt, daß die Schraube zwar geführt wird, daß aber dadurch das Gewinde im Blech nicht aufgeweitet wird, wenn die Schraube bis in die Endzone durchgedreht wird.

Claims

. PATENTANWÄLTE jvliiijviGESjSi ffRAHL 1 ErfraTdtstr,'i2" D-SODD München 5 Schutzansprüche :

1. Blechschraube mit einem Bohransatz oder einer konischen Gewindespitze, einem daran anschließenden Blechgewinde und einem dem Ansatz eines Eindrehwerkzeuges dienenden Schraubenkopf, wobei zwischen Blechgewinde und Schraubenkopf ein gewindeloser Schaftabschnitt liegt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, an sich bekannter, Merkmale, daß der Durchmesser (d* ) des Bohransatzes oder der Gewindespitze (1) kleiner ist als der Kerndurchmesser (d, ) des das Blechgewinde (3, 9> 9') tragenden Schaftes und der Durchmesser des gewindelosen Schaftabschnittes (6, 10, 11) dem Kerndurchmesser (d·,) entspricht und die Unterseite (4) des Schraubenkopfes (5) vorzugs-

[ weise plan ist.

2. Blechschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gewindelose Schaftabschnitt (6, 10, 11) in dem dem auslaufenden Blechgewinde (3, 9, 9¹) unmittelbar benachbarten Abschnitt einen Kunst steif mantel (12, 12', 13) trägt, dessen äußerer Durchmesser höchstens dem Gewindeaußendurchmesser entspricht.

3. Blechschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel (12, 12', 13) an seiner dem Blechgewinde (3, 9₅ 9') zugewandten Stirnseite konisch abgeschrägt ist.

4-. Blechschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

Ii ff· -■ ■* r« Ml

daß der Kunststoffmantel (12, 12', 13) vorzugsweise über eine Sollbruchstelle (17, I7¹) mit einem quer zur Achse der Blechsehraube verlaufenden, der Magazinierung desselben dienenden Streifen (16, 16') verbunden ist.

5. Blechschraube nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel (12, 12', 13) sich bis über den Schraubenkopf (5) erstreckt und diesen zur Gänze umhüllt und der Kunststoffmantel (12, 12¹, 13) wie an sich bekannt an der Unterseite (4) des Kopfes (5) umlaufende, randseitig angeordnete Dichtlippen (20) aufweist (Fig. 5).

6. Blechschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gewindelose Schaft (6, 10, 11) über seine axiale Länge abgestuft ist.

7- Blechschraube nach einem&er Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechgewinde (3, 9, 9') über seine Länge Zonen (E) mit reduziertem Außengewindedurchmesser aufweist (Fig. 11).