DE9302186U1 - Thread forming screw - Google Patents
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Anmelderin: Schürmann & Hilleke GmbHApplicant: Schürmann & Hilleke GmbH
Mühlendorf 3-5Mühlendorf 3-5
5982 Neuenrade 15982 Neuenrade 1
BezeichnungDesignation
der Erfindung: Gewindeformende Schraubeof the invention: Thread-forming screw
Die Erfindung bezieht sich auf eine zur Verwendung insbesondere in Kunststoffen, weichen Metallen oder Materialien vergleichbarer Beschaffenheit bestimmte gewindeformende Schraube, deren Schaft mit einem Gewinde versehenen ist, dessen Gewindespitzen einen schlanken Flankenwinkel von etwa 30° aufweisen. The invention relates to a thread-forming screw intended for use in particular in plastics, soft metals or materials of comparable nature, the shaft of which is provided with a thread whose thread tips have a slim flank angle of approximately 30°.
Schrauben dieser Art haben sich recht gut bei ihrem Einsatz in Kunststoffen, 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 ihrem Gewinde eingeschnitten wird.Screws of this type have proven to be very effective when used in plastics, soft metals or similar materials. Such a screw is usually screwed into a smooth hole pre-drilled in a workpiece, the wall of which is cut by the thread as the screw penetrates.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schrauben der genannten Art in Vorschlag zu bringen, die aufgrund einfach anzubringender Gestaltungsmerkmale besonders gut dazu geeignet sind, sich leichter eindrehen und/oder besonders sicher veran-The invention is based on the object of proposing screws of the type mentioned which, due to their easy-to-attach design features, are particularly well suited to being easier to screw in and/or particularly secure.
Postgirokonto Oedit-und Volk.ibank eGnibll Cum.iienbank AG Telefon (0202) 557040Postgiro account Oedit-und Volk.ibank eGnibll Cum.iienbank AG Telephone (0202) 557040
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kern zu lassen und damit zu besonders festen und damit sicheren Schraubverbindungen beizutragen.core and thus contribute to particularly strong and therefore secure screw connections.
Zur Lösung dieser Aufgabe hält die Erfindung drei Prinziplösungen bereit, deren Merkmale auch miteinander kombinierbar
sind. Danach ist eine Schraube nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gekennzeichnet durch alternative oder kumulative Anwendung
folgender Merkmalsgruppen:
a die Gewindeflanken sind von einem Knickpunktdurchmesser an zum Gewindegrund hin divergierend abgeknickt,To solve this problem, the invention provides three basic solutions, the features of which can also be combined with one another. Accordingly, a screw according to the preamble of claim 1 is characterized by alternative or cumulative application of the following groups of features:
a the thread flanks are bent divergingly from a bending point diameter to the thread root,
b wenigstens einige der Gewindespitzen sind mit jeweils mindestens einer Umfangs-Einkerbung versehen, c der Gewindegrund ist mit einer Rändelung versehen.b at least some of the thread crests are each provided with at least one circumferential notch, c the thread root is provided with knurling.
Die Besonderheit einer Schraube mit einer Flankenform nach Merkmal a bzw. Anspruch 1 besteht darin, daß die Gewindeflanken durch ihr Abknicken, vorzugsweise von 30° auf 60°, im Anbindungsbereich zum Gewindegrund verstärkt sind. Hierdurch wird ein höheres Abstreifmoment erzielt, d.h. die Schraube kann wesentlich stärker belastet werden, bevor ihr Gewinde bricht. Merkmal a trägt also zur Aufgabenlösung durch Verstärkung des kritischen Durchmesserbereichs der Gewindegänge bei. Eine Schraube mit solcherart gestuften Gewindeflanken eignet sich in besonderem Maße zum Einsatz in insbesondere thermoplastischen Kunststoffen.The special feature of a screw with a flank shape according to feature a or claim 1 is that the thread flanks are reinforced in the connection area to the thread root by bending them, preferably from 30° to 60°. This achieves a higher stripping torque, i.e. the screw can be subjected to significantly higher loads before its thread breaks. Feature a therefore contributes to solving the problem by reinforcing the critical diameter range of the threads. A screw with thread flanks stepped in this way is particularly suitable for use in thermoplastics in particular.
Merkmal b entsprechend Anspruch 2 versieht das Gewinde mit Schneidkerben, die das Gewindeschneiden in glasfaserverstärktem Kunststoff oder Duroplasten ebenso erleichtern wie auch in Zink-, Alu- oder Magnesium-Druckguß. Gleichzeitig bewirken dieFeature b according to claim 2 provides the thread with cutting notches, which facilitate thread cutting in glass fiber reinforced plastic or thermosetting plastics as well as in zinc, aluminum or magnesium die casting. At the same time, the
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Kerben infolge ihrer Verkrallung eine verbesserte Verankerung in dem eingeschnittenen Werkstoff.Notches provide improved anchoring in the cut material due to their claw-like structure.
Merkmal c nach Anspruch 3 schafft eine die Aufgabe lösende Schraube, die sich selbstsichernd in thermoplastischen Werkstoffen verankert, denn die Rändelung bewirkt beim Eindrehen der Schraube mit hohen Drehzahlen aufgrund der dabei erzeugten Reibungswärme, daß der die Schraube umgebende Werkstoff plastifiziert wird. Ein Teil des durch die Gewindeflanken verdrängten Werkstoffvolumens setzt sich im Gewindegrund an der Rändelung ab, so daß sich Schraube und Werkstoff innig ineinander 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.Feature c according to claim 3 creates a screw that solves the problem and anchors itself in thermoplastic materials in a self-locking manner, because when the screw is screwed in at high speeds, the knurling causes the material surrounding the screw to plasticize due to the frictional heat generated. Part of the volume of material displaced by the thread flanks settles in the thread base on the knurling, so that the screw and the material interlock tightly. This process, with other and above all considerably less complex means, corresponds in its effect to that of a screw provided with an adhesive coating in accordance with DIN 267, parts 27 and 28.
Da alle Merkmalsgruppen im wesentlichen der Lösung desselben Problems dienen, zumindest aber einen qualifizierten Beitrag dazu leisten, sind sie an ein und derselben Schraube auch kumulativ realisierbar. So kommen für den jeweiligen Einsatzzweck Schrauben mit den Merkmalskombinationen a+b, a+c, b+c und auch eine Gesamtkombination a+b+c als höchst sinnvolle Ausführungen in Betracht.Since all groups of features essentially serve to solve the same problem, or at least make a qualified contribution to it, they can also be implemented cumulatively on one and the same screw. For the respective application, screws with the feature combinations a+b, a+c, b+c and also an overall combination a+b+c are considered to be highly sensible designs.
Vorteilhafte und zweckmäßige weitere Ausführungen und Gestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und verstehen sich im übrigen am besten aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele. In den Zeichnungen zeigen:Advantageous and expedient further embodiments and designs are the subject of the subclaims and are best understood from the following description of several embodiments shown in the drawings. In the drawings:
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Fig. 1 einen Gewindeabschnitt einer Schraube mit gestuften Gewindeflanken ,Fig. 1 a threaded section of a screw with stepped thread flanks ,
Fig. 2 einen Gewindeabschnitt einer Schraube mit eingekerbten Gewindespitzen,Fig. 2 a threaded section of a screw with notched thread tips,
Fig. 3 einen Querschnitt des Gewindes aus Fig. 2 entsprechend der dortigen Schnittlinie III-III, undFig. 3 is a cross-section of the thread from Fig. 2 along the section line III-III, and
Fig. 4 eine Ansicht eines mit Rändelung im Gewindegrund versehenen Gewindeabschnitts.Fig. 4 is a view of a threaded section with knurling in the thread root.
Bei dem Gewinde nach Fig. 1 handelt es sich zunächst um ein relativ spitzes Gewinde, welches zum gewindeschneidenden Eingriff in insbesondere Kunststoffen geeignet und bekannt ist. Der Flankenwinkel beträgt wie angegeben 30°. Ab einem bestimmten Durchmesser d1, der nachfolgend als Knickpunktdurchmesser bezeichnet wird, ist dieser Winkel jedoch erfindungsgemäß sprunghaft auf 60° vergrößert. Es entsteht hierdurch eine Verstärkung des Gewindes in seinem kernnahen Bereich. Der Durchmesser d1 verhält sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel zum Gewindeaußendurchmesser d2 wie etwa 0,75 : 1, beträgt also drei Viertel des Gewindeaußendurchmessers. Die Gewindesteigung P gegenüber einem herkömmlichen Gewinde unverändert und beträgt beim Ausführungsbeispiel P = 0,54 &khgr; d2.The thread according to Fig. 1 is initially a relatively pointed thread, which is suitable and known for thread-cutting engagement in plastics in particular. The flank angle is 30° as stated. From a certain diameter d1, which is referred to below as the bend point diameter, however, this angle is increased abruptly to 60° according to the invention. This results in a reinforcement of the thread in the area close to the core. In the exemplary embodiment shown, the diameter d1 is related to the thread outer diameter d2 as approximately 0.75:1, i.e. it is three quarters of the thread outer diameter. The thread pitch P is unchanged compared to a conventional thread and in the exemplary embodiment is P = 0.54 x d2.
Auch das in Fig. 2 dargestellte Gewinde zeigt diese Flankenform, die jedoch bezüglich der hier in erster Linie relevanten Merkmale von untergeordneter Bedeutung ist. Die Besonderheit dieses Gewindes besteht in den Einkerbungen 10, die in dieThe thread shown in Fig. 2 also shows this flank shape, which is, however, of secondary importance with regard to the features that are primarily relevant here. The special feature of this thread is the notches 10 that are cut into the
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Gewindespitzen 11 eingebracht sind. Jede Gewindespitze weist beim Ausführungsbeispiel drei um jeweils 120° Umfangswinkel 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.Thread crests 11 are introduced. In the embodiment, each thread crest has three notches, each offset from one another by a circumferential angle of 120°, with a notch angle 12 of 90°, whereby the notch angle 12 is isosceles. If the notches are introduced on a thread with stepped flank angles according to Fig. 1, the notches have a depth t of preferably t = (d2-d1)/2. The notch depth t then corresponds to half the difference between the thread outer diameter d2 and the bend point diameter d1. This ensures that the thread crests, which have slimmer flank angles of 30°, are only cut halfway. A thread provided with notches according to Fig. 2 and 3 has improved cutting properties compared to a non-notched thread. Depending on the material into which a screw with such a thread is inserted, the anchoring can also be improved.
Fig. 4 schließlich zeigt, wiederum bei einem Gewinde nach Fig. 1, eine weitere Ausgestaltung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Gewindegrund 14 mit einer Riffelung oder Rändelung 15 versehen ist, wobei sich die Rippen und Rillen der Rändelung 15 in Axialrichtung erstrecken. Wird eine mit einer Gewindegrundrändelung 15 nach Fig. 4 ausgerüstete Schraube mit einem schnelldrehenden Werkzeug in einen thermoplastischen Werkzeug eingedreht, kann der durch Reibungshitze plastifizierte Werkstoff mit der Rändelung 15 durch Verschmelzung eine innige Verkrallung eingehen. Eine besonders gut geeignete Rändelung ist die RAA 0,5 DIN 82.Finally, Fig. 4 shows, again with a thread according to Fig. 1, a further design which is characterized in that the thread base 14 is provided with a ribbing or knurling 15, whereby the ribs and grooves of the knurling 15 extend in the axial direction. If a screw equipped with a thread base knurling 15 according to Fig. 4 is screwed into a thermoplastic tool using a fast-rotating tool, the material plasticized by frictional heat can form an intimate interlock with the knurling 15 by fusing. A particularly suitable knurling is the RAA 0.5 DIN 82.
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Bei allen dargestellten Gewindeformen handelt es sich um solche für gewindeschneidende Schrauben mit dem Ziel, ihr leichtes Eindrehen und/oder verbesserten Halt im Werkstück zu erreichen. Je nach dem Werkstoff, in den die Schraube eingeschnitten werden soll, geschieht dies mittels Flankenabknickung entsprechend Fig. 1, Einkerbungen der Gewindespitzen nach den Fig. 2 und 3 oder Rändelung nach Fig. 4. Diese drei prinzipiell grundlegenden Ausführungsformen lassen sich auch beliebig miteinander kombinieren, so die Ausführung der Fig. 1 mit Kerben nach Fig. 2 (wie dort auch dargestellt) oder die Gewindeform der Fig. 1 mit den Rändeln nach Fig. 4 (wie dort gezeigt). Selbstverständlich ist aber auch eine Rändelung der Ausführung nach Fig. 2 möglich, weiterhin eine solche unter Verzicht auf die Gewindeflanken-Abknickung. Und schließlich käme eine nicht dargestellte Ausführungsform in Betracht, bei der an ein und demselben Gewinde alle drei Prinzipien realisiert sind, wobei also die Ausführung nach Fig. 2 zusätzlich die in Fig. 4 gezeigte Rändelung(15) 15 aufweist.All thread shapes shown are those for thread-cutting screws with the aim of making them easy to screw in and/or improving their grip in the workpiece. Depending on the material into which the screw is to be cut, this is done by means of flank bending as shown in Fig. 1, notching the thread crests as shown in Fig. 2 and 3 or knurling as shown in Fig. 4. These three fundamentally basic designs can also be combined with one another as desired, such as the design in Fig. 1 with notches as shown in Fig. 2 (as shown there) or the thread shape in Fig. 1 with the knurling as shown in Fig. 4 (as shown there). Of course, knurling as shown in Fig. 2 is also possible, as is knurling without the thread flank bending. And finally, an embodiment not shown could be considered in which all three principles are implemented on one and the same thread, whereby the embodiment according to Fig. 2 additionally has the knurling (15) 15 shown in Fig. 4.
Claims (11)
Flankenwinkel von etwa 30° aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeflanken von einem Knickpunktdurchmesser (d1) an zum Gewindegrund (14) hin divergierend abgeknickt sind.1. A self-tapping screw intended for use in particular in plastics, soft metals or materials of similar quality, the shank of which is provided with a thread whose thread tips have a slender
Flank angle of approximately 30°, characterized in that the thread flanks are bent in a divergent manner from a bend point diameter (d1) towards the thread root (14).
nach Anspruch 1 und/oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindegrund (14) mit einer Rändelung(15) versehen ist.3. Screw according to the preamble of claim 1, or
according to claim 1 and/or claim 2, characterized in that the thread base (14) is provided with a knurling (15).
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