DE970937C

DE970937C - Befestigungsschraube mit selbstherstellendem Gewinde

Info

Publication number: DE970937C
Application number: DEN5903A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Schlotter
Original assignee: NSF NUERNBERGER SCHRAUBENFAB
Current assignee: NSF NUERNBERGER SCHRAUBENFAB
Priority date: 1952-08-08
Filing date: 1952-08-08
Publication date: 1958-11-13

Description

AUSGEGEBEN AM 13. NOVEMBER 1958

N 5903 XII j 47 a

Nürnberg

Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsschraube mit selbstherstellendem Gewinde, die ihr Gewinde in ein vorher gebohrtes Loch selbsttätig einschneidet. Schrauben mit selbstschneidendem Gewinde sind bereits bekannt. Sie werden vielfach den gewöhnlichen Schrauben vorgezogen, da ihre Verwendung das Schneiden des Mutterngewindes, also einen besonderen Arbeitsgang, spart. Die bisher bekannten Schrauben mit selbstschneidendem Gewinde lassen sich grundsätzlich in zwei Gruppen unterteilen. Bei der ersten Gruppe, den sogenannten Schneidschrauben, weisen die Schrauben parallel oder in Schraubenlinien zur Achse verlaufende Schneidkerben auf, die das Gewinde unterbrechen. Die Schraube bildet sich das Mutterngewinde etwa nach Art der Gewindebohrer in einem spanabhebenden Arbeitsprozeß selbst. Bei der zweiten Gruppe, welche Schrauben vielfach auch als Blechtreibschrauben bezeichnet werden, wird im Gegensatz hierzu das Mutterngewinde durch eine Material-Verdrängung gebildet. Zu diesem Zweck ist das Profil der Gewinderippe· sehr scharfkantig gestaltet. Die Blechtreibschrauben lassen sich somit in ihrer Wirkungsweise etwa mit den gewöhnlichen Holzschrauben vergleichen. Dieser Wirkungsweise entsprechend' sind sie in ihrer Anwendung in erster

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Linie auf die Verbindung verhältnismäßig weicher metallischer Bauteile beschränkt. Zur Beseitigung dieses Mangels sind daher kombinierte Treib-Schneid-Schrauben mit zylindrischem Schaft und konischem Anschneidende bekanntgeworden. Deren scharfkantige Gewindegänge sind jedoch durchweg von Schneidkerben unterbrochen, d. h. die !"reibwirkung tritt neben der Schneidwirkung völlig in den Hintergrund. Die vorteilhaften Sicherungseigenschaften der Blechtreibschraube gegen selbsttätiges Lösen, die auf der verspannenden Wirkung des verdrängten Materials beruhen, gehen damit wieder verloren.

Andere bekannte Schrauben, die ibr Gegengewinde seibat herstellen, sind durch ein konisch gestaltetes Anschneidende und eine einzige Schneidnut gekennzeichnet. Die Herstellung der Schneidnut kann nur in einem teueren Fräsprozeß erfolgen. Hierbei wird der Kernquer schnitt der Schraube wei.tgehend verletzt. Es treten bei dieser Schraube ferner vergleichsweise hohe Schneiddrücke auf, die ihre Anwendbarkeit weiterhin stark einschränken. Ein wesentlicher Mangel dieser Schraube liegt auch darin, daß sich die Schneidnut über den konisch ausgebildeten Gewindeteil hinaus erstreckt. Die Herstellung des Gegengewindes erfolgt daher einzig in einem spangebenden Prozeß, und eine die Selbstsicherung unterstützendie Traibwirkung tritt nicht auf. Bei einer weiteren bekannten Schraube mit konisch gestaltetem Anschneidende sind in dessen Bereich mehrere symmetrisch verteilte Schneidkerben vorgesehen.

Demgegenüber betrifft die Erfindung eine neuartige und verbesserte Befestigungsschraube mit selbstherstellendem Gewinde, wobei der als tragender Teil dienende Gewindeschaft mit einem scharfkantigen Steilgewinde nach Art der ihr Gewinde treibenden Blechschrauben und der sich daran anschließende Gewindesohneidabsohnitt, in dem Schneidkerben angeordnet sind, mit abnehmendem Gewindeaußendurchmesser versehen ist, mit dem erfindungsgemäßen Kennzeichen, daß zwischen dem mit vollem Gewinde versehenen zylindrischen Schaftteil und dem mit Schneidkerben und abnehmendem Gewindeaußendurchmesser versehenen Schneidteil ein treibender Teil angeordnet ist, dessen Gewindeaußendurchmesser von dem des zylindrischen Schaftteils auf den des Schneidteils kontinuierlich abnimmt.

Die Schraube gemäiß der Erfindung weist einen zylindrischen Gewindeschaft als tragenden Teil auf, dessen Spitzendurchmesser des Gewindes über die gesamte tragende Schaftlängfe konstant bleibt. Das Gewinde ist in an sich bekannter Weise als Steilgewinde mit scharfen Spitzen wie bei den gewöhnlichen Treibschrauben ausgebildet. An diesen zylindrischen Teil schließt sich der treibende Übergangsteil mit abnehmendem Gewindeaiußlendurchmesser an, der in einen durch Schneidkerben unterbrochenen Schneidschraubenabschnitt übergeht. Das besondere Kennzeichen dieser Schraube liegt darin, daß die Gewindegänge am Schraubenende- durch zur Schraubenachse ungefähr parallel verlaufende Schneidkerben unterbrochen sind. Der Schraubenkern kann durchgehend zylindrisch mit konstantem Durchmesser ausgebildet sein. Das Schneidschraubenende kann im Schraubenkern aber auch leicht konisch oder ebenfalls zylindrisch, jedoch mit einem etwas geringeren Durchmesser als dem Schaftkerndurchmesser, ausgebildet sein. Für zahlreiche Zwecke wird es jedoch genügen, den Schraubenkern durchgehend zylindrisch auszubilden und lediglich den Gewindeaußendurchmesser des treibenden Übergangsteiles und des schneidenden Abschnittes nach dem Schraubenende zu leicht abnehmen zu lassen. Die ersten, durch Schneidkerben unterbrochenen Gewindegänge sollen fürs Mutterngewinde gewissermaßen eine Führungsbahn einschneiden, während die sich an den Schneidschraubenabschnitt anschließenden Gewindegänge mit zunehmendem Gewindeaußendurchmesser und schließlich die tragenden Gewinderippen des zylindrischen Schraubenabschnittes das vorgeschnittene Mutterngewinde in einem Treibprozeß vollenden sollen. Die ersten, das Mutterngewinde vorschneidenden Gewindegänge werden in der Regel scharfkantig mit Dreieckquerschnitt ausgebildet. Sie können aber auch einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. -

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Befestigungsschraube erhellen aus folgender-Betrachtung:

Besteht eine an sich bekannte Schraube aus einem tragenden zylindrischen Teil und einem konischen Anschneidende ohne die Zwischenschaltung eines treibenden Übergangsteiles mit abnehmendem Außendurchmesser, so wird das Mutterngewinde allein durch die Schneidwirkung des Anschneidendes dieser Schraube hergestellt. Für den auf das Anschneidende folgenden zylindrischen Teil mit voll ausgebildeten Zähnen ist somit das Mutterngewinde vollständig vorgebildet. Das tragende zylindrische Gewindeteil kann keine treibende bzw. verspannende Funktion beim Einschrauben mehr erfüllen, weil sich der Zahnquerschnitt des Mutterngewindes, welcher durch das Schneidteil hergestellt wurde, ohne den .erfindungsgemäßen treibenden Übergangsteil formgleich an den Zahnquerschnitt des auslaufenden schneidenden Teiles anschließt.

Wird demgegenüber die Schneidnut nicht über den ganzen konischen Teil erstreckt, d. h._a befindet sich zwischen dem schneidenden und dem tragenden zylindrischen Teil der Befestigungsschraube ein treibender Übergangsteil, über dessen Länge der Gewindeaußendurchmesser des schneidenden an den des tragenden Teiles stetig angeglichen wird, dann kann das Anschneidende der erfindungsgemäßen Befestigungsschraube nur einen Teil des endgültigen Mutterngewindequerschnittes spangebend vorarbeiten. Die N.achformung in den fertigen Zahnquerschnitt wird, bei gleichzeitiger Erzeugung einer verspannenden Wirkung zwischen Schraube und Mutternmaterial, soi \t ersichtlich nicht durch spangebende Wirkung der Schneidzähne, sondern nur noch durch die treibende Wirkung des Übergangsteiles herbeigeführt.

Eine beispieleweise Ausführung der Schraube gemäß der Erfindung und deren Wirkungsweise ist in der Figur der Zeichnung dargestellt. Mit io ist der tragende Schraubenteil bezeichnet, der durch einen konstanten, zylindrischen Schraubenschaft und ein Steilgewinde 11 nach Art der Blechtreibschrauben gekennzeichnet ist. Die das Gewinde vorschneidenden Gänge 12,13 und 14 weisen Rippen trapezförmigen Querschnittes auf, deren Gewindeaüßendurchmesser mit zunehmender Gewindegangzahl größer wird. Die Schneidkerben 15 unterbrechen nur die ersten Gewindegänge. Durch die von Gewindebohrern an sich bekannte Veränderung des Flankenwinkels α bei den Gewindegängen 12 bis 14 und 11 kann eine zusätzliche Schneid^· Treibwirkung erzielt werden.

Bei den bisherigen Treibschrauben war die Gewindetiefe 16 verhältnismäßig gering. Die Tragfestigkeit der Schrauben, auch solcher mit großem

ao Kern- und Gewindeaußendurchmesser, war daher nach oben begrenzt. Zudem konnten die bisherigen Blechtreibschrauben in der Regel nur zur Befestigung verhältnismäßig weicher Werkstoffe, etwa aus niedergekohltem Stahl, Messing oder Kupfer,

beispielsweise bei der Montage von Blechschnitten oder Blechstößen, Verwendung finden. Durch die Erfindung ist es gelungen, Treibschrauben zu erstellen, die vermöge, der Anschneidwirkung ihr Gewinde sehr tief einschneiden können. Ihre Tragfestigkeit kann dadurch erheblich gesteigert werden. Der Schraube sind durch die Erfindung also weitere Anwendungsgebiete, insbesondere auch die Befestigung von relativ harten Werkstoffen, erschlossen worden. Zur Erhöhung der Anschneidwirkung und Erleichterung des Anschneidvorganges sind bei dler Schraube gemäß der Erfindung die Schneidkerben am Schraubemunifang vorteilhaft symmetrisch verteilt.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke kann auch auf die sogenannte Gewindeschneidschraube übertragen werden. Diese ist bekanntlich mit einem von Schneidkerben unterbrochenen, im übrigen jedoch durchaus üblichen Gewinde ausgerüstet. Ausgehend von diesen bekannten, Gewindeschneidschrauben läßt sich insbesondere deren Rüttelfestigkeit durch analoge Anwendung des Prinzips gemäß der Erfindung verbessern. Bei der verbesserten Gewindeschneidschraube schließt sich dann an den mit einem normalen und nicht unterbrochenen Gewinde ausgerüsteten Schaft ein treibender Teil mit abnehmendem Gewindeaußendusrchmesser an, der schließlich in einen durch Schneidkerben unterbrochenen Gewindeschneidabschnitt übergeht. Die Herstellung der Schraube gemäß der Erfindung erfolgt in an sich bekannten Walz- oder Rollverfahren.

Claims

Patentansprüche:

i. Befestigungsschraube mit selbstherstellendem Gewinde, wobei der als tragender Teil dienende Gewindeschaft mit einem scharfkantigen Steilgewinde nach Art der ihr Gewinde treibenden Blechschrauben und der sich daran anschließende Schneidabschnitt, in dem Schneidkerben angeordnet sind, mit abnehmendem Gewindeaußendurchmes'ser versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem mit vollem Gewinde versehenen zylindrischen Schaftteil und dem mit Schneid'kerben und abnehmendem Gewindeaußendurchmesser versehenen Schneidteil ein treibender Teil angeordnet ist, dessen Gewindeaußendurchmesser von dem des zylindrischen Schaftteiles auf den des Schneidteiles kontinuierlich abnimmt.
2. Befestigungsschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeflankenwinkel im Schneid-Treib-Abschnitt veränderlich ausgebildet ist.
3. Befestigungsschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenkarn nach dem Schraubenende zu leicht konisch oder zylindrisch, jedoch mit etwas geringerem Durchmesser als dem Schaftkerndürchmiesser, verläuft.
4. Befestigungsschraube nach Anspruch 1 oder den folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten, das Mutterngewinde vorschneidenden Gewindegänge in der Nähe des Schraubenendes mit scharfen Spitzen versehen sind.
5. Befestigungsschraube nach Anspruch 1 oder den folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die das Mutterngewinde einschneidenden Gewindegänge einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 824407,
752498, 796505;

britische Patentschriften Nr. 667051, 669157; DIN-BlattE75i3;

USA.-Patentschriften Nr. 1909477, 1862486,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen