NO802288L - Selvborende og selvgjengende skrue. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører selvborende og selvgjengende skruer for inndriving i et relativt mykt pakningsmateriale, såsom treverk, og videre inn i et relativt sterkt metallelement.

En typisk selvborende og selvgjengende skrue er utformet med et skaft med en borespiss og med et gjengeparti som er i stand til å skjære ut eller tilforme en skruegjenge i hullet som bores av borspissen. Skruen har en drivtilkopling ved ytterenden eller hodeenden. Drivtilkoplingen er vanligvis utformet i forbindelse med et hode, men man kan også tenke seg hodeløse skruer med en egnet utforming av en drivtilkopling. De vanlige boreskruer brukes eksempelvis ofte for å feste tynne metallplater til mer massive metall-konstruksjoner. Eksempelvis kan takplater festes til tak-bjelker på denne måten.

Det oppstår et problem når det er nødvendig å ha det tynne platemateriale i en avstand fra bjelken. For å oppnå denne ønskede avstand er det ofte hensiktsmessig å bruke et avstands- eller pakningsmateriale, eksempelvis i form av en trekloss mellom den tynne metallplate og bjelken.

Dette byr på et problem ved bruk av vanlige selvborende og selvgjengende skruer. Når skruegjengen går gjennom treklossen, vil skruen utforme en gjenge i treklossen og denne gjenge bestemmer inndrivningshastigheten for skruen gjennom klossen ved en bestemt rotasjonshastighet. Når borespissen når frem til bjelken, påvirkes skruen av treklossen slik at skruen går inn i bjelken med den allerede etablerte inndriv-ningshastighet. Den vanlige borfremdriften er imidlertid meget langsommere enn denne skruefremdriften. Som følge av dette vil det ofte oppstå feil i forbindelse med boringen og gjengingen. En feil er at pakningen eller mellomlegget og metallplaten stiger opp langs skruen i retning mot inn-drivningsverktøyet og således gir et falsk inntrykk av at skruen allerede er skrudd helt inn. Inndrivningsverktøyet stoppes da før bjelken er utboret. En annen mulig feil er at anslaget av borespissen mot bjelken i forbindelse med den endebelastning som operatøren utøver, og den belastning som henger sammen med en plutselig tendens får pakningsmaterialet om metallplaten til å løfte seg vekk fra bjelken på skruegjengene, bevirker en ødeleggelse av borespissen slik at boring ikke lenger kan finne sted.

En løsning på disse problemer foreslås i britisk patent-skrift nr. 1093709. Ifølge denne kjente løsning foreslås det å forsyne en selvborende og selvgjengende skrue med utragende ører mellom borespissen og skruegjengen. Når disse ørene går inn i det mykere materiale, vil de rømme ut hullet til en diameter som er større enn kronediameteren til gjengen, slik at man ikke har noen gjengeforbindelse lenger mellom det myke materiale og skruegjengen. Ørene bør være utført slik at de brytes av med kontakt mot en stålbjelke slik at boreskruen virker på vanlig måte i bjelken og etter boringen tilveiebringer sin egen skruegjenge. Ved en slik utførelse er ørenes styrke kritisk og i praksis vil noen ører brytes av for tid-lig slik at man får en skruegjenge i avstandselementet. I andre tilfeller vil ørene ikke brytes av, og resultatet er da et overdimensjonert hull i bjelken eller at skruegjengen ikke trenger inn i bjelken. Dette problem er særlig alvorlig i forbindelse med en tynn bjelke.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en selvborende og selvgjengende skrue som kan gå gjennom et relativt mykt pakningsmateriale, såsom treverk,

og videre inn i et relativt sterkt metallmateriale, idet skruen skal kunne virke på en pålitelig og effektiv måte.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således til-veiebrakt en selvborende og selvgjengende skrue for inndriving gjennom et relativt mykt pakningsmateriale og inn i et relativt sterkt metallelement, hvilken skrue innbefatter et skaft med en borespiss og et gjengeparti samt en drivkopling ved hodeenden, idet skruen er kjennetegnet ved at det er anordnet minst ett i hovedsaken aksialt forløpende spor langs skruens gjengeparti.

Til å begynne med vil skruegjengen forsøke å tilveie-bringe en tilsvarende skruegjenge i hullet i pakningsmaterialet. Løst pakningsmateriale, som fremkommer ved boringen,

vil ha en tendens til å bli skjøvet tilbake langs sporene,

men etterhvert blir det tettpakket i såvel sporene som skruegjengene. Det tettpakkede materiale vil ha en tendens til å rømme ut eller hindre dannelse av en effektiv skruegjenge i pakningsmaterialet. Når således borespissen når frem til metallelementet, vil eventuelle gjengerester i pakningsmaterialet brytes før borespissen presses inn i metallet med altfor høy hastighet, og man oppnår på denne måten en effektiv utboring av metallelementet. Pakningsmaterialet rives løs fra gjengen i skruen under påvirkning av metallelementet, og skruen kan utforme den ønskede gjenge i metallelementet på vanlig måte.

Fortrinnsvis anordnes det flere, eksempelvis fem spor. sporene kan ha en meget grov motsatt stigning, men sporene kan også være aksiale eller anordnet slik at de har en grov stigning med samme retning som skruegjengen.

Fordelaktig utformes sporene dypere enn skruegjengen slik at sporbunnen altså ligger dypere enn gjengebunnen.

Fordelaktig kan gjengebunnen være bredere enn gjenge-kfeonen. Gjengebunnen kan være relativt bred og flat og ha en bredde i samme størrelsesorden som gjengebredden ved roten. Slik dimensjonering ansees ønskelig i forbindelse med tilveie-bringelse av en skrue for oppnåelse av pålitelig gjengefylling med løst pakningsmateriale.

Gjengen kan strekke seg fra i nærheten av spissen og bare delvis frem mot drivkoplingen.

En slik utformning sikrer at en metallplate ikke vil stige opp mot skruens drivkopling på skruehodet før skruen er boret inn i bjelken og platen er festet på plass. Den be-grensede gjengelengde virker som en ytterligere sikkerhetsfor-anstaltning mot effektivt gjengesamvirke mellom pakningsmaterialet og skruen. På liknenden måte kan det være et ugjenget parti mellom borespissen og skruegjengen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningen hvor: Fig. 1 viser et delvist gjennomskåret sideriss av en skrue ifølge oppfinnelsen, og

fig. 2 viser et snitt etter linjen II-II i fig. 1.

Den viste skrue er utformet med et skaft 11 med en vanlig borespiss 12 og med en drivtilkopling utformet i hodet 13. Hodet 13 kan være utformet av et plastmateriale og være støpt på skaftets utspredde ende, og kan være av en type som er særlig egnet for inndriving av en boreskrue.

På et parti av skaftet innenfor borespissen 12 er det innvalset en skruegjenge 14. Den viste gjenge er av Y-typen. En Y-typegjenge brukes vanligvis ved selvtappende utførelser og har skarpe kroner 15 med smale skråflanker 16 og brede, flate gjengebunner 17. Gjengebunnen 17 er omtrent to ganger så bred som gjengen ved roten, og i forbindelse med en skrue utformet etter oppfinnelsens idé, bør bredden av gjengebunnen være minst av samme størrelsesorden som bredden av gjengen ved roten. Gjengen strekker seg fra umiddelbart innenfor borespissen 12 og ca. 30 mm langs skaftet i retning mot hodet 13. Skaftet har således et ugjenget parti 18 videre i retning mot hodet. Lengden av dette parti vil være avhengig av skruens samlede lengde. Alternativt kan gjengen starte litt lengre innpå skruen, eller kan være konisk over et parti som innbefatter de første gjengevindingene, slik at innføringen og be-gynnelsen av gjengingen lettes.

Skruegjengen brytes av fem i hovedsaken i skruens lengderetning forløpende spor 19. Sporene er minst like dype som gjengen og i utførelseseksemplet strekker sporene seg videre inn i skaftet, en strekning som utgjør omtrent ca. 20% av gjengehøyden. I praksis utformes sporene som en meget grov linksgjenge hvis stigning er omtrent 20-40 ganger stig-ningen for hovedgjengen.

Skruen er primært beregnet for fastholding av en eller flere dekkplater, eksempelvis tynne takplater av stål, på en bjelke eller et liknende stålelement og er særlig beregnet for bruk i de tilfellene hvor platen skal anbringes i en avstand fra bjelken, derved at det mellom plate og bjelke anordnes en avstandskloss av treverk eller liknende materiale, eller en isolerende plate. I praksis borer borespissen seg gjennom den tynne stålplate og inn i pakningsmaterialet. Når

.skruegjengen går inn i pakningsmaterialet, vil skruen begynne

å utforme en tilsvarende skruegjenge i det nettopp utborede hull. Skruen vil derfor ha en tendens til å bevege seg inn-over med en hastighet som bestemmes av rotasjonshastigheten og gjengestigningen. Gjennom pakningsmaterialet byr ikke dette på noen vanskeligheter fordi det relativt myke pakningsmateriale kan bores med en hastighet som bestemmes av skruegjengen. Når borespissen går inn i pakningsmaterialet, vil løst materiale ha en tendens til å mates tilbake langs gjengen . Det løse materialet vil ha en tendens til å kile seg fast i sporet 19

og drives også inn i deler av skruegjengen mellom hosliggende gjengekroner. Pakningsmaterialet pakkes meget godt sammen og vil fylle opp mesteparten eller hele skruegjengen. Fortsatt rotasjon av skruen sammen med den normalt utøvede aksiale belastning vil bevirke at skruen går gjennom pakningen,samtidig som det løse pakningsmaterialet medfører at skruegjengen vil virke som et rømmeverktøy og rømme ut hullet i pakningen omtrent med en diameter svarende til gjengens ytterdiameter.

Det vil si at det i pakningsmaterialet eller mellomlegget ikke lenger forefinnes gjenger, eller bare rester av gjenger.

Denne utrømmingen medfører således at skruen blir i stand til å synke inn med sin egen hastighet i avhengighet av aksialbelastningen, uten påvirkning av gjengestigningen i kombi-nasjon med rotasjonshastigheten.

Under skruens innsynkning vil spissen 12 til slutt gå gjennom mellomlegget og få kontakt med den underliggende bjelke eller et liknende element. Bjelken eller liknende kan eksempelvis være et stålelement med en tykkelse på mellom 1,5 til 12,5 mm. En vanlig boreskrue vil være i stand til å bore gjennom en slik bjelke såfremt boreskruen kan synke langsomt inn, og i dette tilfellet vil skruegjengen i mellomlegget ikke hindre en slik langsom fremdrift. En forutsetning er, som nevnt, at gjengen i mellomlegget er fjernet helt eller delvis.Borespissen vil således gå gjennom bjelken på vanlig måte. Skruen synker inn helt til gjengen på skruen trenger inn i og begynner å utforme en gjenge i hullet i bjelken. Det løse materialet som er pakket i skruegjengen vil være meget mykere enn materialet i bjelken og når skruen således skrur seg inn i bjelken, vil det løsere materiale fjernes. Når skruen er skrudd inn i bjelken, vil den sitte godt på plass og vil holde såvel dekkplaten som mellomlegget eller isolasjonsmaterialet mellom dekkplaten og bjelken på ønsket måte.

Dette står i motsetning til det man opplever ved en vanlig skrueutforming hvor samvirket mellom gjengen og mellom-lagsmaterialet gir fare for at borespissen 12 drives inn i bjelken med for stor hastighet, hvorved borespissen 12 -;kan skades og således ikke bli i stand til å gå inn i bjelken.

Typiske paknings- eller mellomleggsmaterialer hvormed den nye skrue kan brukes,er treverk og massivt isolasjons-materiale. Den nye skrue kan naturligvis også benyttes med fordel i forbindelse med andre mellomleggsmaterialer som er mykere enn materialet i den underliggende bjelke.

Det er to årsaker til at man ønsker å ha et glatt skaft 18. Den ene er at dersom mellomlegget er relativt tykt vil den reduserte gjengelengde i mellomlegget redusere eventuell restkraft som skyldes gjengerester. Den andre er at dekkplaten hindres i å ri for langt opp mot skruehodet før rømmevirkningen ødelegger den utformede gjenge i platen.

Ved den på tegningen vist skrue er det mulig å valse ut sporene samtidig som man tilveiebringer Y-type i gjengen, men alternativt kan naturligvis sporene maskineres ut etterat gjengene er valset ut. For utvalsingen benyttes et verktøysett hvor den ene formen virker til fremstilling av gjengen mens den andre formen tilveiebringer sporene.

En mulig modifikasjon går ut på at gjengedybden kan reduseres i retning mot borespissen. Dette kan øke det løse materialets tendens til å klemme seg fast i gjengen da materialet bare gradvis får kontakt med skruegjengen ettersom skruen synker inn. Dersom gjengen nær borespissen er en ufullstendig utformet gjenge, vil den derved oppnådde ruhet være særlig verdifull fordi den bidrar til å rømme ut enhver skruegjenge som eventuelt utformes i mellomlegget.

Claims (7)

1. Selvborende og selvgjengende skrue for inndriving gjennom et relativt mykt materiale og inn i et relativt sterkt metallelement, innbefattende et skaft med en borespiss, et gjengeparti og en rotasjonsdrivkopling ved hodeenden, karakterisert ved at det er utformet minst ett i hovedsaken aksialt spor som strekker seg langs skruens gjengeparti.

2. Skrue ifølge krav 1, karakterisert ved flere i hovedsaken aksialt forløpende spor.

3. Skrue ifølge krav 2, karakterisert v e d at sporene er utformet som grove gjenger med motsatt stigning.

4. Skrue ifølge krav 2 eller 3, karakterisert v e d at spordybden er større enn skruegjengens høyde fra kronen til roten.

5. Skrue ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at skruegjengen er utført slik at de er bredere i bunnen enn i toppen.

6. Skrue ifølge krav 5, karakterisert v e d at gjengen har brede, flate gjengebunner hvis bredde er av samme størrelsesorden som gjengebredden ved roten.

7. Skrue ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at gjengen bare strekker seg delvis mot drivkoplingen.