NO842746L

NO842746L - SCREW

Info

Publication number: NO842746L
Application number: NO842746A
Authority: NO
Inventors: James Lawrence Seymour; George Edward Hardwick
Original assignee: Gkn Screws Fasteners Ltd
Priority date: 1982-12-17
Filing date: 1984-07-05
Publication date: 1984-07-05
Also published as: GB2131907B; IT8354049V0; WO1984002380A1; GB8331727D0; KR840007454A; IT8368312A0; GB2131907A; EP0161250A1; NZ206599A; HK77787A; ES285333U; ZA839333B; ES285333Y; SG51387G

Description

Oppfinnelsen vedrører en skrue for anvendelse i tre, plateThe invention relates to a screw for use in wood, board

av partikler, plast eller i metall.of particles, plastic or metal.

Mange ulike utførelser.av skruespisser og skruegjengekonfigu-rasjoner er selvfølgelig vel kjent. Spesielt er det kjent å tilveiebringe en treskrue hvor skruelinjevinkelen til gjengene er mellom 14° og 16°, og hvor den omsluttende vinkel på gjengeprofilet på toppen av gjengen er 50°. Det er kjent å tilveiebringe en slik skrue med en dobbel gjenge for å gi en dobbelt-start som letter den begynnende innfestning i tre. Many different designs of screw tips and screw thread configurations are of course well known. In particular, it is known to provide a wood screw where the screw line angle of the threads is between 14° and 16°, and where the enclosing angle of the thread profile at the top of the thread is 50°. It is known to provide such a screw with a double thread to give a double start which facilitates the initial fastening in wood.

Det er også kjent fra britisk patent 1357720 å tilveiebringeIt is also known from British patent 1357720 to provide

en selvgjengende skrue som har en enkelt- eller flertrinns spiralformet gjenge, hvor den omsluttende vinkelen .på: gjengeprofilet ved dens topp er 4 0°, men hvor symmetriaksen til gjengeprofilet er ved en vinkel mot skruehodet ved i det minste 5° fra normalen til skruens akse. En slik type selvgjengende skrue er også kjent for anvendelse i kartong og er forsynt med en skruelinjevinkel på mellom 10° og 12°. a self-tapping screw having a single or multi-stage helical thread, where the subtending angle of: the thread profile at its apex is 40°, but where the axis of symmetry of the thread profile is at an angle to the screw head of at least 5° from the normal of the screw axis. Such a type of self-tapping screw is also known for use in cardboard and is provided with a screw line angle of between 10° and 12°.

Videre er det kjent fra britisk patent 1564904 å tilveiebringe en selvgjengende skrue som har en skruelinjevinkel på gjengene mellom 17° og 19° og en omsluttende vinkel på gjengeprof.ilet ved dets topp på mellom 45° og 55°. Selv om en slik skrue sies å være anvendbar i både metall- og plastmaterialer, sies det ikke at den er anvendbar som treskrue, og spesifikasjonen i dette patent 1564904 hevder at de ovenfor nevnte grenser på skruelinjevinkelen og gjengens toppvinkel er kritiske. Furthermore, it is known from British patent 1564904 to provide a self-tapping screw having a helix angle of the threads between 17° and 19° and an enveloping angle of the thread profile at its apex of between 45° and 55°. Although such a screw is said to be applicable in both metal and plastic materials, it is not said to be applicable as a wood screw, and the specification in this patent 1564904 claims that the above-mentioned limits on the screw line angle and the thread apex angle are critical.

Den tradisjonelle fremgangsmåten for å tilvirke skruer ved å skjære gjenger har i hovedsak blitt erstattet med någjeldende produksjonsmåter, som involverer å valse en gjenge på skaftet av et sylindrisk metallemne med hode. En slik valseoperasjon frembringer en gjengetoppdiameter større enn diameteren på The traditional method of making screws by cutting threads has been largely replaced by current manufacturing methods, which involve rolling a thread onto the shank of a cylindrical metal blank with a head. Such a rolling operation produces a thread top diameter larger than the diameter of

det opprinnelige emne, slik at for å oppnå en bestemt gjengetoppdiameter, startes det med en mindre emnediameter. Dette etterlater enhver ugjenget del av skaftet med en mindre the original workpiece, so that in order to achieve a specific thread tip diameter, it is started with a smaller workpiece diameter. This leaves any unthreaded part of the shank with a smaller one

diameter enn gjengetoppdiameteren, og slike skruer er kjent i faget som smalskaftede skruer. diameter than the thread top diameter, and such screws are known in the art as narrow shank screws.

En smalskaftet skrue er beskrevet i britisk patent 2072781,A narrow shank screw is described in British patent 2072781,

men denne spesifikasjonen er spesielt opptatt av tilveiebring-elsen av en forstørret monteringskrave straks under hodet på skruen. but this specification is particularly concerned with the provision of an enlarged mounting collar immediately below the head of the screw.

Det er et mål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret skrue som i kraft av sin spesielle skrueform vil være i stand til fordelaktig påføring som en treskrue for bruk i tre eller plast, eller som en selvgjengende skrue for bruk i metaller. It is an aim of the present invention to provide an improved screw which, by virtue of its special screw shape, will be capable of advantageous application as a wood screw for use in wood or plastic, or as a self-tapping screw for use in metals.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebragt en herdet stålskrue som har et hode i den ene enden, en entringsdel i den andre enden og en gjengeskaftdel som strekker seg fra entringsdelen mot hodet, kjennetegnet ved at gjengeprofilet er spiralformet, hvor skruelinjevinkelen er 20° eller mer, den omsluttende vinkelen av gjengeprofilet ved dets topp er 40° eller mindre og gjengeprofilet er symmetrisk omkring en akse normalt på lengdeaksen av skruen. In accordance with the invention, a hardened steel screw is provided which has a head at one end, an entry part at the other end and a threaded shaft part extending from the entry part towards the head, characterized by the thread profile being spiral, where the helix line angle is 20° or more , the enclosing angle of the thread profile at its apex is 40° or less and the thread profile is symmetrical about an axis normal to the longitudinal axis of the screw.

Den nevnte skruelinjevinkelen for gjengen ligger hensiktsmessig mellom 20° og 25°, og den omsluttende vinkelen ligger hensiktsmessig mellom 30° og 40°. Fortrinnsvis er skruelinjevinkelen i hovedsak lik 2 0°, og den omsluttende vinkelen er i hovedsak lik 40?. The said helix angle of the thread is suitably between 20° and 25°, and the enveloping angle is suitably between 30° and 40°. Preferably, the helix angle is substantially equal to 20°, and the enveloping angle is substantially equal to 40°.

Den gjengede skaftdelen kan strekke seg fra entringsdelen til en stilling like inntil undersiden av hodet eller kan avslutte i noen avstand fra hodet for å tilveiebringe en ugjenget .;.. skaftdel av en mindre diameter enn gjengediameteren av den gjengede delen avhengig av den totale lengden på skruen og type skrue. The threaded shank portion may extend from the entry portion to a position close to the underside of the head or may terminate at some distance from the head to provide an unthreaded shank portion of a smaller diameter than the threaded diameter of the threaded portion depending on the total length of the screw and type of screw.

Gjengen innbefatter hensiktsmessig en dobbelttrinns gjengeThe thread suitably includes a double-stage thread

og er hensiktsmessig hurtig stigende til full gjengetoppdiameter fra entringsdelen av skruen. Entringsdelen av skruen kan innbefatte en konisk spiss eller kan være en stump ende, og den gjengede delen kan strekke seg til en stilling inntil enden av entringsdelen. En gjenget entringsdel kan innbefatte en konisk ugjenget spiss, hvor den omsluttede vinkelen av den ugjengede spissen er i hovedsak lik 30°. and is appropriately rapidly rising to full thread top diameter from the entry part of the screw. The entry portion of the screw may include a conical tip or may be blunt, and the threaded portion may extend to a position adjacent to the end of the entry portion. A threaded entry part may include a conical unthreaded tip, where the subtended angle of the unthreaded tip is substantially equal to 30°.

Diameteren på skaftet ved basisen av gjengen ligger hensiktsmessig innenfor området av 60 I - 70 I av gjengetoppdiameteren. The diameter of the shaft at the base of the thread is conveniently within the range of 60 I - 70 I of the thread top diameter.

En stigende ugjenget monteringsdel eller krave kan forsynes umiddelbart under skruehodet, idet den har en diameter i det vesentlige lik :gjengetoppdiameteren. A rising unthreaded mounting part or collar can be provided immediately below the screw head, having a diameter substantially equal to the thread top diameter.

Andre trekk ved oppfinnelsen vil komme frem fra den følgende beskrivelsen gitt her kun som et eksempel med henvisninger til de vedlagte tegninger, hvor: fig. 1 er en sideprojeksjon av en forsenket skrue i samsvar med oppfinnelsen, hvor hodet er forsynt med en drivforsenk-ning, Other features of the invention will emerge from the following description given here only as an example with references to the attached drawings, where: fig. 1 is a side projection of a countersunk screw in accordance with the invention, where the head is provided with a driving recess,

fig. 2 er en sideprojeksjon av hodet og den ugjengede skaftdelen av en forsenket skrue,.Mik den vist i fig. 1, men har et tverrspor på hodet, fig. 2 is a side projection of the head and the unthreaded shank portion of a countersunk screw, such as that shown in FIG. 1, but has a transverse groove on the head,

fig. 3 er en forstørret tverrsnittsdetalj av gjengeprofilet, og fig. 3 is an enlarged cross-sectional detail of the thread profile, and

fig. 4 er et diagram som viser sammenhengen mellom torsjons-fastheten og den-nominelle,.skmediameteren: i(s_kruemålei.;l- ;fQr, herdede...og ikke ..herdede... skruer. fig. 4 is a diagram showing the relationship between the torsional strength and the nominal screw diameter: screw gauge, hardened...and non-hardened... screws.

Skruen som er vist på tegningen er tilvirket av et sylindrisk metallemne, vanligvis av et lavkarbonstål, som selv er klippet til lengder fra en virerull og så kaldsmidd hodet. Skruen innbefatter en ugjenget skaftdel 10 samsvarende med diameteren på emnet med hodet inntil hvor en valset gjengedel 12 strekker seg mot entringsdelen 14 av skruen. På den.andre enden av skruen er det forsynt et hode 16, vist her som et forsenket hode, og har enten en drivende fordypning (fig. 1) eller et tverrspor (fig. 2). i seg for drivende inngrep med et drivende verktøy. Det vil være fordelaktig, avhengig av lengden og på-før ingsbehovet, at den gjengede delen 12 kan strekke seg nesten opp til undersiden av hodet 16 fra entringsdelen 14. The screw shown in the drawing is made from a cylindrical metal blank, usually a low carbon steel, which itself has been cut to length from a coil of wire and then cold forged the head. The screw includes an unthreaded shaft part 10 corresponding to the diameter of the blank with the head up to where a rolled thread part 12 extends towards the entry part 14 of the screw. On the other end of the screw is provided a head 16, shown here as a countersunk head, and has either a driving recess (Fig. 1) or a transverse groove (Fig. 2). itself for driving intervention with a driving tool. It would be advantageous, depending on the length and application need, that the threaded part 12 can extend almost up to the underside of the head 16 from the entry part 14.

Entringsdelen 14 av skruen innbefatter en ugjenget, konisk spiss som har en omsluttende vinkel i det vesentlige lik 30°, fra hvilken en hurtig stigende totrinns spiralformet gjenge strekker seg over den gjengede delen 12 til den ugjengede delen 10 av skaftet. I dette eksemplet er gjengeprofilet forsynt med bratte, vinklede flanker 20 for å definere derimellom en omsluttende vinkel til gjengeprofilet ved dens topp som er i det vesentlige lik 40° med kanten av gjengen ved toppen, idet den har en maksimal tykkelse på 0,2 mm. Skruelinjevinkelen på den spiralformede gjengen, i dette eksemplet, er i det vesentlige lik 20°, og gjengeprofilet er symmetrisk omkring en akse normalt på lengdeaksen av skruen. The entry portion 14 of the screw includes an unthreaded conical tip having a subtending angle substantially equal to 30°, from which a rapidly ascending two-stage helical thread extends across the threaded portion 12 to the unthreaded portion 10 of the shaft. In this example, the thread profile is provided with steep, angled flanks 20 to define therebetween an enclosing angle to the thread profile at its apex which is substantially equal to 40° with the edge of the thread at the apex, having a maximum thickness of 0.2 mm . The helix angle of the helical thread, in this example, is substantially equal to 20°, and the thread profile is symmetrical about an axis normal to the longitudinal axis of the screw.

I samsvar med oppfinnelsen er skruelinjevinkelen til gjengen alltid 20° eller større, men ligger fortrinnsvis innenfor området av 20° - 25°, mens den omsluttende vinkelen av gjengeprof ilet ved toppen alltid er 4 0° eller mindre, og hensiktsmessig i området 3 0° - 4 0°. Det er funnet at i bruk tilveie-bringelsen av en lav omsluttende vinkel på toppen i kombina-sjon med høy skruelinjevinkel på gjengen letter stort inn-settelsen av skruen ved å redusere innsetningsmomentet som må påføres. Sammenligningsprøver har blitt utført på 20,5 mm skruemål med nr. 10 på gjengelæret drevet inn i bøketre til en dybde på 3 0,5 mm, idet det anvendes et styrehull i treet på 3,2 mm diameter. Alle skruene som ble brukt i prøvene var blankforsinkede og settherdet og var ikke forsynt med noe lav-friksjonsbelegg. Resultatene fra prøvene er satt i tabell under, som viser at skruen ifølge oppfinnelsen, som var forsynt med en totrinns gjenge og.har en 20° skruelinjevinkel og 40° omsluttende toppvinkel, resulterte i et vesentlig lavere inn-setningsmoment enn det som var nødvendig for å drive de kjente skrueformer * In accordance with the invention, the helix angle of the thread is always 20° or greater, but preferably lies within the range of 20° - 25°, while the enclosing angle of the thread profile at the top is always 40° or less, and suitably in the range of 30° - 40°. It has been found that in use the provision of a low enveloping angle at the top in combination with a high screw line angle on the thread greatly facilitates the insertion of the screw by reducing the insertion torque that must be applied. Comparison tests have been carried out on 20.5 mm screw gauge with No. 10 on the thread guide driven into beech wood to a depth of 3 0.5 mm, using a pilot hole in the wood of 3.2 mm diameter. All the screws used in the tests were bright zinc-plated and set-hardened and were not provided with any low-friction coating. The results from the tests are set out in the table below, which shows that the screw according to the invention, which was provided with a two-stage thread and has a 20° screw line angle and 40° enveloping top angle, resulted in a significantly lower insertion torque than was necessary for to drive the known screw molds *

Prøver har også vært utført på innsetningshastigheten på skruene beskrevet ovenfor målt ved antall omdreininger som trengs for å fullstendig påføre skruen, dvs. for å nedgrave det forsenkede hodet i treet. Tests have also been carried out on the speed of insertion of the screws described above as measured by the number of revolutions required to fully engage the screw, ie to bury the countersunk head in the wood.

En skrue kan tilvirkes i samsvar med oppfinnelsen ved konvensjonell kaldsmiing av hodet og gjengevalsingsteknikker, og det vil verdsettes at skruen kan ha et tverrspor eller for-senkning i sitt hode, og at et slikt hode kan anta en egnet form. Skruen i samsvar med foreliggende oppfinnelse er hensiktsmessig tilveiebragt med en totrinns gjenge, hvilken gjenge kan strekke seg fra den ugjengede skaftdelen 10 enten til enden av eller til starten av entringsdelen 14. Selv om det spesifikke eksemplet beskrevet i det foranstående er forsynt med en entringsdel innbefattende en konisk ugjenget spiss, kan en slik entringsdel gjenges til enden av denne og kan enten løpe ut i en spiss eller kan innbefatte en relativt stump ende. A screw can be manufactured in accordance with the invention by conventional cold forging of the head and thread rolling techniques, and it will be appreciated that the screw can have a transverse slot or recess in its head, and that such a head can assume a suitable shape. The screw in accordance with the present invention is conveniently provided with a two-stage thread, which thread can extend from the unthreaded shaft part 10 either to the end of or to the start of the entry part 14. Although the specific example described in the foregoing is provided with an entry part including a conical unthreaded point, such an entry part can be threaded to the end thereof and can either run into a point or can include a relatively blunt end.

Som nevnt i det foregående, trenger ikke skruen å være forsynt med den ugjengede skaftdelen 10, hvorved den gjengede delen 12 kan strekke seg fra entringsdelen 14 og hovedsakelig opp til undersiden av hodet 16. Også en forhøyet ugjenget monteringsdel i form av en sylindrisk eller frustokonisk krave kan tilveiebringes straks under skruehodet 16, idet en slik krave har en maksimal diameter i hovedsak lik gjengetoppdiameteren på delen 12. As mentioned above, the screw does not need to be provided with the unthreaded shaft part 10, whereby the threaded part 12 can extend from the entry part 14 and mainly up to the underside of the head 16. Also an elevated unthreaded mounting part in the form of a cylindrical or frustoconical collar can be provided immediately under the screw head 16, as such a collar has a maximum diameter essentially equal to the thread top diameter of the part 12.

I skruen av den foreliggende oppfinnelsen ligger diameteren på skaftet ved basisen av gjengen hensiktsmessig innenfor området av 60%- 70% av gjengetoppdiameteren, avhengig av skruemålnummeret som følger: In the screw of the present invention, the diameter of the shaft at the base of the thread is conveniently within the range of 60%-70% of the thread top diameter, depending on the screw gauge number as follows:

Skruer fremstilt i samsvar med oppfinnelsen er alltid herdet, enten settherdet eller gjennomherdet, for å gi dem tilstrek-kelig torsjonsfasthet for anvendelse i deres ulike anvendel-sesområder, dvs. i både hardt og mykt tre, platematerialer frembragt av mennesker, plast eller metaller. Det er selv-følgelig konvensjonell praksis å herde selvgjengende skruer, men treskruer er vanligvis ikke herdet, og referanser kan finnes i fig. 4, som viser sammenhengen mellom torsjonsfast-heten og nominell skruediameter (dvs. skruemålnummer) for herdede og ikke herdede skruer. Screws manufactured in accordance with the invention are always hardened, either set-hardened or through-hardened, to give them sufficient torsional strength for use in their various areas of application, i.e. in both hard and soft wood, sheet materials produced by humans, plastics or metals. It is, of course, conventional practice to harden self-tapping screws, but wood screws are not usually hardened, and references can be found in fig. 4, which shows the relationship between the torsional strength and nominal screw diameter (ie screw size number) for hardened and unhardened screws.

Claims

1. Hardened steel screw which has a head (16) at one end, an entry ring part (14) at the other end and a threaded shaft part (12) which extends from the entry ring part towards the head, characterized in that the thread profile is screw-shaped, where the helix angle is 20° or more, the subtending angle of the thread profile at its apex is 40° or less, and the thread profile is symmetrical about an axis normal to the longitudinal axis of the screw.

2. Screw according to claim 1, characterized in that the said screw line angle on the thread is between 20° and 25°, and the enclosing angle is between 30° and 40°.

3. Screw according to claim 2, characterized in that the screw line angle is essentially equal to 20° and the enclosing angle is essentially equal to 40°.

4. Screw according to any one of the preceding claims, characterized in that the thread includes a two-stage thread.

5. Screw according to any one of the preceding claims, characterized in that the threaded shaft part (12) thereof extends to the end of the entry part (14).

6. Screw according to any one of claims 1-4, characterized in that the threaded shaft part (12) thereof extends to the beginning of the entry part (14).

7. Screw according to any one of the preceding claims, characterized in that the entry part (14) is conical.

8. Screw according to claim 7, characterized in that the thread rises rapidly from the conical entry part (14) to the full thread top diameter.

9. Screw according to claim 8, characterized in that the conical entry part (14) includes a conical, unthreaded tip.

10. Screw according to claim 9, characterized in that the enclosing angle of the conical, unthreaded tip is essentially equal to 30°.

11. Screw according to any one of the preceding claims, characterized in that an unthreaded shaft part (10) is. provided between the threaded part (12) and the head (16), the diameter of the part .(10) ; ér] smaller, than.-..the top diameter of ..the..threaded part...(.12,)........

12. Screw according to any one of claims 1 - 10, characterized in that the threaded part (12) extends from the entry part (14) essentially up to the underside of the head (16).

13. Screw according to any one of the preceding claims, characterized in that an increased unthreaded mounting part is provided immediately below the head (16), the part having a maximum diameter essentially equal to the top diameter of the threaded part (12).