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Dokumentenidentifikation DE10337250A1 10.03.2005
Titel Schraube mit selbstfurchendem Gewinde zum Eindrehen, insbesondere in Gasbeton, Holz und ähnlichen Werkstoff
Anmelder EJOT GmbH & Co. KG, 57334 Bad Laasphe, DE
Erfinder Achenbach, Michael, 35236 Breidenbach, DE
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Bardehle, Pagenberg, Dost, Altenburg, Geissler, 81679 München
DE-Anmeldedatum 13.08.2003
DE-Aktenzeichen 10337250
Offenlegungstag 10.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.03.2005
IPC-Hauptklasse F16B 25/06
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Schraube mit selbstfurchendem Gewinde zum Eindrehen insbesondere in Gasbeton, Holz und ähnlichen Werkstoff mit einem im vorderen Bereich als Konus verlaufenden Gewindegrund, der in einer Spitze endet. Bei allen Gewindegängen mit bis zum Konus gleichbleibendem Kerndurchmesser Dk verläuft die Winkelhalbierende des Flankenwinkels zur Schraubenachse in gleichem Winkel und das Gewinde weist im vorderen Bereich über 1/2 bis 2/3 der Gewindelänge ein Durchmesserverhältnis Q1 = Außendurchmesser/Kerndurchmesser = Da1/Dk = 1,75 bis 1,90 und im hinteren Bereich über 1/2 bis 1/3 der Gewindelänge ein Durchmesserverhältnis von Q2 = Da2/Dk = 1,90 bis 2,05 auf bei einem Außendurchmesserverhältnis Da2/Da1 = 1,04 bis 1,1, wobei für die Steigung gleichbleibend ein Verhältnis von Kerndurchmesser zu Steigung Dk/P = 0,65 bis 0,90 besteht und die Umhüllende der Gewindegänge im Bereich des Konus derart konisch bis in die Spitze verläuft, dass der vorderste Gewindegang in der Spitze verschwindet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraube mit selbstfurchendem Gewinde zum Eindrehen insbesondere in Gasbeton, Holz und ähnlichen Werkstoff mit einem im vorderen Bereich als Konus verlaufenden Gewindegrund, der in einer Spitze endet.

Eine derartige Schraube ist in der deutschen Patentschrift DE 198 31 269 C2 offenbart. Bei der bekannten Schraube handelt es sich um eine Fensterbauschraube zur Befestigung von Beschlägen oder dergleichen an Kunststoff-Hohlprofilen. Die bekannte Schraube ist so gestaltet, dass sie sowohl für den Einsatz in Kunststoff-Hohlprofilen ohne Metallverstärkung als auch für den Einsatz in Kunststoff-Hohlprofilen mit vorgebohrter Metallverstärkung geeignet ist. Hierzu weist die bekannte Schraube über die Länge ihres Gewindes sowohl unterschiedliche Gewindeprofile als auch unterschiedliche Kerndurchmesser auf, und zwar ist der Kerndurchmesser im vorderen Bereich des Gewindes geringer als im hinteren Bereich. Hierdurch soll erreicht werden, dass das Eindringen de Schraube in Metall ohne Überlastung des Gewindes möglich ist, wobei das unsymmetrische Gewindeprofil dem hinteren Bereich des Gewindes vorbehalten ist, auf den bei voll eingedrehter Schraube besonders hohe Auszugskräfte wirken.

Für derartige Schrauben gibt es praktisch nur ein Herstellungsverfahren, nämlich das Walzen, bei dem ein Schraubenrohling zwischen zwei Walzbacken eingeklemmt wird, die sich gegeneinander verschieben und dabei auf ihren gegenüberliegenden Oberflächen den Rohling abrollen lassen, wobei sich durch eine entsprechende Nutung der Walzbacken das gewünschte Gewinde in den Rohling einwalzt. Dabei ergibt sich im Falle erheblicher Unterschiede der Durchmesser längs des Gewindes das Problem, dass die mit starkem Druck gegen den Rohling drückenden Walzbacken diesen mit ungleichen Umfangsgeschwindigkeiten mitnehmen, was dann zu gewissen Ungenauigkeiten der gewalzten Schraube führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraube gemäß den Angaben zu Beginn dieser Beschreibung so zu gestalten, dass sie besonders für das Eindrehen in relativ weiche Werkstoffe, wie Gasbeton, Holz und ähnlichem Werkstoff, geeignet ist und sich besonders gut durch Walzen herstellen lässt. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, dass bei allen Gewindegängen mit bis zum Konus gleichbleibendem Kerndurchmesser Dk die Winkelhalbierende des Flankenwinkels zur Schraubenachse in gleichem Winkel verläuft und das Gewinde im vorderen Bereich über 1/2 bis 2/3 der Gewindelänge ein Durchmesserverhältnis Q1 = Außendurchmesser/Kerndurchmesser = Da1/Dk = 1,75 bis 1,90 und im hinteren Bereich über 1/2 bis 1/3 der Gewindelänge ein Durchmesserverhältnis von Q2 = Da2/Dk = 1,90 bis 2,05 aufweist bei einem Außendurchmesserverhältnis Da2/Da1 = 1,04 bis 1,1, wobei für die Steigung gleichbleibend ein Verhältnis von Kerndurchmesser zu Steigung Dk/P = 0,65 bis 0,85 (?) besteht und die Umhüllende der Gewindegänge im Bereich des Konus derart konisch bis in die Spitze verläuft, dass der vorderste Gewindegang in der Spitze verschwindet.

Bei der erfindungsgemäßen Schraube ist zunächst wichtig, dass ihr Kerndurchmesser bis zum Konus gleich bleibt, so dass in den Bereichen besonders hohen Druckes beim Walzen der Schraube und bei deren mehrmaligen Umdrehungen beim Walzen praktisch über die gesamte Länge der Schraube gleichbleibend der gleiche Druck ausgeübt wird und der Schraubenrohling dem Rollvorgang gleichmäßig folgen kann. Darüber hinaus weist die Schraube durchgehend prinzipiell das gleiche Gewindeprofil auf, was daraus resultiert, dass die Winkelhalbierende des Flankenwinkels zur Schraubenachse bei allen Gewindegängen bis zum Konus unter gleichem Winkel verläuft. Deshalb verbleibt dann lediglich nur noch über die Schraubenlänge ein unterschiedlicher Außendurchmesser Da1 bzw. Da2, was jedoch beim Walzen der Schraube unproblematisch ist, da sich diese Ungleichmäßigkeit im Wesentlichen auf die Gewindespitzen erstreckt, wo keine große Unterschiedlichkeit hinsichtlich des Materialflusses am Schraubenrohling besteht. Dabei ergibt sich aufgrund der folgenden Gewindeverhältnisse ein Gewinde mit relativ großer Steigung mit besonders großer Gewindetiefe, so dass insgesamt die erfindungsgemäße Schraube besonders gut für das Eindrehen in relativ weiche Werkstoffe geeignet ist.

Die erfindungsgemäße Schraube lässt sich besonders problemlos dann herstellen, wenn die Winkelhalbierende des Flankenwinkels senkrecht zur Schraubenachse verläuft, da in diesem Falle ein symmetrisches Gewindeprofil vorliegt.

Um besonders hohe Auszugskräfte zu erzielen, wird das Gewinde der Schraube so gestaltet, dass die Winkelhalbierende des Flankenwinkels unter einem Winkel von bis zu 5° gegenüber der Senkrechten verläuft. Wenn dabei die Lastflanke (zum Schraubenkopf gerichtete Flanke) geneigt verläuft, dann wirken die auf eine eingedrehte Schraube ausgeübten Auszugskräfte in schräger Richtung (resultierende Normalkraft) in das Material des betreffenden Mutterteils hinein, womit wegen der Verbreiterung der in das Mutterteil hinein gerichteten Kraftvektoren ein entsprechend größerer Bereich aus dem Mutterteil den Auszugskräften widerstehen kann.

Zweckmäßig gibt man den Gewindegängen einen Flankenwinkel zwischen 30 bis 60°, wobei für weiche Materialien der geringere Flankenwinkel von Vorteil ist.

Eine günstige Gewindelänge ergibt sich dann, wenn man für diese den Bereich wählt, der zwischen 8 × Da1 und 12 × Da1 liegt. Dabei handelt es sich um ein relativ langes Gewinde, das dementsprechend hohen Auszugskräften widerstehen kann.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 die Schraube in Seitensicht;

2 eine vergrößerte Darstellung aus 1;

3 eine Variante zu 2.

In der 1 ist die erfindungsgemäße Schraube dargestellt. Sie weist den Schraubenkopf 1 auf, der zum Einsetzen eines Eindrehwerkzeuges hier die eingedrückte Torxformgebung 2 aufweist. Der Schraubenkopf 1 geht in den Schraubenschaft mit seinem glattzylindrischen Teil 3 und seinem Gewindeteil 4 über. Der Gewindeteil 4 endet in dem Konus 5 mit dem Konuswinkel &agr;, der in der Spitze 6 ausläuft. Der Konuswinkel &agr; beträgt hier 24°. Die Gewindegänge 7 des Gewindeteils 4 verlaufen über die gesamte Gewindelänge 4 und gehen in den Konus 5 über, den sie mit abnehmendem Außendurchmesser umschlingen, bis sie schließlich mit dem letzten Gewindegang in der Konusspitze 6 verschwinden.

Die Länge L des Gewindeteils 4 setzt sich zusammen aus dem vorderen Bereich A und dem hinterem Bereich B, wobei der Außendurchmesser des vorderen Bereichs Da1 etwas geringer ist als der Außendurchmesser Da2 des hinteren Bereichs B (Verhältnis Da2/Da1 = 1,04 bis 1,1). Der Kerndurchmesser des Gewindebereichs 4 ist über die gesamte Länge L als Durchmesser Dk gleichbleibend groß.

In 2 ist in vergrößerter Darstellung ein Gewindegang 7 im Schnitt dargestellt, bei dem die Winkelhalbierende 8 seines Flankenwinkels &bgr; senkrecht zur Schraubenachse 9 verläuft.

In der 3 ist eine Abwandlung der Gestaltung gemäß 2 dargestellt, wobei es sich um eine unsymmetrische Gestaltung der Gewindeflanken handelt. Gemäß 3 verläuft die Winkelhalbierende 10 unter dem Winkel &ggr; (hier 15°) zur Senkrechten 11 zur Schraubenachse 9, womit das betreffende Gewinde eine Schräglage zur Schraubenachse 9 einnimmt. Die hier gewählte Schräglage verläuft derart, dass die Winkelhalbierende 10 vom Schraubenkopf 1 weggeneigt erscheint, wodurch sich der besondere Effekt ergibt, dass auf die betreffende Schraube wirkenden Auszugskräfte (in Richtung des eingezeichneten Pfeiles) schräg in das Material eines Mutterteils, in das die betreffende Schraube eingedreht ist, hinein gerichtet werden (resultierende Normalkraft) und damit den Auszugskräften besonders großen Widerstand entgegensetzen können.


Anspruch[de]
  1. Schraube mit selbstfurchendem Gewinde zum Eindrehen insbesondere in Gasbeton, Holz und ähnlichen Werkstoff mit einem im vorderen Bereich als Konus verlaufenden Gewindegrund, der in einer Spitze endet, dadurch gekennzeichnet, dass bei allen Gewindegängen mit bis zum Konus gleichbleibendem Kerndurchmesser Dk die Winkelhalbierende des Flankenwinkels zur Schraubenachse in gleichem Winkel verläuft und das Gewinde im vorderen Bereich über 1/2 bis 2/3 der Gewindelänge ein Durchmesserverhältnis Q1 = Außendurchmesser/Kerndurchmesser = Da1/Dk = 1,75 bis 1,90 und im hinteren Bereich über 1/2 bis 1/3 der Gewindelänge ein Durchmesserverhältnis von Q2 = Da2/Dk = 1,90 bis 2,05 aufweist bei einem Außendurchmesserverhältnis Da2/Da1 = 1,04 bis 1,1, wobei für die Steigung gleichbleibend ein Verhältnis von Kerndurchmesser zu Steigung Dk/P = 0,65 bis 0,90 besteht und die Umhüllende der Gewindegänge im Bereich des Konus derart konisch bis in die Spitze verläuft, dass der vorderste Gewindegang in der Spitze verschwindet.
  2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelhalbierende senkrecht zur Schraubenachse verläuft.
  3. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelhalbierende unter einem Winkel von bis zu 20° gegenüber der Senkrechten zur Schraubenachse verläuft.
  4. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenwinkel des Gewindes 30° bis 60° beträgt.
  5. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindelänge L = 8 × Da1 bis 12 × Da1 ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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