DE10202133B4 - screw - Google Patents
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Abstract
Schraubverbindung
mit einem Blechteil, das mittels einer darin eingeschraubten gewindefurchenden
Schraube mit einem weiteren Bauteil verbunden ist, wobei im Blechteil
Schlaufen ausgeprägt
sind, die einen Schraubkanal bilden, in den die Schraube eingeschraubt
ist und sich mit ihrer Schraubenachse etwa in Richtung der Ebene
des Blechs im Bereich des Schraubkanals erstreckt, dadurch gekennzeichnet,
dass
– das
Blech (Profilleiste 16) eine Dicke von weniger als 30 Prozent des
Außendurchmessers
der Schraube (36; 336) besitzt und
– die Schlaufen (44, 46, 48)
mindestens zwei, auf unterschiedlichen Seiten des Schraubkanals
liegende, ursprünglich
enge und beim Einschrauben der Schraube (36; 336) deutlich aufgeweitete
Schlaufen (44, 46) umfassen,
– wobei der Schraubkanal (34)
im Bereich der engen Schlaufen (44, 46) vor dem Einschrauben etwa
einen ursprünglichen
Innendurchmesser von 75 bis 87 Prozent des Außendurchmessers der Schraube
(36; 336) besitzt.Screw connection with a sheet metal part, which is connected by means of a screw screwed therein with another component, wherein in the sheet metal part loops are formed which form a screw, in which the screw is screwed and with its screw axis approximately in the direction of the plane of the sheet in Extending portion of the screw, characterized in that
- The sheet (profiled strip 16) has a thickness of less than 30 percent of the outer diameter of the screw (36, 336) and
The loops (44, 46, 48) comprise at least two loops (44, 46) which are originally narrow and which are substantially flared when the screw (36, 336) is screwed in on different sides of the screw channel,
- wherein the screw channel (34) in the region of the narrow loops (44, 46) before screwing about an original inner diameter of 75 to 87 percent of the outer diameter of the screw (36, 336) has.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a screw according to the preamble of the claim 1.
Aus
der
Weiter
ist aus der
Bei den üblichen Schraubverbindungen mit einem Blechteil und einer Furchschraube, ist die Schraube mit ihrer Achse normal zur Blechebene in eine Bohrung oder einen Durchzug des Blechs eingeschraubt. Zur Erzielung einer guten Festigkeit der Verbindung beträgt der Durchmesser der Bohrung etwa 90 bis 94 Prozent des Außendurchmessers der Schraube, vgl. z. B. Deutsche Industrienorm 7500, Teil 2. Nachteilig ist dabei für viele Anwendungsfälle, dass bei Verbindung mit einer Schraube, deren Achse sich etwa in Richtung der Ebene des Blechteils erstreckt, ein Randabschnitt des Blechs abgewinkelt werden muss, wofür oft nicht ausreichend Platz vorhanden ist. Ferner treten in diesem Fall bei in Richtung der Schraubenachse ausgeübten Zug- und Druckbelastungen im Blechteil Biegemomente auf, so dass das Blech eine gewisse Steifheit beziehungsweise Dicke aufweisen muss.at the usual Screw connections with a sheet metal part and a screw, is the screw with its axis normal to the sheet plane in a hole or a passage of the sheet screwed. To achieve a good strength of the connection, the diameter of the hole is about 90 to 94 percent of the outside diameter the screw, cf. z. B. German Industrial Standard 7500, Part 2. Disadvantage is there for many use cases that when connected with a screw whose axis is approximately in the direction the plane of the sheet metal part extends, an edge portion of the sheet metal must be angled, for what often there is not enough space. Further, in this Fall in the direction of the screw axis exerted tensile and compressive loads Bending moments in the sheet metal part, so that the sheet has a certain stiffness or thickness must have.
Es ist auch bereits eine Schraubverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt. Dabei ist eine Furchschraube aus gehärtetem Stahl mit einem metrische ISO-Normgewinde M4, das heißt einem Außendurchmesser von 4 mm und einem Kerndurchmesser von etwa 3,1 mm in ein Stahlblechteil mit einer Blechdicke von 2 mm eingeschraubt. Das Blechteil, ein Scharnier, besitzt von einer Stirnkante ausgehend in Richtung der Schraubenachse hintereinander liegende, abwechselnd auf verschiedene Seiten des Blechs ausgeprägte, etwa halbzylindrische, mit der Schraube zusammenwirkende Schlaufen, die zusammen einen Schraubkanal bilden. Die Schraube erstreckt sich dabei etwa in der Ebene, in der das Blech in der Umgebung des Schraubkanals sich erstreckt. In diesem Fall beträgt die Blechdicke 50 Prozent und betragen die Innendurchmesser der Schlaufen etwa 3,6 mm, also etwa 90 Prozent des Außendurchmessers der Schraube. Dies entspricht den üblichen Bemessungen für Verbindungen von Furchschrauben mit Blechen, wie z. B. aus der Deutschen Industrienorm 7500, Teil 2 hervorgeht. Die Schlaufen bleiben beim Einschrauben der Schraube und Furchen des Gewindes im Wesentlichen in ihrem Durchmesser unverändert.It is already a screw according to the preamble of the claim 1 known. Here is a screw made of hardened steel with a metric ISO standard thread M4, that is an outer diameter of 4 mm and a core diameter of about 3.1 mm in a sheet steel part screwed in with a sheet thickness of 2 mm. The sheet metal part, a Hinge, has from a front edge, starting in the direction of Screw axis one behind the other, alternately on different Pages of sheet metal pronounced, approximately semi-cylindrical loops cooperating with the screw, which together form a screw channel. The screw extends doing so in the plane in which the sheet in the vicinity of the screw extends. In this case, the sheet thickness is 50 percent and the inner diameter of the loops are about 3.6 mm, that is about 90 percent of the outside diameter the screw. This corresponds to the usual dimensions for connections of shear screws with sheets, such. B. from the German industrial standard 7500, Part 2. The loops remain when screwing the Screw and grooves of the thread substantially in their diameter unchanged.
Zur Kostensenkung und Gewichtsersparnis will man für viele Anwendungen zunehmend auch dünnere Bleche verwenden, was auch zum Beispiel durch neuere Verbundkonstruktionen mit anderen Werkstoffen und Einsatz von Klebeverbindungen ohne Qualitätsverlust ermöglicht wird. Will man jedoch um eine kräftige Schraubverbindung zu erzielen eine kräftige Schraube in Verbindung mit einem relativ dazu dünnen Blech verwenden besteht bei dieser Art von Schraubenverbindungen das Problem, dass bei Anwendung der üblichen Bemessungsregeln, kein ausreichend tragfähiges Gewinde in die Schlaufen gefurcht und keine ausreichende Zugfestigkeit der Verbindung erreicht wird.to Cost reduction and weight savings are increasing in many applications also thinner Use sheet metal, which also for example by newer composite structures with other materials and use of adhesive joints without loss of quality allows becomes. But if you want a strong one Screw connection to achieve a strong screw in conjunction with a relative thin to it Use sheet metal exists in this type of screw connections the problem that when using the usual design rules, no sufficiently sustainable Threaded into the loops and no sufficient tensile strength of the loops Connection is achieved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraubverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Schraubverbindungen vermeidet und insbesondere eine gute Festigkeit, vor allem auch bei einem relativ zur Schraube dünnem Blech aufweist.Of the Invention is the object of a screw according to to provide the preamble of claim 1, the disadvantages the known screw avoids and in particular a good strength, especially with a relative to the screw thin sheet having.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst. Diese Lösung hat den Vorteil, dass trotzt der Kombination einer kräftigen Schraube mit einem relativ dazu dünnen Blech eine ausreichende Furcharbeit, das heißt ein tragfähiges Gewinde in den engen Schlaufen erzielt wird, wobei beim Einschrauben und Furchen die Schlaufen gleichzeitig, unter vor allem plastischer Verformung des Blechs deutlich aufgeweitet werden. Es wird eine gute Zugfestigkeit der Verbindung erreicht. Die Verbindung ist ferner platzsparend, kostengünstig, auch nach vielen Lastwechseln stabil, und einfach herstellbar. Die beim Einschrauben erforderlichen Drehmomente halten sich in Grenzen. Z.B. kann in der Fertigung zum Einschrauben einer Schraube mit einem ISO-Normgewinde M5 und einem Außendurchmesser von 5 mm in ein Blech von 0,8 mm Dicke ein handgeführtes pneumatisches Schraubwerkzeug verwendet werden, ohne dass für die Bedienungsperson zu große Drehmomente auftreten oder ein teurer Drehmomentkompensator eingesetzt werden muß.These Task is solved by the combination of features of claim 1. These solution has the advantage that defies the combination of a powerful screw with a relative thin to it Sheet metal sufficient Furcharbeit, that is a sustainable thread in the tight loops is achieved, while screwing and Furrows at the same time, especially plastic Deformation of the sheet to be significantly widened. It will be one good tensile strength of the compound achieved. The connection is further save space, cost-effective, stable even after many load changes, and easy to produce. The when screwing required torques are limited. For example, Can be used in manufacturing to screw a screw with a ISO standard thread M5 and an outer diameter of 5 mm in a sheet of 0.8 mm thickness, a hand-held pneumatic screwing tool be used without for the Operator too big Torques occur or an expensive torque compensator used must become.
Um eine optimale Festigkeit zu erzielen kann der Schraubkanal im Bereich der engen Schlaufen etwa einen ursprünglichen Innendurchmesser von 80 bis 86 Prozent und insbesondere 84 Prozent des Außendurchmessers der Schraube besitzen. Das Blech des Blechteils kann eine Dicke von weniger als etwa 25 Prozent und insbesondere weniger als etwa 20 Prozent des Außendurchmessers der Schraube besitzen. Trotzt dieser dünnen Bleche werden gute Festigkeitswerte der Verbindung erreicht.To achieve optimum strength can the screw channel in the region of the narrow loops approximately have an original inner diameter of 80 to 86 percent and in particular 84 percent of the outer diameter of the screw. The sheet metal of the sheet metal part may have a thickness of less than about 25 percent and more preferably less than about 20 percent of the outer diameter of the screw. Defies these thin sheets good strength values of the compound can be achieved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Schraube eine Einführungsschräge, die den Außendurchmesser an ihrem Vorderende reduziert etwa auf den ursprünglichen Innendurchmessers des Schraubkanals im Bereich der engen Schlaufen oder einen geringeren Wert von vorzugsweise unter etwa 80 Prozent und insbesondere unter etwa 60 Prozent davon Bei diesen Furchschrauben mit der Einführungsschräge handelt es sich um Abwandlungen kostengünstiger genormter Blechschrauben mit oder ohne konisches Furchelement am Vorderende. Die Einführungsschräge erleichtert das Eingreifen und furchend Wirksam werden der Schraube in den engen, erst beim Einschrauben aufgeweiteten Schlaufen. Sie macht unabhängiger von den Herstellungstoleranzen der zusammenwirkenden Bauteile und erleichtert die Fertigung, indem sie vor allem die Gefahr des Auftretens zu hoher Drehmomente bei der Montage wesentlich senkt.According to one preferred embodiment has the screw an insertion bevel, which the outer diameter at its front end reduces approximately to the original inner diameter of the screw in the area of tight loops or a smaller Value of preferably less than about 80 percent, and more preferably less than about 60 percent of it These bevel screws with the insertion bevel acts it is cost-effective modifications standardized tapping screws with or without conical furrow element on Front end. The introductory slope facilitates that Intervening and furrowing the screw in the tight, only when widened loops. It makes you more independent of the Manufacturing tolerances of the cooperating components and facilitates the manufacturing process, especially the danger of occurrence significantly reduces high torques during assembly.
Zweckmäßigerweise besitzt der Schraubkanal mindestens eine, in Einschraubrichtung vor den engen Schlaufen angeordnete, als Führungsschlaufe dienende Schlaufe, deren Innendurchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser der Schraube oder etwas größer ist, vorzugsweise bis zu etwa 20 Prozent und insbesondere etwa 10 Prozent. In der Führungsschlaufe wird kein oder kaum ein Gewinde gefurcht. Sie gibt eine Führungshilfe zum richtigen Einführen eines vorderen Furchelements der Schraube in die folgenden engeren Schlaufen, in denen ein tragendes Gewinde gefurcht wird. Dadurch, dass die Führung am gleichen Teil wie die engen Schlaufen ausgebildet ist werden Probleme mit einem Toleranzaufbau oder Fehljustierungen, die durch eine Führung an einem verbundenen Teil auftreten können, reduziert oder vermieden. Besonders vorteilhaft sind bei ausreichendem Platz zwei Führungsschlaufen vorhanden, die zusammen einen Führungskanalabschnitt des Schraubkanals bilden, was die Führung weiter verbessert.Conveniently, has the screw at least one, in the screwing arranged in front of the tight loops, serving as a guide loop loop, whose inner diameter is approximately equal to the outer diameter of the screw or something bigger, preferably up to about 20 percent, and more preferably about 10 percent. In the guide loop No or hardly any threads are feared. She gives a guide for correct insertion a front furrow of the screw in the following narrower Loops where a load bearing thread is feared. Thereby, that the leadership on the same part as the tight loops are formed Problems with a tolerance build-up or misalignments caused by a guide can occur on a connected part, reduced or avoided. If there is enough space, two guide loops are particularly advantageous. the together a guide channel section form the screw, which further improves the leadership.
Ferner können das Blechteil und das damit zu verbindende weitere Bauteil Führungen aufweisen, mit denen sie aneinander geführt sind und das weitere Bauteil eine die Schraube beim Einschrauben in die Schlaufen führende Führung besitzen. Hierdurch ist ebenfalls eine wesentliche Verbesserung der Führung zu erreichen. Abhängig von Toleranzen und Wärmedehnungswerten des Materials des weiteren Bauteils kann die Führung häufig jedoch nicht eng sein. Dies kann zum Teil durch eine große Länge dieser Führung ausgeglichen werden, die ein Vielfaches des Außendurchmessers der Schraube betragen kann. Allgemein ist zu sagen, dass eine gute Führung der Schraube beim Ein schrauben sowohl ein Eingreifen der Schraube in die engen Schlaufen als auch ein gleichmäßiges Gewindefurchen und Aufweiten der engen Schlaufen fördert, was eine gute Festigkeit der Verbindung ergibt. Eine gute Führung verhindert auch, dass, bedingt durch ein schräges Eindrehen der Schraube die Drehmomente an einem handgeführten Schraubwerkzeug zu hoch werden.Further can the sheet metal part and thus to be connected further component guides have, with which they are guided together and the other component have a screw when screwing into the loops leading guide. hereby is also a significant improvement in leadership to reach. Dependent of tolerances and thermal expansion values Of the material of the other component, the guide can often not be tight. This can be compensated in part by a large length of this guide which are many times the outside diameter of the screw can amount. Generally speaking, a good leadership of the Screw when screwing both an intervention of the screw in the tight loops as well as a uniform thread furrowing and widening the tight loops promotes which gives a good strength of the connection. A good guide prevents also, that, due to an oblique screwing the screw the torques on a hand-held Wrench too high.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die hohe Festigkeitswerte erreicht, besteht das Blechteil mindestens im Bereich des Schraubkanals aus einem Stahlblech, vorzugsweise aus einem weichen, zum Kaltumformen geeigneten Stahl. Jedoch kann die Erfindung mit Vorteil auch bei anderen Blechen zum Beispiel aus Aluminium oder Kupfer eingesetzt werden.According to one preferred embodiment, the achieved high strength values, the sheet metal part is at least in the region of the screw channel of a steel sheet, preferably made of a soft, suitable for cold forming steel. However, you can the invention with advantage for other sheets, for example made of aluminum or copper.
Die erfindungsgemäße Schraubverbindung ist vor allem auch bei Haushaltsgeräten wie Herden, Dunstabzugshauben, Kühlschränken oder Geschirrspülmaschinen mit Vorteil anwendbar. Zur Gewichtsersparnis und/oder Kostenersparnis werden zum Teil dünnere Bleche eingesetzt. Dies wird gefördert durch neuere Verbundkonstruktionen mit anderen Materialien.The Screw connection according to the invention especially with household appliances such as stoves, cooker hoods, refrigerators or dishwashers applicable with advantage. For weight savings and / or cost savings are becoming thinner Sheets used. This is encouraged by newer composite constructions with other materials.
Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.in the The following is the invention with reference to schematic drawings embodiments explained in more detail.
Es zeigt:It shows:
Die
in den Figuren dargestellte Backofentür
Die
Profilleisten
In
einem oberen Endabschnitt der inneren Querwand
Zwischen
der Frontscheibe
Die
Schlaufen
Die
in
Bei
der abgewandelten Schraube
Als
Bemessungsbeispiel kann die Schraube
Die
vorstehende Schraubverbindung muß erhebliche Kräfte übertragen
können
ohne Schaden zu nehmen. Zum Beispiel muß ein Elektroherd dieser Bauart
einschließlich
einer deckseitigen Kochmulde an der Griffleiste
In Abwandlung der dargestellten Ausführungsform kann es zweckmäßig sein über der Führungsschlaufe eine weitere, in die Gegenrichtung ausgeprägte Führungsschlaufe in der Profilleiste aus Blech auszubilden; falls hierfür ausreichend Platz zur Verfügung steht. Der Schraubkanal besitzt dann in seinem Eingangsbereich einen geschlossenen Führungskanal der die Schraube noch besser in die anschließenden engen Schlaufen einführt. Ferner können in der Fertigung beim Zusammenbau Vorrichtungen verwendet werden, die die Schraube beim Einführen und mindestens über einen Teil des Einschraubens eng führen.In Modification of the illustrated embodiment, it may be appropriate on the guide loop another, in the opposite direction pronounced guide loop in the profile strip to form from sheet metal; if enough space is available for this. The screw then has in its entrance area a closed guide channel which introduces the screw even better into the subsequent tight loops. Further can used in assembly during assembly devices the screw when inserting and at least over Close a part of the screwing.
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