DE2154413C3 - Screw with sealing ring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraube mit Dichtring zum Verbinden zweier dünner Bleche, wobei die Schraube aus einem Schraubenkopf und einem Gewindeschaft mit einem Gewindeabschnitt konstanten Außendurchmessers besteht und der zusammendrückbare Dichtring zwischen der Unterseite des Schraubenkopfes und dem die Schraube aufnehmenden Werkstück angeordnet ist.The invention relates to a screw with a sealing ring for connecting two thin metal sheets, the Screw from a screw head and a threaded shaft with a thread section constant Outside diameter consists and the compressible sealing ring between the underside of the screw head and the workpiece receiving the screw is arranged.

Schrauben und Dichtringe dieser Art sind z. B. aus der US-Patentschrift 35 00 712 oder der britischen Patentschrift 6 90 269 bekannt. Bei der Schraube nach der US-Patentschrift erstreckt sich der Gewindeabschnitt konstanten Außendurchmessers gemäß einer Ausführungsform nur bis unterhalb des Dichtrings, und der an der Unterseite des Schraubenkopfs angrenzende Abschnitt des Gewindeschafts ist gewindefrei, so daß das Gewinde nicht in das elastische Material des Dichtrings eindringen kann. Gemäß einer anderen Ausführungsform der in der US-Patentschrift gezeigten Schraube erstreckt sich der Gewindeabschnitt konstanten Außendurchmessers bis unmittelbar an die Unterseite des Schraubenkopfes, so daß das Gewinde in der fertigen Schraubverbindung in das Material des Dichtrings eindringt. Bei der Schraube nach der genannten britischen Patentschrift ist zwischen dem Gewindeabschnitt konstanten Außendurchmessers und der Unterseite des Schraubenkopfes ein zylindrischer Bund angeordnet, dessen Außendurchmesser größer als der des Gewindeschaftes, jedoch kleiner als der Gewindeaußendurchmesser ist. Die Länge dieses zylindrischen Bundes entspricht der Dicke des zusammengedrückten Dichtrings, so daß dieser Bund als Anschlag dient, der ein übermäßiges Zusammendrücken des Dichtrings verhindert.Screws and sealing rings of this type are z. B. from US Patent 35 00 712 or British Patent 6 90 269 known. In the screw according to the US patent, the threaded portion extends constant outer diameter according to one embodiment only to below the sealing ring, and the on the section of the threaded shaft adjoining the underside of the screw head is thread-free, so that the Thread cannot penetrate the elastic material of the sealing ring. According to another embodiment of the screw shown in the US patent the thread section of constant outer diameter extends directly to the underside of the screw head, so that the thread in the finished screw connection into the material of the sealing ring penetrates. In the case of the screw according to the aforementioned British patent, there is between the threaded section constant outer diameter and a cylindrical collar arranged on the underside of the screw head, the outer diameter of which is larger than that of the threaded shaft, but smaller than the outer thread diameter is. The length of this cylindrical collar corresponds to the thickness of the compressed sealing ring, so that this collar serves as a stop that prevents excessive compression of the sealing ring.

Bei all diesen verschiedenen Ausführungsformen von Schrauben treten Schwierigkeiten auf, wenn sie zum Verbinden zweier sehr dünner Bleche verwendet werden sollen (wobei in diesem Zusammenhang unter Aut uruna der Ausnehmung an der Unterste des ,5 Schraubenkopfes wölben sich die Lochränder der zu verbindenden Blechtdle nach oben, wöbe, durch den gewindefreien Abschnitt des Gewmdescha tes im Be-S der Ausnehmung die hochgewolbten Lochrander S der Ausnehmung des Schraubenkopfes gehalten _M werden, und zwar selbst dann, wenn die Schraube in der Löserichtung ziirflckgedrent wird. Die Ausnehmung im Schraubenkopf stellt somit eine Art Schraubensicherung dar. Diese Schraube ist jedoch nicht geeienet in Verbindung mit einem Dichtring verwendet « zu werden. Der Dichtring würde ja in der Ausnehmung des Schraubenkopfes sitzen, so daß Sinn und Zweck der im Schraubenkopf vorgesehenen Ausnehmung (Schraubensicherung) verlorengingeWith all these different embodiments of screws difficulties arise when they are to be used to connect two very thin sheets of metal (in this context, under Aut uruna of the recess at the bottom of the, 5 screw head, the edges of the holes of the sheet metal to be connected bulge upwards, wöbe, through the thread-free section of the threading in the Be-S of the recess, the arched hole edges S of the recess of the screw head _M are held, even if the screw is tightened in the loosening direction. The recess in the screw head thus provides a type of screw locking However, this screw is not suitable to be used in conjunction with a sealing ring. The sealing ring would sit in the recess of the screw head, so that the purpose of the recess (screw locking) provided in the screw head would be lost

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraube mit Dichtring der eingangs angegebenen Art zu schaffen die ein verhältnismäßig großes Drehmoment aufnehmen kann, ohne aus den Blechen auszureißen, und mit der eine geschützte und dichte Verbindung herstellbar ist. .The invention is based on the object of providing a screw with a sealing ring of the type specified at the beginning to create that can absorb a relatively large torque without tearing out of the sheet metal, and with which a protected and tight connection can be established. .

Diese Aufgabe wird bei einer Schraube mit Dichtnng der eingangs angegebenen Art erfindungsgcmaß dadurch gelöst, daß der Gewindeabschnitt konstanten Außendurchmessers in einen am Schraubenkopf angrenzenden zweiten Gewindeabschnitt größeren Außendurchmessers übergeht, dessen axiale Länge im wesentlichen gleicn der Dicke des nicht zusammengedrückten Dichtrings ist. .This task is performed with a screw with a seal of the type indicated at the outset, according to the invention, in that the threaded section is constant Outside diameter in a second thread section adjoining the screw head Outer diameter passes, the axial length of which in is essentially equal to the thickness of the uncompressed sealing ring. .

Aus der US-Patentschrift 19 80 093 ist zwar bereis eine selbstschneidende Schraube bekannt, bei der zwei Gewindeabschnitte unterschiedlichen Außendurchmessers vorgesehen sind. Bei dieser Schrauoe dient jedoch der Gewindeabschnitt kleineren Außendurchmessers als eine Art Gewindevorschneider, der dem als Normalgewinde ausgebildeten Gewindeabschnitt größeren Außendurchmessers, vorgeschaltet ist, um die Schraube leichter in relativ dicke Werkstücke einschrauben zu können. Dieses Problem tritt jedoch beim Verbinden zweier sehr dünner Blechteile nicht auf.From US Patent 19 80 093 is already a self-tapping screw known in which two Threaded sections of different outer diameters are provided. In this Schrauoe, however, serves the thread section with a smaller outer diameter as a kind of thread spike, the one as a normal thread formed threaded section of larger outer diameter, is connected upstream to the screw easier to screw into relatively thick workpieces. However, this problem occurs when you connect two very thin sheet metal parts do not appear.

Bei der erfindungsgemäßen Schraube dient der im Bereich des Dichtrings vorgesehene Gewindeabschnitt vergrößerten Außendurchmessers dazu, ein Ausreißen der Bleche zu verhindern. Da auf Grund der Elastizität des Dichtrings eine Ausweichmöglichkeit für die Lochränder der dünnen Bleche besteht, wölben sich die Lochrander beim Anziehen der Schraube nach oben. Trotz der dadurch bedingten Vergrößerung der Lochdurchmesser ist ein ausreichender Gewindeeingriff zwischen Schraube und hochgewolbten Lochrändern ■ sichergestellt, da die das Hochwölben des Lochrandes bewirkenden Gewindegänge einen größeren Außendurchmesser als das übrige Gewinde haben. Durch das Hochwölben der Lochrander und die dadurch bedingte größere Kompression des Dichtrings wird im übrigenIn the case of the screw according to the invention, the thread section provided in the area of the sealing ring is used enlarged outer diameter to prevent the sheets from tearing out. Because of the elasticity of the sealing ring there is an alternative for the hole edges of the thin metal sheets, the bulge Edge of the hole when tightening the screw upwards. Despite the resulting enlargement of the hole diameter there is sufficient thread engagement between the screw and the arched edges of the hole ■ ensured, since the thread turns causing the edge of the hole to bulge have a larger outer diameter than the rest of the thread. Due to the arching of the edges of the hole and the resulting greater compression of the sealing ring is incidentally

die Dichtheit der Verbindung verbessert.the tightness of the connection is improved.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Schraube mit Dichtring besteht darin, daß sie nicht nur zum Verbinden zweier dünner Bleche, sondern auch zum Verbinden eines dünnen Bleches mit einem dicken Blech verwendet werden kann. Da die axiale Länge des Gewindeabschnittes größeren Außendurchmessers die Dicke des nicht zusammengedrückten Dichtrings praktisch nicht überschreitet, braucht der Gewindeabschnitt größeren Außendurchmessers nicht in das dicke Blech einzudringen, was andernfalls eine plötzliche Erhöhung des aufzubringenden Drehmomentes zur Folge hätte, so daß entweder der Dichtring nicht genügend zusammengedrückt würde oder unter Umständen die Schraube abreißen würde.Another advantage of the screw with sealing ring designed according to the invention is that it not only for joining two thin sheets, but also for joining a thin sheet with a thick sheet metal can be used. Because the axial length of the threaded section has a larger outer diameter the thickness of the uncompressed sealing ring practically does not exceed, needs the thread section of larger outer diameter does not penetrate into the thick sheet metal, which would otherwise a sudden increase in the torque to be applied would result, so that either the sealing ring would not be compressed enough or the screw would tear off under certain circumstances.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the invention are specified in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is described with reference to the drawings. It shows

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Schraube gemäß der Erfindung,F i g. 1 is a side view of a screw according to the invention,

F i g. 2 eine Teilseitenansichi der Schraube mit nicht zusammengedrücktem Dichtring,F i g. 2 a partial side view of the screw with no compressed sealing ring,

F i g. 3 eine Seitenansicht der Schraube und des Dichtrings mit zwei durch die Schraube verbundenen Blechen,F i g. 3 is a side view of the screw and the sealing ring with two connected by the screw Sheet metal,

F i g. 4 einen vergrößerten Teilschnitt der Schraube mit der bevorzugten Gewindeform beider Gewindeabschnitte, undF i g. 4 shows an enlarged partial section of the screw with the preferred thread shape of both thread sections, and

F i g. 5 einen vergrößerten Teilschnitt ähnlich der Fig.4, jedoch mit einer abgeänderten Gewindeform des oberen Gewindeabschnitts.F i g. 5 shows an enlarged partial section similar to FIG. 4, but with a modified thread shape of the upper thread section.

Die in F i g. 1 gezeigte Schraube 12 weist einen Schraubenkopf 14 mit einer Unterseite 16 sowie einen Gewindeschaft 20 mit einem ersten Gewindeabschnitt 22 konstante^ \ußendurchmessers und einem zweiten Gewindeabschnitt 24 größeren Außendurchmessers sowie eine Schneidspitze 18 auf. Die in Fig.2 gezeigte Einheit 10 besteht aus der Schraube 12 und einem Dichtring 26, der unterhalb der Unterseite 16 des Schraubenkopfes auf dem zweiten Gewindeabschnitt 24 der Schraube angeordnet ist.The in F i g. 1 screw 12 shown has a screw head 14 with an underside 16 and a Threaded shaft 20 with a first thread section 22 of constant outer diameter and a second Thread section 24 of larger outer diameter and a cutting tip 18. The one shown in Fig.2 Unit 10 consists of the screw 12 and a sealing ring 26, which is located below the underside 16 of the Screw head is arranged on the second threaded portion 24 of the screw.

Die axiale Länge des zweiten Gewindeabschnitts 24 wird durch die Dicke des Dichtrings 26 bestimmt. Der gezeigte Dichtring ist z. B. in der eingangs erwähnten US-Patentschrift 35 00 712 genauer beschrieben; es können jedoch auch andere Arten von Dichtringen verwendet werden. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, überschreitet die axiale Länge des zweiten Gewindeabschnitts 24 im wesentlichen nicht die Dicke des nicht zusammengedrückten Dichtrings. Der Gewindeabschnitt 24 kann sich etwas über den nicht zusammengedrückten Dichtring hinaus erstrecken, vorausgesetzt, daß die größeren Gewindegänge nicht die Zusammendrückung des Dichtrings verhindern. Zwischen die zu verbindenden Bleche könnte z. B. eine zusammendrückbare Isolationsschicht (nicht dargestellt) gelegt werden. In diesem Fall würde offensichtlich ein Gewindeabschnitt 24, der um etwa 1 oder 2 Gewindegänge über den nicht zusamt mengedrückten Dichtring hinaus vorstehen könnte, trotzdem eine dichte Verbindung bewirken. Sollte jedoch die Länge des Gewindeabschnitts 24 wesentlich geringer sein als die zusammengedrückte Dicke des Dichtrings, könnten die Bleche kaum hochgewölbt werden. The axial length of the second threaded section 24 is determined by the thickness of the sealing ring 26. the Sealing ring shown is z. B. described in more detail in the aforementioned US Pat. No. 3,500,712; it however, other types of sealing rings can also be used. As shown in FIG. 2 can be seen, exceeds the axial length of the second threaded portion 24 is not substantially the thickness of the uncompressed Sealing ring. The threaded section 24 can move slightly over the non-compressed sealing ring extend beyond, provided that the larger threads do not reduce the compression of the Prevent sealing ring. Between the sheets to be connected could, for. B. a compressible insulation layer (not shown) are placed. In this case, a threaded portion 24 would obviously be the could protrude by about 1 or 2 threads beyond the not compressed sealing ring, still create a tight connection. However, the length of the threaded portion 24 should be substantial be less than the compressed thickness of the sealing ring, the sheets could hardly be arched up.

Der Hauptabschnitt des Gewindeschaftes 20 besieht aus dem ersten Gewindeabschnitt 22. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß der Außendurchmesser D\ des ersten Gewindeabschnittes 22 konstant und wesentlich kleiner als der Außendurchmesser D> des zweiten Gewindeabschnitts 24 ist. Der im Ausführungsbeispiel gezeigte Außendurchmesser Eh ist wenigstens 10% größer als der Außendurchmesser Dk The main section of the threaded shaft 20 consists of the first threaded section 22. From FIG. 2 it can be seen that the outer diameter D 1 of the first thread section 22 is constant and significantly smaller than the outer diameter D> of the second thread section 24. The outside diameter Eh shown in the exemplary embodiment is at least 10% larger than the outside diameter Dk

In F i g. 3 ist die Schraube in Verbindung mit zwei dünnen Blechen 28 und 30 gezeigt. Um die beiden Bleche 28, 30 miteinander zu verbinden, wird die selbstschneidende Schraube 12 in die Bleche eingeschraubt. Auf die Schraube wird hierbei so lange ein Drehmoment ausgeübt, bis der Dichtring 26 nahezu zusammengedrückt ist. Wenn dies erreicht ist, kann die Schraube im allgemeinen kaum mehr weiter in die Bleche eindringen. Wird die Schraube 12 weitergedreht, wölben sich die Lochränder 34, 36 der Bleche auf den Gewindegängen des Gewindeabschnitts 24 nach oben. Hierdurch wird der Widerstand gegen das Ausreißen erhöht und die Abdichtung der Verbindung verbessert.In Fig. 3 shows the screw in connection with two thin metal sheets 28 and 30. Around the two sheets To connect 28, 30 to one another, the self-tapping screw 12 is screwed into the metal sheets. A torque is exerted on the screw until the sealing ring 26 is almost compressed is. When this is achieved, the screw can generally hardly penetrate any further into the metal sheets. If the screw 12 is turned further, it arches the hole edges 34, 36 of the metal sheets on the threads of the threaded section 24 upwards. Through this the resistance to tearing is increased and the sealing of the connection is improved.

Fig.4 zeigt eine Teilschnittansicht einer Ausführungsform des Gewindes. Das Gewinde 38 des zweiten Gewindeabschnitts 24 hat einen Flankenwinkel t\, der kleiner als der Flankenwinkel β des Gewindes 40 des ersten Gewindeabschnitts 22 ist. Eine andere Ausführungsform des Gewindes ist in F i g. 5 gezeigt. Das Gewinde 38a des zweiten Gewindeabschnitts 24 hat einen Flankenwinkel λι, der gleich dem Flankenwinke! ß\ des Gewindes 40a des ersten Gewindeabschnitts 22 ist. Die F i g. 4 und 5 zeigen zur Veranschaulichung Winkel ß, «1 und ß\, die etwa dem normalen Gewindewinkel von b0° entsprechen, während λ etwa 30° beträgt.4 shows a partial sectional view of an embodiment of the thread. The thread 38 of the second thread section 24 has a flank angle t \ which is smaller than the flank angle β of the thread 40 of the first thread section 22. Another embodiment of the thread is shown in FIG. 5 shown. The thread 38a of the second thread section 24 has a flank angle λι which is equal to the flank angle! ß \ of the thread 40a of the first thread section 22 is. The F i g. 4 and 5 show angles ß, 1 and ß \, which correspond approximately to the normal thread angle of b0 °, while λ is approximately 30 °.

Während bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen die beiden Gewindeabschnitte sowohl unterschiedliche Außendurchmesser wie auch unterschiedliche Kerndurchmesser haben, können jedoch auch zwei Gewindeabschnitte mit gleichem Kerndurchmesser verwendet werden.While in the described embodiments, the two threaded sections are both different Outside diameters as well as different core diameters can, however, also have two thread sections with the same core diameter can be used.

Im Hinblick auf die gewünschte Funktionsweise ist es erforderlich, daß die beiden Gewindeabschnitte kontinuierlich ineinander übergehen, damit die dünnen Bleche fortlaufend auf den zweiten Gewindeabschnitt 24 hochgewölbt werden. Die Gewindeabschnitte 24 und 22 haben in den Figuren im wesentlichen gleiche Steigungswinkel. Obwohl dies die wirtschaftlichste Form für die Herstellung sein dürfte, kann es Schrauben geben, die unterschiedliche Steigungswinkel für die beiden Gewindeabschnitte 22, 24 erforderlich machen.In terms of how you want it to work, it is required that the two thread sections merge continuously into one another, so that the thin sheets are continuously arched up onto the second threaded section 24. The threaded sections 24 and 22 have essentially the same angle of inclination in the figures. Although this is the most economical form For the manufacture, there may be screws that have different pitch angles for the two Make threaded sections 22, 24 necessary.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schraube mit Dichtring zum Verbinden zweier dünner Bleche, wobei die Schraube aus einem Schraubenkopf und einem Gewindeschaft mit einem Gewindeabschnitt konstanten Außendurchmessers besteht und der zusammendrückbare Dichtring zwischen der Unterseite des Schraubenkopfes und dem die Schraube aufnehmenden Werkstück angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeabschnitt (22) konstanten Außendurchmessers · in einen am Schraubenkopf (14) angrenzenden zweiten Gewindeabschnitt (24) größeren Außendurchmessers übergeht, dessen axiale Länge im wesentlichen gleich der Dicke des nicht zusammengedrückten Dichtrings (26) ist.1. Screw with sealing ring for connecting two thin metal sheets, whereby the screw consists of a Screw head and a threaded shaft with a threaded section of constant outer diameter and the compressible sealing ring between the underside of the screw head and the workpiece receiving the screw is arranged, characterized in that that the threaded section (22) of constant outer diameter in one on the screw head (14) adjacent second threaded section (24) of larger outer diameter passes over, whose axial length is substantially equal to the thickness of the uncompressed sealing ring (26). 2. Schraube nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Gewindeabschnitt (22 bzw. 24) unterschiedliche Kerndurchmesser, jedoch einen gleichbleibenden Steigungswinkel aufweisen.2. Screw according to claim 1, characterized in that the first and second threaded section (22 or 24) different core diameters, but a constant pitch angle exhibit. 3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gewindeabschnitt (24) einen Außendurchmesser (Eh) hat, der wenigstens 10% größer als der des ersten Gewindeabschnittes (22) ist.3. Screw according to claim 1 or 2, characterized in that the second threaded portion (24) has an outer diameter (Eh) which is at least 10% larger than that of the first threaded portion (22). »dünn« zu verstehen ist daß die Dicke der Bleche klein _m Verhältnis zu einem Gew.ndegang des Schrauben. Zt Uli Da in diesem Fall praktisch rucht mehr r^Geldiga^g zum Tragen kommt, besteht die Gefahr daß die Bleche ausreden oder zumindest die Dichtheit der Verbindung leidet.Is "thin" to understand that the thickness of the sheets at a small ratio _m Gew.ndegang of the screw. Zt Uli Since in this case more r ^ Geldiga ^ g comes into play, there is a risk that the metal sheets will finish speaking or at least the tightness of the connection will suffer. Au- der US-Patentschrift 32 86 579 ist bere.ts e.ne Schraube bekannt, die zum Verbinden zweier sehr dünner Bleche verwendet werden soll. Be. d.eser Schraube ,o "sfder Schraubenkopf an seiner Unterseite mit einer konischen Ausnehmung versehen, wobei der Gew.ndeim Bereich dieser Ausnehmung gewindefrei aus-Also the US patent specification 32 86 579 is bere.ts e.ne Known screw that is used to connect two very thin Sheets should be used. Be. d.this screw, o "sf the screw head on its underside with a provided conical recess, the thread in the area of this recess