DE69200308T2 - Schraube, insbesondere Schraubdübel mit hohlem Schaft für weiches Material. - Google Patents

Schraube, insbesondere Schraubdübel mit hohlem Schaft für weiches Material.

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DE69200308T2 DE1992600308 DE69200308T DE69200308T2 DE 69200308 T2 DE69200308 T2 DE 69200308T2 DE 1992600308 DE1992600308 DE 1992600308 DE 69200308 T DE69200308 T DE 69200308T DE 69200308 T2 DE69200308 T2 DE 69200308T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft auf allgemeine Weise Schrauben.
  • Global gesehen besitzt eine solche Schraube einen Kopf, einen Schaft und mindestens ein Gewinde, das von dem Schaft spiralförmig vorspringt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, Schrauben, deren Schaft hohl ist und die auf diese Weise einen Schraubdübel bilden, der in der Lage ist,entweder selbst die Befestigung irgendeines Gegenstandes an irgendeinem Träger zu gewährleisten oder für eine solche Befestigung irgendeine Schraube aufzunehmen.
  • Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung noch die Schrauben oder die Schraubdübel, die dazu bestimmt sind, in ein weiches Material, beispielsweise Gips, eingesetzt zu werden und deren Kopf zum Verschrauben mindestens eine zerbrechbare Nase vorspringend aufweist.
  • Diese Anordnung hat zum Vorteil, das Anziehdrehmoment, das auf eine solche Schraube ausgeübt werden kann, auf einen maximalen, vorgegebenen Wert zu begrenzen, der dem Bruch der so verwendeten zerbrechbaren Nase entspricht, und damit das Material, mit dem ihr Schaft in Eingriff steht, insbesondere dann zu schonen, wenn es sich wie im vorliegenden Fall um ein weiches Material handelt.
  • Aber sie kann Fehler zeigen, wenn die Schraube vor ihrem Eingreifen in ein Stück aus einem solchen weichen Material, das ein Trägerteil bildet, zunächst ein Stück aus einem härteren Material durchqueren muß, das nicht von vorne herein eine Bohrung aufweist, die geeignet für ein Durchstecken ist, wie es beispielsweise bei irgendeinem Stück aus einem synthetischen Material, beispielsweise einem Kanal, das an irgendeinem seiner Punkte an irgendeiner Platte aus Gips oder analog und beispielhaft einer Platte aus Gips der Art, von der alle Flächen in Pappe eingebunden sind, befestigt werden soll, der Fall sein kann, um sie an dem vorstehenden zu befestigen.
  • In einem solchen Fall kann das Anziehdrehmoment, das auf die Schraube ausgeübt wird, so daß sie sich durch plastisches Fließen des betroffenen synthetischen Materials einen Durchgang quer durch das zu befestigende Stück fräßt, ausreichend sein, um zu einer frühzeitigen Eliminierung ihrer zerbrechbaren Nasen zu führen.
  • In dem englischen Patent GB-A 1 004 883 wird vorgeschlagen, das Anziehdrehmoment zu reduzieren, indem von Stelle zu Stelle von einer zur anderen der Hauptflächen des Gewindes vorspringend an dem Angriffsende des Gewindes Zähne vorgesehen werden, die sich allgemein quer zu dem Gewinde erstrecken.
  • Zumindest in bestimmten der vorgeschlagenen Ausführungsformen haben diese Zähne ein asymmetrisches Profil mit einer steilen Vorderseite, die sich im Schraubsinn hinten bef indet, und damit mit einer Vorderseite, die vorne spitzer zuläuft.
  • In der Tat wirken diese Zähne durch Prägung oder plastisches Fließen.
  • Die vorliegende Erfindung hat auf allgemeine Weise Anordnung zum Ziel, die eine umgekehrte Meinung annimmt.
  • Genauer gesagt und gemäß einem ersten Aspekt hat sie eine Schraube derart zum Ziel, die einen Kopf, einen Schaft und spiralförmig von dem Schaft vorspringend mindestens ein Gewinde besitzt, mit mindestens einem allgemein quer von zumindest einer der Hauptf lächen des Gewindes vorspringenden Zahn, wobei diese Schraube auf allgemeine Weise dadurch gekennzeichnet ist, daß für zumindest eine der Hauptf lächen des Gewindes die steile Vorderseite des Zahns im Schraubsinn vorne liegt.
  • Anstelle dessen, daß er durch Prägung oder plastisches Fließen wirkt, wirkt dieser Zahn durch spanende Formgebung.
  • In der Tat zeigt sich im Experiment, daß durch Verwendung eines Spans in dem zu durchquerenden relativ harten Material der so verwendete Zahn es erlaubt, auf eine sensiblere Weise das entsprechende Anziehdrehmoment zu verringern, wobei der Aufwand für eine solche spanende Formgebung geringer als der ist, der für ein plastisches Fließen notwendig ist.
  • In dem besonderen Fall, wo der Kopf der Schraube zum Eindrehen zumindest eine zerbrechbare Nase für eine Verwendung von einem weichen Material aufweist, kann ein besonders vorteilhafter Kompromiß in dem zu berücksichtigenden Verschraubungs- und Anziehdrehmoment gefunden werden, da bei der Verwendung die Schraube zunächst ein härteres Material durchqueren muß.
  • Vorzugsweise aber nicht notwendigerweise obligatorisch erstreckt sich der Anschlag des verwendeten Zahns in einer bezüglich des Schaftes radialen Richtung.
  • Wenn es sich um eine gegossene Schraube handelt, verbindet sie sich auch vorteilhaft mit der entsprechenden Teilungsebene, was die Realisation vereinfacht.
  • Gemäß einer besonderen Anordnung und bei einem Schraubdübel ist an der Endschneidfläche des hohlen Schaftes eines solchen Schraubdübels zur Bildung eines Fräsers mindestens ein Zahn vorgesehen, wobei dieser Zahn gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung vorzugsweise nach außen durch eine konische Fläche begrenzt ist, deren Halbwinkel an der Spitze in der Größenordnung von 30º liegt.
  • Das Experiment zeigt in der Tat, daß der Aufwand zum Eintreiben in ein relativ hartes Material auf diese Weise vorteilhaft reduziert wird und daß dabei die entstehende Bohrung vorteilhaft sauber ist.
  • Die Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich, die beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen erfolgen wird, in denen:
  • Figur 1 eine Vorderansicht einer Schraube gemäß der Erfindung ist;
  • Figur 2 ein Axialschnitt entlang der Linie II-II der Figur 1 ist;
  • Figur 3 eine Ansicht von unten entsprechend dem Pfeil III der Figur 2 ist;
  • Figur 4 eine Ansicht von unten entsprechend dem Pfeil IV der Figur 2 ist;
  • Figur 5 eine Teilansicht von der Seite her entsprechend dem Pfeil V der Figur 1 ist;
  • Figur 6 ein Querschnitt entlang der Linie VI-VI der Figur 5 ist;
  • Figur 7 im vergrößerten Maßstab das Detail der Figur 1 darstellt, das durch ein Rechteck VII in dieser Figur 1 enthalten ist;
  • die Figuren
  • 8 und 9 jeweils der Figur 7 entsprechende Ansichten für zwei Ausführungsvarianten sind;
  • Figur 10 eine der Figur 5 entsprechende Ansicht für eine andere Ausführungsvariante ist;
  • Figur 11 eine der Figur 6 entsprechende Ansicht für eine andere Realisationsform ist.
  • Diese Figuren stellen beispielhaft die Anwendung der Erfindung bei einem Schaubdübel dar.
  • In an sich bekannter Weise besitzt dieser Schraubdübel allgemein einen Kopf 10, einen Schaft 11 und mindestens ein Gewinde 12, das spiralförmig von dem Schaft 11 vorsteht.
  • In der dargestellten Ausführungsform weist der Kopf 10 radial zu dem Schaft 11 und damit quer zu der Achse A von diesem vorstehend einen Bund 13 auf.
  • Für sein Verschrauben besitzt der dargestellte Schraubdübel gemäß der Erfindung mindestens eine zerbrechbare Nase 14, die von der Oberseite des Bundes 13 parallel zu der Achse A vor steht.
  • In der dargestellten Ausbildungsform sind in diametral gegenüberliegenden Positionen bezüglich der Achse A zwei zerbrechbare Nasen 14 vorgesehen.
  • In dieser Ausführungsform besitzt der dargestellte Schraubdübel gemäß der Erfindung außerdem in die Oberseite des Bundes 13 seines Kopfes 10 vertieft und quer zu den vorstehenden zerbrechbaren Nasen 14 für ein evtl. Herauschrauben einen Einschnitt 15.
  • Da es sich um einen Schraubdübel handelt, ist der Schaft 11 hohl.
  • Er weist in Axialrichtung über seine gesamte Höhe eine Bohrung 16 auf.
  • Diese Bohrung 16 ist zylindrisch und über quasi die Gesamtheit ihrer Höhe im Querschnitt kreisförmig.
  • In den dargestellten Ausführungsformen besitzt sie an dem Ende des Schaftes 11, der dem Kopf 10 gegenüber liegt, einen leichten Freiwinkel D1, der dazu führt, daß sie sich in allgemein konischer Form in Richtung ihrer entsprechenden Öffnung verengt.
  • Außen ist der Schaft 11 ebenfalls zylindrisch und vom Querschnitt kreisförmig über quasi die Gesamtheit seiner Höhe.
  • Auf der Seite des Kopfes 10 besitzt er jedoch einen leichten Freiwinkel D2, aufgrund dessen er sich in Richtung dieses Kopfes 10 erweitert.
  • Verbunden damit besitzt der Schaft 11 an seinem dem Kopf 10 gegenüberliegenden Ende eine leichte Erweiterung E1.
  • In der dargestellten Ausführungsform besitzt seine dem Kopf 10 gegenüberliegende Endschneidfläche 18 parallel zur Achse A mindestens einen vorspringenden Zahn 19.
  • Diese Endschneidfläche 18 bildet auf diese Weise ringförmig einen Fräser.
  • In der Paxis besitzt sie gleichmäßig kreisförmig um die Achse A verteilt vier Zähne 19, die sich jeweils über 90º erstrecken.
  • Außen sind die Zähne 19 gleichermaßen durch eine konische Fläche S mit einem Halbwinkel an der Spitze B begrenzt.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung liegt dieser Halbwinkel an der Spitze B in der Größenordnung von 30º.
  • Individuell besitzt jeder der Zähne 19 im Schraubsinn, wie er durch den Pfeil F1 in Figur 3 dargestellt ist, eine senkrechte vordere Stirnseite 21, die sich in einer Ebene durch die Achse A erstreckt, und eine hintere Stirnseite 22, die gegenüber dieser Achse A geneigt ist.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung bildet diese hintere Stirnseite 22 eine Facette, die um 450 gegenüber der Achse A geneigt ist.
  • In der dargestellten Ausführungsform trägt der Schaft 11 nur ein einziges Gewinde 12.
  • Dieses Gewinde 12 erstreckt sich durchgehend über quasi die gesamte Höhe des Schaftes 11, und seine Steigung P1 ist regelmäßig.
  • In der dargestellten Ausführungsform beginnt es jedoch erst in einem feststehendem Abstand D3 von der Innenfläche des Bundes 13 des Kopfes 10, und in gleicher Weise endet es in einem feststehenden Abstand D4 von der Wurzel der Zähne 19, die der Schaft 11 an seiner Endschneidfläche 18 aufweist.
  • Beide Abstände D3, D4 sind kleiner als die Steigung P1.
  • Genauer gesagt sind sie kleiner als die Hälfte der Steigung P1.
  • Beispielsweise liegt der Abstand D3 in der Größenordnung eines Drittels der Steigung P1, und der Abstand D4 in der Größenordnung von ihrem Viertel.
  • Allgemein wird das Gewinde 12 durch zwei Hauptflächen, die eine S1, die diejenige ist, die der dem Kopf 10 gegenüberliegenden Seite zugewandt ist und die ihre Vorderfläche beim Eintreiben bildet, wie durch einen Pfeil F2 in Figur 1 dargestellt ist, die andere S2, die dem Kopf 10 zugewandt ist und die ihre Hinterf läche beim Eintreiben bildet, und entlang seiner Umfangskante durch eine Schneidfläche T begrenzt.
  • Die Hauptflächen S1, S2 bilden allgemein und zwischen sich einen Flächenwinkel D5, dessen halbierende Fläche im wesentlichen senkrecht zur Achse A steht.
  • Beispielsweise liegt der Flächenwinkel D5 in der Größenordnung von 40º.
  • In einem ersten Bereich der Höhe des Schaftes 11 beginnend von dem Kopf 10 und im wesentlichen gleichbleibend bis zur Mitte dieser Höhe ist die Schneidfläche T durch eine zylindrische Fläche S3 von kreisförmigen Querschnitt definiert.
  • Der Durchmesser D6 dieser zylindrischen FLäche 53 ist im wesentlichen gleich dem doppelten von dem D7 der zylindrischen Außenfläche des Schaftes 11.
  • Über den Rest der Höhe des Schaftes 11 ist die Schneidfläche T des Gewindes 12 durch eine konische Fläche S4 mit einem Halbwinkel an der Spitze D8 definiert.
  • Dieser Halbwinkel an der Spitze D8 liegt beispielsweise in der Größenordnung von 10º.
  • Die Dicke E2 des Gewindes 12 entlang seiner Außenkante, sozusagen die Höhe der Schneidf läche T, ist im wesentlichen über eine gesamte Länge konstant.
  • An zumindest einer seiner Hauptflächen S1, S2 weist das Gewinde 12 allgemein quer zu einer solchen Hauptfläche S1 und S2 mindestens einen Zahn 25 vorstehend auf.
  • In der Praxis weist das Gewinde 12, insbesondere in den Figuren 1 bis 7 dargestellten Ausführungsformen, mindestens einen Zahn 25 pro Umdrehung auf beiden seinen Hauptflächen S1, S2 vorstehend auf.
  • Genauer gesagt besitzt es in dieser Ausführungsform an einander diametral gegenüberliegenden Positionen zwei Zähne 25 pro Umdrehung an jeder seiner Hauptflächen S1, S2, und von einer zur anderen von diesen entsprechen die Zähne 25 einander.
  • Jeder der Zähne 25 hat ein asymmetrisches Profil mit einer steilen Stirnseite 26 und einer leicht geneigten Stirnseite 27.
  • Gemäß der Erfindung liegt die steile Stirnseite 26 zumindest einer der Hauptflächen S1, S2 im Schraubsinn vorne.
  • In der dargestellten Ausbildungsform liegt die steile Stirnseite 26 für die Hauptfläche S2 im Schraubsinn vorne, und sie liegt für die Hauptfläche S1 hinten.
  • In beiden Fällen liegt die steile Stirnseite 26 vertikal.
  • In den insbesondere in den Figuren 1 bis 10 dargestellten Ausbildungsformen erstreckt sich der Anschlag 28 dieser Zähne 25 in radialer Richtung zu dem Schaft 11.
  • Ihre steile Stirnseite 26 erstreckt sich in einer Ebene P2, die durch die Achse A laufend eine diametrale Ebene für die Anordnung ist.
  • Diese diametrale Ebene P2 ist dieselbe für die Zähne 25 für beide Hauptflächen S1, S2.
  • Wenn der betroffene Schraubdübel wie im vorliegenden Fall aus einem gegossenen Material besteht, handelt es sich vorzugsweise um die entsprechende Teilungsebene.
  • In der Praxis erstrecken sich die Zähne 25 für beide Hauptflächen S1, S2 kontinuierlich von dem Schaft 11 zur Umfangskante des Gewindes 12.
  • In den insbesondere in den Figuren 1 bis 9 dargestellten Ausbildungsformen ist die Höhe E3 eines Zahns 25 entlang seines Anschlags 28 konstant.
  • In der Praxis ist diese Höhe E3 mindestens gleich der Hälfte der Dicke E2 des Gewindes 12 entlang seiner Umfangskante.
  • In einer Realisationsvariante, die in Figur 8 dargestellt ist, besitzt nur die Hauptfläche 52 des Gewindes 12, sozusagen seine dem Kopf 10 zugewandte Fläche, Zähne 25 mit einer im Schraubsinn vorne liegenden steilen Stirnseite 26.
  • In einer in Figur 7 dargestellten Realisationsvariante besitzen beide Hauptflächen S1, S2 des Gewindes 12 Zähne 25, und die steile Stirnseite 26 von diesen liegt im Schraubsinn für beide dieser Hauptflächen S1, S2 vorne.
  • In der in Figur 10 dargestellten Realisationsvariante ändert sich die Höhe E3 der Zähne 25 entlang ihres Anschlags 28.
  • Sie ist gering, nahe Null, an der Wurzel des Gewindes 12, sozusagen entlang des Schaftes 11, um progressiv zuzunehmen und entlang der Umfangskante des Gewindes 12 am größten zu sein.
  • In der in Figur 11 dargestellten Realisationsvariante erstreckt sich der Anschlag 28 der Zähne in einer Richtung tangential zu dem Schaft 11, anstatt sich in radialer Richtung zu diesem zu erstrecken.
  • Wie bemerkt werden wird, enden die Zähne 25 in allen Fällen an der Schneidfläche T des Gewindes 12, ohne die Schneidfläche T zu begrenzen.
  • Anders gesagt erstrecken sich die Zähne 25 insgesamt an der Innenseite der Fläche S3 oder S4, die die Schneidfläche T des Gewindes definierend ihre Füllfläche ist.
  • Die Herstellung ist vorteilhaft vereinfacht.
  • Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausbildungsformen beschränkt, sondern umfaßt alle Ausführungsvarianten undjoder Kombinationen ihrer verschiedenen Elemente.
  • Insbesondere dürfen die verschiedenen numerischen Werte, die angegeben worden sind, nicht als Beschränkungen der Erfindung angesehen werden.
  • Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist überhaupt nicht auf das von Schraubdübeln für weiche Materialien beschränkt, sondern erstreckt sich auf allgemeinere Weise auf irgendwelche Schrauben.

Claims (17)

1. Schraube der Art mit einem Kopf (10), einem Schaft (11) und spiralförmig von dem Schaft (11) vorspringend zumindest einem Gewinde (12) mit mindestens einem Zahn (25), der zumindest von einer der Hauptflächen (S1, S2) dieses Gewindes (12) allgemein quer vorsteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest für eine der Hauptflächen (S1, S2) des Gewindes (12) die steile Stirnseite (26) des Zahns (15) im Schraubsinn vorne liegt.
2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahn (25) ein asymmetrisches Profil hat.
3. Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die steile Vorderseite (26) des Zahns (25) vertikal verläuft.
4. Schraube nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlag (28) des Zahns (25) sich entlang einer radialen Richtung bezüglich des Schaftes (11) erstreckt.
5. Schraube nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlag (28) des Zahnes (25) sich von dem Schaft (11) an der Umfangskante des Gewindes (12) erstreckt.
6. Schraube nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Höhe (E3) des Zahns (25) entlang seines Anschlags (28) konstant ist.
7. Schraube nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Zahn (25) vollständig an der Innenseite der Fläche (S3, S4), die die Schneidfläche (T) des Gewindes (12) definiert, erstreckt.
8. Schraube nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Höhe (E3) des Zahns (25) zumindest gleich der Hälfte der Dicke (E2) des Gewindes (12) entlang dessen Umfangskante ist.
9. Schraube nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewinde (12) an seiner betroffenen Hauptfläche (S1, S2) zumindest einen vorstehenden Zahn (25) pro Umdrehung aufweist.
10. Schraube nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hauptfläche (52) des Gewindes (12), die den Zahn (21) aufweist, die dem Kopf (10) zugewandte ist.
11. Schraube nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewinde (12) auch zumindest einen Zahn (25) aufweist, der von der anderen der Hauptflächen (S1, S2) vorsteht.
12. Schraube nach den Ansprüchen 10 und 11, zusammengenommen,
dadurch gekennzeichnet,
daß von einer der Hauptf lächen (51, 52) des Gewindes (12) zur anderen die Zähne (25) einander entsprechen.
13. Schraube nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die steile Stirnseite (26) eines Zahns (25) an einer der Hauptflächen (S1, S2) des Gewindes (12) im Schraubsinn gesehen vorne liegt und sie hinter der anderen liegt.
14. Schraube nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß ihr Kopf (10) zum Verschrauben zumindest eine vorspringende zerbrechbare Nase (14) aufweist.
15. Schraube nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß ihr Schaft (11) hohl ist und ihre Endschneidfläche (18), die zumindest einen vorstehenden Zahn (19) aufweist, ringförmig einen Fräser bildet.
16. Schraube nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zahn (19), den ihr Schaft (11) von der Endschneidfläche (18) vorstehend aufweist, nach außen durch eine konische Fläche (S) begrenzt ist, deren Halbwinkel an der Spitze (B) in der Größenordnung von 30º liegt.
17. Schraube nach irgendeinem der Ansprüche 15, 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zahn (19), den ihr Schaft (11) an der Endschneidfläche (18) vorstehend aufweist, im Schraubsinn eine vertikale vordere Stirnseite in einer durch die Achse (A) des Schaftes (11) laufenden Ebene und eine hintere Stirnseite (22), die gegenüber der Achse (A) um 25º geneigt ist, aufweist.
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