DE29619377U1

DE29619377U1 - Selbstschneidende Schraube

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Publication number: DE29619377U1
Application number: DE29619377U
Authority: DE
Original assignee: Berner GmbH
Current assignee: Berner GmbH
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2006-11-08
Also published as: DE19541839A1

Description

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PATENTANWÄLTE Manzingerweg 7

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS D-81241 München

7. November 1996

Berner GmbH
Bernerstraße 4
74653 Künzelsau

Unser Zeichen; B 3244 DE G Ki/Ge

Selbstschneidende Schraube

Die Erfindung betrifft eine selbstschneidende Schraube, insbesondere zur Verwendung als Spanplattenschraube, mit einem Schraubenkopf mit Antriebseinrichtung, einem im wesentlichen zylindrischen Schraubenschaft, auf dem ein Gewinde gebildet ist, das ein asymmetrisches Profil hat und eine schraubenkopfseitige und eine schraubenspitzenseitige Flanke aufweist, wobei die schraubenkopfseitige Planke des Gewindes einen größeren Winkel mit einer zur Schraubenlängsachse senkrechten Ebene einschließt als die schraubenspitzenseitige Flanke, sowie einer Schraubenspitze. Weiter betrifft die Erfindung einen Walzbacken zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schraube.

Schrauben der oben angegebenen Art sind bereits aus der WO 89/07207 und der DE 32 35 352 Al bekannt.

Die Spezialisierung von selbstschneidenden Schrauben auf einen bestimmten Anwendungsfall, hier insbesondere auf eine Spanplattenschraube, ergibt im Vergleich mit sogenannten Universalschrauben, deren Eigenschaften immer einen Kompromiß für die geforderten verschiedenen Anwendungsfälle darstellen, den Vorteil, daß ihre Merkmale so gestaltet werden können, daß die Leistungen der Schraube für diesen Anwendungsfall optimiert werden können. Die Merkmale einer Schraube, welche ihre Leistungen bestimmen, sind insbesondere die Profilform, die Gewindeart, der Flankenwinkel, das Schnittiefenverhältnis und die Steigung. Die Leistungen einer Schraube, z.B. der Vorschub, der Einschraubwiderstand und der Ausreißwiderstand, werden wesentlich durch die Auswahl der Werte dieser Parameter beeinflußt. So erhöht eine Vergrößerung des Schnittiefenverhältnisses im allgemeinen der Ausreißwiderstand, während gleichzeitig (unter der Voraussetzung eines gleichbleibenden Nenndurchmessers) aufgrund des abnehmenden Kerndurchmessers die Schraubenfestigkeit sinkt. In gleicher Weise verkürzt eine Erhöhung der Steigung die Einschraubzeit, während gleichzeitig der Einschraubwiderstand ansteigt. Durch geeignete Kombinationen der Werte dieser Parameter wird versucht, die Leistungen der Schraube für bestimmte Anwendungsfälle zu optimieren, z.B. für eine Verschraubung in Spanplatten.

Die speziellen Werkstoffeigenschaften von Spanplatten (geringe Dichte, Neigung zum Zerbröseln, Rißempfindlichkeit, etc.) führt bei speziell für Spanplatten ausgelegten Schrauben zu einer charakteristischen Auswahl der Werte der oben angegebenen Parameter. Um den Einschraubwiderstand gering zu halten, wird eine geringe Gewindesteigung angestrebt. Ein geringer Einschraubwiderstand wird ferner von einem kleinen Flankenwinkel des Gewindes unterstützt. Ein kleiner Flankenwinkel erhöht üblicherweise die Ausreißkraft der Schraube.

Diese beiden Parameter haben jedoch auch eine weitere Wirkung: Eine geringe Steigung führt beim Einschrauben der

Schraube zu einem geringen Vorschub, woraus eine hohe Einschraubzeit resultiert. Für eine geringe Einschraubzeit wird daher eine eher große Gewindesteigung angestrebt. Der den Ausreißwiderstand positiv beeinflussende kleine Flankenwinkel führt jedoch auch zu einem scharfkantigen Übergang zwischen Gewindeflanke und Schraubenschaft. Dieser scharfkantige Übergang weist eine Reihe von Nachteilen auf: Zum einen ist er schwer herzustellen, und zum anderen bedeutet ein solcher Übergang eine Schwächung des Schraubenschaftes. Ferner beeinflußt das dort stattfindende scharfkantige Einschneiden des Werkstoffes die Ausreißkraft der Schraube nachteilig.

Es ist also offensichtlich, daß sich viele der bei einer solchen Schraube gewünschten Eigenschaften widersprechen, weshalb selbst bei einer für nur einen Anwendungsfall ausgelegten Schraube die Auswahl der Werte der oben genannten Parameter einen notwendigen Kompromiß darstellt. Im Stand der Technik finden sich viele Beispiele für Schrauben, bei denen versucht wird, durch spezielle Gestaltungen des Gewindes einen Teil der oben dargestellten Gegensätze zu überwinden und so bessere Leistungen der Schraube zu erzielen.

Ein solcher Versuch besteht z.B. darin, zur Erhöhung des Vorschubs anstatt eines eingängigen Gewindes ein Doppelganggewinde vorzusehen. Ein solches Gewinde bietet jedoch hinsichtlich der Probleme des scharfkantigen Übergangs zwischen Flanke und Schraubenschaft sowie hinsichtlich des Einschraubwiderstandes keine Vorteile.

Trotz zahlreicher bekannter Schraubengestaltungen besteht deshalb immer noch ein Bedürfnis nach der Bereitstellung neuer Schraubenformen mit möglichst gutem Kompromiß von Leistungsmerkmalen.

Aus der EP 0 504 782 Bl ist eine Schraube bekannt, die ein Gewinde mit einem asymmetrischen Gewindeprofil zumindest im

Bereich des Schraubenschaftes aufweist, wobei das Gewindeprofil zur Schraubenspitze hin symmetrischer wird. Zudem hat die bekannte Schraube einen abgerundeten Übergang zwischen den Flanken jedes Gewindeganges und dem Schraubenschaft sowie der Schraubenspitze, wodurch die Kerbwirkung im Bereich des Überganges verringert wird und die Schraube selbst einen verringerten Kerndurchmesser aufweisen kann, was den Einschraubwiderstand der Schraube herabsetzt. Zur Erhöhung der Haltekraft und des Überdrehmomentes der Schraube weist deren Gewinde vorzugsweise ein Profil auf, bei dem eine zur Schraubenspitze gewandte Flanke einen größeren Winkel mit einer zur Schraubenlängsachse senkrechten Ebene einschließt als eine zum Schraubenkopf gewandte Flanke. Die dem Schraubenkopf zugewandte Flanke soll dabei möglichst einen rechten Winkel mit der Schraubenlängsachse einschließen. Diese bekannte Schraube soll sich durch eine verringerte Einschraubzeit sowie ein höheres Überdrehmoment gegenüber herkömmlichen Spanplattenschrauben auszeichnen. Wegen der heutzutage üblichen Verwendung von Bohrschraubern zum Eindrehen von Schrauben ist die Einschraubzeit aber kein entscheidendes Leistungskriterium für Schrauben mehr. Vielmehr ist es wichtig, daß die Schraube einen hohen Ausreißwiderstand aufweist, d.h., daß die Kraft zum Ausreißen der Schraube möglichst groß ist.

Die DE 32 35 352 Al zeigt eine selbstformende Schraube der eingangs genannten Art, die sich durch einen erhöhten Ausreißwiderstand bei unwesentlicher Verschlechterung der Einschraubzeit und Erhöhung des Einschraubwiderstands auszeichnet. Diese Schraube, die keine ausgeprägte Spitze aufweist, ist besonders zum Eindrehen in Kunststoffe geeignet und benötigt daher ein vorgefertigtes, glattes Loch, in das sie eingeschraubt wird, so daß sie nicht als Spanplattenschraube verwendet werden kann.

Eine ebenfalls gattungsgemäße Schraube ist aus der WO 89/07 207 bekannt, wobei diese Schraube eine selbstschneidende Schraube zum Eindrehen in Gasbeton ist. Die

schraubenkopfseitige Flanke wird durch eine kreis- oder parabelförmig verlaufende Erzeugende begrenzt und geht in einem relativ flachen Winkel in den zylindrischen Schaftabschnitt über.

Es wurde herausgefunden, daß eine selbstschneidende Schraube mit einem asymmetrischen Profil, bei dem die schraubenkopfseitige Flanke des Gewindes einen größeren Winkel mit einer zur Schraubenlängsachse senkrechten Ebene einschließt als die schraubenspitzenseitige Flanke auch bei der Verwendung als Spanplattenschraube einen erhöhten Ausreißwiderstand aufweist, ohne daß dies auf Kosten der Einschraubzeit oder eines deutlich erhöhten Einschraubwiderstands gehen würde. Die Erhöhung des Ausreißwiderstands läßt sich dadurch erklären, daß die Schrägstellung der schraubenkopfseitigen Flanke des Gewindes bei Zugbelastung in Richtung zum Schraubenkopf eine radial nach außen gerichtete Kraft erzeugt, die zu einer Verdichtung des die Schraube umgebenden Materials führt, ohne daß dieses zerbröselt, weshalb sich die Schraube besser an einem dadurch verdichteten Material abstützen kann und sich der Ausreißwiderstand erhöht. Der geringe Winkel der schraubenspitzenseitigen Flanke zur senkrechten Ebene sorgt dafür, daß in diesem Bereich wenig Material verdrängt wird und nicht die Gefahr besteht, daß das gesamte Material zwischen zwei benachbarten Gängen der in die Spanplatte eingedrückten Furche zerbröselt oder großteils zerbröselt, wodurch der Ausreißwiderstand sehr gering werden würde.

Nachteilig bei sämtlichen derjenigen zuvor beschriebenen bekannten Schrauben, die eine ausgeprägte Schraubenspitze aufweisen, ist jedoch, daß der Energieaufwand zum Ausformen des Gewindes, insbesondere des Gewindes im Bereich der Schraubenspitze relativ hoch ist. Das bedeutet jedoch, daß auch der Verschleiß am Walzbacken, der zur Herstellung der Schraube dient, hoch und dessen Standzeit relativ gering ist.

In der EP O 504 782 Bl ist ein Walzbacken zur Herstellung der in dieser Druckschrift gezeigten Schraube beschrieben, die in einem Einlaufbereich ein symmetrisches oder asymmetrisches Gewindegegenprofil, in einem Übergangsbereich ein der endgültigen Gewindeform entsprechendes asymmetrisches Gewindegegenprofil und in einem Spitzenformungsbereich ein zumindest annähernd symmetrisches Gewindegegenprofil aufweist. Die Herstellung dieses bekannten Walzbackens ist sehr aufwendig, da dieser in verschiedenen Bereichen völlig verschiedene Profile aufweisen muß. Zudem ist der Energieverbrauch bei der Herstellung einer Schraube durch diesen bekannten Walzbacken relativ hoch, da die Schraube in den verschiedenen Bereichen verschieden umgeformt wird, was einen höheren erforderlichen Anpreßdruck sowie eine höhere Reibung mit sich bringt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraube nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere zur Verwendung als Spanplattenschraube, so zu verbessern, daß der Energieaufwand für ihre Herstellung verringert wird und sich dadurch eine höhere Standzeit des zu seiner Herstellung verwendeten Walzbackens ergibt. Zudem soll ein Walzbacken mit höherer Standzeit zur Herstellung dieser Schraube angegeben werden, der einfacher und billiger herstellbar ist und durch den die zur Produktion der erfindungsgemäßen Schrauben erforderliche Energie verringert werden kann.

Die Aufgabe der Schaffung einer verbesserten Schraube wird bei einer Schraube der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Profil des Gewindes im Bereich der Schraubenspitze annähernd gleichschenklig ist. Das bedeutet, daß der Spitzenwinkel am Gewindekerndurchmesser auf die Winkel, die die schraubenspitzenseitige und die schraubenkopfseitige Flanke mit der senkrechten Ebene einschließen, aufeinander abgestimmt sein muß, damit die Längen der Flanken, im Schnitt gesehen, auch gleich sind. Es wurde herausgefunden, daß die Umformungsarbeit, die bei der Herstellung der Schraube geleistet werden muß, durch ein so ausgebildetes

Gewindeprofil verringert werden kann. Die erfindungsgemäße Schraube weist, wenn sie als Spanplattenschraube ausgeführt ist, einen höheren Ausreißwiderstand als bislang übliche Spanplattenschrauben auf und ist zudem in ihrer Herstellung günstiger, da sich die Standzeit der zu ihrer Herstellung notwendigen Walzbacken erhöht. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Schraube ist ein geringerer Anpreßdruck des Materials an den Walzbacken erforderlich als bei bislang bekannten Schrauben, so daß der Verschleiß des Walzbackens reduziert wird.

Zwar weist die erfindungsgemäße Schraube ebenso wie die aus der EP 0 504 782 Bl bekannten Spanplattenschraube ein Gewinde mit einem asymmetrischen Profil auf, jedoch hat dieses Profil völlig anders ausgerichtete Gewindeflanken. Bei der bekannten Schraube schließt nämlich die schraubenkopfseitige Flanke des Gewindes einen sehr kleinen Winkel mit der zur Schraubenlängsachse senkrechten Ebene ein, wobei dieser Winkel stets auf jeden Fall kleiner als der der schraubenspitzenseitigen Flanke sein soll. Bei der erfindungsgemäßen Schraube hingegen ist es gerade entscheidend, daß die schraubenkopfseitige Flanke einen größeren Winkel mit der zur Schraubenlängsachse senkrechten Ebene einschließt als die schraubenspitzenseitige.

Die Aufgabe zur Schaffung eines Walzbackens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schraube wird dadurch gelöst, daß in die gleiche Richtung weisende Flanken von Gewindefurchen, die ein Gewindeprofil bilden, in einem Einlaufbereich und in einem Übergangsbereich mit einer Symmetrieebene der Gewindefurchen in diesen Bereichen einen gleichen Winkel einschließen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Flanken der Schrauben auch im Bereich der Schraubenspitze und vorzugsweise an den in einem Übergangsbereich zu ihr den gleichen Winkel zu der senkrechten Ebene auf, was beispielsweise bei der Schraube nach der EP 0 504 782 Bl

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gerade nicht der Fall ist. Durch Beibehaltung der Winkel der Flanken im Bereich der Schraubenspitze und im Übergangsbereich zu ihr relativ zu der senkrechten Ebene läßt sich der Energieaufwand zur Herstellung der Schraube weiter reduzieren. Da sich die Flankenwinkel des Gewindes vom schraubenkopfseitigen Schaftende bis zur Spitze nicht ändern, ist das Material einer geringeren Verformung ausgesetzt. Das Profil der Schraube ist damit durchgehend bis zur Schraubenspitze asymmetrisch bezüglich der zur Schraubenlängsachse senkrechten Ebene

Das Gewindeprofil weist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Flanken auf, die im Profil gesehen eine geradlinige Außenkontur haben.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung schließt die schraubenkopfseitige Flanke mit der zur Schraubenlängsachse senkrechten Ebene einen Winkel von 32° ± 2° auf. Es wurde herausgefunden, daß eine so gestaltete Schraube sich durch einen besonders hohen Ausreißwiderstand auszeichnet.

In der bevorzugten Ausführungsform schließt die schraubenspitzenseitige Flanke mit der zur Schraubenlängsachse senkrechten Ebene einen Winkel von 12° +, 2° ein, wodurch die erforderliche Einschraubkraft gering bleibt, so daß sich insgesamt ein ausgezeichneter Kompromiß zwischen hohem Ausreißwiderstand und relativ geringer erforderlicher Einschraubkraft für die erfindungsgemäße Schraube ergibt.

Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ist die Schraube auch im Bereich der Schraubenspitze mit einem Gewinde versehen.

Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Schraube einen Spitzenwinkel am Gewindeaußendurchmesser von 35° + 2° auf, was für ein schnelles Eindrehen der Schraube sorgt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung soll die Schraube einen Spitzenwinkel am Gewindekerndurchmesser von 20° + 2° aufweisen.

Das Steigungsverhältnis P/D des Gewindes liegt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Bereich von 0,63 + 0,03.

Ein Schnittiefenverhältnis D/d der Schraube nach der Erfindung liegt vorzugsweise im Bereich von 1,6 ± 0,1.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Schraube zwar mit einem eingängigen Gewinde vorgesehen, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, denn sie kann ebenso mit einem mehrgängigen Gewinde ausgeführt sein.

Im Sinne der Erfindung beziehen sich die Begriffe "Profil" und "Außenkontur" auf das Gewindeprofil, wie es sich bei einem Längsschnitt durch die Längsachse der Schraube ergibt. "Steigungsverhältnis" ist das Verhältnis zwischen Gewindesteigung (= Ganghöhe) P und Außendurchmesser (= Nenndurchmesser) D. "Schnittiefenverhältnis" ist das Verhältnis zwischen Außendurchmesser (= Nenndurchmesser) D und Kerndurchmesser (= Schaftdurchmesser) d.

Der erfindungsgemäße Walzbacken zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schraube weist Gewindefurchen auf, die zusammen ein Gewindeprofil bilden, wobei im Gegensatz zu dem aus der EP 0 504 782 Bl bekannten Walzbacken die in gleiche Richtung weisenden Flanken der Gewindefurchen in einem Einlaufbereich und in einem Übergangsbereich einen gleichen Winkel mit einer Symmetrieebene der Gewindefurchen in diesen Bereichen einschließen. Dies verringert nicht nur den Aufwand zur Herstellung des erfindungsgemäßen Walzbackens, sondern verringert auch die bei der Herstellung der Schrauben erforderliche Energie, denn die Gewindeflanken müssen nicht von einem symmetrischen zu einem asymmetrischen Profil umgeformt

werden, wie dies bei dem bekannten Walzbacken vorzugsweise der Fall ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Walzbackens weist dessen Gewindeprofil auch in einem Spitzenformungsbereich Gewindefurchen auf, deren in gleiche Richtung weisenden Flanken einen gleichen Winkel mit einer Symmetrieebene der Gewindefurchen einschließen wie die entsprechenden Flanken im Einlaufbereich und im Übergangsbereich. Dadurch wird die Herstellung des erfindungsgemäßen Walzbackens nochmals vereinfacht, da die Gewindefurchen ohne Profiländerung bis in den Spitzenformungsbereich auslaufen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In dieser ist:

- Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schraube;

- Fig. 2a eine vergrößerte Ansicht eines Schnitts durch den in Fig. 1 mit A markierten Bereich im zylindrischen Abschnitt des Schaftes;

- Fig. 2b eine vergrößerte Ansicht eines Schnitts durch den in Fig. 1 mit B markierten Bereich an der Schraubenspitze; und

- Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Walzbacke zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schraube.

In Fig. 1 ist eine selbstschneidende Schraube 10 dargestellt, insbesondere zur Verwendung als Spanplattenschraube, die aus einem als Senkkopf ausgebildeten Schraubenkopf 1 mit Antriebseinrichtung 2 in Form eines Innenvielkants sowie aus einem mit einem eingängigen Gewinde 5 versehenen Schraubenschaft 3 und einer Schraubenspitze 4 besteht.

Die Schraube 10 weist einen Kerndurchmesser d, einen Nenndurchmesser D und eine Gewindesteigung P auf.

Das Gewinde 5 der Schraube 10 hat, wie in Fig. 2a zu erkennen ist, ein asymmetrisches Profil mit einer schraubenkopfseitigen und einer schraubenspitzenseitigen Flanke 22 bzw. 20 jeweils mit, im Profil gesehen, geradliniger Außenkontur. Die schraubenkopfseitige Flanke 22 schließt mit einer zu der Schraubenlängsachse 6 senkrechten Ebene E, die auch Radialebene genannt wird, einen Winkel y von ungefähr 32° ein. Die schraubenspitzenseitige Flanke 20 hingegen schließt lediglich einen Winkel &bgr; von ungefähr 12° mit der zur Schraubenlängsachse 6 senkrechten Ebene E ein. Damit ergibt sich aus den oben angegebenen Winkelwerten, daß bei der bevorzugten Ausführungsform das Gewinde 5 einen Flankenwinkel von ungefähr 44° aufweist. Die Übergänge der schraubenkopfseitigen Flanke 22 und der schraubenspitzenseitigen Flanke 20 zum Schraubenschaft 3 verlaufen relativ kantig, d.h. es ist lediglich ein relativ geringer Übergangsradius vorgesehen, was gegenüber einer Schraube mit stark abgerundeten Übergängen zu einer Verringerung des Einschraubwiderstandes führt.

Das Gewinde 5 der Schraube 10 erstreckt sich annähernd bis zur Schraubenspitze 4, wobei die Geometrie des Gewindes 5 sich auch im Bereich der Schraubenspitze 4 nicht ändert, so daß die oben angegebenen Winkel &bgr; und 7 der Flanken 20 bzw. 22 zu der zur Schraubenlängsachse 6 senkrechten Ebene E auch im Bereich der Schraubenspitze 4 und in einem Übergangsbereich zu ihr auftreten. Das Gewinde 5 bleibt auch im Bereich der Schraubenspitze 4 asymmetrisch bezüglich der Ebene E und besitzt im Bereich der Schraubenspitze 4 ein gleichschenkliges oder nahezu gleichschenkliges Profil (vgl. Fig. 2b), was dadurch erreicht wird, daß der Spitzenwinkel e am Gewindekerndurchmesser und die Winkel &bgr; und 7 entsprechend aufeinander abgestimmt sind. Eine gedachte, an dem Gewindekern anliegende Gerade G steht, im Schnitt betrachtet, dementsprechend nahezu rechtwinklig zur Winkelhalbierenden W der Flanken 20 und 22.

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Die Schraube 10 weist gegenüber herkömmlichen Schrauben, z.B. Schrauben mit einem Flankenwinkel von 50°, einen deutlich höheren Ausreißwiderstand auf. Dies wird u.a. dadurch erreicht, daß die Schraube 10 ein wesentlich größeres Schnittiefenverhältnis D/d, das vorliegend 1,6 beträgt, aufweist. Hauptsächlich jedoch wird der höhere Ausreißwiderstand dadurch bewirkt, daß der Winkel 7, den die schraubenkopfseitige Flanke 22 mit der Ebene E einschließt, größer als der Winkel &bgr; ist, die in die schraubenspitzenseitige Flanke 20 mit der Ebene E einschließt. Dadurch wird einerseits bereits beim Einschrauben das die Schraube 10 umgebende Material im Bereich der Flanke 22 stärker verdichtet, ohne seine Tragkraft zu verlieren, und andererseits wird bei Zugbelastung in Richtung Schraubenkopf 1 ein Verdichtungseffekt für das die Schraube 10 umgebende Material erzeugt, welcher radial nach außen gerichtet ist. Somit steigt die Festigkeit des die Schraube 10 umgebenden Materials im Bereich ihres Außendurchmessers deutlich an, wodurch sich der Ausreißwiderstand erhöht. Ein Abscheren des Materials im Bereich des Außendurchmessers der Schraube 10 wird damit verhindert.

Weitere Eigenschaften der Schraube 10, z.B. ihr Einschraubwiderstand oder die Werkstoffbelastung, können ebenso wie. der Ausreißwiderstand durch geringe Veränderung der Winkel &bgr; und 7 variiert werden.

Im Hinblick auf eine kurze Einschraubzeit der Schraube ist ein Gewindesteigungsverhältnis P/D von 0,63 ± 0,03 gewählt, das ungefähr dem 1,4-fachen des bei Spanplattenschrauben mit eingängigen Gewinden üblichen Steigungsverhältnisses von 0,40 bis 0,45 beträgt.

Ein schnelles und kraftsparendes Eindrehen der Schraube 10 wird auch durch eine optimierte geometrische Form der Schraube 10 im Bereich der Schraubenspitze 4 erreicht. Hierzu hat die Schraube 10 einen Spitzenwinkel &dgr; am Ge-

windeaußendurchmesser von ca. 35° und einen Spitzenwinkel e am Gewindekerndurchmesser von ca. 20°.

In Fig. 3 ist ein Walzbacken 24 gezeigt, mit dem die zuvor beschriebene Schraube 10 herstellbar ist. Der Walzbacken 24 weist ein Gewindeprofil auf, welches dem der Schraube 10 entspricht. Gewindefurchen 26, welche das Gewindeprofil bilden, sind somit entsprechend asymmetrisch im Querschnitt. Der Walzbacken 24 weist einen Einlaufbereich 28 auf, von dem nur der rechte Teil dargestellt ist. An diesen Einlaufbereich 28 grenzt ein Übergangsbereich 30 und an diesen wiederum ein Spitzenformungsbereich 32 an. Im Einlaufbereich wird das Gewinde 5 vorgeformt, im Übergangsbereich schließlich in seine endgültige Form gebracht, und im Spitzenformungsbereich 32 wird die Schraubenspitze 4 ausgebildet.

Zur Verringerung der für die Herstellung einer Schraube erforderlichen Energie haben die Gewindefurchen 26 im Einlaufbereich 28 und im Übergangsbereich 30 im Schnitt gesehen gleich geneigte Flanken, d.h. sämtliche in eine Richtung weisende Flanken der Gewindefurchen 26 schließen den gleichen Winkel mit einer Symmetrieebene S der Gewindefurchen 26 in diesen Bereichen ein. Die Symmetrieebene S erstreckt sich durch die tiefste Stelle einer Gewindefurche 26 und ist parallel in eine andere Gewindefurche 26 ver- . schiebbar, um die Winkel der Flanken der Gewindefurchen 26 festzulegen. Sämtliche z.B. in Richtung zur herzustellenden Schraubenspitze 4 weisenden Flanken der Gewindefurchen 26 schließen somit im Einlaufbereich 28 und im Übergangsbereich 30 einen gleichen Winkel mit der Symmetrieebene S ein, weshalb bei der Herstellung der Schraube 10 kein allzu starkes Umformen des Gewindes 5 zwischen dem Einlaufbereich 28 und dem Übergangsbereich 30 stattfindet, wie dies beispielsweise dann der Fall wäre, wenn die Flanken im Einlaufbereich 28 und im Übergangsbereich 30 andere Neigungen hätten.

Vorzugsweise schließen die Flanken der Gewindefurchen 26 auch im Spitzenformungsbereich 32 dieselben Winkel mit der

Symmetrieebene S wie im Einlaufbereich 28 und im Übergangsbereich 30 ein, wodurch sich weiter der Energieaufwand zum Ausformen des Gewindes 5 verringert, da ein geringerer Anpreßdruck erforderlich ist, der zu einer geringeren Reibung im Walzbacken 24 führt. Dies wiederum führt zu einem geringeren Werkzeugverschleiß. Die Gewindefurchen 26 weisen im Spitzenformungsbereich 32 ein gleichschenkliges oder annähernd gleichschenkliges Profil auf, wodurch die Ausformung des Gewindes 5 vereinfacht wird.

Da das Gewindeprofil im Walzbacken 24 dem der Schraube 10 entspricht, haben waagrechte Flächen zwischen einzelnen Gewindefurchen zumindest im Übergangsbereich 30 einen Abstand von der Schraubenlängsachse 6 der fiktiv im Walzbacken 24 hergestellten Schraube 10, der dem halben Kerndurchmesser d entspricht, und die Gewindefurchen 26 haben eine Tiefe, die sich aus (D-d)/2 bestimmt, wobei D der Nenndurchmesser der Schraube ist.

Claims

PATENTANWÄLTE Manzingerweg 7

european PATENT attorneys , D-81241 München

7. November 1996

Berner GmbH
Bernerstraße 4
74653 Künzelsau

Unser Zeichen; B 3244 DE G Ki/Ge

Schutzansprüche

1. Selbstschneidende Schraube (10), insbesondere Spanplattenschraube, mit einem Schraubenkopf (1) mit einer Antriebseinrichtung (2), einem im wesentlichen zylindrischen Schraubenschaft (3), auf dem ein Gewinde (5) gebildet ist, das ein asymmetrisches Profil hat und eine schraubenkopfseitige und eine schraubenspitzenseitige Flanke (22 bzw. 20) aufweist, wobei die schraubenkopfseitige Flanke (22) des Gewindes (5) einen größeren Winkel (7) mit einer zur Schraubenlängsachse (6) senkrechten Ebene (E) einschließt als die schraubenspitzenseitige Flanke (20), und einer Schraubenspitze (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Profil des Gewindes (5) im Bereich der Schraubenspitze (4) annähernd gleichschenklig ist.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Winkel (ß, &ggr;) der Flanken (20, 22) zu der zur Schraubenlängsachse (6) senkrechten Ebene (E) im Bereich der Schraubenspitze (4) und in einem Übergangsbereich zu ihr nicht ändern.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (20, 22) im Profil eine geradlinige Außenkontur haben.

4. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenkopfseitige Flanke (22) mit der zur Schraubenlängsachse (6) senkrechten Ebene (E) einen Winkel von 32° + 2° einschließt.

5. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenspitzenseitige Flanke (20) mit der zur Schraubenlängsachse (6) senkrechten Ebene (E) einen Winkel (ß) von 12° + 2° einschließt.

6. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (10) einen Spitzenwinkel (&dgr;) am Gewindeaußendurchmesser von 35° + 2° aufweist.

7. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (10) einen Spitzenwinkel

(e) am Gewindekerndurchmesser von 20° + 2° aufweist.

8. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (5) ein Steigungsverhältnis P/D von 0,63 + 0,03 aufweist.

9. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (5) ein Schnittiefenverhältnis D/d von 1,6 + 0,1 aufweist.

10. Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (10) ein mehrgängiges Gewinde aufweist.

11. Walzbacken zur Herstellung einer Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzbacken (24) Gewindefurchen (26) aufweist, die ein Gewindeprofil bilden, wobei in die gleiche Richtung weisende

Flanken der Gewindefurchen (26) in einem Einlaufbereich (28) und in einem Übergangsbereich (30) einen gleichen Winkel mit einer Symmetrieebene (S) der Gewindefurchen (26) in diesen
Bereichen einschließen.

12. Walzbacken nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in gleiche Richtung weisenden Flanken der Gewindefurchen (26) in dem Einlaufbereich (28), dem Übergangsbereich (30)
und in einem Spitzenformungsbereich (32) einen gleichen Winkel mit der Symmetrieebene (S) der Gewindefurchen (26) in
diesen Bereichen einschließen.