DE2035151A1

DE2035151A1 - Selbstfurchende Schraube

Info

Publication number: DE2035151A1
Application number: DE19702035151
Authority: DE
Inventors: Charles A Wilhamstown N J Wilson (V St A)
Original assignee: Standard Pressed Steel Co
Current assignee: SPS Technologies LLC
Priority date: 1969-02-27
Filing date: 1970-07-15
Publication date: 1972-01-20
Also published as: FR2055198A5; AU456026B2; AU1512270A; US3527136A

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstfurchende Schraube, d· h. eine Schraube, mit der ein .Innengewinde in ein Loch oder eine Bohrung gefurcht werden kann»

Es sind schon zahlreiche Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die dazu dienen, eine Bohrung oder ein Loch mit einem Innengewinde zu versehen, doch hat sich keine dieser Forrichtungen als vollständig zufriedenstellend erwiesen» Beispielsweise sind zum Herstellen von Innengewinden Gewindebohrersätze bekannt, ferner die sogenannten selbstschneidenden Schrauben, die gewöhnlich mit einem verjüngten Führungszapfen versehen sind, damit die Schraube leichter angesetzt und ausgerichtet werden kann.

Die Verwendung von Gewindebohrersätzen ist umständlich, und es ist dabei erforderlich, Gewindebohrer beim Einsetzen in das Loch, sorgfältig auszurichten, worauf durch Drehen des Gewinde-

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bohrers in dem Loch das Innengewinde gebildet, der Gewinde-"bohrer dann entfernt und die Schraube in das Gewinde!och eingeschraubt wird. Diese komplizierte Vorgangsfolge ist so zeitraubend, daß dies.e Herstellung von Gewindelöchern besonders in der Kassenproduktion sehr aufitfendig ist.

Selbstschneidende Schrauben können schneller 'montiert bzw. eingebaut, aber in der Technik nur beschränkt verwendet werden, wenn es auf hohe Genauigkeit ankommt,- weil eine derartige Schraube kein zuverlässiges Gegengewinde erzeugen kann und die mit diesen Schrauben ausgebildeten Gewinde nicht die Qualität haben, die-für eine Verschraubung von Teilen mit hoher Präzision erforderlich ist_o Ferner sind zahlreiche dieser selbstschneidenden Schrauben deshalb schwer zu montieren, weil zu ihrem Einschrauben ein hohes Drehmoment erforderlich ist.

Zur Herstellung von Gegengewinden hat man auch Furcnelemente benutzt, die unter Bezeichnungen xd.e Swageform, Taptite, Squareflow und Quintpoint bekannt geworden sind» Alle diese Elemente besitzen Vorsprünge bzw„ Nasen zum Gewindefurchen, die Spitze des betreffenden herkömmlichen Gewindes radial herausragen. Daher werden in diesen Vorsprüngen oder Käsen große Spannungen erzeugt, die eine Einsatzhärtung der Gewinde bzw. Schrauben erforderlich machena

Ein wichtiges Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer einstückigen Schraube zum Purchen eines hochwertigen Innengewindes, d. h. einer selbstfurchenden Schraube, zu deren Einschrauben ein kleineres Drehmoment genügt als bei den bekannten Gewindeherstellungsvorrichtungen und die sich in eine« Loch oder einer Bohrung selbst zentriert, so daß mit Hilfe der Schraube leicht ein Innengewinde rajsgebildet v/erden kanr».

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Eine solche- Schraube soll ihr Gewinde in einem Loch selbst furchen und nach der Montc-fe in den gefurchten Innengewinde selbstsichernd sein, so daß mit ihr ein .Gegengewinde hergestellt werden kann, das zusammeη mit dem Gewinde der solbcti'urchenden Schraube ein sichernd wirkendes Beibungs-Kioment erzeugt. ·

Die erfindungsgeiräße selbstfurchende Schraube ist gekennzeichnet durch einen zum Betätigen der Schraube dienenden Kopf und einen Schaft, der mindestens in einem Teil des Schafts ein. Außengewinde hat und der einen Führungszapfen besitzt, dessen Führungsfläche im Durchmesser kleiner ist als das mit einem Gewinde zu versehende Loch, so daß der Führungszapfen leicht in das Loch eingeführt werden kann, wobei der Führungszapfen einstückig mit mehreren nockenförmigen Gewindefurchvorsprungen ausgebildet ist, die sich von dem Führungszapfen radial auswärts erstrecken und im Abstand von dem Kopf entgegengesetzten Ende des Schafts angeordnet sind und deren Ausladung gegenüber dem Durchmesser des Führungszapfens von Null auf ein Maximum zunimmt und danach von diesem Maximum wieder, auf Null abnimmt.

Die selbstfiirchende Schraube nach der Erfindung besitzt' einen Schaft mit einem Führungszapfen, der in ein gewindeloses Loch in einem Ketallteil eingeführt werden kann» Im Abstand von dem freien Ende des Führungssapfens sind mehrere ■nockenförai-ge Gewindefurchelemente vorgesehen,die dazu dienen, zunächst die Schraube in einem gewindelosen Loch zu Bentrie?^en und dann beim Drehen der Schraube in dem Loch ein Innengewinde auszubilden. Die Gewindefurchelemente sind so gestaltet, daß das Innengewinde im Metall durch elastisches radial auev.'ärtsgerichtetes Drücken gefurcht wird. Wenn die njbckenförirJ-cen Furchelemente aus dem gefurchten Gewinde wieder--ausgetreten sind, entspannt sich das Metall radial einwärts' und übt auf die Schraube eine Sieherungswirkung aus, sobald die no'cl-renförnigen Spurenelemente vollständig durch

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das Loch getreten sind, so daß die Schraube sich nicht selbsttätig lösen kann. Bei der erfindungsgemäßen Schraube

stehen die nockenförmigen Furchelemente nicht radial über die zugeordnete Gewindespitze vor, und sie erstrecken sich über einen ausgedehnten Umfangsteil des Gewindes. Es besteht daher keine Notwendigkeit, die Schrauben einsätzzuhärten, weil die Furchelemente keinen Dberbeanspruchungen ausgesetzt sind.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung hat die Schraube einen Führungszapfen, der in eine gexri-ndelose Bohrung oder ein gewindeloses bzw. glattes"Loch eingeführt werden kann und an dessen freiem Ende in einem bestimmten Abstand ein erstes Paar von einander diametral gegenüberliegenden, nockenförmigen Vorsprüngen vorgesehen ist, die beim Drehen der Schraube an der Innenwandung

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des Loches angreifen ,sich in diese eindrücken und dadurch mit der Ausbildung des Innengewindes beginnen* Ein zweites Paar von einander diametral gegenüberliegenden, nockenförmigen Vorsprün gen ist in einem der Steigimgshöhe des zu furchenden bzw. zu walzenden Gewindes oder einem ganzzahligen Vielfachen dieser Steigung entsprechenden Abstand von dem ersten Paar von nokkenförmigen Vorsprüngen angeordnet. Die Vorsprünge des zweiten Paares greifen nacheinander in die Furche ein, die von dem ersten Paar von riockenförmigen Vorsprüngen in der Wandung ausgebildet worden ist, und drücken beim Drehen der Schraube im Loch den Werkstoff im Bereich der Furche weiter auswärts, so daß in dem Loch ein Innengewinde ausgebildet wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung hervor. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Gewindefurchschraube; ■.-'-■

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht des zum Gewindefurchen dienenden Endteils der Schraube;

Fig. 3 eine Stirnansicht der Gewindefurchschraube und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2, mit

einem ersten Gewindefurchvorsprung; 'Fig. 5 .

6 und 7 je einen Schnitt längs der Linie 5-5» 6-6 bzw. 7-7 in Fig. 2;

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 2, mit einem weiteren Gewindefurchvorsprung;

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Fig·. 9,

10 und 11 je einen Schnitt längs der Linie 9-9, 10-10 bzw.
11-11 in Fig. 2;

Pig. 12 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung mit der gegenüberliegenden Seite der Gewindefurchschraube;

Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie 13-13 in Fig. 12
mit einem anderen' Gewindefurchvorsprung;

Fig. 14, ' .

15 und 16 je einen Schnitt längs der Linie 14-14, 15-15 bzw. 16-16 in Fig. 12;

Fig. 17 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung einer anderen Ausführungsform; und.

Fig. 18 eine den Figuren 2 und 17 ähnliche Darstellung
einer v/eiteren Ausführüngsform.

Die in Fig. 1 gezeichnete Befestigungsschraube 20 besitzt
einen abgesetzten Sechskantkopf 22 sowie einen Schaft 24 mit
einem Gewinde 26 und einem Führungszapfen 28. Anstelle des abgesetzten Sechskantkopfes kann man zum Betätigen der Schraube natürlich auch einen anderen Kopf verwenden, z.ü. einen Innensechskantkopf. Im Abstand τοπ dem freien Ende 29 des Schaftes 24 ist der Führungszapfen 28 mit nockenföririigen Vorsprüngen 30,

32 ausgebildet,, .die radial auswärts vorstehen und zum Furchen dienen und.

eines Innengewindes/an der Wandung einer gewindelosen Bohrung oder eines (nicht dargestellten) gewindeiosen Loches
angreifen können.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schraube 20 in der ganzen Länge ihres Schaftes 24 mit einem Gewinde versehen. Es verfsteht sich jedoch, daß man auch eine Schraube

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verwenden kann, deren Schaft einen gewindelosen Teil besitzt (Ansatzschraube), "obei der Durchmesser des gewindelosen Schaftteils wenigstens ebenso groß ist wie der .Außen durchmesser des Gewindes 26.

Gemäß Fig. 2 besitzt der Führungszapfen 28 zwei zur Führung dienende Flachgewinderippen 34 und 36.

Die Schraube 20 ist für eine bestimmte Lochgröße bestimmt, wobei der Durchmesser der Flachgewinderippen 34-, 36 so gewählt ist, daß das Loch, in das die Gewindefurchschraube 20 eingebaut werden soll, stets ein Übermaß gegenüber den Flachgewinderippen 34, 36 hat und die Gewindefurchschraube 20 leicht in die Bohrung oder das Loch eingeführt werden kann, die bzw. das mit einem Innengewinde versehen werden soll.

Da der Führungszapfen 28 im Durchmesser kleiner ist als das Loch, für das die Schraube 20 bestimmt ist, kann diese selbst dann leicht in die Bohrung eingeführt werden, wenn die Schraube gegenüber der Achse der Bohrung etwas verkantet ist. Nach dem Einsetzen der Schraube 20 in eine gewindelose Bohrung wird die Schraube in der Bohrung gedreht, so daß der erste nockenförmige Vorsprung 30 an der gewindelosen Wandung der Bohrung angreift.

Der nockenförmige Vorsprung 30hat denselben Steigungswinkel wie das zu furchende Gewinde und steigt von einem Punkt 38, an dem der Angriff an der Bohrungswandung beginnt und an dem ■ der Vorsprung 30 gegenüber dem Durchmesser der Führungs-Gewinderippen 34, 36 die Ausladung Null hat, zu einem Punkt 40 an, an dem der Vorsprung die größte Ausladung hat. Der Vorsprung *30 erstreckt sich auf dem Umfang des Führungszapfens in einem Bogen mit einein eingeschlossenen Winkel von 70 bis "150° und hat in dem in Fig.1 gezeigten Ausfulirungsfceispiel einen eingeschlossenen Winkel

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von 90°. Dabei hat der ansteigende Teil des Vorsprunges 30. vom Punkt 38 zu dem am weitesten ausladenden Punkt 40 einen eingeschlossenai Winkel von 45° und sein abfallender Teil vom Punkt 40 bis zu dem Punkt 42, an dem der Vorsprung gegenüber dem Durchmesser der Führungs-Gewinderippen 34, 36 die Ausladung Null besitzt, ebenfalls einen eingeschlossenen Winkel von 4-5°.

Der nockenförmige Vorsprung 30 verjüngt sich von einer allgemein ellipsenförmigen Basis zu einer Außenkante 44» die an der Wandung der Bohrung oder des Loches, in der bzw. dem die Gewindefurchschraube 20 gedreht wird, angreift und diese Wandung furcht. Zunächst erfolgt die Berührung zwischen dem Vorsprung 30 und der Wandung der Bohrung nur an einem Punkt der Außenkante 44. Bei fortschreitendem Drehen der Schraube 20 greift der nockenförmige Vorsprung 30 ·zunehmend in die Wandung der Bohrung ein, so daß diese auch von den schrägen Flanken 45 des nockenförmigen Vorsprungs 30 berührt und mit zunehmender Berührungsfläche auch mehr Material der Wandung verdrängt wird.

Aus den Figuren 4 bis 7 geht hervor, daß die zum Gewindefurchen dienende Außenkante 44 und die Flanken 45 dem Anstieg und Abfall des nockenförmigen Vorsprungs 30 entsprechend aus-.gebildet sind, so daß auch die Ausladung der Außenkante 44 und der Flanken 45 vom Punkt 38 zu dem am weitesten ausladenden Punkt 40 zunimmt und dann bis zu dem Punkt 42 wieder ab- ' nimmt.

Es genügt zwar ein einziger nockenförmiger Vorsprung 30 zum Einleiten des Purchens eines Gewindes in einer Bohrung oder einem Loch, doch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dia-, metral gegenüber dem ersten Vorsprung 30 einen zweiten, gleichartigen Vorsprung 30a vorzusehen. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel greift daher beim Drehen der Schraube 20 in einem gewindelosen Loch zunächst der nockenförmige

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Vorsprung*3Ö an der Lochwandung an. Nach einer genügenden Drehung der Schraube um 180° greift auch der zweite Vorsprung 30a an dem loch an. JBr bewegt sich dabei in der Furche, deren Bildung durch die Außenkante 44 und die Flanken 45 des ersten nockenförmigen Vorsprunges 30 eingeleitet worden ist. Da die Außenkanten 44» 44a und die Elanken 45, 45a infolge des Anstiegs und des Abfalls der nockenförmigen Vorsprünge 30, 30a fortschreitend an der Wandung angreifen, wird deren Material zumindest teilweise elastisch verdrängt.

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Zunächst wird das Wandungsmaterial daher entsprechend der größten Ausladung des nockenförmigen Vorsprunges verdrängt, worauf das verdrängte Material sich teilweise elastisch entspannen kann, so daß die endgültige Verdrängung kleiner ist, als es der größten Ausladung entsprechen würde.

Die nockenförmigen Vorsprünge 30, 30a unterstützen das axiale Ausrichten der Schraube 20 derart, daß die Schraube mit dem loch koaxial ist, in das sie eingesetzt worden ist. Da die Außenkanten 44, 44a die Lochwandung im wesentlichen in einer Linie berühren und der Außendurchmesser des Führungszapfens .kleiner ist als der Lochdurchmesser, kann die 'Schraube'20 um die Außenkanten 44, 44a gekippt und axial ausgerichtet werden, wenn sie zunächst schräg in das Loch eingesetzt worden ist. Die nockenförmigen Vorsprünge 30, 30a leiten ferner die Bildung des Gewindes dadurch ein, daß sie durch Verdrängen von Material der Lochwandung diese zur Ausbildung eines Gewindes vorfurchen.

Beim fortschreitenden Einschrauben der Schraube in die Bohrung greift der nächste nockenförmige Vorsprung 32 an der Wandung des' Loches an. Br bewegt sich dabei entlang der von den Vorsprüngen 30, 30a in der Lochwandung ausgebildeten Furche. Der Vorsprung 32 hat ebenfalls denselben Steigungswinkel wie

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das herzustellende Gewinde und sein Abstand von dera nocken, förmigen Vorsprung- 30 entspricht der Steigung oder einem ganzzahligen Vielfachen der Steigung dieses Gewindes. Wie am besten aus Fig. 8 bis 11 ersichtlich ist, steigt der nockenförmige Vorsprung 32 von dem Punkt 50, en dem der Vorsprung 32 gegenüber dem Durchmesser des Führungszapfens 28 die Ausladung ITuIl hat, zu dem am weitesten ausladenden Punkt 52. Von dem Punkt 52 fällt der Vorsprung 32 wieder zu dem Punkt 54 ab, an dem der Vorsprung 32 gegenüber dem Durchmesser des Führungszapfen 28 wieder die Ausladung ITuIl hat. Der Vorsprung 32 hat einen eingeschlossenen Winkel von 120°, so daß der ansteigende Teil 50-52 und der abfallende Teil 52-54 jeweils einen eingeschlossenen Winkel von, 60° aufweisen«, Der nockenförmige Vorsprung 32 besitzt eine Außenkante 56» die ebenfalls denselben Steigungswinkel hat wie das herzustellende Gewinde und deren Axialabstand von der Außenkante 44 der Steigung oder einem ganzzahligen Vielfachen der Steigung des herzustellenden Gewindes entspricht. Der größere Winkel des nockenförmigen Vorsprunges 32 gestattet einen allmählicheren Eingriff des Vorsprunges in die Wandung, so daß deren plastische Verformung erleichtert wird.

Gemäß Fig. 12 liegt dem Vorsprung 32 ein weiterer nockenförmiger Vorsprung 32a gegenüber, der denselben Steigungswinkel hat wie das von dem nockenförmigen Vorsprung 32 gefurchte Gewinde und dessen Abstand von dem Vorsprung 30a der Steigung oder einem ganzzahligen Vielfachen der Steigung dieses Gewindes entspricht. Ähnlich wie die nockenförmigen Vorsprünge 30, . 30a steigt der nockenförmige Vorsprung 32a von dem Punkt 50a, an dem der Vorsprung 32a gegenüber dem Durchmesser des Führungszapfens 28 die Ausladung Hull hat, zu einem am weitesten. ausladenden Punkt 52a, worauf ein Abfall von dem Punkt 50a zu dem Punkt 5^-a folgt, an dem der Vorsprung 32a gegenüber dem Durchmesser des Führungszapfens 28 wieder die Ausladung Null

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hat. Der Vorsprung 52a hat wie die Vorsprünge 30, 50a einen Winkel von 90°.

Die größte Ausladung der in 3?ig. 14 bis 16 gezeigten Außenkante 56a des Vorsprunges 32a ist größer als die Gewindetiefe des zu furchenden Innengewindes; Da der nockenförmige Vorsprung 52a an der am weitesten ausladenden Stelle über den Außendurchmesser des Schraubengewindes 26 vorsteht, kann sich das verdrängte Wandungsmaterial elastisch entspannen, und das Schraubengewinde 26 dreht sich, schließlich frei in dem gefurchten Innengewinde. Infolgedessen kann die Schraube bis zu dem empfohlenen Anzugsmoment angezogen werden, weil zum Unterschied von anderen zur Gewindeherstellung dienenden Schrauben keine'Anzugskraft durch die Reibung zwischen dem Schraubengewinde und dem Innengewinde verlorengeht. In den bekannten zur Gewindeherstellung dienenden Schrauben, bei denen das Gewinde der Schraube selbst zum Herstellen des Innengewindes verwendet wird, ist zwischen der Schraube und dem mit dem Innengewinde versehenen Teil ständig ein Reibungsmoment vorhanden, das zu einem Verlust von bis zu 50 i» des Anzugsmoments führen kann. ·

Gemäß Pig... H ist der nockenförmige Vorsprung 32a an seinem am weitesten ausladenden Punkt 52a mit zusätzlichen schrägen Planken 58 versehen, die eine etwas breitere Angriffsfläche bilden. Letztere gleitet in der Furche, die von den nockenförmigen Vorsprüngen 30, 3Öa und 32 gebildet worden ist. Diese etwas breitere Angriffsfläche bewirkt eine Verdrängung von .Wandungsmaterial bis zu einem so großen Außendurchmesser des Innengewindes, daß das Gewinde 26 auf dem Schaft der Schraube in das Innengewinde leicht hineingeschraubt werden kann.

Es hat sich gezeigt, daß zum Gewindefurchen in den meisten Fällen zwei Paare von einander diametral gegenüberliegenden, nockenf örniigen /orsprüngen genügen. Han kann jedoch im Nahmen

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der Erfindung nocken!'örmige Vorüprünge auch in einer Amjahl anwenden, die größer oder kleiner ist als in .dem hier dargestellten . Aiusf uhr ungß bei spiel mit vier derartigen Vorsprüngen. Auch brauchen die Vorsprünge einander nicht diametral gegenüberzuliegen, sofern sie denselben Steigungswinkel haben und ihre Axialabstände der Steigung des zu furchenden Gewindes angepaßt sind. Im Iiahmen der Erfindung kann, man daher auch eine größere Anzahl von nockeni'örmigen Vorsprüngen verwenden, die in unregelmäßigen Winkelabständen um den Schaft der Schraube 20 herum verteilt sein können.

Die Stirnfläche des Schaftes 24 kann eine gekümpelte Vertiefung 31 besitzen, die eine ringförmige Schneide 33 (vergl. Fig. 2 und 3) am Umfang der Stirnfläche 29 begrenzt. Die Schneide 33 bildet eine Stanzschneide, so daß sich die Schraube 20 als Stanzwerkzeug verwenden läßt, das in dickes Blech hineingedrückt werden kann, um ein Loch darin auszustanzen. Wenn die Schraube 20 ihr eigenes Loch ausgestanzt hat, wird in diesem mit Hilfe der nockenförmigen Vorsprünge 30, 30a, 32 und 32a ein Innengewinde in der vorstehend angegebenen Weise ausgebildet. Man kann die Schraube 20 daher dazu verwenden, in einem Blech sowohl ihr eigenes Loch als auch in diesem ein Innengewinde herzustellen.

Pig. 17 und 18 zeigen andere Ausführungsformen des zum Gewindefurchen dienenden Endteils der Schraube 20. Die in Pig. 14 gezeigte Schraube 20' besitzt einen Führungszapfen.28', der mit Vorsprüngen 30' und 32'. zum Furchen des Innengewinden in der Bohrung versehen ist. Da der Führungszapfen 28' kein Flachgewinde besitzt, ist die Schraube 20' selbsthemmend, d.h. es ist schwierig, die eingebaute Schraube 20' wieder herauszunehmen, weil der Durchmesser des FUhrungszapfen« ?.tt* größer ist als der Innendurchmesser des hergestellten Innengewindes.

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PAD ORIQlNAl.

Bei der in Fig. 18 dargestellten Ausführungsform hat die Schraube 2ü" z"<.n Gev/indeherstellen dienende, nocken-. förrnige Vorspränge 30" und 32". Die Flachgewinderippen 34" und 36" des-Führungsapiens haben eine gerändelte Kopffläche Die iait dem in Fig. 18 dargestellten Führungszapfen versehene Schraube 20" wird beispielsweise zum Herstellen eines Innengewindes in einen Loch verwendet, dessen Wandung mit einem Anstrich oclor Belan versehen ist. Beim Drehen der Schraube 20" in der Bohrung oder dem Loch, deren bzw. dessen Wandung mit einem Anstrich versehen ist, entfernt die gerändelte Fläche 60 den Anstrich von der Wandung, wodurch das Furchen des Innengewindes erleichtert wird. Man kann die Schraube 20" auch zum Reiben oder Kalibrieren eines vorgebohrten Loches vor dem Furchen eines Innengev?indes verwenden.

Die erfindungsgemäße Schraube 2ü dient zum Furchen eines Innengewindes mit Hilfa der erst ansteigenden und dann abfallenden Angriffsflächen der nockenförmigen Vorsprünge 30, 30a, 32 und 32a. Beim Furchen des Gewindes wird die Angriffsfläche zuerst größer und dann kleiner, so daß der Widerstand gegen das Drehen der Schraube in dem Loch abnimmt. Dieser Drehwiderstand bzw. das Einschrauhnoment ist beträchtlich kleiner als das zum Einschrauben herkömmlicher Einrichtungen zum Herstellen von Gewinden, z.B. von selbstschneidenden Schrauben und dergleichen, erforderliche Einschraub moment. Infolgedessen kann man Innengewinde beträchtlich leichter furchen, ohne daß zusätzliche Werkzeuge erforderlich sind.

Die zuerst zur Wirkung gelangenden nockenförmigen Vorsprünge 30, 30a dienen ferner als Führungsnocken, welche den Vorschub der Schraube 20 in dem Loch erleichtern, ohne daß eine Axialkraft erforderlich ist. Die Schraube tritt nur unter der Wirkung des auf die Schraube, ausgeübten Drehmoments in einLoch ein. - ■ ·■■'--

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Die Führungsnocken 30, 30a dienen ferner zum anfänglichen Ausrichten der Schraube bzw. zum automatischen Ausgleich jeder anfänglichen Neigung der Schraube 20 in dem Loch. Da jeder der zum Furcher, des Gewindes dienenden Yorsprünge infolge seinea allmählichen Anstiegs fortschreitend zur Wirkung gelangt·, wird das metallische Material der Bohrungswandung elastisch verdrängt und dadurch gefurcht, so daß man ein glattes, gratfreies Gewinde von besserer Qualität erhält, als sie durch einen Schneidvorgang, z.B. mit Satzgewindebohrern, hergestellte Gewinde haben. Da das Furchen des Gewindes durch eine teilweise elastische Verformung erzielt wird, kann sich das verformte Wandungsmaterial teilweise entspannen, wenn der letzte nockenförmige Vorsprung 32a durch das Loch hindurchgedreht worden ist. Nachdem sich der zum Herstellen des Gewindes dienende Bndteil der Schraube durch das Loch hindurchbewegt "hat,, ist daher ein Widerstand gegen das Herausdrehen des zum Herstellen des Gewindes dienenden üJndteils der Schraube 20 aus dem Gewindeloch vorhanden. Dieser Widerstand bewirkt eine Selbsthemmung, so daß sich die Schraube 20 nicht, ohne weiteres aus dem Loch herausdrehen kann. Zum Herausnehmen der zum Herstellen eines Gewindes dienenden Schraube aus einem Loch, in dem sie eingebaut ist, muß daher ein Drehmoment aufgebracht werden, das bis zu 25 °/° des Einschraub-Drehmoments betragen kann.

Anstelle der Anordnung von zum Gewindefurchen dienenden Vorsprüngen, die ein leichtes Einschrauben des Gewindes 26 in das gefurchte Innengewinde ermöglichen, kann man die Ausladung der nockenfö'rraigen Vorsprünge 30 und 32 auch so wählen, daß zwischen dem Gewinde 26 und dem gefurchten Innengewinde ein vorherbestimmtes Reibungsmoment wirksam ist. Die Ausladung der nockenförnigen Vorsprünge 30, 32 bestimmt somit die Passung zwischen dem Schraubengewinde 26 und dem mit Hilfe des .ündteils der Schraube gefurchten Innengewinde, wenn 'die

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miUtäiü CiACJ BAD ORDINAL

Vorspränge nur cine kleine Ausladunβ gegenüber dem Außendurchiaecser des G ev; in des 26 haben, ■ "bewirkt"nach dem Furchen des. Innengewinde.^-die elastische Eritsijanmmc der Bolirunpswenduns,. claii swicchen dem Schraubengewinde 26 und dem Innengoviinde ein Pre;:r.ii:i: bzvj. ein-EeilvunKcmoiiient-vorhanden ist, das den inneren T.osdrehmorient entKe^env/irkt, wie es z. B. bei Schwingungen-, Srschüttüinmgen u. dgl. auftreten Kann.

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BADORfßJNAL

Claims

Patuitanwdh*

Dlpl.'lng. A. Gronecker

Dr.-Ing. H. Kim.Jic ,<

Dr.-lng. W. Stock ma ir

Patentansprüche

(. 1. Belbstf urchende Schraube, gekennzei.cn η- et durch einen zum Betätigen der Schraube (20, 2O¹, 20") dienenden Kopf (22) und einen Schaft, der mindestens in einem Teil (24) des Schafts ein Außengewinde (26) hat und der einen Führungszapfen (28, 28·) besitzt, dessen Führungsfläche (34, 36; 34", 36") im Durchmesser kleiner ist als das mit einem Gewinde zu versehende loch, so daß der Führungszapfen (28, 28') leicht in das Loch eingeführt werden kann, wobei der Führungszapfen (28, 28^f) einstückig mit mehreren nockenförmigen Gewindefurchvorsprüngen (30, 30a, 32, 32a; 30', 32'; 30", 32") ausgebildet ist, die sich von dem Führungs zapf en (28, 28·) radial auswärts erstrecken und im Abstand von dem dem Kopf (22) entgegengesetzten Ende des Schafts angeordnet sind und deren Ausladung gegenüber dem Durchmesser des Führungszapfens (28, 28') von Null (bei 38, 50, 50a) auf ein Maximum (bei 40, 52, 52a) zunimmt und danach von diesem Maximum wieder auf Null (bei 42, 54, 54a) abnimmt.

2. Gewindefurchsehraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die nockenformigen Vorsprün-

Be.strimmten ge (30, 30a, 32, 32a; 30·, 32·; 30", 32") in/Winkelabständen voneinander am Umfang des FührungsZapfens (28, 28') angeordnet sind und ihr Steigungswinkel sowie ihr gegenseitiger Axialabstand dem Steigungswinkel bzw. der Steigung des zu furchenden Gewindes entspricht»

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3. Serbstfurchende Schraube nach Anspruch 1 oder 2', dadurch g e k e η η ζ eic h η e t , daß jeder der nockenförmigen Vorsprünge (30, 30a, 32, 32a; 30·, 32'; 30", 32») mit dem Schaft einstückig ist und sichvon einer ellipsenförmigen Basis zu einer Außenkante (44, 44a, 56, 56a) verjüngt, die entsprechend dem Steigungswinkel des zu furchenden Gewindes gegenüber der Achse der Schraube(20) geneigt ist, wobei der Axialabstand zwischen diesen Außenkanten (44-56 bzw. 44a-56a) von untereinander axial fluchtenden Vorsprüngen (30, 32 bzw. 30a, 32a) einem einstückigen'ganzzahligen Vielfachen der Steigung des zu furchenden Gewindes entspricht.

4.Seihstfurchende Schraube nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß mindestens zwei Paare von nockenförmigen Vorsprüngen (30, 30a und 32, 32a) vorgesehen sind und die Vorsprünge jedes Paares einander diametral gegenüberliegen.

5.SeTb stfurchende Schraube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Axialabstand zwischen den Paaren von nockenförmigen Vorsprüngen (30, 30a; 32, 32a) einem ganzzahligen Vielfachen der Steigung des zu furchenden Gewindes entspricht.

e.Selbstfurchende Schraube nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß sich die nockenförmigen Vorsprünge (30, 30a, 32, 32a; 30·, 32«; 30", 32") von dem Umfang des Schafts über einem Bogen auswärts erstrecken, der einen eingeschlossenen Winkel von 70 "bis 150°. hat.

7.Selbstfurchende Schraube wenigstens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens einer der nockenf örmigen Vorsprünge (30, 30a, 32a) einen eingeschlossen-« Winkel von etwa 90° hat und die Ausladung des Vorsprunges

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gegenüber dem Durchmesser des Führungsza?fens (28) über einen eingeschlossenen Winkel von etwa 45° von EuIl (bei 38, 5Oa) auf ein Maximum (bei 40, 52a) zunimmt und über einen eingeschlossenen Winkel von etwa 45° von diesem Maximum (bei 40, 52a) wieder auf Hull (bei 42,54a) abnimmt.

8. Selbstfurchende Schraube wenigstens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens einer der nockenförmigen Vorsprünge (32) einen eingeschlossenen Winkel von etwa 120° hat und die Ausladung dieses""Vorsprunges gegenüber dem Durchmesser des Führungszapfens (28) über einen eingeschlossenen Winkel von etwa 60° von Null (bei 50) auf ein Maximum (bei 52) zunimmt und über einen eingeschlossenen Winkel von etwa 60° von dem Maximum (bei 52) wieder auf Null (bei 54) abnimmt.

9. Selbstfurchende Schraube wenigstens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß einer der nockenförmigen Vorsprünge (32a) in seinem mittleren Teil (bei 52a) eine Gewindedurchfläche hat, die im Querschnitt gesehen von der Basis konvergierende untere Flankenteile und von den unteren Flankenteilen zu der Außenkante (56a) konvergierende obere Flankenteile (58) hat.

1Ό. Selbstfurchende Schraube wenigstens nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Führungszapfen (28) mehrere Führungsgewinderippen in Form von Flachgewinderippen (34,36;34",36") hat,von denen sich die nockenförmigen Vorsprünge (30, 30a, 32, 32a; 30", 32") erstrecken.

11, Selbstfurchende Schraube nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine der Flachgewinderippen (34·"» 36") eine aufgerauhte Kopffläche" (60) hat, die dazu dient, unter JReibung an der Wandung einer mit dem Innengewinde zu versehenden Bohrung anzugreifen und gegebenenfalls einen auf dieser Wandung vorhandenen Überzug abzuschaben bzw. zu entfernen.

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^.Selbstfurchen&eSchraube wenigstens nach Anspruch 3, dadurch ge kenn ze i c h η e t , daß der Pührungszapfen einen zum Eingriff in das Loch bestimmten, zylindrischen Teil besitzt, dessen Durchmesser größer ist als der Kerndurchmesser des gewindetragenden Teils der Schraube, wodurch ein Lösen bzw. Herausschrauben der in ein Loch eingeschraubten Schraube erschwert bzw. verhindert ist. .

13« Selbstf urchende Schraube, g e k e η η ζ e ic h η et durch einen zum Antrieb der Schraube geeigneten Kopf (22) und einen Schaft, der mindestens auf einem Teil (24) des Schaftes ein Außengewinde (26) und der einen Führungszapfen (28, 28') besitzt, welcher eine zum Angriff an einer Lochwandung bestimmte Fläche aufweist, die mit mehreren zum Furchen eines Gewindes dienenden und sich von dem Führungszapfen (28, 28') radial auswärts erstreckenden nockenförmigen Vorsprünge (30, 30a, 32, 32a; 30', 32»; 30", 32") versehen ist, deren Ausladung gegenüber dem Führungszapfen von Null (bei 38, 50, 50a) auf ein Maximum (bei 40, 52, 52a) zunimmt und von dem Maximum wieder auf Null (bei 42, 54, 54a) abnimmt, wobei das Maximum der Ausladung so gewählt ist, daß eine vorherbestimmte Passung zwischen dem Außengewinde (26)·des Schafts und dem gefurchten Innengewinde erhalten wird.

14.Selbstfurchende Schraube nach Anspruch 13, dadurch g e kenn ze lehnet, daß die Vorsprünge (30, 30a, 32, 32a; 30', 32V; 30", 32") über den Außendurchmesser des Außengewindes (26) des Schaftes vorstehen, so daß sie ein Innengewinde furchen, in welches das Außengewinde des Schafts frei hineingeschraubt werden kann.

15. Selbstfurchende Schraube nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge k e η η ζ e i c h η e t , daß die Vorsprünge höchstens bis zum Außendurehmesser de*·; Außengewindes des Schaftes radial

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vorstehen, so daß beim Einschrauben des Außengewindes des Schaftes in das gefurchte Innengewinde ein vorherbestimmtes Reibungsmoment auftritt.

16. Selbstfurchende Schraube, gekennzeichnet durch einen Schaft, der einen Führungszapfen (28, 28') besitzt, der passend in ein gewindeloses Loch einsetzbar ist und von dem sich ein zum Gewindefurchen dienender Vorsprung (30, 30'; 32, 32'; JO',- 32·; 30", 32") erstreckt, der in der Draufsicht eine elliptische Basis und Flanken (45, 45a) hat, die auswärts zu einer Außenkante (44,- 44a, 56, 56a) konvergieren, die denselben Steigungswinkel hat wie das zu furchende Gewinde, wobei der Vorsprung (30, 30'; 32, 32'; 30', 32·.; 30", 32") sich am Umfang des Führungszapfens (28, 28') über einen Bogen mit einem eingeschlossenen Winkel von 70° bis 150° erstreckt und wobei die Ausladung des Vorsprungs gegenüber dem Führungszapfen (28, 28') von einem Minimum (bei 38» 50, 50a) a^m einen Ende des Vorsprungs bis zu einem Maximum (bei 40, 52, 52a) zunimmt und von diesem wieder zu einem Minimum (bei 42, 54·» 54-a) am anderen Ende des VorSprungs abnimmt.

17· Selbstfurchende Schraube nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß auf dem Führungszapfen (28, 28') mehrere Vorsprünge (30, 30'; 32, 32'; 30', 32'; 30", 32") vorgesehen sind, die Je eine zum Angriff an der Lochwandung bestimmte Außenkante (44, 44a, 56, 56a) haben, die denselben Steigungswinkel hat wie das zu furchende Gewinde.

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18. Selbstfurchende Schraube nach Anspruch 16 oder 17»' d a*d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die VorSprünge in zwei Paaren (30, 30' und 32, 32') angeordnet sind, deren Axialabstand voneinander, einem ganzzahligen Vielfachen der Steigung des zu furchenden Gewindes entspricht.

19· Selbstfurchende Schraube wenigstens nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnfläche des Schafts eine zum Ausstanzen von Blech geeignete Schneide (33) vorgesehen ist, so daß die Schraube zum Ausstanzen eines Loches aus einem Blechstück und zum Furchen eines Innengewindes in dem Loch geeignet ist.

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