DE19803672A1

DE19803672A1 - Self-tapping screw able to provide up to 100 per cent thread cover

Info

Publication number: DE19803672A1
Application number: DE19803672A
Authority: DE
Inventors: Bernd Weidner
Original assignee: Adolf Wuerth GmbH and Co KG
Current assignee: Adolf Wuerth GmbH and Co KG
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-08-05

Abstract

The screw has a head (2) and a shaft (1) with an inner thread (5) which acts as a self-tapping thread, and a tip (7) which acts as a drill, with two cutting edges (8) running parallel to each other. The thread may be trilobular. The cutting edges are of a length to provide the required degree of thread cover. The length of the cutting edges may equal the core diameter of the screw shaft.

Description

Die Erfindung geht aus von einer selbstbohrenden Schraube. Solche Schrauben enthalten einen Schraubenkopf, einen mit einem Gewinde versehenen Schraubenschaft und im Bereich der Schraubenspitze zwei Schneidkanten. Diese Schneidkanten erzeugen ähnlich wie bei einem Spiralbohrer ein Loch, dessen Durchmesser größer ist als der Kerndurchmesser des mit dem Gewinde versehenen Schraubenschaftes. Ein Beispiel für eine solche Schraube ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 31 26 355 bekannt. Beim Einschrauben wird ein Teil des Materi als so verformt, daß es gegenüber dem Umfang des Loches nach innen gedrückt wird. Beim Herstellen des Loches entstehen Bohrspäne, die abgeführt werden müssen. Der Vorteil einer solchen Schraube liegt darin, daß kein Loch vorgebohrt werden muß. Es ist jedoch keine vollständige Gewindeüberdeckung möglich. Teilweise liegt die Gewindeüberdeckung nur bei 30%.The invention is based on a self-drilling screw. Such screws contain a screw head, one with a threaded screw shaft and in the area of Screw tip two cutting edges. These cutting edges create a hole similar to a twist drill Diameter is larger than the core diameter of the with the Threaded screw shaft. An example of a such screw is from the German patent application 31 26 355 known. When screwing in part of the material as deformed so that it is facing the circumference of the hole is pressed inside. Made when making the hole Drilling chips that have to be removed. The advantage of one Such screw is that no hole is drilled got to. However, it is not a complete thread coverage possible. Sometimes the thread coverage is only 30%.

Ebenfalls bekannt sind furchende Schrauben, die in ein vorher hergestelltes Loch eingeschraubt werden und bei denen das Gewinde nur durch eine Verformung hergestellt wird, also ohne einen Schneidvorgang. Solche Schrauben haben den Vorteil, daß beim Herstellen des Gewindes keine Späne entstehen und daß es möglich ist, eine bis zu hundertprozentige Gewindeüberdeckung zu erhalten. Hierzu ist es allerdings erforderlich, den Durchmesser des Loches, in das die Schraube eingeschraubt wird und in dem sie ein Gewinde formt, sehr genau auf die Abmessungen der Schraube abzustimmen. Da bei der Verwendung solcher Schrauben keine Späne entstehen, eignet sich diese Schraube auch für solche Anwendungen, bei denen Späne stören können, beispielsweise für Schraubenverbindungen in elektri schen Bauteilen.Also known are self-tapping screws that are in a previously manufactured hole are screwed and in which the Thread is produced only by deformation, that is without a cutting process. Such screws have the advantage that when producing the thread no chips arise and that it is possible up to a 100 percent thread coverage to obtain. However, this requires that Diameter of the hole in which the screw is screwed and by forming a thread, very precisely on the Adjust the dimensions of the screw. Because in use such screws do not produce chips, this is suitable Screw also for those applications where chips interfere can, for example for screw connections in electrical components.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstbohrende Schraube zu schaffen, die sich schnell einschrauben läßt und bei der es möglich ist, eine gewünschte Gewindeüberdeckung zu erhalten, die bis zu 100% reicht. Die große Gewindeüber deckung führt dazu, daß die Schraube eine hohe Ausreißkraft, ein hohes Rückdrehmoment und eine hohe Vibrationsbeständigkeit aufweist, so daß beispielsweise auch Schraubensicherungen entfallen können.The invention has for its object a self-drilling To create screw that can be screwed in quickly and in which it is possible to achieve a desired thread overlap get that ranges up to 100%. The large thread over cover causes the screw to have a high pull-out force high reverse torque and high vibration resistance has, so that for example screw locks can be omitted.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Schraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, deren Wortlaut ebenso wie der Wortlaut der Zuammenfassung durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird.To achieve this object, the invention proposes a screw with the features of claim 1. Further training of the Invention are the subject of the dependent claims, the Wording as well as the wording of the summary Reference is made to the content of the description.

Die Erfindung kombiniert Merkmale von Schrauben, die unter teilweiser spanabhebender Bearbeitung eingeschraubt werden, mit Merkmalen von Schrauben, bei denen keine Späne entstehen, Späne sogar unerwünscht sind. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß eine Kombination eines schneidenden Bohrkopfs mit einer das Gewinde ausschließlich furchenden Schraube zu einer Schraube führt, die die Vorteile beider Schraubenarten verbindet, ohne daß die Nachteile auftreten. Durch die feste Verbindung des Bohrers mit der furchenden Schraube kann dafür gesorgt werden, daß immer ein Loch mit dem richtigen Durchmesser gebohrt wird, so daß die gewünschte Gewindeüberdeckung und damit die Ausreißkraft erreicht wird.The invention combines features of screws that under partial machining are screwed in, with features of screws that do not produce chips Chips are even undesirable. It has surprisingly turned out to be found that a combination of a cutting Drill head with a thread only tapping Screw leads to a screw that takes advantage of both Connects types of screws without the disadvantages. Through the firm connection of the drill with the grooving Screw can ensure that there is always a hole with the correct diameter is drilled so that the desired Thread coverage and thus the pull-out force is reached.

Als selbstfurchendes Gewinde kommt insbesondere ein trilobu lares Gewinde in Frage, bei dem also die Gewindekanten von der Oberfläche eines Kreiszylinders dreimal längs eines Umfangs nach innen abweichen. Solche trilobularen Gewinde sind bei gewindefurchenden Schrauben bekannt, siehe bei spielsweise die deutsche Offenlegungsschrift 27 06 246.A trilobu comes in particular as a self-tapping thread lares thread in question, where the thread edges of the surface of a circular cylinder three times along one Deviate inward circumference. Such trilobular threads are known for thread-forming screws, see at for example the German laid-open specification 27 06 246.

Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung vorgesehen sein, daß die Länge der Schneidkanten der Bohrspitze derart auf das trilobulare Gewinde abgestimmt wird, daß der gewünschte Gewindeüberdeckungsgrad erreicht wird. Es sind für furchende Schrauben mit den üblichen Nenndurchmessern Werte bekannt, die der Durchmesser eines Loches annehmen muß, wenn eine bestimmte Gewindeüberdeckung erreicht werden soll. Die Anpassung der Bohrspitze an die Schraube, die fabrikmäßig durchgeführt wird, macht es dem Endbenutzer möglich, ohne nähere Überlegungen die entsprechende Schraube auszuwählen und zu verwenden. Er braucht sich nicht anhand von Tabellen darüber zu vergewissern, wie groß im Einzelfall sein Loch sein muß, in das er die Schraube einschrauben will.According to the invention it can be provided in a further development that the length of the cutting edges of the drill bit on the trilobular thread is matched to that of the desired Degree of thread coverage is reached. It is for furrowing Screws with the usual nominal diameters known values which the diameter of a hole must assume if one certain thread coverage should be achieved. The Adjustment of the drill tip to the screw, the factory is done, makes it possible for the end user without more considerations to choose the appropriate screw and use. He doesn't need tables about how big his hole is in individual cases must be in which he wants to screw the screw.

In Weiterbildung kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der vordere Abschnitt der Schraube unmittelbar hinter der Bohrspitze einen gegenüber dem weiteren Verlauf des Schaftes der Schraube verringerten Durchmesser aufweist. Dieser Vorderabschnitt dient dazu, die Schraube zu Beginn des Gewindeformvorgangs zu führen, damit sie nicht von der Achsrichtung abweicht.In a further development, the invention provides that the front section of the screw immediately behind the Drill tip compared to the further course of the shaft the screw has a reduced diameter. This The front section is used to tighten the screw at the beginning of the To perform thread forming so that they do not move from the Axis direction deviates.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die Abweichung der Gewindekanten der Schraube von dem Kreiszylinder von der Spitze der Schraube ausgehend in Richtung des Schraubenkopfs abnimmt, da die Bereiche des Schraubenschaftes unmittelbar benachbart zu dem Schraubenkopf zunehmend weniger an der Formung des Gewindes teilnehmen.According to the invention it can be provided that the deviation of the Thread edges of the screw from the circular cylinder from the Tip of the screw starting in the direction of the screw head decreases because the areas of the screw shaft immediately adjacent to the screw head increasingly less on the Participate in the formation of the thread.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:Further features, details and advantages of the invention emerge from the following description of a preferred Embodiment of the invention and with reference to the drawing. Here show:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer von der Erfindung vorgeschlagenen furchenden selbstbohrenden Schraube; Figure 1 is a side view of a self-tapping screw proposed by the invention.

Fig. 2 eine Ansicht auf den Bohrabschnitt der Schrau be in Längsrichtung des Schraubenschaftes. Fig. 2 is a view of the drilling portion of the screw be in the longitudinal direction of the screw shaft.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung. Die Schraube enthält einen Schrauben schaft 1, der an seinem einen, in Fig. 1 oberen Ende einen Schraubenkopf 2 aufweist. Der Schraubenkopf 2 steht radial über den Umfang des kreiszylindrischen Schraubenschaftes 1 vor. Er bildet an seiner dem Schraubenschaft 1 zugewandten Seite eine in einer Ebene liegende Anlagefläche 3. Im darge stellten Beispiel weist der Schraubenkopf 2 die Form eines üblichen Sechseckkopfs auf. Seine radiale Außenseite wird also von sechs ebenen Flächen begrenzt. Statt eines Sechseck kopfs könnte auch ein anderer Schraubenkopf vorhanden sein, beispielsweise mit einer Antriebsvertiefung in der von dem Schraubenschaft 1 abgewandten Stirnfläche 4. Fig. 1 shows an example of a self-drilling screw according to the invention. The screw contains a screw shaft 1 which has a screw head 2 at its one end, the upper end in FIG. 1. The screw head 2 projects radially over the circumference of the circular cylindrical screw shaft 1 . On its side facing the screw shank 1, it forms a contact surface 3 lying in one plane. In the illustrated example, the screw head 2 has the shape of a conventional hexagon head. Its radial outside is therefore delimited by six flat surfaces. Instead of a hexagon head, another screw head could also be present, for example with a drive recess in the end face 4 facing away from the screw shaft 1 .

Der Schraubenschaft 1 ist mit einem Gewinde 5 versehen, das beispielsweise auf den Schraubenschaft 1 aufgewalzt ist. Das Gewinde erstreckt sich über einen ersten Abschnitt 5a, in dem die Gewindekanten 6 einem Kreiszylinder mit einem ersten Durchmesser einbeschrieben sind. An den Abschnitt 5a schließt sich eine zweiter Abschnitt 5b an, in dem die Gewindekanten 6 einem Kreiszylinder mit einem kleineren Durchmesser einbe schrieben sind. In beiden Gewindeabschnitten 5a, 5b ist die Steigung des Gewindes identisch, und die Gewindekanten 6 liegen in gegenseitiger Verlängerung.The screw shaft 1 is provided with a thread 5 , which is rolled onto the screw shaft 1 , for example. The thread extends over a first section 5 a, in which the thread edges 6 are inscribed in a circular cylinder with a first diameter. To the portion 5a, a second portion 5 connects to b in which the thread ridges 6 form a circular cylinder having a smaller diameter are inco written. In both thread sections 5 a, 5 b, the pitch of the thread is identical, and the thread edges 6 lie in mutual extension.

Das dem Schraubenkopf 2 entgegengesetzte vordere Ende des Schraubenschaftes 1 ist mit einer Bohrspitze 7 versehen. Diese Bohrspitze 7 weist zwei unter einem Winkel von etwa 130° verlaufende Schneidkanten 8 auf, die sich von einem Punkt 9 in der Längsachse der Schraube bis zu den Seitenkan ten 10 erstrecken. Die Enden der Schneidkanten 8 definieren den Durchmesser des Loches, das die Bohrspitze 7 beim Drehen der Schraube herstellt. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, liegen die Seitenkanten 10 in geradliniger Verlängerung der Seiten 11 des Schraubenschaftes 1.The front end of the screw shaft 1 opposite the screw head 2 is provided with a drill tip 7 . This drill bit 7 has two cutting edges 8 extending at an angle of approximately 130 °, which extend from a point 9 in the longitudinal axis of the screw to the side edges 10 10 . The ends of the cutting edges 8 define the diameter of the hole which the drill tip 7 makes when the screw is turned. As can be seen in FIG. 1, the side edges 10 lie in a straight extension of the sides 11 of the screw shaft 1 .

Fig. 2 zeigt die Vorderansicht der Schraube nach Fig. 1. Die beiden Schneidkanten 8 verlaufen parallel zueinander und sind nur gering gegenseitig versetzt. In Drehrichtung der Schrau be, in Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn, schließen sich an die Schneidkanten 8 Flächen 12 und an die Seitenkanten 10 Flächen 13 an, die dazu führen, daß die Bohrspitze relativ kräftig ist. Die beiden Seitenkanten 10, in der Fig. 2 entsprechend den Enden der Schneidkanten 8, liegen auf einer Linie 14, die in etwa dem Kerndurchmesser des Schaftes 1 entspricht. Wie man der Fig. 2 ebenfalls entnehmen kann, liegen die Gewinde kanten 6 im Bereich 5b näher an der Achse der Schraube als im Bereich 5a. FIG. 2 shows the front view of the screw according to FIG. 1. The two cutting edges 8 run parallel to one another and are only slightly offset from one another. In the direction of rotation of the screw be, in Fig. 2 in the counterclockwise direction, close to the cutting edges 8 surfaces 12 and 10 to the side edges 10 surfaces 13 , which lead to the fact that the drill tip is relatively strong. The two side edges 10 , in FIG. 2 corresponding to the ends of the cutting edges 8 , lie on a line 14 which corresponds approximately to the core diameter of the shaft 1 . As can also be seen in FIG. 2, the thread edges 6 in region 5 b are closer to the axis of the screw than in region 5 a.

Die Schraube nach der Erfindung wird mit ihrem Schraubenkopf 2 in einen Bohrschrauber eingesetzt. Der Benutzer kann nun mit dem Bohrschrauber die Schraube an die gewünschte Stelle halten und den Bohrschrauber betätigen. Die Bohrspitze 7 bohrt sich spanabhebend ein Loch, dessen Durchmesser in der gewünschten Weise auf die Schraube abgestimmt ist. Die während des Bohrens auftretenden Späne werden abgeführt, da die Bohrspitze zwischen den den Flächen 12 und 13 entspre chenden Teilen und der Vorderfläche der Schneidkanten 8 eine entsprechende Nut aufweist. Nachdem die Bohrspitze das Metall, in das die Schraube eingeschraubt und durch das sie hindurchgeschraubt werden soll, durchdrungen hat, treten keine weiteren Bohrspäne mehr auf. In das nun gebildete Loch dringt der vordere Teil des Gewindeabschnitts ein und fängt an, sich ein Gewinde zu furchen. Durch die zunehmende Ver größerung des Kreiszylinders, dem die Gewindekanten 6 einbe schrieben sind, erfolgt die Formung des Gewindes nach und nach, so daß keine zu hohen Eindrehmomente entstehen. Dadurch wird eine Schraubenverbindung gebildet, die alle Vorteile einer furchenden Schraube aufweist, nämlich insbesondere den hohen Überdeckungsgrad des Gewindes und die Spanfreiheit.The screw according to the invention is used with its screw head 2 in a screwdriver. The user can now hold the screw at the desired location with the drill and operate the drill. The drill bit 7 drills a hole by machining, the diameter of which is matched to the screw in the desired manner. The chips occurring during drilling are removed because the drill tip between the surfaces 12 and 13 corre sponding parts and the front surface of the cutting edges 8 has a corresponding groove. After the drill bit has penetrated the metal into which the screw is screwed and through which it is to be screwed, no further drill chips occur. The front part of the threaded section penetrates into the hole now formed and begins to form a thread. Due to the increasing Ver enlargement of the circular cylinder, which the thread edges 6 are inscribed, the thread is formed gradually, so that no excessive torque. This creates a screw connection that has all the advantages of a self-tapping screw, namely in particular the high degree of coverage of the thread and the absence of chips.

Claims

1. screw, with

1.1 a screw head ( 2 ),
1.2 a screw shaft ( 1 ) that
1.2.1 has an internal thread ( 5 ) that
1.2.2 is designed as a self-tapping thread, and with
1.3 a screw tip ( 7 ), the
1.3.1 is designed as a drill tip with two cutting edges ( 8 ) running parallel to one another in the end view.

2. Screw according to claim 1, wherein the self-tapping thread ( 5 ) is a trilobular thread.

3. Screw according to claim 1 or 2, wherein the length of the cutting edges ( 8 ) is matched to the trilobular thread such that the desired thread overlap degree is achieved.

4. Screw according to one of the preceding claims, wherein the length of the cutting edges ( 8 ) corresponds approximately to the core diameter of the screw shaft ( 1 ).

5. Screw according to one of the preceding claims, wherein the front portion ( 5 b) of the screw immediately behind the drill tip ( 7 ) has a reduced diameter compared to the rest of the shaft ( 5 a).

6. Screw according to one of the preceding claims, in which the deviation of the thread edges ( 6 ) from a circular cylinder starting from the tip of the screw decreases in the direction of the screw head ( 2 ).