selbstschneidenden Gewindeschraube

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schraubenaufnahme zur Aufnahme einer Gewindeschraube mit einem selbstschneidenden Schraubgewinde, wobei die Schraubenaufnahme ein Aufnahmeloch in einem Bauteil aufweist, in das die Gewindeschraube unter einem Einschneiden des Schraubgewindes in eine Wandung des Aufnahmeloches einschraubbar ist.

STAND DER TECHNIK

Aus der DE 20 2014 103 640 U1 ist eine Schraubverbindung mit einem Bauteil umfassend eine Schraubenaufnahme mit einer Gewindeschraube offenbart. Die Gewindeschraube weist dabei ein selbstschneidendes Schraubgewinde auf, wobei bei der vorliegenden Begriffsverwendung unter einem selbstschneidenden Schraubgewinde auch solche Schraubgewinde zu verstehen sind, die selbstfurchende Gewinde bilden. Selbstschneidende Schraubgewinde haben die Eigenschaft, das für die Schraubverbindung notwendige Innengewinde in der Wandung des Aufnahmeloches beim Einschrauben der Gewindeschraube selber zu bilden, indem das Schraubgewinde sich in die Wandung einschneidet oder einfurcht. Die Schraubenaufnahme kann beispielsweise in einem Bauteil aus Kunststoff ausgebildet und stirnseitig in einem

Schraubdom vorhanden sein, um beispielsweise ein weiteres Bauteil an dem Bauteil aus Kunststoff zu befestigen. Dabei ist bekannt geworden, dass der Schraubdom eine oder mehrere Hohlräume umfasst, die sich radial nach außen um das Aufnahmeloch herum anschließen und radial zur Längsachse des Aufnahmeloches nach außen geschlossen sind. Dadurch wird erreicht, dass der Schraubdom nicht aufplatzen kann, wenn eine Gewindeschraube in das Aufnahmeloch eingeschraubt wird, sodass die Schraubverbindung sicher hergestellt werden kann und sodass hohe Kräfte mit der Schraubverbindung übertragen werden können. Aus der DE 41 08 332 C1 ist eine Schraubverbindung bekannt, die eine Schraubenaufnahme in einem Bauteil aufweist, und die Schraubenaufnahme umfasst ein Aufnahmeloch, in das eine Gewindeschraube mit einem selbstschneidenden Schraubgewinde eingeschraubt werden kann. Die Gewindeschraube weist am vorderen, freien Ende eine Nut auf, in die Gewindegänge des Schraubgewindes einlaufen, und wird die Gewindeschraube an dem Locheinlauf des Aufnahmeloches angesetzt, so kann die angeschnittene Querschnittsfläche des Gewindeganges das Kunststoffmaterial des Bauteiles anschneiden, indem das Aufnahmeloch der Schraubenaufnahme eingebracht ist.

Aus der DE 10 201 1 1 18 587 A1 ist eine weitere Schraubverbindung mit einer Schraubenaufnahme zur Aufnahme einer Gewindeschraube mit einem selbstschneidenden Schraubgewinde bekannt, und sowohl das Aufnahmeloch im Zustand vor dem Einschrauben ohne ein eingebrachtes Innengewinde als auch die Gewindeschraube selbst weisen Konizitäten auf, die zueinander unterschiedlich ausgebildet sind.

Dadurch wird erreicht, dass sehr hohe Verschraubungskräfte erzielt werden können, und sodass im Ergebnis hohe Betriebskräfte übertragen werden können. Somit ergibt sich eine mechanisch stabile und weniger toleranzanfällige Schraubverbindung, die auf einfache Weise hergestellt werden kann.

Beim Ansetzen der Gewindeschraube an dem Locheinlauf des Aufnahmeloches der Schraubenaufnahme ergibt sich das Problem, dass auf die Gewindeschraube eine Axialkraft aufgebracht werden muss, um den Beginn des Einschneidens des selbstschneidenden Schraubgewindes in die Wandung des Aufnahmeloches einzuleiten. Würde keine Axialkraft aufgebracht werden, so würde die Gewindeschraube ohne axialen Vortrieb auf dem Locheinlauf des Aufnahmeloches rotierend verbleiben, und der Gewindebeginn des Schraubgewindes am freien Ende des Schraubenschaftes erfährt keine Möglichkeit, um das Einschneiden in die Wandung des Aufnahmeloches einzuleiten. Erst durch das Aufbringen einer Axialkraft ergibt sich ein Einschneiden des Gewindeanfangs im Bereich des Locheinlaufes, sodass bei einem weiteren Einschneiden eine Selbsteinzugskraft der Gewindeschraube in das Aufnahmeloch ent- stehen kann, und sodass die einfache Rotationsbewegung der Gewindeschraube zum Einschrauben in das Aufnahmeloch ausreicht. Insbesondere für automatisiert hergestellte Schraubverbindungen ist folglich eine kontrollierte Aufbringung einer Axialkraft auf die Gewindeschraube notwendig, um den Beginn des Einschneidens des selbstschneidenden Schaubgewindes im Bereich des Locheinlaufes des Aufnahmeloches einzuleiten. Dadurch ergibt sich jedoch ein erhöhter Anlagenaufwand, wobei die Aufnahme der Gewindeschraube am Werkzeug so ausgeführt sein muss, dass die Axialkraft mit einem Werkzeug auf die Gewindeschraube auch aufgebracht werden kann, ohne dass die Gewindeschraube gewissermaßen wegspringen oder wegknicken kann.

Wünschenswert wäre dabei die Vereinfachung der Automatisierung einer Schraubverbindung insbesondere unter deutlicher Reduzierung oder Vermeidung der notwendigen Axialkraft, die auf die Gewindeschraube aufgebracht werden muss.

Fig. 1 verdeutlicht die Ausbildung einer Schraubenaufnahme 1 mit einem Aufnahmeloch 12 innerhalb eines Bauteils 13, das beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt ist. Das Schraubgewinde 1 1 der Gewindeschraube weist einen Gewindeanfang 19 auf, der sich im Bereich des Locheinlaufes des Aufnahmeloches 12 in die Wandung 14 Einschneiden muss. Ohne die Aufbringung der Axialkraft F würde das Einschneiden des Gewindeanfangs 19 in die Wandung 14 nicht eingeleitet werden können, wobei zum Einschneiden auch die Anbringung eines Zentrierabschnittes 21 am vorderen, freien Ende der Gewindeschraube 10 das Einschneiden des Gewindeanfangs 19 des Schraubgewindes 1 1 in die Wandung 14 des Aufnahmeloches 12 nicht bewirkt oder begünstigt. Ohne eine Axialkraft F in Richtung der Längsachse 20 kann die Gewindeschraube 10 nicht sicher in das Bauteil 13 eingeschraubt werden. Bei einer Drehung der Gewindeschraube im Schraubloch ohne die Axialkraft F kann es zudem zu einer ungewollten Spanbildung aus dem Material des Bauteils aus Kunststoff kommen, wenn der Gewindeanschnitt auf der Einlaufkante rotiert, aber nicht einschneidet. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Schraubenaufnahme zur Verbesserung der Herstellung einer Schraubverbindung mit einer Gewindeschraube und einem Bauteil, wobei die Gewindeschraube ein selbstschneidendes Schraubgewinde aufweist. Die Schraubenaufnahme soll dabei derart verbessert werden, dass eine Axialkraft in Längsachsenrichtung der Gewindeschraube nicht oder nur minimal aufgebracht werden muss.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Schraubenaufnahme gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ausgehend von einem Bauteil mit einer solchen Schraubenaufnahme gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die Lehre ein, dass das Aufnahmeloch einen Locheinlauf mit auf dem Umfang verteilten Einkerbungen aufweist, wobei mit den Einkerbungen quer zur Umfangsrichtung liegende Anlaufflächen gebildet sind, gegen die das Schraubgewinde bei einem Einschrauben der Gewindeschraube anläuft.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, mittels einer einfachen Modifikation des Locheinlaufes des Aufnahmeloches im Bauteil Anlaufflächen zu schaffen, gegen die der Gewindeanfang des Schraubgewindes der Gewindeschraube anlaufen kann, sodass durch die einfache Drehbewegung der Gewindeschraube das Einschneiden des Gewindeanfangs in die Wandung des Aufnahmeloches erfolgen kann. Eine Axialkraft ist dabei nicht oder nur in einer minimalen Größenordnung notwendig, da die Anlaufflächen mit Bezug auf die Umfangsrichtung so ausgebildet sind, dass der Gewindeanfang mit dem sich anschließenden Schraubgewinde der Gewindeschraube etwa senkrecht auf die Anlauffläche zuläuft, sodass keine zusätzliche Axialkraft in Längsachsen- richtung der Gewindeschraube mehr notwendig ist. Hat das Einschneiden des

Schraubgewindes in die Wandung des Aufnahmeloches begonnen, erfolgt ein Selbsteinzugseffekt der Gewindeschraube in das Aufnahmeloch unter Fortführung der Drehbewegung der Gewindeschraube. Die Einkerbungen bilden sich periodisch wiederholende fasenartige Brüche der Kante des Locheinlaufes, und wird die Gewindeschraube mit dem freien Ende in den Locheinlauf des Aufnahmeloches eingesetzt, und wird die Gewindeschraube in Drehbewegung versetzt, so gelangt nach einer gewissen Teilumdrehung der Gewindeschraube der Gewindeanfang in Kontakt mit der Anlauffläche und scheidet sich in diese ein. Durch das mehrfache Vorhandensein der Einkerbungen auf dem Umfang des Locheinlaufes muss keine volle Umdrehung der Gewindeschraube erfolgen, um das Einschneiden des Schraubgewindes in die Wandung einzuleiten, wobei im Sinne der Erfindung der Locheinlauf auch nur eine einzige Einkerbung aufweisen kann.

Die Einkerbungen weisen im Wesentlichen eine langgestreckte, etwa nutartige Form auf, insbesondere derart, dass diese in Umfangsrichtung in der Tiefe variierende Fasen im Locheinlauf bilden. Insbesondere können die Einkerbungen eine Kerbfläche aufweisen, die mit Bezug auf die Umfangsrichtung der eigentlichen Anlauffläche voraneilt, sodass sich zwischen der Kerbfläche und der Anlauffläche eine Kehle bildet. Dabei können die Kerbflächen in Umfangsrichtung zunehmend tiefer in den Werkstoff des Bauteils eingeschnitten sein, und die Kehle zwischen der Kerbfläche und der Anlauffläche bildet die tiefste Stelle als Fase im Locheinlauf. Insbesondere können die Kerbflächen in Umfangsrichtung rechtsdrehend zunehmend tiefer in den Werkstoff des Bauteils eingeschnitten sein, sodass Gewindeschrauben mit einem Rechtsgewinde mit den entsprechenden Vorteilen eingeschraubt werden können. Soll eine Gewindeschraube mit einem Linksgewinde Verwendung finden, so sind die Kerbflächen in Umfangsrichtung linksdrehend zunehmend tiefer in dem Werkstoff des Bauteils eingeschnitten.

Das Bauteil kann mit besonderem Vorteil aus einem spritzgegossenen Kunststoff ausgebildet sein, wobei die Einkerbungen ebenfalls im Spritzguss mit dem Bauteil selbst ausgebildet werden können, sodass eine einfache, kostenminimale Herstellung der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Locheinlaufes des Aufnahmeloches möglich ist.

Auf dem Umfang des Locheinlaufes verteilt können beispielsweise etwa 2 bis 20, vorzugsweise 4 bis 10 und besonders bevorzugt 6 bis 8 Einkerbungen ausgebildet sein. Der Gedanke der Erfindung kann jedoch auch umgesetzt werden mit nur einer einzigen Einkerbung, umfassend die Kerbfläche und die Anlauffläche. Die Anzahl der Kerben ergibt sich jedoch optimiert aus der Gewindesteigung der Gewindeschraube, damit der Gewindeabschnitt beim Eindrehen auf den Kerbflächen rutscht bis in die Anlauffläche und dann ins volle Material gezwungen wird.

Auch ist es von Vorteil, wenn vor dem Aufnahmeloch ein vorgelagerter Zentrierungsabschnitt mit einem vergrößerten Durchmesser ausgebildet ist. Folglich ist der Locheinlauf mit den Einkerbungen zwischen dem Zentrierungsabschnitt und dem Aufnahmeloch ausgebildet. Der Zentrierungsabschnitt kann dabei helfen, die Schraube bereits in Längsachsenrichtung vor dem Aufnahmeloch auszurichten.

Die Erfindung betrifft dabei auch ein Bauteil mit einer Schraubenaufnahme, wobei das Aufnahmeloch einen Locheinlauf mit auf dem Umfang verteilten Einkerbungen aufweist, wobei mit den Einkerbungen quer zur Umfangsrichtung liegende Anlaufflächen gebildet sind, gegen die das Schraubgewinde bei einem Einschrauben der Gewindeschraube anläuft.

BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schraubenaufnahme gemäß dem Stand der Technik, Fig. 2 eine erste Variante einer Schraubenaufnahme mit den Merkmalen der

Erfindung in einer Schnittansicht,

Fig. 3 eine weitere Variante einer Schraubenaufnahme mit den Merkmalen der

Erfindung in einer perspektivischen Ansicht und

Fig. 4 die Variante der Schraubenaufnahme gemäß Figur 3 in einer Draufsicht.

Fig. 1 zeigt eine Schraubenaufnahme 1 gemäß dem Stand der Technik, wie im einleitenden Teil der Beschreibung beschrieben.

Fig. 2 zeigt in einer quergeschnittenen Seitenansicht eine Schraubenaufnahme 1 in einem Bauteil 13, und in das Bauteil 13 ist ein Aufnahmeloch 12 eingebracht. Dem Aufnahmeloch 12 ist ein Zentrierungsabschnitt 18 vorgelagert. Der Übergang zwischen dem Zentrierungsabschnitt 18 und dem Aufnahmeloch 12 weist auf dem Umfang verteilte Einkerbungen 15 auf, und durch die Einkerbungen 15 sind Anlaufflächen 16 gebildet, die so angeschrägt ausgebildet sind, dass die Umfangsrichtung U annähernd etwa eine Flächennormale auf die Anlaufflächen 16 bildet. Den Anlaufflächen 16 vorgelagert ist dabei eine Kerbfläche 17, wobei sich die Kerbfläche 17 und die Anlauffläche 16 in Umfangsrichtung U periodisch wiederholen. Durch die Querschnittsansicht sind beispielhaft zwei Einkerbungen 15 gezeigt. Die Anlaufflächen 16 sind in ihrer senkrechten Ausrichtung etwa so ausgelegt, dass diese in einer Flächenrichtung parallel zur Längsachse 20 verlaufen.

Die Figuren 3 und 4 zeigen in einer weiteren Querschnittsansicht und in einer Drauf sieht die Schraubenaufnahme 1 in einer abgewandelten Form ohne einen Zentrierungsabschnitt 18 gemäß Fig. 2. Vor dem Aufnahmeloch 12 ist eine konusartige Vertiefung 22 ausgebildet, die im Bereich des Locheinlaufes in das Aufnahmeloch 12 übergeht. Die Einkerbungen 15 mit den Anlaufflächen 16 können dabei im Bereich des Locheinlaufes auch teilweise in die konusartige Vertiefung 22 übergehen, sodass die Kerbflächen 17 und die Anlaufflächen 16 leicht angeschrägt ausgebildet sind, und sodass der Gewindeanfang des Schraubgewindes der Gewindeschraube (siehe hierzu Fig. 1 ) weiter verbessert an die Einkerbungen 15 angesetzt werden kann, sodass der Gewindeanfang in die Anlaufflächen 16 insbesondere im unteren Bereich der Kehle zur Kerbfläche 17 einschneiden kann, sodass der Einschnitt des Gewindes sich in die Wandung 14 des Aufnahmeloches 12 fortsetzen kann.

Das Ausführungsbeispiel zeigt sieben Einkerbungen 15, die in Umfangsrichtung U verteilt auf dem Locheinlauf angeordnet sind, wobei die Einkerbungen 15 insbesondere gleich verteilt um die Längsachse 20 des Aufnahmeloches 12 ausgebildet sind.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr sind Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten oder räumlichen Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Ausführungen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Schraubenaufnahme

10 Gewindeschraube

1 1 Schraubgewinde

12 Aufnahmeloch

13 Bauteil

14 Wandung

15 Einkerbung

16 Anlauffläche

17 Kerbfläche

18 Zentrierungsabschnitt

19 Gewindeanfang

20 Längsachse

21 Zentrierabschnitt

22 konusartige Vertiefung

F Axialkraft

U Umfangsrichtung