asymmetrisches Schraubengetriebe

[lachenderroland]

Moin!

Spanplattenschrauen haben recht schmale Gewinde. Flankenwinkel von ca. 40° im Gegensatz zu den 60° Winkeln der DIN Schrauben. Die Winkel sind dabei in der Regel symmetrisch angeordnet. Linker und rechter Flankenwinkel je 20°. Z.B. bei der Spax-Schraube.

Es gibt aber auch asymmetrische Gewinde. Assyschrauben haben einen Lastflanakenwinkel von 5° und einen zweiten Flankenwinkel von 30°.

Diese asymmetrische Gewindeform soll deutliche Vorteile im Hinblick auf das aufzubringende Eindrehmoment bringen. D.h. die Assy Schraube soll im Vergleich zur Spax aufgrund des asymmetrischen Gewindes leichter und damit schneller einzuschrauben sein.

Warum ist das so?

Hat sich schonmal jemand mit diesem Problem beschäftigt? Kann mir jemand eine einfache Begründung liefern? Ich habe schon begonnen Kräfteparallelogramme zu zeichen und Keilwinkel zu berechnen. Bei Würth in Künzelsau habe ich ebenfalls angerufen. Ich hatte das Gefühl, die wussten es selbst nicht so genau. Man hat mir dort gesagt es dürften keine Betriebsinterna preisgegeben werden, ...

Viele Grüße aus Ostfriesland,
Enno

 

[edelres]

Saegegewinde

Hallo Enno,

Hier werden Schrauben mit assymetrischem Gewinde fuer die Kunststoffindustrie angeboten. Der Patentanspruch sagt, dass durch den schlankeren Kerndurchmesser und das assymetrische Gewinde, sich die Schraube mit weniger Kraft eindrehen laesst. Die Form der Schraube, laesst es zu diese ner zum Rand des Gegenstandes zu verwenden ohne das Material zu sprengen. Es bleibt mehr Material zwischen Steigungsabstaenden stehen, welches die Haltekraft erhoeht. Der Spitzenwinkel der Schraubenspitze betraegt 26 °, dadurch dringt diese leichter ein. Ein weiterer Punkt , durch die Assymetrie werden hoehere Auszugswiederstandswerte erreicht, bevor das Material reisst.

Zum besseren Verstaendnis haenge ich eine Skizze an.

Die Materialien fuer welche diese Schrauben entwickelt wurden, sind :
Nylon - ABS - Delrin - PVC - Lexan.

Delrin ist die Schutzmarke von DuPond fuer das Material Polyoxmethylene. (andere Marekennamen feur das gleiche oder in etwa gleiche Material sind : Celcon - Hostaform - lupital - Kepital - Ultraform.

Lexan ist die Schutzmarke von General Electric, heute Sabic. Die Fa Bayer entwickelte das Grundmaterial ein thermoplastisches polycarbonat Harz, frueher als G&E und besitzt/besass aeltere Rechte. Der deutsche Markenname ist mir entfallen.

Ich vermute, dass diese Schrauben auch in der Holzbearbeitung vorteilhaft eingesetzt werden koennen. Die Zukunft wird dies zeigen.

Das Prinzip ist nicht neu, in der Feinmechanik wurden/werden solche assymetrische Gewinde als Saegengewinde bezeichnet, welche in der Lage sind einseitig hohe Druecke aufzunehmen.

Als Gedankenanstoss

mfg

Ottmar

PS: Bitte das oben geschriebene nicht auf die Goldwaage legen, meine Aufzeichnungen sind sehr Lueckenhaft und ich habe vielleicht einiges uebersehen oder vergessen. Dies aendert jedoch nichts am Prinzip und dem Unterschied zu anderen Schrauben.

 

[lachenderroland]

Saegegewinde

Vielen Dank für schnelle Antwort.

Genau, das Prinzip des Sägegewindes, das du abgebildet hast, habe ich gemeint, nur mit schmalerem Keilwinkel.

Vielleicht hat das schnellere Eindrehen ja doch nur etwas mit dem schmaleren Winkel des Gewindes zu tun. Je kleiner die Flankenwinkel sind, desto weniger Material muss vom Schraubengewinde verdrängt werden.

Weniger Kraftaufwand durch weniger Materialverdrängung = schnelleres Eindrehen.

Vielleicht liegt der Grund für die Asymmetrie ja auch gar nicht im Eindrehvorgang selbst begründet. sondern eher beim festen Anziehen der Schraube. Also bei einer Zugbelastung des Gewindeformschlusses.

Wenn man ein Schraubgewinde mit kleinem symmetrischen Flankenwinkel fest anzieht, desto größer wird die "Bruchgefahr" des Gewindes durch die Scherkräfte, die vom Gegengewinde der Spanplatte auf das Schraubengewinde wirken.

Und um die Scherkräfte aufzufangen, die durch das schmalere Gewinde ja schneller zu einem Abscheren führen können, muss das Gewinde asymetrisch angeordnet werden. So könnte vielleicht ein Materialversagen des Schraubengewindes vermieden werden? Macht das vielleicht Sinn?

Durch die asymmetrische Anordnung des Gewindes wird zum einen die Lastangriffsfläche reduziert. Zum anderen steht relativ viel Material unterhalb der Lastflanke zur Verfügung, um die Kräfte sicher abzuleiten. Durch die Reduzierung des Lastangriffsfläche und die vergrößerung des unteren Winkels des Gewindes wird die Belastbarkeit des Gewindes in Schraubenachse erhöht? Irgendwie erinnert mich das an das Prinzip des Vorholzes.

Vielleicht nochmal bildlich dargestellt:

Ich stelle mir das vor, wie einen dünnen Ast der im 90° Winkel aus einem Baum rausragt. An den hängt man sich mit voller Kraft dran und er bricht leicht ab. Um das Brechen zu verhindern müsste man einen dickeren Ast wählen oder einen kürzeren.

Beim asymmetrischen Gewinde könnte der Vergleich vielleicht folgendermaßen aussehen.
Der Ast ist etwas noch oben gewachsen. Wenn ich mich an den dranhänge ist zum einen der Hebelarm etwas kleiner, zum anderen wird die Kraft schräg in den Lagerpunkt eingeleitet. Der Ast bricht nicht so schnell.

Der dünne nach oben gebogene Ast kann bei weniger Materialeinsatz mehr Kräfte aufnehmen ohne zu brechen.

Der Ast ist in diesem Fall die Resultierende der Kräfte aus dem belasteten Gewinde.
Was meint ihr?

Gruß,
Enno