DE20308603U1

DE20308603U1 - Selbstbohrende Schraube

Info

Publication number: DE20308603U1
Application number: DE20308603U
Authority: DE
Original assignee: DUVE UMFORMTECHNIK GmbH
Current assignee: Asc & Cawi Kalt- und Umformtechnik De GmbH
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2013-05-31

Description

Selbstbohrende Schraube

Die Erfindung betrifft eine selbstbohrende Schraube aus einem austenitischen Stahl mit einem eine Bohrspitze ausbildenden Bohrabschnitt und mit einem mit einem Gewinde versehenen Schaftabschnitt.

Selbstbohrende Schrauben werden vielfach im industriellen Leichtbau bei einer Einseitenmontage, etwa bei der Befestigung eines Dachaufbaus auf einem dünnwandig profilierten Trägerblech, beispielsweise einem Trapezblech eingesetzt. Derartige Schrauben werden benutzt, da mit diesen der zuvor notwendige Arbeitsgang des Vorbohrens zum Ausbilden eines Kernloches in den Träger, beispielsweise dem Trapezblech erspart wird. Das Ausbilden des Kernloches wird benötigt, um zum Festsetzen der Schraube in dessen Wand ein Gewinde einzubringen zu können. Daher weisen selbstbohrende Schrauben gleichfalls einen Schaftabschnitt mit einem selbstschneidenden Gewinde auf, der an den Bohrabschnitt grenzt. Damit das gewünschte Bohrloch ausgebildet und das Gewinde in das Trägermaterial eingebracht werden kann, sind derartige Schrauben entweder insgesamt durch Härten einsatzvergütet oder weisen zumindest eine gehärtete Bohrspitze auf. Bei diesen Schrauben ist die Bohrspitze Teil des Schaftes.

Eine weitere selbstbohrende Schraube ist aus DE 42 16 198 A1. bekannt.

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Diese Schraube besteht aus einem an einem Schraubenkopf angeformten Schraubenschaft mit einem selbstschneidenden Gewinde, angeordnet im unteren Abschnitt des Gewindes. Zur Spitze des Schraubenschaftes hin schließt sich an dem Gewindeabschnitt der Bohrabschnitt an. Damit bei dieser vorbekannten Schraube bestimmungsgemäß das Gewinde in den Träger eingeschnitten werden kann, ist der untere Bereich des Gewindeabschnittes sowie die Bohrspitze aus einem härtbaren Metall hergestellt. Die Bohrspitze selbst umfasst ein plättchenförmiges Bohrelement, das in einer nach unten offenen Kerbe der Bohrspitze form- und/oder kraftschlüssig gehalten ist. Das plättchenförmige Bohrelement bildet die Spitze und somit das eigentliche Bohrelement dieser Schraube aus. Um diesem Zweck zu genügen, ist das plättchenförmige Bohrelement aus einem zum Erstellen des Bohrloches ausreichend harten Werkstoff hergestellt. Diese Bohrschraube lässt sich auch zum Befestigen von Gegenständen an solchen Trägern einsetzen, die eine größere zu durchbohrende Stärke aufweisen, da das plättchenförmige Bohrelement deutlich höheren Belastungen Stand hält als die Bohrspitze einer vorbeschriebenen selbstbohrenden Schraube.

Diese aus DE 42 16 198 A1 vorbekannte Bohrschraube ist vielseitig einsetzbar. Als nachteilig wird jedoch die Herstellung einer solchen selbstbohrenden Schraube angesehen, da deren Herstellung eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten notwendig macht, insbesondere das Einbringen der Kerbe in den Bohrabschnitt, das Einsetzen des plättchenförmigen Bohrelementes sowie die Verankerung desselben in der zuvor eingebrachten Kerbe. Dieses macht die Herstellung derartiger Bohrschrauben auch aus dem Grunde aufwendig, dass diese zum Ausbilden der Bohrspitze einzeln gehandhabt werden müssen. Um von dem Bohrabschnitt des Schaftes der Schraube das notwendige Drehmoment auf das darin gehaltene Bohrelement übertragen zu können, ist zumindest der Bohrabschnitt einsatzvergütet.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte selbstbohrende Schraube dergestalt weiterzubilden, dass sich mit dieser nicht nur in bestimmungsgemäßer Art und Weise ein Kernloch selbst in Träger mit größeren Materialstärken zum Setzen der Schraube ausbilden lässt, sondern dass insbesondere die Herstellung einer solchen Schraube vereinfacht ist.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine eingangs genannte, gattungsgemäße selbstbohrende Schraube gelöst, bei der der Bohrabschnitt einen zumindest die Bohrspitze einschließenden Überzug, gebildet aus einer erhärteten, Bindemittel gebundenen Schleifpartikel enthaltenen Masse, aufweist.

Diese Schraube verfügt im Bereich ihrer Bohrspitze über einen Überzug, in dem durch ein Bindemittel Schleifkörner an die Bohrspitze gebunden

&iacgr;&ogr; sind. Die in dem Überzug enthaltenen Schleifkörner weisen zweckmäßigerweise eine größere Härte auf, als das Material, in das die Bohrschraube eingesetzt werden soll. Auch wenn bevorzugt Schleifkörner mit einer größeren Härte eingesetzt werden, ist dieses grundsätzlich nicht notwendig, wenn die Schleifkörner einen kantigen Habitus aufweisen. Ein Einsatz von Schleifkörnern mit einem kantigen Habitus und/oder mit solchen Eigenschaften, dass bei einem Zerbrechen eines Schleifkorns relativ scharfe Bruchkanten entstehen, wird auch bei solchen Schleifkörnern bevorzugt, deren Härte größer ist als die Härte des zu entfernenden Materials. Durch die Schleifkörner wird bei einem Drehen der Bohrschraube mit auf dem Träger, in dem die Schraube festgelegt werden soll, aufsitzender Spitze zum Erstellen des gewünschten Kernloches Material des Trägers zusätzlich zu dem Bohrvorgang herausgeschliffen bzw. herausgefräst. Daher kann die Bohrspitze bei dieser selbstbohrenden Schraube auch als Fräskopf bezeichnet werden. Der erfindungsgemäße Überzug selbst ist zweckmäßigerweise nur wenige &mgr;&igr;&eegr; dick, so dass durch diesen die durch die Kontur der Bohrspitze dem Bohrabschnitt zugeordneten Funktionen durch den Überzug unverändert, zumindest weitestgehend erhalten bleiben. Dies gilt insbesondere für eine in die Bohrspitze eingebrachte Spannut. Die Stärke des Überzuges ist so bemessen, dass zum Durchführen des gewünschten Bohr-Fräsvorganges zum Erstellen des Kernloches ein ausreichendes Schleifkörperbett vorhanden ist. Die Schleifkörner selbst sind Bindemittel gebunden, wobei durch das Bindemittel der Überzug auch an dem Bohrabschnitt der Schraube haftet. Ein solcher Überzug kann in einfacher Weise durch Eintauchen der Bohrspitze in eine die Schleifkörner enthaltende Masse aufgebracht werden. Die die Schleifkörner enthaltende Masse ist erhärtbar oder aushärtbar, beispielsweise durch Verdunsten eines Lösungsmittels oder durch Abbinden des Bindemittels oder durch Ausbilden vernetzter Strukturen inner-

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halb des Bindemittels. Auch kann zum Auftragen des Überzuges ein Thixotropieeffekt der noch nicht erhärteten Masse zum Unterstützen des Erhärtens genutzt werden. Gleichfalls können in der nicht erhärteten Masse Zusätze erhalten sein, die ein quasi sofortiges Erhärten der Masse nach Herausziehen der in die pasteuse Masse eingetauchten Bohrspitze, beispielsweise bei Zimmertemperatur ermöglicht. Als Lösungsmittel wird aus Umweltverträglichkeitsgründen zweckmäßigerweise Wasser eingesetzt.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der sich der Überzug mit den Schleifkörnern bis in den Bereich der ersten Gänge des Gewindes erstreckt. Der bezüglich der Bohrspitze eintretende Effekt tritt dann auch beim Schneiden der Gewindegänge in die Wandung des zuvor in den Träger eingebrachten Kernloches ein. Das Einfurchen der Gewindegänge in das Trägermaterial wird durch die abrasive Tätigkeit der mit den Gewindegängen in das Material eingebrachten Schleifkörnern unterstützt.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematisierte Seitenansicht einer selbstbohrenden Schraube und

Fig. 2: eine zum Teil geschnittene, vergrößerte Darstellung des unteren Abschnittes der Schraube der Figur 1.

Eine selbstbohrende Schraube 1 besteht aus einem austenitischen Stahl und umfasst einen Schraubenkopf 2 mit einer oberseitig in den Schraubenkopf 2 eingebrachten Mitnehmerausnehmung zum Einsetzen eines Werkzeuges zum Antreiben der Schraube 1. Die Mitnehmerausnehmung 3 kann beispielsweise als Innensechskant ausgebildet sein. Der Schraubenkopf 2 ist angeformt an einem insgesamt mit dem Bezugszeichen 4 bezeichneten Schraubenschaft. Der Schraubenschaft 4 umfasst einen Gewindeabschnitt 5 und einen Bohrabschnitt 6. Der Bohrabschnitt 6 schließt sich zur Spitze 7 der Schraube 1 hin an den Gewindeabschnitt 5 an. Der Gewindeabschnitt 5 trägt ein selbstschneidendes zweigängiges Gewinde 8.

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Der Bohrabschnitt 6 und die ersten Gänge des Gewindes 8 sind ummantelt mit einem dünnen Überzug 9. Figur 2 zeigt vergrößert den unteren Bereich der Schraube 1 mit angeschnittenem Überzug 9, so dass der von dem Überzug 9 ummantelte Abschnitt der Schraube 1 deutlicher erkennbar ist.

Der Überzug 9 des unteren Abschnittes der selbstbohrenden Schraube 1 besteht aus einer aus Schleifkörnern enthaltenden und durch ein Bindemittel zusammengehaltenen und mit der Schraube 1 verbundenen Masse.

&iacgr;&ogr; Der Überzug 9 ist erhärtet, damit die selbstbohrende Schraube 1 ohne weiteres mit dem daran befindlichen Überzug 9 gehandhabt werden kann. Falls gewünscht, kann der Überzug 9 gefärbt sein, um die Schraube zu kennzeichnen. Unterschiedlich zusammengesetzte Überzüge können unterschiedlich farblich gekennzeichnet sein, so dass die mit diesen Überzügen versehenen Schrauben ohne weiteres voneinander unterschieden werden können. Der die Schleifkörner beinhaltende Überzug 9 dient bei einem Einsatz der selbstbohrenden Schraube 1 quasi als Opferschicht, wobei die in dem Überzug 9 enthaltenen Schleifkörner die Erstellung eines Kernloches in einem Träger, in den die Schraube 1 verankert werden soll, durch ihre abrasive fräsende Tätigkeit beim Drehen der Schraube unterstützt und begünstigt. Die Schleifkörner weisen zu diesem Zweck zweckmäßigerweise eine größere Härte auf als das Material, in dem das Kernloch zum Verankern der Schraube 1 eingebracht werden soll. Die durch Drehen der Schraube 1 bewegten Schleifkörner unterstützen den Bohrvorgang der Bohrspitze 7 durch Fräsen, da sich zwischen der Bohrspitze 7 der Schraube 1 und dem zu entfernenden Material Schleifkörner befinden, die durch die Drehung der Schraube 1 mitbewegt werden.

Als Schleifkörner werden solche Partikel eingesetzt, die zweckmäßigerweise eine größere Härte aufweisen als das zu entfernende Material. Ferner weisen die Schleifkörner zweckmäßigerweise eine gute Wärmeleitfähigkeit auf oder in dem Überzug sind zusätzliche Partikel mit solchen Eigenschaften enthalten, um einen Wärmestau beim Bohren bzw. Fräsen und ein dadurch bedingtes Verschweißen von Metallabrieb zu vermeiden. Somit dient das durch den Überzug bereitgestellte Material gleichzeitig zur Wärmeabfuhr, wobei das durch den Überzug bereitgestellte Material als Wärmekoppler dient, so dass eine Wärmeabfuhr gegenüber vorbekannten

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selbstbohrenden Schrauben erheblich verbessert ist. Zu diesem Zweck kann der Überzug beispielsweise Metallpartikel enthalten.

Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Überzug 9 bis in die ersten Gänge des Gewindes 8 des Gewindeabschnitts 5. Somit wird ein Einschneiden bzw. Ausfurchen eines Gewindes in die Wandung des durch den Bohrabschnitt 6 zuvor erstellten Kernloches in gleicher Weise durch die in dem Überzug enthaltenen Schleifkörner fräsend unterstützt, wie das Kernloch selbst gebildet worden ist.

Das Aufbringen des Überzuges 9 auf eine solche Schraube 1 kann durch Eintauchen des unteren Abschnittes der Schraube 1 in eine fließfähige oder pasteuse Masse mit den gewünschten Schleifkörnern und möglichen weiteren Zusätzen, wie beispielsweise Erhärtern zum unterstützen eines Erhärtens des Überzuges oder dergleichen vermengt mit noch nicht erhärtetem Bindemittel erfolgen. Als Bindemittel kann grundsätzlich jegliches Bindemittel eingesetzt werden, das erhärtet oder trocknet, um die Schleifkörner und gegebenenfalls weitere Bestandteile zum Ausbilden eines Überzuges an der Schraube 1 zu ihrer Handhabung zu halten. Wird die Masse durch ein Lösungsmittel in ihrer fließfähigen Form gehalten, brauchen die damit versehenen Enden der selbstbohrenden Schrauben lediglich getrocknet zu werden. Bei einem Einsatz etwa von einem Kunstharz als Bindemittel kann dessen Erhärtung beispielsweise durch Aussetzen des Überzuges einer energiereichen Strahlung, beispielsweise einer UV-Strahlung unterstützt werden. In jedem Fall sind die zum Ausrüsten einer auf herkömmliche Weise hergestellten selbstbohrenden Schraube 1 mit einem solchen Überzug notwendigen Schritte ohne weiteres und auch bei großen Schraubenmengen durchführbar, insbesondere ohne dass eine Schraube individuell und einzeln gehandhabt und/oder bearbeitet werden müsste.

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Bezugszeichenliste

1 selbstbohrende Schraube

2 Schraubenkopf

3 Mitnehmerausnehmung

4 Schraubenschaft

5 Gewindeabschnitt

6 Bohrabschnitt

7 Spitze, Bohrspitze

8 Gewinde

9 Überzug 10 Spannut

Claims

1. Selbstbohrende Schraube aus einem austenitischen Material mit einem eine Bohrspitze (7) ausbildenden Bohrabschnitt (6) und mit einem mit einem Gewinde (8) versehenen Schaftabschnitt (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrabschnitt (6) einen zumindest die Bohrspitze (7) einschließenden Überzug (9), gebildet aus einer erhärteten, Bindemittel gebundenen Schleifpartikel enthaltenen Masse, aufweist.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Überzug (9) über den Bohrabschnitt (6) der Schraube (1) und die ersten, an den Bohrabschnitt (6) grenzenden Gänge des Gewindeabschnitts (5) erstreckt.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Überzug Partikel mit guter Wärmeleitfähigkeit enthalten sind.

4. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner einen kantigen, insbesondere scharfkantigen Bruch aufweisen.

5. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die noch nicht erhärtete Masse Erhärter enthält, durch die eine Erhärtung des auf die Schraube (1) aufgebrachten Überzuges (9) zumindest bei Zimmertemperatur quasi spontan erfolgt.