DE3441432A1 - FASTENERS - Google Patents

Description

PRINZ, LEISEfit,. ÖÜNK£ '8TPA-PRINZ, LEISEfit ,. ÖÜNK £ '8TPA-

Patentanwälte European Patent AttorneysPatent Attorneys European Patent Attorneys

München -^- Stuttgart O A 4 1 4 3 2Munich - ^ - Stuttgart O A 4 1 4 3 2

26. Oktober 1984October 26, 1984

Elco Industries, Inc.
1111 Samuelson Road
Rockford, Illinois 61101, USA Elco Industries, Inc.
1111 Samuelson Road
Rockford, Illinois 61101, USA

unser Zeichen: E 1285our reference: E 1285

BefestigungsmittelFasteners

Me Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungsmittel wie z.B. eine Schraube mit einem länglichen, Gewinde tragenden Schaft und einem mit dem Schaft koaxialen Angriffskopf am oberen Schaftende.The invention relates to a fastener such as a screw having an elongated, threaded shaft and an attack head coaxial with the shaft at the upper end of the shaft.

Demzufolge schafft die Erfindung ein Befestigungsmittel mit einem länglichen Schaft, einem im allgemeinen runden Kopf, der koaxial mit einem Schaftende in starrer Verbindung steht und eine konkave Unterseite hat, und mit einer den Schaft umgebenden, unter dem Kopf angeordneten, zwischen dem Kopf und einem Werkstück einzuspannenden Unterlagscheibe aus federnd nachgiebigem Material, die beim Zusammendrücken die Form des Werkstückes und der Kopfunterseite annimmt, und mit einer ringförmigen, von· der Kopfunterseite nach unten vorspringenden, mit dem Schaft koaxialen, von ihm nach außen Mn in radialem Abstand befindlichen Rippe, deren eine demAccordingly, the invention provides a fastener having an elongated shaft, a generally round head, which is coaxially rigidly connected to a shaft end and has a concave underside, and to one of the shafts surrounding, arranged under the head, to be clamped between the head and a workpiece washer resilient material that takes the shape of the workpiece and the underside of the head when pressed together, and with an annular shape, from the underside of the head downwards protruding, with the shaft coaxial, located from it to the outside Mn at a radial distance, one of which the

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Schaft zugewandte Seite mit einer quer zu dem Schaft verlaufenden Ebene einen spitzen Winkel "bildet, wobei die Rippe auf die Unterlagscheibe eine nach unten gerichtete Kraft ausübt, zwischen der Unterlagscheibe und dem Werkstück eine kreisförmige Dichtzone bildet und gleichzeitig Teile des Scheibenmaterials nach innen gegen den Schaft drückt.The side facing the shaft forms an acute angle ″ with a plane running transversely to the shaft, the rib exerts a downward force on the washer, between the washer and the workpiece forms circular sealing zone and at the same time presses parts of the disc material inward against the shaft.

Zweckmäßig hat das Befestigungsmittel auch einen von dem Umfang des Kopfes herunterhängenden, auf der Unterseite des Kopfes einen Hohlraum bildenden Flansch, wobei der Durchmesser der Unterlagscheibe kleiner als der Flanschdurchmesser ist, so daß der Flansch die Unterlagscheibe umschließen und in dem Hohlraum festhalten kann, wenn die Unterlagscheibe gegen das Werkstück gedrückt wird. ■- Appropriately, the fastening means also has a flange hanging down from the circumference of the head and forming a cavity on the underside of the head, the diameter of the washer being smaller than the flange diameter, so that the flange can enclose the washer and hold it in the cavity when the Washer is pressed against the workpiece. ■ -

Das so ausgebildete Befestigungsmittel ergibt eine gute Abdichtung, selbst wenn das auf das Befe'stigungsmittel übertragene Drehmoment von dem üblicherweise auftretenden wesentlieh abweicht. Die Abdichtung ist dabei auch dann gesichert, wenn der Schaft nicht genau rechtwinklig zu dem Werkstück eingetrieben wird.The fastening means formed in this way results in a good seal, even if the torque transmitted to the fastening means differs from that which usually occurs deviates. The seal is also ensured if the shaft is not exactly at right angles to the workpiece is driven.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Zeichnung, und zwar sind:An embodiment of the invention is shown in the drawing, namely:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Befestigungsmittels gemäß der Erfindung mit weggebrochenen .oder im Schnitt dargestellten Teilen,Fig. 1 is a side view of the fastener according to the invention with broken away parts or parts shown in section,

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf das Befestigungsmittel, 2 shows an enlarged plan view of the fastening means,

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Fig. 3 ein vergrößerter Längsschnitt durch, das Befestigungsmittel, nachdem es in ein Werkstück eingetrieben wurde, und3 is an enlarged longitudinal section through the fastening means, after it has been driven into a workpiece, and

Pig. 4 ein vergrößerter Längsschnitt durch den Kopf und den angrenzenden Schaftteil.Pig. 4 shows an enlarged longitudinal section through the head and the adjacent shaft part.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist diese in einem mit Gewinde versehenen Befestigungsmittel verwirklicht, wobei es sich um eine das Gewinde in dem Werkstück selbst schneidende Schraube handelt. Das Befestigungsmittel hat einen länglichen Schaft 10 und einen mit dem Schaft koaxialen, am oberen Schaftende ansitzenden Angriffskopf 11. Der Schaft und der Kopf sind bei diesem Ausführungsbeispiel einstückig. Das untere Ende des Schaftes bildet eine Bohrspitze 12, während zwischen dieser Spitze und dem Kopf der Schaft ein Gewinde trägt. Der Kopf hat einen Angriffsteil 14 für den Ansatz eines Werkzeuges. Beispielsweise trägt der Angriffsteil 14 einen Sechskant, in den ein Rund- oder Steckschlüssel paßt. Das innere Ende des Angriffsteiles umgibt ein kreisförmiger Mantel 15, unter welchem sich eine:;ringförmige Unterlagscheibe 16 befindet, die den Schaft umgibt. Die Unterlagscheibe besteht aus einem federnd nachgiebigen Material, beispielsweise aus Gummi oder Polyvinylchlorid.In the embodiment of the invention shown in the drawing, this is provided with a thread Fastening means realized, which is a thread in the workpiece itself cutting screw acts. The fastening means has an elongated shaft 10 and one at the upper end of the shaft which is coaxial with the shaft attached attack head 11. The shaft and the head are in one piece in this embodiment. The lower The end of the shank forms a drill bit 12, while the shank is threaded between this tip and the head wearing. The head has an engaging part 14 for the approach of a tool. For example, the attack part 14 has a hexagon in which a round or socket wrench fits. The inner end of the attack part surrounds a circular jacket 15, under which there is a:; ring-shaped Washer 16 is located which surrounds the shaft. The washer consists of a resilient one Material, for example made of rubber or polyvinyl chloride.

Solche Befestigungsmittel können für eine Vielzahl von Werkstücken benutzt werden, beispielsweise zur Verbindung von Stahldachplatten 17 und Isolierplatten 18 mit aus Metallblech bestehenden Pfetten 19 eines Bauwerkes. In solchen Fällen bohrt sich die Bohrspitze 12 durch die Dachplatte, die Isolierplatte und das Pfettenblech hindurch, bis dasSuch fasteners can be used for a variety of workpieces, for example for connection of steel roof panels 17 and insulation panels 18 with sheet metal purlins 19 of a building. In such In cases, the drill bit 12 drills through the roof plate, the insulation plate and the purlin sheet until the

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nachfolgende Gewinde 13 folgt, welches den Kopf 19 nach unten gegen die Dachplatte zieht. Auf diese Weise wird die Unterlagscheibe 16 zwischen dem Mantel 15 und der Dachplatte komprimiert, um die Dachplatte rund um den Schaft 10 abzudichten.subsequent thread 13 follows, which the head 19 after pulls down against the roof plate. In this way, the washer 16 is between the shell 15 and the roof panel compressed to seal the roof panel around the shaft 10.

Die Erfindung ergibt ein neues Befestigungsmittel, welches im Vergleich zu den bisher bekannten eine bessere Abdichtung durch die Unterlagscheibe 16 sichert, und zwar selbst dann, wenn das auf das Befestigungsmittel übertragene Drehmoment sich in weiten Grenzen ändert. Weiterhin ist die Abdichtung gesichert, gleichgültig, ob der Schaft 10 des Befestigungsmittels rechtwinklig oder unter einem kleinen Winkel in das Werkstück eingetrieben wird. Weiterhin ist zu bemerken, daß das Befestigungsmittel gemäß der Erfindung die Unterlagscheibe unterhalb des Kopfes 11 festhält und ein Austritt des Scheibenringes d.h. ein Herausquellen eines größeren Teiles der Unterlagscheibe über den Rand des Kopfes verhindert. Um dies zu erreichen, ist auf der Unterseite des Kopfes eine Ringrippe 21 vorgesehen, die an der Unterlagscheibe rund um den Schaft 10 durch eine abwärts gerichtete Kraft eine ringförmige Dichtzone erzeugt, während die Rippe gleichzeitig einen wesentlichen Teil der Unterlagscheibe radial nach innen gegen den Schaft drückt. Ein Umfangsflansch 22 an dem Kopf hält die Unterlagscheibe ebenifalls gegen ein Herausquellen fest.The invention results in a new fastening means which, compared to the previously known ones, provides a better seal secured by the washer 16, even if the torque transmitted to the fastener changes within wide limits. Furthermore, the seal is ensured, regardless of whether the shaft 10 of the fastening means is driven into the workpiece at right angles or at a small angle. Furthermore is to note that the fastener according to the invention holds the washer below the head 11 and an exit of the washer ring, i.e. a larger part of the washer swelling out over the edge of the head prevented. To achieve this, an annular rib 21 is provided on the underside of the head, which is attached to the washer generated around the shaft 10 by a downward force, an annular sealing zone, while the Rib at the same time presses a substantial part of the washer radially inward against the shaft. A Circumferential flange 22 on the head also holds the washer against seeping out firmly.

Die Rippe 21 befindet sich an der Unterseite des Mantels 15, und sie befindet sich nach außen hin in radialem Abstand von dem Schaft 10, nämlich etwa auf halbem Wege zwischen dem Schaft und dem Flansch 22. Die Unterseite des Mantels 15The rib 21 is on the underside of the shell 15, and it is outwardly at a radial distance from the shaft 10, namely approximately halfway between the shaft and the flange 22. The underside of the casing 15

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ist konkav und im allgemeinen von kegliger Gestalt. Der äußere Umfang des Mantels 15 fällt mit dem Plansch 22 zusammen, welcher in der Längsrichtung des Schaftes herunterhängt. Dadurch bildet der Flansch mit dem Mantel einen Hohlraum oder eine Tasche 23 (Fig. 4), in welche die Unterlagscheibe 16 eintritt. Aus Fig. 1 ersieht man, daß der natürliche oder ursprüngliche Durchmesser der Unterlagscheibe größer als der Durchmesser der Rippe, aber kleiner als der Durchmesser des Flansches ist, so daß die Rippe mit"dem Ende der Unterlagscheibe in Berührung tritt, doch befindet sich die Unterlagscheibe vollständig unterhalb des Hohlraumes 23. Die Innenseite der Rippe verläuft gemäß Fig. 4 in einem spitzen Winkel zu einer quer zu dem Schaft verlaufenden Ebene, und dieser Winkel.ist ein Arbeitswinkel in dem Sinne, daß die genannte Seite das Material der Unterlagscheibe nach innen in Richtung auf den Schaft verdrängt, sobald die Unterlagscheibe zwischen dem Mantel und dem Werkstück komprimiert wird. Ein Winkel von etwa 60 hat sich als geeignet erwiesen. Die andere Seite 25 der Rippe verläuft in einem kleineren Winkel zu der genannten Ebene, und dieser Winkel trägt in erster Linie dazu bei, auf der Rippe eine Uase 26 zu bilden. Ein geeigneter Winkel für die Seite 25 liegt in der Größenordnung von etwa 10 bis 15°.is concave and generally conical in shape. Of the outer periphery of the jacket 15 coincides with the puddle 22 which hangs down in the longitudinal direction of the shaft. As a result, the flange with the jacket forms a cavity or a pocket 23 (FIG. 4) into which the washer 16 entry. From Fig. 1 it can be seen that the natural or original diameter of the washer larger than the diameter of the rib but smaller than that The diameter of the flange is so that the rib with "the The end of the washer comes into contact, but the washer is completely below the cavity 23. According to FIG. 4, the inside of the rib runs at an acute angle to one running transversely to the shaft Plane, and this angle. Is a working angle in the sense that said side is the material of the washer displaced inwards towards the shaft as soon as the washer is between the jacket and the Workpiece is compressed. An angle of about 60 has been found to be suitable. The other side 25 of the rib runs at a smaller angle to the said plane, and this angle primarily contributes to the rib to form a Uase 26. A suitable angle for side 25 is on the order of about 10 to 15 degrees.

Bei dem Befestigungsmittel der beschriebenen Art wird der Angriffsteil 14 des Kopfes 11 von einem Werkzeug erfaßt, das üblicherweise kraftgetrieben ist. Damit kann die Bohrspitze 12 durch die Dachplatten 17, die Isolierplatten 18 und das Pfettenblech 19 getrieben werden. Sobald das Gewinde 13 mit den Metallblechteilen in Eingriff kommt, zieht es den Kopf in Richtung auf die betreffende Dachplatte. Bei der ersten Berührung mit der Dachplatte durch die Unterlagscheibe 16In the fastening means of the type described is the Attack part 14 of the head 11 detected by a tool that is usually power driven. This allows the drill bit 12 through the roof panels 17, the insulating panels 18 and the Purlin plate 19 are driven. As soon as the thread 13 with the sheet metal parts comes into engagement, it pulls the head in the direction of the roof panel in question. In the first Contact with the roof plate through the washer 16

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"beginnt die Nase 26 der Rippe 21 eine nach unten gerichtete Kraft zu übertragen, wodurch eine kleine Ringzone der Unterlagscheibe unterhalb der Rippe mit der Dachplatte in abdichtende Verbindung tritt. Wenn sich der Schaft weiterhin in die Dachplatte einschraubt, so fährt die Nase fort, eine nach unten gerichtete Kraft zu übertragen, während die Innenseite 25 der Rippe beginnt, eine Kraft zu übertragen, die nach unten und nach einwärts hin verläuft, so daß die Unterlagscheibe die Gestalt des Hohlraumes 23 annimmt und sowohl an dem Schaft als auch an der Dachplatte abdichtet. Beim endgültigen Festziehen des Befestigungsmittels drückt auch der Mantel 15 die Unterlagscheibe weiter zusammen, wie dies Fig. 3 zeigt, und der Flansch 22 hält die Unterlagscheibe im wesentlichen in dem Hohlraum 23 fest. Es hat sich gezeigt, daß ein solches Befestigungsmittel eine wirksame Abdichtung erzeugt, und zwar innerhalb eines weiten Bereiches von Drehmomenten, die von'dem üblicherweise auf den Kopf 11 übertragenen Drehmoment abweichen. Außerdem wird die Abdichtung hergestellt und aufrechterhalten, selbst wenn der Schaft des Befestigungsmittels in die Dachplatte nicht in genau rechtwinkliger Richtung eintreten sollte."the nose 26 of the rib 21 begins in a downward direction To transmit force, creating a small annular zone of the washer below the rib with the roof plate in sealing Connection occurs. If the stem continues to screw into the roof panel, the nose continues, one to transmit downward force, while the inside 25 of the rib begins to transmit a force that extends downward and inward so that the washer takes the shape of cavity 23 and both seals on the shaft as well as on the roof plate. When the fastener is finally tightened, it also squeezes the jacket 15 the washer further together, as shown in FIG. 3, and the flange 22 holds the washer in the essentially firmly in the cavity 23. It has been shown that such a fastener provides an effective seal generated, namely within a wide range of torques that are usually transmitted by the head 11 Torque differ. In addition, the seal is established and maintained even if the shaft of the Fastener should not enter the roof panel in an exactly right-angled direction.

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Claims (4)

PRINZ, LEISEB, BUWKE-Se-RARTNER Patentanwälte "*" *£urope*an 'Patent"Attorneys München Stuttgart 3441432 26. Oktober 1984 Elco Industries, Inc. Samuelson Road, Rockford, Illinois 61101, USA Unser Zeichen: E 1285 PatentansprüchePRINZ, LEISEB, BUWKE-Se-RARTNER Patentanwälte "*" * £ urope * to 'Patent "Attorneys Munich Stuttgart 3441432 October 26, 1984 Elco Industries, Inc. Samuelson Road, Rockford, Illinois 61101, USA Our reference: E 1285 patent claims 1. Befestigungsmittel, gekennzeichnet durch einen länglichen Schaft (10), einen im allgemeinen runden Kopf (11), der koaxial mit einem Schaftende in starrer Verbindung steht und eine konkave Unterseite hat, eine den Schaft umgebende, unter dem Kopf angeordnete, zwischen dem Kopf und einem Werkstück (17, 18, 19) einzuspannende Unterlagscheibe (16·) aus federnd nachgiebigem Material, die beim Zusammendrücken die Eorm des Werkstückes und der Kopfun terseite annimmt, eine ringförmige, von der KopfUnterseite nach unten vorspringende, mit dem Schaft koaxiale, von ihm nach außen hin in radialem Abstand befindliche Rippe (21), deren eine, dem Schaft zugewandte Seite (24) mit einer quer zu dem Schaft verlaufenden Ebene einen spitzen Winkel bildet, wobei die Rippe auf die Unterlagscheibe eine nach unten gerichtete Kraft ausübt, zwischen der Unterlagscheibe und dem Werkstück eine kreisförmige Dichtzone bildet und gleichzeitig Teile des Scheibenmaterials nach innen gegen den Schaft drückt.1. Fastening means, characterized by an elongated Shank (10), a generally round head (11) which is coaxially rigidly connected to one end of the shank and has a concave underside, one surrounding the shaft, located below the head, between the head and a workpiece (17, 18, 19) to be clamped washer (16 ·) made of resilient material, which when Compress the shape of the workpiece and the underside of the head assumes an annular shape from the underside of the head downwardly projecting, coaxial with the shaft, located radially spaced from it to the outside Rib (21), one side (24) of which, facing the shaft, has a plane extending transversely to the shaft forms an acute angle, with the rib exerting a downward force on the washer, between between the washer and the workpiece forms a circular sealing zone and at the same time forms part of the washer material presses inwards against the shaft. 2. Befestigungsmittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen von dem Umfang des Kopfes (10) herunterhängenden, auf der Unterseite des Kopfes einen Hohlraum bildenden2. Fastening means according to claim 1, characterized by one from the circumference of the head (10) hanging down and forming a cavity on the underside of the head EPO COPY JIEPO COPY JI Flansch (22), wobei der Durchmesser der Unterlagscheibe (16) kleiner als der Flanschdurchmesser ist, so daß der Flansch die Unterlagscheibe umschließen und in dem Hohlraum festhalten kann, wenn die Unterlagscheibe gegen das Werkstück gedrückt wird.Flange (22), the diameter of the washer (16) is smaller than the flange diameter so that the flange encircles the washer and is in the cavity can hold when the washer is pressed against the workpiece. 3. Befestigungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (11) mit dem Schaft (10) aus einem Stück besteht.3. Fastening means according to claim 1 or 2, characterized in that that the head (11) with the shaft (10) consists of one piece. 4. Befestigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (11) einen Angriffsteil (14) und einen kreisförmigen Mantel (15) hat, der den Angriffsteil überragt, wobei die Rippe (21) von der Unterseite des Mantels nach unten absteht.4. Fastening means according to one of the preceding claims, characterized in that the head (11) has a Attack part (14) and a circular jacket (15) which protrudes beyond the attack part, the rib (21) protruding downward from the underside of the jacket.