DE9006351U1 - Selbstbohrschraube zum Befestigen von Holzteilen auf Blechen - Google Patents

Selbstbohrschraube zum Befestigen von Holzteilen auf Blechen

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Description

Selbstbohrschr^ bc zum befestigen von Holzteilen auf Blechen
Gegenstand der Erfindung ist eine Selbstbohrschraube zum Befestigen von Holzteilen auf Blechen, insbesondere von Rand-Holzbohlen auf Blechen einer Dachunterkonstruktion, mit einem Schraubenschaft, der einenends eine Bohrspitze, anderenends einen Angreifabschnitt für ein Drehwerkzeug und dazwischen ein zylindrisches Traggewinde hat.
Dachkonstruktionen haben vielfach eine Unterkonstruktion aus Stahltrapezblechen, auf denen eine Wärmedämmschicht und eine darüberliegende Dachhaut mit Hilfe von Schraubbefestigungen befestigt ist. Für eine Seitenbegrenzung und Befestigung von Dachfen-
Patentanwälte: European Patent Attorneys zugelassene· Vertreter beim Europäisdien Patentamt
Deutsche Bank AG HatnJjuip,;Nr;. {)5/2,84§&idiagr; B'i.VJ «(|(j 700«^) · Postgiro Hamburg 2H 42-206 Dresdner Bank &lgr;&udigr; Hamburg Nr; 3"3.T Ji) 3.r>| ^BLZ 200 800 00)
...12
stern wie Lichtkuppeln werden in der Regel Rand-Holzbohlen auf den Blechen verschraubt. Hierzu wurden bereits gattungsgemäße Selbstbohrschrauben verwendet. Bei derartigen Selbstbohrschrauben drückt jeHoch die Bohrspitze das Blech von der Holzbohle weg, wenn sich die Schraube in das Holz eingräbt vnd hierdurch einen Vortrieb erfährt. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt, wenn das Blech der Unterkonstruktion neben der Holzbohle bereits eine Öffnung für ein Dachfenster hat und sich infolgedessen im Randbdreien leichter ausbiegt. In der Kegel läßt sich das Blech auch nach dem Greifen des Gewindes nicht mehr an die Holzbohle heranziehen, weil der Schraubenkopf wegen des Vortriebs der Selbstbohrschraube in der Bohle versinkt. Andererseits kann ein Überstehen des Schraubenkopfes, welches vornehmlich bei härterem Holz eintritt, unerwünscht sein. Wird das Blech dennoch an die Bohle herangezogen, kommt es leicht zu einem Überdrehen der Schraube in der geschwächten Schraubstelle des Blechs, insbesondere wenn leistungs-Btaare Schraubwerkzeuge verwendet werden. Die Überdrehungegefahr ist besonders bei Schrauben mit Blechschraubengewinde oder anderen Gewindearten mit gleichen oder größeren Steigungen gegeben, die höchstens mit wenigen Gewindegängen zum Eingriff kommen.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Selbstbohrechraube zu verbesaern, so daß sie insbesondere ein festes Verbinden von Holzteilen und Blechen unter verminderter Überdrehungsgefahr ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer gatLungsgemäßen Selbstbohrschraube vorgesehen, daß an einer Anlagefläche des Angreifabschnittes eine innen vom Schraubenschaft geführte Scheibe anliegt, und daß die Anlagefläche mit radialen Rippen versehen ist, wobei die Scheibe ei.ie Gegenanlagefläche mit radialen Nuten zur Aufnahme der Rippen aufweist und/oder die Scheibe außen Fräsvorsprünqe hat.
Beim Eindrehen der Selbstbohrschraube in ein Holzteil bewirkt ein zugleich vom Gewinde erzeugtes Holzteil-Innengev/inde einen Schraubenvortrieb. Auch bei Anlage der Bohrspitze besteht eine Tendenz, das Blech nach unten auszuheulen, Schließlich arbeitet die Bohrspitze ein Bohrloch in das Blech ein, worin das Traggewinde zum Eingriff kommt. Zunächst wird das Blech an das Holzteil herangezogen, bevor die Scheibe durch Weiterdrehung flächenbündig versenkt werden kann. Schließlich behr-^ert jedoch die Scheibe ein zu tiefes Versenken der Schraube im Holz. Einem Überdrehen der Schraube im Bohrloch wird durch ein
erstes alternative« Merkmal der Erfindung entgegengewirkt, wonach Rippen der Anlagefläche in Nuten der Scheibe aufgenommen worden köinnen, um Schraube und Scheibe miteinander zu verriegeln und ein Weiterdrehen der Schraube zu verhindern. Die Fräavorsprünge nach dem zweiten alternativen Merkmal, welches auch zusammen mit der ersten Alternativen verwirklicht werden kann, wirken ebenfalls einem Weiterdrehen der Schraube entgegen und ermöglichen zugleich ein Versenken von Scheibe und ggf. Angreifabschnitt der Schraube im Holz. Das Einfrasen der Scheibe erfolgt besonders effektiv, wenn Angreifabschnitt und Scheibe über Rippen und Nuten miteinander verriegelt sind.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schraubenschaft dem Traggewinde vorgeordnet einen konischen Aufdornalbschnitt hat, das Aufdornabschnitt uri Traggewinde ein feines Gewinde mit einer Steigung von 0,7 bis 1 und einem Gewindedurchmesser von 4 bis 6 mm aufweisen. Der Aufdornabschnitt bewirkt ein trichterförmiges Aufbördeln des Bleches. Im Bereich der Aufbördelung oder Aufdornung kommen mehrere Gänge des feinen Gewindes von Aufdornabschnitt und Traggewinde zum Eingriff. Wenn der Angreifabschnitt mit der unterliegenden Scheibe zur Anlage kommt, wird das im Holzteil erzeugte Gewinde zerstört.
-&dgr;
Dies ist infolge des feinen Gewindes relativ leicht möglich . Wenn es bis zum Zerstören des Gewindes noch nicht zum vollständigen Anlegen des Bleches an der Bohle gekommen ist, kann dies durch anschließendes Weiterdrehen der Schraube erreicht werden. Infolge des mehrgängigen Gewindeeingri.ffes im Bereich der Blechaufbördelung sind relati/ hohe Verspannkräfte der Fügeteile ohne Überdrehungsgefahr erreichbar. Das Ausüben eines Gegendruckes auf die Unterseite des Bleches ist, nicht erforderlich, so daß auch ein gefahrenträchtiges vorheriges Ausschneiden einer Dachöff-
t. nung zwecks Untergreifen des Bleches entfallen könnte.
Außerdem ist vorteilhaft, daß eine besonders festo Verbindung auch bei Blechen mit einer relativ geringen Dicke von
0,75 bis 1,25 mm erreicht wird.
♦· Die Bohrspitze der Schraube kann auf verschiedene Weise
i; ausgeführt sein, z.B. nach Art eines Wendelbohrers. Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden jedoch Bohrspitze und Aufdornabschnitt gemeinsam von einer konischen Bohrgewindespitze gebildet, welche zugleich das Bohrloch erstellt, aufbördelt und das Gewinde einarbeitet.
Der Ausbördeleffekt wird besondsrs gefördert, wenn der Konuswinkel der Bohrgewindespitze gemäß einer Weiterbildung etwa 40° beträgt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen,
zwischen Traggewinde und Angreifabschnitt ein gewindeloser Zvlinderschaftabschnitt ausgebildet ist. Dabei versteht es sich, daß der Abstand der Scheibe bei Anlage am Angreifabschnitt von dem entfernten Ende des Zylinderschaftabschnittes kleiner oder höchstens gleich der Dicke des zu befestigenden Holzteiles ist, so daß das Blech von dem Traggewinde vollständig an das Holzteil herangezogen werden kann. Durch den Zwangsvorschub (Eingriff des Gewindes im Holz) wird das Blech nach einem Moment des Zurückfederns durchstoßen und trichterförmig aufgebördelt,so daß mehrere Gewindegänge im Blech eingreifen können.Nachdem die Scheibe zur Anlage kommt, zerstört das Gewinde der Selbstbohrschraube das erzeugte Holzgewinde, was infolge der verringerten Tragqewindelänge mit einem kleineren Anzugsmoment erreicht werden kann. Das Blech wird gleichsam mit der Zerstörung des Holzinnengewindes an die Unterseite der Bohle gezogen. Durch die weitere Drehung des Schraubers wird die Topfscheibe flächenbündig in die Holzbohle versankt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die dem Angreifabschnitt zugeordnete Scheibe eine Topfscheibe. Die Topfscheibe bewirkt einen sanften Momentenanstieg zu Beginn ihres Versenkens in dem Holzteil. Wenn sie mit ihrem Rand
etwa flächenbündig in der Bohle versenkt ist, kommt es zu einem erheblichen Momentenanstieg, der ein weiteres Versenken verhindert. Hierdurch wird erreicht, daß die Angreifabschnitte gerade vollständig in der Holzbohle versenkt werden und dennoch für das Ansetzen eines Werkzeuges gut erreichbar sind. Vorteilhafterweise verjüngt sich dabei die Anlagefläche des Angreifabschnittes konisch zum Schraubenschaft hin, so daß sich eine relativ große Kontaktfläche und eine gute gegenseitige Verriegelung von Angreifabschnitt und Scheibe ergeben.
Zum Halten der Scheibe vor der Montage hat der Schraubenschaft bevorzugt neben dem Angreifabschnitt einen Scheiben· gewindeabschnitt, der ein Aufschrauben der Scheibe ermöglicht und ist zwischen Schraubengewindeabschnitt und Angreifabschnitt eine ringförmige Verdrehnut für die Scheibe auf dem Schraubenschaft ausgebildet. Ein Aufschrauben der Scheibe kann durch eine geeignete Wahl der Steigung oder durch einen Gewindegrund dee Scheibengewindeabschnittee ggf. in Verbindung mit einem Spitzgewinde ermöglicht werden . Ein Eindrehen des Scheibengewindeabschnittee in das Holzteil wird durch einen konischen und zur Bohrspitze hin sich verjüngenden Verlauf seines Außendurchmessers begünstigt. Damit &bgr;&bgr; nicht zu einem Blockieren der Schraube im
Holzteil kommt, beträgt das Längenverhältnis von Scheibengewindeabschnitt und Schraubenschaft etwa 0,1.
Schließlich ist bei einer Ausgestaltung vorgesehen,. daß dis radialen Nuten dar SchöiiKi oberhalb der Fräs vor Sprünge angeordnet und gemeinsam mit diesen in die Scheibe eingecL .ckt sind, dadurch die Scheibenherstellung vereinfacht ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes .der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, die zwei erfindungsgemäße Selbstbohrschrauben zeigen. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Verbindung zweier Fügeteile mit einer Selbstbohrschraube, deren Angreifabschnitt eine konische Anlagefläche hat, im Längsschnitt;
Fig. 2 eine Scheibe mit Nuten und Fräevorsprüngen in vergrößertem Längsschnitt;
Fig. 3 eine Verbindung zweier Fügeteile mit einer anderen Solbstbohrschraube, deren Angreifabschnitt eine flache Scheibe hat, im Längsschnitt.
In der Fig. 1 sind von der Dachkonstruktion nur eine Unterkonstruktion aus Trapezblech 1 und Holzbohle 2 für eine Lichtkuppel gezeigt. Neben der Holzbohle 2 kann noch eine Dachöffnung in das Trapezblech 1 eingeschnitten werden. Das Trapezblech 1 wird von der Selbstbohrschrä^be an die HcIzbohle 2 gezogen.
Dis £"3lbstbohr£w^·:··:·;übe 3 hat einenencls an einem Schraubenschaft 4 eine konische "ohrgewindespitze 5 mit eines* Konus wi;',el von 40". An die Bchrgt^indespitze 5 schließt sich unmittelbar ein zylindrisches Traggewinde 6 an, welches sich sowohl durch das Trapezblech 1, als auch durch den un teren Bereics der Holzbohle 2 erstreckt. Bohrgewindespitze 5 und Traggewinde 6 haben Feingewinde mit einer Gewindesteigung von 0,80 mm. Der Flankenwinkel des Gewindes beträgt vorzugsweise 60°.
Anderenends hat der Schraubenschaft 4 einen Angreifabschnitt 7 in Form eines Außensechskants mit einer angepreßten Scheibe, die eine koniisch und zum Schraubenschaft 4 hin verjüngte berippte Anlagefläche 8 mit radialen Rippen 8' aufweist. Neben dem Angreifabschnitt 7 let ein konisch zur Bohrgewindespitze 5 hin sich verjüngender Scheibengewindeabechnitt 9 angeordnet. Der Scheibenge-
windeabschnitt 9 hat einen relativ langen Gewindegrund, so daß eine Topfscheibe 10 aufgeschraubt werden kann. Die Topfscheibe 10 ist drehbar in einer Verdrehnut 11 des Schraubenschaftes 4 zwischen Scheibengewindeabschnitt 9 und Angreifabschnitt 7 gehalten. Sie hat eine trichterförmige Aufnahme 12 für den Angreifabschnitt 7.
Zum Befestigen dar Holzbohle 2 auf dem Trapezblech 1 wird zunächst die Selbstbohrschraube 3 in die Holzbohle eingedreht. Das Bohrloch wird von der Bohrgewindespitze 5 erzeugt . Bohrgewindespitze 5 und Traggewinde 6 erzeugen ein Innengewinde in der Holzbohle 2.
Sobald die Bohrgewindespitze 5 das Trapezblech 1 erreicht, übt sie darauf eine nach unten gerichtete Druckkraft aus, weil sich das Traggewinde 6 an dem Innengewinde der Holzbohle 2 abstützt. Voraussetzung hierfür ist, daß die HoIzbohle 2 aui das Trapezblech 1 zu gedrückt wird, z.B. indem sich ein Monteur daraufstellt oder aber Schraubzwingen verwendet werden, falls die Sichtlcuppelausschnitte vorab erzeugt wurden.
Schließlich greift die Bohrgewindespitze 5 in das Trapezblech 1 ein. Ist der Angreifabschnitt 7 mit der anliegen-
den Scheibe 10 noch nicht zur Anlage an der Oberseite der Holzbohle 2 gekommen, bewegt sicü dann die Selbstbohrschraube 3 zunächst mit identischem Vorschub durch Holzbohle 2 und Trapezblech 1. Kommt der Angreifabschnitt 7 schließlich mit der Topf scheibe 10 zur Anlage, so wird das Hoizbohien-Innengewinde zerstört und das Blech i an die Holzbohle 2 herangezogen. Die Vorschubwirkung in der Holzbohle entfällt. Die Selbstbohrschraube 3 kann weitergedreht werden, bis der Rand der Scheibe 10 flHchenbündig zur Holzbohle versenkt ist.
Kommt der Angreifabschnitt 7 mit der Scheibe 10 bereits zur Anlage, bevor die Bohrgewindespitze 5 in das Trapezblech 1 eingreift, so wird die Selbstbohrschraube 3 ebenfalls weitergedreht, woLai ein Abschnitt des Holzgewindes im Bereich des Traggewindes 6 zerstört werden. Die Selbstbohrschraube 3 wird so lange gedreht, bis die Bohrgewindespitze 5 in das Trapezblech ein Bohrloch eingearbeitet, in dieses eingegriffen, das Blech herangezogen hat und die Topfscheibe versenkt hat.
Beim Eindrehen der konischen Bohrgewi nde~~-·tze 5 in das Trapezblech 1 wird eine Ausbördelung 13 erzeugt, die trotz der geringen Blechstärke ein Eingreifen von mehreren
.../12
GewindegMngen und Verspannen der Fügeteile ermöglicht. Die Rippen B' auf der Anlagefläche 8 wirken einem Überdrehen der Selbf3tbohrschraube 3 in dem Blechgewinde der Ausbördelung 13 entgegen, weil sie die Reibkraft zwischen Schraube 3 und Scheibe 10 erhöhen.
Zum Vermeiden eines Überdrehens kommt bevorzugt eine Topfscheibe 10 gemäß Fig. 2 zum Einsatz, die angrenzend an eine Durchführöffnung für den Schraubenschaft 4 insgesamt sechs gleichmäßig verteilte, radial verlaufende Nuten 10' aufweist. Die Nuten 10' sind in Anordnung und Abmessung auf die Rippen 8' der Schraube abgestimmt, so daß der angestrebte Verriegelungseffekt zwischen Selbstbohrschraube 3 und Scheibe 10 erreicht wird. Die Nuten 10' sind in die Scheibe so eingedrückt, daß sich darunter Fräsvorsprünge 10'' bilden, die das Versenken von Scheibe 10 und Angreifabschnitt 7 der Selbstbohrschraube 3 begünstigen und zugleich einem Überdrehen entgegenwirken.
Wenn die Holzbohle 2 an dem Trapezblech 1 befestigt ist, hat die Bohrgewindespitze 5 gegenüber der Innenseite des Blechs einen Überstand von etwa 20 mm.
.../13
- 13 -
S.weit die Einzelheiten der in der Fig. 3 dargestellten Schraubverbindung mit der zuvor erläuterten übereinstimmen, sind identische Bezugsziffern eingetragen. Insoweit wird auf die obige Beschreibung verwiesen, Jedoch ist an den Angreifabschnitt 7 unten eine flache Scheibe 14 angepreßt,
H _1 f-% 1 _J rrt X" 1_ _ J 1 <&Lgr;
aui utiiii vjiunu ubi iujji.BL.iifcfj.ije iu
Andere Ausführungen dns Schraubenkopfes sind möglich. Insbesondere kommen Senk-, Linsen-Senk- oder Linsenköpfe in Betracht.
.../14

Claims (1)

  1. &bull; · &diams;
    I &bgr; · »
    - 14 -
    Ansprüche :
    1,. Selbstbohrschraube zum Befestigen von Holzteilen auf Blechen, insbesondere von Rand-Holzbohlen auf Blechen einer üachUnLeukonstruktion, mit einem Schraubenschaft (4), der einonends eine Bchrspit. ze (5), anderenends einen Angreif abschnitt (7) für ein Drehwerkzeug und dazwischen ein zylindrisches Traggewinde (6) hat, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Anlagefläche des Angreiiabschnittes (7) eine innen vom Schraubenschaft (4) geführte Scheibe (10) anliegt, und daß die Anlagefläche (8) mit radialen Rippen (8') versehen ist, wobei die Scheibe (10) eine Gegenanlageflache mit radialen Nuten (10') zur Aufnahme der Rippen aufweist und/oder die Scheibe (10') außen Fräsvorsprünge (IC'') hat.
    2. Selbstbohrschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenschaft (4) dem Traggewinde (6) vorgeorduet einen konischen Aufdornabschnitt (5) hat, daß Aufdornabschnitt (5) und Traggewinde (6) ein feines Gewinde mit einer Steigung von 0,7 bis 1 und einem Gewindenenndurchmesser von 4 bis 6 mm aufweisen.
    .../15
    3. Selbstbohrschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß Bohrspitze und Aufdornabschnitt von einer konischen Bohrgewindespitze (5) gebildet werden.
    4. Selbstbohrschraube nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß der Konuswinkel der Bohrgewindspitze etwa 40° beträgt.
    5. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Traggewinde (6) und Angreifabschnitt (7) ein gewindeloser Zylinderschaftabschnitt (12) ausgebildet ist.
    6. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine Topfscheibe (10) ist.
    7. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anlagefläche (8) des Angreifabschnittes (7) zum Schraubenschaft (4) hin konisch verjünyt.
    8. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 7,dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenschaft (4) neben
    .../16
    - 16 -
    dem Angreifabschnitt (7) einen Scheibengewindeabschnitt (9) hat, der ein Aufschrauben der Scheibe ermöglicht, und deS, zwischen Schra'absngewindeabschnitt ' 9) und Angrsifabschnitt (7) eine ringförmige Yardrehnut (Ia) für die Scheibe auf dem Schraubenschaft ausgebildet ist.
    S. SsIbstbohrpc" raube nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibengewindeabschnitt (9) konisch ist nnd sich zur Bohrspitze (5) hin verjüngt.
    10.Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 8 und 9,dadurch gekennzeichnet, daß das Längenverhältnis von Scheibengewindeabschnitt (9) und Schraubenschaft (4) etwa 0,1 beträgt.
    11. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Nuten (10r) der Scheibe (10) oberhalb der Fräsvorsprünge (10'') angeordnet und gemeinsam mit diesen in die Scheibe (10) eingedrückt sind.
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