WO2010139608A1 - Selbstbohrende schraube - Google Patents

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WO2010139608A1
WO2010139608A1 PCT/EP2010/057371 EP2010057371W WO2010139608A1 WO 2010139608 A1 WO2010139608 A1 WO 2010139608A1 EP 2010057371 W EP2010057371 W EP 2010057371W WO 2010139608 A1 WO2010139608 A1 WO 2010139608A1
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WO
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drilling
self
wings
cutting edge
core
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/057371
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marc Comoth
Original Assignee
Sfs Intec Holding Ag
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Publication date
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Publication of WO2010139608A1 publication Critical patent/WO2010139608A1/de

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/10Screws performing an additional function to thread-forming, e.g. drill screws or self-piercing screws
    • F16B25/103Screws performing an additional function to thread-forming, e.g. drill screws or self-piercing screws by means of a drilling screw-point, i.e. with a cutting and material removing action
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/001Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed
    • F16B25/0031Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed the screw being designed to be screwed into different materials, e.g. a layered structure or through metallic and wooden parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/0036Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
    • F16B25/0089Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw the screw having wings

Definitions

  • the present invention relates to a self-tapping screw consisting of at least one drive, a threaded and a drilling member having one or more transverse to the screw axis cantilevered (n) wings or lobes on the drilling part, whose or the drill bit facing boundary as a cutting edge is formed or are.
  • a self-drilling screw with wings is known from EP 0 049 218 A2.
  • the wings are mounted in the front of the drill screw so that they widen the borehole before the thread. This ensures that, when drilling in a first, softer material, the chips generated are not trapped between the wellbore and the thread, unnecessarily heating the thread, which could result in failure of the thread in a second, harder material.
  • the screw In the second, hardened material, the screw must, after drilling, mold the thread of the hole and make a secure attachment. For this it is necessary that the wings break off before drilling in this material and only the core diameter of the drilling part is drilled.
  • This canceling the wings is previously ensured by a strike shock.
  • the wings are mounted behind the drill bit so that the core drilling diameter is first drilled and the drill bit "falls through” the hole created and the wings hit the edge of the hole before the thread starts.
  • the wings meet at least with the required for drilling Drilling pressure on.
  • a strike shock is triggered in the wings, through which the wings are broken off.
  • a disadvantage of this type of wing assembly is that the drilling pressure is dependent on the person who sets this screw. Especially experienced people tend to reduce the drilling pressure prior to drilling, which also reduces the penetration shock.
  • a process-reliable breaking off of the wings is thus no longer guaranteed. It may happen that one or more wings do not break or do not break properly and a too large core diameter is drilled. The thread can thus no longer be formed correctly. The screw can not be tightened or insufficiently tightened.
  • the object of the invention is to make a self-drilling screw with wings so that the wings break free of shock shock process reliable.
  • a self-tapping screw of the type mentioned in the present invention characterized in that the cutting edge extends at least partially axially at least in the region of the height of the core drill cone.
  • a first shock is provoked with the inventive arrangement of the wing, a first shock.
  • the initial shock is triggered by the fact that before or during the Kernlochbohrvorgangs the or each wing impinges on the harder material and shock-like a torsional moment acts on the wing.
  • the blade or blades
  • the drilling of a hole with the core drilling diameter having part takes place the boring part, which has the optimum diameter for the thread.
  • chip removal is also improved.
  • the drilling part can be used over the entire length of the drilling flood, the space available for the chips, for drilling, for example, a metal carrier.
  • the cutting edge of the or each blade terminates in a tip which is outside the outer diameter of the threaded portion, it is achieved that when drilling with the wings, a clearance between the thread and the borehole is created , In this clearance, the drill cuttings are led out of the bore. Heating of the thread by the friction on the bore wall or by the chips is prevented. Before forming the thread in the harder material so the threads are not unnecessarily heated or already exposed to wear due to friction.
  • the tip of the cutting edge at least approximately determines the Aufbohr tellmesser.
  • the cutting edge tip is thus far away from the screw axis as far as possible. This achieves a maximum breaking moment of the blade, which in turn increases process reliability. At the same time a clearer defined breaking edge is formed.
  • the or each wing has a predetermined breaking point, which is within a virtual cylinder whose diameter corresponds to the core diameter of the boring, it is achieved that the core diameter only by the main cutting edge (s) of the Drilling part is determined.
  • a predetermined breaking point which is within a virtual cylinder whose diameter corresponds to the core diameter of the boring.
  • the predetermined breaking point has a maximum length corresponding to the core drill diameter
  • the maximum breaking moment of the or each blade is decisively determined.
  • the length of the wings also determines the heat development on the outside of the wings when drilling on the Aufbohr matmesser. Shorter wing lengths also improve the chip flow. Ideally, therefore, the length of the wings corresponds maximally to the core drill diameter.
  • the boring part is a chewed or milled boring part with wings.
  • the drilling part and the geometry of the or each blade can be determined by a pinching tool.
  • the Zwickbacken can be adjusted in addition to the optimal main cutting edge and the optimum thickness of the predetermined breaking point.
  • the drilling part is a drilling plate with a drill bit and wings.
  • an embodiment with one of a different material than the rest Screw produced drilling plate can solve the task.
  • a punching tool can determine the shape of the drill plate and the wings.
  • the self-drilling screw for a connection of wood to metal.
  • Inventive screws are particularly suitable for attachment of a first, soft material such as wood od.
  • a second, harder material such as steel.
  • the soft material is drilled with the Aufbohr matmesser, which is determined by the wings, whereupon then at or before drilling in the harder material, but in any case before reaching the Kernbohr malmessers the wings are aborted at the drilling part, so before a puncture shock can occur.
  • the harder material is then bored finished on the core drill diameter and then provided with the help of the threaded part with a counter-thread.
  • soft material is clamped between the harder material and the drive part, which usually has a head, when the screw is tightened.
  • FIG. 1 is a side view of a first embodiment of a self-drilling screw according to the invention, 2 as a detail in an enlarged view of the drilling part and a part of the threaded part of the screw according to Fig. 1,
  • FIG. 5 shows a fourth embodiment of a self-drilling screw according to the invention with a drilling part, which is a drilling plate with a drill bit and wings,
  • Fig. 7-9 shows a bore course with a self-drilling screw according to the invention, which corresponds to the first embodiment thereof.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a self-tapping screw according to the invention, which is indicated generally at 10.
  • the self-tapping screw 10 is in the embodiment shown here and described from a drive part 20, a threaded portion 30 and a boring portion 40.
  • the thread of the threaded portion 30 is a self-tapping thread.
  • the self-drilling screw 40 On the drilling part 40, the self-drilling screw 40 has two wings or lobes cantilevered transversely to the screw axis 12 (hereinafter referred to as wings), which are each designated 42.
  • the drill part 40 has at its free end a drill bit 44 with a blunt-angled drill core cutting edge 46.
  • the drill bit 44 facing the boundary of each blade 42 is formed as a cutting edge 48.
  • the main cutting edge 46 and the drill bit 44 comprehensive part of the drilling part 40 at the free end thereof forms a Kernbohrkonus 50, the designated in Fig. 2 with S. Height.
  • the cutting edge of each blade 42 terminates in a tip 49 which is outside the outer diameter of the threaded portion 30 indicated by Dg.
  • the cutting edge 48 of each blade 42 is above the height S to the drilling part 40 and extends in the first embodiment of the self-tapping screw 10 according to FIGS. 1 and 2 axially in the range of the height S of the core drilling 50.
  • the side of the wing 42, with which this is connected to the drilling part 40 so not zoom up to the Kernbohrkonus 50 zoom.
  • each wing with the said side reaches up to the core drilling cone 50 zoom.
  • the second and the third embodiment differ in particular in that the cutting edges 48 of the wings 42 are angled differently against the screw axis 12, so that the cutting edges 48 in Fig. 3 in the range of the height S of the Kernbohrkonus 50 rich, whereas the cutting edges 48th in Fig. 4 extend axially beyond the height S and thus beyond the drill bit 44 addition.
  • the wings 42 will abort accordingly in the embodiments of FIGS. 3 and 4, after or before the drill bit 44 has started drilling the core hole.
  • the tip 49 of the cutting edge 48 of each blade 42 determines at least approximately the Aufbohr malmesser 110 of the self-tapping screw 10.
  • the radial distance of the tip 49 of the cutting edge 48 is decisive for the mounting diameter 110, because the wings 42 are formed so that their maximum radial distance from the screw axis 12 is not greater than the radial distance of the wings 42 from the screw axis 12.
  • the outer sides of the wings are parallel to the screw axis 12.
  • the wings 42 On its inner side, with which the wings 42 are respectively attached to the drilling part 40, in particular formed, the wings 42 each have a predetermined breaking point 47, as it is indicated by way of example in the illustration in Fig. 4 left.
  • the predetermined breaking points 47 lie in the boring part 40 within a virtual cylinder whose diameter corresponds to the core boring diameter 100 (FIG. 2) of the boring part 40. This ensures that the core drill diameter 100 is determined solely by the main cutting edge 46 of the drilling part 40.
  • the wings 42 will break away so that the core bore diameter 100 is not increased. In Fig. 9, which will be discussed in more detail below, this can be seen.
  • Each predetermined breaking point 47 has a maximum length corresponding to the core drill diameter 100. As a result, the breaking torque required to break off a wing 42 is limited to a suitably low value.
  • the boring member 40 is each a chipped or milled boring member having vanes 42.
  • the boring member 40 may be referred to as a boring plate 60 having a drill bit 44 and vanes 42 may be formed, as shown in Figs. 5 and 6.
  • the self-tapping screw 10 'shown in FIGS. 5 and 6 terminates at the end opposite the driving part 20 in a shaft part 52 which has a non-threaded cylindrical part 52a and a non-threaded frusto-conical part 52b , At the free end of the shaft portion 52, a slot 54 is present, in which a platelet-shaped bore member, namely the drill plate 60 is inserted.
  • the drill plate 60 has at its free end the drill bit 44 with the obtuse drill or Main cutting edge 46.
  • the self-tapping screw 10 ' like the self-tapping screw 10, may be made of stainless steel or other metal.
  • the drill plate 60 is made of a drill steel or a hard metal, so that even steels highest strength can be easily pierced.
  • the drill bit 44 facing the boundaries of the wings 42 are formed as cutting edges 48.
  • the core bore diameter 100 of the drill plate 60 is measured at its largest diameter location. It does not include the wings 42 because they will have already broken off when the drilling plate 60 drills the core hole.
  • the wings 42 lie in a plane with the drill plate 60. At the junction of the wings 42 on the drill plate 60 is an approximately parallel to the screw axis 12 extending predetermined breaking point 47 is present.
  • FIGS. 7-9 show a bore course with a self-drilling screw 10, which corresponds to the first embodiment according to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 7 shows the drilling phase in a softer layer 64, which may be wood by way of example.
  • the wings 42 expand the core hole created by the main cutting edge 46 in the softer layer 64 so that the thread attached to the threaded portion 30 is free in a drilling opening 68.
  • a drilling opening 70 is produced in a second, harder layer 66, which consists in particular of metal, which is in an initial stage in FIG. 8.
  • the wings 42 are mounted on the drilling member 40 so that immediately after the penetration of the drill bit 44 in the harder layer 66, the wings 42 cancel. Upon impact of the wings 42 on the harder layer 66, the wings 42 are loaded so high that they break off. Now, as shown in Fig. 9, the harder layer 66 is completely pierced, a mating thread in the harder layer 66 formed by the self-tapping thread of the self-tapping screw 10 and tightened the screw. By tightening the self-drilling screw 10, the softer layer 64 between the harder layer 66 and the drive part 20 of the screw 10 is clamped. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Beschrieben ist eine selbstbohrende Schraube, bestehend aus einem Antriebsteil, einem Gewindeteil (30), einem Bohrteil (40) und zwei am Bohrteil (40) quer zur Schraubenachse (12) frei auskragenden Flügeln (42). Die der Bohrspitze (44) zugewandte Begrenzung jedes Flügels (42) ist als eine Schneidkante (48) ausgebildet. Die Schraube hat an ihrer Hauptschneide (46) einen Kernbohrkonus (50), der eine Höhe (S) aufweist. Die Schneidkante (48) jedes Flügels (42) reicht mindestens teilweise axial bis mindestens in den Bereich der Höhe (S) des Kernbohrkonus (50). Die Flügel (42) bohren in einer weicheren Schicht ein Loch auf einen Aufbohrdurchmesser (110) auf. Wenn oder bevor die Bohrspitze (44) beginnt, in einer sich anschließenden härteren Schicht ein Kernloch zu bohren, treffen die Flügel (42) auf die härtere Schicht auf und brechen ab. Dadurch wird ein Durchtrittsschock an den Flügeln (42) vermieden, der auftreten würde, wenn die Flügel (42) in so großer axialer Entfernung von der Bohrspitze (44) angeordnet wären, dass sie erst auf die härtere Schicht auftreffen, wenn das Kernloch durch den Bohrteil (40) bereits fertig gebohrt worden ist. Das Abbrechen der Flügel (42) ist somit nicht von dem Bohrdruck abhängig, den die Bedienungsperson auf die selbstbohrende Schraube ausübt.

Description

Selbstbohrende Schraube
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbstbohrende Schraube bestehend aus mindestens einem Antriebs-, einem Gewinde- und einem Bohrteil, die einen oder mehrere quer zur Schraubenachse frei auskragende(n) Flügel oder Lappen am Bohrteil aufweist, dessen bzw. deren der Bohrspitze zugewandte Begrenzung als Schneidkante ausgebildet ist bzw. sind.
Selbstbohrende Schrauben der vorgenannten Art sind für diverse Spezialan- wendungen bekannt. Eine selbstbohrende Schraube mit Flügeln ist aus der EP 0 049 218 A2 bekannt. Die Flügel werden im vorderen Bereich der Bohrschraube so angebracht, dass diese vor dem Gewindegang das Bohrloch aufweiten. Dadurch wird sichergestellt, dass beim Bohren in einem ersten, weicheren Material die erzeugten Späne nicht zwischen dem Bohrloch und dem Gewinde eingeklemmt werden und so das Gewinde unnötig erhitzen, was zu einem Versagen des Gewindes in einem zweiten, härteren Material führen könnte. Im zweiten, härten Material muss die Schraube nach dem Bohren das Gewinde des Loches einformen und eine sichere Befestigung herstellen. Dazu ist es nötig, dass die Flügel vor dem Bohren in diesem Material abbrechen und nur noch der Kerndurchmesser des Bohrteils aufgebohrt wird. Dieses Abbrechen der Flügel wird bisher durch einen Durchtrittsschock sichergestellt. Dazu werden die Flügel hinter der Bohrspitze so angebracht, dass zuerst der Kernbohrdurchmesser fertig gebohrt wird und der Bohrteil durch die erzeugte Bohrung "durchfällt" und die Flügel vor dem Gewindeanfang auf den Rand der Bohrung auftreffen. Die Flügel treffen dabei mindestens mit dem zum Bohren benötigten Bohrdruck auf. Dadurch wird in den Flügeln ein Durchtrittsschock ausgelöst, durch welchen die Flügel abgebrochen werden. Nachteilig an dieser Art der Flügelanordnung ist es, dass der Bohrdruck abhängig von der Person ist, die diese Schraube setzt. Besonders routinierte Personen neigen dazu, vor dem Durchbohren den Bohrdruck zu reduzieren, was auch den Durchtrittsschock reduziert. Ein prozesssicheres Abbrechen der Flügel ist damit nicht mehr garantiert. Es kann vorkommen, dass ein oder mehrere Flügel nicht oder nicht korrekt brechen und ein zu großer Kerndurchmesser gebohrt wird. Das Gewinde kann damit nicht mehr korrekt eingeformt werden. Die Schraube kann nicht oder nur ungenügend angezogen werden.
Aus der EP 1 445 498 A1 und der EP 0 849 474 A1 sind weitere Bohrschrauben bekannt, deren Flügel durch einen Durchtrittsschock abgebrochen werden, was ebenfalls zu den oben beschriebenen Unsicherheiten bezüglich eines prozesssicheren Abbrechens der Flügel führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine selbstbohrende Schraube mit Flügeln so zu gestalten, dass die Flügel durchtrittsschockfrei prozesssicher abbrechen.
Dies gelingt ausgehend von einer selbstbohrenden Schraube der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, dass die Schneidkante mindestens teilweise axial bis mindestens in den Bereich der Höhe des Kernbohrkonus reicht. Anstelle des bisher bekannten Durchtrittsschocks wird mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Flügel ein Erstschock provoziert. Der Erstschock wird dadurch ausgelöst, dass vor oder während des Kernlochbohrvorgangs der oder jeder Flügel auf das härtere Material auftrifft und schockartig ein Torsionsmoment auf den Flügel einwirkt. Beginnt der Bohrteil in einem härteren Material zu bohren, wird der oder werden die Flügel vor dem Erreichen des Kernbohrdurchmessers prozesssicher abgebrochen, da die Schneidkantenspitze(n) vor der Bohrspitze oder gleichzeitig mit der Bohrspitze oder nur unmerklich nach der Bohrspitze auf das härtere Material auftreffen. Anschließend erfolgt das Bohren eines Loches mit dem den Kernbohrdurchmesser aufweisenden Teil des Bohrteils, welcher für das Gewinde den optimalen Durchmesser aufweist. Dadurch, dass kein Durchtrittsschock mehr benötigt wird, um die Flügel prozesssicher abzubrechen, wird auch die Spanabfuhr verbessert. Der Bohrteil kann über die ganze Länge der Bohrflut, dem Raum, der den Spänen zur Verfügung steht, für das Bohren beispielsweise eines Metallträgers verwendet werden. Durch den Einsatz der selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung können die Material- und H erstell kosten optimiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
Dadurch, dass in einer Ausgestaltung der selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung die Schneidkante des oder jedes Flügels in einer Spitze ausläuft, die außerhalb des Außendurchmessers des Gewindeteils liegt, wird erreicht, dass beim Bohren mit den Flügeln ein Freiraum zwischen dem Gewinde und dem Bohrloch geschaffen wird. In diesem Freiraum werden die Bohrspäne aus der Bohrung herausgeführt. Eine Erwärmung des Gewindes durch die Reibung an der Bohrungswand oder durch die Späne wird verhindert. Vor dem Einformen des Gewindes in das härtere Material werden so die Gewindegänge nicht unnötig erwärmt oder bereits einem Verschleiß durch Reibung ausgesetzt.
In einer weiteren Ausgestaltung bestimmt die Spitze der Schneidkante mindestens annähernd den Aufbohrdurchmesser. Die Schneidkantenspitze ist somit weit möglichst von der Schraubenachse entfernt. Damit wird ein maximales Bruchmoment des Flügels erreicht, was wiederum die Prozesssicherheit erhöht. Gleichzeitig wird dadurch eine klarer definierte Bruchkante gebildet.
Dadurch, dass in einer weiteren Ausgestaltung der selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung der oder jeder Flügel eine Sollbruchstelle aufweist, die innerhalb eines virtuellen Zylinders liegt, dessen Durchmesser dem Kernbohrdurchmesser des Bohrteils entspricht, wird erreicht, dass der Kernbohrdurchmesser einzig durch die Hauptschneide(n) des Bohrteils bestimmt wird. Durch das Abbrechen der Flügel wird sichergestellt, dass der durch die Hauptschnei- de(n) bestimmte Kernbohrdurchmesser nicht größer aufgebohrt wird. Ein größerer Kernbohrdurchmesser würde die Setzsicherheit des Gewindes im härteren Material reduzieren oder bei einem sehr groß aufgebohrten Kernbohrdurchmesser sogar unmöglich machen. Wird die gesamte Sollbruchstelle in den durch den Kernbohrdurchmesser gebildeten Zylinder gelegt, wird verhindert, dass einzelne Bruchstellen außerhalb dieses Zylinders liegen. Dieser Fehlerursache kann damit verhindert werden.
Dadurch, dass in einer weiteren Ausgestaltung der selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung die Sollbruchstelle maximal eine Länge aufweist, die dem Kernbohrdurchmesser entspricht, wird das maximale Bruchmoment des oder jedes Flügels maßgeblich mitbestimmt. Je länger die Flügel ausgelegt werden, umso größer wird das Bruchmoment für die Flügel. Die Länge der Flügel bestimmt aber auch die Wärmeentwicklung an der Außenseite der Flügel beim Aufbohren auf den Aufbohrdurchmesser. Kürzere Flügellängen verbessern auch den Spänefluss. Idealerweise entspricht daher die Länge der Flügel maximal dem Kernbohrdurchmesser.
In einer weiteren Ausgestaltung der selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung ist der Bohrteil ein gezwickter oder gefräster Bohrteil mit Flügeln. Unter Berücksichtigung des Fließverhaltens können der Bohrteil und die Geometrie des oder jedes Flügels durch ein Zwickwerkzeug festgelegt werden. Durch das Einstellen der Zwickbacken kann neben der optimalen Hauptschneide auch die optimale Dicke der Sollbruchstelle eingestellt werden. Es ist aber auch möglich, durch Fräsen die Form des Bohrteils und des oder jedes Flügels festzulegen. Durch die Wahl des Herstellverfahrens können beinahe beliebige Formen von Bohrteil und Flügel(n) mit der notwendigen Sollbruchstelle geschaffen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung ist der Bohrteil eine Bohrplatte mit einer Bohrspitze und Flügeln. Auch eine Ausführungsform mit einer aus einem anderen Material als die übrige Schraube hergestellten Bohrplatte kann die gestellte Aufgabe lösen. Dabei kann ein Stanzwerkzeug die Form der Bohrplatte und der Flügel festlegen. Solche Lösungen können vor allem für Bohrplatten aus rostfreiem Stahl und für spezielle Aufgaben verwendet werden. Es sind auch Kombinationen aus gezwicktem Bohrteil und plattenförmigen Flügeln, die an dem Bohrteil angebracht werden, denkbar. Bei solchen Lösungen ist auf eine prozesssichere Auslegung besonders zu achten.
Ferner wird vorgeschlagen, die selbstbohrende Schraube für eine Verbindung von Holz auf Metall auszulegen. Erfindungsgemäße Schrauben eignen sich besonders für eine Befestigung von einem ersten, weichen Material wie Holz od. dgl. auf einem zweiten, härteren Material wie Stahl. Im weichen Material wird mit dem Aufbohrdurchmesser, der durch die Flügel bestimmt wird, aufgebohrt, woraufhin dann bei oder vor dem Bohren in dem härteren Material, aber auf jeden Fall vor dem Erreichen des Kernbohrdurchmessers die Flügel an dem Bohrteil abgebrochen werden, also bevor ein Durchtrittsschock auftreten kann. Das härtere Material wird anschließend auf den Kernbohrdurchmesser fertig aufgebohrt und dann mit Hilfe des Gewindeteils mit einem Gegengewinde versehen. Als letzter Schritt wird dass weiche Material zwischen dem härteren Material und dem Antriebsteil, der üblicherweise einen Kopf aufweist, eingeklemmt, wenn die Schraube angezogen wird.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einer Seitenansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung, Fig. 2 als eine Einzelheit in vergrößerter Darstellung den Bohrteil und einen Teil des Gewindeteils der Schraube nach Fig. 1 ,
Fig. 3 als eine Einzelheit den Bohrteil eines zweiten Ausführungsbeispiels der selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung,
Fig. 4 als eine Einzelheit den Bohrteil eines dritten Ausführungsbeispiels der selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung,
Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel einer selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung mit einem Bohrteil, das eine Bohrplatte mit einer Bohrspitze und Flügeln ist,
Fig. 6 die selbstbohrende Schraube nach Fig. 5 in Seitenansicht und
Fig. 7 - 9 einen Bohrverlauf mit einer selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung, die dem ersten Ausführungsbeispiel derselben entspricht.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer selbstbohrenden Schraube nach der Erfindung, die insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Die selbstbohrende Schraube 10 besteht in dem hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel aus einem Antriebsteil 20, einem Gewindeteil 30 und einem Bohrteil 40. Das Gewinde des Gewindeteils 30 ist ein selbstschneidendes Gewinde. An dem Bohrteil 40 weist die selbstbohrende Schraube 40 zwei quer zur Schraubenachse 12 frei auskragende Flügel oder Lappen (im Folgenden als Flügel bezeichnet) auf, die jeweils mit 42 bezeichnet sind. Der Bohrteil 40 besitzt an seinem freien Ende eine Bohrspitze 44 mit einer stumpfwinkeligen Bohroder Hauptschneide 46. Die der Bohrspitze 44 zugewandte Begrenzung jedes Flügels 42 ist als eine Schneidkante 48 ausgebildet. Der die Hauptschneide 46 und die Bohrspitze 44 umfassende Teil des Bohrteils 40 an dem freien Ende desselben bildet einen Kernbohrkonus 50, der eine in Fig. 2 mit S bezeichnete Höhe aufweist. Die Schneidkante jedes Flügels 42 läuft in einer Spitze 49 aus, die außerhalb des mit Dg bezeichneten Außendurchmessers des Gewindeteils 30 liegt. Die Schneidkante 48 jedes Flügels 42 setzt oberhalb der Höhe S an dem Bohrteil 40 an und reicht bei dem ersten Ausführungsbeispiel der selbstbohrenden Schraube 10 nach den Fig. 1 und 2 axial in den Bereich der Höhe S des Kernbohrkonus 50 hinein. Bei diesem Ausführungsbeispiel reicht die Seite des Flügels 42, mit welcher dieser mit dem Bohrteil 40 verbunden ist, also nicht bis an den Kernbohrkonus 50 heran.
Bei dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel der selbstbohrenden Schraube 10 nach den Fig. 3 und 4 reicht hingegen jeder Flügel mit der genannten Seite bis an den Kernbohrkonus 50 heran. Das zweite und das dritte Ausführungsbeispiel unterscheiden sich insbesondere dadurch, dass die Schneidkanten 48 der Flügel 42 unterschiedlich gegen die Schraubenachse 12 abgewinkelt sind, so dass die Schneidkanten 48 in Fig. 3 in den Bereich der Höhe S des Kernbohrkonus 50 reichen, hingegen die Schneidkanten 48 in Fig. 4 axial über die Höhe S und somit über die Bohrspitze 44 hinaus reichen. Die Flügel 42 werden in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 4 demgemäß abbrechen, nachdem bzw. bevor die Bohrspitze 44 mit dem Bohren des Kernloches begonnen hat.
Die Spitze 49 der Schneidkante 48 jedes Flügels 42 bestimmt mindestens annähernd den Aufbohrdurchmesser 110 der selbstbohrenden Schraube 10. Mit anderen Worten, der radiale Abstand der Spitze 49 der Schneidkante 48 ist für den Aufbaudurchmesser 110 maßgebend, weil die Flügel 42 so ausgebildet sind, dass deren maximaler radialer Abstand von der Schraubenachse 12 nicht größer ist als der radiale Abstand der Flügel 42 von der Schraubenachse 12. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Außenseiten der Flügel zu der Schraubenachse 12 parallel.
Auf ihrer Innenseite, mit der die Flügel 42 jeweils an dem Bohrteil 40 befestigt, insbesondere angeformt sind, weisen die Flügel 42 jeweils eine Sollbruchstelle 47 auf, wie es in der Darstellung in Fig. 4 links beispielshalber angedeutet ist. Die Sollbruchstellen 47 liegen bei dem Bohrteil 40 innerhalb eines virtuellen Zylinders, dessen Durchmesser dem Kernbohrdurchmesser 100 (Fig. 2) des Bohrteils 40 entspricht. Das gewährleistet, dass der Kernbohrdurchmesser 100 allein durch die Hauptschneide 46 des Bohrteils 40 bestimmt wird. Die Flügel 42 werden so wegbrechen, dass der Kernbohrdurchmesser 100 nicht vergrößert wird. In Fig. 9, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird, ist das zu erkennen. Jede Sollbruchstelle 47 weist maximal eine Länge auf, die dem Kernbohrdurchmesser 100 entspricht. Dadurch wird das Bruchmoment, das zum Abbrechen eines Flügels 42 erforderlich ist, auf einen zweckmäßig niedrigen Wert begrenzt.
Bei den drei Ausführungsbeispielen, die mit Bezug auf die Fig. 1 - 4 beschrieben worden sind, ist der Bohrteil 40 jeweils ein gezwickter oder gefräster Bohrteil mit Flügeln 42. Stattdessen kann der Bohrteil 40 aber auch als eine Bohrplatte 60 mit einer Bohrspitze 44 und Flügeln 42 ausgebildet sein, wie es in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Die mit 10' bezeichnete selbstbohrende Schraube nach den Fig. 5 und 6 endet an dem zu dem Antriebsteil 20 entgegengesetzten Ende in einem Schaftteil 52, der einen nicht mit Gewinde versehenen zylindrischen Teil 52a und einen ebenfalls nicht mit Gewinde versehenen kegelstumpfförmi- gen Teil 52b aufweist. Am freien Ende des Schaftteils 52 ist ein Schlitz 54 vorhanden, in den ein plättchenförmig ausgebildetes Bohrteil, nämlich die Bohrplatte 60 eingesetzt ist. Durch entsprechende Querschnittsform des eingesetzten Endes der Bohrplatte 60 und durch Verformungen 56 an dem freien Ende des Schaftteils 52 besteht eine formschlüssige Verbindung zwischen der Bohrplatte 60 und dem Schaftteil 52. Die Bohrplatte 60 besitzt an ihrem freien Ende die Bohrspitze 44 mit der stumpfwinkeligen Bohr- oder Hauptschneide 46. Die selbstbohrende Schraube 10' kann wie die selbstbohrende Schraube 10 aus rostfreiem Stahl oder einem sonstigen Metall bestehen. Die Bohrplatte 60 ist aus einem Bohrstahl oder einem Hartmetall gefertigt, so dass auf einfache Weise auch Stähle höchster Festigkeit durchbohrt werden können. An die Hauptschneide 46 schließen sich nach oben hin außen an den Schmalseiten der Bohrplatte 60 zwei einander gegenüberliegend nach entgegengesetzten Richtungen quer zur Schraubenachse 12 frei auskragende Flügel 42 an, wie bei dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel der selbstbohrenden Schraube 10. Die der Bohrspitze 44 zugewandten Begrenzungen der Flügel 42 sind als Schneidkanten 48 ausgebildet. Der Kernbohrdurchmesser 100 der Bohrplatte 60 wird an deren Stelle größten Durchmessers gemessen. Er schließt die Flügel 42 nicht ein, weil diese bereits abgebrochen sein werden, wenn die Bohrplatte 60 das Kernloch bohrt. Die Flügel 42 liegen in einer Ebene mit der Bohrplatte 60. An der Anschlussstelle der Flügel 42 an der Bohrplatte 60 ist eine annähernd parallel zur Schraubenachse 12 verlaufende Sollbruchstelle 47 vorhanden.
Die Fig. 7 - 9 zeigen einen Bohrverlauf mit einer selbstbohrenden Schraube 10, die dem ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 entspricht. Dabei zeigt Fig. 7 die Bohrphase in einer weicheren Schicht 64, bei der es sich beispielshalber um Holz handeln kann. Die Flügel 42 erweitern das von der Hauptschneide 46 erzeugte Kernloch in der weicheren Schicht 64 so, dass das an dem Gewindeteil 30 angebrachte Gewinde frei in einer Bohröffnung 68 steht. Es bleibt zusätzlich zwischen Gewinde und Kernloch ein Freiraum. Dieser Freiraum wird zur Spanabfuhr benutzt. In einer weiteren Bohrphase, die in Fig. 8 abgebildet ist, wird in einer zweiten, härteren Schicht 66, die insbesondere aus Metall besteht, eine Bohröffnung 70 hergestellt, die in Fig. 8 in einem Anfangsstadium ist. Die Flügel 42 sind an dem Bohrteil 40 so angebracht, dass sogleich nach dem Eindringen der Bohrspitze 44 in die härtere Schicht 66 die Flügel 42 abbrechen. Bei dem Auftreffen der Flügel 42 auf die härtere Schicht 66 werden die Flügel 42 so hoch belastet, dass sie abbrechen. Nun wird, wie in Fig. 9 gezeigt, die härtere Schicht 66 vollends durchbohrt, ein Gegengewinde in der härteren Schicht 66 durch das selbstschneidende Gewinde der selbstbohrenden Schraube 10 eingeformt und die Schraube angezogen. Durch das Anziehen der selbstbohrenden Schraube 10 wird die weichere Schicht 64 zwischen der härteren Schicht 66 und dem Antriebsteil 20 der Schraube 10 eingeklemmt. Bezugszeichenliste
10, 10' Selbstbohrende Schraube
12 Schraubenachse
20 Antriebsteil
30 Gewindeteil
40 Bohrteil
42 Flügel
44 Bohrspitze
46 Bohr- oder Hauptschneide
47 Sollbruchstelle
48 Schneidkante
49 Schneidkantenspitze
50 Kernbohrkonus
52 Schaftteil
54 Schlitz
56 Verformungen
60 Bohrplatte
64 weichere Schicht
66 härtere Schicht
68 Bohröffnung
70 Bohröffnung
100 Kernbohrdurchmesser
110 Aufbohrdurchmesser
S Höhe
Dg Außendurchmesser des Gewindeteils

Claims

Patentansprüche
1. Selbstbohrende Schraube bestehend aus mindestens einem Antriebs-, einem Gewinde- und einem Bohrteil, die einen oder mehrere quer zur Schraubenachse frei auskragende(n) Flügel oder Lappen am Bohrteil aufweist, dessen bzw. deren der Bohrspitze zugewandte Begrenzung als Schneidkante ausgebildet ist bzw. sind, und die außerdem an ihrer Hauptschneide einen Kernbohrkonus hat, der eine Höhe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (48) mindestens teilweise axial bis mindestens in den Bereich der Höhe (S) des Kernbohrkonus (50) reicht.
2. Selbstbohrende Schraube nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (48) des oder jedes Flügels (42) in einer Spitze (49) ausläuft, die außerhalb des Außendurchmessers (Dg) des Gewindeteils (30) liegt.
3. Selbstbohrende Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (49) der Schneidkante (48) des oder jedes Flügels (42) mindestens annähernd den Aufbohrdurchmesser (110) bestimmt.
4. Selbstbohrende Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Flügel (42) eine Sollbruchstelle (47) aufweist, die innerhalb eines virtuellen Zylinders liegt, dessen Durchmesser dem Kernbohrdurchmesser (100) des Bohrteils (40) entspricht.
5. Selbstbohrende Schraube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (47) maximal eine Länge aufweist, die dem Kernbohrdurchmesser (100) entspricht.
6. Selbstbohrende Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrteil (40) ein gezwickter oder gefräster Bohrteil mit Flügeln (42) ist.
7. Selbstbohrende Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrteil (40) eine Bohrplatte (60) mit einer Bohrspitze (44) und Flügeln (42) ist.
8. Selbstbohrende Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstbohrende Schraube (10, 10') für eine Verbindung von Holz auf Metall ausgelegt ist.
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