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Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstschneidende Schraube zur Befestigung von Ver- kleidungsplatten, z. B. Sperrholzplatten, auf einem aus dünnem Blech oder Profilkonstruktionen kleiner Wandstärke gebildeten Unterbau, bestehend aus einer Rohrspitze, einem selbstschneidenden Gewinde und einem als Senkkopf ausgebildeten Schraubenkopf.
Bisher wurden für die Befestigung von Verkleidungsplatten, z. B. Sperrholzplatten, insbesondere im Fahrzeugbau Nietverbindungen angewendet, wobei für solche Verbindungen eine Reihe von Arbeitsgängen erforderlich war. Es musste vorerst ein Loch gebohrt werden, dann war ein Ansenken erforderlich und schliesslich konnte die Spezialniete, die durch die nur einseitig zugängliche Befestigung notwendig war, in diese Bohrung eingesetzt und verformt werden.
Ein entsprechender Einsatz von Schrauben hat sich auf diesem Arbeitsgebiet deshalb noch nicht durchgesetzt, weil keine ordnungsgemässe Befestigung gewährleistet werden konnte. Dies lag im besonderen an den geringen Ausreisswerten, die sich infolge des dünnwandigen Unterbaues ergeben haben. Da die Verkleidungsplatten ausserdem relativ hart sind, kommt es bei Verwendung einer handelsüblichen Schraube der eingangs erwähnten Art zu einem Überdrehen im Gewinde, so dass wieder die Ausreisswerte auf praktisch Null absinken.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Schraube zu schaffen, mit der in einem Arbeitsgang eine ordnungsgemässe Befestigung von Verkleidungsplatten, z. B. Sperrholzplatten aus einem dünnen Metallunterbau möglich ist.
Eine solche Schraube ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrdurchmesser zum Gewindeaussendurchmesser im Verhältnis zwischen 1 : 1, 4 und 1 : 1, 5, vorzugsweise bei 1, 45 liegt, dass das Verhältnis zwischen dem Gewindeaussendurchmesser und dem Kopfdurchmesser 1 : 1, 4 bis 1 : 1, 5, vorzugsweise 1, 45, beträgt, dass das Verhältnis zwischen Kopfhöhe und Kopfdurchmesser zwischen 1 : 2, 6 bis 1 : 2, 7, vorzugsweise 2, 66, beträgt, dass am Randbereich des Schraubenkopfes eine vorzugsweise umlaufende, zum Schraubenschaft hin gerichtete Schneidkante vorgesehen ist, und dass der Bohrdurchmesser kleiner als der Kerndurchmesser des Schraubenschaftes ausgebildet ist, wobei das Verhältnis zwischen Bohrdurchmesser und Kerndurchmesser annähernd bei 1 : 1, 05 liegt.
Durch die Kombination der angeführten Merkmale wird erreicht, dass ein relativ grosser Gewindeeingriff in dem aus dünnem Blech bzw. einer Profilkonstruktion kleiner Wandstärke gebildeten Unterbau gegeben ist, so dass die Ausreisswerte trotz der kleinen Wandstärke des Unterbaues überraschend hoch sind. Wesentlich ist aber auch, dass beim endgültigen Eindrehen einer solchen Schraube, also beim Versenken des Kopfes kein Überdrehen des Gewindes stattfindet. Dies gelingt durch die besondere Ausgestaltung des Schraubenkopfes, also durch das Verhältnis zwischen der Kopfhöhe und dem Kopfdurchmesser. Es wird dadurch erreicht, dass die an die Bohrung anschliessenden Fasern der zu befestigenden Verkleidungsplatten in die Bohrung hinein nach unten gezogen werden, wobei dann zum endgültigen Versenken die Fasern im Bereich des Aussendurchmessers des Kopfes abgetrennt werden.
Die im Bereich zwischen dem Gewindedurchmesser und dem Kopfaussendurchmesser liegenden Fasern bilden also eine besondere Auflage für den Senkkopf und verstärken dadurch die Befestigung der Verkleidungsplatten.
Durch die vorzugsweise umlaufende Schneidkante erfolgt dann noch ein sauberes Versenken des letzten Abschnittes des Schraubenkopfes, ohne dass es dadurch wieder zu einem Überdrehen des Gewindes in dem Unterbau kleiner Wandstärke kommen würde.
Infolge des gegenüber dem Kerndurchmesser geringfügig kleineren Bohrdurchmessers ergibt sich eine optimale Anlage der Bohrungswandung des Bleches bzw. der Profilkonstruktion am Kerndurchmesser der Schraube, und dies trotz dem eingeschnittenen Gewinde. Nachdem der Kerndurchmesser nur geringfügig grösser ist als der Bohrdurchmesser ergeben sich vernünftige Eindrehwerte bei hoher Ausreisskraft und grossem Überdrehmoment.
Nachdem auch die Gewindeflanken relativ weit über den Kerndurchmesser vorstehen, wird die Ausreisskraft im Zusammenwirken mit dem kleinen Bohrdurchmesser stark erhöht. Dadurch ist auch ein sauberes Ansenken durch den Schraubenkopf möglich, da das Überdrehmoment hohe Werte aufweist.
Da die zu befestigenden Verkleidungsplatten relativ dünn sind und trotzdem ein Versenken des Schraubenkopfes erforderlich ist, ergibt sich gerade durch die besondere Kopfform und-Ausge-
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staltung ein sicherer Halt und ein Ausreissen der Verkleidungsplatten über den Schraubenkopf ist sicher verhindert. Infolge der guten Ausreisswerte und der beim Versenken des Schraubenkopfes sich ergebenden Vorspannung zwischen Blech bzw. Profilkonstruktion und Verkleidungsplatte ist auch die Schraube entsprechend unter axialer Belastung, so dass ein selbsttätiges Lösen der Schraube ausgeschlossen ist, was insbesondere beim Einsatz der Schraube zur Befestigung von Verkleidungsplatten in Fahrzeugen sich positiv auswirkt.
Gerade die Kombination all der erfindungsgemässen Merkmale, die einzeln teilweise sicher bekannt sind, ergeben eine selbstschneidende Schraube, mit der optimal ein ganz spezieller Verschraubungsfall, nämlich die Befestigung von Verkleidungsplatten, z. B. Sperrholzplatten, auf einem aus dünnem Blech oder Profilkonstruktionen kleiner Wandstärke gebildeten Unterbau, zur überraschenden Zufriedenheit löst. Nur durch die erfindungsgemässen Massnahmen können an sich harte Verkleidungsplatten ohne ein Vorausansenken und trotz dünnem Blech im Unterbau einwandfrei mit Senkkopfschrauben befestigt werden.
Es sind zwar Schrauben mit einer Senkkopfausführung und einem gegenüber dem Kerndurchmesser relativ grossen Gewindeaussendurchmesser bekannt, welche jedoch für den erfindungsgemässen Einsatzfall ungeeignet wären. Durch im schraubenkopfnahen Bereich angeordnete Verdickungen des Schraubenschaftes würden sich die axialen Kräfte beim Einschrauben wesentlich erhöhen, so dass ein Ausreissen des Gewindes bzw. ein Überdrehen des Gewindes die Folge wäre. Eine sichere Befestigung relativ harter Verkleidungsplatten an einem dünnen Blech wäre mit solchen Schrauben nicht denkbar, abgesehen davon, dass ein solcher Befestigungsfall nur mit einer Schraube durchgeführt werden kann, die einen Bohransatz aufweist. Ausserdem genügt ein als Senkkopf ausgebildeter Schraubenkopf an sich noch nicht, um ein ordnungsgemässes Versenken in relativ festem Material zu ermöglichen.
Dies gelingt gegebenenfalls bei weichem, nachgiebigem Material, wobei dann aber auch nicht das Problem des Ausreissens aus dem aus dünnem Blech gefertigten Unterbau gegeben ist. Dieses Problem kann dann nur auftauchen, wenn die Schraube zu fest angezogen würde.
Wenn hingegen wie bei der Erfindung gefordert, ein Versenken des Schraubenkopfes unbedingt erfolgen soll und das Material, in welchem der Schraubenkopf zu versenken ist, relativ hart ausgeführt ist, ergibt sich allein schon aus dem Versenkvorgang eine axiale Belastung auf die Gewindeverbindung, so dass bereits beim Eindrehvorgang und beim Versenkvorgang des Schraubenkopfes die erforderlichen Ausreisswerte und Überdrehwerte gegeben sein müssen.
Es ist auch bekannt, an der Unterseite eines Schraubenkopfes entsprechende Schneiden vorzusehen, wobei bei der bekannten Ausführung jedoch danach getrachtet wird, dass das unter dem Schraubenkopf liegende Material herausgeschabt wird, um dadurch den Schraubenkopf mit einer praktisch ebenen Auflage versenken zu können. Gerade bei relativ dünnen Platten ergibt dies Probleme, da dann nur mehr ein entsprechend verringerter Anteil der Plattendicke unter dem Schraubenkopf gehalten wird. Ein solches Herausarbeiten ist daher nur bei relativ weichen Platten möglich, da auf solche Platten, insbesondere wenn sie zerbrechlich sind, auch im Umgebungsbereich der Schraube kein Pressdruck ausgeübt werden darf.
Durch die Erfindung ist aber die Möglichkeit geschaffen, ein Versenken des Schraubenkopfes zu bewerkstelligen, ohne dass Material herausgearbeitet wird und ohne dass die Gefahr des Durchziehens des Schraubenkopfes durch die Verkleidungsplatte gegeben wäre. Im Gegensatz dazu wird also bei der Erfindung ein Verdichten der zu befestigenden Verkleidungsplatten im Schraubenbereich erfolgen, um dadurch die Befestigung noch wesentlich sicherer zu machen.
Es hat sich herausgestellt, dass gerade die erfindungsgemäss vorgesehenen Abmessungsverhältnisse zu diesem überraschenden Ergebnis geführt haben. Es kann also nunmehr in einfacher Weise in einem Arbeitsgang eine Befestigung von solchen Verkleidungsplatten erfolgen, da die Schraube für ein ordnungsgemässes Bohren, Gewindeschneiden, Versenken des Schraubenkopfes und eine ordnungsgemässe Halterung mit grossen Ausreisswerten selbst sorgt.
Weitere erfindungsgemässe Merkmale und besondere Vorteile werden in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine erfindungsgemässe Schraube in Seitenansicht, wobei der Kopf teilweise aufgeschnitten dargestellt ist ; Fig. 2
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ein Einsatzbeispiel einer solchen Schraube vor und nach dem Eindrehen für die Befestigung von z. B. Sperrholzplatten auf einem dünnen Blech ; Fig. 3 eine Darstellung der bisherigen Befestigungsweise solcher Verkleidungsplatten durch Nieten.
Die erfindungsgemässe Schraube besteht im wesentlichen aus einer Bohrspitze --1--, einem selbstschneidenden Gewinde --2-- sowie einem Schraubenkopf --3--, welcher als Senkkopf ausgebildet ist.
Der Bohrdurchmesser B steht zum Gewindeaussendurchmesser G im Verhältnis von 1 : 1, 4 bis 1 : 1, 5, vorzugsweise im Verhältnis von 1 : 1, 45. Das Verhältnis zwischen dem Gewindeaussendurchmesser G und dem Kopfdurchmesser K beträgt 1 : 1, 4 bis 1 : 1, 5, vorzugsweise 1 : 1, 45. Ferner ist das Verhältnis zwischen Kopfhöhe H und dem Kopfdurchmesser K 1 : 2, 6 bs 1 : 2, 7, vorzugsweise 1 : 2, 66.
Am Randbereich des Schraubenkopfes --3-- ist eine vorzugsweise umlaufende Schneidkante --4-- ausgebildet, die zum Schraubenschaft --5-- hin gerichtet ist. Vorteilhaft ist diese Schneidkante --4-- gegenüber der Kopfoberseite --6-- zum Schraubenschaft --5-- hin zurückversetzt, wobei der Bereich --7-- zwischen der Kopfoberseite --6-- und der Schneidkante --4-zylindrisch ausgebildet ist. Es ist dadurch ein besonders günstiges Versenken gerade des letzten Abschnittes des Schraubenkopfes --3-- möglich. Der Umfangsbereich des Schraubenkopfes liegt also exakt an der Begrenzung der durch die Schneidkante --4-- gebildeten Bohrung an.
Um diese Versenkung exakt zu bewerkstelligen und eine sichere Abtrennung der Fasern an der Oberfläche der Verkleidungsplatten zu gewährleisten, ist die Schneidkante --4-- entsprechend weit zurückversetzt, wobei der Abstand Ader Schneidkante --4-- von der Kopfoberseite --6-- etwa einem Drittel der Kopfhöhe H entspricht.
Es hat sich bei Versuchen auch herausgestellt, dass das Eindringen des Senkkopfes in die Verkleidungsplatten besonders günstig ist, wenn der Senkkopfwinkel des Schraubenkopfes --3-- 50 bis 70, vorzugsweise 600, beträgt. In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn der Winkel zwischen dem Senkkopfmantel --8-- und der unterseitigen Begrenzung --9-- der Schneidkante --4-- 900 beträgt. Es kann dadurch ein Versenken ohne Überschreiten der Überdrehwerte ermöglicht werden, so dass also eine sichere Befestigung der Verkleidungsplatten an dem Unterbau ermöglicht wird.
Zur besonderen Verankerung des Gewindes in dem dünnen Metallunterbau trägt sicher auch noch bei, dass das Verhältnis von Gewindesteigung S zum Aussendurchmesser G des Gewindeab-
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grosser Eingriffsbereich des Gewindes trotz der geringen Wandstärke des Unterbaues gegeben.
Zur Erhöhung der Ausreisswerte trägt auch bei, dass der Bohrdurchmesser B kleiner als der Kerndurchmesser KE des Schraubenschaftes --5-- ausgebildet ist, wobei das Verhältnis zwischen Bohrdurchmesser B und Kerndurchmesser KE annähernd bei 1 : 1, 05 liegt. Es ist dadurch eine satte, praktisch kraft- und formschlüssige Anlage des Kernbereiches des Schrauben- schaftes-5-- an der vorher durch die Bohrspitze-l-gebildeten Bohrung gewährleistet.
Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schraube sind folgende Abmessungen vorgesehen :
Bohrdurchmesser B 3, 8 mm
Aussendurchmesser G 5, 5 mm
Kopfdurchmesser K 8 mm
Kopfhöhe H 3 mm
Gewindesteigung S 2, 3 mm
Senkkopfwinkel a 600
Anschlusswinkel ss der Schneidkante 900
Kerndurchmesser KE 4, 0 mm
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Die Gesamtlänge einer solchen Schraube, die Länge des Gewindeschaftes sowie die Länge der Bohrspitze ist variabel und je nach dem speziellen Einsatzzweck bei der Befestigung von Verkleidungsplatten an einen Unterbau kleiner Wandstärke wird hier eine Auswahl getroffen.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine spezielle Schlüsselangriffsöffnung im Schraubenkopf --3-- vorgesehen, wobei selbstverständlich jede denkbare Werkzeugangriffsöffnung hier eingesetzt werden kann.
Eine solche Schraube --10-- ist also in besonderer Weise zur Befestigung von Verkleidungs- platten z. B. Sperrholzplatten, auf einem aus dünnem Blech oder Profilkonstruktionen kleiner Wandstärke gebildeten Unterbau --12-- geeignet. Ein Querschnitt der beiden zu befestigenden Teile ist in den Fig. 2 und 3 zu entnehmen. Mit der erfindungsgemässen Schraube --10-wird in einem Arbeitsgang gebohrt, das Gewinde geschnitten und der Schraubenkopf wird versenkt.
Es ist daher eine besondere Arbeitseinsparung und damit eine Verbilligung solcher Befestigungen möglich. Ausserdem ist durch die Wahl der besonderen Abmessungen gewährleistet, dass überraschend hohe Ausreisswerte erzielt werden und dass ausserdem die Oberfläche der Verkleidungsplatten drahtfrei eben bleibt. Die Fasern der Oberfläche --18-- der Verkleidungsplatten --11-- werden durch die Schneidkante --4-- noch durchtrennt, so dass ein sauberer Schnitt und ein sauberes Versenken des Schraubenkopfes --3-- gegeben ist.
Wenn man hingegen die in Fig. 3 dargestellte bisherige Befestigungsart betrachtet, wird ersichtlich, welch grosser Zeitaufwand und damit welche Kosten für eine Befestigung nach bisheriger Art notwendig waren. Mittels eines Bohrers --13-- musste vorerst eine Bohrung --14-- hergestellt werden, worauf dann mittels eines Ansenkers --15-- die Ansenkung --16-- hergestellt werden konnte. Erst dann war es möglich, die Spezialniete --17-- in die mit der Ansenkung --16-- versehene Bohrung --14-- einzusetzen und dann entsprechend zu verformen.
Sollte aus irgendwelchen Gründen ein nachträgliches Entfernen einer Verkleidungsplatte erforderlich sein, so ergeben sich bei der Verwendung von Nieten die grössten Probleme. Bei Verwendung einer Schraube gemäss der Erfindung ist es aber ohne weiteres möglich, diese Verbindung wieder zu lösen.
Der Einsatz einer solchen Schraube ist daher überall dort zweckmässig, wo relativ harte Verkleidungsplatten, wie z. B. hartes Holz, hartes Sperrholz, hartes Spanholz in einer Dicke von beispielsweise 5 bis 6 mm an dünnen Blechen oder Profilkonstruktionen mit einer Wandstärke von 1 bis 3 mm befestigt werden sollen. Diese Bleche bzw. Profilkonstruktionen können dabei aus Aluminium oder Stahl bestehen. Ein besonderes Einsatzgebiet stellt hier der Fahrzeugbau dar, wobei gerade beim Bau von Lastkraftwagen und entsprechenden Anhängern zur Innenverkleidung solche Verkleidungsplatten an dem Unterbau zu befestigen sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Selbstschneidende Schraube zur Befestigung von Verkleidungsplatten, z. B. Sperrholzplatten, auf einem aus dünnem Blech oder Profilkonstruktionen kleiner Wandstärke gebildeten Unterbau, bestehend aus einer Bohrspitze, einem selbstschneidenden Gewinde und einem als Senkkopf ausgebildeten Schraubenkopf, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrdurchmesser (B) zum Gewinde- aussendurchmesser (G) im Verhältnis zwischen 1 : 1, 4 und 1 : 1, 5, vorzugsweise bei 1 : 1, 45, liegt, dass das Verhältnis zwischem dem Gewindeaussendurchmesser (G) und dem Kopfdurchmesser (K) 1 : 1, 4 bis 1 : 1, 5, vorzugsweise 1 : 1, 45, beträgt, dass das Verhältnis zwischen Kopfhöhe (H) und Kopfdurchmesser (K) zwischen 1 : 2, 6 bis 1 : 2, 7, vorzugsweise 1 :
2, 66, beträgt, dass am Randbereich des Schraubenkopfes (3) eine vorzugsweise umlaufende, zum Schraubenschaft (5) hin gerichtete Schneidkante (4) vorgesehen ist, und dass der Bohrdurchmesser (B) kleiner als der Kerndurchmesser (KE) des Schraubenschaftes (5) ausgebildet ist, wobei das Verhältnis zwischen Bohrdurchmesser (B) und Kerndurchmesser (KE) annähernd 1 : 1, 05 liegt.