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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine selbstbohrende Räumschraube,
welche verwendet wird, um beliebige harte Materialien an einem weichen Träger, wie
z.B. einer Aluminiumplatte, einer dünnen Stahlplatte, einer Kunststoffplatte
oder dergleichen, zu befestigen, wobei die harten Materialien Harthölzer oder
Sperrholzbretter sein können,
welche je mit einer festen Oberflächenschicht bedeckt sind.
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STAND DER TECHNIK
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Verschiedene
selbstbohrende Räumschrauben,
welche geeignet sind, beliebige Holzteile oder Sperrholzelemente
an einer Metallplatte oder -schicht ortfest anzubringen, sind gemäß dem Stand der
Technik bekannt, wie sie z.B. in der japanischen Patentveröffentlichung
Hei. 5-16930, dem im Amtsblatt offen gelegten Patent Sho. 58-152919
oder in der japanischen Patentveröffentlichung Hei. 8-42538 gezeigt
sind.
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Selbstbohrende
Räumschrauben
der herkömmlichen
Art sind zum Befestigen eines verhältnismäßig weichen Holz- oder Sperrholzelements
mit einer verhältnismäßig harten
Stahlplatte oder dergleichen geeignet. Sie weisen üblicherweise
einen konischen Kopf und einen Räumabschnitt,
welcher an einer Bohrspitze oder zwischen der Bohrspitze und einem
Gewindebereich ausgebildet ist, auf. Der Räumabschnitt besteht aus Klingen,
welche seitlich und radial von dem Umfang des Gewindeabschnitts hervorragen.
Die Bohrspitze bohrt eine Rohbohrung in das hölzerne Element oder dergleichen
und die Räumklingen
machen nachfolgend dieses Loch größer als den Durchmesser des
Gewindebereichs. Wenn die Bohrspitze weiter tiefer voranschreitet, werden
die Räumklingen,
welche mit dem verhältnismäßig harten
Träger
zusammenstoßen,
abgebrochen. Ein derartiges weiches hölzernes Element mit einer darin
gebohrten Rohbohrung sollte diese Klingen nicht beschädigen, während sie
dieses Loch räumen.
Deshalb wird der Durchmesser des Räumabschnitts so klein wie möglich gewählt (um nahezu
der gleiche wie oder etwas größer als
der Durchmesser des Gewindeabschnitts zu sein). Dieses Merkmal bewirkt
einen verhältnismäßig großen Bereich
für die
Befestigungsauflagefläche
eines Schraubenkopfes.
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Diese
selbstbohrenden Räumschrauben
gemäß dem Stand
der Technik weisen jedoch bestimmte Probleme auf, welche bei verhältnismäßig harten Materialien,
wie z.B. Hartholz oder Sperrholzplatten, welche jeweils mit einer
festen Oberflächenschicht bedeckt
sind, auftreten. Ein derartig hartes Material kann an einem verhältnismäßig weichen
Träger,
wie z.B. Aluminiumplatten, dünnen
Stahlplatten oder Kunststoffplatten, zu befestigen sein. In diesem
Fall werden die Räumklingen
rasch abgerissen werden, wodurch es misslingt, eine Rohbohrung,
welche in einem harten Material ausgebildet ist, zu vergrößern. Wenn
diese Klingen verstärkt
werden, um einen Bruch davon zu vermeiden, dann kann die untere weichere
Basis oder der untere weichere Träger, welcher) damit in Kontakt
kommt, diese nicht abbrechen und abreißen. Die Rohbohrung, welche
so geräumt wird,
um einen vergrößerten Durchmesser
aufzuweisen, verhindert, dass der weiche Träger mit einer derartigen Schraube
befestigt wird. Da der weiche Träger
die Schraube nicht fest gegen einen starken Druck hält, kann
ihr Kopf (insbesondere ein konischer Kopf) nicht vollständig in
ein Führungsloch,
welches so in dem oberen härteren
Material ausgebildet ist, gezwängt
werden. Als ein unvorteilhaftes Ergebnis wird ein Kopf einer derartigen
somit locker befestigten Schraube von der Fläche des harten Materials hervorstehen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der zuvor erwähnten
Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine selbstbohrende
Räumschraube
zum Befestigen harter Materialien an beliebigen weichen Trägern z.B. Aluminiumplatten,
dünnen
Stahlplatten, Kunststoffplatten oder dergleichen bereitzustellen.
Die harten Materialien können
z.B. Harthölzer
oder Sperrholzbretter sein, welche je mit einer festen Oberflächenschicht
bedeckt sind, und es sollte verhindert werden, dass der Kopf der
vorliegenden Schraube von der Oberfläche des harten Materials hervorsteht.
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LÖSUNGEN
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe durch eine selbstbohrende Räumschraube
nach Anspruch 1 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
definierten bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Um
die Aufgabe zu lösen,
stellt die Erfindung eine selbstbohrende Räumschraube bereit, welche einen
Gewindeabschnitt, eine an einem distalen Ende des Gewindeabschnitts
ausgebildete Bohrspitze und einen gewindelosen Schaft, welcher sich
von einem proximalen Ende des Gewindeabschnitts fortsetzt, umfasst.
Diese Räumschraube
umfasst ferner einen konischen Kopf, welcher an einem proximalen Ende
des gewindelosen Schafts ausgebildet ist, und einen Räumabschnitt,
welcher aus Klingen gebildet ist. Diese Klingen ragen radial von
dem gewindelosen Schaft hervor und sind diametral zueinander gegenüberliegend
angeordnet. Der Räumabschnitt
sollte einen wirksamen Durchmesser aufweisen, welcher kleiner als
ein Außendurchmesser
des konischen Kopfs ist, aber dicht bei einem Außendurchmesser des konischen
Kopfs liegt, und viel größer als ein
Außendurchmesser
des Gewindeabschnitts ist. Bezeichnenderweise ist ferner eine Dicke
einer jeden Klinge, welche zwischen dem konischem Kopf und dem Gewindeabschnitt
liegt, groß genug,
um sie vor den harten Materialien zu schützen, welche die Klingen anderenfalls
abbrechen würden.
Aufgrund dieser Merkmale ist der Gewindeabschnitt in der Lage, ein Gewinde
einer Rohbohrung, welche von der Bohrspitze ausgebildet ist, zu
schneiden, bevor der Räumabschnitt
ein sich ergebendes Innengewindeloch vergrößert, um ein Führungsloch
bereitzustellen. Somit wird der Kopf der Schraube sicher in das Führungsloch
gezwängt
und in dem harten Material verborgen.
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Ein
Durchmesser des gewindelosen Schafts kann größer vorgegeben werden als der
Durchmesser eines säulenförmigen Bereichs,
auf welchem der Gewindeabschnitt durch Rollen ausgebildet ist. Dies ermöglicht dem
Schaft, den Räumabschnitt
mit einem beliebigen gewünschten
Durchmesser und einer beliebigen gewünschten Dicke aufzuweisen.
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Der
Räumabschnitt
kann ferner vorzugsweise benachbart zu dem Gewindeabschnitt zum
Gewindeschneiden der Rohbohrung angeordnet sein. Das Innengewindeloch
kann somit im Durchmesser in einer zuverlässigen Art und Weise vergrößert werden.
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Ferner
kann der Räumabschnitt
benachbart zu sowohl dem Gewindeabschnitt als auch dem konischen
Kopf angeordnet sein. Sogar wenn das harte Material verhältnismäßig dünn ist,
kann es nichtsdestotrotz sicher befestigt werden.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Wie
zuvor zusammengefasst, kann die vorliegende selbstbohrende Räumschraube
beliebige harte Hölzer,
Sperrholzplatten mit festen Oberflächen oder ähnliche harte Materialen an
Aluminiumplatten, dünne
Stahlplatten, Kunststoffplatten oder ähnliche weiche Träger befestigen.
Der Kopf dieser Schraube wird nicht von der Fläche eines derartigen harten
Materials hervorragen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Vorderansicht eines Rohlings für eine herzustellende selbstbohrende
Räumschraube;
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2 ist
eine Draufsicht des Rohlings;
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3 ist
eine Vorderansicht des Rohlings, welcher teilweise bearbeitet ist,
um einen Räumabschnitt
aufzuweisen;
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4 ist
eine Seitenansicht des teilweise bearbeiteten Rohlings;
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5 ist
eine Vorderansicht der fertig bearbeiteten selbstbohrenden Räumschraube
der Erfindung;
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6 ist
eine Vorderansicht der fertig bearbeiteten Schraube, welche bei
einer Verwendung festgeschraubt wurde, wobei relevante Elemente
in einem Querschnitt gezeigt sind;
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7 ist
eine Vorderansicht der fertig bearbeiteten Schraube, welche an Ort
und Stelle angezogen wurde;
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8 ist
ein Querschnitt entlang der Pfeillinie 8-8 in 7;
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9 ist
eine Vorderansicht einer weiteren selbstbohrenen Räumschraube,
welche in einer weiteren Ausführungsform
bereitgestellt wird;
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10 ist
eine Vorderansicht der weiteren Schraube, welche festgeschraubt
wurde; und
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11 ist
ein Querschnitt entlang der Pfeillinie 11-11 in 10.
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DIE BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun
werden einige Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden.
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1-5 sind
Schemata, welche ein Verfahren zur Herstellung einer selbstbohrenden Räumschraube
der Erfindung zeigen. Wie in 1 und 2 zu
sehen ist, wird ein Rohling 1 für die Schraube unter Verwendung
einer Pressbacke zum Bearbeiten eines Kohlenstoffstahlstabs oder
eines ähnlichen
Rohmetallmaterials vorbereitet. Der Schraubenrohling 1 weist
einen säulenförmigen Bereich 2,
wo eine Bohrspitze sowie ein Gewindeabschnitt (nachfolgend detailliert)
auszubilden sind, auf, und fortgesetzt von diesem Bereich 2 ist
ein gewindeloser Schaft 3. Ein Räumabschnitt wird (nachfolgend detailliert
beschrieben) um diesen gewindelosen Schaft 3 ausgebildet,
dessen oberes Ende wie ein konischer Kopf 4 geformt ist.
Eine Aussparung 5 in dem Kopf 4 ist zum Ineingriffbringen
mit einem Antriebswerkzeug vorgesehen. Der gewindelose Schaft 3 weist
einen Durchmesser 'B' auf, welcher geringfügig oder
bemerkenswert größer als
ein Durchmesser 'A' des säulenförmigen Bereichs 2 ist.
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Als
nächstes
wird ein Paar von Räumklingen 6 durch „Pinch
Pointing" oder einem ähnlichen
Verfahren an dem gewindelosen Schaft 3 an seinem Abschnitt
angrenzend an den säulenförmigen Bereich 2 ausgebildet.
Diese Klingen 6 sind diametral gegenüberliegend zueinander angeordnet,
um in radiale Richtungen hervorzuragen. Eine Bohrspitze 7 arbeitet
mit einem Gewindeabschnitt 8 zusammen, um ein Innengewindeloch 24 in
einem harten Material 21 bereitzustellen (siehe 6 und 7).
Um dieses Loch zu einem Führungsloch 25,
wie nachfolgend erörtert,
zu vergrößern, weist
der Umfangskreis eines Räumabschnitts,
welcher aus solchen Klingen 6 gebildet ist, einen ausreichenden
Durchmesser 'W' auf, wobei jede
Klinge eine ausreichende Dicke 'T' aufweist.
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Nachfolgend
wird das Ende des säulenförmigen Bereichs 2 gepresst,
um die Bohrspitze, wie in 5 gezeigt,
zu ergeben. Ferner wird der Gewindeabschnitt 8 durch Rollen
ausgeformt, was somit eine fertig bearbeitete selbstbohrende Räumschraube 10 der
Erfindung bereitstellt.
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Der
Räumabschnitt 6 der
selbstbohrenden Schraube 10 weist den Durchmesser 'W' auf, welcher sich in einem Bereich
von dem Außendurchmesser 'd' des Gewindeabschnitts 8 und
dem Außendurchmesser 'D' des Kopfes 4 befindet. Der
Wert des Durchmesser 'W' ist erheblich näher an dem
ersten Durchmesser 'D' und weniger nahe
an dem zweiten 'd'. Die Dicke 'T' der Räumklingen 6 ist groß genug, um
sie vor einem Bruch während
eines Räumens
des Führungslochs 25 mit
dem großen
Durchmesser in dem harten Material 21 zu schützen. Somit
wird zuerst eine Rohbohrung mit der Bohrspitze 7, welche dieses
Material durchbohrt, gebohrt werden, und dann wird in dieses Loch
mit dem Gewindeabschnitt 8 ein Gewinde geschnitten, um
ein Innengewindeloch 24 bereitzustellen. Bei einem Vergrößern dieses Lochs 24 mittels
des Räumabschnitts 6 wird
der konische Kopf 4 in ein sich ergebendes vergrößertes Führungsloch 25 so
weit gezwängt,
dass dieser Kopf nicht von der Oberfläche des Materials hervorsteht. Um
derartige Räumklingen 6 einfach
auszuformen, weist der gewindelose Schaft 3 einen Durchmesser 'B' auf, welcher größer als ein Durchmesser 'A' des säulenförmigen Abschnitts 2 ist.
Aus dem gleichen Grund kann ein Abstand 'P' zwischen
den inneren oder Basisenden dieser Klingen 6, welche einander gegenüberliegen,
vorzugsweise die Hälfte
oder weniger des Durchmessers 'B' des Schafts 3 betragen. Dieses
Merkmal ist vorteilhaft, da der gewindelose Schaft 3 nicht
so äußerst dick
verglichen mit dem säulenförmigen Bereich 2 ausgeführt werden
muss, obwohl gewünschte
Werte von 'W' und 'T' sichergestellt werden. Andererseits
wird die Schraubenteillänge 'L' von der Oberseite ihres Kopfes 4 zu
der Unterseite ihrer Räumklingen 6 etwas
kürzer
als eine Dicke 'H' des harten Materials 21,
welches befestigt wird, ausgestaltet (siehe 6 und 7).
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Bei
einem Beispiel der selbstbohrenden Räumschraube 10, deren
Gewindeabschnitt 8 einen nominalen Durchmesser von 4 mm
aufweist, wird der Durchmesser 'A' des säulenförmigen Bereichs 2 näherungsweise
3,34 mm betragen, wie der Kerndurchmesser einer Standard M4, und
der Durchmesser 'B' des gewindelosen
Schafts 3 wird näherungsweise 3,83
mm betragen, wie der Kerndurchmesser einer Standard M5. Der Räumabschnitt 6 wird
einen Durchmesser 'W' von näherungsweise
6,5 mm und eine Dicke 'T' von näherungsweise
1,0 mm aufweisen.
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6-8 zeigen
die selbstbohrende Räumschraube 10 bei
einer Verwendung, wobei das Bezugszeichen 21 ein hartes
Material, wie z.B. ein Hartholz oder eine Sperrholzplatte, welche
mit einer festen Oberflächenschicht
bedeckt ist, bezeichnet. Das weitere Bezugszeichen 22 bezeichnet
ein weicheres Trägerelement,
wie z.B. eine Aluminiumplatte oder eine dünne Stahlplatte, an welche
das harte Material 21 ortsfest anzubringen ist.
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Bei
einer Verwendung wird die Bohrspitze 7 dieser Schraube 10 eine
Rohbohrung 23 bohren, welche an der Oberfläche 21a des
harten Materials 21 beginnt. Der Gewindeabschnitt 8 wird
in Richtung des weichen Trägers 22 gezwängt werden
und in die Rohbohrung 23 geschraubt, wodurch eine Innengewindebohrung 24 ausgebildet
wird. Wenn der Räumabschnitt 6 nachfolgend
das letztgenannte Loch 24 erweitert, wird es ein Führungsloch 25 mit größerem Durchmesser
(von einem Durchmesser 'W'), wie in 6 gezeigt,
werden. Mit der weiter tiefer vordringenden Bohrspitze 7 wird
eine Rohbohrung 23 auch in und durch den weichen Träger 22 gebohrt
werden. Der Gewindeabschnitt 8 wird ähnlich in diese Rohbohrung 23 geschraubt
werden, um ein Gewinde zu schneiden und sich damit fest in Eingriff zu
befinden. In einem derart befestigten Zustand der Schraube 10 wird
ihr konischer Kopf 4 in seiner Gesamtheit in die Öffnung des
Führungslochs 25,
wie in 7 zu sehen ist, gedrückt. Der Kopf 4 ist
in dem Führungsloch 25 verborgen,
um überhaupt
nicht von der Fläche 21a des
harten Materials 21 hervorzustehen. Die selbstbohrende
Räumschraube 10 befestigt somit
sicher das harte Material 21 an dem weichen Träger 22.
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Wie
in 8 dargestellt, weist der Kopf 4 eine
wirksame Fläche
(oder eine Befestigungs- und Auflagefläche) 'S' in
Kontakt mit dem harten Material 21 auf, wenn die Schraube 10 vollständig eingeschraubt
ist. Diese Fläche 'S' weist eine ringförmige Konfiguration auf, deren
Breite von einer Differenz zwischen dem Durchmesser 'D' des Kopfes 4 und dem Durchmesser 'W' des Führungslochs 25 abhängt. Indem
der Durchmesser 'W' des Räumabschnitts 6 so
groß wie
möglich
und somit nahe zu dem Durchmesser 'D' ausgestaltet
wird, ist der Kontaktbereich 'S' viel kleiner gestaltet
als die übliche
Befestigungsauflage des Kopfes 4. Aufgrund dieses Merkmals
kann der Kopf 4, welcher in Richtung der Innenseite des
Führungslochs 25 des
harten Materials 21 gedrückt wird, jetzt darin einfacher
verborgen werden. Da der Abstand 'L' zwischen
der Oberseite des Kopfes 4 und der Unterseite der Räumklingen 6 etwas
kürzer
als die Dicke 'H' eines harten Materials 21 ist,
befinden sich diese Klingen beabstandet von dem weichen Träger 22.
Der Räumabschnitt 6 wird
somit daran gehindert, in den Träger 22 einzugreifen
damit der Räumabschnitt
den Träger
nicht beschädigt.
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9-11 zeigen
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, wobei ein verhältnismäßig dünnen hartes
Material 31 eine harte Kunststoffplatte ist. Diese Platte
ist mit einer in einer Kunststoffmatrix verteilten Glasfaser verstärkt. Das
harte Material 31 grenzt an einen weicheren und dickeren
Träger 32, welcher
aus dem gleichen oder einem unterschiedlichen Kunststoff gebildet
ist. Eine selbstbohrende Räumschraube 30,
welche hierin verwendet wird, umfasst einen Gewindeabschnitt 38,
eine angespitzte Bohrspitze 37 und einen konischen Kopf 34,
welcher sich von dem Gewindeabschnitt fortsetzt. Die Bohrspitze 37 ist
an einem distalen Ende des Gewindeabschnitts 38 angeordnet.
Räumklingen 36,
welche integriert mit einem Ansatz des säulenförmigen Körpers ausgebildet sind, sind
benachbart zu sowohl dem Gewindeabschnitt 38 als auch dem
konischen Kopf 34 angeordnet. Diese Klingen 36,
welche in radialen Richtungen hervorragen, sind einander gegenüberliegend
diametral angeordnet. Ferner ist in diesem Fall ein Durchmesser 'W' von einem derartigen Räumabschnitt 36 größer als
ein Durchmesser 'd' des Gewindeabschnitts 38,
aber kleiner als ein Durchmesser 'D' des
konischen Kopfs 34. So ein großer Wert 'W' ist
viel näher
an 'D' und weniger nah
an 'd'. Ähnlich zu
der ersten Ausführungsform
ist ferner eine Dicke 'T' einer jeden Klinge 36 groß genug
gefertigt, um nicht während
ein großes
Führungsloch 35 in
und durch das harte Material 31 geräumt wird zerbrochen zu werden.
Der Kopf 34 dieser Ausführungsform
weist jedoch an seiner ringförmigen
stirnsenkenden Auflage einige Senkklingen 39 auf. Aufgrund dieses
Merkmals kann der Kopf 34 einfach in das Führungsloch 35 gedrückt werden
und darin verborgen werden.
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Die
angespitzte Bohrspitze 37 der selbstbohrenden Schraube 30 bohrt
in dem harten Material 31, beginnend von seiner oberen
Fläche 31a,
eine Rohbohrung. Der Gewindeabschnitt 38, welcher in Richtung
des weichen Trägers 32 in
die Rohbohrung geschoben wird, formt es in ein Innengewindeloch
um. Der Räumabschnitt 36 vergrößert das
letztgenannte Loch zu einem Führungsloch
mit einem großen Durchmesser
(mit einem Durchmesser 'W'). Wenn die Bohrspitze 37 weiter
tiefer voranschreitet, wird eine weitere Rohbohrung auch in den
weichen Träger 32 gebohrt.
Der Gewindeabschnitt 38, welcher in und durch dieses Loch
geschraubt wird, dient dazu, diese Schraube 30 an dem Träger 32 in
einer in 10 gezeigten Art und Weise zu
befestigen. Die Oberseite des konischen Kopfes 34, welcher
in das Führungsloch 35 gepresst
wird, steht nicht über
die Oberseite 31a des harten Materials 31, welches
somit fest mit dem Träger 32 verbunden
ist, hervor. Die Senkklingen 39 an der Auflagefläche des
Kopfes 34 dienen dazu, den Rand des Führungslochs 35 zu
vergrößern, um
dadurch das Schrauben des Kopfes in dieses Loch zu erleichtern.
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Wie
in 11 gezeigt und ähnlich zu der ersten Ausführungsform,
weist der Kopf 34 eine Auflagefläche 'S' in
Kontakt mit dem harten Material 31 auf, wenn das Festschrauben
der Schraube 30 beendet ist. Diese ringförmige Fläche 'S' weist eine Breite in Abhängigkeit
von einem Unterschied zwischen dem Durchmesser 'D' des
Kop fes 34 und dem Durchmesser 'W' des
Führungslochs 35 auf.
Indem der Durchmesser 'W' des Räumabschnitts 36 größtmöglich gestaltet
wird, ergibt sich ein Kontaktbereich 'S' viel
kleiner als die übliche
Befestigungsauflage eines Kopfes 34. Somit kann der Kopf 34,
welcher in das Führungsloch
des harten Materials 31 gepresst wird, darin einfacher
verborgen werden.