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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Loch-Aufweitungsschraube, insbesondere eine Loch-Aufweitungsschraube, die ein zum Einschrauben erforderliches Drehmoment reduzieren kann und eine Rissbildung beim Einschrauben in ein Werkstück verhindern kann.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Wenn eine Holzschraube in ein Werkstück aus härterem Holz eingeschraubt werden soll, ist eine größere Kraft erforderlich. Dabei werden Holzabfälle bzw. Schraubgut, die beim Einschrauben erzeugt werden, in der Regel unvollständig und nicht effektiv ausgetragen, sodass diese sich sehr wahrscheinlich im Holz anreichern und zusammengequetscht werden, was zu einer Rissbildung im Holz führen kann.
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Das
Taiwanesische Patent Nr. M491743 offenbart eine Holzschraube, die einen Schraubenkopf und zumindest ein erstes Gewinde und einen Schraubenschaft aufweist. Der Schraubenschaft weist einen parallelen Abschnitt, einen sich verjüngenden Abschnitt, der allmählich dünner wird, und eine Spitze auf, die auf dem Ende des sich verjüngenden Abschnitts ausgebildet ist. Ein Muster ist auf dem sich verjüngenden Abschnitt ausgebildet, sodass der Benutzer die Holzschraube in Holz hineintreiben kann, ohne dass zuvor ein Loch gebohrt werden müsste. Außerdem wird dadurch eine Rissbildung im Holz vermieden und das zum Einschrauben erforderliche Drehmoment reduziert.
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Allerdings besteht das Muster dieser herkömmlichen Holzschraube aus unregelmäßigen Vorsprüngen, was zu einer ungleichmäßigen Kräfteverteilung führt, wenn sich die Holzschraube in das Werkstück hinein arbeitet, was zu einer nicht ausreichend stabilen Befestigung bzw. Verbindung führen kann, sodass ein damit befestigtes Teil nicht ausreichend stabil befestigt werden kann, insbesondere locker befestigt ist bzw. wackelt. Außerdem kann sich Schraubgut zwischen dem Muster und der Austrag-Struktur ansammeln und Risse beim Einschrauben verursachen. Daher besteht auf diesem Gebiet weiterer Verbesserungsbedarf.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend angeführten Nachteile zumindest zu mindern und insbesondere eine verbesserte Schraube bereitzustellen, womit sich die Gefahr einer Rissbildung reduzieren und die Austragung von Holzabfällen bzw. Schraubgut verbessern lässt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Loch-Aufweitungsschraube nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
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Damit lässt sich das Risiko einer Rissbildung in Holz beim Einschrauben der Schraube wirkungsvoll mindern.
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Erfindungsgemäß wird eine Loch-Aufweitungsschraube bereitgestellt, die einen Schraubenkopf und einen Schraubenschaft aufweist. Der Schraubenkopf weist ein Kopfende und einen Halsabschnitt auf, der sich ausgehend von dem Kopfende erstreckt und dessen Durchmesser allmählich in einer Richtung weg von dem Kopfende weisend abnimmt. Der Schraubenschaft weist einen Schaftkörper, der mit dem Halsabschnitt verbunden ist, einen Loch-Aufweitungsabschnitt, der mit dem Schaftkörper verbunden ist, einen kegelförmigen Abschnitt, der mit dem Loch-Aufweitungsabschnitt verbunden ist, und ein Gewinde auf, das spiralförmig ausgehend von dem kegelförmigen Abschnitt über den Loch-Aufweitungsabschnitt bis zu dem Schaftkörper verläuft. Der Außendurchmesser des Loch-Aufweitungsabschnitts ist größer als der Durchmesser des Schaftkörpers und kleiner als der Durchmesser des Gewindes. Der Loch-Aufweitungsabschnitt weist eine Mehrzahl von Loch-Aufweitungsblöcken, die in mehreren Reihen angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Schraubgut-Austragkanälen auf, die zwischen den Loch-Aufweitungsblöcken ausgebildet sind, wobei jeweils zwei benachbarte Reihen von Loch-Aufweitungsblöcken versetzt zueinander angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jeder Loch-Aufweitungsblock eine Schneidspitze und eine Mehrzahl von Schrägen auf, die sich ausgehend von der Schneidspitze und geneigt in Richtung einer Oberfläche des Schraubenschafts erstrecken.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist jeder Loch-Aufweitungsblock pyramidenförmig ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Halsabschnitt eine Mehrzahl von vorstehenden Rippen auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Länge des Loch-Aufweitungsabschnitts gleich der Länge von ein bis zwei Steigungen des Gewindes.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Breite des Schraubgut-Austragkanals kleiner als die Steigung des Gewindes.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt der Flächenwinkel des Schraubgut-Austragkanals vorzugsweise im Bereich von 55 bis 70 Grad.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schaftkörper ein Schräggewinde angrenzend an eine Seite des Gewindes auf, das dem Schraubenkopf entspricht bzw. korrespondierend zu diesem ausgebildet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schraubenschaft eine nahe einem Ende befindliche Schneidnut auf, die auf einer Seite des kegelförmigen Abschnitts ausgebildet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der äußere Rand des Gewindes mit einer Mehrzahl von gezahnten Schneidkanten versehen.
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Dadurch ermöglicht die vorliegende Erfindung insbesondere die folgenden Vorteile:
- 1. Mit dem Loch-Aufweitungsabschnitt kann ein größeres Loch ausgebildet werden, bevor das Gewinde sich in die Wand des Gewindelochs hinein arbeitet, sodass die Widerstandskraft für das nachfolgende Hineinarbeiten reduziert werden kann, bei dem sich das Gewinde in die Wand des Gewindelochs hinein arbeitet;
- 2. Das von dem Loch-Aufweitungsabschnitt erzeugte Schraubgut kann entlang den Schraubgut-Austragkanälen geführt und ausgetragen werden, sodass verhindert werden kann, dass sich das Schraubgut ansammelt und sich in dem Werkstück dadurch Risse bilden; und
- 3. Weil sich das Gewinde über den Loch-Aufweitungsabschnitt hinaus erstreckt, kann ein Werkstück sicher und stabil befestigt werden, wenn der Loch-Aufweitungsabschnitt eingeschraubt wird, sodass eine Fehlausrichtung der Schraube und eine zu lockere Befestigung der Schraube verhindert werden können.
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FIGURENÜBERSICHT
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Loch-Aufweitungsschraube nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2A ist eine Seitenansicht, die eine Loch-Aufweitungsschraube nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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2B ist eine lokal vergrößerte Ansicht von 2A;
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3A zeigt schematisch die Funktionsweise einer Loch-Aufweitungsschraube nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3B ist eine lokal vergrößerte Ansicht von 3A; und
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Loch-Aufweitungsschraube nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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AUFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gemäß der 1 schlägt die vorliegende Erfindung eine Loch-Aufweitungsschraube 100 vor, die einen Schraubenkopf 20 und einen Schraubenschaft 10 aufweist, der mit dem Schraubenkopf 10 verbunden ist. Die Loch-Aufweitungsschraube 100 nach der vorliegenden Erfindung befreit den Nutzer von der Notwendigkeit, vor dem Einschrauben ein Loch in das Werkstück bohren zu müssen, beispielsweise in eine Holzbodenplatte oder ein Holzmöbel.
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Der Schraubenkopf 10 umfasst ein Kopfende 11 und einen Halsabschnitt 12, der sich ausgehend von dem Kopfende 11 erstreckt und dessen Durchmesser allmählich in Richtung weg von dem Kopfende 11 abnimmt, um insbesondere einen Senkkopf auszubilden. Der Halsabschnitt 12 ist mit einer Mehrzahl von vorstehenden Rippen 121 versehen, die die Stabilität der Verbindung der Loch-Aufweitungsschraube 100 mit dem Werkstück verbessern sollen, nachdem die Loch-Auweitungsschraube 100 in das Werkstück eingeschraubt wurde. Wie in den 2A und 2B gezeigt, weist der Schraubenschaft 20 einen Schaftkörper 21, der mit dem Halsabschnitt 12 verbunden ist, einen Loch-Aufweitungsabschnitt 22, der mit dem Schaftkörper 21 verbunden ist, einen kegelförmigen Abschnitt 23, der mit dem Loch-Aufweitungsabschnitt 22 verbunden ist, und ein Gewinde 24 auf, das spiralförmig ausgehend von dem kegelförmigen Abschnitt 23 über den Loch-Aufweitungsabschnitt 22 bis hin zu dem Schaftkörper 21 verläuft. Während des Einschraubens weitet der Loch-Aufweitungsabschnitt 22 das Gewindeloch auf und vergrößert dadurch die Bewegungsfreiheit des Schraubenschafts 20. Das Gewinde 24, das spiralförmig über den Loch-Aufweitungsabschnitt 22 verläuft, arbeitet sich in das Werkstück hinein und kompensiert so eine Verminderung der Stabilität der Schraubverbindung, die durch die Aufweitung des Gewindelochs hervorgerufen wird. Vorzugsweise ist die Länge des Loch-Aufweitungsabschnitts 22 gleich der Länge von ein bis zwei Steigungen (Umdrehungen) des Gewindes 24, so dass der Loch-Aufweitungsabschnitt 22 eine Aufweitung des Lochs bewirken kann, ohne dass eine zu große Widerstandskraft zwischen dem Loch-Aufweitungsabschnitt 22 und dem Werkstück hervorgerufen wird. Der Schaftkörper 21 weist ein Schräggewinde angrenzend an eine Seite des Gewindes 24 auf, das korrespondierend zum Schräggewinde 211 ausgebildet ist. Das Schräggewinde 211 kann Holz-Schraubgut auf dem Werkstück herausführen und austragen.
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Der Außendurchmesser D2 des Loch-Aufweitungsabschnitts 22 ist größer als der Durchmesser D1 des Schaftkörpers 21 und kleiner als der Durchmesser D3 des Gewindes 24. Somit kann der Loch-Aufweitungsabschnitt 22, dessen Außendurchmesser D2 zwischen dem Durchmesser D1 des Schaftkörpers 21 und dem Durchmesser D3 des Gewindes 24 liegt, zuvor ein aufgeweitetes Loch bohren, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser D1 des Schaftkörpers 21 und kleiner ist als der Durchmesser D3 des Gewindes 24, wodurch die Kontaktfläche und die Reibungskraft zwischen dem Schaftkörper 21 und dem Werkstück beim nachfolgenden Einschrauben reduziert werden. Somit kann der Benutzer das Werkstück mit weniger Kraftaufwand verschrauben.
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Wie in den 2B und 3A gezeigt, weist der Loch-Aufweitungsabschnitt 22 eine Mehrzahl von Loch-Aufweitungsblöcken 221 auf, die in mehreren Reihen angeordnet sind, sowie eine Mehrzahl von Schraubgut-Austragkanälen 222, die zwischen den Loch-Aufweitungsblöcken 221 ausgebildet sind. Jeweils zwei benachbarte Reihen der Loch-Aufweitungsblöcke 221 sind versetzt zueinander angeordnet. Jeder Loch-Aufweitungsblock 221 kann in der Form einer trigonalen Pyramide oder einer tetragonalen Pyramide ausgebildet sein. Jedoch ist die Loch-Aufweitungsschraube nach der vorliegenden Erfindung nicht speziell auf die Form des Loch-Ausdehnungsblocks 221 festgelegt. Bei der Ausführungsform, die in der 2B gezeigt ist, weist jeder Loch-Aufweitungsblock 221 eine Schneidspitze 2213 und eine Mehrzahl von Schrägen 2214 auf, die sich ausgehend von der Schneidspitze 2213 erstrecken und in Richtung der Oberfläche des Schraubenschaftes 20 geneigt sind. Die Schneidspitze 2213 berührt das Werkstück W durch einen Punktkontakt, was ein Abschneiden oder Abschälen der Holzfasern erfindungsgemäß begünstigt. Das herausgeschnittene Holz-Schraubgut gleitet entlang den Schrägen 2214 hin zu den Schraubgut-Austragkanälen 222 und wird dann von diesen ausgetragen.
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Die Loch-Aufweitungsblöcke 221 weisen eine Mehrzahl von ersten Strukturen 2211, die an der Verbindungsstelle des Loch-Aufweitungsabschnitts 22 und des Schaftkörpers 21 und an der Verbindungsstelle des Loch-Aufweitungsabschnitts 22 und des kegelförmigen Abschnitts 23 ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von zweiten Strukturen 2212 auf, die zwischen den ersten Strukturen 2211 ausgebildet sind. Die Höhe der ersten Strukturen 2211 ist identisch zu der Höhe der zweiten Strukturen 2212. Das Volumen der zweiten Strukturen 2212 beträgt das 1,5- bis 3-fache des Volumens der ersten Struktur 2211. Die ersten Strukturen 2211 mit dem kleineren Volumen erzeugen weniger Schraubgut als die zweiten Strukturen 2212 mit dem größeren Volumen. Daher wird eine Austragkraft in Richtung hin zu dem Schraubenkopf erzeugt, um die Holzabfälle bzw. das Schraubgut auszutragen. Der Flächenwinkel des Schraubgut-Austragkanals 222 liegt vorzugsweise im Bereich von 55 bis 70 Grad. Der Begriff "Flächenwinkel" (Englisch: planar angle) ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung insbesondere definiert als der Winkel, der zwischen der Tangente an den Schraubenschaft 20 und der Projektion des Schraubgut-Austragkanals 222 auf die Oberfläche des Schraubenschaftes 20 eingeschlossen wird. Die Schraubgut-Austragkanäle 222 ermöglichen, dass sich die Holzabfälle bzw. das Schraubgut entlang der Richtung des Flächenwinkels hin zu dem Schraubenkopf 10 bewegen, wodurch bewirkt wird, dass das Schraubgut sanft und gleichmäßig ausgetragen wird.
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Wie in der 3B gezeigt, berühren beim Aufweiten des Lochs zunächst die ersten Strukturen 2211 das Holzwerkstück W. Die kleineren ersten Strukturen 2211 erzeugen weniger Holzabfälle bzw. Schraubgut, damit keine zu hohen Spannungen Risse in dem Holzwerkstück W hervorrufen. Dann dringen die zweiten Strukturen 2212 in das Holzwerkstück W ein und erzeugen mehr Holzabfälle bzw. Schraubgut, was das Schraubgut dazu zwingt, sich nach oben mit einer höheren Geschwindigkeit zu bewegen, damit in dem Holzwerkstück W beim Einschrauben keine Risse hervorgerufen werden.
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Die Schraubgut-Austragkanäle 222 sind zwischen den Loch-Aufweitungsblöcken 221 angeordnet und die angrenzenden Reihen von Loch-Aufweitungsblöcken 221 sind versetzt zueinander angeordnet. Daher sind die Schraubgut-Austragkanäle 222 neben jedem Loch-Aufweitungsblock 221 V-förmig ausgebildet. Das Holz-Schraubgut, das von den Loch-Aufweitungsblöcken 221 heraus geschnitten wird, wird entlang den Schraubgut-Austragkanälen 222 zeitlich versetzt ausgetragen (die Pfeile mit gestrichelten Linien bezeichnen die Richtung der Bewegung des Schraubguts), was eine gleichmäßige Freisetzung von Spannungen zwischen der Loch-Aufweitungsschraube 100 und dem Holzwerkstück W fördert, wodurch die Holzabfälle bzw. das Schraubgut sanft ausgetragen wird und die Spannungen zwischen der Schraube und dem Werkstück verringert werden. Außerdem sollte die Breite des Schraubgut-Austragkanals 222 kleiner sein als die Steigung des Gewindes 24, damit ein zu großer Abstand nicht eine zu kleine Kontaktfläche zwischen der Schraube und dem Werkstück verursacht, was eine feste Verbindung der Schraube verhindern würde.
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Gemäß der 4 weist nach einer Ausführungsform der Schraubenschaft 20 eine nahe einem Ende befindliche Schneidnut 25 auf, die auf einer Seite des kegelförmigen Abschnitts 23 ausgebildet ist. Das beim Einschrauben erzeugte Schraubgut kann über die nahe dem Ende befindliche Schneidnut 25 mit höherer Geschwindigkeit ausgetragen werden, wodurch verhindert wird, dass das Schraubgut sich im Inneren des Holzwerkstücks W ansammelt und dieses allmählich immer weiter zusammengequetscht wird, sodass die insgesamt vorherrschende Reibungskraft nicht erhöht wird und in dem Holzwerkstück keine Risse erzeugt werden. Nach einer Ausführungsform weist der äußere Rand des Gewindes 24 eine Mehrzahl von gezahnten Schneidkanten 241 auf, die die Reibungskraft, die beim Einschrauben erzeugt wird, wirkungsvoll mindern können und die die Sicherheit der Schraubverbindung wirkungsvoll verbessern können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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