DE102018006482A1 - Self-drilling screw for penetrating and connecting components made of different materials - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bohrschraube (1) zum Durchdringen und Verbinden von Bauteilen (50, 51, 52) unterschiedlicher Materialien, mit einem Schraubenkopf (5) an einem Ende und einer Bohrspitze (7) am anderen Ende eines stabförmigen Schraubenschaftes (3), der mindestens einen Abschnitt mit einem Gewinde (8) für die Verankerung in einem Bauteil und mindestens einen Abschnitt mit einer Nut (13) für die Aufnahme des durch die Bohrspitze (7) erzeugten Materialabtrags umfasst, wobei der Schraubenschaft (3) unmittelbar hinter der Bohrspitze (7) eine Verjüngung (20) aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass hinter der Verjüngung (20) ein Abschnitt mit einem zweiten Gewinde (9) und zwischen dem zweiten Gewinde (9) und dem ersten Gewinde (8) ein gewindefreier Abschnitt (15) angeordnet ist. Die Erfindung ermöglicht es, sowohl Holzbaumaterialien als auch Metall zu durchdringen, die in einer bestimmten Reihenfolge als Konstruktionsbauteile in Bohrrichtung einander folgen, ohne vorbohren zu müssen. Die Erfindung eignet sich insbesondere dann zum Einsatz, wenn ein Metallblech zwischen zwei Holzbauteilen eingeschlossen ist und diese miteinander zu verbinden sind, wie dies an einem s.g. Knotenpunkt im Ingenieurbau üblich ist. Durch die erfindungsgemäße Gewindeanordnung und dessen Geometrie wird sowohl ein Formschluss im Holzwerkstoff als auch im metallischen Bauteil erreicht, sodass die Verbindung insgesamt berechnet werden kann. Mit der Erfindung wird Sowohl die Bohrleistung als auch das Verankerungsverhalten verbessert.The invention relates to a self-drilling screw (1) for penetrating and connecting components (50, 51, 52) of different materials, with a screw head (5) at one end and a drill bit (7) at the other end of a rod-shaped screw shaft (3) At least one section with a thread (8) for anchoring in a component and at least one section with a groove (13) for receiving the material removal generated by the drill tip (7), the screw shaft (3) directly behind the drill tip ( 7) has a taper (20). The invention is characterized in that a section with a second thread (9) is arranged behind the taper (20) and a thread-free section (15) is arranged between the second thread (9) and the first thread (8). The invention makes it possible to penetrate both wood construction materials and metal, which follow each other in a certain order as construction components in the drilling direction, without having to pre-drill. The invention is particularly suitable for use when a metal sheet is enclosed between two wooden components and these are to be connected to one another, as is shown on a so-called. Node is common in civil engineering. Due to the thread arrangement according to the invention and its geometry, both a positive fit in the wood-based material and in the metallic component is achieved, so that the connection as a whole can be calculated. The invention improves both the drilling performance and the anchoring behavior.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrschraube zum Durchdringen und Verbinden von Bauteilen unterschiedlicher Materialien.The invention relates to a self-drilling screw for penetrating and connecting components of different materials.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Ein in Holzbauweise errichtetes Gebäude beinhaltet die verschiedensten Holzkonstruktionen. Die Verbindung der einzelnen Holzbauteile erfolgt dabei oftmals im Zusammenspiel mit Bauteilen aus anderen Werkstoffen. So werden die Holzbauteile beispielsweise mittels Metallblechen verbunden. Schrauben, die zur Verbindung ausschließlich von Holzbauteilen verwendet werden, eignen sich hierfür nicht, da die Metallbleche auch von den Schrauben durchdrungen werden müssen und ein Vorbohren der Metallbleche zu aufwendig wäre. Daher werden Bohrschrauben eingesetzt, die mit einer Bohrspitze ausgebildet sind, die sich selbstschneidend durch das Metallblech arbeitet.A wooden building contains a wide variety of wooden structures. The connection of the individual wooden components often takes place in interaction with components made of other materials. For example, the wooden components are connected using metal sheets. Screws that are used only for connecting wooden components are not suitable for this, since the metal sheets must also be penetrated by the screws and predrilling the metal sheets would be too expensive. For this reason, self-drilling screws are used, which are designed with a drill bit that works self-tapping through the metal sheet.

Aus der EP 0 849 474 A1 ist eine Bohrschraube bekannt. Diese umfasst eine Bohrspitze, einen vorderen Schaftabschnitt, einen hinteren Schaftabschnitt und einen Schraubkopf und kann durch zwei Holzbauteile unter Einschluss eines Metallblechs selbstschneidend hindurchgetrieben werden. Die Bohrschraube gräbt sich auch eine Bohrung im Holz. Nach dem Durchstoßen des Metallblechs bildet sich in der Blechbohrung ein Schraubgewinde, der vordere Abschnitt der Bohrschraube bohrt und verankert sich in dem vorderen Holzbauteil, und der hintere Schaftabschnitt verankert sich in dem hinteren Holzbohrloch.From the EP 0 849 474 A1 a self-drilling screw is known. This comprises a drill tip, a front shank section, a rear shank section and a screw head and can be driven through two wooden components including a metal sheet in a self-tapping manner. The self-drilling screw also digs a hole in the wood. After the metal sheet has been pierced, a screw thread is formed in the sheet metal bore, the front section of the self-drilling screw drills and anchors in the front wood component, and the rear shaft section anchors in the rear wood drill hole.

Ein Nachteil dieser Bohrschraube besteht darin, dass nicht genügend Raum zur Aufnahme von Bohrmehl oder Materialspänen zur Verfügung steht, wodurch sich ein verstärkter Widerstand beim Eindrehen der Schraube ergibt. Auch die Vorschubgeschwindigkeit wird beeinträchtigt, wenn die Gewindegänge durch Materialabtrag überdeckt werden.A disadvantage of this self-drilling screw is that there is not enough space available for holding drilling dust or material chips, which results in increased resistance when the screw is screwed in. The feed rate is also impaired if the threads are covered by material removal.

Aus der EP 0 988 427 B1 ist ein Verbindungselement zum Verbinden von wenigstens zwei Holzbauteilen und einer Knotenplatte bekannt. Die Knotenplatte ist in der Regel aus Metall beschaffen.From the EP 0 988 427 B1 a connecting element for connecting at least two wooden components and a node plate is known. The node plate is usually made of metal.

Das beschriebene Verbindungselement besitzt einen stabförmigen Schaft der an seinem einen Ende einen, in den Holzbauteilen eine Bohrung herstellendes Bohrteil und an seinem anderen Ende einen Werkzeugangriff für einen Drehantrieb aufweist. In diesem Bereich trägt der Schaft auch ein Gewinde zur Verankerung in einem Holzbauteil und eine sich über einen Teilbereich des Schaftes erstreckende Spannut. Der durch die Bohrspitze erzeugte Materialabtrag sammelt und staut sich direkt hinter der Bohrspitze, wodurch sich ein verstärkter Widerstand beim Eindrehen der Schraube ergibt.The connecting element described has a rod-shaped shaft which has at one end a drilling part which produces a hole in the wooden components and at the other end has a tool engagement for a rotary drive. In this area, the shaft also carries a thread for anchoring in a wooden component and a flute that extends over a partial area of the shaft. The material removal generated by the drill tip collects and accumulates directly behind the drill tip, which results in increased resistance when the screw is screwed in.

AUFGABENSTELLUNGTASK

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Bohrschraube der beschriebenen Art zu verbessern. Sowohl deren Bohrleistung als auch das Verankerungsverhalten soll verbessert werden.The present invention has for its object to improve a self-drilling screw of the type described. Both their drilling performance and the anchoring behavior are to be improved.

Diese Aufgabe wird durch eine Bohrschraube gemäß dem vorgeschlagenen Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a self-drilling screw according to the proposed claim 1.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sowie Weiterbildungen und Varianten sind aus den Unteransprüchen und der nachfolgend erläuterten Zeichnung ersichtlich.Further advantageous details and refinements of the invention as well as further developments and variants can be seen from the subclaims and the drawing explained below.

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION

Gemäß der Erfindung wird eine Bohrschraube zum Durchdringen und Verbinden von Bauteilen unterschiedlicher Materialien vorgeschlagen, mit einem Schraubenkopf an einem Ende und einer Bohrspitze am anderen Ende eines stabförmigen Schraubenschaftes, der mindestens einen Abschnitt mit einem Gewinde für die Verankerung in einem Bauteil und mindestens einen Abschnitt mit einer Nut für die Aufnahme des durch die Bohrspitze erzeugten Materialabtrags umfasst, wobei der Schraubenschaft unmittelbar hinter der Bohrspitze eine Verjüngung aufweist.According to the invention, a self-drilling screw for penetrating and connecting components of different materials is proposed, with a screw head at one end and a drill tip at the other end of a rod-shaped screw shaft, which has at least one section with a thread for anchoring in a component and at least one section a groove for receiving the material removal generated by the drill tip, the screw shaft having a taper immediately behind the drill tip.

Die erfindungsgemäße Bohrschraube zeichnet sich dadurch aus, dass hinter der Verjüngung ein Abschnitt mit einem zweiten Gewinde und zwischen dem zweiten Gewinde und dem ersten Gewinde ein gewindefreier Abschnitt angeordnet ist.The drilling screw according to the invention is characterized in that a section with a second thread is arranged behind the taper and a thread-free section is arranged between the second thread and the first thread.

Die Erfindung ermöglicht es, sowohl Holzbaumaterialien als auch Metall zu durchdringen, die in einer bestimmten Reihenfolge als Konstruktionsbauteile in Bohrrichtung einander folgen, ohne vorbohren zu müssen. Die Erfindung eignet sich insbesondere dann zum Einsatz, wenn ein Metallblech zwischen zwei Holzbauteilen eingeschlossen ist und diese miteinander zu verbinden sind, wie dies an einem s.g. Knotenpunkt im Ingenieurbau üblich ist. Durch die erfindungsgemäße Gewindeanordnung und dessen Geometrie wird sowohl ein Formschluss im Holzwerkstoff als auch im metallischen Bauteil erreicht, sodass die Verbindung insgesamt berechnet werden kann. Die Bohrspitze kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nicht mehr mit Materialabtrag zugestopft werden und bleibt somit stets wirksam. Das Bohrergebnis wird signifikant verbessert und es wird nur wenig Druckkraft notwendig, um der Bohrschraube einen Vorschub zu geben. Dies wird bereits durch eine relativ lange Bohrspitze erreicht, die einen ziemlich großen Raum bietet, in dem Bohrmehl aufgenommen wird. Der reduzierte Bereich bietet zusätzlich Platz für Bohrmehl und Späne. Das sehr schwach ausgeprägte Gewinde unterstützt den Vorschub. Die darin befindliche lange Nut oder eine entsprechend ausgeprägte Kerbe transportiert zusätzlich das Bohrmehl aus dem reduzierten Bereich, was die Bohrkapazität noch weiter erhöht, wenn die Bohrspitze auf das metallische Bauteil trifft. Letztlich ist das Spitzengewinde so klein gehalten, dass es das metallische Bauteil nicht aufweitet und ein Formschluss gewährleistet ist. Das Gewinde am Kopfbereich ist etwas größer gewählt, damit es beim Eintauchen in den Holzwerkstoff sofort zieht und sich anschließend im Holz verankert.The invention makes it possible to penetrate both wood construction materials and metal, which follow each other in a certain order as construction components in the drilling direction, without having to pre-drill. The invention is particularly suitable for use when a metal sheet is enclosed between two wooden components and these are to be connected to one another, as is customary at a so-called node in civil engineering. Due to the thread arrangement according to the invention and its geometry, both a positive fit in the wood-based material and in the metallic component is achieved, so that the connection as a whole can be calculated. The drill tip can no longer be plugged with material removal due to the design according to the invention and thus always remains effective. The drilling result is significantly improved and little pressure is required to feed the drilling screw. This is already achieved through a relatively long drill bit, which offers a fairly large space in which Drilling powder is taken up. The reduced area also offers space for drilling dust and chips. The very weak thread supports the feed. The long groove in it or a correspondingly pronounced notch also transports the drilling dust out of the reduced area, which increases the drilling capacity even more when the drilling tip hits the metallic component. Ultimately, the tip thread is kept so small that it does not widen the metallic component and a positive fit is guaranteed. The thread on the head area has been chosen slightly larger so that it immediately pulls when immersed in the wood-based material and then anchored in the wood.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich eine erste Nut über die Bohrspitze erstreckt und in die Verjüngung eintritt. Damit wird ein erster Übergang zu einem großen Aufnahmeraum für den erzeugten Materialabtrag geschaffen. Unterstützt wird dies dadurch, dass sich eine zweite Nut mindestens über den Abschnitt mit dem zweiten Gewinde hinter der Verjüngung erstreckt und dadurch, dass der Nuteintritt der zweiten Nut im Abschnitt der Verjüngung und deren Nutaustritt im gewindefreien Abschnitt liegt.In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that a first groove extends over the drill tip and enters the taper. This creates a first transition to a large receiving space for the material removal. This is supported by the fact that a second groove extends at least over the section with the second thread behind the taper and by the fact that the groove entry of the second groove lies in the section of the taper and its groove exit lies in the thread-free section.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich um die Verjüngung eine Ringkammer erstreckt, die zusammen mit der ersten Nut und der zweiten Nut einen zusammenhängenden Aufnahmespeicher bildet. Dies stellt sicher, dass das beim Durchbohren des Holzwerkstoffes erzeugte Bohrmehl von der Bohrspitze wegtransportiert werden kann und hier Platz für die beim Durchbohren des metallischen Werkstoffes erzeugten Späne geschaffen wird.A further advantageous embodiment of the invention provides that an annular chamber extends around the taper, which together with the first groove and the second groove forms a coherent receiving memory. This ensures that the drilling dust generated when drilling through the wood material can be transported away from the drill tip and space is created for the chips generated when drilling through the metallic material.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Bohrdurchmesser der Bohrspitze kleiner als der Außendurchmesser des zweiten Gewindes ausgebildet ist, wobei die der Bohrspitze nahe Gewindeflanke eine in den Kern des Schaftes einlaufende Gewindewurzel besitzt. Dadurch ist sichergestellt, dass das Gewinde im Metallteil keine Schneidarbeit leistet, sondern sich durch dieses hindurchfurcht.A further advantageous embodiment of the invention provides that the drill diameter of the drill bit is made smaller than the outer diameter of the second thread, the thread flank close to the drill bit having a thread root running into the core of the shaft. This ensures that the thread in the metal part does not perform any cutting work, but fears through it.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das erste Gewinde einen größeren Gewindedurchmesser besitzt als die voreilende Bohrspitze und das zweite Gewinde. Das hier als zweites bezeichnete Gewinde eilt dem ersten Gewinde beim Einschraubvorgang vor. Damit trifft das erste Gewinde stets auf soviel Material, dass es eine ausreichende Verankerung bewirken kann. Dabei ist es ebenso wichtig, dass der Kenndurchmesser des ersten Gewindes und des zweiten Gewindes annähernd gleich sind und dass die beiden Gewinde eine gleiche Steigung besitzen.A particularly preferred embodiment of the invention provides that the first thread has a larger thread diameter than the leading drill tip and the second thread. The thread referred to here as second leads the first thread during the screwing-in process. This means that the first thread always meets so much material that it can provide sufficient anchoring. It is also important that the nominal diameter of the first thread and the second thread are approximately the same and that the two threads have the same pitch.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELEmbodiment

Es gibt verschiedene Möglichkeiten die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand der Zeichnung, werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.There are various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, reference is made to the subordinate claims on the one hand and to the following explanation of an exemplary embodiment of the invention with reference to the drawing. In connection with the explanation of the preferred exemplary embodiment of the invention with reference to the drawing, generally preferred configurations and developments of the teaching are also explained.

In der Zeichnung zeigen:

  • 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Bohrschraube,
  • 2 eine um die Bohrachse mit etwa 90° gegen den Uhrzeigersinn verdrehte Seitenansicht der Bohrschraube,
  • 3 eine um die Bohrachse mit etwa 90° im Uhrzeigersinn verdrehte Seitenansicht der Bohrschraube,
  • 4 eine Draufsicht auf die Bohrschraube,
  • 5 das in 1 mit V gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung,
  • 6 das in 1 mit VI gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung,
  • 7 das in 1 mit VII gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung,
  • 8 eine Einbausituation der erfindungsgemäßen Bohrschraube und
  • 9 eine Vergrößerung des in 8 mit IX gekennzeichneten Details.
The drawing shows:
  • 1 a side view of the self-drilling screw according to the invention,
  • 2 a side view of the self-drilling screw rotated counterclockwise about 90 ° about the drilling axis,
  • 3 a side view of the self-drilling screw rotated clockwise about 90 ° around the drilling axis,
  • 4 a top view of the self-drilling screw,
  • 5 this in 1 With V marked detail in an enlargement,
  • 6 this in 1 With VI marked detail in an enlargement,
  • 7 this in 1 With VII marked detail in an enlargement,
  • 8th an installation situation of the self-drilling screw and
  • 9 an increase in the 8th With IX marked details.

Die erfindungsgemäße Bohrschraube 1 weist einen stabförmigen Schraubenschaft 3 auf, an dessen einem Ende ein Schraubenkopf 5 und am anderen Ende eine Bohrspitze 7 angeordnet ist. Im Schraubenkopf 5 ist ein Drehantriebseingriff 6 für einen Schrauberbit vorhanden, um die Bohrschraube 1 in die Bauteile 50, 51 und 52 (siehe 8) einzudrehen.
Unterhalb des Schraubenkopfes 5 befindet sich ein erstes Gewinde 8. Direkt daran schließt sich in Richtung der Bohrspitze 7 ein gewindefreier Abschnitt 15 an, der in einen Abschnitt übergeht, auf dem sich ein zweites Gewinde 9 befindet. Zwischen dem zweiten Gewinde 9 und der Bohrspitze 7 ist der Schraubenschaft 3 stark im Durchmesser reduziert, sodass hier eine Verjüngung 20 ausgebildet ist. Durch die Verjüngung 20 wird eine Ringkammer 18 gebildet, die zur Aufnahme von Materialabtrag dient, welcher von der Bohrspitze 7 erzeugt wird.
In der Bohrspitze 7 ist zwischen den Schneiden eine erste Spannut 13 vorgesehen, die sich bis in die Verjüngung 20 hinein erstreckt und dort dicht unter dem zweiten Gewinde 9 einen Nutaustritt 14 besitzt. Noch im Bereich der Verjüngung 20 befindet sich der Nuteintritt 11 einer zweiten Nut 10, die sich über das zweite Gewinde 9 hinaus in den darüberliegenden gewindefreien Abschnitt 15 erstreckt und dort mit ihrem Nutaustritt 12 endet.
Der Spitzenwinkel α der Bohrspitze 7 besitzt in Abhängigkeit der Länge, des Durchmessers und des Schneidenverlaufs idealerweise 100°. Bei Veränderung des Spannutverlaufs ist eine Veränderung des Spitzenwinkels α um etwa ± 10° von Vorteil.
Um ein relativ großes Aufnahmevolumen für den Materialabtrag zu schaffen, ist bereits die Bohrspitze 7 relativ lang ausgebildet. Im Zusammenspiel mit dem durch die Ringkammer 18 gebildeten Aufnahmevolumen und der zweiten Nut 10 im Bereich des zweiten Gewindes 9 steht ein Gesamtspeicher für den Materialabtrag zur Verfügung, der bei weitem das mögliche Abtragsvolumen übersteigt. Dies insbesondere deshalb, weil durch die erste Nut 13, die Ringkammer 18 und die zweite Nut 10 ein zusammenhängender Aufnahmespeicher gebildet ist. Das Längenverhältnis zwischen Bohrspitze 7 und Verjüngung kann zwischen 0,9 und 2,3 liegen, je nachdem wie das Verhältnis zwischen Bohrdurchmesser und Durchmesser der Verjüngung, also das Aufnahmevolumen der Ringkammer ist. Hier hat sich ein Verhältnis zwischen 1,2 und 1,4 bewährt.
Das zweite Gewinde 9 schließt sich unmittelbar der Verjüngung 20 an. Das zweite Gewinde 9 besitzt einen größeren Durchmesser als der Bohrdurchmesser der Bohrspitze 7. Der Gewindedurchmesser muss allerdings in einem bestimmten Verhältnis zum Bohrdurchmesser stehen, damit durch das Gewinde 9 keine erneute Schneidleistung mehr erfolgt. Vielmehr soll sich das Gewinde 9 in das voreilende Bohrloch im metallischen Bauteil 51 durchfurchen, sodass die höher liegenden Gewindeflanken 9c mit dem metallischen Bauteil einen Formschluss bilden und dieses untergreifen. Unterstützt wird dies dadurch, dass die unterste Gewindeflanke 9a an zumindest einer Stelle schlanker ausgebildet ist und in eine in den Schaftkern einlaufende Gewindewurzel 9b besitzt. Idealerweise liegt das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des zweiten Gewindes und dem Bohrdurchmesser der Bohrspitze 7 zwischen 1,02 und 1,12.
Der gewindefreie Abschnitt 15 soll sich gegenüber der Bohr- und Verankerungsleistung möglichst neutral verhalten und besitzt daher einen geringeren Durchmesser als die beiden Gewinde, die diesen Abschnitt einschließen.
Das erste Gewinde 8 ist so im Durchmesser gewählt, dass es beim Eintauchen in das Holzbauteil 50 sofort zieht und sich abschließend im Holz verankert. Hier hat sich ein Verhältnis zwischen Gewindedurchmesser und Durchmesser der Bohrspitze von 1,1 bis 1,2 als vorteilhaft erwiesen. Die Bohrspitze 7 als voreilender Arbeitsabschnitt, ist maßgeblich am Verankerungsverhalten der Bohrschraube verantwortlich, weshalb die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bohrschraubengeometrie und das Freihalten der Bohrspitze von Materialabtrag entscheidend hieran beteiligt sind.The self-drilling screw according to the invention 1 has a rod-shaped screw shaft 3 on, at one end a screw head 5 and a drill bit at the other end 7 is arranged. In the screw head 5 is a rotary drive engagement 6 available for a screwdriver bit around the self-drilling screw 1 into the components 50 . 51 and 52 (please refer 8th ) to screw in.
Below the screw head 5 there is a first thread 8th , This is followed directly by the drill tip 7 a thread-free section 15 which merges into a section on which there is a second thread 9 located. Between the second thread 9 and the drill bit 7 is the screw shaft 3 greatly reduced in diameter, so that there is a taper 20 is trained. By rejuvenation 20 becomes an annulus 18 formed, which serves to absorb material removal from the drill bit 7 is produced.
In the drill tip 7 is a first flute between the cutting edges 13 provided that extend into the rejuvenation 20 extends into there and just under the second thread 9 a groove exit 14 has. Still in the area of rejuvenation 20 is the groove entry 11 a second groove 10 that are over the second thread 9 into the thread-free section above 15 extends and there with their groove exit 12 ends.
The tip angle α the drill bit 7 ideally has 100 ° depending on the length, the diameter and the cutting edge. When changing the flute course is a change in the tip angle α an advantage of around ± 10 °.
In order to create a relatively large receiving volume for material removal, the drill tip is already there 7 trained relatively long. In interaction with that through the ring chamber 18 formed receiving volume and the second groove 10 in the area of the second thread 9 there is a total storage for material removal available, which far exceeds the possible removal volume. This is particularly because the first groove 13 who have favourited Ring Chamber 18 and the second groove 10 a contiguous recording memory is formed. The length ratio between the drill tip 7 and taper can be between 0.9 and 2.3, depending on how the ratio between the drilling diameter and the diameter of the taper, that is, the receiving volume of the annular chamber. A ratio between 1.2 and 1.4 has proven itself here.
The second thread 9 immediately rejuvenates 20 on. The second thread 9 has a larger diameter than the drill diameter of the drill tip 7 , The thread diameter must, however, be in a certain ratio to the drill diameter, and thus through the thread 9 no more cutting performance. Rather, the thread should 9 in the leading borehole in the metallic component 51 furrow through so that the higher thread flanks 9c form a positive connection with the metallic component and engage under it. This is supported by the fact that the lowest thread flank 9a is slimmer at least in one place and into a threaded root entering the shaft core 9b has. Ideally, the ratio between the diameter of the second thread and the drilling diameter of the drill tip 7 between 1.02 and 1.12.
The unthreaded section 15 should be as neutral as possible with respect to drilling and anchoring performance and therefore has a smaller diameter than the two threads that enclose this section.
The first thread 8th is chosen in diameter so that when immersed in the wooden component 50 immediately pulls and then anchors itself in the wood. Here, a ratio between the thread diameter and the diameter of the drill tip of 1.1 to 1.2 has proven to be advantageous. The drill tip 7 as a leading working section, is largely responsible for the anchoring behavior of the self-drilling screw, which is why the inventive design of the self-drilling screw geometry and keeping the drill bit free from material removal are decisively involved in this.

In den 8 und 9 ist eine Einbausituation der erfindungsgemäßen Bohrschraube 1 wiedergegeben. Die Bohrschraube 1 wird mit ihrer Bohrspitze 7 auf der Außenseite 55 des ersten Holzbauteils 50 aufgesetzt und mit einem geeigneten Schrauber sowie einem angemessenem Vorschub in Rotation versetzt. Dabei arbeitet sich die Bohrspitze 7 durch das erste Holzbauteil 50 durch. Das dabei erzeugte Bohrmehl wird über die erste Spannut 13 in die Ringkammer 18 der Verjüngung 20 befördert, sodass die Schneiden der Bohrspitze 7 frei bleiben. Das nacheilende, vom Schraubenkopf her gesehen zweite Gewinde 9 schneidet sich in das erste Holzbauteil 50 ein, da der Gewindedurchmesser größer als der Bohrdurchmesser ist. Dabei auftretender Materialabtrag setzt sich hinter dem Gewinde im gewindefreien Bereich 15 ab. Dann trifft die Bohrspitze 7 auf das metallische Bauteil 51 und bohrt unter Abtrag von Metallspänen ein Durchtrittsloch, bevor sie in das zweite Holzbauteil 52 eingreift. Die Metallspäne werden über die erste Nut 13 in die Ringnut 18 der Verjüngung 20 der zweiten Nut 10 zugeführt, so dass in der Bohrspitze 7 ausreichend Platz für den Materialabtrag aus dem zweiten Holzbauteil 52 geschaffen wird. Das der Bohrspitze 7 direkt nachfolgende zweite Gewinde 9 leistet im metallischen Bauteil 51 keine wesentliche Schneidleistung, sondern furcht sich durch dieses hindurch und untergreift mit seiner Gewindeflanke 9c die Unterseite 51a des metallischen Bauteils 51.In the 8th and 9 is an installation situation of the self-drilling screw according to the invention 1 played. The self-drilling screw 1 with their drill tip 7 on the outside 55 of the first wooden component 50 put on and set in rotation with a suitable screwdriver and an appropriate feed. The drill tip works 7 through the first wooden component 50 by. The drilling dust generated in the process is passed through the first flute 13 into the ring chamber 18 the rejuvenation 20 conveyed so that the cutting of the drill bit 7 remain free. The lagging second thread seen from the screw head 9 cuts into the first wooden component 50 because the thread diameter is larger than the drilling diameter. Material removal occurs behind the thread in the unthreaded area 15 from. Then the drill tip hits 7 on the metallic component 51 and drills a through hole with the removal of metal chips before entering the second wooden component 52 intervenes. The metal chips are over the first groove 13 in the ring groove 18 the rejuvenation 20 the second groove 10 fed so that in the drill bit 7 sufficient space for material removal from the second wooden component 52 is created. That of the drill bit 7 immediately following second thread 9 achieves in the metallic component 51 no essential cutting performance, but fears through it and engages under with its thread flank 9c the bottom 51a of the metallic component 51 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
BohrschraubeBohrschraube
33
Schraubenschaftscrew shaft
55
Schraubenkopfscrew head
66
DrehantriebseingriffRotary driving engagement
77
Bohrspitzedrill
88th
erstes Gewindefirst thread
99
zweites Gewindesecond thread
9a9a
unterste Gewindeflankelowest thread flank
9b9b
Gewindewurzelthread root
9c9c
obere Gewindeflankenupper thread flanks
1010
zweite Spannutsecond flute
1111
Nuteintritt von 10Groove entry from 10
1212
Nutaustritt von 10Groove exit from 10
1313
erste Spannut in 7first flute in 7
14 14
Nutaustritt von 13Groove exit from 13
1515
gewindefreier Abschnittunthreaded section
1818
Ringkammerannular chamber
2020
Verjüngungrejuvenation
5050
erstes Holzbauteilfirst wooden component
5151
metallisches Bauteilmetallic component
51a51a
Unterseite von 51Bottom of 51
5252
zweites Holzbauteilsecond wooden component
5555
Außenseite von 50Outside of 50
αα
Spitzenwinkel von 7Tip angle of 7

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 0849474 A1 [0003]EP 0849474 A1 [0003]
  • EP 0988427 B1 [0005]EP 0988427 B1 [0005]

Claims (9)

Bohrschraube (1) zum Durchdringen und Verbinden von Bauteilen (50, 51, 52) unterschiedlicher Materialien, mit einem Schraubenkopf (5) an einem Ende und einer Bohrspitze (7) am anderen Ende eines stabförmigen Schraubenschaftes (3), der mindestens einen Abschnitt mit einem Gewinde (8) für die Verankerung in einem Bauteil und mindestens einen Abschnitt mit einer Nut (13) für die Aufnahme des durch die Bohrspitze (7) erzeugten Materialabtrags umfasst, wobei der Schraubenschaft (3) unmittelbar hinter der Bohrspitze (7) eine Verjüngung (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Verjüngung (20) ein Abschnitt mit einem zweiten Gewinde (9) und zwischen dem zweiten Gewinde (9) und dem ersten Gewinde (8) ein gewindefreier Abschnitt (15) angeordnet ist.Self-drilling screw (1) for penetrating and connecting components (50, 51, 52) of different materials, with a screw head (5) at one end and a drilling tip (7) at the other end of a rod-shaped screw shaft (3), which has at least one section a thread (8) for anchoring in a component and at least one section with a groove (13) for receiving the material removal produced by the drill tip (7), the screw shaft (3) immediately behind the drill tip (7) tapering (20), characterized in that a section with a second thread (9) is arranged behind the taper (20) and a thread-free section (15) is arranged between the second thread (9) and the first thread (8). Bohrschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut (13) über die Bohrspitze (7) erstreckt und in die Verjüngung (20) eintritt.Self-drilling screw after Claim 1 , characterized in that the groove (13) extends over the drill tip (7) and enters the taper (20). Bohrschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine zweite Nut (10) mindestens über den Abschnitt mit dem zweiten Gewinde (9) hinter der Verjüngung (20) erstreckt.Self-drilling screw after Claim 1 , characterized in that a second groove (10) extends at least over the section with the second thread (9) behind the taper (20). Bohrschraube nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nuteintritt (11) der zweiten Nut (10) im Abschnitt der Verjüngung (20) und der Nutaustritt (12) im gewindefreien Abschnitt (15) liegt.Self-drilling screw after Claim 3 , characterized in that the groove inlet (11) of the second groove (10) lies in the section of the taper (20) and the groove outlet (12) lies in the thread-free section (15). Bohrschraube nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich um die Verjüngung (20) eine Ringkammer (18) erstreckt, die zusammen mit der ersten Nut (13) und der zweiten Nut (10) einen zusammenhängenden Aufnahmespeicher bilden.Self-drilling screw according to claims 1 to 4, characterized in that an annular chamber (18) extends around the taper (20), which together with the first groove (13) and the second groove (10) form a coherent receiving memory. Bohrschraube nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrdurchmesser der Bohrspitze (7) kleiner als der Außendurchmesser des zweiten Gewindes (9) ausgebildet ist, wobei die der Bohrspitze (7) nahe Gewindeflanke (9a) eine in den Kern des Schaftes einlaufende Gewindewurzel (9b) besitzt.Self-drilling screw according to claims 1 to 5, characterized in that the drilling diameter of the drilling tip (7) is smaller than the outside diameter of the second thread (9), the thread flank (9a) close to the drilling tip (7) being in the core of the shaft has an incoming thread root (9b). Bohrschraube nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gewinde (8) einen größeren Gewindedurchmesser besitzt als die voreilende Bohrspitze (7) und das zweite Gewinde (9).Self-drilling screw according to claims 1 to 6, characterized in that the first thread (8) has a larger thread diameter than the leading drill tip (7) and the second thread (9). Bohrschraube nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kenndurchmesser des ersten Gewindes (9) und des zweiten Gewindes (8) annähernd gleich sind.Self-drilling screw after Claim 7 , characterized in that the characteristic diameter of the first thread (9) and the second thread (8) are approximately the same. Bohrschraube nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gewinde (8 und 9) eine gleiche Steigung besitzen.Self-drilling screw after Claim 7 and 8th , characterized in that the two threads (8 and 9) have the same pitch.
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