DE2454087A1 - SELF-DRILLING FASTENING MEANS AND METHOD OF FASTENING NON-METALLIC MATERIALS TO EACH OTHER OR TO OTHER BASIC SHAPED BODIES WITH THE USE OF THIS - Google Patents
SELF-DRILLING FASTENING MEANS AND METHOD OF FASTENING NON-METALLIC MATERIALS TO EACH OTHER OR TO OTHER BASIC SHAPED BODIES WITH THE USE OF THISInfo
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Description
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Selbstbohrendes Befestigungsmittel und Verfahren zum Befestigen vorbohrloch- und einpaßteilfreier nichtmetallischer Materialien aneinander oder an andere Grundformkörper unter Verwendung desselben Self-drilling fastener and method of fastening pre-drilled and mated-free non-metallic materials to one another or to other basic moldings using the same
Die Erfindung betrifft selbstbohrende Befestigungsmittel in Form von neuartig ausgebildeten Schrauben, einschließlich von Stiftschrauben und Gewindestiften, und sie betrifft ferner die Verwendung derselben zum Befestigen von nicht vorgebohrten und keine Einpaßteile aufweisenden Holz-, Gummi- und anderen nichtmetallischen Materialien aneinander oder an Grundkörpern aus anderen Materialien.The invention relates to self-drilling fasteners in the form of novel screws including Studs and grub screws, and it also relates to the Use of the same for fastening non-pre-drilled and non-fitting parts of wood, rubber and other non-metallic materials Materials on one another or on base bodies made of other materials.
Formkörper aus Holz, Gummi oder anderen weichen oder plastischen Materialien werden in der Regel miteinander oder mit anderen Materialien mit Hilfe von Verbindungselementen verbunden, die entweder mit Gewinde versehene oder glatte vorgeformte Löcher oder eine Kombination derartiger vorgeformter Löcher mit eingesetzten oder eingeformten Metallteilen, mit denen die Verbindungselemente befestigt werden, erfordern. Typische derartige Fälle sind z. B. die gängigen Methoden zur Befestigung von Formkörpern aus Gummi oder Kautschuk oder anderen federnden Materialien als Auskleidungen für Trommeln, Tanks, Fässer, Aufbewahrungsgefäße, Lastwagen, Rutschen oder Mahlvorrichtungen, das Befestigen von plastischen Formkörpern auf Metallteilen, und die angewandten Befestigungsarten zum Zusammenhalten von Holz und/oder Holz oder Metall beim Bau von Heimen, Räumen und Schränken, Möbeln, Schiffen, Furnier- und Schichtholz, Betonkonstruktionen, kommerziellen Bauwerken, Wohnwagen und Kraftfahrzeugen. Moldings made of wood, rubber or other soft or plastic materials are usually with each other or with others Materials connected with the help of fasteners that either threaded or smooth pre-formed holes or a combination of such pre-formed holes with inserted or molded metal parts with which the connecting elements be attached, require. Typical such cases are e.g. B. the common methods for attaching moldings Made of rubber or caoutchouc or other resilient materials as linings for drums, tanks, barrels, storage vessels, Trucks, chutes or grinders, attaching plastic moldings to metal parts, and the types of fastening used to hold wood and / or wood or metal together when building homes, rooms and Closets, furniture, ships, veneer and laminated wood, concrete structures, commercial structures, caravans and automobiles.
Einige derartige Methoden und Anwendungsgebiete werden z. B. in den USA-Patentschriften 3 378 209, 3 599 827, 2 687 230,Some such methods and areas of application are e.g. B. in U.S. Patents 3,378,209, 3,599,827, 2,687,230,
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2 4 5 4 η a 72 4 5 4 η a 7
2 328 738 und 2 058 257 beschrieben.2,328,738 and 2,058,257.
Schrauben werden ohne Vorbohrlöcher nur in Fällen mit vergleichsweise geringer Belastung verwendet, haben jedoch den Nachteil, daß sie relativ leicht wieder herausgezogen werden und den Grundkörper deformieren oder zerstören wegen der Bildung verdrängten Materials, wenn sie innerhalb eng benachbarter Abschnitte eingesetzt sind. Spaltschrauben oder Schrauben mit Innenhohlraum, die diese Probleme lösen sollen, wurden bereits beschrieben, fanden jedoch keine kommerzielle Anwendung wegen ihrer hohen Herstellungskosten oder weil sie die bei modernen Produktionsmethoden auftretenden Probleme nicht zu lösen vermögen. Verbindungselemente dieses Typs werden z. B. in den USA-Patentschriften 1 729 670, 1 368 896 und 126 366 beschrieben. Screws are used without pilot holes only in cases with comparatively low load used, but have the disadvantage that they are relatively easy to pull out again and deform or destroy the body due to the formation of displaced material when they are within closely spaced Sections are used. Split screws or screws with internal void to solve these problems have been described but have not found commercial use because of their high manufacturing costs or because they fail to solve the problems encountered with modern production methods capital. Fasteners of this type are used e.g. Tie U.S. Patents 1,729,670, 1,368,896 and 126,366.
Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel und Wege anzugeben, mit deren Hilfe Holz—, Gummi- und andere nichtmetallische Materialien miteinander oder mit Grundkörpern aus anderem Material fest verbunden und mit deren Hilfe beschädigte Abschnitte der nichtmetallischen Materialien mühelos ausgetauscht und durch entsprechende neue Abschnitte ersetzt werden können, ohne daß es sich als erforderlich erweist, die nichtmetallischen Materialien mit vorgebohrten Löchern oder darin eingebettete Einpaßteile zu versehen.The object of the invention is to provide ways and means with the help of which is wood, rubber and other non-metallic materials firmly connected to each other or to base bodies made of other material and with their help damaged sections of the non-metallic materials can be easily exchanged and replaced by corresponding new sections without it proves necessary the non-metallic materials to be provided with pre-drilled holes or fitting parts embedded therein.
Erfindungsgemäß soll ferner das Befestigungsmittel zum Verbinden von Holz-, Gummi- oder anderen nichtmetallischen Materialien mit Grundkörpern befähigt sein ohne das Erfordernis des vorherigen Einbettens von Befestigungsmittel-Gegenstücken in den Holz-, Gummi- oder anderen nichtmetallischen Materialien, um auf diese Weise das Herausziehen oder Herausreißen der Befestigungsmittel zu verhindern oder eine feste Verbindung sicherzustellen. According to the invention, the fastening means should also be used to connect wood, rubber or other non-metallic materials be capable of basic bodies without the requirement of prior embedding of fastener counterparts in the Wood, rubber or other non-metallic materials to allow the pulling out or tearing out of the fasteners to prevent or to ensure a firm connection.
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Erfindungsgemäß soll ferner ein,verbessertes Verfahren zur Verbindung verschiedener Formkörper aus Holz, Gummi oder anderen nichtmetallischen Materialien geschaffen werden unter Vermeidung der hohen Arbeits- oder Laborkosten, die zur Zeit wegen des Erfordernisses, Löcher vorzubohren, Einpaßteile einzusetzen und dieselben in Paßlage zu bringen,, anfallen.According to the invention, an improved method for Connection of various shaped bodies made of wood, rubber or other non-metallic materials are created under Avoidance of the high labor or laboratory costs currently required to insert fittings due to the need to pre-drill holes and to bring them into a passport position, arise.
Erfindungsgemäß soll ferner ein verbessertes Verfahren angegeben werden zur Befestigung von Gummi- oder anderen federnden Materialien als Verkleidung für beispielsweise Metalltransporterladeräume, Zementverarbeitungsvorrichtungen, Rutschen, Er<zverarbeitungsvorrichtungen, Eotationsmühlkugeln oder Rohroder Stabmühlen, das sich durch Einfachheit und Billigkeit auszeichnet und dessen Anwendung ein Minimum an Zeit und Arbeitsaufwand erfordert bei Verwendung des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels.According to the invention, an improved method is also to be specified for fastening rubber or other resilient ones Materials as cladding for, for example, metal transporter holds, cement processing devices, slides, processing devices, Eotation mill balls or tube or rod mills, which are characterized by simplicity and cheapness and its application requires a minimum of time and effort when using the invention Fastening means.
Erfindungsgemäß soll ferner ein ungewöhnlich vorteilhaftes Verfahren zur Befestigung von Holz-, Gummi- oder anderen nichtmetallischen Materialien an Grundformkörper geschaffen werden, das ein Minimum an Ausstattung sowohl für die zu befestigenden als auch für die tragenden Grundkörperteile erfordert aufgrund des Wegfalls der Notwendigkeit, vorgebohrte Löcher auf einander abzupassen und auszurichten bei Verwendung des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels.According to the invention, an unusually advantageous method is also intended be created for attaching wood, rubber or other non-metallic materials to basic moldings, which requires a minimum of equipment both for the to be attached and for the supporting body parts due to the elimination of the need to match and align pre-drilled holes using the present invention Fastening means.
Erfindungsgemäß soll ferner ein ungewöhnlich vorteilhaftes Verfahren zur Ersetzung von beschädigten oder abgenutzten Abschnitten der als Verkleidung für Trägermaterialien verwendeten Gummi-, Holz- oder anderen nichtmetallischen Materialien geschaffen werden durch einfaches Ausschneiden entsprechender Ersatzstücke aus diesen Materialien und Befestigung derselben mit Hilfe des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels, ohne daß Rücksicht genommen zu werden braucht auf vorgebohrte Löcher und das aufeinander Abstimmen derselben bei Verwendung des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels.According to the invention, an unusually advantageous method is also intended to replace damaged or worn sections of rubber, wood or other non-metallic materials used as cladding for substrates are created by simply cutting out appropriate replacement pieces from these materials and attaching the same with the aid of the fastening means according to the invention, without needing to be taken into account on pre-drilled holes and the matching of the same when using the fastening means according to the invention.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die angegebene Aufgabe dadurch lösbar ist, daß selbstbohrende Befestigungsmittel genau definierter Struktur zur Anwendung gelangen.The invention is based on the knowledge that the specified Task can be solved in that self-drilling fastening means of precisely defined structure are used.
Gegenstand der Erfindung ist ein selbstbohrendes Befestigungsmittel zur Installation in ein bohrlochfreies Werkstück, das gekennzeichnet istThe invention relates to a self-drilling fastener for installation in a drill-hole-free workpiece that is marked
durch ein längliches zylindrisches Element, das zumindest an einem Ende mit einem Axialhohlraum unter Ausbildung einer Außenumfangsumwandung versehen ist,by an elongated cylindrical element which at least at one end with an axial cavity to form a Outer circumference wall is provided,
durch eine am äußeren Ende der Umwandung vorgesehene, sich in Längsrichtung erstreckende Messerkante,by a knife edge provided at the outer end of the wall and extending in the longitudinal direction,
durch ein am länglichen zylindrischen Element vorgesehenes, sich über die Außenperipherie desselben schraubenförmig erstreckendes dünnes Messerschneidelement, undby a provided on the elongated cylindrical element, thin knife cutting element extending helically over the outer periphery thereof, and
durch eine am zylindrischen Element angebrachte Vortriebvorrichtung. by a propulsion device attached to the cylindrical element.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Miteinanderbefestigen von Holz-, Gummi- und anderen nichtmetallischen Materialien ohne Verwendung von darin angebrachten Vorbohrlöchern oder darin eingebetteten Metalleinpaßteilen mit Hilfe von erfindungsgemäßen Befestigungsmitteln, das dadurch gekennzeichnet ist, daß manThe invention also relates to a method of fastening to one another of wood, rubber and other non-metallic materials without the use of pilot holes made therein or metal fitting parts embedded therein with the aid of fastening means according to the invention, characterized in that is that one
die miteinander zu befestigenden Materialien in Kontakt miteinander temporär aufeinanderlegt undthe materials to be fastened together in contact with each other temporarily placed on top of each other and
das selbstbohrende Befestigungsmittel in das und durch das erste Material sowie in das zweite Material so lange eindreht, bis das Befestigungsmittel in seiner ganzen Länge in den Mate-screw the self-drilling fastener into and through the first material and into the second material for so long until the entire length of the fastener in the material
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rialien eingebettet ist und diese fest und permanent zusammenhält. is embedded in the materials and holds them together firmly and permanently.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Befestigen von Holz-, Gummi- und anderen nichtmetallischen Materialien an metallische oder die Härte von Metall aufweisende Grundformkörper ohne Verwendung von in den nichtmetallischen Materialien angebrachten Vorbohrlöchern oder darin eingesetzten Metalleinpaßteilen mit Hilfe von erfindungsgeraäßen Befestig gungsmitteln, das dadurch gekennzeichnet ist, daß manThe invention also relates to a method of fastening from wood, rubber and other non-metallic materials to metallic or the hardness of metal having basic moldings without the use of pilot holes made in or inserted into the non-metallic materials Metal fitting parts with the help of according to the invention fasteners supply agents, which is characterized in that one
die nichtmetallischen Materialien temporär auf den Grundformkörper legt,the non-metallic materials temporarily on the basic molding lays,
das Führungsende der selbstbohrenden Befestigungsmittel in die vorgebohrten Löcher des Grundformkörpers steckt,the leading end of the self-drilling fastening means is inserted into the pre-drilled holes of the basic molding,
die selbstbohrenden Befestigungsmittel in die nichtmetallischen Materialien eindreht, undscrewing the self-drilling fasteners into the non-metallic materials, and
das die Vortriebvorrichtung aufweisende Ende der selbstbohrenden Befestigungsmittel mit dem Grundformkörper unter Herstellung eines festen Zusammenhalts verbindet.the end of the self-drilling one having the propulsion device Fastening means connects to the basic molded body while producing a firm cohesion.
Das erfindungsgemäße Befestigungsmittel besteht gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform aus einem länglichen zylindrischen Schaft, der eine Vortreib- oder Installationsvorrichtung durchkreuzt, und das andere Ende desselben ist mit einem dün- nen Messerschneidelement versehen, das kontinuierlich schraubenförmig auf der Außenperipherie desselben angeordnet ist. Das Messergewindeelement erstreckt sich in Längsrichtung von der Peripherie nach außen unter Ausbildung eines Schraubengewindeelements, das durch das Vorliegen einer sich kegelförmig verjüngenden Messerschneide charakterisiert ist. Diese Messerschneide ist an ihren Schneiderhebungen genügend scharf und derThe fastening means according to the invention is according to an advantageous embodiment of an elongated cylindrical shaft, which crosses a Vortreib- or installation apparatus, and the other end thereof is provided with a thin NEN blade cutting element which is continuously arranged helically on the outer periphery thereof. The knife thread element extends in the longitudinal direction from the periphery to the outside with the formation of a screw thread element which is characterized by the presence of a conically tapering knife edge. This knife edge is sufficiently sharp and the
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gebildete Winkel des Gewindes ist ausreichend spitz, um zu bewirken, daß das Gewinde das Werkstückmaterial durchdringt und auftrennt, d. h. im Falle von Holz oder Gummi durch eine ungewöhnlich vorteilhafte Schneidwirkung.The angle formed by the thread is sufficiently acute to cause the thread to penetrate the workpiece material and separates, d. H. in the case of wood or rubber by an unusually advantageous cutting effect.
Derjenige Teil des zylindrischen Elements, auf dessen Außenfläche das Messerschneidelement vorgesehen ist, weist eine Messerkante auf, die vom äußersten Ende desselben axial wegragt. Diese sich axial nach außen erstreckende Messerkante kann ringförmig kontinuierlich oder intermittierend sein.That part of the cylindrical element on the outer surface of which the knife cutting element is provided has a Knife edge that protrudes axially from the extreme end of the same. This knife edge extending axially outward can be annular, continuous or intermittent.
Derjenige Teil des länglichen zylindrischen Elements, über welchem das angegebene Messerschneidelement vorgesehen ist, weist ferner einen konzentrisch ausgebildeten Axialhohlraum auf, so daß das äußerste Ende dieses Teils eingeschnitten ist unter Ausbildung einer Hohlraumvertiefung innerhalb des länglichen zylindrischen Teils. Wird daher das erfindungsgemäße Befestigungsmittel in das zu befestigende Material getrieben, so schneiden sich die axial vorstehende Messerkante und das schraubenförmige Messerschneidelement in das Bearbeitungsmaterial, allerdings nur in den Gewindebezirken. Das Grundgefüge des 'Bearbeitungsmaterials verbleibt innerhalb der Hohlraumvertiefung des Befestigungsmittels und bildet einen zusätzlichen Halt .für das Befestigungsmittel, wenn dieses Scherkräften unterworfen wird.That part of the elongated cylindrical element over which the specified knife cutting element is provided, also has a concentrically formed axial cavity, so that the extreme end of this part is cut forming a cavity within the elongated cylindrical portion. Therefore, the inventive Fastening means driven into the material to be fastened, the axially protruding knife edge and the helical knife cutting element in the processing material, but only in the thread areas. The basic structure of the 'processing material remains within the cavity recess of the fastening means and forms an additional Halt .für the fastener when subjected to shear forces will.
Der Grenzflächenkontakt zwischen dem in der Hohlraumvertiefung enthaltenden Material grundgefüge und der Innenwand des Axialhohlraums des Befestigungsmittels verleiht zusätzliche "Auszieh"-Charakteristika, d. h. daß einem Herausziehen aufgrund einer in Axialrichtung wirkenden Kraft Widerstand geleistet wird wegen der auftretenden Reibungsfaktoren. Außerdem ist die Grenzfläche des Hohlraums des Befestigungsmittels und des darin eingeschlossenen Materialgrundgefüges genügend luftdicht, so daß eine Lufttasche zwischen dem oberen Teil des Befestigungs-The interface contact between the material contained in the cavity recess and the inner wall of the axial cavity the fastener gives additional "pull-out" characteristics, d. H. that a pulling out due to a force acting in the axial direction is resisted is due to the friction factors that occur. In addition, the interface of the cavity of the fastener and the therein enclosed basic material structure sufficiently airtight, so that an air pocket between the upper part of the fastening
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mittelhohlraums und der ursprünglichen Materialoberfläehe gebildet wird und ein !Teil des im Hohlraum eingeschlossenen Grundgefügematerials einen Luftkolbeneffekt ausübt.central cavity and the original material surface and a part of the basic structure material enclosed in the cavity exerts an air piston effect.
Aufgrund der besonderen Natur des Holzes und Gummis führt natürlich das Zusammenpressen der Luft dazu, daß auf die betroffene Oberfläche des vom Befestigungsmittelhohlraum umschlossenen Materialgrundgefüges eine Kraft ausgeübt wird. Dies hat zur Folge, daß sich das umschlossene Werkstückmaterial seitlich ausdehnt und dadurch die Reibungskraft vervielfacht und demzufolge den Widerstand gegenüber auftretende Herausziehkräfte sowie gegenüber durch Vibration hervorgerufene Verlagerung erhöht. Eine zusätzliche Druckkraft wird durch das Volumen des verdrängten Materials verliehen, das proportional dem Volumen der den Hohlraumteil umgebenden Umwandung ist.Due to the special nature of the wood and rubber, of course, the compression of the air leads to that on the affected A force is exerted on the surface of the basic material structure enclosed by the fastener cavity. This has the consequence that the enclosed workpiece material expands laterally and thereby multiplies the frictional force and consequently the resistance to pull-out forces occurring and to those caused by vibration Relocation increased. An additional compressive force is given by the volume of the displaced material, the is proportional to the volume of the wall surrounding the cavity part.
Das Befestigungsmittel nach der Erfindung erweist sich als besonders vorteilhaft zur Verwendung in Gummi- bzw. Kautschukmaterial, doch auch im Falle von Holzmaterialien "schneidet" das spezielle Gewinde zwischen den Holzfasern, ganz im Gegensatz zu dem Zermahlen, Zersplittern, Zerschlagen und der generellen Zerstörung der Holzstruktur, die durch das Gewinde eines üblichen bekannten Befestigungselements bewirkt wird. Wegen der "Schneid"-Wirkung vorbelastet das erfindungsgemäß verwendete ' Messerschneidgewinde das Werkstückmaterial nicht wesentlich· Jeder Schwächungseffekt ist daher geringer und qualitativ verschieden von der Faserablenkung und -masceration, die bei Verwendung üblicher bekannter Verbindungselemente auftritt.The fastening means according to the invention proves to be special advantageous for use in rubber material, but also in the case of wood materials this "cuts" special threads between the wood fibers, in contrast to the grinding, splintering, smashing and the general Destruction of the wooden structure caused by the thread of a common known fastener. Because of the "Cutting" action biases the 'used according to the invention' Knife cutting threads do not significantly affect the workpiece material · Each weakening effect is therefore smaller and qualitatively different of the fiber deflection and masceration that occurs when using conventionally known fasteners.
Die erfindungsgemäßen Merkmale und Vorteile werden, sowohl was die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels als auch was dessen Verwendungsmöglichkeit anlangt, durch die beigefügte Zeichnung näher veranschaulicht, in der darstellen:The features and advantages according to the invention are, both in terms of the design of the fastening means according to the invention as also with regard to its possible use, illustrated in more detail by the attached drawing, which shows:
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Fig. 1 einen Aufriß des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform,Fig. 1 is an elevation of the fastening means according to the invention according to an advantageous embodiment,
Fig. 2 eine Draufsicht des in Fig. 1 dargestellten Befestigungsmittels, Fig. 2 is a plan view of the fastening means shown in Fig. 1,
Fig. 3 einen teilweise im Querschnitt gezeigten Aufriß des in Fig. 1 dargestellten Befestigungsmittels,Fig. 3 is an elevation, partly in cross-section, of the fastener shown in Fig. 1;
Fig. 4 einen teilweise im Querschnitt gezeigten Aufriß des in Fig. 1 dargestellten, in einem Werkstückmaterial installierten Befestigungsmittels,Figure 4 is an elevation view, partially in cross-section, of that shown in Figure 1 in a workpiece material installed fasteners,
Fig. 5 einen Aufriß des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform,5 shows an elevation of the fastening means according to the invention according to a further advantageous embodiment,
Fig. 6 eine Draufsicht des in Fig. 5 dargestellten Befestigungsmittels, Fig. 6 is a plan view of the fastening means shown in Fig. 5,
Fig. 7 einen teilweise im Querschnitt gezeigten Aufriß des in Fig. 5 dargestellten Befestigungsmittels,Fig. 7 is an elevation view, partly in cross-section, of the fastener shown in Fig. 5;
Fig. 8 einen teilweise im Querschnitt gezeigten Aufriß des in Fig. 5 gezeigten, in einem Werkstückmaterial installierten Befestigungsmittels,Figure 8 is an elevation view, partially in cross-section, of that shown in Figure 5 in a workpiece material installed fasteners,
Fig. 9 eine Teilansicht der vorderen Messerkante des Befestigungsmittels gemäß Figuren 1 bis 8, das gemäß einer weiteren Ausführungsform mit vertikalen Schneidkerben versehen ist,Figure 9 is a partial view of the front knife edge of the fastener according to FIGS. 1 to 8, which according to a further embodiment is provided with vertical cutting notches is,
Fig. 9A eine Teilansicht der vorderen Schneidkante des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels gemäß einer weiteren Ausführungsform,9A is a partial view of the front cutting edge of the invention Fastening means according to a further embodiment,
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Fig. 9B eine Teilansicht der vorderen Schneidkante des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels gemäß einer weiteren Ausführungsform,Fig. 9B is a partial view of the front cutting edge of the invention Fastening means according to a further embodiment,
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Befestigungsmittels gemäß· einer weiteren.Ausführungsform mit einer Innen-Vortriebsvorrichtung an einem Ende, ■Fig. 10 is a schematic representation of an inventive Fastening means according to a further embodiment with an internal propulsion device at one end, ■
Fig. 11 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen selbstbohrenden Schraube,Figure 11 is a cross-sectional view of a self-drilling drill according to the invention Screw,
Fig. 12 eine Teilansicht einer Anordnung, in der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine nichtmetallische Auskleidung an einer Trommel- oder anderen gekrümmten Oberfläche befestigt ist,Fig. 12 is a partial view of an arrangement in which according to the invention Process a non-metallic lining on a drum or other curved Surface is attached,
Fig. 13 eine Querschnittsansicht einer Anordnung, in der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein nichtmetallisches Material an einem Grundformkörper befestigt ist ohne Anbringung vorgebohriar Löcher im nichtmetallischen Material, 13 shows a cross-sectional view of an arrangement in which a non-metallic Material is attached to a base molding without attaching pre-drilled holes in the non-metallic material,
Fig. 14 eine Querschnittsansicht einer Anordnung, in der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei nichtmetallische Materialien miteinander befestigt sind und14 shows a cross-sectional view of an arrangement in which, according to the method according to the invention, two non-metallic Materials are attached to each other and
Fig. 15 eine Querschnittsansicht der Schraube gemäß Fig. 11 bei Verwendung derselben zum Miteinanderbefestigen dünn geschnittener Furnierholz-, Holz- oder Kunststoffmaterialien. 15 shows a cross-sectional view of the screw according to FIG. 11 when using the same to fasten together thinly cut plywood, wood or plastic materials.
In den Figuren 1 bis 4 wird mit 10. das selbstbohrende Befestigungsmittel nach der Erfindung bezeichnet, bei dem es sich um eine Stiftschraube oder einen Gewindestift aus einem länglichenIn Figures 1 to 4, 10 is the self-drilling fastening means referred to according to the invention, which is a stud screw or a threaded pin from an elongated
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Bauteil 11 "bzw. 12 handelt. Zwischen den Bauteilen 11 und 12 des Befestigungsmittels -10 ist eine Vortriebvorrichtung 13 angeordnet. In diesem Zusammenhang verdient hervorgehoben zu werden, daß die Vortriebvorrichtung 13 zwar als Sechskant-Vortriebmittel gezeigt ist, daß jedoch jedes andere geeignete Vortriebmittel verwendbar ist und im Rahmen des'Erfindungsgedankens liegt. Das längliche Bauteil 11 ist mit einem üblichen bekannten Gewinde 11a versehen, das mit jedem gewünschten Element verbindbar ist, z. B. mit Schraubmuttern oder Kupplungsstücken. Component 11 ″ or 12 is involved. Between components 11 and 12 of the fastening means -10 a propulsion device 13 is arranged. In this context, it deserves to be emphasized that the propulsion device 13 is indeed a hexagonal propulsion means it is shown, however, that any other suitable propulsion means can be used and within the scope of the concept of the invention lies. The elongate member 11 is provided with a commonly known thread 11a, which can be associated with any desired element is connectable, e.g. B. with nuts or coupling pieces.
Das längliche Bauteil 12 ist mit einem Hohlraumteil 14 versehen, der sich axial vom Ende des länglichen Bauteils 12 gegenüber von dessen Stoßstelle mit der Vortriebsvorrichtung 13 erstreckt unter Ausbildung einer praktisch becherartigen Aushöhlung. Das äußerste vordere Ende des länglichen Bauteils 12 ist in solcher Weise ausgebildet, daß eine axial verlängerte Messerkante 15 gebildet wird. Obwohl die Messerkanten 15 gemäß der dargestellten Ausführungsform länglich ausgebildet und ringförmig kontinuierlich ausgestaltet sind, können sie selbstverständlich auch intermittierende Unterbrechungen aufweisen, sofern sie am vorderen Ende des länglichen Bauteils 12 ringförmig verlaufen. Der Zweck und die Funktion der Messerkante 15 und des Hohlraumteils 14 des länglichen Bauteils 12 wird im folgenden noch ausführlicher beschrieben.The elongated component 12 is provided with a cavity part 14 which is axially opposite from the end of the elongated component 12 from its joint with the propulsion device 13 extends to form a practically cup-like cavity. The outermost front end of the elongate member 12 is formed in such a way that an axially elongated knife edge 15 is formed. Although the knife edges 15 according to the The embodiment shown are elongated and continuously annular in shape, they can of course also have intermittent interruptions, provided that they are annular at the front end of the elongate component 12 get lost. The purpose and function of the knife edge 15 and the cavity part 14 of the elongate component 12 is shown in described in more detail below.
Seitlich wegstehend und schraubenförmig angebracht am äußeren Umfangsteil des verlängerten Bauteils 12 befindet sich die Messerschneidvorrichtung 16. Obwohl die Messerschneidvorrichtung 16 als kontinuierliche Helix dargestellt ist, kann sie auch innerhalb des Rahmens der Erfindung intermittierend unterbrochen ausgebildet sein.The side protruding and helically attached to the outer peripheral part of the elongated component 12 is located Knife cutting device 16. Although knife cutting device 16 is shown as a continuous helix, it can also be designed intermittently interrupted within the scope of the invention.
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In den Figuren 5 "bis 8 wird eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, gemäß welcher das längliche Bauteil 11 der Stiftschraube oder des Gewindestiftes fehlt unter Bildung einer selbstbohrenden Durchsteckschraube 10a. Die übrigen Teile der Schraube 10a sind gleich und wirken ähnlich wie diejenigen des erläuterten Befestigungsmittels 10.A further advantageous embodiment is shown in FIGS. 5 ″ to 8 of the invention, according to which the elongated component 11 of the stud or the threaded pin is missing forming a self-drilling through screw 10a. The other parts of the screw 10a are the same and have a similar effect like those of the illustrated fastening means 10.
Fig. 9 veranschaulicht die Messerkante 15 gemäß einer Ausführungsform bei welcher vertikale Schneidkerben 15& vorliegen, um das Eindringen des Befestigungsmittels in Hartholz und ähnliche Materialien zu erleichtern. Obwohl die Schneidkerben 15a als "V-Schneiden gezeigt sind, können sie jede beliebige, dem Verwendungszweck angepaßte Ausgestaltung aufweisen.9 illustrates knife edge 15 according to one embodiment with which vertical cutting notches 15 & exist, to facilitate penetration of the fastener into hardwood and similar materials. Although the cutting notches 15a Shown as "V-Edges, they can be any, dem Have intended use adapted design.
In Fig. 9A ist eine weitere Ausgestaltung der Messerkante 15 dargestellt. Wie gezeigt, weist die Messerkante 15b am verlängerten und vordersten Teil eine Abschrägung nach innen auf im Gegensatz zu der nach außen verlaufenden Abschrägung der Messerkante 15.A further embodiment of the knife edge 15 is shown in FIG. 9A shown. As shown, the knife edge 15b has an inward bevel at the elongated and foremost part in contrast to the outward sloping of the Knife edge 15.
Fig. 9B veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Messerkante 15» gemäß welcher die Messerkante 15c mit einer nach innen und außen verlaufenden Abschrägung versehen ist, so daß die Messerkante in Längsrichtung von der Mitte der Befestigungsmittelumwandung herausragt.9B illustrates another embodiment of the knife edge 15 »according to which the knife edge 15c is provided with an inwardly and outwardly sloping bevel, so that the knife edge protrudes in the longitudinal direction from the center of the fastening means wall.
Fig. 10 zeigt den Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels, gemäß welcher eine innen angebrachte Vortriebsvorrichtung vorgesehen ist. Die übrigen Teile sind ähnlich der in Fig. 7 dargestellten Ausgestaltung. Fig. 10 shows the cross section of a further embodiment of the fastening means according to the invention, according to which an internally attached propulsion device is provided. The remaining Parts are similar to the embodiment shown in FIG.
Fig. 11 zeigt den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Holzschraube. Die Details sind die selben wie im Zusammenhang mit den Figuren 5 bis 8 beschrieben, jedoch mit der Ausnahme, daßFig. 11 shows the cross section of a wood screw according to the invention. The details are the same as described in connection with Figures 5 to 8, with the exception that
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der Schaft 12 langer und schmäler ist.the shaft 12 is longer and narrower.
Fig. 12 stellt die Befestigung einer Verkleidung aus federndem oder nichtmetallischem Material an einen metallischen Grundformkörper nach den Verfahren der Erfindung unter Verwendung erfindungsgemäßer Befestigungsmittel dar, zu deren Anbringung vorgebohrte Löcher oder eingebettete Einpaßteile in der Verkleidung nicht erforderlich sind·Fig. 12 shows the attachment of a cladding made of resilient or non-metallic material to a metallic base molding using the method of the invention inventive fastening means represent, for their attachment pre-drilled holes or embedded fitting parts in the panel are not required
Fig. 13 zeigt einen Querschnitt der zur Durchführung des in Fig. 12 veranschaulichten Verfahrens verwendeten Schraube, wobei das Befestigungsmittel 10 eingeschraubt/und durch das Loch im Grundformkörper hindurchragt. Zur Verfahrensdurchführung wird die Verkleidung 20 temporär auf den Grundformkörper 21 gelegt, worauf das erfindungsgemäße Befestigungsmittel 10 durch Drehen eingeschraubt wird durch das im Grundmaterial vorgesehene Vorbohrloch 24 unter Verwendung der Vortriebsvorrichtung 13 in der Schraube. Nach Einbetten des selbstbohrenden Befestigungsmittels wird eine Schraubmutter 25 angebracht, um die Auskleidung permanent in Stellung zu halten. Abgenutzte und herausgeschnittene Teile der Auskleidung können ersetzt werden durch einfaches Ausschneiden entsprechender Abschnitte und temporäres Einsetzen des neuen Auskleidungsmaterials in die richtige Lage, worauf eine permanente Befestigung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels erfolgt.FIG. 13 shows a cross section of the screw used to carry out the method illustrated in FIG. 12, wherein the fastening means 10 is screwed in / and through the Hole protrudes in the basic molding. To carry out the method, the cladding 20 is temporarily placed on the basic molded body 21 placed, whereupon the fastening means 10 according to the invention is screwed in by turning through the base material provided pilot hole 24 using the driving device 13 in the screw. After embedding the self-drilling A nut 25 is attached by means of fastening means to hold the liner permanently in place. Worn and parts of the liner that have been cut out can be replaced by simply cutting out appropriate sections and temporarily placing the new lining material in place, followed by permanent fastening underneath Use of the fastener according to the invention takes place.
Fig. 14 zeigt einen Querschnitt einer Anordnung, in der zwei nichtmetallische Formkörper miteinander befestigt sind ohne Verwendung vorgebohrter Löcher. Die beiden Materialien 30 und 31 werden temporär in die gewünschte Lage gebracht, worauf das erfindungsgemäße Befestigungsmittel gemäß der in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Ausgestaltung durch das erste Material 30 in das zweite Material 31 eingedreht wird. Die Kernteile 30a, und 31a der beiden Materialien werden im Innern des Befestigungsmittels durch die Kompressionswirkung der eingeschlossenen Luft und die Verminderung des Volumens zusammen-14 shows a cross section of an arrangement in which two non-metallic molded bodies are fastened to one another without Use of pre-drilled holes. The two materials 30 and 31 are temporarily brought into the desired position, whereupon the fastening means according to the invention according to the embodiment shown in Figures 5 to 8 through the first Material 30 is screwed into the second material 31. The core parts 30a, and 31a of the two materials are inside of the fastener due to the compression effect of the trapped air and the reduction in volume.
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gepreßt unter starker Erhöhung des Widerstands gegenüber Herauszieh- und Scherkräften.pressed with a sharp increase in resistance to Pull-out and shear forces.
Zur Installation des erfindungsgemäßen selbstbohrenden Be- ■ festigungsmittels wird dieses auf die Oberfläche des Werkstücks, z. B. des Formkörpers aus Gummi oder Holz, aufgesetzt und in einer schraubenden Bewegung gedreht, so daß die vordere Messerkante 15 das Werkstückmaterial 17 auftrennt in einer gesteuerten Richtung. Durch fortgesetztes Drehen in der angegebenen Weise, d. h. durch Aufschneiden der Werkstückoberfläche in einem kreisförmigen Verlauf, kann sich das Führungsende der schraubenförmigen Messerschneide in das Werkstückmaterial 17 "hineinbeißen1·. Die kontinuierliche Anwendung der Drehkraft führt dazu, daß sich die schraubenförmige Messerschneide in das Werkstückgrundgefüge schraubenförmig hineinschneidet.To install the self-drilling fastening means according to the invention, it is applied to the surface of the workpiece, e.g. B. the molded body made of rubber or wood, placed and rotated in a screwing motion so that the front knife edge 15 separates the workpiece material 17 in a controlled direction. By continuing to rotate in the indicated manner, ie by cutting the workpiece surface in a circular path, the leading end of the helical blade edge may be in the workpiece material 17 'bite into 1 x The continuous application of torque results in. That the helical blade edge into the workpiece basic structure cuts helically into it.
Bei Drehung des Befestigungsmittels arbeitet sich die schraubenförmige Messerschneide unter Auftrennung und Scheidung des Materials sauber durch die Kautschukmatrix (oder zwischen den Holzfasern hindurch) unter Ausbildung einer luftdichten Grenzfläche zwischen dem Werkstückgrundgefüge und der Messerschneidoberfläche. When the fastener is rotated, the helical one works Knife edge, cutting and separating the material cleanly through the rubber matrix (or between the Wood fibers through) with the formation of an airtight interface between the basic structure of the workpiece and the knife cutting surface.
Das erfindungsgemäße Befestigungsmittel übt daher nur eine sehr geringe Vorbelastung auf das Werkstückmaterial 17 aus, insbesondere, wenn es sich um Holz handelt, in welchem Falle keine Zerstörung oder Zerreißung der Holzfaser erfolgt.The fastening means according to the invention therefore only exerts a very low preload on the workpiece material 17, especially if it is wood, in which case there is no destruction or tearing of the wood fiber.
Während der Installation des Befestigungsmittels und nach erfolgter vollständiger Installation desselben besteht eine Lufttasche zwischen der ursprünglichen Oberfläche 17a des Werkstückmaterials 17, die nunmehr umschlossen .ist vom Hohlraurateil 14 und den Wänden und dem eingeschlossenen Teil des Axialhohlraums. Die in dieser Lufttasche enthaltene Luft ist komprimiert und übt eine Kraft aus auf das im Hohlraumteil 14During the installation of the fastener and after when it is fully installed, there is an air pocket between the original surface 17a of the Workpiece material 17, which is now enclosed .ist from the hollow part 14 and the walls and the enclosed part of the axial cavity. The air contained in this air pocket is compresses and exerts a force on the cavity part 14
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enthaltene Werkstückmaterial 17, so daß ein Kolbeneffekt bewirkt wird. Wegen des Widerstands des Werkstückmaterials führt der Kolbeneffekt zu einer Komprimierung des Werkstückmaterials und bewirkt, daß dieses sich seitlich ausdehnt und dadurch eine Grenzfläche hoher Reibungskraft zwischen der im Hohlraumteil enthaltenen Werkstückmatrix und den Wänden des Hohlraumteils ausbildet. Dieser Effekt wird verstärkt durch die Komprimierwirkung als Folge der Erhöhung des Volumens des verdrängten, im Hohlraumteil 14 enthaltenen Werkstoffmaterials 17 um etwa 10 bis 15 9^, was dem Volumen der den Hohlraumteil umgebenden Umwandung 18 entspricht.Contained workpiece material 17, so that a piston effect causes will. Because of the resistance of the workpiece material, the piston effect leads to a compression of the workpiece material and causes it to expand laterally and thereby create a high frictional force interface between that in the cavity portion Contained workpiece matrix and the walls of the cavity part forms. This effect is enhanced by the compressing effect as a result of the increase in the volume of the displaced material material 17 contained in the cavity part 14 by approximately 10 to 15 9 ^, which is the volume of the surrounding the cavity part Conversion 18 corresponds.
Bei erhöhter Dichte und Reibungskraft des zu bearbeitenden Materials werden Befestigungsmittel mit entsprechend ausgewählter Messerkante gemäß den Figuren 9» 9A, 9B, 15a, 15b bzw. 15c verwendet, um eine maximale Auszieh- und Scherwiderstandsfähigkeit zu erzielen. Die in Fig. 9A dargestellte Messerkantenausgestaltung wird in den weichsten und am leichtesten komprimierbaren Materialien mit dem geringsten Widerstand angewandt, wohingegen die in Fig. 9 dargestellte Ausführungsform in den dichtesten Materialien mit dem größten Reibungswiderstand Anwendung findet. Die in Fig. 9B veranschaulichte Messerkantenausgestaltung wird bei der Mehrzahl der Materialien verwendet, die einen durchschnittlichen Reibungswiderstand und Kompressionswiderstand aufweisen.With increased density and frictional force of the to be processed Material are fasteners with appropriately selected knife edge according to Figures 9 »9A, 9B, 15a, 15b or 15c is used to achieve maximum pull-out and shear resistance. The knife edge configuration shown in Figure 9A is used in the softest and most compressible materials with the least resistance, whereas the embodiment shown in FIG. 9 in the densest materials with the greatest frictional resistance Applies. The knife edge configuration illustrated in Figure 9B is used in the majority of materials that have an average frictional resistance and have compression resistance.
Änderungen und Modifikationen der erläuterten Merkmale sind dem Fachmann geläufig und liegen im Rahmen der Erfindung.Changes and modifications to the features explained are familiar to the person skilled in the art and lie within the scope of the invention.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OGA | New person/name/address of the applicant | ||
| OHW | Rejection |