DE3607417C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstschneidende Schraube für die Befestigung von Dämmplatten und mit diesen gegebenen­ falls zusammen zu befestigenden Dichtungsbahnen an einer eine Flachdach-Abdeckplatte bildenden Blechtafel mit einem Schraubenkopf, einer Selbstbohrspitze und mit einem Schrau­ benschaft, der ein an die Selbstbohrspitze anschließendes Selbstschneidegewinde trägt und wenigstens einen beidseitig von Gewindeabschnitten begrenzten glatten Schaftabschnitt aufweist.

Eine selbstschneidende Schraube dieser Art ist aus der DE-AS 21 26 914 bekannt. Bei der bekannten Schraube schließt sich unmittelbar an den Schraubenkopf ein erster Gewindeab­ schnitt an, auf den ein erster glatter Schaftabschnitt folgt. Sämtliche Übergänge zwischen den Gewindeabschnitten und den glatten Schaftabschnitten sind als üblicher Gewindeeinlauf bzw. Gewindeauslauf ausgebildet. Die bekannte Schraube weist drei verschiedene Gewindeabschnitte auf, die sich jeweils in ihrem Außendurchmesser unterscheiden. Der zum Schraubenkopf benachbarte Gewindeabschnitt weist den größten Außendurch­ messer und der zum Schraubenkopf am weitesten entfernte Ge­ windeabschnitt weist den kleinsten Durchmesser auf. Mit die­ sen Ausbildung besteht die Gefahr, daß die häufig wechseln­ den Winddruck- und Sogkräfte, welche auf die Dämmplatte und gegebenenfalls die Dichtungsbahn(en) einer Flachdachab­ deckung einwirken, den Schraubensitz lockern, die Schraube zurückdrehen und schließlich völlig aus dem Bohrloch heraus­ reißen, weil in dem vorgebenen Bohrloch die Haltekräfte der Gewindeabschnitte mit kleinerem Außendurchmesser geringer sind.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, bei einer selbstschneidenden Schraube der bekannten Art eine größere Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Lockern, Lösen und Herausreißen der Schraube aus ihrer Verankerung im Bohrloch zu schaffen, wobei diese Schraube universell für verschiedene Flachdachabdeckungen mit unter­ schiedlicher Schichtdicke der Dämmplatte und der gegebenen­ falls vorhandenen Dichtungsbahn(en) einsetzbar sein soll.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekenn­ zeichnet,

• daß sich unmittelbar an den Schraubenkopf ein wei­ terer glatter Schaftabschnitt anschließt;
  daß der Durchmesser der glatten Schaftabschnitte kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser des Selbst­ schneidegewindes und
  daß das dem Schraubenkopf zugewandte Ende jedes Ge­ windeabschnittes in Form einer ebenen, gewindeauslauf­ freien, zur Schraubenschaftachse vertikalen Radial­ fläche bis auf den Schraubenschaftdurchmesser zurück­ springt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er­ findung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Selbstbohrspitze dient zum Vorbohren eines Kernlochs. Der Durchmesser der Selbstbohrspitze ist an das Selbstschneide­ gewinde angepaßt, so daß das letztere die Gewindegänge in das vorgebohrte Kernloch einschneidet. Der Durchmesser der glat­ ten, gewindefreien Schaftabschnitte der erfindungsgemäßen Schraube ist deutlich kleiner als der Fußkreisdurchmesser des Selbstschneidegewindes. Vorzugsweise beträgt der Durch­ messer am glatten Schraubenschaft nur etwa 60 bis 80%, und besonders bevorzugt ca. 70% des Fußkreisdurchmessers des Selbstschneidegewindes. Diese Abschnitte mit geringerem Schaftdurchmesser schaffen an der fertigen Befestigung ring­ förmige Hohlräume, in welche das Blechmaterial einer Blech­ tafel oder dergleichen hineinragen kann. Vorzugsweise wird eine Selbstbohrspitze verwendet, die beim Bohren des Kern­ lochs eine gewisse Aufbördelung des Randbereichs im Bohrungs­ abschnitt der Blechtafel od. dgl. bewirkt. Eine solche Aufbördelung kann federnd in den gebildeten Hohlraum eingrei­ fen und unmittelbar am glatten, gewindefreien Schaftabschnitt anliegen.

Der Übergang vom glatten, gewindefreien Schaft­ abschnitt mit vermindertem Durchmesser zum angrenzenden Gewin­ deabschnitt wird durch eine ebene, vertikal zur Schraubenschaft­ achse ausgebildete Radialfläche gebildet, die keinen Gewinde­ auslauf aufweist. Anders ausgedrückt, springt das dem Schrau­ benkopf zugewandte Ende des Gewindeabschnittes am zweiten, glatten Schaftabschnitt (und ggf. an den weiteren glatten Schaftabschnitten) in Form einer ebenen, gewindeauslauffreien zur Schraubenschaftachse vertikalen Radialfläche bis auf den Schraubenschaftdurchmesser zurück. Nach Fertigstellung einer Befestigung mit solchen Schrauben ragt die Blechtafel mit dem Bohrlochrand in diesen Ringraum hinein und dieser liegt im wesentlichen am glatten Schraubenschaft an, wobei der Rand­ bereich der Blechtafel um das Bohrloch an der ebenen Radialfläche dieses gewindeauslauffreien Endes des Gewindeabschnittes ab­ gestützt ist. In dieser Einbaulage verhindert diese ebene Radialfläche das erneute Einführen des angrenzenden Gewinde­ abschnittes in die vorgeschnittenen Gewindegänge an der Blech­ tafel, so daß ein unbeabsichtigtes Zurückdrehen der Schraube nicht mehr möglich ist.

Die erfindungsgemäße Schraube dient vorzugsweise zur Befesti­ gung von Dämmplatten und mit diesen ggf. zusammen zu befesti­ genden Dichtungsbahnen an einer eine Flachdach-Abdeckplatte bildenden Blechtafel. Das Material der Dämmplatten sowie der ggf. vorhandenen Dichtungsbahn(en) ist wesentlich weicher und flexibler als das Metall der Blechtafel. Die Einwirkung der dynamischen, häufig wechselnden Winddruck- und Sogkräfte auf die Dämmplatten und die ggf. vorhandene großflächige Dichtungsbahn führt zu geringfügigen Verformungen und/oder Lageveränderungen des Materials der Dämmplatte und der ggf. vorhandenen Dichtungs­ bahn(en), welchen die Schraube zu folgen sucht. Hierbei geht die ursprüngliche Zentrierung der Schraube bezüglich des in die festsitzende Blechtafel eingeschnittenen Innengewindes verloren, sofern sich der entsprechende Blechtafelabschnitt im Bereich eines der glatten, gewindefreien Schaftabschnitte befindet. Die resultierende exzentrische Anordnung von Bohr­ loch in der Blechtafel und Schraubenschaftachse führt zu einer zumindest partiellen Hinterschneidung der ebenen, zur Schaft­ achse vertikal ausgerichteten Radialfläche am benachbarten Ende eines Gewindeabschnittes mit dem Bohrloch-Randabschnitt der Blechtafel und verhindert erfolgreich das Zurückdrehen und auch das Herausreißen der Schraube.

Die erfindungsgemäße Schraube läßt sich unter Zuhilfenahme eines Setzgerätes leicht sowohl durch die zu befestigende Dämmplatte und die ggf. vorhandene (Dichtungsbahn(en) als auch durch die diese tragende Blechtafel an der Abdeckplatte eines Flachdaches hindurchführen. Bei der Blechtafel kann es sich um eine ebene oder um profilierte Bleche handeln. Zusätzlich zu der Blechtafel kann die Abdeckplatte wahlweise isolierte oder nicht isolierte Abdecktafeln aufweisen. Dank der Selbst­ bohrspitze und dem unmittelbar daran anschließenden Selbst­ schneidegewinde läßt sich die Schraube trotz des Vorhandenseins der glatten Schaftabschnitte mit vermindertem Durchmesser in das in die Blechplatte eingeschnittene Innengewinde eindrehen. Vorzugsweise sind die zum Schraubenkopf abgewandten Anfänge jedes Gewindeabschnittes benachbart zu einem glatten Schaftab­ schnitt in Form einer Kegelstumpffläche ausgebildet, die mit einem Gewindeeinlauf versehen ist. Die Neigung der Kegelstumpf­ fläche kann an die Flanken des Selbstschneidegewindes ange­ paßt sein, so daß beim Eindrehen der Schraube eine erneute Zent­ rierung erfolgt. Eine Schwächung des Materials im Randbereich um das Bohrloch in der Blechtafel wird dadurch noch weiter vermindert, was wiederum die Widerstandskraft gegen Herausreißen der Schraube erhöht.

Mit der erfindungsgemäßen Schraube ist somit ein Befestigungs­ organ geschaffen, mit dem Dämmplatten und mit diesen ggf. zu­ sammen zu befestigende Dichtungsbahnen - auch unterschied­ licher Dicke - sicher an einer eine Flachdach-Abdeckplatte bildenden Blechtafel befestigbar sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Die in der Zeichnung allgemein mit 1 bezeichnete, selbst­ bohrende und selbstschneidende Schraube dient zur Befestigung von Dämmplatten und mit diesen ggf. zusammen zu befestigenden Dichtungsbahnen an der Blechtafel einer Abdeckplatte eines Flachdachs. Die Abdeckplatte des - nicht dargestellten - Flachdaches weist eine Blechtafel 2 aus ebenen oder profilierten Blechen auf; zusätzlich zu diesen Blechen kann die Abdeckplatte isolierte oder nicht isolierte Abdecktafeln aufweisen. Im dar­ gestellten Anwendungsfall besteht die Abdeckplatte aus Blech­ tafeln 2, an deren Oberseite eine als Dampfsperre dienende Dich­ tungsbahn 3 und darüber eine Dämmplatte 4 angeordnet ist. An der Oberseite der Dämmplatten befindet sich eine weitere, das Eindringen von Feuchtigkeit verhindernde Dichtungsbahn 3′.

Die Schraube 1 besitzt einen Schraubenkopf 6, der eine form­ schlüssige Aufnahme in einem Schraubensetzgerät zuläßt. Zwischen dem Schraubenkopf 6 und der obersten Lage der Wärmedämmplatten 4 und der wenigstens im beschriebenen Ausführungsbeispiel vorge­ sehenen Dichtungsbahnen 3, 3′ ist ein Befestigungsmittel 5 ein­ gesetzt, das den vom Schraubenkopf 6 ausgehenden Anpreßdruck auf einen größeren Flächenbereich verteilt. Vorzugsweise ist ein teller- oder scheibenförmiges Befestigungsmittel 5 vorge­ sehen, beispielsweise in Form einer Beilagscheibe.

Schraubenkopf 6 der Schraube 1 steht ein Schraubenschaft ab, der durch das Befestigungsmittel 5 und die Dichtungsbahnen 3, 3′ hindurchragt. Dieser Schraubenschaft mit dem unmittelbar an den Schraubenkopf 6 anschließenden glatten ersten Schaftab­ schnitt 7 und dem zweiten sowie weiteren glatten Schaftab­ schnitten 8 endet in einer Selbstbohrspitze 10, mit welcher das Kernloch 11 für das zu schneidende Innengewinde in der Blechtafel 2 der Abdeckplatte des Flachdaches einbohrbar ist. Der Schraubenschaft trägt ein Selbstschneidegewinde 9, das in einzelne im Abstand zueinander angeordnete Gewindeabschnitte 9/1, 9/2, 9/3, 9/5, 9 n unterteilt ist. Die Selbstbohrspitze 10 geht unmittelbar in einen ersten Gewindeabschnitt 9/1 über. Die nachfoglenden Gewindeabschnitte 9/2 bis 9/n weisen an dem vom Schraubenkopf 6 abgewandten, d. h. auf die Selbstbohrspitze 10 zu zeigenden Gewindeabschnitt-Anfang 12 eine Kegelstumpf­ fläche 13 auf, die am Schaftabschnitt 8 beginnt und sich bis zum ersten Gewindeschneidgang erstreckt. Wie schematisch an­ gedeutet, ist diese Kegelstumpffläche 13 mit einem Gewinde­ einlauf 14 versehen, so daß sich die einzelnen Gewindeab­ schnitte 9/2, 9/3 bei Bedarf in das vorgebohrte Kernloch 11 in der Blechtafel 2 eindrehen können. Das dem Schraubenkopf 6 zugewandte Ende 15 jedes Gewindeabschnittes 9/1 bis 9/ n springt in Form einer ebenen, vertikal zur Schraubenachse ausgerichteten Radialfläche 16 bis auf den glatten Schrauben­ schaft 8 zurück. An dieser Radialfläche 16 ist kein Gewinde­ einlauf oder -auslauf ausgebildet.

Zwischen benachbarten Gewindeabschnitten 9/1 und 9/2 bzw. 9/2 und 9/3 bzw. 9/3 und 9/4 wird somit eine Radialnut 17 gebildet, deren Flanken einerseits von der Radialfläche 16 des zur Selbst­ bohrspitze 10 benachbarten Gewindeabschnittes und andererseits von der Kegelstumpffläche 13 des nächstfolgenden Gewindeab­ schnittes gebildet werden. Als Grund jeder Radialnut 17 dient die glatte, zylindrische Umfangsfläche des Schraubenschaftes 8. Solche, von je zwei benachbarten Gewindeabschnitten begrenz­ te Schraubenschaft-Abschnitte werden im Rahmen dieser Unterla­ gen als zweite oder weitere Schraubenschaftabschnitte 8 bezeichnet.

Der erste Schrauben­ schaftabschnitt 7 und die zweiten Schraubenschaftabschnitte 8 weisen einen Durchmesser auf, der deutlich kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser des Selbstschneidegewindes 9. Vor­ zugsweise haben der erste Schraubenschaftabschnitt 7 und die zweiten Schraubenschaftabschnitte 8 den gleichen Durchmesser. Bei einer praktischen Ausführungsform hat das Selbstschneide­ gewinde einen Fußkreisdurchmesser von ca. 4,7 mm und der Durch­ messer der Schraubenschaftabschnitte 7, 8 beträgt nur ca. 3,5 mm.

Die Herstellung kann in der Weise erfolgen, daß von einer Schraube mit durchgehendem Selbstschneidegewinde ausgegangen wird, und dieses Gewinde im Bereich der ersten und zweiten Schraubenschaftabschnitte 7, 8 auf den gewünschten Umfang abgedreht wird.

Die zweiten, glatten Schraubenschaftabschnitte 8 haben die Aufgabe, eine exzentrische Anordnung der Schrauben 1 inner­ halb der durch die Abdeckplatte 2 hindurchführenden Kern­ bohrung zuzulassen. Folglich entspricht die Breite der Radial­ nuten 17 bzw. die Länge der zweiten glatten Schraubenschaft­ abschnitte 8 wenigstens der Dicke typischer Blechtafeln 2 am Flachdach. Vorzugsweise ist die Breite dieser Radialnuten 17 geringfügig, etwa bis zu 1 mm größer als die Dicke der Blechtafel 2. Hierdurch lassen sich einerseits Maßabweichun­ gen in der Dicke der Blechtafel 2 ausgleichen und anderer­ seits sind geringe Hubbewegungen der Schraube 1 unter der Einwirkung der dachseitig gegebenen Druck- und Sogkräfte mög­ lich, wodurch sich die Belastung der Schraube und ihrer Verankerung im Bohrloch verringert.

Dank einer vorzugsweise vorgesehenen Anzahl von mehreren, über die Schaftlänge verteilten Radialnuten 17 bzw. zweiten Schaftab­ schnitten 8 ist gewährleistet, daß auch bei unterschiedlicher Dicke des Paketes aus den Dämmplatten 4 und der ggf. vorhandenen Dichtungsbahnen 3, 3′ sowie ggf. zusätzlich vorhandener Abdecktafeln sich stets eine Radialnut 17 benachbart zur Blechtafel 2 befindet, wenn der Schraubenkopf 6 im wesentli­ chen am Befestigungsmittel 5 anliegt. Für die Länge der einzel­ nen Gewindeabschnitte 9/2, 9/3, 9/4, 9/n wird vorzugsweise eine axiale Länge von einigen Millimetern, beispielsweise von etwa 2 bis 6 mm vorgesehen. Der unmittelbar an die Bohr­ spitze anschließende Gewindeabschnitte 9/1 kann demgegenüber eine größere Länge aufweisen, um das Schneiden eines Innengew­ windes in den Rand des Kernloches zu erleichtern.

Unabhängig von der Dicke der jeweils zu befestigenden Dämm­ platte 4 und der ggf. vorhandenen Dichtungsbahn(en) 3, 3′ und des teller- oder scheibenförmigen Befestigungsmittels 5 wird die Schraube 1 bei ihrem Setzen mittels eines entspre­ chend ausgebildeten Schraubensetzgerätes zunächst durch die Dämmung 4, die ggf. vorhandene Dichtungsbahn(en) 3, 3′ hin­ durchgeführt, um mit der Selbstbohrspitze 10 das Kernloch 11 in der Blechtafel 2 vorzubohren. Anschließend wird der Gewindeabschnitt 9/1 des Selbstschneidegewindes 9 in den Rand um das Kernloch 11 ein Innengewinde in die Blechtafel 2 schneiden. Daraufhin wird die Schraube 1 soweit eingedreht, bis sie mit dem ersten Gewindeabschnitt 9/1 außer Eingriff mit dem Innengewinde an der Blechtafel 2 kommt. Die Blechtafel 2 ragt dann in die zur Selbst­ bohrspitze 10 benachbarte, zwischen der ebenen, vertikalen Radialfläche 16 und der Kegelstumpffläche 13 liegende erste Radialnut 17. Sofern diese Anordnung der Befestigungsschraube 1 für ein sicheres Festhalten bei der gegebenen Gesamtwandstärke von Dämmplatte und ggf. vorhandenen Dichtungsbahn(en) ausreicht, ist der Befestigungsvorgang beendet. Falls der Schraubenkopf 6 jedoch bei dieser Anordnung noch einen wesentlichen Abstand zum scheiben- oder tellerförmigen Befestigungselement 5 auf­ weist, d. h. wenn die Schraube 1 noch nicht hinreichend weit eingedreht ist, dann wird der Einschraubvorgang fort­ gesetzt. Dabei zentriert sich die jetzt langsamer als vorher gedreht Schraube 1 mit der Kegelstumpffläche 13 am Gewinde­ abschnitt 9/2 im Kernloch 11 und sucht den dort gegebenen Gewindegang. Nach Eingriff des Gewindeeinlaufes 14 an der Kegelstumpffläche 13 in den Gewindegang wird der nächste Gewindeabschnitt 9/2 durch das Innengewinde an der Blechtafel 2 durchgedreht, ohne daß der Randabschnitt am Bohrloch der Blechtafel 2 nennenswert be­ schädigt wird. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis der Schraubenkopf 6 im wesentlichen an der Oberseite des Befesti­ gungselementes 5 anliegt. Dank der Komprimierbarkeit der Dämmplatten 4 und der vergleichsweisen geringen axialen Länge der einzelnen Gewindeabschnitte 9/2, 9/3 usw. läßt sich stets eine Anordnung bewerkstelligen, bei welcher der Schraubenkopf 6 über das Befestigungsmittel 5 die Dämmplatten 4 und die ggf. vorhandenen Dichtungsbahnen 3, 3′ an der Blechtafel 2 fest­ hält und die Blechtafel 2 mit dem Bohrlochrand in eine Radialnut 17 zumindest geringfügig hineinragt.

Die ggf. verzinkte, vorzugsweise aus Eisen oder Stahlvoll­ material bestehende Schraube 1 und die Blechtafel 2 stellen die steifsten oder starrsten Bestandteile der hier betrach­ teten Dachabdeckung dar. Die Radialnut 17 erlaubt ein gewis­ ses Spiel der Schraube 1 gegenüber der im wesentlichen fest­ sitzenden Blechtafel 2. Die thermischen Beanspruchungen sowie die ständigen, häufig wechselnden Windkräfte werden bald eine exzentrische Anordnung der glatten Schraubenschaftabschnitte 7, 8 innerhalb der Kernbohrung 11 in der Blechtafel 2 hervorrufen, so daß ein Teil der Radialfläche 16 am benach­ barten Gewindeabschnitt-Ende 15 die Unterseite der Blechtafel 2 hintergreift, sich dort abstützt und das erneute Zurück­ drehen oder Herausreißen der Schraube 1 verhindert. Eine nach­ trägliche Entfernung der so arretierten Schraube 1 wäre nur durch Zerstörung des Bohrungsabschnittes der Blechtafel 2 um das Kernloch 11 herum möglich, was jedoch eine erhebliche, die üblichen Krafteinwirkungen deutlich übersteigende Kraft­ aufwendung erfordert, die schließlich zum Herausreißen der Schraube führt. Erfahrungsgemäß ist diese erhebliche Kraftauf­ wendung wesentlich größer als jene Kräfte, die vom Wind auch bei größten Windstärken an den erfindungsgemäß befestigten Dämmplatten 4 und den ggf. zusammen mit diesen zu befestigenden Dichtungsbahnen 3, 3′ wirksam werden können.

Claims (7)

1. Selbstschneidende Schraube für die Befestigung von Dämmplatten und mit diesen gegebenenfalls zusammen zu befestigenden Dich­ tungsbahnen an einer eine Flachdach-Abdeckplatte bildenden Blechtafel mit einem Schraubenkopf, einer Selbstbohrspitze und mit einem Schraubenschaft, der ein an die Selbstbohr­ spitze anschließendes Selbstschneidegewinde trägt und wenig­ stens einen beidseitig von Gewindeabschnitten begrenzten glatten Schaftabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich unmittelbar an den Schraubenkopf (6) ein weiterer glatter Schaftabschnitt (7) anschließt, daß der Durchmesser der glat­ ten Schaftabschnitte (7, 8) kleiner ist als der Fußkreisdurch­ messer des Selbstschneidegewindes (9) und daß das dem Schrau­ benkopf (6) zugewandten Ende (15) jedes Gewindeabschnittes in Form einer ebenen, gewindeauslauffreien, zur Schrauben­ schaftachse vertikalen Radialfläche (16) bis auf den Schrau­ benschaftdurchmesser zurückspringt.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der glatten Schaftabschnitte (7, 8) 60 bis 80% des Fußkreisdurchmessers des Selbstschneidegewindes (9) beträgt.

3. Schraube nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Schraubenkopf (6) entfernte, an einen glatten Schaft­ abschnitt (8) angrenzende Anfang (12) jedes Gewindeabschnitts (12) in Form einer Kegelstumpffläche (13) mit Gewindeeinlauf (14) ausgebildet ist.

4. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, beidseitig von Gewindeabschnitten begrenzte glatte Schaftabschnitte (8) vorhanden sind und die Gewindeabschnit­ te (9/2, 9/3) zwischen zwei benachbarten glatten Schaftab­ schnitten (8) eine axiale Länge von wenigstens 2 bis 6 mm aufweisen.

5. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der beidseitig von Gewindeabschnitten be­ grenzten glatten Schaftabschnitte (8) die herkömmlichen Blechtafeldicken bei Flachdächern geringfügig übersteigt.

6. Schraube nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der glatten Schaftabschnitte (8) 2 bis 5 mm beträgt.

7. Schraube nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Endes des, vom Schraubenkopf aus gesehen, zweiten Gewindeabschnittes (8) vom Schraubenkopf (6) der Dicke eines Paketes aus einer Dämmplatte (4), einer Dich­ tungsbahn (3), einem gegebenenfalls vorhandenen Befesti­ gungsmittel (5) und der Blechtafel (2) entspricht.