DE4001971A1 - Selbstbohrschraube zum befestigen von holzteilen auf blechen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Selbstbohrschraube zum Befesti­ gen von Holzteilen auf Blechen, insbesondere von Rand-Holzbohlen auf Blechen einer Dachunterkonstruktion, mit einem Schrauben­ schaft, der einenends eine Bohrspitze, anderenends einen Angreif­ abschnitt für ein Drehwerkzeug und dazwischen ein zylindrisches Traggewinde hat.

Dachkonstruktionen haben vielfach eine Unterkonstruktion aus Stahltrapezblechen, auf denen eine Wärmedämmschicht und eine dar­ überliegende Dachhaut mit Hilfe von Schraubbefestigungen befe­ stigt ist. Für eine Seitenbegrenzung und Befestigung von Dachfen­ stern wie Lichtkuppeln werden in der Regel Rand-Holzbohlen auf den Blechen verschraubt. Hierzu wurden bereits gattungs­ gemäße Selbstbohrschrauben mit Blechschraubengewinde oder anderen Gewindearten mit gleichen oder größeren Steigungen verwendet. Bei derartigen Selbstbohrschrauben drückt jedoch die Bohrspitze das Blech von der Holzbohle weg, wenn sich die Schraube in das Holz eingräbt und hierdurch einen Vor­ trieb erfährt. In der Regel läßt sich das Blech auch nach dem Greifen des Gewindes nicht mehr an die Holzbohle her­ anziehen, weil der Schraubenkopf wegen des Vortriebs der Selbstbohrschraube in der Bohle versinkt. Auch kann die Selbstbohrschraube vor dem Anziehen des Bleches in der Holzbohle blockiert werden, wenn der anliegende Angreifab­ schnitt und das Holz-Innengewinde ein weiteres Verdrehen verhindern. Wird das Blech dennoch an die Bohle herange­ zogen, kommt es leicht zu einem Überdrehen der Schraube in der geschwächten Schraubstelle des Blechs. Diese Effekte sind besonders ausgeprägt, wenn das Blech der Unterkon­ struktion neben der Holzbohle bereits eine Öffnung für ein Dachfenster hat und sich infolgedessen im Randbereich leichter ausbiegt.

Zum Vermeiden des Selbstblockierens einer Selbstbohr­ schraube vor einer Anlage des Gegenteils an dem zu ver­ schraubenden Teil sind bereits Räumschrauben bekanntge­ worden, die einer Bohrspitze nachgeordnete Räumflügel ha­ ben. Die Flügel sollen ein Bohrloch schaffen, welches größer als der Außendurchmesser eines Gewindes ist, damit dieses nicht im zu verschraubenden Teil in Eingriff kommt und einen Zwangsvorschub erzeugt. Die Flügel müssen ab­ brechen, bevor das Gewinde in das Gegenteil eingreift. Handelt es sich bei dem Gegenteil um ein Blech, ist eine sichere Funktion einer derartigen Räumschraube nur bei Blechstärken ab 1,5 mm gegeben. Bei Blechstärken von 0,75; 0,88 mm usw., wie sie bei Trapezblechen für die Bedachung vorzugsweise gegeben sind, funktionieren solche Räumschrau­ ben nur mangelhaft, weil die Flügel beim Erreichen des Blechs nicht zuverlässig abbrechen und ein zu großes Bohr­ loch ohne Befestigung resultiert. Bei feuchten Holzteilen kann trotz der Räumflügel ein Zwangsvorschub wirksam wer­ den und deshalb die Bohrspitze brechen. Selbst wenn im Einzelfall die Flügel abbrechen und kein Zwangsvorschub erfolgt, kann es leicht zu einem Überdrehen der Schraube mit Blechschraubengewinde oder anderen Gewindearten mit gleicher oder größeren Steigungen in der geschwächten Schraubstelle des Bleches kommen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Selbstbohrschraube zu verbessern, so daß sie insbe­ sondere ein festes Verbinden von Holzteilen und Blechen unter verminderter Überdrehungsgefahr ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Selbstbohrschraube vorgesehen, daß der Schraubenschaft dem Traggewinde vorgeordnet einen konischen Aufdornab­ schnitt hat, das Aufdornabschnitt und Traggewinde ein feines Gewinde mit einer Steigung von 0,7 bis 1 und einem Gewindedurchmesser von 4 bis 6 mm aufweisen, und daß an einer Anlagefläche des Angreifabschnittes eine innen vom Schraubenschaft geführte Scheibe anliegt.

Beim Eindrehen der Selbstbohrschraube in ein Holzteil be­ wirkt ein zugleich vom feinen Gewinde erzeugtes Holzteil- Innengewinde einen Schraubenvortrieb. Auch bei Anlage der Bohrspitze besteht eine Tendenz, das Blech nach unten aus­ zubeulen.

Schließlich arbeitet die Bohrspitze ein Bohrloch in das Blech ein und bewirkt der Aufdornabschnitt ein trichter­ förmiges Aufbördeln des Bleches. Im Bereich der Aufbörde­ lung oder Aufdornung kommen mehrere Gänge des feinen Gewindes von Aufdornabschnitt und Traggewinde zum Eingriff. Wenn der Angreifabschnitt mit der unterliegenden Scheibe zur Anlage konmt, wird das im Holzteil erzeugte Gewinde zerstört. Dies ist infolge des feinen Gewindes relativ leicht möglich. Zunächst wird das Blech an das Holzteil herangezogen, bevor die Scheibe durch Weiterdrehung flä­ chenbündig versenkt werden kann. Schließlich behindert jedoch die Scheibe ein weiteres Versenken der Schraube im Holz.

Wenn es bis zum Zerstören des Gewindes noch nicht zum voll­ ständigen Anlegen des Bleches an der Bohle gekommen ist, kann dies durch anschließendes Weiterdrehen der Schraube erreicht werden. Infolge des mehrgängigen Gewindeeingriffes im Bereich der Blechaufbördelung sind relativ hohe Ver­ spannkräfte der Fügeteile ohne Überdrehungsgefahr erreich­ bar. Die Erfindung hat also den Vorteil, daß sie ein Ein­ dringen der Bohrspitze in das Blech und eine gegenseitige Anlage der Fügeteile ohne ein zu tiefes Versenken oder Selbstblockieren der Schraube zuläßt. Das Ausüben eines Gegendruckes auf die Unterseite des Bleches ist deshalb nicht erforderlich, so daß auch ein gefahrenträchtiges vorheriges Ausschneiden einer Dachöffnung zwecks Unter­ greifen des Bleches entfallen könnte. Außerdem ist vorteil­ haft, daß eine besonders feste Verbindung auch bei Blechen mit einer relativ geringen Dicke von 0,75 bis 1,25 mm er­ reicht wird. Schließlich begünstigt die Scheibe ein rei­ bungsarmes Anziehen und Lösen der Schraube, wobei das An­ setzen eines Werkzeuges auch nicht durch Holzfasern behin­ dert wird.

Die Bohrspitze der Schraube kann auf verschiedene Weise ausgeführt sein, z. B. nach Art eines Wendelbohrers. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden je­ doch Bohrspitze und Aufdornabschnitt gemeinsam von einer konischen Bohrgewindespitze gebildet, welche zugleich das Bohrloch erstellt, aufbördelt und das Gewinde einarbeitet.

Der Ausbördeleffekt wird besonders gefördert, wenn der Konuswinkel der Bohrgewindespitze gemäß einer Weiterbil­ dung etwa 40° beträgt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß zwischen Traggewinde und Angreifabschnitt ein gewindeloser Zylinderschaftabschnitt ausgebildet ist. Dabei versteht es sich, daß der Abstand der Scheibe bei Anlage am Angreif­ abschnitt von dem entfernten Ende des Zylinderschaftab­ schnittes kleiner oder höchstens gleich der Dicke des zu befestigenden Holzteiles ist, so daß das Blech von dem Traggewinde vollständig an das Holzteil herangezogen wer­ den kann. Durch den Zwangsvorschub (Eingriff des Gewindes im Holz) wird das Blech nach einem Moment des Zurückfederns durchstoßen und trichterförmig aufgebördelt,so daß mehrere Gewindegänge im Blech eingreifen können. Nachdem die Scheibe zur Anlage kommt, zerstört das Gewinde der Selbstbohr­ schraube das erzeugte Holzgewinde, was infolge der verrin­ gerten Traggewindelänge mit einem kleineren Anzugsmoment erreicht werden kann. Das Blech wird gleichsam mit der Zer­ störung des Holzinnengewindes an die Unterseite der Bohle gezogen. Durch die weitere Drehung des Schraubers wird die Topfscheibe flächenbündig in die Holzbohle versenkt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die dem Angreif­ abschnitt zugeordnete Scheibe eine Topfscheibe. Die Topf­ scheibe bewirkt einen sanften Momentenanstieg zu Beginn ihres Versenkens in dem Holzteil. Wenn sie mit ihrem Rand etwa flächenbündig in der Bohle versenkt ist, kommt es zu einem erheblichen Momentenanstieg, der ein weiteres Ver­ senken verhindert. Hierdurch wird erreicht, daß die An­ greifabschnitte gerade vollständig in der Holzbohle ver­ senkt werden und dennoch für das Ansetzen eines Werkzeuges gut erreichbar sind.

Zum Halten der Scheibe vor der Montage hat der Schrauben­ schaft bevorzugt neben dem Angreifabschnitt einen Scheiben­ gewindeabschnitt, der ein Aufschrauben der Scheibe ermög­ licht und ist zwischen Schraubengewindeabschnitt und An­ greifabschnitt eine ringförmige Verdrehnut für die Scheibe auf dem Schraubenschaft ausgebildet. Ein Aufschrauben der Scheibe kann durch eine geeignete Wahl der Steigung oder durch einen Gewindegrund des Scheibengewindeabschnittes ggf. in Verbindung mit einem Spitzgewinde ermöglicht wer­ den. Ein Eindrehen des Scheibengewindeabschnittes in das Holzteil wird durch einen konischen und zur Bohrspitze hin sich verjüngenden Verlauf seines Außendurchmessers begün­ stigt. Damit es nicht zu einem Blockieren der Schraube im Holzteil kommt, beträgt das Längenverhältnis von Scheiben­ gewindeabschnitt und Schraubenschaft etwa 0,1.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, die zwei erfindungsgemäße Selbstbohrschrauben zeigen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Verbindung zweier Fügeteile mit einer Selbst­ bohrschraube, deren Angreifabschnitt eine konische Anlagefläche hat, im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Verbindung zweier Fügeteile mit einer anderen Selbstbohrschraube, deren Angreifabschnitt eine flache Scheibe hat, im Längsschnitt.

In der Fig. 1 sind von der Dachkonstruktion nur eine Unter­ konstruktion aus Trapezblech 1 und Holzbohle 2 für eine Lichtkuppel gezeigt. Neben der Holzbohle 2 kann noch eine Dachöffnung in das Trapezblech 1 eingeschnitten werden. Das Trapezblech 1 wird von der Selbstbohrschraube an die Holz­ bohle 2 gezogen.

Die Selbstbohrschraube 3 hat einenends an einem Schrauben­ schaft 4 eine konische Bohrgewindespitze 5 mit einem Konus­ winkel von 40°. An die Bohrgewindespitze 5 schließt sich unmittelbar ein zylindrisches Traggewinde 6 an, welches sich sowohl durch das Trapezblech 1, als auch durch den un­ teren Bereich der Holzbohle 2 erstreckt. Bohrgewindespitze 5 und Traggewinde 6 haben Feingewinde mit einer Gewinde­ steigung von 0,80 mm. Der Flankenwinkel des Gewindes be­ trägt vorzugsweise 60°.

Anderenends hat der Schraubenschaft 4 einen Angreifabschnitt 7 in Form eines Außensechskants mit einer angepreßten Scheibe, die eine konische und berippte Anlagefläche 8 aufweist. Neben dem Angreifabschnitt 7 ist ein konisch zur Bohrgewindespitze 5 hin sich verjüngender Scheibengewinde­ abschnitt 9 angeordnet. Der Scheibengewindeabschnitt 9 hat einen relativ langen Gewindegrund, so daß eine Topfscheibe 10 aufgeschraubt werden kann. Die Topfscheibe 10 ist dreh­ bar in einer Verdrehnut 11 des Schraubenschaftes 4 zwischen Scheibengewindeabschnitt 9 und Angreifabschnitt 7 gehalten. Sie hat eine trichterförmige Aufnahme 12 für den Angreif­ abschnitt 7.

Zum Befestigen der Holzbohle 2 auf dem Trapezblech 1 wird zunächst die Selbstbohrschraube 3 in die Holzbohle einge­ dreht. Das Bohrloch wird von der Bohrgewindespitze 5 er­ zeugt. Bohrgewindespitze 5 und Traggewinde 6 erzeugen ein Innengewinde in der Holzbohle 2.

Sobald die Bohrgewindespitze 5 das Trapezblech 1 erreicht, übt sie darauf eine nach unten gerichtete Druckkraft aus, weil sich das Traggewinde 6 an dem Innengewinde der Holz­ bohle 2 abstützt. Voraussetzung hierfür ist, daß die Holz­ bohle 2 auf das Trapezblech 1 zu gedrückt wird, z. B. indem sich ein Monteur daraufstellt oder aber Schraubzwingen verwendet werden, falls die Sichtkuppelausschnitte vorab erzeugt wurden.

Schließlich greift die Bohrgewindespitze 5 in das Trapez­ blech 1 ein. Ist der Angreifabschnitt 7 mit der anliegen­ den Scheibe 10 noch nicht zur Anlage an der Oberseite der Holzbohle 2 gekommen, bewegt sich dann die Selbstbohr­ schraube 3 zunächst mit identischem Vorschub durch Holz­ bohle 2 und Trapezblech 1. Kommt der Angreifabschnitt 7 schließlich mit der Topfscheibe 10 zur Anlage, so wird das Holzbohlen-Innengewinde zerstört und das Blech 1 an die Holzbohle 2 herangezogen. Die Vorschubwirkung in der Holzbohle entfällt. Die Selbstbohrschraube 3 kann weiter­ gedreht werden, bis der Rand der Scheibe 10 flächenbündig zur Holzbohle versenkt ist.

Kommt der Angreifabschnitt 7 mit der Scheibe 10 bereits zur Anlage, bevor die Bohrgewindespitze 5 in das Trapez­ blech 1 eingreift, so wird die Selbstbohrschraube 3 eben­ falls weitergedreht, wobei ein Abschnitt des Holzgewindes im Bereich des Traggewindes 6 zerstört werden. Die Selbst­ bohrschraube 3 wird so lange gedreht, bis die Bohrgewinde­ spitze 5 in das Trapezblech ein Bohrloch eingearbeitet, in dieses eingegriffen, das Blech herangezogen hat und die Topfscheibe versenkt hat.

Beim Eindrehen der konischen Bohrgewindespitze 5 in das Trapezblech 1 wird eine Ausbördelung 13 erzeugt, die trotz der geringen Blechstärke ein Eingreifen von mehreren Gewindegängen und Verspannen der Fügeteile ermöglicht.

Wenn die Holzbohle 2 an dem Trapezblech 1 befestigt ist, hat die Bohrgewindespitze 5 gegenüber der Innenseite des Blechs einen Überstand von etwa 20 mm.

Soweit die Einzelheiten der in der Fig. 2 dargestellten Schraubverbindung mit der zuvor erläuterten übereinstimmen, sind identische Bezugsziffern eingetragen. Insoweit wird auf die obige Beschreibung verwiesen. Jedoch ist an den Angreifabschnitt 7 unten eine flache Scheibe 14 angepreßt, die direkt auf dem Grund der Topfscheibe 10 aufliegt.

Andere Ausführungen des Schraubenkopfes sind möglich. Ins­ besondere kommen Senk-, Linsen-Senk- oder Linsenköpfe in Betracht.

Claims (8)

1. Selbstbohrschraube zum Befestigen von Holzteilen auf Blechen, insbesondere von Rand-Holzbohlen auf Blechen einer Dachunterkonstruktion, mit einem Schraubenschaft (4), der einenends eine Bohrspitze (5), anderenends einen Angreifabschnitt (7) für ein Drehwerkzeug und da­ zwischen ein zylindrisches Traggewinde (6) hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenschaft (4) dem Tragge­ winde (6) vorgeordnet einen konischen Aufdornabschnitt (5) hat, daß Aufdornabschnitt (5) und Traggewinde (6) ein feines Gewinde mit einer Steigung von 0,7 bis 1 und einem Gewindenenndurchmesser von 4 bis 6 mm aufweisen, und daß an einer Anlagefläche des Angreifabschnittes (7) eine innen vom Schraubenschaft (4) geführte Scheibe (10) anliegt.

2. Selbstbohrschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß Bohrspitze und Aufdornabschnitt von einer konischen Bohrgewindespitze (5) gebildet werden.

3. Selbstbohrschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Konuswinkel der Bohrgewindspitze etwa 40° beträgt.

4. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3,da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen Traggewinde (6) und Angreifabschnitt (7) ein gewindeloser Zylinderschaft­ abschnitt (12) ausgebildet ist.

5. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4,da­ durch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine Topfscheibe (10) ist.

6. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 5,da­ durch gekennzeichnet, daß der Schraubenschaft (4) neben dem Angreifabschnitt (7) einen Scheibengewindeabschnitt (9) hat, der ein Aufschrauben der Scheibe ermöglicht, und daß zwischen Schraubengewindeabschnitt (9) und An­ greifabschnitt (7) eine ringförmige Verdrehnut (11) für die Scheibe auf dem Schraubenschaft ausgebildet ist.

7. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 5 und 6,da­ durch gekennzeichnet, daß der Scheibengewindeabschnitt (9) konisch ist und sich zur Bohrspitze (5) hin verjüngt.

8. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 6 und 7,da­ durch gekennzeichnet, daß das Längenverhältnis von Scheibengewindeabschnitt (9) und Schraubenschaft (4) etwa 0,1 beträgt.