DE4033206A1 - 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 gat­ tungsgemäße Selbstbohrschrauben 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 Vortrieb erfährt. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt, wenn das Blech der Unter­ konstruktion neben der Holzbohle bereits eine Öffnung für ein Dachfenster hat und sich infolgedessen im Randbereich leichter ausbiegt. In der Regel läßt sich das Blech auch nach dem Greifen des Gewindes nicht mehr an die Holzbohle heranziehen, weil der Schraubenkopf wegen des Vortriebs der Selbstbohrschraube in der Bohle versinkt. Andererseits kann ein Überstehen des Schraubenkopfes, welches vornehm­ lich bei härterem Holz eintritt, unerwünscht sein. Wird das Blech dennoch an die Bohle herangezogen, kommt es leicht zu einem Überdrehen der Schraube in der geschwäch­ ten Schraubstelle des Blechs, insbesondere wenn leistungs­ starre Schraubwerkzeuge verwendet werden. Die Überdrehungs­ gefahr ist besonders bei Schrauben mit Blechschraubenge­ winde oder anderen Gewindearten mit gleichen oder größeren Steigungen gegeben, die höchstens mit wenigen Gewindegän­ gen zum Eingriff 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 an einer Anlagefläche des Angreifabschnittes eine innen vom Schraubenschaft ge­ führte Scheibe anliegt, und daß die Anlagefläche mit ra­ dialen Rippen versehen ist, wobei die Scheibe eine Gegen­ anlagefläche mit radialen Nuten zur Aufnahme der Rippen aufweist und/oder die Scheibe außen Fräsvorsprünge hat.

Beim Eindrehen der Selbstbohrschraube in ein Holzteil be­ wirkt ein zugleich vom Gewinde erzeugtes Holzteil-Innenge­ winde einen Schraubenvortrieb. Auch bei Anlage der Bohr­ spitze besteht eine Tendenz, das Blech nach unten auszu­ beulen. Schließlich arbeitet die Bohrspitze ein Bohrloch in das Blech ein, worin das Traggewinde zum Eingriff kommt. Zunächst wird das Blech an das Holzteil heran­ gezogen, bevor die Scheibe durch Weiterdrehung flächenbün­ dig versenkt werden kann. Schließlich behindert jedoch die Scheibe ein zu tiefes Versenken der Schraube im Holz. Einem Überdrehen der Schraube im Bohrloch wird durch ein erstes alternatives Merkmal der Erfindung entgegengewirkt, wonach Rippen der Anlagefläche in Nuten der Scheibe auf­ genommen werden können, um Schraube und Scheibe miteinan­ der zu verriegeln und ein Weiterdrehen der Schraube zu verhindern. Die Fräsvorsprünge nach dem zweiten alterna­ tiven Merkmal, welches auch zusammen mit der ersten Alter­ nativen verwirklicht werden kann, wirken ebenfalls einem Weiterdrehen der Schraube entgegen und ermöglichen zu­ gleich ein Versenken von Scheibe und ggf. Angreifabschnitt der Schraube im Holz. Das Einfräsen der Scheibe erfolgt besonders effektiv, wenn Angreifabschnitt und Scheibe über Rippen und Nuten miteinander verriegelt sind.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schraubenschaft dem Traggewinde vorgeordnet einen konischen Aufdornabschnitt hat, das Aufdornabschnitt und Traggewinde ein feines Gewinde mit einer Steigung von 0,7 bis 1 und einem Gewindedurchmesser von 4 bis 6 mm aufwei­ sen. Der Aufdornabschnitt bewirkt ein trichterförmiges Aufbördeln des Bleches. Im Bereich der Aufbördelung oder Aufdornung kommen mehrere Gänge des feinen Gewindes von Aufdornabschnitt und Traggewinde zum Eingriff. Wenn der Angreifabschnitt mit der unterliegenden Scheibe zur Anlage kommt, wird das im Holzteil erzeugte Gewinde zerstört.

Dies ist infolge des feinen Gewindes relativ leicht mög­ lich. Wenn es bis zum Zerstören des Gewindes noch nicht zum vollständigen Anlegen des Bleches an der Bohle gekom­ men ist, kann dies durch anschließendes Weiterdrehen der Schraube erreicht werden. Infolge des mehrgängigen Gewinde­ eingriffes im Bereich der Blechaufbördelung sind relativ hohe Verspannkräfte der Fügeteile ohne Überdrehungsgefahr erreichbar. Das Ausüben eines Gegendruckes auf die Unter­ seite des Bleches ist nicht erforderlich, so daß auch ein gefahrenträchtiges vorheriges Ausschneiden einer Dachöff­ nung zwecks Untergreifen des Bleches entfallen könnte. Außerdem ist vorteilhaft, daß eine besonders feste Verbin­ dung auch bei Blechen mit einer relativ geringen Dicke von 0,75 bis 1,25 mm erreicht 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. Vorteilhafterweise verjüngt sich dabei die Anlagefläche des Angreifabschnittes konisch zum Schraubenschaft hin, so daß sich eine relativ große Kon­ taktfläche und eine gute gegenseitige Verriegelung von Angreifabschnitt und Scheibe ergeben.

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.

Schließlich ist bei einer Ausgestaltung vorgesehen, daß die radialen Nuten der Scheibe oberhalb der Fräsvorsprünge angeordnet und gemeinsam mit diesen in die Scheibe einge­ drückt sind, wodurch die Scheibenherstellung vereinfacht ist.

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 Scheibe mit Nuten und Fräsvorsprüngen in ver­ größertem Längsschnitt;

Fig. 3 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 Angreifab­ schnitt 7 in Form eines Außensechskants mit einer ange­ preßten Scheibe, die eine konisch und zum Schraubenschaft 4 hin verjüngte berippte Anlagefläche 8 mit radialen Rippen 8′ aufweist. Neben dem Angreifabschnitt 7 ist ein konisch zur Bohrgewindespitze 5 hin sich verjüngender Scheibengewindeabschnitt 9 angeordnet. Der Scheibenge­ windeabschnitt 9 hat einen relativ langen Gewindegrund, so daß eine Topfscheibe 10 aufgeschraubt werden kann. Die Topfscheibe 10 ist drehbar in einer Verdrehnut 11 des Schraubenschaftes 4 zwischen Scheibengewindeabschnitt 9 und Angreifabschnitt 7 gehalten. Sie hat eine trichter­ förmige Aufnahme 12 für den Angreifabschnitt 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. Die Rippen 8′ auf der Anlagefläche 8 wirken einem Überdrehen der Selbstbohrschraube 3 in dem Blechgewinde der Ausbör­ delung 13 entgegen, weil sie die Reibkraft zwischen Schraube 3 und Scheibe 10 erhöhen.

Zum Vermeiden eines Überdrehens kommt bevorzugt eine Topfscheibe 10 gemäß Fig. 2 zum Einsatz, die angrenzend an eine Durchführöffnung für den Schraubenschaft 4 insgesamt sechs gleichmäßig verteilte, radial verlaufende Nuten 10′ aufweist. Die Nuten 10′ sind in Anordnung und Abmessung auf die Rippen 8′ der Schraube abgestimmt, so daß der angestrebte Verriegelungseffekt zwischen Selbstbohr­ schraube 3 und Scheibe 10 erreicht wird. Die Nuten 10′ sind in die Scheibe so eingedrückt, daß sich darunter Fräsvorsprünge 10′′ bilden, die das Versenken von Scheibe 10 und Angreifabschnitt 7 der Selbstbohrschraube 3 be­ günstigen und zugleich einem Überdrehen entgegenwirken.

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. 3 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 (11)

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 dazwischen ein zylindrisches Traggewinde (6) hat, da­ durch gekennzeichnet, daß an einer Anlagefläche des Angreifabschnittes (7) eine innen vom Schraubenschaft (4) geführte Scheibe (10) anliegt, und daß die Anlage­ fläche (8) mit radialen Rippen (8′) versehen ist, wobei die Scheibe (10) eine Gegenanlagefläche mit radialen Nuten (10′) zur Aufnahme der Rippen aufweist und/oder die Scheibe (10′) außen Fräsvorsprünge (10′′) hat.

2. Selbstbohrschraube nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schraubenschaft (4) dem Traggewinde (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 Gewindedurchmesser von 4 bis 6 mm aufweisen.

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

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

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

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

7. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anlagefläche (8) des Angreifabschnittes (7) zum Schraubenschaft (4) hin konisch verjüngt.

8. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 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.

9. Selbstbohrschraube nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Scheibengewindeabschnitt (9) konisch ist und sich zur Bohrspitze (5) hin verjüngt.

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

11. Selbstbohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Nuten (10′) der Scheibe (10) oberhalb der Fräsvorsprünge (10′′) angeordnet und gemeinsam mit diesen in die Scheibe (10) eingedrückt sind.