DE60304748T2

DE60304748T2 - Selbstbohrende Schraube für Anwendung in Stahlbau

Info

Publication number: DE60304748T2
Application number: DE60304748T
Authority: DE
Inventors: Katsumi Nishinari-ku Shinjo
Original assignee: Shinjo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shinjo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2023-01-25
Also published as: JP3960589B2; KR20030064623A; EP1331408B1; EP1331408A1; JP2003222117A; DE60304748D1; CN1435578A; US20030143057A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbstbohrende Schraube für die Anwendung beim Stahlbau und bezieht sich insbesondere auf eine selbstbohrende Schraube, die verwendet wird, um einen Stahlrahmen unter Verwendung von C-Trägern zu bauen, wobei diese C-Träger zinkplattierte Stahlplattenteile sind mit einer relativ kleinen Dicke von etwa 1 mm und bei dem sogenannten „two-byfour"-Systembau von Häusern angewendet werden.
Stand der Technik
Rohstahlbalken werden miteinander kombiniert, um einen solchen Stahlrahmen zu bilden, wobei allgemein sogenannte selbstbohrende Schrauben verwendet werden. Die Gestaltungen und Maße selbstbohrender Schrauben sind in den „KC-Standards" (nämlich von der japanischen amtlichen Gesellschaft „Kozai Club" eingeführte Normen) in Japan beschrieben.
Als Beispiel ist in 7 ein Stahlrahmen 1 unter Verwendung einer Senkkopf- bzw. Flachkopfschraube 2 aufgebaut, die sich als eine in den KC-Normen definierte Schraube qualifiziert. Eine Gipsplatte 4 als Material für die Endbearbeitung des Inneren eines Hauses kann an diesem Rahmen 1 angebracht werden. Ein Abschnitt dieser Gipsplatte berührt den Kopf 2a einer solchen Schraube 2, und dieser Kopf neigt dazu, in der Oberfläche der Gipsplatte 4 eine Ausstülpung bzw. einen Höcker zu erzeugen, wodurch das Aussehen des fertig bearbeiteten Inneren beeinträchtigt wird. Im Hinblick auf einen solchen Nachteil beschreibt die KC-Norm eine selbstbohrende Schraube, die einen Flachkopf 2a gemäß Darstellung in den Zeichnungen hat. Wenn diese Schraube 2 einen Nenndurchmesser von 4,8 mm hat, dann muß die Dicke ihres Kopfes in einen Bereich von 1,8 mm bis 2,2 mm fallen.
Auf der anderen Seite bezieht sich der Artikel B1122 in den japanischen Industrienormen (Japanese Industrial Standards – nämlich „JIS") auf eine gewöhnliche selbstschneidende Schraube mit einem Kopf, in dem eine kreuzförmige Ausnehmung gebildet ist. Wenn dieser Kopf 2,15–2,4 mm dick ist, dann beträgt der Nenndurchmesser ihres Gewindeschaftes 2,9 mm. Im Gegensatz dazu hat die Schraube durch die KC-Norm einen solchen dünnen Flachkopf (1,8–2,2 mm dick), und nichtsdestotrotz muß sie ihren dicken Gewindeschaft mit einem Durchmesser von 4,8 mm vortreiben. Ein solcher Nennschaftdurchmesser von 4,8 mm ist viel größer als 2,9 mm bei der JIS im Vergleich mit ihrem Kopf, der so dünn ist, daß er gleich oder kleiner 2,15–2,4 mm ist (für die gewöhnlichen JIS-selbstschneidenden Schrauben jeweils mit einem in Kreuzform ausgenommenen Kopf).
Dementsprechend muß eine Ausnehmung 3, die in einem solchen dünnen Kopf 2a für den Eingriff mit einem Dreheinsatz gebildet ist, so seicht bzw. flach sein, daß die Bohrkrone bzw. das Bit bald abgenutzt oder beschädigt ist, so daß die Schraube nicht fest angezogen werden kann. Wenn ein von einem Motor angetriebener Hochgeschwindigkeits-Schraubenschlüssel oder dergleichen mit einer Drehzahl von 2500 Upm oder schneller verwendet wird, dann passiert wahrscheinlich sehr nachteilig das „Herausrutschen" seines Dreheinsatzes.
EP-A-O 447 902 offenbart eine selbstbohrende Schraube mit den Merkmalen des einleitenden Teils des Anspruches 1.
US-A-5,540,531 offenbart eine Befestigungseinrichtung für Platten. US-A-5,909,992 beschreibt eine selbstschneidende Schraube zum Befestigen einer geriffelten Metallplatte. GB-A-2,124,318 beschreibt eine Befestigungseinrichtung mit Schraubgewinde.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine selbstbohrende Schraube für die Verwendung im Stahlbau vorgesehen, mit:
einem Schaft mit entgegengesetzten Endbereichen, von denen ein Endbereich des Schaftes als ein Bohrabschnitt gebildet ist und der andere Endabschnitt des Schaftes sich über einen Hals zu einem Flachkopf fortsetzt, wobei der Hals dicht an dem Flachkopf angeordnet ist;
einem Blechschraubengewinde, welches in einem ersten Abschnitt des Schaftes und um diesen herum gebildet ist, welcher sich von dem Bohrabschnitt fortsetzt;
einem Führungsgewinde, welches in einem zweiten Abschnitt rund um diesen herum gebildet ist unter Fortsetzung von dem ersten Abschnitt; und
einer Ausnehmung, die in einer Oberseite des Flachkopfes gebildet und in der Lage ist, mit einem Treiberwerkzeug in Eingriff zu kommen;
wobei der Hals als ein verdickter Abschnitt des Schaftes gebildet ist und die Ausnehmung durch Drehmoment aufnehmende Wände und zwischen diesen definiert ist, welche sich im wesentlichen parallel zur Schraubachse und über eine Grenze zwischen dem Flachkopf und dem Hals erstrecken; dadurch gekennzeichnet, daß ein Befestigungsgewinde in dem Hals und um diesen herum gebildet ist und einen größeren Durchmesser hat als die Blechschrauben- und Führungsgewinde.
Die vorliegende Erfindung stellt eine selbstbohrende Schraube zur Verfügung mit der Fähigkeit, beim Stahlbau angewendet zu werden, wobei sie eine Ausnehmung in ihrem Kopf hat für den Eingriff mit einem Treiberbit bzw. Dreheinsatz mit einer solchen Ausgestaltung, daß der Kopf einem Drehmoment widersteht, welches stark genug ist, daß er zuverlässig die Schraube festzuziehen erlaubt, selbst wenn der Kopf dünner gemacht ist als die herkömmliche Dicke, wie in der KC-Norm definiert.
Der Flachkopf kann eine Dicke von etwa 1,0 mm haben.
Die in dem Flachkopf gebildete Ausnehmung für den Eingriff mit dem Treiberwerkzeug kann vorzugsweise ein quadratisches Loch sein gemäß den IFI-Normen oder ein spezielles Loch gemäß dem Artikel Nr. 116–89 der anderen „JASOF"-Normen.
Vorzugsweise kann das Befestigungsgewinde um den Hals ein verjüngtes Gewinde sein, welches sich gleichmäßig zu dem Führungsgewinde fortsetzt. Es kann jedoch gebildet sein, um eine parallele Konfiguration anzunehmen, wobei die Blechschrauben- und Führungsgewinde verjüngt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht einer selbstbohrenden Schraube, die teilweise im Querschnitt gezeigt und bei einer ersten Ausführungsform vorgesehen ist, wobei die Schraube für die Anwendung im Stahlbau gestaltet ist;
2 ist eine Draufsicht eines Kopfes der Schraube, die in 1 gezeigt ist;
3 ist eine Vorderansicht einer selbstbohrenden Schraube, die auch teilweise im Querschnitt gezeigt, aber bei einer zweiten Ausführungsform vorgesehen ist;
4 ist eine Draufsicht auf einen Kopf der Schraube, die in 3 gezeigt ist;
5 ist eine Vorderansicht einer selbstbohrenden Schraube, die ebenfalls teilweise im Schnitt gezeigt und bei einer dritten Ausführungsform vorgesehen ist;
6 ist eine Draufsicht auf einen Kopf der Schraube, die in 5 gezeigt ist; und
7 ist eine Vorderansicht der bekannten selbstbohrenden Schraube mit Flachkopf, die bei einem Stahlgehäuserahmen verwendet wird und teilweise im Querschnitt gezeigt ist.
Die bevorzugten Ausführungsformen
Es werden nun einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die 1 und 2 zeigen eine selbstbohrende Schraube 10, die geeignet ausgestaltet ist, um im Stahlbau angewendet zu werden, und bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Diese selbstbohrende Schraube 10 hat einen Schaft bzw. Strang oder Schenkel 11 mit entgegengesetzten Enden, wobei das eine Ende als ein Bohrabschnitt 12 gebildet ist. Das andere Ende ist als ein dünner Flachkopf 13 gebildet, so daß ein Blechschrauben- bzw. selbstschneidendes Gewinde 14 und ein Führungsgewinde 15 um den Schaft 11 herum gebildet werden. Diese Gewinde erstrecken sich zwischen dem Flachkopf 13 und dem Bohrabschnitt 12, um sich von dem Bohrabschnitt 12 fortzusetzen. Ein Hals 16, der als ein Bereich des Schaftes 11 vorgesehen ist, hat einen dickeren Durchmesser als sein Rest und weitet sich zum Flachkopf 13 auf. Ein Befestigungsgewinde 17, welches in dem Hals 16 und um diesen herum gebildet ist, setzt sich von dem Führungsgewinde 15 fort, hat aber einen größeren Durchmesser. Auf der anderen Seite ist eine Ausnehmung 18, die in dem Flachkopf 13 für den Eingriff mit einem Treiberwerkzeug gebildet ist, ein quadratisches Loch, wie in den IFI-Normen definiert ist. Vier angetriebene Flügel oder Wände 19, welche dieses Loch 18 bestimmen, erstrecken sich im wesentlichen parallel zur Achse dieser Schraube, um ein Festziehdrehmoment aufzunehmen. Diese Wände erstrecken sich über eine Grenze zwischen dem Flachkopf und dem Hals hinaus, wobei das Loch als Ausnehmung tief genug gemacht ist, um ein merklich kräftiges Drehmoment zu übertragen. Eine solche Ausnehmung 18 trägt dazu bei, das Problem mit dem Herausrutschen zu verhindern, daß der Dreher- bzw. Schraubendrehereinsatz, welcher ein solches kräftiges Drehmoment überträgt, aus dieser Ausnehmung herausgestoßen wird. Der verdickte Hals 16, der in dem Schaft 11 gebildet und neben dem Flachkopf angeordnet ist, unterstützt und verstärkt den Flachkopf 13 und schafft für ihn die Möglichkeit, diesen Kopf weiter dünner zu machen bis etwa 1,0 mm.
Eine alternative und auch bevorzugte Gestaltung der Ausnehmung 18 ist das sogenannte „Torx", wie in dem Artikel Nr. 116–89 der JASOF-Normen definiert ist. Es kann jedoch jede andere geeignete Ausnehmung verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie Flügel oder Wände parallel zur Schraubenachse hat und somit für die Übertragung von starken Drehmomenten geeignet ist.
Die 3 und 4 zeigen die selbstbohrende Schraube 10 bei einer zweiten Ausführungsform, bei welcher der Hals 16 länglich ist, um eine Säulengestalt anzunehmen, die dicker ist als der Rest des Schaftes 11. Ein Befestigungsgewinde 20 setzt sich in diesem Fall von dem Führungsgewinde 15 fort und nimmt. eine parallele Gewindekonfiguration mit größerem Durchmesser als das Gewinde 15 an. Die gemäß den IFI-Normen gebildete Ausnehmung 18 in dem Kopf ist dasselbe quadratische Loch wie das bei der ersten Ausführungsform.
Die 5 und 6 zeigen die selbstbohrende Schraube 10 bei einer dritten Ausführungsform, bei welcher der Flachkopf 23 eine Oberseite einer vertieften, kegelstumpfförmigen Gestalt hat, und der Schaft 21 ist zu dem Bohrabschnitt 12 hin verjüngt zulaufend. Somit sind das Blechschrauben- und Führungsgewinde 24 um einen solchen verjüngten Schaft 21 herum gebildet, und der Hals 16 ist weiter verlängert, um eine längere Säulengestalt anzunehmen und ist auch dicker als der Rest des Schaftes 21. Ein Befestigungsgewinde 20, welches sich von dem selbstschneidenden und Führungsgewinde 24 fortsetzt, hat eine parallele Konfiguration. Die gemäß den IFI-Normen gebildete Ausnehmung 18 in dem Kopf ist dasselbe quadratische Loch wie bei den ersten und zweiten Ausführungsformen.
Man erkennt nun, daß der mit Gewinde versehene Schaft einen verdickten Hals hat, der neben dem Flachkopf angeordnet ist, und einen größeren Durchmesser hat als der des Restes des Schaftes. Das Befestigungsgewinde, welches um den verdickten Hals herum gebildet ist, wirkt mit der Ausnehmung für den Eingriff mit dem Drehereinsatz zusammen, wobei die Ausnehmung tief in einen solchen Hals derart gebildet ist, daß die Schraube leicht und zuverlässig über eine dünne Platte des Stahlrahmens festgezogen werden kann, ohne daß man das Herausrutschen der ein kräftiges Drehmoment übertragenden Bohrkrone befürchten muß. Weiterhin verstärkt ein solcher verdickter Hals den Flachkopf, der bis etwa 1,0 mm verdünnt werden kann, wodurch die Ausstülpung bzw. der Höcker des Bereiches der an dem Stahlrahmen angebrachten Gipsplatte verringert wird.
Insgesamt versetzt der verdickte Hals, der neben einem solchen verdünnten Flachkopf gebildet ist, ihn in die Lage, die mit dem Einsatz in Eingriff tretende Ausnehmung so tief zu gestalten, daß die Fähigkeit der Übertragung kräftiger Drehmomente verbessert ist, wobei nicht nur infolge des vergrößerten Durchmessers des Befestigungsgewindes ein festeres und zuverlässigeres Festziehen der selbstbohrenden Schraube in eine Stahlplatte hinein sichergestellt wird.

Claims

Selbstbohrende Schraube (10) für die Anwendung im Stahlbau mit: einem Schaft (11, 21) mit gegenüberliegenden Endbereichen, deren einer als Bohrabschnitt (12) gebildet ist, der andere Endbereich des Schaftes sich zu einem Flachkopf (13, 23) durch einen Hals (16) fortsetzt, der dicht an dem Flachkopf (13, 23) angeordnet ist; einem Blechschraubengewinde (14, 24), welches in einem ersten Abschnitt des Schaftes unter Fortsetzen aus dem Bohrabschnitt (12) und um den Abschnitt herum gebildet ist; einem Führungsgewinde (15, 24), welches in einem zweiten Abschnitt unter Fortsetzung aus dem ersten Abschnitt und um den zweiten Abschnitt herum gebildet ist; und einer Ausnehmung (18), die an einer Oberseite des Flachkopfes (13, 23) gebildet und in der Lage ist, mit einem Vortriebswerkzeug in Eingriff zu gelangen; wobei der Hals (16) als ein verdickter Abschnitt des Schaftes (11, 21) gebildet ist und die Ausnehmung (18) durch und zwischen Drehmoment aufnehmende(n) Wände(n) (19) bestimmt ist, welche sich im wesentlichen parallel zu einer Achse der Schraube (10) und über eine Grenze zwischen dem Flachkopf (13, 23) und dem Hals (16) hinaus erstrecken; dadurch gekennzeichnet, daß ein Befestigungsgewinde (17, 20) in dem Hals (16) und um diesen herum gebildet ist und mit einem größeren Durchmesser hergestellt ist als die Blechschrauben- und Führungsgewinde (14, 15, 24).
Selbstbohrende Schraube nach Anspruch 1, wobei der Flachkopf (13, 23) eine Dicke von etwa 1 mm hat.
Selbstbohrende Schraube nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausnehmung (18) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem quadratischen Loch entsprechend den IFI-Normen und einem Loch entsprechend dem Teil Nr. 116–89 der JASOF-Normen besteht.
Selbstbohrende Schraube nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Befestigungsgewinde (17), welches sich von dem Führungsgewinde (15) fortsetzt, als Ganzes eine verjüngt zulaufende Konfiguration hat.
Selbstbohrende Schraube nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Befestigungsgewinde (20), welches sich von dem Führungsgewinde (15, 24) fortsetzt, als Ganzes eine parallele Konfiguration hat.
Selbstbohrende Schraube nach Anspruch 5, wobei das Blechschrauben- und das Führungsgewinde (24) verjüngt zulaufend sind.