DE19506081A1 - Befestigungselement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement aus einem Kopf mit einem anschließenden Gewinde, oder Schaft und Gewinde.

Derartige Befestigungselemente sind in vielfältiger Form und Ausführung auf dem Markt bekannt und gebräuchlich. Dabei gibt es verschiedenstartige Ausführungen solcher Befestigungselemente mit unterschiedlichsten Köpfen, wie beispielsweise Sechskantkopfschrauben, Vierkantkopf­ schrauben, Zylinderkopfschrauben, Halbrundkopfschrauben, Linsenkopfschrauben, Senkkopfschrauben, und dgl . . Dabei sind Kopf, Gewinde bzw. ein dazwischenliegender Schaft meist unterschiedlich ausgestaltet, wobei der Kopf unterschiedliche Formen annehmen kann und Schaft sowie Gewinde unterschiedlichste Ausgestaltungen, Längen und Steigungen aufweisen können.

Diese Befestigungselemente sind für feste und lösbare Verbindungen von Bauteilen geeignet. Mit ihnen können Span- und Gipsplatten, Holz, Kunststoff und ähnliche Materialien verschraubt werden. Dabei kann das Befestigungselement aus unterschiedlichen Kunststoffen oder Metallen, wie beispielsweise Eisen, Stahl, Messing, Aluminium oder anderen denkbaren Legierungen mit Beschichtungen hergestellt sein.

Beim Eindrehen von Befestigungselementen in weichere Werkstoffe, vorwiegend Weichholzarten wie Tanne, Fichte und Kiefer, die zunehmend Verwendung beim Verschalen von Gebäuden finden, wird häufig durch zu festes Eindrehen bzw. Anziehen der Schraube in die Werkstückoberfläche Massivholz durch den herkömmlichen abschließenden Rand einer Holzschraube eingerissen.

Dabei werden die Holzfasern, die unmittelbar um den Schraubenkopf herum angeordnet sind nach unten gedrückt und brechen dann um den Schraubenkopf herum ab, wenn der Schraubenkopf mit der Holzoberfläche plan ist. Die übliche Stärke von Brettern, die zum Verschalen von Wohnhäuser Verwendung finden beträgt etwa 2 cm. Auch ein unkontrolliertes Aufreißen um den Schraubenkopftritt bei dünneren Brettern auf, was immer wieder zu unbefriedigenden Ergebnissen führt, da an diesen aufgerissenen Stellen eine Angriffsfläche für eintretendes Wasser geschaffen wird.

Da dies nicht wünschenswert ist, wird deshalb mit einem Bohrer mit geringerem Durchmesser als ein Kerndurchmesser des Befestigungselementes ein Loch in das Werkstück vorgebohrt. Sollte das Befestigungselement versenkt werden, beispielsweise durch eine Senkkopfschraube, so wird mit einem entsprechend größeren, dem Durchmesser des Kopfes des Befestigungselementes entsprechenden Bohrer oder Senker eine Fase in die Oberfläche eingesenkt. Dadurch wird vermieden, daß sich die Fasern aufstellen bzw. die Oberfläche des Werkstückes durch zu starkes Anziehen des Befestigungselementes beeinträchtigt wird, während das Befestigungselement in die Oberfläche eintaucht.

Diese o.g. Möglichkeiten zum Versenken eines Befestigungselementes insbesondere eines Schraubenkopfes in eine Werkzeugoberfläche sind unbefriedigend, ungenau und arbeitsintensiv, wobei auch ein schnelles Einschrauben durch beispielsweise einen Akkuschrauber ohne Vorbohren und Senken nicht möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement zu schaffen, welches die o.g. Nachteile beseitig, welches insbesondere eine Werkstückoberfläche beim Versenken nicht beschädigt und welches keine weiteren Arbeitsschritte bzw. Vorbereitungsschritte für ein Versenken eines Schraubenkopfes in eine Werkstückoberfläche erfordert.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß dem Kopf ein Schneidring zugeordnet ist.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Befestigungselement aus einem Kopf, anschließendem Kegel mit Schaft und daran anschließend einem Gewinde, wobei Kegel und Schaft ggf. eine raspelnde Funktion erfüllen.

Der Kopf ist dabei so ausgestaltet, daß dieser an einer Oberfläche Aussparungen aufweist, die zum Eingreifen eines Werkzeuges dienen. Dabei sind die Aussparungen für Schlitz-, Kreuzschlitz-Werkzeuge aber auch für Innensechskant, Torx, Vielzahn- und dgl. Werkzeuge geeignet. Von der Oberfläche des Kopfes kragt senkrecht in Richtung der Längsachse des Schaftes bzw. des Gewindes eine Fläche ab, die an ihrer Kante den Schneidring oder Ringwand aufweist. Dabei sind Fläche und Schneidring als Schneidkegel oder Ringwand des Kopfes ausgebildet und bilden im Inneren des Kopfes einen hohlen Preßraum. An diesen schließt sich der Kegel an, wobei dieser Kegel kegelförmig, konusartig aber auch mit Radien unterschiedlicher Durchmesser versehen sein kann, der anschließend entweder in den Schaft oder direkt in das Gewinde übergeht. Deshalb ist auch in einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel daran gedacht, das Gewinde direkt an den Kegel anzuschließen.

Der Schneidring des Befestigungselementes hat die Aufgabe, daß beim Einschrauben des Befestigungselementes in einen weicheren Werkstoff dieser sich bei Erreichen der Werkstückoberfläche in diese hineinschneidet, wobei der Schneidring die Fasern so durchtrennt, daß ein Aufwölben und ein Aufbrechen bzw. Zersplittern der Oberfläche verhindert wird. Damit die mit dem Schneidring abgeschnittenen Oberflächenstücke ein weiteres Einschneiden in die Werkzeugoberfläche nicht beeinträchtigen und ein leichtes Einbringen bzw. Eindrehen des Befestigungselementes in die Werkstückoberfläche ermöglichen, sind bevorzugt an dem Kegel Raspeln angeordnet. Ferner können an der Schneidkegelinnenseite, sowie am Schaft ebenfalls Raspeln vorgesehen sein. Die Raspeln haben die Aufgabe, daß beim Eindringen des Kegels in die Werkstückoberfläche diese kegelartig durch die Raspeln angefast wird. Beim Eintreten des Schneidringes in die Werkstückoberfläche wird das zwischen Schneidring bzw. Schneidkegel und Kegel abgeschnittene Material durch diese Raspeln weiter zerkleinert und verbleibt gepreßt in dem Preßraum. Dieses Material dient gleichzeitig dazu, daß das Befestigungselement mit Zug dauerbeaufschlagt wird, was eine zusätzliche Sicherung gegen Lösen des Befestigungs­ elementes ermöglicht.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist daran gedacht, daß der Kegel radienförmig ausgestaltet ist, wobei nur ein Schneidring mit Schneidphase an dem Kopf vorgesehen ist, der allerdings ebenfalls einen Preßraum ausbildet. Gerade für weichere Werkstoffe ist nicht unbedingt erforderlich, daß Raspeln vorgesehen sein müssen. Der Schneidring mit bevorzugt nach innen liegender Schneidfase reicht aus, um sich entsprechend in die Werkstückoberfläche einzuschneiden, ohne daß die Oberfläche des Werkstückes außerhalb des Schneidringes beschädigt wird.

Durch die Möglichkeit, die Neigung, Innendurchmesser, Kerndurchmesser des Gewindes bzw. der Flanken zu verändern, ist eine äußerst vielseitige Ausgestaltung des Befestigungselementes denkbar, wobei dieses in unter­ schiedlichen Größen und Längen hergestellt werden kann.

Im Rahmen der Erfindung liegt jedoch auch, daß die Raspeln, die an dem Kegel zusätzlich an der Innenseite des Schneidkegels angeordnet sind, bevorzugt in Eindrehrichtung des Befestigungselementes mit einer hier nicht gezeigten Schneidkante bzw. Schneidfase versehen sind. Dabei wird gewährleistet, daß das Material sehr leicht abgetragen wird.

Es ist auch daran gedacht den Schaft des Befestigungselementes mit in Einschraubrichtung ausgerichtete Raspeln zu versehen, um auch ggf. auf ein Vorbohren verzichten zu können.

Ferner soll jedoch auch im Rahmen der Erfindung liegen, daß die seitliche äußere Fläche des Schneidkegels leicht nach innen in Richtung des Kegels geneigt sein kann, so daß diese auch kegelförmig ausgestaltete Formen annehmen kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Befestigungselement;

Fig. 2 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Befestigungselementes entlang Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine schematisch dargestellte Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel des Befestigungselementes;

Fig. 4 einen schematisch dargestellten Längsschnitt des erfindungsgemäßen Befestigungselementes in Gebrauchslage.

In Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßes Befestigungselement R einen Kopf 1 auf. An den Kopf 1 schließt sich unmittelbar ein Schaft 2 an, wobei der Schaft 2 in ein Gewinde 3 übergeht, welches in einer Spitze 4 endet.

Dabei ist die Spitze 4 besonders spitzwinklig ausgestaltet, um beispielsweise ein leichteres Eindrehen des Befestigungselementes R in einen hier nicht gezeigten weicheren Werkstoff zu ermöglichen.

Das Gewinde 3 des Befestigungselementes R ist als Außengewinde und insbesondere als Spitzgewinde ausgebildet.

Dabei sind Steigungswinkel und Ganghöhe für das gewünschte Befestigungselement R wählbar.

Die Grundgrößen des Gewindes 3 sind durch das metrische Maßsystem genormt, wobei ein Nenndurchmesser 5 des Gewindes 3 dem Außendurchmesser und ein Kerndurchmesser 6 dem Innendurchmesser entspricht. Da Steigungs- und Flankenwinkel öfters variiert werden können, wird auf die Steigung von Flanken 7 nicht näher eingegangen.

Der Schaft 2, an den das Gewinde 3 anschließt, ist bevorzugt zylindrisch ausgestaltet und kann mit Raspeln 13′ (Fig. 4) versehen sein. Zwischen dem Kopf 1 und dem Schaft 2 ist ein konusartiger Kegel 8 ausgebildet. Dabei kann die Form des Kegels 8 bzw. der Verlauf von Schaft 2 zu dem Kopf 1 auch als abgerundeter Übergang ausgebildet sein.

Der Kegel 8 geht in dem Kopf 1 in einen erfindungsgemäßen Schneidkegel 9 über, der an einer äußersten Kante einen Schneidring 10 bildet. Der Schneidring 10 ist besonders spitz und scharf ausgebildet, wobei eine äußere Fläche 11 des Schneidkegels 9 bevorzugt senkrecht zum Schneidring 10 angeordnet ist und in etwa parallel zum Schaft 2 verläuft.

Da der Schneidring 10 den Kegel 8 zumindest teilweise übergreift, entsteht, wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, zwischen dem Kegel 8 und dem Schneidkegel 9 ein Preßraum 12.

Bevorzugt ist hier der Kegel 8 mit Raspeln 13 versehen, welche um die Oberfläche des Kegels 8 gleich verteilt angeordnet sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind diese Raspeln 13 nach einer Eindrehrichtung des Befestigungselementes R ausgerichtet und greifen in Drehrichtung mit ihren nicht gezeigten Schneidkanten in einen Werkstoff. Dabei können die Raspeln 13 auch an einer hier gestrichelt dargestellten Innenwand 14 des Schneidkegels 9 vorgesehen sein.

Ferner weist der Kopf 1 eine äußere Oberfläche 15 auf, in der bevorzugt mittig eine Aussparung 16 vorgesehen ist, durch die das erfindungsgemäße Befestigungselement gedreht werden kann. Diese Aussparungen 16 können Schlitze, Kreuzschlitze, Innensechskant sowie Torx- aber auch Vielzahnaussparungen od. dgl. sein, die dazu geeignet sind, das Befestigungselement R mit den entsprechenden Werkzeugen um seine Längsachse hin- und herzudrehen.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist auch daran gedacht, auf den Schaft 2 zu verzichten und das Gewinde 3 direkt an den Kegel 8 anzuschließen. Dies hat den besonderen Vorteil, daß beispielsweise für Verbindungen, die äußerst hohe Kräfte aufnehmen sollen, durch die erhöhte Anzahl an Flanken hohe Verbindungskräfte wirken können.

In Fig. 2 ist eine Vielzahl von Raspeln 13 auf dem Kegel 8 vorgesehen, wobei diese bevorzugt in Eindrehrichtung des Befestigungselementes R ihre Schneidkanten ausgerichtet haben. Innen ist der Schaft 2 dargestellt, der in den Kegel 8 übergeht, wobei dieser sich über den Preßraum 12 zum Schneidring 10 erstreckt. Die Aussparung 16 ist hier bevorzugt als Schlitzausführung gestrichelt dargestellt.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist ein Befestigungselement R₁ dargestellt, welches aus einem Kopf 1′ besteht und von dort aus über einen teilweise gestrichelt dargestellten Kegel 8′ in einen Schaft 2 übergeht, an den sich das Gewinde 3 anschließt. Das Gewinde 3 ist ebenfalls mit einer Spitze 4 versehen, die dafür geeignet ist, um ein Eindringen in einen Werkstoff zu erleichtern und das Befestigungselement R₁ zu zentrieren.

Bevorzugt ist auch hier, daß ein gewölbter Kegel 8′ in den Kopf 1′ übergeht und von dort direkt eine Ringwand 17 mit dem Schneidring 10′ parallel zur Längsachse des Befestigungselementes R₁ von dem Kegel 8′ abkragt. Dabei ist der Schneidring 10′ mit einer gestrichelt dargestellten Schneidphase 18 versehen, die eine besonders scharfe Ausgestaltung des Schneidringes 10′ zuläßt. Ebenso ist zwischen Schneidring 10′ und Kegel 8′ ein Preßraum 12′ ausgebildet. Die Ausgestaltung der Aussparung 16 entspricht der o.g . .

Gemäß Fig. 4 ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Befestigungselement R₂ in Gebrauchslage dargestellt. Dabei ist das Befestigungselement R₂ in ein Werkstück 19 eingeschraubt, wobei der Kopf 1 direkt in eine Oberfläche 20 des Werkstückes 19 eingetaucht ist, so daß die äußere Oberfläche 15 des Befestigungselementes R₂ eben mit der Oberfläche 20 des Werkstückes 19 abschließt. Entscheidend ist hierbei, daß durch den Schneidring 10 des Kopfes 1 das Befestigungselement R₂ exakt in die Oberfläche 20 des Werkstückes 19 einschneidet, so daß keine aufgerissenen Späne und Fasern neben dem Schneidkegel 9 auf der Oberfläche 20 entstehen. Die Oberflächen 20 des Werkstückes 19 reißt nicht auf.

Das Befestigungselement R₂ wird somit ohne ein Aufbrechen der Fasern in die Werkstückoberfläche eben versenkt.

Claims (12)

1. Befestigungselement aus einem Kopf (1, 1′) mit einem anschließenden Gewinde (3), oder Schaft (2, 2′) und Gewinde (3), dadurch gekennzeichnet, daß dem Kopf (1, 1′) ein Schneidring (10, 10′) zugeordnet ist.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidring (10′) mit einer Schneidfase (18) versehen ist.

3. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidfase (18) innerhalb und/oder außerhalb des Schneidringes (10′) verläuft.

4. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kopf (1, 1′) und Gewinde (3) oder Schaft (2, 2′) ein Kegel (8, 8′) angeordnet ist, der mit Raspeln (13) versehen ist.

5. Befestigungselement nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kegel (8, 8′) konusartig oder gewölbt ausgebildet ist und in den Kopf (1, 1′) übergeht.

6. Befestigungselement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel (8, 8′) im Inneren des Kopfes (1) in einen Schneidkegel (9) bzw. eine Ringwand (17) übergeht.

7. Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schneidkegel (9) bzw. die Ringwand (17) eine in etwa senkrecht zu einer Oberfläche (15) verlaufende äußere Fläche (11) aufweist, außen den Schneidring (10) ausbildet.

8. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Kopfes (1, 1′) zwischen Kegel (8, 8′) und Schneidkegel (9) bzw. Ringwand (17) ein Preßraum (12, 12′) gebildet ist.

9. Befestigungselement nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet,,daß die Innenwände des Schneidkegels (9) bzw. der Ringwand (17) mit Raspeln (13) versehen sind.

10. Befestigungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Raspeln (13) mit in Eindrehrichtung ausgerichteten Schneidfasen versehen sind.

11. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Oberfläche (15) des Kopfes (1, 1′) eine Aussparung (16) vorgesehen ist, in die ein Werkzeug eingreift, welches das Befestigungselement (R) um seine Längsachse hin- und herdreht.

12. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (2, 2′) mit Raspeln (13′) versehen ist.