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Patent Searching and Data


Title:
SELF-BORING FASTENER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1993/016292
Kind Code:
A1
Abstract:
The self-boring fastener (1) described includes a fastening element (2) and a plate-shaped bit (3). The lateral peripheral surfaces (7) of the bit (3) have recesses (8) which extend over the whole width of the bit (3). Pressed into these recesses are the edges of protuberances (5, 6) which define a slot (4) designed to accommodate the bit (3), so that locking lugs (9) are formed. The invention thus prevents even particularly long bits (3) from tilting to one side during the boring operation.

Inventors:
KOEPPEL NORBERT (CH)
Application Number:
PCT/EP1992/002862
Publication Date:
August 19, 1993
Filing Date:
December 10, 1992
Export Citation:
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Assignee:
SFS RHOMBERG GMBH (AT)
SFS STADLER HOLDING AG (CH)
International Classes:
F16B19/08; F16B25/10; F16B17/00; (IPC1-7): F16B25/10
Foreign References:
DE4003375C11991-05-23
DE4003374C11991-05-08
DE2801962A11978-07-20
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Claims:
Patentansprüche
1. Selbstbohrender Befestiger (1 ), bestehend aus einem Befestigerkörper (2) mit ei¬ nem an seinem einen freien Ende ausgebildeten, achsparallelen Schlitz (4) und ei¬ nem plättchenförmigen, mit seinem einen Ende in den Schlitz (4) am Befestiger¬ körper (2) eingesetzten Bohreinsatz (3), wobei der Bohreinsatz (3) durch Verfor mung der den Schlitz (4) am Befestigerkörper (2) begrenzenden Backen (5, 6) form und kraftschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrein¬ satz (3) an seinem in den Schlitz (4) am Befestigerkörper (2) eingreifenden Endbe¬ reich an einer oder beiden seitlichen Begrenzungsflächen (7) eine oder mehrere, über die Dicke (D) des Bohreinsatzes (3) durchgehende Einkerbungen, Einschnitte, Nuten oder Einbuchtungen (8) aufweist, in welche jeweils ein Randbereich eines Backens (5, 6) oder die Randbereiche beider Backen (5, 6) des Befestigerkör¬ pers (2) plastisch yerformt eingepreßt ist bzw. sind.
2. Selbstbohrender Befestiger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, üs.S die^ Einkerbungen, Einschnitte, Nuten oder Einbuchtungen (8) an beiden seitlichen Be grenzungsflächen (7) des Bohreinsatzes (3) spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.
3. Selbstbohrender Befestiger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbungen, Einschnitte, Nuten oder Einbuchtungen (8) an beiden seitlichen Be¬ grenzungsflächen (7) des Bohreinsatzes (3) versetzt zueinander angeordnet sind.
4. Selbstbohrender Befestiger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Einkerbungen, Einschnitte, Nuten oder Einbuchtungen (8) im Querschnitt kreisbogenförmig begrenzt sind.
5. Selbstbohrender Befestiger nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Seitenbegrenzungen des Bohreinsatzes (3) an gegenüberliegenden Oberflächen (1 1 , 12) Auskehlungen (1 3, 14) ausgebildet sind, wobei im Bereich dieser Auskehlungen (13, 14) die über die Dicke (D) des Bohreinsatzes durchgehenden Einkerbungen, Einschnitte, Nuten oder Einbuchtun¬ gen (8) vorgesehen sind.
6. Selbstbohrender Befestiger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskehlungen (1 3, 14) mit geringem Abstand (A) vom Ende (1 5) des Bohreinsat¬ zes (3) beginnen und sich über einen Großteil der Länge des in den Schlitz (4) ein gesetzten Abschnittes des Bohreinsatzes (3) erstrecken.
7. Selbstbohrender Befestiger nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohreinsatz (3) an seinem einen Ende (15) einen Fortsatz mit geringerer Breite aufweist, welcher zentrierend in eine an den im Beτestιgerkörper (2) anschließende, mittige Öffnung eingreift.
Description:
Selbstbohrender Befestiger

Die Erfindung betrifft einen selbstbohrenden Befestiger, bestehend aus einem Befesti¬ gerkörper mit einem an seinem einen freien Ende ausgebildeten, achsparallelen Schlitz und einem plättchenförmigen, mit seinem einen Ende in den Schlitz am Befe¬ stigerkörper eingesetzten Bohreinsatz, wobei der Bohreinsatz durch Verformung der den Schlitz am Befestigerkörper begrenzenden Backen form- und kraftschlüssig ver¬ bunden ist.

Es ist bereits eine selbstbohrende Schraube bekannt (DE-C-28 01 962), deren Bohr¬ teil von einem in einen Längsschlitz des Schraubenschaftes eingesetzten Schneidein¬ satz gebildet ist, wobei an dessen Seitenrändern Auskehlungen vorgesehen sind, in welche der betreffende Randbereich oder Teilbereiche der den Schlitz begrenzenden Backen des Schraubenschaftes zur Bildung einer festen, form- und kraftschlüssigen Verbindung zwischen Schneideinsatz und Schraubenschaft eingedrückt ist bzw. sind. Die entsprechenden Bereiche der Backen werden also in Vertiefungen an der Oberflä¬ che des plättchenförmigen Schneideinsatzes eingedrückt, bis sie am Grund dieser Auskehlung anliegen. Es ist also nur eine geringfügige Verformung der Randbereiche der Backen gegeben, wobei durch die feste Gegenoberfläche am Schneideinsatz kei¬ ne besonders starke plastische Verformung der Backen erfolgt. Bei jahrelangem Ein¬ satz in der Praxis hat sich gezeigt, daß diese Art der Befestigung des Schneideinsat¬ zes bei bisherigen Einsatzfällen durchaus optimal ist, und daß die erforderliche Ver- liersicherheit allein durch diese form- und kraftschlüssige Halterung des Schneidein¬ satzes gegeben ist und ferner das notwendige Drehmoment beim Bohren ordnunge- mäß übertragen werden kann.

Durch den optimalen Einsatz solcher selbstbohrender Schrauben mit einem plättchen¬ förmigen Schneideinsatz wird der Anwendungsbereich immer größer, und es sollen nicht nur dünne Bleche durchbohrt werden können, was bedingt, daß auch die Bohr-

tiefen, die von solchen selbstbohrenden Befestigern bewältigt werden sollen, immer größer werden. Um solche selbstbohrende Befestiger auch in dickem Material, also beispielsweise in Stahlträgern mit einer Wanddicke von 8 mm, 1 2 mm oder noch mehr, einsetzen zu können, müssen die Schneideinsätze um das entsprechende Maß länger ausgebildet sein.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, einen selbstbohrenden Befestiger der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem auch Schneideinsät¬ ze mit größerer axialer Länge ausreichend fest mit dem Befestigerkörper verbunden werden können, ohne daß zusätzliche Schweiß-, Löt- oder Klebeverfahren notwendig sind.

Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß der Bohreinsatz an seinem in den Schlitz am Befestigerkörper eingreifenden Endbereich an einer oder beiden seitlichen Begrenzungsflächen eine oder mehrere, über die Dicke des Bohreinsatzes durchge¬ hende Einkerbungen, Einschnitte, Nuten oder Einbuchtungen aufweist, in welche je- weils ein Randbereich des Backens oder die Randbereiche beider Backen des Befesti¬ gerkörpers plastisch verformt eingepreßt ist bzw. sind.

Bei Schneideinsätzen mit größerer axialer Länge ist insbesondere das seitliche Aus¬ kippen des Schneideinsatzes während des Bohrvorganges problematisch. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der Schneideinsatz an den beiden einander ge- genüberliegenden Schmalseiten form- und kraftschlüssig zwischen den, den Schlitz begrenzenden Backen eingespannt, so daß der Schneideinsatz nicht mehr seitlich auskippen kann.

Wenn die den Schlitz am Befestigerkörper begrenzenden Backen lediglich in Auskeh¬ lungen mit geringer Tiefe eingepreßt werden, werden diese Bereiche der Backen nur unwesentlich plastisch verformt und können nach dem Preßvorgang wieder teilweise zurückfedern. Für die Halterung von Schneideinsätzen mit relativ kurzer axialer Länge hat dies jedoch ausgereicht.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der entsprechende Randbereich der Backen in die über die Dicke des Bohreinsatzes durchgehende Einbuchtung plastisch

verformt eingepreßt, so daß keine federnde Rückstellung mehr möglich ist. Es hat sich bei Versuchen gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Maßnahmen zumindest eine Verdoppelung des Ausscherwertes mit sich bringen. Damit konnte durch die vorlie¬ gende Erfindung eine Möglichkeit geschaffen werden, die für einen Bohrvorgang an sich optimalen plättchenförmigen Schneideinsätze auch zum Bohren in relativ dicken Materialien einsetzen zu können, ohne daß zusätzliche Bearbeitungsmaßnahmen wie Schweißen, Löten oder Kleben notwendig wären.

Die plastisch in die Einkerbungen, Einschnitte, Nuten oder Einbuchtungen eingepre߬ ten Abschnitte der Backen bilden sozusagen Verankerungslappen, die den Schneid- einsatz gegen ein seitliches Auskippen sichern.

Bei der einfachsten Ausführungsform wird vorgesehen, daß die Einkerbungen, Ein¬ schnitte, Nuten oder Einbuchtungen an beiden seitlichen Begrenzungsflächen des Bohreinsatzes spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. Die plastisch verformt ein¬ gepreßten Bereiche der Backen liegen also jeweils auf gleicher axialer Höhe, was be- arbeitungstechnisch an sich von Vorteil ist, da die Zuführung der Schneideinsätze für den Preßvorgang problemloser ist, da ja die Schneideinsätze an beiden Seitenrändern gleich ausgebildet sind. Dabei ist es auch gleichgültig, ob nun an beiden seitlichen Begrenzungsflächen jeweils eine Einbuchtung oder dergleichen oder zwei oder mehre¬ re solcher Einbuchtungen vorgesehen sind.

Für besondere Einsatzzwecke kann es vorteilhaft sein, wenn die Einkerbungen, Ein¬ schnitte, Nuten oder Einbuchtungen an beiden seitlichen Begrenzungsflächen des Bohreinsatzes versetzt zueinander angeordnet sind. Dann ist allerdings bei der Ferti¬ gung des selbstbohrenden Befestigers eine geordnete, lagerichtige Zuführung des plättchenförmigen Bohreinsatzes in Übereinstimmung mit der Ausbildung des ent- sprechenden Preßwerkzeuges notwendig.

Sowohl für die Herstellung des plättchenförmigen Bohreinsatzes als auch für eine gu¬ te Halterung nach dem Preßvorgang ist es zweckmäßig, wenn die Einkerbungen, Ein¬ schnitte, Nuten oder Einbuchtungen im Querschnitt kreisbogenförmig begrenzt sind. Es ergibt sich dadurch infolge des Preßvorganges und der plastischen Verformung

des entsprechenden Randbereiches eines Backens ein optimal ausgeformter Veranke¬ rungslappen, welcher ein seitliches Auskippen des Bohreinsatzes verhindert.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist vorgesehen, die bisherige konstruktive Ausbildung eines plättchenförmigen Bohreinsatzes mit den erfindungsgemäßen Merk- malen zu kombinieren, um dadurch eine noch verbesserte Verankerung gegen seitli¬ ches Auskippen des Schneideinsatzes zu erzielen. Bei einer solchen Ausführung wird vorgeschlagen, daß an beiden Seitenbegrenzungen des Bohreinsatzes an gegenüber¬ liegenden Oberflächen Auskehlungen ausgebildet sind, wobei im Bereich dieser Aus¬ kehlungen die über die Dicke des Bohreinsatzes durchgehenden Einkerbungen, Ein- schnitte. Nuten oder Einbuchtungen vorgesehen sind.

Gerade im Zusammenhang mit dieser konstruktiven Variante ist es vorteilhaft, wenn die Auskehlungen mit geringem Abstand vom Ende des Bohreinsatzes beginnen und sich über einen Großteil der Länge des in den Schlitz eingesetzten Abschnittes des Bohreinsatzes erstrecken. Durch die beidendig begrenzte Länge dieser Auskehlung wird ein zusätzlicher Halteeffekt des Bohreinsatzes im Schlitz des Befestigerkörpers erzielt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist es auch möglich, zusätzlich zu dieser besonderen form- und kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Befestigerkörper und dem Bohreinsatz eine optimale achsgleiche Zentrierung zwischen Bohreinsatz und Befestigerkörper bereits vor dem Preßvorgang zu erzielen. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, daß der Bohreinsatz an seinem einen Ende einen Fortsatz mit ge¬ ringerer Breite aufweist, welcher zentrierend in eine an den Schlitz im Befestigerkör¬ per anschließende, mittige Öffnung eingreift. Es ist also bereits bei der Vormontage eine zentrierte Ausrichtung zwischen Bohreinsatz und Befestigerkörper gegeben, wel- ehe dann durch den Preßvorgang optimal gesichert wird.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbei¬ spieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schrägsicht einer Bohrschraube;

Fig. 2 eine Schrägsicht eines Bohreinsatzes;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Bohreinsatzes;

Fig. 4 eine Frontansicht desselben.

Die Erfindung wird anhand einer selbstbohrenden und -gewindeschneidenden Schrau¬ be näher erläutert. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind aber auf alle selbstboh¬ renden Befestiger anwendbar, also z.B. auch auf selbstbohrende Blindniete, wo der Schneideinsatz mit dem Nietdorn und/oder der Niethülse in Wirkverbindung steht, oder bei selbstbohrenden Dübeln.

Der in der Zeichnung dargestellte selbstbohrende Befestiger 1 besteht im wesentli¬ chen aus einem Befestigerkörper 2 und einem plättchenförmigen Bohreinsatz 3. Der Bohreinsatz 3 ist in einen Schlitz 4 am einen freien Ende des Befestigerkörpers 2 ein¬ gesetzt und zwischen den, den Schlitz 4 begrenzenden Backen 5, 6 form- und kraft¬ schlüssig gehalten.

Der Bohreinsatz 3 weist an seinem in den Schlitz 4 eingreifenden Endbereich an sei¬ nen seitlichen Begrenzungsflächen 7 über die Dicke D des Bohreinsatzes 3 durchge¬ hende Einbuchtungen 8 auf. Nach dem Einsetzen des Bohreinsatzes 3 in den Schlitz 4 des Befestigerkörpers 2 werden die seitlichen Randbereiche der Backen 5, 6 durch einen Preßvorgang verformt, wobei sich Teilbereiche der Backen 5, 6 plastisch in die Einbuchtungen 8 des Bohreinsatzes 3 einformen und sozusagen Verankerungs¬ lappen 9 bilden. Nach dem durchgeführten Preßvorgang ist an der Oberfläche der Backen 5 und 6 eine entsprechende Kerbe 10 sichtbar. Durch diesen streifenförmi- gen Ansatz des Preßwerkzeuges ergibt sich im Gegensatz zu einem vollflächigen Ver- pressen eine leichtere Verformbarkeit des Randbereiches der Backen 5, 6. Daher sind für den Preßvorgang auch geringere Kräfte notwendig.

Es ist möglich, jeweils einen seitlichen Randbereich der Backen 5, 6 entsprechend zu verformen, so daß an den gegenüberliegenden seitlichen Begrenzungsflächen des

Bohreinsatzes 3 jeweils ein Verankerungslappen 9 des einen bzw. des anderen Bak- kens eingreift. Denkbar ist es aber auch, diese Verformung lediglich von einem Bak- ken 5 oder 6 her durchzuführen, so daß also die beiden in die Einbuchtungen 8 ein¬ greifenden Verankerungsiappen an einem Backen 5 oder 6 gebildet werden, wogegen der gegenüberliegende Backen lediglich an der Oberfläche des Schneideinsatzes 3 an¬ liegt. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, beide Backen 5 und 6 an beiden seitlichen Randbereichen entsprechend zu verformen, so daß jeweils zwei ge¬ geneinander gerichtete Verankerungslappen in jede Einbuchtung 8 am Schneidein¬ satz 3 eingreifen.

Der in der Zeichnung dargestellte Schneideinsatz 3 weist ferner an beiden Seitenbe¬ grenzungen an gegenüberliegenden Oberflächen 1 1 , 1 2 Auskehlungen 1 3, 14 auf, wobei solche Auskehlungen 1 3, 14 auch an jeder Oberfläche 1 1 und 1 2 beidseitig, also an beiden Randbereichen vorgesehen werden können. Bei Anordnung solcher Auskehlungen 13, 14 ist es vorteilhaft, wenn diese mit geringem Abstand A vom En- de 1 5 des Bohreinsatzes 3 beginnen und sich über einen Großteil der Länge des in den Schlitz 4 eingesetzten Abschnittes des Bohreinsatzes 3 erstrecken. Durch diese Auskehlungen 13, 14 ist eine zusätzliche Verbesserung des form- und kraftschlüssi¬ gen Verbundes zwischen dem Befestigerkörper 2 und dem Bohreinsatz 3 gegeben.

Bei der gezeigten Ausführung ist jeweils an beiden seitlichen Begrenzungsflächen 7 des Schneideinsatzes 3 je eine Einbuchtung 8 vorgesehen, wobei diese beiden Ein¬ buchtungen 8 spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. Im Rahmen der Erfindung ist es durchaus möglich, die Einbuchtungen 8 an beiden seitlichen Begrenzungsflä¬ chen 7 des Bohreinsatzes 3 in axialer Richtung versetzt zueinander anzuordnen. Wenn ein Preßwerkzeug eingesetzt wird, welches eine geradlinige Ansatzfläche auf- weist, bedeutet dies für die Fertigung keinerlei Mehraufwand, da die Verankerungs¬ lappen 9 eben dort durch plastische Verformung hergestellt werden, wo die entspre¬ chenden Einbuchtungen 8 angeordnet sind. Es bedarf dann also keiner besonderer Preßwerkzeuge. Ferner ist auch dann keine exakt lagegenaue Zuführung der Bohrein¬ sätze 3 notwendig. Wenn jedoch spezielle Preßwerkzeuge eingesetzt sind, welche abgestimmt auf die Einbuchtungen 8 vorspringende Teile aufweisen, ist auf eine la¬ gerichtige Zuführung der Bohreinsätze 3 zu achten. Bisher wurde nur von beidseitig an den seitlichen Begrenzungsflächen 7 angeordneten Einbuchtungen 8 gesprochen.

Es wäre auch denkbar, diese Einbuchtungen 8 lediglich einseitig an einer seitlichen Begrenzungsfläche 7 vorzusehen, wenn eine ausreichende Gegenhalterung beispiels¬ weise durch eine entsprechend tiefe Auskehlung 13 oder 14 möglich ist. Für eine op¬ timale Verankerung gegen ein seitliches Auskippen des Bohreinsatzes 3 ist es aber immer zweckmäßig, beidseitig an den seitlichen Begrenzungsflächen 7 des Bohrein¬ satzes 3 entsprechende Einbuchtungen 8 vorzusehen. Weiters wäre es denkbar, an einer oder beiden seitlichen Begrenzungsflächen 7 des Bohreinsatzes 3 mehr als eine solche Einbuchtung 8 vorzusehen.

Die Einbuchtung 8 ist bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform im Querschnitt kreisbogenförmig begrenzt. Dies ist aus stanztechnischen Gründen und auch für einen guten Eingriff der beim Preßvorgang gebildeten Verankerungslappen 9 vorteilhaft. Es wäre im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, die Einbuchtun¬ gen 8 mit einer anderen Querschnittsform bzw. Oberflächengestaltung oder bei¬ spielsweise mit einer entsprechend größeren axialen Länge auszuführen.

Eine weitere konstruktive Variante sieht vor, den Bohreinsatz an seinem einen En¬ de 15 mit einem Fortsatz auszubilden, welcher gegenüber der sonstigen Breite des Bohreinsatzes 3 eine geringere Breite aufweist. Es sind dann allerdings auch beim Be¬ festigerkörper 2 zusätzliche Maßnahmen erforderlich, d.h., daß anschließend an den Schlitz im Befestigerkörper 2 eine mittige Öffnung vorzusehen ist, in welche dann der Fortsatz des Bohreinsatzes 3 zentrierend eingesetzt werden kann. Damit ist die Möglichkeit gegeben, bereits vor dem Preßvorgang eine zentrierte, achsgleiche Aus¬ richtung des Befestigerkörpers 2 und des Bohreinsatzes 3 zu gewährleisten.

Die Ausbildung des Gewindes 16 bzw. des Kopfes 17 des Befestigerkörpers 2 und die Anordnung oder Nichtanordnung einer Unterlegscheibe 18 haben mit der vorlie- genden Erfindung keinen Zusammenhang. Diese Teile wurden jedoch zur deutlicheren Darstellung eines selbstbohrenden Befestigers in der Zeichnung ebenfalls gezeigt.

In der Beschreibung wurde lediglich von Einbuchtungen 8 gesprochen. Je nach Form und Ausgestaltung können anstelle solcher Einbuchtungen auch Einkerbungen, Ein¬ schnitte, Nuten oder dergleichen mit eventuell je nach Einsatzzweck besonderer Querschnittsform vorgesehen werden.

Bei selbstbohrenden Befestigern wird in der Regel davon ausgegangen, daß der Schneideinsatz 3 aus einem Bohrstahl bzw. einem Hartmetall und der Befestigerkör¬ per aus einem anderen Stahl bzw. aus nichtrostendem Stahl gefertigt ist. Es wäre durchaus denkbar, einen erfindungsgemäßen Bohreinsatz auch bei Befestigerkörpern aus anderen Metallen, z.B. Messing, oder aber bei Befestigerkörpern aus Kunststoff, Gußteilen oder dergleichen einzusetzen. Bei Befestigerkörpern aus Kunststoff ist die form- und kraftschlüssige gegenseitige Verankerung von Befestigerkörper 2 und Bohreinsatz 3 durch einen Preßvorgang mit Wärmeeinwirkung möglich.




 
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