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Title:
LAMINA-SHAPED BOREPIECE FOR SELF-BORING FASTENING ELEMENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1995/024566
Kind Code:
A1
Abstract:
A lamina-shaped borepiece (4) for a self-boring fastening element (1) is provided at its front side with cutting edges (5, 6 ) flanked by grooves (7, 8) that extend approximately parallel thereto. Indents (9, 10) with set-back cutting edges (11, 12) are provided in the area of both front cutting edges (5, 6), so that a kind of stepped borer is created. The indents (9, 10) are formed in the area of the axial extension of the grooves (7, 8).

Inventors:
PALM ERICH (CH)
Application Number:
PCT/EP1995/000514
Publication Date:
September 14, 1995
Filing Date:
February 13, 1995
Export Citation:
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Assignee:
SFS IND HOLDING AG (CH)
PALM ERICH (CH)
International Classes:
F16B13/13; F16B19/08; F16B19/10; F16B25/10; (IPC1-7): F16B25/10; F16B19/10
Foreign References:
US4480951A1984-11-06
SE454797B1988-05-30
US3997279A1976-12-14
DE2801962A11978-07-20
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Claims:
1. Patentaπsprüche Plättchenförmiger Bohrteil für selbstbohrende Befestiger, z.B. Niete, Schrauben, Dübel oder dergleichen, mit zwei einen Winkel von kleiner als 180° miteinander einschließenden, front¬ seitigen Schneidkanten und in Einbohrrichtung gesehen der jeweiligen Schneidkante zugeord¬ neten und zumindest annähernd parallel zu diesen verlaufenden Auskehlungen, dadurch ge kennzeichnet, daß im Bereich beider frontseitigen Schneidkanten (5, 6) jeweils ein Ein¬ schnitt (9, 10) mit zurückversetzter Schneidkante (.
2. , 12) vorgesehen ist, wobei jeweils eine erste Begrenzung (13, 14) dieser Einschnitte (9, 10) parallel zur Mittelachse (15) des Bohr¬ teils (4) ausgerichtet ist und eine zweite, die zurückversetzte Schneidkante (.
3. , 12) bildende Begrenzung spitzwinklig zur Mittelachse (.
4. 5) verläuft, und daß die Einschnitte (9, 10) im Be reich der axialen Erstreckung der Auskehlungen (7, 8) ausgebildet sind.
5. 2 Bohrteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der von den zurückversetzten Schneidkanten (1 1 , 12) miteinander eingeschlossene Winkel größer ist als der von den front¬ seitigen Schneidkanten (5, 6) eingeschlossene Winkel.
6. Bohrteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von den zurückversetzten Schneidkanten (1 1 , 12) miteinander eingeschlossene Winkel im Bereich zwischen 160° und 180° liegt.
7. Bohrteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die größte axiale Erstreckung (E) der Einschnitte (9, 10) annähernd bis zur halben Breite (B) der Auskehlungen (7, 8) führt.
8. Bohrteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die größte axiale Erstreckung (E) der Einschnitte (9, 10) bis zur tiefsten Eindringung der Auskehlung (7, 8) in den Bohrteil (4) führt.
9. Bohrteii nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das frei radial auskragende Ende (17) der zurückversetzten Schneidkanten (1 1 , 12) in einer Linie (18) mit den frontseitigen Schneid¬ kanten (5, 6) liegt.
Description:
Plättc enförmiger Bohrteil für selbstbohrende Befestiger

Die Erfindung betrifft einen plättchenförmigen Bohrteil für selbstbohrende Befestiger, z.B. Niete, Schrauben, Dübel oder dergleichen, mit zwei einen Winkel von kleiner als 1 80° miteinander ein¬ schließenden, frontseitigen Schneidkanten und in Einbohrrichtung gesehen der jeweiligen Schneidkante zugeordneten und zumindest annähernd parallel zu diesen verlaufenden Auskeh- lungen.

Gerade bei einem Bohrvorgang in dünnem Material, also beispielsweise in dünnen Blechen, ist stets die Gefahr gegeben, daß die Bohrung nicht exakt kreisförmig ist, sondern annähernd drei- eckförmig nach Art eines Gleichdicks. Ein solches Phänomen ergibt sich sowohl bei zylindrischen Bohrteilen als auch bei plättchenförmigen Bohrteilen.

Eine selbstbohrende Schraube mit einem plättchenförmigen Bohrteil ist aus der DE-C-28 01 962 bekannt. Auch ist bereits eine Ausführung bekannt geworden (US-PS 4 480 951 ), bei welcher ein plättchenförmiger Bohrteil nach Art eines Stufenbohrers ausgebildet ist. An einen vorderen Bohrteil mit kleinem Durchmesser schließt sich ein axial versetzt dazu angeordneter Bohrteil an, welcher dann die zuerst hergestellte Bohrung vergrößern kann. Gerade bei solchen plättchenför- migen Bohrteilen ergibt sich aber bei relativ kleinen Durchmessern das Problem, daß infolge der Dicke des Bohrteils an der hergestellten Bohrungswand große Reibungskräfte auftreten.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen plättchenförmigen Bohrteil derart auszubilden, daß mit einem relativ kleinen Durchmesser vorgebohrt werden kann, wobei die Her¬ stellung einer exakt kreisförmigen Bohrung gewährleistet sein soll.

Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß im Bereich beider frontseitigen Schneidkanten je¬ weils ein Einschnitt mit zurückversetzter Schneidkante vorgesehen ist, wobei jeweils eine erste Begrenzung dieser Einschnitte parallel zur Mittelachse des Bohrteils ausgerichtet ist und eine zweite, die zurückversetzte Schneidkante bildende Begrenzung spitzwinklig zur Mittelachse ver¬ läuft, und daß die Einschnitte im Bereich der axialen Erstreckung der Auskehlungen ausgebildet sind. Durch diese besondere erfindungsgemäße Ausgestaltung wird erreicht, daß der an die bei¬ den frontseitigen Schneidkanten anschließende Bereich des Bohrteils mit Ausnahme des unmit¬ telbaren Schneidkantenbereiches dünner als die Dicke des plättchenförmigen Bohrteils ausge¬ führt ist, da dieser Bereich ja unmittelbar in den Auskehlungen liegt, welche einander von beiden Seiten her auf den gegenüberliegenden Begrenzungsflächen kreuzen.

Von besonderem Vorteil ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung auch, daß die zurückver¬ setzten Schneidkanten ebenfalls im Bereich der Auskehlungen ausgebildet sind, so daß ein ent¬ sprechender Schneidwinkel gewährleistet werden kann und außerdem die Möglichkeit besteht, durch Variieren des Winkels dieser zurückversetzten Schneidkanten den Schneidwinkel je nach Bohrradius zu verändern.

Eine solche Möglichkeit ist z.B. dann gegeben, wenn der von den zurückversetzten Schneidkan¬ ten miteinander eingeschlossene Winkel größer ist als der von den frontseitigen Schneidkanten eingeschlossene Winkel. Die zurückversetzten Schneidkanten verlaufen dann nicht parallel zu den frontseitigen Schneidkanten und somit zu den Auskehlungen, so daß die Schneidkanten über ihre ganze Länge einen unterschiedlichen Schneidwinkel aufweisen, um dann beispielsweise am äußersten Ende wiederum in jenen Schneidwinkel überzugehen, der von den frontseitigen Schneidkanten vorgegeben ist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der von den zurückversetzten Schneidkanten mitein¬ ander eingeschlossene Winkel im Bereich zwischen 1 60° und 180° liegt. Dadurch kann der ge- genüber dem mittigen Vorbohrteil zurückversetzte Bohrteil fast nach Art eines Fräsers wirken, wobei auch beim Durchbohren von dünnen Werkstücken gewährleistet ist, daß der größere Bohrbereich bereits vollständig im Einsatz ist, bevor der von den frontseitigen Schneidkanten ge¬ bildete Vorbohrteil das Werkstück durchdrungen hat. Zudem ist gewährleistet, daß eine ord¬ nungsgemäße Führung des Vorbohrteiles bis zum gänzlichen Einsatz des größeren Bohrabschnit- tes vorhanden ist.

Zur Herstellung eines exakt kreisförmigen Bohrloches hat sich als ausreichend herausgestellt, wenn nur ein relativ kurzer Bereich als Vorbohrteil fungiert. Es wird daher vorgeschlagen, daß die größte axiale Erstreckung der Einschnitte annähernd bis zur halben Breite der Auskehlungen führt.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die größte axiale Erstreckung der Einschnitte bis zur tiefsten Ein¬ dringung der Auskehlung in den Bohrteil führt. Dadurch ist gewährleistet, daß an keiner Stelle der zurückversetzten Schneidkanten ein von der Auskehlung her gesehen negativer Schneidwin¬ kel vorhanden ist. Natürlich ist die vordere Abschlußfläche anschließend an die zurückversetzten Schneidkanten spitzwinklig zur Ebene des plättchenförmigen Bohrteils ausgerichtet, doch ist es trotzdem vorteilhaft, wenn auch der Bereich der Auskehlungen, welcher an die zurückversetzten Schneidkanten anschließt, zumindest in der Ebene des plättchenförmigen Bohrteils liegt oder

eben zusätzlich einen entsprechenden Schneidwinkel bildet. Damit werden die Späneabfuhr und natürlich die Schnittgeschwindigkeit wesentlich verbessert.

Gerade bei einer solchen Ausgestaltung ist es auch von besonderem Vorteil, daß sich der Schneidwinkel über die Länge der zurückversetzten Schneidkanten ständig verändert. Von einem relativ großen Winkel an dem der Mittelachse zugewandten Endbereich der zurückversetzten Schneidkanten geht es langsam über zu einem relativ kleinen Winkel gegen das freie äußere En¬ de der zurückversetzten Schneidkanten. Je größer also der Durchmesserbereich ist, umso kleiner wird der Schneidwinkel, so daß die Abarbeitbarkeit des Materials gerade im Bereich, wo im größeren Durchmesser mehr abgearbeitet werden muß verbessert wird.

Es ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn gerade der äußerste Bereich wiederum jenen Schneidwinkel erhält, der auch im Bereich der frontseitigen Schneidkanten vorhanden ist. Dies gelingt dann, wenn das frei radial auskragende Ende der zurückversetzten Schneidkanten in ei¬ ner Linie mit den frontseitigen Schneidkanten liegt. Nachdem ja die Auskehlungen parallel zu den frontseitigen Schneidkanten verlaufen, ergibt sich dadurch im Bereich des frei radial auskragen- den Endes der zurückversetzten Schneidkanten der gleiche Schneidwinkel.

Durch besondere Maßnahmen ist es möglich geworden, mit einem plättchenförmigen Bohrteil auch in dünnen Werkstücken, also auch bei der Verbindung von zwei dünnen Blechen, exakt kreisförmige Bohrungen herzustellen, was sich auch für die nachfolgende Befestigung positiv auswirkt. Es können Niete, Schrauben, Dübel oder dergleichen wesentlich wirkungsvoller einge- setzt werden bzw. sie können überhaupt erst dann sinnvoll in die Bohrung eingeschoben wer¬ den, wenn diese Bohrung exakt kreisförmig hergestellt worden ist.

Eine solche Ausbildung eines plättchenförmigen Bohrteils eignet sich aber nicht nur zum Durch¬ bohren von dünnen Werkstücken, sondern kann in gleicher Weise auch für entsprechend dickere Werkstücke eingesetzt werden, da die Bohrleistung mit dieser abgestuften Ausgestaltung auch dort noch wesentlich erhöht werden kann.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale und besondere Vorteile werden in der nachstehenden Be¬ schreibung anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen plättchenförmigen Bohrteil bei einem Einsatz in einem selbstbohrenden Blindniet;

Fig. 2 den Anbohrbeginn eines Bohrteils in einem dünnen Werkstück;

Fig. 3 einen Schnitt durch das Werkstück mit dem fertig gesetzten Blindniet;

Fig. 4 einen Bohrteil in Vorderansicht;

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 eine Schrägsicht eines plättchenförmigen Bohrteils.

In Fig. 1 ist ein selbstbohrender Befestiger in Form eines Blindniets 1 gezeigt, welcher aus einer Niethülse 2, einem Zugdorn 3 sowie einem plättchenförmigen Bohrteil 4 gebildet ist. Der plätt- chenförmige Bohrteil weist zwei Schneidkanten 5 und 6 auf, welche in Einbohrrichtung gesehen den frontseitigen Abschluß des Bohrteils 4 bilden. Zumindest annähernd parallel zu diesen Schneidkanten 5, 6 sind beidseitig an der Oberfläche des Bohrteils 4 Auskehlungen 7, 8 vorge- sehen. Im Bereich der beiden frontseitigen Schneidkanten 5 und 6 sind jeweils Einschnitte 9, 10 vorgesehen, welche zurückversetzte Schneidkanten 1 1 , 12 bilden. Eine erste Begrenzung 13, 14 dieser Einschnitte 9, 10 ist zumindest annähernd parallel zur Mittelachse 15 des Bohrteils 4 aus¬ gerichtet. Die zweite, die zurückversetzte Schneidkante 1 1 , 12 bildende Begrenzung verläuft spitzwinklig zur Mittelachse 15. Ein wesentliches Merkmal ist dabei, daß die Einschnitte 9, 10 im Bereich der axialen Erstreckung der Auskehlungen 7 ausgebildet sind. Der von den zurückver¬ setzten Schneidkanten 1 1 , 12 miteinander eingeschlossene Winkel liegt zweckmäßig im Bereich zwischen 160° und 180° und ist somit wesentlich größer als der von den beiden frontseitigen Schneidkanten 5 und 6 eingeschlossene Winkel. Vorteilhaft ist der Winkel, den die beiden zu¬ rückversetzten Schneidkanten 1 1 , 12 miteinander einschließen, geringfügig kleiner als 180°, so daß die Gefahr ausgeschlossen ist, am Schluß des Bohrvorganges eine ringförmige Scheibe aus dem zu durchbohrenden Material herauszutrennen. Es ist dadurch auch weniger die Gefahr gege¬ ben, daß sich der Bohrteil am Schluß des Bohrvorganges einfrißt bzw. einrastet, so daß eine Störung des Bohrvorganges ausgeschlossen ist.

Aus allen Darstellungen der Zeichnung ist ersichtlich, daß die größte axiale Erstreckung E der Einschnitte 9, 10 maximal bis zur halben Breite B der Auskehlungen 7, 8 führt. Dabei ist gerade darauf geachtet, daß die größte axiale Erstreckung E der Einschnitte 9, 10 bis zur tiefsten Ein¬ dringung der Auskehlung 7, 8 in den Bohrteil 4 führt. Dies ist also am Übergang 16 bei den im Querschnitt bogenförmig verlaufenden Auskehlungen 7, 8 der Fall. Dann ist, wie aus Fig. 6 auf¬ grund der eingetragenen Schraffierungslinien deutlich ersichtlich ist, der Vorteil gegeben, daß über die ganze Länge der zurückversetzten Schneidkanten. 1 1 , 12 unterschiedliche Schneidwin¬ kel vorhanden sind. Der Schneidwinkel wird also, je weiter die Schneidkanten 1 1 , 12 nach

außen führen, kleiner. Dies ergibt sich einfach aufgrund der vorgegebenen Auskehlungen 7, 8 und aufgrund der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung der Einschnitte und somit der zurückversetzten Schneidkanten 1 1 , 12.

Bei einer besonderen Ausgestaltung liegt das frei radial auskragende Ende 17 der zurückversetz- ten Schneidkanten 1 1 , 12 in einer Linie 18 mit den frontseitigen Schneidkanten 5 bzw. 6.

An die frontseitigen Schneidkanten 5 und 6 schließen ebenso wie an die zurückversetzten Schneidkanten 1 1 , 12 spitzwinklig zur Ebene des Bohrteils 4 abfallende Flächen 19 bzw. 20 an, die ebenfalls einen Einfluß auf den Schneidwinkel haben. In diesem Zusammenhang ist es gerade dann, wenn tiefere Bohrungen hergestellt werden sollen, zusätzlich vorteilhaft, wenn auch die seitlichen Begrenzungsflächen 21 und 22 des plättchenförmigen Bohrteils der Eindrehrichtung abgewandt spitzwinklig geneigt sind, um dadurch Verreibungen an der Bohrungswand zu verhin¬ dern.

Der plättchenförmige Bohrteil kann als getrenntes Werkstück hergestellt und mit dem Befestiger form- und/oder kraftschlüssig verbunden werden. Es ist dann möglich, den Bohrteil und den Be- festiger selbst oder eben Teile des Befestigers aus einem anderen Material bzw. einem anderen Materialgefüge zu fertigen. Dann ist es auch in sinnvoller Art und Weise möglich, die plättchen¬ förmigen Bohrteile in einem Stanzverfahren herzustellen. Denkbar wäre es aber grundsätzlich auch, einstückig am Befestiger ausgebildete Bohrteile, die eben von ihrer Form her plättchenför- mig ausgebildet sind, auf die erfindungsgemäße Art und Weise auszubilden, so daß auch bei sol- chen Befestigern die gleichen Vorteile erzielt werden können. Eine solche Variante ist dann denk¬ bar, wenn der Befestiger aus einem härtbaren Material besteht bzw. zumindest einen Teilab¬ schnitt aus härtbarem Material aufweist.

In der Beschreibung ist zwar stets davon ausgegangen worden, daß der plättchenförmige Bohr¬ teil gemäß der vorliegenden Erfindung für selbstbohrende Befestiger einzusetzen ist. Es wäre aber durchaus möglich, einen solchen plättchenförmigen Bohrteil auch als Einsatzteil bzw. als Endteii eines Bohrers an sich einzusetzen, ohne daß dieser Bohrer dann auch zugleich ein Befe¬ stigungselement wäre.




 
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