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Die Erfindung betrifft ein mit Hilfe einer Bohrschraube an einer Montagebasis zu befestigendes Bauteil mit einem Durchgangsloch für die Bohrschraube sowie ein Verfahren zur Befestigung eines solchen Bauteils.
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Eine Bohrschraube ist eine Schraube, die sich während des Eindrehens sowohl das Gewinde, als auch das Loch selbst schneidet. Hierzu weisen Bohrschrauben an ihrer Schaftspitze spezielle Bohrschneiden auf. Derartige Bohrschrauben werden auch als gewindefurchende Bohrschrauben bezeichnet.
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Bei der Verwendung einer solchen Bohrschraube besteht die Schwierigkeit, die Schraube mittig relativ zu dem Durchgangsloch zu positionieren, was für ein gradliniges Führen der Bohrschraube und ein Erreichen des gewünschten Bohr- und Einschraubwinkels erforderlich ist.
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Darüber hinaus ist die Verwendung von Bohrschrauben dort problematisch, wo die bei dem Gewindeschneiden entstehenden Bohrspäne zu einer unerwünschten Verschmutzung der Umgebung führen können. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von Bohrschrauben in der Nähe von Schaltanlagen und elektrischen Geräten der Fall.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verbreiten der bei dem Schraubvorgang entstehenden Bohrspäne zu verhindern und zugleich eine mittige Positionierung der Bohrschraube in dem Durchgangsloch zu erleichtern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Danach zeichnet sich das erfindungsgemäße Bauteil, das mit Hilfe einer Bohrschraube an einer Montagebasis befestigbar ist, durch ein Durchgangsloch für die Bohrschraube aus, wobei der Durchmesser des Durchgangslochs an wenigstens einer Stelle derart verringert ist, dass an dieser Stelle eine einen geringeren Durchmesser als der Schaft der Bohrschraube aufweisende Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der Bohrspitze der Bohrschraube ausgebildet ist. Darüber hinaus ist das Bauteil mit einem sich in Einschraubrichtung an die Aufnahmeöffnung anschließenden Auffangbereich zum Auffangen von Bohrspänen versehen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Befestigung eines Bauteils mit einem Durchgangsloch an einer Montagebasis mit Hilfe einer Bohrschraube zeichnet sich dadurch aus, dass die Bohrschraube mit ihrer Bohrspitze in eine an wenigstens einer Stelle des Durchgangslochs vorgesehene, den Durchmesser des Durchgangslochs verringernde Aufnahmeöffnung eingesetzt und in Einschraubrichtung in das Bauteil eingeschraubt wird, wodurch ein sich in Einschraubrichtung an die Aufnahmeöffnung anschließender Auffangbereich zum Auffangen von Bohrspänen im Bereich des Durchgangsloches abgedichtet wird.
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Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Bauteil erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
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Eine Kernidee der Erfindung ist es, mit Hilfe eines bauteileigenen Auffangbereiches für die Bohrspäne eine unkontrollierbare und unerwünschte Verschmutzung des Montagebereiches zu verhindern. Der Auffangbereich wird dabei im Bereich des Durchgangsloches nach außen hin abgedichtet, also in der Richtung, von der aus die Bohrschraube in das Durchgangsloch eingeführt wird. Das Abdichten erfolgt dabei, indem das Durchgangsloch an wenigstens einer Stelle einen verringerten Durchmesser aufweist, so dass sich ein Durchgangslochverschluss mit einer Aufnahmeöffnung für die Bohrspitze der Bohrschraube ergibt. Die Aufnahmeöffnung dient dabei zur mittigen Positionierung der Bohrschraube relativ zu dem Durchgangsloch. Bei dem Einschrauben wird die Aufnahmeöffnung auf den Schaftdurchmesser der Bohrschraube aufgeweitet und liegt dann während des gesamten Schraubvorgangs und darüber hinaus eng an der Schaftwand der Bohrschraube an, so dass die bei dem Schraubvorgang anfallenden Bohrspäne nicht aus dem Bohrloch herausgezogen werden, dann abreißen und die Montageumgebung verschmutzen, sondern statt dessen auf der dem Auffangbereich zugeordneten Seite des Bauteils verbleiben und in diesem Auffangbereich eingeschlossen werden.
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Die Engstelle in dem Durchgangsloch erfüllt somit eine Doppelfunktion. Einerseits ermöglicht sie als Positionierungshilfe eine präzise Positionierung der Spitze der Bohrschraube. Andererseits gewährleistet sie das Abdichten des Auffangbereiches nach einer Seite des Bauteils.
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Die Bohrspitze besteht aus einem sich an den Gewindeschaft anschließenden, sich konisch verjüngenden Schaftabschnitt mit Schneidkanten, deren Umfangsverlauf mehr oder weniger von einer Kreisform abweicht. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Form der Aufnahmeöffnung an den Umfangsverlauf der Bohrspitze angepasst derart, dass die Bohrspitze die Aufnahmeöffnung im Wesentlichen vollständig ausfüllt. Somit wird sichergestellt, dass tatsächlich eine exakt mittige Positionierung der Bohrschraube relativ zu dem Durchgangsloch erfolgt. Die Form der Aufnahmeöffnung ist entsprechend dem Umfangsverlauf der Bohrspitze vorzugsweise oval oder eiförmig. Weicht der Umfangsverlauf der Bohrspitze von der Kreisform ab, wird damit zugleich ein selbsttätiges Positionieren der Bohrschraube ermöglicht, da sich bei einem losen Einlegen der Bohrschraube in das Durchgangsloch – ggf. unterstützt durch eine Führung des Schraubenkopfes, wie weiter unten näher beschrieben wird – die Bohrspitze derart in der Aufnahmeöffnungpositionieren wird, dass sie möglichst tief in dieser einliegt, was zu einem bestmöglichen Ausfüllen der Aufnahmeöffnung führt.
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Der Auffangbereich ist vorzugsweise als bauteileigene Auffang- bzw. Aufnahmekammer ausgebildet derart, dass er die Bohrspäne zwischen dem Bauteil einerseits und der Montagebasis andererseits einschließt, sobald sich das Bauteil in seiner Montageendposition an der Montagebasis befindet. Der Auffangbereich ist dabei vorzugsweise als Aussparung an der der Montagebasis zugewandten Seite des Bauteils bzw. als Freischnitt realisiert derart, dass er in Einschraubrichtung gesehen nach hinten, also in Richtung der Montagebasis, offen ist, seitlich von Bauteilabschnitten begrenzt wird und nach vorn, d. h. in Richtung der dem Auffangbereich gegenüberliegenden Seite des Bauteils, durch die das Durchgangsloch ausfüllende Bohrschraube abgedichtet ist.
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Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung des Auffangbereiches erwiesen, bei der wenigstens ein, vorzugsweise aber zwei oder mehrere Teilauffangbereiche vorgesehen sind, die sich flügelartig von dem Durchgangsloch, welches das Zentrum des Auffangbereiches bildet, seitlich weg erstrecken. Durch die Verwendung von zwei, sich an gegenüberliegenden Seiten des Durchgangsloches von diesem weg erstreckenden, im wesentlichen kreissegmentförmigen Teilauffangbereichen kann nicht nur eine unnötige Schwächung des Bauteils in dem unmittelbar an das Durchgangsloch angrenzenden Bereich vermieden werden. Durch die Kreissegmentform, bei der die sich gegenüberliegenden Wände des Teilauffangbereiches in dem unmittelbar an das Durchgangsloch angrenzenden Bereich einen kleineren Abstand zueinander haben, als an dem von dem Durchgangsloch entfernten Ende des Teilauffangbereiches ergibt sich zudem eine Keilform, welche einen sicheren Transport der Bohrspäne aus dem dem Durchgangsloch zugeordneten zentralen Bereich des Auffangbereiches hin zu den aufnahmefähigeren Enden der Teilauffangbereiche bewirkt.
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Als ganz besonders vorteilhaft für eine sichere Positionierung der Bohrschraube mittig zu dem. Durchgangsloch sind in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung benachbart zu der dem Auffangbereich gegenüberliegenden Öffnung des Durchgangslochs eine Anzahl von Aufnahmeelementen vorgesehen. Diese Aufnahmeelemente dienen vorzugsweise nicht nur zum Halten der Bohrschraube, insbesondere zum Halten des. Schraubenkopfes, mittig zum Durchgangsloch in der Montageausgangsposition, sondern vorteilhafterweise zugleich auch zum Führen der Bohrschraube in Einschraubrichtung. Bei einer derartigen Ausführung wird die Bohrschraube mit anderen Worten sowohl im Bereich ihres Kopfes, als auch im Bereich der Bohrspitze in die gewünschte Ausgangsposition gelenkt, dort exakt ausgerichtet und gehalten sowie – bei entsprechender Ausgestaltung der Aufnahmeelemente – während des Schraubvorgangs entlang der gewünschten Einschraubrichtung geführt.
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Die Aufnahmelemente sind beispielsweise in Form von in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Durchgangsloch an dem Bauteil angebrachten, sich entsprechend dem Verlauf des Durchgangsloches vorzugsweise senkrecht aus der Oberfläche des Bauteils heraus erstreckenden Stegen ausgeführt. Ein sicheres Halten und/oder Führen der Bohrschraube, insbesondere des Schraubenkopfes, wird beispielsweise durch drei in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordneten kreisbogenförmig ausgebildeten bzw. angeordneten Stegen erreicht, die zwischen sich einen Aufnahmeraum ausbilden, der in seiner Abmessung auf die Größe des Schraubenkopfes abgestimmt ist.
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Als Aufnahmelement kann alternativ hierzu jedoch beispielsweise auch eine mit dem Bauteil verbundene rohrförmige Hülse dienen. Die Aufnahmelemente können dabei mit dem Bauteil lösbar oder aber einstückig verbunden sein. Eine einstückige Ausführung ist dann besonders einfach realisierbar, wenn die Form des Bauteils mit möglichst wenig Aufwand individuell gestaltbar ist, beispielsweise wenn es sich bei dem Bauteil um ein Zinkgussteil oder ein Kunststoffteil handelt, das im Spritzgussverfahren hergestellt werden kann.
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Im montierten Zustand des Bauteils an der Montagebasis sind die Bohrspäne in der gebildeten Aufnahmekammer eingeschlossen und verbleiben dort solange, bis das Bauteil von der Montagebasis wieder abgenommen wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 ein mit Hilfe einer Bohrschraube an einer Montagebasis befestigtes Bauteil,
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2 ein Bauteil mit einem Durchgangsloch mit Aufnahmeöffnung,
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3 eine Schnittdarstellung durch das Bauteil,
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4 das Bauteil mit in die Aufnahmeöffnung eingesetzter Bohrspitze,
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5 das Bauteil mit freigebortem Durchgangsloch,
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6 verschiedene im Zusammenhang mit dem Bauteil verwendbare Aufnahmelemente.
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Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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In 1 ist ein Bauteil 1, hier ein Zinkgussteil, mit Hilfe einer Bohrschraube 2 an einer Montagebasis in Gestalt eines Profilelementes 3 befestigt. Bei der Bohrschraube 2 handelt es sich im Beispiel um eine Schraube vom Typ M5x15. Das anzuschraubende Bauteil 1 weist ein Durchgangsloch 4 auf. Aufgabe der Bohrschraube 2 ist es, ein Gewinde in das Profilelement 3 zu bohren und zu furchen und im Ergebnis das Bauteil 1 an dem Profilelement 3 zu fixieren. Zum Auffangen von Bohrspänen ist an der dem Profilelement 3 zugewandten Rückseite 5 des Bauteils 1 ein Auffangbereich 6 vorgesehen.
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2 zeigt einen Blick in das Durchgangsloch 4 von der dem Profilelement 1 abgewandten Vorderseite 7 des Bauteils 1. Das Durchgangsloch 4 weist an seinem oberen, an der Vorderseite 7 des Bauteils 1 austretendem Ende einen Abschnitt 8 auf, der gegenüber dem Hauptabschnitt 9 des Durchgangslochs 4 einen stark vergrößerten Durchmesser aufweist. Dieser Endabschnitt 8 dient zur Aufnahme des Schraubenkopfes 11 derart, dass die Oberseite 12 des Schraubenkopfes 11 im montierten Zustand im Wesentlichen bündig mit der Oberfläche der Bauteilvorderseite 7 abschließt, vgl. hierzu auch 3.
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An der der Bauteilvorderseite 7 gegenüberliegenden Rückseite 5 ist der Auffangbereich 6 für die Bohrspäne in Form einer Aussparung vorgesehen. Dabei sind zwei kreissegmentförmige Teilauffangbereiche 13, 14 vorgesehen, die sich an gegenüberliegenden Seiten des Durchgangsloches 4 flügelartig von diesem weg erstrecken. Die sich im Übergangsbereich von dem Durchgangsloch 4 und den Teilauffangbereichen 13, 14 ergebenden Keile 15 bewirken, dass die Bohrspähne sich selbstätig aus der Mitte des Auffangbereiches 6 hin zu den Enden 16 der Teilauffangbereiche 13, 14 bewegen, wo sie dauerhaft verbleiben.
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Auf der Höhe des bauteilseitigen Bodens 17 des Auffangbereiches weist das Durchgangsloch 4 eine Engstelle 18 auf derart, dass das dort austretende Ende des Durchgangslochs 4 mit einer Art Verschluss 19 einen gegenüber dem Hauptabschnitt 9 des Durchgangslochs 4 verringerten Durchmesser aufweist. Die derart in dem Durchgangslochverschluss 19 ausgebildete Aufnahmeöffnung 21 ist genau mittig im Durchgangsloch 4 positioniert derart, dass das Zentrum der Aufnahmeöffnung 21 in der Mitte des Durchgangslochs 4 und damit auf der Mittellängsachse 22 des Durchgangslochs 4 angeordnet ist. Die Aufnahmeöffnung 21 selbst weist eine ovale Form auf, die an den Umfangsverlauf 23 der Bohrspitze 24 mit ihren Schneidkanten 25, wie in 5 abgebildet, angepasst ist. Die Materialstärke des Durchgangslochverschlusses 19 beträgt in dem abgebildeten Beispiel ca. 0,3 bis 0,5 mm.
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Für den Schraubvorgang wird die Bohrschraube 2 mit ihrer Bohrspitze 24 in die Aufnahmeöffnung 21 eingesetzt, vgl. 4. Bei einem Einschrauben der Bohrschraube 2 in Einschraubrichtung 26 nimmt die Bohrspitze 24 zunächst den von den Lochwänden 27 in das Durchgangsloch 4 hinein stehenden Teil des Durchgangslochverschlusses 19 soweit weg, wie dies für einen ungehinderten Durchtritt des Schraubenschaftes 28 notwendig ist. Im Ergebnis liegt das verbleibende Material des Durchgangslochverschlusses 19 bei eingeschraubter Bohrschraube 2 eng an dem Schraubenschaft 28 an. Diese Montageendposition ist in den Figuren nicht abgebildet. 5 stellt die Situation dar, in welcher die Bohrspitze 24 das überschüssige Material bereits entfernt hat. Im vorliegenden Beispiel entspricht der dadurch erzeugte Durchmesser der entstandenen Öffnung im Durchgangslochverschluss 19 im Wesentlichen dem Durchmesser des Durchgangsloches 4. Je nach Abstimmung der Durchmesser von Bohrschraube 2 und Durchgangsloch 4 aufeinander, kann die Bohrschraube 2 bei dem Einschraubvorgang auch bereits ein Gewinde in das Durchgangsloch 4 furchen. Es kann jedoch auch eine Bohrschraube 2 verwendet werden, die einen gegenüber dem Durchmesser des Durchgangsloches 4 geringeren Schaftdurchmesser aufweist, so dass das Gewinde ausschließlich in die Montagebasis 3 eingebracht wird.
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Bei der in 5 abgebildeten Darstellung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit die Bohrschraube 2 in einer Stellung dargestellt, in der sie nach dem Freischneiden des Durchgangslochverschlusses 19 an dem unteren Durchgangslochendabschnitt wieder ein Stück entgegen der Einschraubrichtung 26 herausbewegt wurde, um den Blick auf den freigeschnittene Durchgangslochverschluss 19 freizugeben.
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In 6 ist ein Bauteil mit zwei verschiedenen Aufnahmeelementen zur Aufnahme und Führung des Schraubenkopfes 11 abgebildet. Dabei sind die Aufnahmeelemente zu einen als in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Durchgangsloch 4 an dem Bauteil angebrachte, senkrecht aus der Vorderseite 7 des Bauteils 1 heraus erstreckenden Stege 29 ausgeführt, die kreisbogenförmig angeordnet sind und zwischen sich einen Aufnahmeraum 31 für den Schraubenkopf 11 bilden. Zum anderen wird als Aufnahmelement eine mit dem Bauteil 1 verbundene rohrförmige Hülse 32 dargestellt, deren Innendurchmesser auf den Durchmesser des Schraubenkopfes 11 abgestimmt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteil
- 2
- Bohrschraube
- 3
- Montagebasis, Profilelement
- 4
- Durchgangsloch
- 5
- Bauteilrückseite
- 6
- Auffangbereich
- 7
- Bauteilvorderseite
- 8
- Endabschnitt, Schraubenkopfaufnahme
- 9
- Durchgangslochhauptabschnitt
- 10
- (frei)
- 11
- Schraubenkopf
- 12
- Schraubenkopfoberseite
- 13
- erster Teilauffangbereich
- 14
- zweiter Teilauffangbereich
- 15
- Keil
- 16
- Teilauffangbereichsende
- 17
- Auffangbereichsboden
- 18
- Engstelle
- 19
- Durchgangslochverschluss
- 20
- (frei)
- 21
- Aufnahmeöffnung
- 22
- Mittellängsachse
- 23
- Umfangsverlauf
- 24
- Bohrspitze
- 25
- Schneidkante
- 26
- Einschraubrichtung
- 27
- Lochwand
- 28
- Schraubenschaft
- 29
- Aufnahmeelement, Steg
- 30
- (frei)
- 31
- Aufnahmeraum
- 32
- Aufnahmeelement, Hülse