DE10311471A1

DE10311471A1 - Gewindeformende Schraube für Untergründe aus harten Vollbaustoffen

Info

Publication number: DE10311471A1
Application number: DE10311471A
Authority: DE
Inventors: Albert Frischmann
Original assignee: Fischerwerke Artur Fischer GmbH and Co KG
Current assignee: Fischerwerke GmbH and Co KG
Priority date: 2003-03-15
Filing date: 2003-03-15
Publication date: 2004-09-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine gewindeformende Schraube (1) für Untergründe (8) aus harten Vollbaustoffen mit einem Schraubenkopf (2) und einem Schraubenschaft (3), deren Gewinde (4) mit Gewindeflanke (6) und Gewindekern (5) sich zumindest teilweise über die Länge des Schraubenschafts (3) erstreckt. Bekannt sind derartige Schrauben, die in ein Bohrloch (9) mit einer aushärtbaren Masse (10) eingeschraubt werden, wobei nach dem Aushärten der Masse (10) das Gewinde (4) der Schraube (1) teilweise im Untergrund (8) und teilweise in der ausgehärteten Masse (10) eingebettet ist. Um eine derartige Schraube zu schaffen, die auch für die Zugzone geeignet ist, schlägt die Erfindung vor, dass der Gewindekern (5) wendelartig konisch geformt ist, wobei sich der Durchmesser des Gewindekerns (5) zur Gewindeflanke (6) hin entlang der Einbringrichtung der Schraube (1) vergrößert (Figur 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Gewindeformende Schraube für Untergründe aus harten Vollbaustoffen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Derartige Schrauben sind beispielsweise aus DE 198 20 671 A1 bekannt. Die bekannten Schrauben sind insbesondere zur Befestigung von Gegenständen an Untergründen aus Beton geeignet und weisen einen Schraubenkopf und einen Schraubenschaft auf. Das Gewinde mit einem Gewindekern und einer Gewindeflanke erstreckt sich zumindest teilweise über die Länge des Schraubenschafts. Um einerseits ein geringes Einschraubmoment und andererseits eine hohe Auszugsfestigkeit zu erreichen, wird die Schraube in ein Bohrloch mit einer aushärtbaren Masse eingeschraubt. Die Gewindeflanke dringt dabei nur zu einem geringen Teil in den umgebenden Untergrund ein, wodurch nur ein geringes Einschraubmoment notwendig ist. Nach dem Aushärten ist das Gewinde teilweise in Vollbaustoff und teilweise in der ausgehärteten Masse eingebettet. Hierdurch wird eine hohe Auszugsfestigkeit erreicht. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass die Schraube im Gegensatz zu Verbundankern sofort belastbar ist. Die in der Druckschrift DE 198 20 671 A1 vorgeschlagene Schraube hat allerdings den Nachteil, dass sie für gerissenen Beton ungeeignet ist. Das Gewinde weist einen zylindrischen Gewindekern und eine hierauf wendelartig angeordnete Gewindeflanke auf, wobei die Gewindeflanke einen rechteckigen, radial nach außen weisenden Querschnitt aufweist. Reißt der umgebende Untergrund, wie dies im Bereich der Zugzone bei Beton üblich ist, so verliert die Schraube an tragendem Hinterschnitt, wodurch die Auszugsfestigkeit erheblich gemindert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Schraube der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch für die Zugzone geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Schraube weist einen wendelartigen konisch geformten Gewindekern auf, wobei sich der Durchmesser des Gewindekerns zur Gewindeflanke hin entlang der Einbringrichtung der Schraube vergrößert. Sollte die Schraube auf Grund eines Risses im Untergrund an der Gewindeflanke nur noch unzureichenden Halt finden und auch der Gewindekern von der umgebenden ausgehärteten Masse abgelöst werden, so wird sich die Schraube etwas axial verschieben, dann aber wieder aufgrund der Konizität des Gewindekerns sicheren Halt finden. Die geringe axiale Verschiebung wird in der Regel unkritisch für die Befestigung des Gegenstand sein, zeigt aber an, dass es im Untergrund zu Rissen gekommen ist. Hierin besteht ein Vorteil gegenüber dem genannten Stand der Technik, da bei diesem die Schraube sich entweder gar nicht bewegt oder vollständig ausreißt. Es ergeben sich beim Stand der Technik also keinerlei Anzeichen für eine mögliche Gefährdung der Befestigung.

Ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen, können selbstverständlich auch in dem Bereich des Schraubenschafts, der kein Gewinde aufweist, ein oder mehrere konische Abschnitte angeordnet sein.

In einer bevorzugten Ausführung geht der wendelartige konische Gewindekern ohne Absatz in die Gewindeflanke über. Hierdurch wird erreicht, dass im Falle eines Reißens des Untergrunds und einer damit verbundenen Aufweitung des Bohrlochs die Schraube sich sofort axial verschiebt. Im Falle eines Absatzes zwischen Gewindekern und Gewindeflanke könnte es dagegen dazu kommen, dass bei geringer Belastung der Schraube der entsprechende Hinterschnitt dafür sorgt, dass sich die Schraube nicht verschiebt. Ein Riss im Untergrund würde damit nicht erkennbar sein. Erst bei größerer Belastung, die zu einem Ausbrechen des hinterschneidenden Materials führt, kommt es zu einer axialen Verschiebung der Schraube.

Vorzugsweise ist die Mantellinie des wendelartigen konischen Gewindekerns konkav, so dass ein absatzloser Übergang von Gewindekern zu einer scharfkantigen Gewindeflanke ermöglicht wird. Selbstverständlich ist eine solche Krümmung aber auch in Verbindung mit einem Absatz zwischen Gewindekern und Gewindeflanke denkbar.

In einer Ausführungsform ist die Gewindeflanke nur über einen Teil des Gewindes ausgeformt, das heißt, dass der Außendurchmesser des Gewindes in dem anderen Teil des Gewindes gleich oder kleiner als der Bohrlochdurchmesser ist. Hieraus ergibt sich, dass das Einschraubmoment gegenüber einer über die gesamte Länge ausgeformten Gewindeflanke geringer ist, wohingegen die Auszugsfestigkeit dennoch aufgrund der Hinterschneidungen in der ausgehärteten Masse hoch ist.

Als weitere Möglichkeit zur Verringerung des Einschraubmoments sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Gewindeflanke eine Schneidzahnung aufweist. Gegenüber einer zahnlosen Gewindeflanke wird die Gewindefurche im Bohrloch nicht vorrangig verdrängend geformt, sondern durch Herausbrechen bzw. Herausfräsen des Materials.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Schraube im Verwendungszustand; und
2 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels im Verwendungszustand.
Die in 1 dargestellte Schraube 1 besteht aus einem Schraubenkopf 2 und einem Schraubenschaft 3. Der Schraubenschaft 3 weist ein Gewinde 4 auf, mit einem Gewindekern 5 und einer Gewindeflanke 6. Die Schraube 1 dient der Befestigung eines Gegenstands 7 an einem Untergrund 8 aus Beton. Dazu wird zunächst ein Bohrloch 9 in den Untergrund 8 eingebracht und mit einer aushärtbaren Masse 10 teilweise befüllt. Die Masse 10 (hier im ausgehärteten Zustand gezeichnet) kann beispielsweise ein mit Zuschlägen versehenes Kunstharz sein. Im Weiteren wird die Schraube 1 durch die Bohrung 11 des Gegenstands 7 und die Unterlegscheibe 12 gesteckt und in das Bohrloch 9 eingedreht. Dabei formt sich die Gewindeflanke 6 ihre Gewindefurche und der Schraubenschaft 3 verdrängt die aushärtbare Masse 10 derart, dass er im Wesentlichen vollständig von ihr umschlossen wird. Bereits in diesem Zustand ist die Schraube 1 belastbar, wenn auch nur mit Kräften, die für Montagezwecke zwar meist ausreichen aber noch nicht den im ausgehärteten Zustand der Masse 10 erreichbaren Belastungen entsprechen. Im ausgehärteten Zustand der Masse 10 bildet insbesondere die wendelartige, konische Form des Gewindekerns erhebliche Hinterschneidungen, die zu einer hohen Auszugsfestigkeit führen. Sollte der Untergrund 8 aufgrund einer Zugbeanspruchung reißen, sich hierdurch das Bohrloch 9 aufweiten und der Gewindekern 5 sich von der umgebenden ausgehärteten Masse 10 ablösen, so verschiebt sich die Schraube 1 bei axialer Zugbelastung entgegen der Einbringrichtung. Aufgrund der Konizität des Gewindekerns 5 findet sie dann aber wieder sicheren Halt in der ausgehärteten Masse 10. Hierdurch ist die Schraube 1 insbesondere auch für die Zugzone geeignet.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Mantellinie 13 konkav ausgeformt und der Gewindekern 5 geht absatzlos in die Gewindeflanke 6 über. Hierdurch ist gewährleistet, dass sich die Schraube 1 auch schon bei geringen, rissbedingten Bohrlocherweiterungen axial verschiebt und hierdurch wieder großflächig Halt bekommt. Die Schneidzahnung 14 auf der Gewindeflanke 6 sorgt für eine leichte Einschraubbarkeit der Schraube, da die entsprechende Gewindefurche in die Bohrlochwand 15 eingefräst wird.
Bei der Beschreibung des in 2 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiels soll lediglich auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel hingewiesen werden. Das Gewinde 4a dieser Schraube 1a weist ebenfalls einen Gewindekern 5a und eine Gewindeflanke 6a auf, wobei die Gewindeflanke 6a nicht über die gesamte Länge des Gewindes 4a ausgeformt ist. Gegenüber einer über die gesamte Länge ausgeformten Gewindeflanke ergibt sich hierdurch ein geringeres Einschraubmoment. Aufgrund des längeren Gewindekerns 5a ist dagegen die Auszugsfestigkeit im ausgehärteten Zustand der Masse 10 unvermindert. Die Geometrie des Gewindes 4a ist insgesamt weniger komplex und daher einfacher herstellbar als im zuvor dargestellten Ausführungsbeispiel.

Claims

Gewindeformende Schraube (1) für Untergründe (8) aus harten Vollbaustoffen mit Schraubenkopf (2) und Schraubenschaft (3), deren Gewinde (4) mit Gewindeflanke (6) und Gewindekern (5) sich zumindest teilweise über die Länge des Schraubenschafts (3) erstreckt, wobei die Schraube (1) in ein Bohrloch (9) mit einer aushärtbaren Masse (10) eingeschraubt wird, und wobei nach dem Aushärten der Masse (10) das Gewinde (4) der Schraube (1) teilweise im Untergrund (8) und teilweise in der ausgehärteten Masse (10) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindekern (5) wendelartig konisch geformt ist, wobei sich der Durchmesser des Gewindekerns (5) zur Gewindeflanke (6) hin entlang der Einbringrichtung der Schraube (1) vergrößert.
Gewindeformende Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wendelartige konische Gewindekern (5) ohne Absatz in die Gewindeflanke (6) übergeht.
Gewindeformende Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wendelartige konische Gewindekern (5) eine konkave Mantellinie (13) aufweist.
Gewindeformende Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeflanke (6) nur über einen Teil des Gewindes (4) ausgeformt ist.
Gewindeformende Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeflanke (6) eine Schneidzahnung (14) aufweist.