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Die
Erfindung betrifft ein Befestigungselement nach Patentanmeldung
DE 103 45 118 (Stammanmeldung)
zur Verankerung in einem kurzen, nicht hinterschnittenen Sackloch
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Das Befestigungselement ist insbesondere dazu vorgesehen,
eine Befestigungsmöglichkeit
an einem plattenförmigen
Bauteil beispielsweise aus Baustahl zu schaffen, um ein weiteres
Bauteil daran befestigen zu können.
Dabei soll das plattenförmige
Bauteil nicht durchbohrt werden, weswegen eine nur vergleichsweise
kurze Verankerungstiefe zur Verfügung
steht, insbesondere wenn ein Durchmesser des Sacklochs ungefähr gleich groß wie eine
Dicke des Bauteils ist. Kurz ist im Verhältnis zum Durchmesser des Sacklochs
zu verstehen.
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Aus
der
EP 440 896 B1 ist
ein Befestigungselement bekannt, das zur Verankerung in einem hinterschnittenen
Bohrloch in einem plattenförmigen Bauteil,
beispielsweise einer Fassadenplatte vorgesehen ist. Das bekannte
Befestigungselement weist einen Schaft mit einem Spreizkonus an
einem Schaftende auf, der sich in Richtung vom Schaft weg erweitert.
Auf dem Schaft befindet sich ein in Seitenansicht gesehen wellenförmig gebogener
Ring, der zur Verankerung auf den Spreizkonus aufgeschoben wird
und sich dadurch aufweitet. Der aufgeweitete Ring hintergreift die
Hinterschneidung des Bohrlochs.
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Das
bekannte Befestigungselement lässt sich
zwar in einer Platte verankern, die verhältnismäßig dünn in Bezug auf einen Bohrlochdurchmesser sein
kann, es hat jedoch den Nachteil, dass es eine Hinterschneidung
zur Verankerung benötigt.
Die Herstellung der Hinterschneidung erfordert einen zusätzlichen
Aufwand.
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Die
Stammanmeldung
DE 103 45 118 zur vorliegenden
Patentanmeldung gibt ein Befestigungselement an, das in einem nicht
hinterschnittenen und im Verhältnis
zum Durchmesser kurzen Sackloch verankerbar ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, die Verankerbarkeit des Befestigungselements zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Befestigungselement
weist eine rohrförmige
und vorzugsweise ungeschlitzte Spreizhülse auf, die sich auf dem Schaft
befindet und auf dem Schaft verschiebbar ist. Zum Verankern im Sackloch wird
das Befestigungselement mit dem Spreizkonus voraus in das Sackloch
eingesetzt und die Spreizhülse
auf den Spreizkonus aufgeschoben. Beim Aufschieben weitet der Spreizkonus
die Spreizhülse
in deren dem Spreizkonus zugewandten Stirnbereich auf. Der aufgeweitete
Stirnbereich drückt
sich in eine Lochwandung des Sacklochs ein und verankert dadurch
das Befestigungselement im Sackloch. Es entsteht eine form- und
kraftschlüssige
Verbindung zwischen der im vorderen Stirnbereich aufgeweiteten Spreizhülse und
dem Sackloch, wodurch eine hohe Verankerungskraft auch in einem
kurzen Sackloch erreicht wird.
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Sitzt
der Spreizkonus mit seinem dem Schaft abgewandten, im Durchmesser
größeren Ende
auf einem Grund des Sacklochs auf, kann es vorkommen, dass die Spreizhülse beim
Aufschieben auf den Spreizkonus am Grund des Bohrlochs aufsitzt.
Dies ist insbesondere bei einem verhältnismäßig großen Durchmesser des Sacklochs
der Fall, wenn ein vergleichsweise großer Ringspalt zwischen dem
im Durchmesser größeren Ende
des Spreizkonus und einer Lochwandung besteht. Der Grund des Sacklochs
behindert das Aufschieben der Spreizhülse auf den Spreizkonus und
damit das Aufweiten der Spreizhülse.
Folge kann eine verschlechterte Verankerung des Befestigungselements
im Sackloch sein. Deswegen sieht die Erfindung einen axialen Fortsatz des
Schafts auf der dem Schaft abgewandten und im Durchmesser größeren Seite
des Spreizkonus vor. Der Spreizkonus des erfindungemäßen Befestigungselements
sitzt dadurch nicht mit seinem im Durchmesser größeren Ende auf dem Grund des Sacklochs
auf, sondern es sitzt der axiale Fortsatz am Grund des Sacklochs
auf. Der Spreizkonus hat dadurch axialen Abstand vom Grund des Sacklochs, wobei
ein kurzer Abstand des Spreizkonus vom Grund des Sacklochs, d.h.
ein axial kurzer Fortsatz genügt.
Der axiale Fortsatz sollte kurz gehalten werden, um die notwendige
Verankerungstiefe und damit die Tiefe des Sacklochs nicht unnötig zu verlängern. Durch
den axialen Fortsatz wird ein axialer Abstand zwischen dem Sackloch
und der Spreizhülse
gewonnen, so dass der Grund des Sacklochs die axiale Verschiebung
und damit die Aufweitung der Spreizhülse nicht behindert. Die Erfindung
hat den Vorteil einer verbesserten Verankerbarkeit des Befestigungselements
im Sackloch weil ein Grund des Sacklochs das Aufschieben der Spreizhülse auf
den Spreizkonus und damit die Verankerung des Befestigungselements
im Sackloch nicht behindert.
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Weiterer
Vorteil des erfindungsgemäßen Befestigungselements
ist eine Abstützung
seines Schafts gegen Querkräfte
durch die Spreizhülse
im Bohrloch. Des Weiteren zeigt eine bündig im Sackloch versenkte
Spreizhülse
eine korrekte Verankerung des Befestigungselements an sofern das
Sackloch eine vorgegebene Solltiefe aufweist. Das erfindungsgemäße Befestigungselement
ist insbesondere zur Verankerung in Baustahl, Aluminium oder dgl. vorgesehen,
es eignet sich aber auch zur Verankerung in anderen Werkstoffen,
beispielsweise Beton. Um das Aufschieben der Spreizhülse auf
den Spreizkonus und das dadurch bewirkte Aufweiten der Spreizhülse zu erleichtern
kann der Spreizkonus mit einem Schmiermittel versehen sein.
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Um
das Aufschieben der Spreizhülse
auf den Spreizkonus nicht zu behindern, darf der Fortsatz nicht
seitlich über
den Spreizkonus vorstehen. Insbesondere weist der Fortsatz keinen
größeren Durchmesser
als Spreizkonus an seinem durchmessergrößeren Ende auf. Geeignet erscheint
ein zylindrischer axialer Fortsatz mit dem gleichen Durchmesser
wie dem größeren Durchmesser
des Spreizkonus. Auch kann sich der Fortsatz vom Spreizkonus weg
verjüngen
oder einen kleineren Durchmesser als der Spreizkonus aufweisen.
Der axiale Fortsatz muss keinen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
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Zur
Erzielung hoher Verankerungswerte ist die Spreizhülse vorzugsweise
ungeschlitzt. Die Spreizhülse
ist kurz im Verhältnis
zu ihrem Durchmesser, vorzugsweise weist sie eine axiale Länge auf,
die in etwa einem Durchmesser des Schafts des Befestigungselements
entspricht. Die Spreizhülse
ist in diesem Fall axial kürzer
als ihr Außendurchmesser.
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Ebenfalls
der Erleichterung der Aufweitung der Spreizhülse in ihrem dem Spreizkonus
zugewandten Stirnbereich dient eine hohlkonische Aufweitung nach
Art einer Fase auf einer Innenseite einer dem Spreizkonus zugewandten
Stirnseite der Spreizhülse.
Eine Materialdicke der Spreizhülse
ist dadurch in dem beim Aufschieben auf den Spreizkonus sich aufweitenden
Stirnbereich der Spreizhülse verringert,
wodurch sich die Spreizhülse
mit geringerer Kraft aufweiten lässt.
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Vorzugsweise
weist die hohlkonische Aufweitung der Spreizhülse einen spitzeren Konuswinkel
als der Spreizkonus auf. Dadurch gelangt die Spreizhülse beim
Aufschieben auf den Spreizkonus zuerst mit ihrem dem Spreizkonus
zugewandten Stirnende in Kontakt mit dem Spreizkonus. Es wird das Stirnende
der Spreizhülse
aufgeweitet und in die Lochwand des Sacklochs eingedrückt.
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Zur
Erzielung hoher Verankerungswerte hat sich ein Konuswinkel des Spreizkonus
im Bereich von etwa 14° bis
20°, vorzugsweise
von etwa 17° als günstig gezeigt.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Aufrauung auf einer Außenseite
der Spreizhülse
zumindest in deren dem Spreizkonus zugewandten Stirnbereich vor.
Die Aufrauung kann beispielsweise ein Kreuzrändel sein, ungeeignet ist eine
linienförmige
Aufrauung wenn sie achsparallel ist. Beim Aufweien der Spreizhülse drückt sich
die Aufrauung in die Lochwandung des Sacklochs ein und erhöht dadurch die
Verankerungskraft. Des Weiteren bewirkt die Aufrauung, wenn sie
durch Umformen wie beispielsweise Rändeln hergestellt ist, eine
Oberflächenverfestigung
der Spreizhülse.
Dadurch drückt
sich die Aufrauung selbst dann in die Lochwandung ein, wenn die
Spreizhülse
und ein das Sackloch aufweisendes Bauteil aus Werkstoffen ursprünglich gleicher
Härte bestehen.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Spreizhülse einen
Stahl großer
Härte auf, beispielsweise
ist sie aus einem legierten, nicht rostenden Stahl (beispielsweise
A4-Stahl) hergestellt. Es genügt
auch eine örtlich
erhöhte
Härte des
Stahls außen
in dem dem Spreizkonus zugewandten Stirnbereich der Spreizhülse, der
sich beim Aufweiten der Spreizhülse
in die Lochwandung eindrückt.
Mit großer
Härte ist
insbesondere eine Härte
der Spreizhülse
gemeint, die größer ist
als die Härte
von Baustahl, damit sich das Befestigungselement mit hoher Verankerungskraft
in Baustahl verankern lässt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes Befestigungselement
unverankert; und
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2 das
Befestigungselement aus 1 in einem Bauteil verankert.
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Das
in 1 dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete
erfindungsgemäße Befestigungselement
weist einen Schaft 12 mit einem Spreizkonus 14 an
einem Ende auf, der sich in Richtung vom Schaft 12 weg
erweitert. Des Weiteren weist das Befestigungselement 10 eine
rohrförmige,
ungeschlitzte Spreizhülse 16 auf,
die auf dem Schaft 12 verschiebbar ist. Die Spreizhülse 16 und
der Schaft 12 mit dem Spreizkonus 14 bestehen
aus einem nicht rostenden A4-Stahl, also aus einem Stahl großer Härte.
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Die
Spreizhülse 16 weist
eine hohlkonische Aufweitung 18 nach Art einer Fase auf
ihrer Innenseite an ihrer dem Spreizkonus 14 zugewandten
Stirnseite auf. Ein Konuswinkel der hohlkonischen Aufweitung 18 ist
spitzer als ein Konuswinkel des Spreizkonus 14, der einen
Konuswinkel von etwa 17° aufweist.
Durch die unterschiedlichen Konuswinkel sitzt die Spreizhülse 16,
wenn sie auf den Spreizkonus 14 geschoben wird, zuerst
mit ihrem dem Spreizkonus 14 zugewandten Stirnrand auf
dem Spreizkonus 14 auf. Die Spreizhülse 16 sitzt also
nicht gleich über
die gesamte axiale Länge
ihrer hohlkonischen Aufweitung 18 mit der hohlkonischen
Aufweitung 18 auf dem Spreizkonus 14 auf, wenn
sie auf den Spreizkonus 14 aufgeschoben wird. Die Spreizhülse 16 lässt sich
dadurch leichter an ihrem dem Spreizkonus 14 zugewandten
Stirnrand radial nach außen
aufweiten, wenn sie auf den Spreizkonus 14 aufgeschoben
wird.
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Auf
ihrer Außenseite
ist die Spreizhülse 16 in einem
dem Spreizkonus 14 zugewandten Stirnbereich mit einem eine
Aufrauung bildenden Kreuzrändel 20 versehen.
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Auf
einer dem Schaft 12 abgewandten, durchmessergrößeren Seite
des Spreizkonus 14 weist der Schaft 12 bzw. der
Spreizkonus 14 einen axialen Fortsatz 23 auf.
Der Fortsatz 23 ist zylindrisch und weist den gleichen
Durchmesser wie das durchmessergrößere Ende des Spreizkonus 14 auf.
Der Fortsatz 23 ist axial kurz, er weist in axialer Richtung nur
einen Bruchteil der Länge
des Spreizkonus 14 auf. Der Spreizkonus 14 ist
axial kürzer
als ein Durchmesser des Schafts 12. Der axiale Fortsatz 23 endet mit
einer Fase 25. Eine achsparallel verlaufende, wulstförmige Drehsicherungsrippe 27 wirkt
einem Verdrehen des Schafts 12 und des Spreizkonus 14 in der
Spreizhülse 16 entgegen.
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2 zeigt
das erfindungsgemäße Befestigungselement 10 in
verankertem Zustand. Das Befestigungselement 10 wird mit
seinem Spreizkonus 14 in ein ursprünglich zylindrisches, nicht
mit Bezugszahl versehenes Sackloch in einem Bauteil, beispielsweise
einer Baustahlplatte 22 eingesetzt, so dass der axiale
Fortsatz 23 bzw. seine Fase 25 auf einem Grund 29 des
Sacklochs aufsitzt. Der axiale Fortsatz 23 bildet eine
Art Stütze,
die den Spreizkonus 14 am Grund 29 des Bohrlochs
abstützt.
Die Spreizhülse 16 wird
auf den Spreizkonus 14 aufgeschoben. Das Aufschieben der
Spreizhülse 16 auf den
Spreizkonus 14 erfolgt beispielsweise mittels eines nicht
dargestellten, rohrförmigen
Setzwerkzeugs, das über
den Schaft 12 auf eine dem Spreizkonus 14 abgewandte
Stirnseite der Spreizhülse 16 aufgesetzt
wird. Mit Hammerschlägen
wird die Spreizhülse 16 auf
den Spreizkonus 14 geschoben, wobei in diesem Fall das
Aufschieben treffender als Auftreiben bezeichnet wird. Beim Aufschieben
auf den Spreizkonus 14 weitet der Spreizkonus 14 die Spreizhülse 16 beginnend
an ihrem dem Spreizkonus 14 zugewandten Stirnrand in dem
dem Spreizkonus 14 zugewandten Stirnbereich radial nach
außen auf.
Die Spreizhülse 16 drückt sich
aufgrund ihrer größeren Härte in ihrem
dem Spreizkonus 14 zugewandten Stirnbereich in eine Lochwandung
des ursprünglich
zylindrischen und nicht hinterschnittenen Sacklochs ein und verankert
das Befestigungselement 10 form- und kraftschlüssig in der Baustahlplatte 22.
Beim Aufweien der Spreizhülse 16 wird
auch der Kreuzrändel 20 in
die Lochwandung in der Baustahlplatte 22 eingedrückt und
verbessert die Verankerung des Befestigungselements 10 in
der Baustahlplatte 22.
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Der
axiale Fortsatz 23, der den Spreizkonus 14 beim
Aufschieben der Spreizhülse 16 am
Grund 29 des Bohrlochs abstützt, bewirkt einen axialen
Abstand der Spreizkonus 14 vom Grund 29 des Bohrlochs.
Dadurch wird ein axialer Freiraum zwischen der Spreizhülse 16 und
dem Grund 29 des Bohrlochs geschaffen, die Spreizhülse 16 sitzt
beim Aufschieben auf den Spreizkonus 14 nicht auf dem Grund 29 des
Bohrlochs auf. Das Aufweien der Spreizhülse 16 wird deswegen
nicht durch den Grund 29 des Bohrlochs behindert.
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Weist
das Sackloch in der Baustahlplatte 22 eine vorgegebene
Tiefe auf, dann ist die Verankerung des Befestigungselements 10 abgeschlossen, wenn
die Spreizhülse 16 bündig in
der Baustahlplatte 22 versenkt ist. Auf diese Weise ist
eine korrekte Verankerung des Befestigungselements 10 einfach
feststellbar.
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Die
Spreizhülse 16 stützt das
Befestigungselement 10 gegen Querbeanspruchungen ab.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Befestigungselement 10 ist
in einfacher Weise eine Möglichkeit
zur Befestigung eines weiteren, nicht dargestellten Bauteils an
der Baustahlplatte 22 geschaffen. Zur Befestigung eines
solchen anderen Bauteils weist der Schaft 12 ein Gewinde 24 auf.
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Das
Befestigungselement 10 benötigt eine nur geringe Verankerungstiefe.
Bei einem Durchmesser des Gewindes 24 des Schafts 12 in
der Größe M 6 ist
ein Durchmesser des Sacklochs in der Baustahlplatte 22 von
8 mm bei einer Sacklochtiefe von 5 bis 6 mm vorgesehen.