DE69822304T2

DE69822304T2 - Verankerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69822304T2
Application number: DE69822304T
Authority: DE
Inventors: Frank Nr. Leominster GLOVER
Original assignee: Unifix Ltd
Current assignee: Unifix Ltd
Priority date: 1997-07-26
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: DK1000253T3; DE69822304D1; ATE261552T1; EP1000253B1; BR9811050A; CA2298471C; NZ502531A; WO1999005421A1; ES2213289T3; ZA986646B; NO321350B1; EP1000253A1; NO20000364L; AU739487B2; AU8456498A; US6322307B1; GB9715779D0; NO20000364D0; CA2298471A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen von Befestigungsdübeln, insbesondere von Gewindedübeln zum Befestigen in Ziegeln, Blockmaterial, Mauerwerk oder ähnlichem.
Es ist gut bekannt, daß mit der Ausnahme von Harzdübeln Befestigungsdübel zur Verwendung durch die Bauindustrie oder Hobbytreibende generell geeignet gestaltet sind, um in speziellen Substraten, wie etwa Beton oder Mauerwerk, zu wirken. Ein gut bekanntes Verfahren zum Befestigen an relativ harten und/oder spröden Substraten, wie etwa Beton, Ziegel oder Stein, ist es, zuerst ein Loch in das Substrat zu bohren und sodann einen Dübel einzusetzen, welcher einen Spreizmechanismus umfaßt. Eine Standardschraube kann sodann in den Dübel eingeführt werden, welche bewirkt, daß der Dübel gespreizt wird, wenn diese angezogen wird. Die Spreizung des Dübels übt eine radial gerichtete Kompressionskraft auf die Wände des vorgebohrten Lochs aus, welches den Dübel in Position hält.
Ein alternatives Verfahren zum Befestigen in Beton ist es, eine selbstschneidende Schraube zu verwenden. Eine derartige Befestigung ist dann geeignet, wenn lediglich leichte Lasten durch die Befestigung zu tragen sind, und ist nicht gut für weiche Substrate geeignet.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfaßt ein Gewindebefestigungselement zum Verankern in einem Substrat einen Kernabschnitt, welcher mindestens ein helixförmiges kontinuierliches Gewinde aufweist, welches in einem wesentlichen Abschnitt der Länge des Kerns vorgesehen ist, wobei das helixförmige Gewinde einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweist, welcher zwei Flanken definiert, welche in einem Winkel zwischen 60° und 90° verlaufen, und das Gewinde einen Helixwinkel zwischen etwa 20° und 45° aufweist, ferner dadurch gekennzeichnet, daß sich die zwei Flanken an einem Grat treffen, welcher gerundet ist.
Der Helixwinkel zwischen 20° und 45° ermöglicht es, das Befestigungselement mit einer kleinen Anzahl von Drehungen in das Substrat einzuführen, verglichen mit einem kleinen Helixwinkel von beispielsweise 5° bis 10°. Die Wahl von 60° bis 90° für das Gewinde gewährleistet, daß Zugkräfte, welche entlang der Achse des Befestigungselements ausgeübt werden, in einem Winkel gut von der Achse fort in das Substrat geleitet werden, was gute Zugeigenschaften in weichen Substraten und tatsächlich für einen weiten Bereich von Substraten ermöglicht.
Das Gewindebefestigungselement ist zur Verwendung mit einem beliebigen Substrat geeignet, wird jedoch vorzugsweise zum Befestigen in relativ weichen Substraten verwendet, wie etwa Ziegel oder Holz, Sandstein oder Kalkstein.
Vorzugsweise ist der Helixwinkel des Gewindes 25°.
Ein Radius für den Grat von 0,254–0,381 mm (0,01–0,015 Zoll) ist bevorzugt.
Ein Vorteil des Vorsehens lediglich eines einzigen helixförmigen Gewindes ist, daß dies ein vermindertes Einführungsdrehmoment ermöglicht, verglichen mit dem Vorsehen eines Doppelgewindes. Ferner weist ein Doppelgewinde für jeden gegebenen Helixwinkel eine verkleinerte Entfernung zwischen den Gewindegängen auf, was nachteilig ist.
Vorzugsweise befindet sich das Verhältnis des Außendurchmessers des Gewindes zu der Steigung des Gewindes im wesentlichen in dem Bereich von 0,5 bis 0,9. Dies gewährleistet gute Leistungsniveaus in weichen Substraten.
Vorzugsweise befindet sich das Verhältnis des Außendurchmessers des Gewindes zu dem Innendurchmesser des Gewindes (das bedeutet, dem Außendurchmesser des Kerns) im wesentlichen in dem Bereich von 1,25 bis 1,5. Somit ist der Durchmesser des Gewindes relativ groß, verglichen mit dem Durchmesser des Kerns, wobei dies gewährleistet, daß das Befestigungselement unter großen Zuglasten fest in dem Substrat verbleibt.
Das Gewindebefestigungselement kann ferner ein sekundäres Ausgleichsgewinde umfassen, welches zwischen den Drehungen des ersten helixförmigen Gewindes angeordnet sein kann. Dieses Gewinde kann dazu beitragen, das Befestigungselement beim Einführen in ein vorgebohrtes Loch zu führen, und kann geeignet gewählt werden, um einen Durchmesser aufzuweisen, welcher etwa gleich dem Lochdurchmesser ist, während der Kern einen geringfügig kleineren Durchmesser als das Loch aufweist. Der Grat des sekundären Gewindes kann abgeflacht oder gerundet sein.
Vorzugsweise ist der Kernabschnitt in einem wesentlichen Abschnitt der Länge davon, welcher von dem des Vorsehens des ersten (und optional eines zweiten) helixförmigen Gewindes verschieden ist, im wesentlichen glatt und zylindrisch. Somit sind keine Rillen an der Verbindung zwischen den Seiten des Gewindes und dem Schaft vorgesehen, welche bei der Montage mit losem Abriebmaterial verstopft werden könnten.
Die zwei Flanken des ersten und/oder zweiten Gewindes können in gleichen Winkeln zu dem Kern verlaufen. Alternativ können der Winkel zwischen einer Gewindeflanke und dem Kern und der anderen Gewindeflanke und dem Kern verschieden sein, vorausgesetzt, daß sich der Winkel, in welchem die zwei Flanken verlaufen, in dem Bereich von 60° bis 90° befindet.
Ein Schraubenkopf oder eine andere Kopfform (wie etwa ein Zapfen, ein Haken oder eine Öse) kann an einem Ende des Kerns mit einem sechs eckigen Umriß zum Eingriff mit einem geeignet gestalteten Einführwerkzeug vorgesehen werden.
Das andere Ende des Kerns kann an einem Punkt bzw. einer Verjüngung enden und kann mit einer oder mehreren in Axialrichtung verlaufenden Rillen versehen werden, welche in Abstand um den Umfang des Kerns angeordnet sind. Das erste und/oder zweite Gewinde kann zu einem Punkt bzw. einer Verjüngung an der Spitze des Kerns verlaufen, um ein selbständiges Schneiden des Befestigungselements in das Substrat zu erleichtern. Diese Einkerbungen tragen dazu bei, die Einfachheit des Gewindeschneidens in härteren Substraten zu ermöglichen.
Ein Verfahren zum Einsetzen des Befestigungselements gemäß dem ersten Aspekt in ein Substrat kann das Vorbohren eines Lochs mit einem Durchmesser, welcher größer als der Kern des Befestigungselements, aber kleiner als der Außendurchmesser des Hauptgewindes ist, und das Einführen des Befestigungselements in das Loch umfassen. Wenn auch ein sekundäres Gewinde vorgesehen ist, kann der Durchmesser des vorgebohrten Lochs geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des sekundären Gewindes oder im wesentlichen gleich diesem sein. Dies ermöglicht es, daß die zweiten Gewinde als Führung in dem Loch wirken oder möglicherweise in das Substrat schneiden.
Das Befestigungselement kann aus einem Material, beispielsweise Stahl, hergestellt werden, welches sodann gehärtet wird. Dies ist besonders zur Verwendung des Befestigungselements in relativ harten und/oder abreibenden Substraten, wie etwa Beton, geeignet. Alternativ kann das Befestigungselement aus einem Kunststoffmaterial hergestellt werden, beispielsweise zur Verwendung mit Schaumbetonsubstraten.
Das Befestigungselement kann durch Walzen ausgebildet werden, um das Gewinde herzustellen, oder durch Drehen oder Gießen. Das Befestigungselement kann gehärtet werden, nachdem dieses hergestellt ist.
Im folgenden werden lediglich zwei Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Gewindebefestigungselements ist;
2 eine Querschnittsansicht des Gewindeprofils des Gewindebefestigungselements von 1 ist;
3 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Gewindebefestigungselements ist;
4 eine Endansicht des Befestigungselements von 3 ist;
5 einen flachen Abschnitt darstellt, welcher an dem Grat des Gewindes vorgesehen ist; und
6a, b, c verschiedene mögliche Gewindequerschnitte darstellen.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Gewindebefestigungselements ist in den 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt.
Das Befestigungselement 1 umfaßt einen massiven länglichen zylindrischen Kern 2, welcher eine zentrale Drehachse aufweist. Ein Hauptgewinde 3 mit Helixgestalt ist in einem Längenabschnitt des Kerns 2 in Verlauf von einem Punkt, welcher sich näher bei einem ersten Endes des Kerns 2 befindet, zu einem Punkt, welcher sich näher bei einem zweiten Endes des Kerns 2 befindet, vorgesehen. Ein sechseckiger Kopf 5 ist an dem zweiten Ende des Kerns vorgesehen, um zu ermöglichen, daß das Befestigungselement unter Verwendung eines Schraubenschlüssels oder von Griffen gedreht wird, während sich das andere Ende des Kerns 2 zu einem Punkt 6 hin verjüngt.
Der Kern und das Gewinde werden in einem Stück unter Verwendung einer Gewinderollwalze ausgebildet, und die Herstellung davon erfolgt vorzugsweise aus Stahl. Sodann wird der Stahl gehärtet, um eine harte Oberflächenschicht von etwa 0,2032–0,3048 mm (0,008–0,012 Zoll) herzustellen.
Das Hauptgewinde 3, welches an dem Kern vorgesehen ist, weist einen Helixwinkel A auf, welcher im wesentlichen zwischen 20 und 45 Grad und vorzugsweise 25 Grad beträgt. Die Maße des Befestigungselements sind derart, daß das Verhältnis des Außendurchmessers F des Gewindes zu dem Außendurchmesser E des Kerns zwischen 1,25 und 1,5 beträgt.
Das Verhältnis des Außendurchmessers F des Gewindes zu der Steigung des Gewindes beträgt zwischen etwa 0,5 und 0,9, und die zwei Seiten 4a, 4b des Gewindes verlaufen in einem eingeschlossenen Winkel C, welcher im wesentlichen zwischen 60° und 90° und vorzugsweise etwa 60° beträgt. Dies gewährleistet, daß, wenn eine Zuglast auf das Befestigungselement ausgeübt wird, diese bewirkt, daß dieses in dem Substrat in Position arretiert wird, statt das umgebende Substrat zu brechen. Ein flacher Abschnitt 8 kann an dem Grat des Gewindes vorgesehen werden, wie in 5 dargestellt. Selbstverständlich sollte der Grat gerundet sein, um sich innerhalb des Umfangs der Erfindung zu befinden. Der flache Abschnitt 8 dient vorzugsweise zur Verwendung mit härteren Substraten, wie etwa Beton mit Flintsteinzuschlag. In harten Substraten kann ein scharfer Grat abgeschliffen oder beschädigt werden, wodurch die harte äußere Oberfläche entfernt werden kann, was bewirkt, daß die erforderliche Einführkraft ansteigt oder das Schneiden eines sauberen Gewindes scheitert.
Zusätzlich zu dem ersten Gewinde 3 ist ein zweites Gewinde 7 vorgesehen, welches zwischen dem ersten Gewinde 3 angeordnet ist und gleichfalls eine helixförmige, in Abstand verlaufende Gestalt aufweist. Das zweite Gewinde 7 weist einen Außendurchmesser G auf, welcher kleiner als der Außendurchmesser F des ersten Gewindes 3 ist, und wirkt als Führung, um zu gewährleisten, daß die Schraube beim Einführen in ein Loch in dem Substrat genau geführt wird. Das Verhältnis des Außendurchmessers des ersten Gewindes 3 zu dem zweiten Gewinde 7 beträgt zwischen 1,05 und 1,2, wobei die zwei Seiten des zweiten Gewindes in einem Winkel D, welcher im wesentlichen 60° beträgt, verlaufen.
Es ist vorstellbar, daß Befestigungselemente verschiedener Größe hergestellt werden können und das Befestigungselement, welches in den beigefügten Figuren dargestellt ist, eine Länge H von etwa 100 mm aufweist, wobei der Kerndurchmesser zwischen 7,5 mm und 7,6 mm beträgt. Dies ermöglicht es, das Befestigungselement in ein vorgebohrtes Loch von 8 mm unter Verwendung eines Mauerwerk-/Schlagbohrers einzuführen. Selbstverständlich sind größere und kleinere Befestigungselemente innerhalb des Umfangs der Erfindung möglich, wobei ein Kerndurchmesser von bis zu 20 mm oder mehr möglich ist. Zuglasten von bis zu 2 Tonnen und mehr können durch die Befestigung getragen werden, abhängig von den gewählten Maßen.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel 100 ist in den 3 und 4 der beigefügten Zeichnung dargestellt.
Das Befestigungselement umfaßt einen Kern 101, ein Hauptgewinde 102, ein zweites Gewinde 106 und einen Kopf 103, welche dem Kern 2, dem Hauptgewinde 3 und dem zweiten Gewinde 7 sowie dem Kopf 5 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Anzahl von Rillen 104 vorgesehen, welche von einem Punkt bei dem ersten Ende des Kerns 101 in einer Axialrichtung entlang der Länge des Kerns 101 verlaufen. Die Rillen 104 können einen U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt oder einen anderen Querschnitt aufweisen und dazu beitragen, daß das Befestigungselement 100 ein Gewinde schneidet, im Gegensatz zum Formen eines Gewindes. Ferner bzw. alternativ können die Rillen entlang der Länge des Befestigungselements verlaufen, so daß diese eine Vielzahl von Einkerbungen 107 in dem Gewinde 102 definieren. Diese Einkerbungen 107 tragen dazu bei, das Entweichen von Staub und anderem Abriebmaterial zu ermöglichen, während das Gewinde in das Substrat schneidet. Es ist möglich, daß sich die Einkerbungen lediglich in dem Gewinde befinden und nicht in den Kern des Befestigungselements eindringen können.
Dies trägt dazu bei, jegliche radialen bzw. axialen Spannungen im wesentlichen zu beseitigen, welche andernfalls auf das umgebende Substrat übertragen werden können.
6 ist eine Darstellung der möglichen Änderungen des Gewindequerschnitts, welche innerhalb des Umfangs der Erfindung vorstellbar sind. In 6(a) verlaufen die zwei Flanken 4a, 4b des Gewindes 3 in identischen Winkeln zu dem Kern 2. In den 6(b) und 6(c) verlaufen die Flanken in ungleichen Winkeln, so daß der Gewindequerschnitt nicht mehr symmetrisch ist.

Claims

Gewindebefestigungselement (1) zum Verankern in einem Substrat, umfassend einen Kernabschnitt (2), welcher mindestens ein helixförmiges kontinuierliches Gewinde (3) aufweist, welches in einem Abschnitt der Länge des Kerns vorgesehen ist, wobei das helixförmige Gewinde (3) einen V-förmigen Querschnitt aufweist, welcher zwei Flanken definiert, welche in einem Winkel zwischen 60° und 90° verlaufen, und das Gewinde (3) einen Helixwinkel zwischen 20° und 45° aufweist, und dadurch gekennzeichnet, daß sich die zwei Flanken an einem Grat treffen, welcher gerundet ist.
Gewindebefestigungselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Helixwinkel des Gewindes 25° beträgt.
Gewindebefestigungselement nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat einen Radius von 0,254 mm (0,01 Zoll) bis 0,381 mm (0,015 Zoll) aufweist.
Gewindebefestigungselement nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verhältnis des Außendurchmessers des Gewindes zu der Steigung des Gewindes in dem Bereich von 0,5 bis 0,9 befindet.
Gewindebefestigungselement nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verhältnis des Außendurchmessers des Gewindes zum Innendurchmesser des Gewindes in dem Bereich von 1,25 bis 1,5 befindet.
Gewindebefestigungselement nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß dieses ferner ein sekundäres Ausgleichsgewinde umfaßt, welches zwischen den Windungen des ersten helixförmigen Gewindes angeordnet ist.
Gewindebefestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat des sekundären Gewindes abgeflacht bzw. gerundet ist.
Gewindebefestigungselement nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernabschnitt in einem Abschnitt von dessen Länge, welcher von dem des Vorsehens des ersten helixförmigen Gewindes verschieden ist, glatt und zylindrisch ist.
Gewindebefestigungselement nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Flanken des ersten Gewindes in gleichen Winkeln zu dem Kern verlaufen.
Gewindebefestigungselement nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Flanken des sekundären Gewindes in gleichen Winkeln zu dem Kern verlaufen.
Gewindebefestigungselement nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen einer Gewindeflanke und dem Kern verschieden zu dem der zweiten Flanke zu dem Kern ist, während sich der Winkel, in welchem die zwei Flanken verlaufen, in dem Bereich von 60° bis 90° befindet.
Gewindebefestigungselement nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kopfform an einem Ende des Kerns vorgesehen ist, welche einen sechseckigen Umriß zum Eingriff mit einem geeignet gestalteten Einführwerkzeug aufweist.
Gewindebefestigungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Kerns bei einem Punkt bzw. einer Verjüngung endet.
Gewindebefestigungselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Befestigungselements mit einer oder mehreren in Axialrichtung verlaufenden Rillen versehen ist, welche in Abstand um den Umfang des Kerns angeordnet sind.
Gewindebefestigungselement nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Material hergestellt wird, welches danach gehärtet wird.
Gewindebefestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Kunststoffmaterial hergestellt wird.