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Die Erfindung betrifft ein Fundamentsystem zum Ausrichten und Befestigen eines stab- oder pfostenförmigen Gegenstandes im Erdboden, mit einem in den Erdboden einzuschraubenden, dünnwandigen hülsenartigen Aufnahmeteil, das im Befestigungszustand einen Endbereich des stab- oder pfostenförmigen Gegenstandes aufnimmt und dessen Umfang zumindest abschnittsweise mit Abstand umgibt, und mit einem Einschraubwerkzeug, das einen formstabilen Passkern aufweist, der zum Einschrauben des Aufnahmeteils in dieses einsteckbar ist und dann an der Innenkontur des Aufnahmeteils anliegt und diese stützt, und das durch zumindest bereichsweise formschlüssige Anpassung im Sinne des Einbringens die zum Einbringen erforderlichen Kräfte und Momente auf das Aufnahmeteil mit relativ zu dessen Länge kurzem Kraftweg überträgt, im Sinne des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Einschraubwerkzeug für das genannte Fundamentsystem, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11.
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Derartige Fundament- oder Befestigungssysteme sind an sich bekannt. Sie dienen zum dauernden oder vorübergehenden Aufstellen von Pfosten, Masten und dergleichen, wie sie für Zäune, Informationsschilder- und Tafeln, Wäschespinnen in Gärten und sonstige Bauwerke jeder Art benötigt werden. Sie bestehen aus einem Aufnahmeteil (Bodenschraube, Bodendübel), mit einer Außenwendel zum Einschrauben in das Erdreich, einem Einschraubwerkzeug und gegebenenfalls einem Füllmaterial, mittels dessen der zu befestigende Mast, Pfosten oder Ähnliches in dem Aufnahmeteil ausrichtbar gehalten und befestigt wird.
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Bekannt ist beispielsweise das Befestigungssystem gemäß
DE 199 60 854 A1 . Es ist für Erdböden jeder Art, also auch für Geröllböden, Kiesbettungen, Sand- und Lehmböden, nicht nur in der Ebene, sondern auch an Dämmen und Böschungen geeignet. Das hülsenartige Aufnahmeteil ist beispielsweise eine Schraubhülse. Nach dem Einschrauben des Aufnahmeteils in den Erdboden wird der stabförmige Gegenstand in das Aufnahmeteil eingesetzt, das dann den unteren Endbereich des stabförmigen Gegenstandes mit Abstand umgibt. Der stabförmige Gegenstand kann danach lotrecht ausgerichtet werden, wodurch sich Richtungsabweichungen, die beim Einsetzen des Aufnahmeteils in den Erdboden entstanden sind, wieder ausgleichen lassen. Sodann wird der Ringraum zwischen dem unteren Ende des stabförmigen Gegenstandes und dem Aufnahmeteil mit einem Füllmaterial ausgefüllt. Das Füllmaterial kann körnig sein, beispielsweise ein Granulat, ein harter Sand, Split- oder Gesteinsmaterial. Aber auch ein elastisches Kunststoffmaterial kommt in Frage, ebenso eine sich festigende flüssige Masse, vor allem Beton. Die Verwendung eines körnigen Materials hat den Vorteil, dass die gesamte Befestigungseinrichtung schnell wieder entfernt werden kann, z. B. bei vorübergehend erstellten Bauwerken auf Ausstellungen und Messen. Ein verfestigendes Material wie Kunststoff oder Beton hat den Vorteil, dass das ungewollte Herausziehen des verankerten Teiles verhindert oder erschwert wird.
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Das Aufnahmeteil des genannten Befestigungssystems und ähnlicher Befestigungssysteme war verhältnismäßig massiv ausgebildet. Denn es musste nicht nur die Kräfte aufnehmen, die von dem unmittelbar daran befestigten Mast ausgingen, sondern es wurde durch einen langen Kraftflussweg beim Eindrehen stark beansprucht, etwa weil das Einschraubwerkzeug an seinem oberen Ende, etwa in Form eines durchgesteckten Bolzen angriff (
DE 93 13 258 U1 ).
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Als Material für das Aufnahmeteil wurde daher beispielsweise Stahl, aus einem Stück gehämmert und feuerverzinkt, vorgeschlagen (Firmendruckschrift „Das neue Krinner Bodendübel-System” der Firma Krinner GmbH, D-94342 Straßkirchen), aber auch Kunststoff in großer Wandstärke oder – zumindest für Bodendübel – eine Kombination aus Kunststoff und Metall (
DE 202 20 515 U1 ). Alle diese Ausführungsarten waren für ein solches Aufnahmeteil als Massenartikel sehr aufwendig, zumal es – trotz der grundsätzlichen Möglichkeit seiner Wiederverwendung – auch dort, wo es nur vorübergehend benötigt wird, anschließend oftmals im Erdboden verbleibt und so verlorengeht.
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Deshalb ist in
EP 1 724 416 A2 ein Fundamentsystem vorgeschlagen, bei dem das Einschraubwerkzeug einen formstabilen Passkern aufweist, der an der Innenkontur des Aufnahmeteils weitgehend anliegt und diese stützt, durch zumindest bereichsweise formschlüssige Anpassung im Sinne des Einbringens die zum Einbringen erforderlichen Kräfte und/oder Momente flächig auf das Aufnahmeteil mit relativ zu dessen Länge kurzem Kraftweg überträgt und dem hier lediglich als Schalung dienenden, dünnwandigen Aufnahmeteil erst dadurch seine zum Einbringen in den Erdboden erforderliche Formstabilität erteilt.
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Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Aufnahmeteil dünnwandig und beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sein kann, weil die weitgehende Anlage des Einschraubwerkzeuges bzw. seines Passkerns an der Innenkontur des Aufnahmeteils kurze Kraftübertragungswege mit sich bringt, die es erlauben, auf die zuvor für das Einschrauben benötigte erhöhte Eigensteifigkeit des Aufnahmeteils zu verzichten.
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Das Erfordernis der weitgehenden Anlage des Einschraubwerkzeuges bzw. seines Passkerns an der Innenkontur des Aufnahmeteils bedeutet freilich, dass der Passkern sehr voluminös gestaltet, nämlich – wo schon nicht als massiver Vollkern, so doch jedenfalls – mit einer weitgehend der Fläche der Innenkontur des Aufnahmeteils entsprechenden Oberfläche ausgebildet sein muss. Dies bringt zwar eine gute Abstützung des dünnwandigen Aufnahmeteils mit sich, bedeutet aber auch einen sehr erheblichen Materialaufwand und damit erhebliche Herstellungskosten sowie ein erhebliches Gewicht des Einschraubwerkzeugs mit der Folge seiner erschwerten Handhabung.
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Außerdem hat die mehr oder weniger vollflächige Anlage zwischen dem Passkern und dem Aufnahmeteil den Nachteil, dass das Herausziehen des Passkerns nach dem Einschrauben des Aufnahmeteils erschwert wird. Dies beruht zum einen darauf, dass der mit der Anlage der Teile aneinander verbundene Reibschluss dadurch verstärkt wird, dass der beim Einschrauben verdrängte Erdboden auf das Aufnahmeteil drückt und es so zumindest bereichsweise an den Passkern andrückt. Hinzukommt, dass zur Übertragung der Einschraubkräfte normalerweise ein zumindest bereichsweiser Formschluss zwischen Einschraubwerkzeugs und Aufnahmeteil vorgesehen ist, der ein axiales Verdrehen der beiden Teile gegeneinander verhindert, weshalb das Werkzeug nur in axialer Richtung aus dem eingeschraubten Aufnahmeteil herausgezogen werden kann bzw. „herausgerissen” werden muss, was sehr leicht zu einer Lockerung des Halts des Aufnahmeteils im Erdreich führen kann. Dies gilt erst recht, wenn das Aufnahmeteil keine kreisrunde Innenkontur, sondern beispielsweise einen vieleckigen Querschnitt hat, wie er sich für bestimmte Anwendungen anbietet.
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Daraus folgt als Aufgabe, ein Fundamentsystem zum Ausrichten und Befestigen eines stab- oder pfostenförmigen Gegenstandes im Erdboden mit einem in den Erdboden einzuschraubenden, dünnwandigen hülsenartigen Aufnahmeteil vorzuschlagen, bei dem das Einschraubwerkzeug material- und kostensparend und damit leichter und besser handhabbar und so ausgebildet ist, dass es ohne Verluste bei der Stützfunktion und bei der Übertragung der für das Einschrauben erforderlichen Kräfte nach dem Einschrauben leichter und ohne Beeinträchtigung des Sitzes des Aufnahmeteils im Erdreich aus diesem entfernt werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 vorgeschlagen, den Passkern – statt aus einem Vollkern oder wenigstens einem Vollmantel – aus einer Mehrzahl von Stegen zu bilden, die sich über eine im Wesentlichen der Länge des zum System gehörigen Aufnahmeteils entsprechende Länge von der Achse des Einschraubwerkzeugs sternförmig, das heißt radial, weg erstrecken und die in ihrer Außenkontur über ihre Länge im Wesentlichen derart der ihrerseits darauf abgestimmten Innenkontur des betreffenden Aufnahmeteils angepasst sind, dass sie – darin eingesteckt – weitgehend reib- und/oder formschlüssig an der Innenkontur des Aufnahmeteils anliegen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird weiter gemäß Anspruch 11 ein entsprechend auf das Aufnahmeteil des Fundamentsystems abgestimmt ausgebildetes Einschraubwerkzeug vorgeschlagen.
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Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, dass es zur Übertragung der Einschraubkräfte und insbesondere auch zum Stützen bei dünnwandigen Aufnahmeteilen der im Stand der Technik vorgesehenen weitgehenden, mehr oder weniger vollflächigen Anlage des Passkerns an der Innenkontur des Aufnahmeteils nicht bedarf. Hierfür genügt vielmehr eine in Umfangsrichtung bereichsweise, in Längsrichtung freilich weitgehend vollständige Anlage jedenfalls dann, wenn der Passkern in der Zahl seiner in Umfangsrichtung vorgesehenen Anlagebereiche und das Aufnahmeteil in seiner Wandstärke und in Zahl und Dimensionierung seiner Außenwendeln, die seine Festigkeit mitbestimmen, so aufeinander abgestimmt ausgebildet sind, dass eine hinreichende Stützung und Kraftübertragung beim Einschrauben gewährleistet sind.
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Solange diese Erfordernisse erfüllt werden, ist es nicht einmal erforderlich, dass die Stege in ihrer gesamten Länge an der Innenkontur anliegen. Sie können vielmehr auch Unterbrechungen aufweisen.
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Zur Gewährleistung der problemlosen Kraftübertragung auf das Aufnahmeteil kann die Innenkontur des Aufnahmeteils zueinander beabstandete Längsrippen aufweisen. Die Stege des Passkerns sind dann so zu dimensionieren, dass sie bei eingestecktem Passkern an der Innenkontur des Aufnahmeteils derart anliegen, dass sie das Aufnahmeteil stützen. Bei der Einschraubbewegung legen sich die Stege kraftschlüssig an die Längsrippen an und übertragen so die Einschraubbewegung auf im Wesentlichen voller Länge des Aufnahmeteils auf dasselbe.
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Wenn die Abstände zwischen den Längsrippen größer sind als die Stärke der Stege im Bereich ihrer Außenkontur, hat dies zugleich den Vorteil, dass das Einschraubwerkzeug leichter aus dem eingeschraubten Aufnahmeteil herausgebracht werden kann. Das Einschraubwerkzeug kann dann nämlich nicht nur durch eine axiale Bewegung herausgezogen/herausgerissen werden, sondern kann zum Zwecke des Herausziehens durch leichtes Zurückdrehen entgegen der Einschraubrichtung gelockert werden, ohne dass eine Lockerung des Sitzes des Aufnahmeteils im Erdreich erfolgt.
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Eine ähnliche Wirkung kann erzielt werden, wenn die Innenkontur des Aufnahmeteils an Stelle der Rippen Längsnuten aufweist, deren Nutboden, insbesondere mehrfach, breiter ist als die Stärke der Stege in ihrem Anlagebereich. Der Passkern bzw. seine Stege sind dann in ihrer Höhe so zu dimensionieren, dass sie bei eingestecktem Passkern derart an den Nutböden anliegen, dass sie das Aufnahmeteil stützen und sich beim Einschrauben zum Übertragen der Einschraubkräfte kraftschlüssig an den Nutschultern anlegen.
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Wenn die Längsnuten breiter sind als die Stärke der Stege, kann auch hier das Herausziehen des Passkerns aus dem Aufnahmeteil nach dem Einschrauben dadurch erleichtert werden, dass sein Sitz im Aufnahmeteil durch leichtes Zurückdrehen gelockert wird.
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Diese Wirkung kann noch dadurch verstärkt werden, dass die Bereiche, an denen die Außenkonturen der Stege beim Einschrauben anliegen, insbesondere die Nutböden, so geformt werden, dass sie die Außenkontur der Stege beim Zurückdrehen des Einschraubwerkzeugs freigeben.
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Diese Lösungen haben zugleich den Vorteil, dass die in Ausschraubrichtung nachlaufenden Rippen bzw. Nutschultern zur Anlage der Stege und damit zur Kraftübertragung zur Verfügung stehen, wenn das Aufnahmeteil wieder herausgeschraubt werden soll.
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Zur Verankerung des stab- oder pfostenförmigen Gegenstandes in dem Aufnahmeteil kann ein Füllmaterial eingesetzt werden, das im Befestigungszustand den Raum zwischen dem Endbereich des Gegenstandes und der Innenkontur des Aufnahmeteils ausfüllt. Das Füllmaterial kann körnig (Sand, Split o. ä.) oder aushärtend (Kunststoffmasse, Beton) sein.
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Während die erfindungsgemäß ausgebildeten Aufnahmeteile vor allem wegen ihrer im Erdreich verankerten Schraubwendeln nach ihrem Einschrauben nur sehr schwer ungewollt aus dem Erdreich herausgerissen werden können, ist ein vergleichbarer Halt zwischen dem Aufnahmeteil und einer darin eingebrachten, insbesondere einer aushärtenden Füllmasse wie einem Kunststoff oder Beton nicht ohne weiteres gewährleistet. Deshalb können an der Innenkontur des Aufnahmeteils Erhebungen und/oder Vertiefungen und/oder Hinterschnitte vorgesehen sein, die ein Herausreißen des Füllmaterials bzw. des darin verankerten pfahl- oder pfostenförmigen Gegenstandes verhindern.
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Diese Erhebungen und/oder Vertiefungen und/oder Hinterschnitte können insbesondere in den Abstandsbereichen zwischen Rippen bzw. zwischen Nuten angebracht sein, die nicht zur Aufnahme der Stege bzw. für die radiale Bewegung des Passkerns im Aufnahmeteil frei bleiben müssen. Die Erhebungen/Vertiefungen/Hinterschnitte können aber beispielsweise auch in die Rippen selbst eingeformt sein.
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Unter dünnwandigen Aufnahmeteilen werden solche mit einem Wandstärke-Länge-Verhältnis von 8:1000 bis 1:1000, insbesondere 7:1000 bis 1:1000, insbesondere 5:1000 bis 1:1000, insbesondere 4:1000 bis 2:1000 bzw. mit einem Verhältnis von 2:1000 bis 8:10000 verstanden.
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Diese können selbsttragend oder auch derart ausgebildet sein, dass sie im eingeschraubten Zustand lediglich als Schalung für eine einzubringende Füllmasse dienen und ihre zum Einschrauben erforderliche Formstabilität erst durch das Einschraubwerkzeug bzw. dessen Passkern erhalten.
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Gegenstand der Erfindung sind weiterhin die an das Fundamentsystem und insbesondere an das zugehörige Einschraubwerkzeug angepassten Aufnahmeteile und das entsprechende Einschraubwerkzeug mit den zuvor erörterten Merkmalen.
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Der Gegenstand der Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:
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1: ein erfindungsgemäßes dünnwandiges Aufnahmeteil mit äußerer Schraubwendel in perspektivischer Darstellung, teilweise geschnitten mit angedeuteter Innenkontur mit Rippen;
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2: ein erfindungsgemäßes Einschraubwerkzeug mit Passkern in perspektivischer Darstellung;
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3: eine perspektivische Draufsicht auf das Innere des Aufnahmeteils von seiner – beim Einschrauben nachlaufenden – Aufnahmeöffnung her;
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4: eine Draufsicht auf das Einschraubwerkzeug von seiner beim Einschrauben voraus laufenden Spitze her; und
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5: eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf das Innere des Aufnahmeteils von seiner Aufnahmeöffnung her mit Längsrippen bzw. Längsnuten und mit angedeuteten Anlagebereichen der Außenkonturen der Stege am Aufnahmeteil.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes dünnwandiges konusförmiges Aufnahmeteil 1 mit äußerer Schraubwendel (ohne Bezugszeichen) in perspektivischer Darstellung, teilweise geschnitten mit angedeuteter Innenkontur 2 mit Längsrippen 8 bzw. Längsnuten 9 mit Nutboden 10 und Nutschultern 11.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Einschraubwerkzeug 3 mit Drehachse 4 und formstabilem Passkern 5 mit Stegen 6 mit Außenkonturen 7 der Stege 6 in perspektivischer Darstellung.
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Dabei besteht der Passkern in der gezeigten Form im Wesentlichen aus den miteinander verbundenen Stegen 6, die in einem Teilbereich einer Welle (ohne Bezugszeichen) aufsitzen, die zur Führung und Bewegung des Passkerns 5 bestimmt ist. Hier sind selbstverständlich vielfältige andere Gestaltungen denkbar, etwa um noch mehr an Material/Gewicht einzusparen.
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Gezeigt ist ein Passkern 5 mit acht Stegen 6 von denen in der perspektivischen Darstellung freilich nur sechs (angedeutet ein siebter) sichtbar sind.
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Demgegenüber zeigt das Aufnahmeteil 1 nach 1 in seinem sichtbaren Bereich vier voneinander beabstandete Längsrippen 8 oder auch Nutschultern 11. Rechnet man diese auf den Gesamtumfang der Innenkontur 2 des Aufnahmeteils 1 hoch, so ergeben sich acht Zwischenbereiche zwischen Längsrippen 8 bzw. acht Längsnuten 9, die zur Aufnahme der acht Stege 6 des Passkerns 5 nach 2 bestimmt sind. Dazwischen befinden sich acht Stegbereiche bzw. Zwischenstegbereiche, die zur Aufnahme von Erhebungen/Vertiefungen/Hinterschnitten verfügbar sind, die dem Herausziehen eines in das Aufnahmeteil eingebrachten, insbesondere eingegossenen Mastens, Pfostens oder dgl. entgegenwirken können, wie dies erfindungsgemäß weiter vorgesehen ist.
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3 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf das Innere des Aufnahmeteils 1 von seiner Aufnahmeöffnung (ohne Bezugszeichen) her.
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Erkennbar sind hier sechzehn Längsrippen 8 bzw. Nutschultern 11, acht Zwischenbereiche zwischen Längsrippen 8 bzw. acht Längsnuten 9, die zur Aufnahme der acht Stege 6 des Passkerns 5, beispielsweise nach 2, bestimmt sind.
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Dazwischen befinden sich acht Stegbereiche bzw. Zwischenstegbereiche (ohne Bezugszeichen), die zur Aufnahme von Erhebungen/Vertiefungen/Hinterschnitten 12 verfügbar sind, die dem Herausziehen eines in das Aufnahmeteil eingebrachten, insbesondere eingegossenen Mastens, Pfostens oder dgl. entgegenwirken können, wie dies erfindungsgemäß weiter vorgesehen ist.
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Erkennbar ist, dass die acht Zwischenbereiche zwischen Längsrippen 8 bzw. acht Längsnuten 9, die zur Aufnahme der acht Stege 6 des Passkerns 5, beispielsweise nach 2, bestimmt sind, an ihrem erdseitigen Ende – je paarweise – eine unterschiedliche Länge haben. Diese entspricht der unterschiedlichen Länge der Stege 6, wie sie in 2 gezeigt ist und dient der Erhaltung der Festigkeit der Spitze des Aufnahmeteils 1 beim Eindringen in das Erdreich.
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Weiter zeigt 3 Erhebungen/Vertiefungen/Hinterschnitte 12, wie sie zweckmäßig sind, um eine Füllmasse, insbesondere eine Gussmasse wie Kunststoff oder Beton, bzw. das darin eingegossene Bauteil (Mast, Pfosten o. ä.) gegen ein Herausreißen zu sichern.
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4 zeigt eine Draufsicht auf das Einschraubwerkzeug 3 von seiner beim Einschrauben vorauslaufenden Spitze her. Gezeigt sind acht Stege 6, die sich um die Drehachse 4 des Einschraubwerkzeugs 3 gruppieren. Außerdem ist die – auch schon in 2 gezeigte – Welle (ohne Bezugszeichen), die zur Führung und Bewegung des Passkerns 5 dient, angedeutet.
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5 zeigt in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf die Innenkontur 2 des Aufnahmeteils 1 von seiner Aufnahmeöffnung her.
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Gezeigt sind hier acht Zwischenbereiche zwischen Längsrippen 8 bzw. acht Längsnuten 9 mit Nutboden 10, die zur Aufnahme der acht Stege 6 des Passkerns 5, beispielsweise nach 2, bestimmt sind.
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Dazwischen befinden sich acht Stegbereiche bzw. Zwischenstegbereiche (ohne Bezugszeichen), die zur Aufnahme von Erhebungen/Vertiefungen/Hinterschnitten verfügbar sind, die dem Herauszlehen eines in das Aufnahmeteil eingebrachten, insbesondere eingegossenen Mastens, Pfostens oder dgl. entgegenwirken können, wie dies erfindungsgemäß weiter vorgesehen ist.
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Gezeigt ist weiter, in welcher Weise die – als Vollflächen dargestellten – Anlagebereiche 13 der Außenkonturen 7 der Stege 6 des Passkerns 5 an den acht Zwischenbereichen zwischen Längsrippen 8 bzw. acht Längsnuten 9 des Aufnahmeteils 1 bei eingestecktem Einschraubwerkzeug 3 anliegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- hülsenartiges Aufnahmeteil
- 2
- Innenkontur des Aufnahmeteils
- 3
- Einschraubwerkzeug
- 4
- Drehachse des Einschraubwerkzeugs
- 5
- formstabiler Passkern
- 6
- Stege
- 7
- Außenkontur der Stege 6
- 8
- Längsrippen
- 9
- Längsnuten
- 10
- Nutböden
- 11
- Nutschultern
- 12
- Erhebung/Vertiefung/Hinterschnitt
- 13
- Anlagebereiche der Außenkonturen 7 der Stege 6
