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Die Erfindung betrifft eine Unterlegscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, eine Befestigungsanordnung mit der Unterlegscheibe gemäß Anspruch 11 sowie die Verwendung der Unterlegscheibe gemäß Anspruch 13.
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Aus der Patentanmeldung
GB 2 120 795 A ist eine gattungsgemäße Unterlegscheibe bekannt. Die
5 dieser Patentanmeldung zeigt eine Unterlegscheibe zur Anzeige einer im Befestigungselement einer Schraubverbindung wirkenden Spannkraft. Derartige Befestigungsanordnungen sind typisch für Schraubverbindungen im Stahlbau, wo Schraubverbindungen vorgespannt werden, um die Tragfähigkeit und die Gebrauchstauglichkeit dieser Verbindungen sicherzustellen. Die bekannte Unterlegscheibe besteht aus einer Außenscheibe aus Stahl, an deren Unterseite ein Indikatorelement aus einem weichen Kunststoff angeordnet ist. Die Außenscheibe weist eine in radialer Richtung verlaufende schlitzartige Öffnung auf, die im Grundzustand, in der die Unterlegscheibe nicht verspannt ist, vom Indikatorelement bis zum Umfang der Außenscheibe reicht. Die Öffnung dient als Visualisierungselement, an dem ein Anwender den Spannungszustand des Befestigungselements ablesen kann. An der Öffnung sind zwei Kerben als Markierungen angeordnet, die verschiedene Spannungszustände des Befestigungselements anzeigen. Beim Verspannen des Befestigungselements wird der Schraubenkopf gegen die Unterlegscheibe gepresst, wodurch das Indikatorelement verformt und radial nach außen gedrückt wird, so dass das Indikatorelement für einen Anwender sichtbar in der Öffnung angeordnet ist. Aufgrund der beiden Markierungen kann ein Anwender erkennen, ob eine bestimmte Spannkraft des Befestigungselements beziehungsweise der Verbindung erreicht ist. Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass die angebrachten Kerben relativ klein sind und durch Staub und ähnliche, auf einer Baustelle üblichen Einflüsse zugesetzt und leicht verdeckt werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Unterlegscheibe vorzuschlagen, die ein sicheres Ablesen des Visualisierungselements auch unter Baustellenverhältnissen erlaubt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Unterlegscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Unterlegscheibe weist eine axiale Durchgangsöffnung für ein Befestigungselement auf. Die Durchgangsöffnung weist insbesondere einen Kreisquerschnitt auf, so dass typische Schrauben, wie sie beispielsweise im Stahlbau verwendet werden, oder Anker, wie sie beispielsweise zum Befestigen in mineralischen Verankerungsgründen wie Beton verwendet werden, durch die Durchgangsöffnung durchgesteckt und mit der Unterlegscheibe verbunden werden können. Die Durchgangsöffnung kann insbesondere zylindrisch sein, wobei der Durchmesser auch abschnittsweise variieren oder kegelartig zu- oder abnehmen kann. Die Unterlegscheibe umfasst eine Außenscheibe, die insbesondere aus Stahl hergestellt ist, und ein Indikatorelement, das insbesondere ebenfalls scheibenförmig ausgebildet ist. Das Indikatorelement ist aus einem Material hergestellt, das im Vergleich zur Außenscheibe leicht und stark verformbar, insbesondere stark elastisch verformbar ist. Das Indikatorelement ist insbesondere aus Gummi oder einem gummiartigen Kunststoff hergestellt, wie beispielsweise einem Polyester-Urethan-Kautschuk oder einem Chloropren-Kautschuk, die unter den Handelsnamen Vullcollan, Fibroflex oder Neopren bekannt sind. Ein Indikatorelement aus diesen oder vergleichbaren Werkstoffen kann beim Verspannen stark verformt werden, wobei es trotzdem elastisch bleibt, so dass es sich bei einem Entspannen wieder der Grundgeometrie annähert, so dass ein Anwender auch die beim Entspannen wirkende Spannkraft abschätzen oder ablesen kann. Insbesondere weist das Indikatorelement eine auffällige Farbe auf, die einen starken Kontrast zur Außenfläche der Außenscheibe bildet, so dass es für einen Anwender leicht wahrnehmbar ist. Beispielsweise kann ein rötliches Indikatorelement aus Vullcollan verwendet werden.
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Sowohl die Außenscheibe wie auch das Indikatorelement weisen jeweils ein Durchgangsloch auf, die insbesondere mittig und insbesondere konzentrisch angeordnet sind und gemeinsam die Durchgangsöffnung bilden. Dies schließt nicht aus, dass die Unterlegscheibe noch weitere Teile umfassen kann, die ebenfalls Durchgangslöcher der Durchgangsöffnung aufweisen. „Scheibe“ meint hier allgemein einen Körper, dessen auf die Längsachse der Durchgangsöffnung bezogene radiale Ausdehnung größer, insbesondere um ein Vielfaches größer als seine Dicke ist. Die Scheibe kann im Grundzustand eben oder gewölbt sein und sie kann insbesondere einen kreisförmigen Umfang aufweisen, der aber auch als Polygonzug oder in einer anderen beliebigen Geometrie ausgebildet sein kann. Die Außenscheibe weist eine Außenseite und eine Innenseite auf. Die „Außenseite“ ist die Seite der Außenscheibe, an der in einer Gebrauchsstellung, in der ein Befestigungselement in die Durchgangsöffnung eingefügt ist, typischerweise ein Kopf beziehungsweise eine Mutter des Befestigungselements anliegt. Die Innenseite ist die der Außenseite abgewandte und typischerweise dem Bauteil, mit dem die Unterlegscheibe verbunden werden soll, zugewandte Seite der Außenscheibe, an der das Indikatorelement insbesondere direkt anliegt. Das Indikatorelement füllt in einem unverspannten Grundzustand eine Grundgeometrie aus. Beispielsweise ist die Grundgeometrie des Indikatorelements ein Kreisring. Das Indikatorelement ist insbesondere an der Außenscheibe derart angeordnet, dass es beim Verspannen des Befestigungselements durch Verformung in ein Visualisierungselement verdrängt wird, in dem es von einem Anwender beim Verspannen wahrnehmbar ist. Hierzu durchdringt das Visualisierungselement die Außenscheibe axial, so dass das Indikatorelement nach einem planmäßigen Verspannen von einem Anwender bei einem Blick insbesondere im Wesentlichen in axialer Richtung auf die Außenseite der Außenscheibe wahrgenommen werden kann. Damit der Anwender die Größe der im Befestigungselement wirkenden Spannkraft ablesen oder abschätzen kann, sind am Visualisierungselement zwei Markierungen zur Anzeige der Größe der wirkenden Spannkraft angeordnet. Dabei ist eine erste Markierung zwischen der Grundgeometrie, die das Indikatorelement im unverspannten Zustand einnimmt, und einer zweiten Markierung angeordnet.
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Damit dem Anwender ein sicheres und leichtes Ablesen des Visualisierungselements ermöglicht wird, bildet das der Grundgeometrie zugewandte erste Ende des Visualisierungselements erfindungsgemäß eine erste Markierung zur Anzeige einer minimal zu erreichenden Spannkraft des Befestigungselements. Eine gesonderte Markierung, beispielsweise in Form von Kerben, wie sie aus dem eingangs beschriebenen Stand der Technik bekannt sind, muss somit für eine minimal zu erreichende Spannkraft am Visualisierungselement nicht vorgesehen werden. Durch die Verwendung des ersten Endes des Visualisierungselements als Markierung für die Größe der minimal zu erreichenden Spannkraft des Befestigungselements, erkennt ein Anwender, dass die minimal zu erreichende Spannkraft erreicht ist, sobald der Anwender das Indikatorelement im Visualisierungselement wahrnehmen kann. Beispielsweise werden Bolzenanker, mit denen Bauteile an einem Verankerungsgrund aus Beton befestigt werden, mit einem definierten Drehmoment angezogen, das ein Maß für eine im Bolzenanker wirkende Spannkraft ist. Dabei darf eine minimale Spannkraft nicht unterschritten und eine maximale Spannkraft nicht überschritten werden, da sonst die Tragfähigkeit der Befestigungsanordnung nicht gewährleistet ist. Wird beim Verspannen des Bolzenankers eine erfindungsgemäße Unterlegscheibe verwendet, so weiß der Anwender, dass der Bolzenanker in ausreichendem Maß vorgespannt ist.
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Insbesondere umfasst die erfindungsgemäße Unterlegscheibe als weiteres Teil eine Lochscheibe, die zusätzlich auf der der Außenscheibe abgewandten Seite des Indikatorelements angeordnet ist. Die Lochscheibe ist insbesondere eine handelsübliche, flache Beilagscheibe, beispielsweise eine Beilagscheibe nach DIN EN ISO 7093-1:2000-11. Die Lochscheibe ist, wie auch die Außenscheibe, insbesondere aus Stahl hergestellt. Sie weist insbesondere einen Durchmesser auf, der größer als der Durchmesser der Außenscheibe ist. Das Indikatorelement liegt insbesondere zwischen der Loch- und der Außenscheibe und direkt an diesen an, so dass die Grundgeometrie von diesen Scheiben begrenzt wird. Dies hat den Vorteil, dass das Indikatorelement in diesem Fall nicht direkt an dem zu befestigenden Bauteil anliegt, so dass die Reibung zwischen dem Indikatorelement und den die Grundgeometrie begrenzenden Teilen unabhängig von der Geometrie und dem Material des zu befestigenden Bauteils ist.
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Vorzugsweise ist die zweite Markierung eine Markierung zur Anzeige einer maximal zu erreichenden Spannkraft des Befestigungselements. Die „maximal zu erreichende Spannkraft“ ist dabei die Spannkraft, mit der das Befestigungselement maximal planmäßig gespannt werden soll. Die maximal zu erreichende Spannkraft ist geringer als die Bruchkraft, bei der das Befestigungselement versagt. Die erfindungsgemäße Unterlegscheibe weist somit eine Markierung für die minimal zu erreichende Spannkraft und eine Markierung für die maximale Spannkraft des zu befestigenden Befestigungselements auf. Bei dem oben beschriebenen Verspannen eines Bolzenankers weiß der Anwender somit, dass der Bolzenanker planmäßig verspannt ist, wenn das Indikatorelement im Visualisierungselement wahrnehmbar ist, aber die zweite Markierung noch nicht überschritten hat. Somit reicht ein Blick des Anwenders auf die Außenseite der Unterlegscheibe aus, um festzustellen, ob der Bolzenanker planmäßig verspannt ist oder nicht. Ist die maximale Spannkraft überschritten, so kann der Anwender den Bolzenanker entspannen, wodurch ein elastisches Indikatorelement sich wieder seiner Grundgeometrie annähert, so dass es nicht mehr an der zweiten Markierung anliegt.
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Vorzugsweise weist das Visualisierungselement mindestens eine Öffnung auf, insbesondere bildet die eine Öffnung das Visualisierungselement. Am Visualisierungselement können aber auch mehrere Öffnungen vorgesehen sein, die gemeinsam das Visualisierungselement bilden. Die mehreren Öffnungen sind beispielsweise bezogen auf die Längsachse der Durchgangsöffnung radial verteilt, beispielsweise je eine Öffnung für eine Markierung. An der Unterlegscheibe können aber auch mehrere Visualisierungselemente angeordnet sein, die jeweils aus einer Öffnung gebildet sind. Diese Visualisierungselemente sind insbesondere am Umfang der Außenscheibe verteilt angeordnet, wobei sie insbesondere derart angeordnet und/oder gestaltet sind, dass sie jeweils die gleiche Spannkraft anzeigen. Insbesondere sind die als Visualisierungselemente dienenden Öffnungen identisch ausgebildet. Insbesondere sind drei oder vier Öffnungen am Umfang der Unterlegscheibe gleichmäßig verteilt, sodass ein Anwender zumindest eine der Öffnungen wahrnehmen kann, unabhängig davon, aus welcher Perspektive er die Unterlegscheibe betrachtet. Insbesondere ist die Öffnung als Schlitz ausgebildet, der ein Visualisierungselement bildet. Mit „Schlitz“ ist hier eine Öffnung gemeint, die mindestens so lang wie breit ist, wobei mit „Breite des Schlitzes“ die Weite des Schlitzes gemeint ist. Insbesondere kann der Schlitz lang gestreckt, d.h. länger als breit sein, wobei mit „Länge“ die Ausdehnung in die Richtung gemeint ist, in die das Visualisierungselement beim Verspannen bewegt wird. Um eine möglichst gute Ablesequalität zu gewährleisten, ist die Weite des Schlitzes insbesondere kleiner als 1/10, insbesondere kleiner als 1/20, insbesondere kleiner als 1/30 und insbesondere kleiner als 1/40 des Umfangs der Außenscheibe. Insbesondere ist die Weite des Schlitzes kleiner als 10 mm, insbesondere kleiner als 7 mm, insbesondere kleiner als 4 mm und insbesondere kleiner als 3 mm. Der Schlitz kann sich ausgehend vom seinem ersten Ende, das insbesondere das erste Ende des Visualisierungselements bildet, weiten oder verengen. Insbesondere verläuft der Schlitz parallelwandig, insbesondere radial zur Längsachse, so dass die „Länge“ die radiale Ausdehnung des Schlitzes ist.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe ist die zweite Markierung durch eine Aufweitung der Öffnung gebildet. Mit „Aufweitung“ ist eine Stelle der Öffnung gemeint, an der sich die Öffnung, insbesondere ein Schlitz, in einem eng begrenzten Bereich insbesondere stufenartig weitet, also seine Weite optisch klar und eindeutig wahrnehmbar vergrößert. Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Kerben als Markierungen hat dies den Vorteil, dass eine Aufweitung durch Staub oder ähnliche Verunreinigungen nicht verdeckt werden kann und somit leichter ablesbar ist.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe bildet das der Grundgeometrie abgewandte zweite Ende der Öffnung die zweite Markierung. Bei planmäßiger Verspannung des Befestigungselements befindet sich somit ein äußerer Rand des Indikatorelements in der Öffnung zwischen den beiden Enden der Öffnung.
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Vorzugsweise reicht die Öffnung bis zum Umfang der Unterlegscheibe. In diesem Fall bildet die Umfangsöffnung die zweite Markierung. Die Umfangsöffnung kann auch als Aufweitung der Öffnung und/oder als zweites Ende der Öffnung aufgefasst werden. Insbesondere ist die Öffnung als Schlitz ausgebildet, der radial zum Umfang hin offen ist. Diese Ausgestaltungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine entsprechende Unterlegscheibe sehr gut ablesbar und zudem einfach und kostengünstig, beispielsweise durch Kaltmassivumformung, herstellbar ist.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe ist an der Außenscheibe ein axial abstehendes Stützelement angeordnet, das die Grundgeometrie zumindest teilweise umschließt. Insbesondere umschließt das Stützelement die Grundgeometrie nahezu vollständig, wobei es nur im Bereich der Öffnungen lokal durchbrochen ist. Das Stützelement ist insbesondere an der Innenseite der Außenscheibe angeordnet und steht von der Innenseite in axialer Richtung ab. Das Stützelement gewährleistet, dass die Außenscheibe direkt an einem Bauteil bzw. einem weiteren Teil der Unterlegscheibe, insbesondere an einer Lochscheibe anliegen kann, ohne dass das Indikatorelement den Kontakt zwischen der Außenscheibe und dem Bauteil bzw. dem weiteren Teil der Unterlegscheibe unterbricht. Ein mögliches Kriechen des Indikatorelements unter Spannung hat somit keine negativen Auswirkungen auf die Kraftübertragung zwischen der Unterlegscheibe und dem Bauteil, da der Kraftfluss über das Stützelement gewährleistet ist. Insbesondere ist die axiale Höhe des Stützelements kleiner als oder gleich wie die axiale Höhe des Indikatorelements im Grundzustand. Dies gewährleistet ein gleichmäßiges Anliegen des Indikatorelements an einem Bauteil bzw. dem weiteren Teil der Unterlegscheibe. Insbesondere ist das Stützelement einstückig mit der Außenscheibe. Insbesondere ist die Außenscheibe gemeinsam mit dem Stützelement einstückig aus Stahl hergestellt. Durch die Ausbildung des Stützelements kann die Außenscheibe beim Verspannen verformt werden, insbesondere im Bereich einer Auflagefläche, auf der ein Kopfelement des Befestigungselements planmäßig aufliegt, da in dem vom Stützelement umschlossenen Bereich unter der Außenscheibe eine Art Hohlraum entsteht, in dem insbesondere nur das im Verhältnis zur Außenscheibe und zum Stützelement weiche Indikatorelement angeordnet ist. Mit „Kopfelement“ ist insbesondere ein Schraubenkopf, aber auch eine Mutter gemeint. Über das Kopfelement wird die in einem Schaft des Befestigungselements wirkende Kraft auf die Unterlegscheibe übertragen. Die Auflagefläche ist Teil der Außenfläche der Außenscheibe und grenzt im Regelfall direkt an die Durchgangsöffnung an. Um ein Verformen der Außenscheibe beim Verspannen zu ermöglichen, ist der Durchmesser der Auflagefläche, und somit der Durchmesser des Kopfelements, kleiner als der Durchmesser des vom Stützelement gebildeten Hohlraums, in dem die Grundgeometrie angeordnet ist. Durch das Verspannen und insbesondere durch ein Verformen der Außenscheibe wird die Grundgeometrie zusammengedrückt, wodurch das elastische Indikatorelement radial nach außen in Richtung zum Umfang der Unterlegscheibe hin gedrückt wird. Die Außenscheibe ist derart gestaltet, dass sie auch dann, wenn sie beim Verspannen verformt wird, nicht an einem zu befestigenden Bauteil bzw. dem weiteren Teil der Unterlegscheibe anliegt, wenn die maximal zu erreichende Spannkraft des Befestigungselements erreicht wird. Insbesondere steht der verformte Teil der Außenscheibe in axialer Richtung nicht über ein Stützelement über. Somit kann das Befestigungselement auch über die maximal zu erreichende Spannkraft gespannt werden, wodurch die Außenscheibe weiter verformt und das Indikatorelement weiter in das Visualisierungselement hinein gedrückt werden kann, derart, dass auch ein Überspannen des Befestigungselements mit der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe angezeigt werden kann.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass das erste Ende des Visualisierungselements im Grundzustand vom Indikatorelement beabstandet ist. Durch den Abstand zwischen dem Visualisierungselement und dem Indikatorelement im Grundzustand ist gewährleistet, dass das Indikatorelement nicht schon zu Beginn des Verspannens im Visualisierungselement zu sehen ist, sondern dass erst nach Erreichen der minimal zu erreichenden Spannkraft des Befestigungselements das Indikatorelement so stark verformt ist, dass es am ersten Ende des Visualisierungselements anliegt oder über das erste Ende hinaus in das Visualisierungselement hineinreicht.
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Vorzugsweise weist das Stützelement einen durch eine Außenfläche der Außenscheibe verschlossenen Kanal auf, der die Grundgeometrie und das Visualisierungselement verbindet, wobei das Indikatorelement im Grundzustand den Kanal nicht oder nicht vollständig ausfüllt, so dass das Visualisierungselement vom ersten Ende beanstandet ist. Beim Verspannen wird das Visualisierungselement somit zunächst in den Kanal bewegt, in dem es von der Außenfläche der Außenscheibe abgedeckt und für einen Anwender nicht sichtbar ist. Das Indikatorelement kann Vorsprünge aufweisen, die bereits im Grundzustand in die Kanäle reichen, was ein Verdrängen des Indikatorelements in die Kanäle hinein erleichtert. Erst nachdem das Indikatorelement durch Zusammendrücken den Kanal in seiner Länge vollständig ausfüllt, wird es beim weiteren Verspannen im Visualisierungselement sichtbar, sodass der Anwender weiß, dass die minimal zu erreichende Spannkraft des Befestigungselements erreicht ist. Insbesondere füllt das Indikatorelement das Volumen des Kanals vollständig aus.
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In Kombination oder alternativ zur Ausbildung des Kanals kann bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform im Grundzustand zwischen dem Indikatorelement und dem Stützelement ein Spalt bestehen. Durch den Spalt ist das Indikatorelement im Grundzustand vom Visualisierungselement beabstandet. Insbesondere kann bei einer kreisförmigen Ausgestaltung des Indikatorelements und der Außenscheibe ein Ringspalt um das Indikatorelement herum vorgesehen sein, der das Visualisierungselement von dem Stützelement beabstandet. In diesem Fall kann das Visualisierungselement das Stützelement vollständig in radialer Richtung durchdringen.
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Die erfindungsgemäße Unterlegscheibe bildet mit einem Befestigungselement, das insbesondere einen Schaft mit einem Außengewinde und insbesondere ein Spreizelement aufweist, wie dies beispielsweise von sogenannten Bolzen- und Hülsenanker bekannt ist, eine Befestigungsanordnung. Dabei ist der Durchmesser des Durchgangslochs des Indikatorelements derart gewählt, dass das Indikatorelement insbesondere bereits im Grundzustand im Wesentlichen am Schaft, insbesondere am Außengewinde anliegt. Das Indikatorelement stützt sich somit beim Verspannen gegen den Schaft, insbesondere gegen das Außengewinde ab. Insbesondere ist der Durchmesser des Durchgangslochs des Indikatorelements kleiner als oder gleich wie der Durchmesser des Außengewindes. Somit liegt das Indikatorelement am Schaft bzw. am Außengewinde an, so dass das Indikatorelement beim Verspannen im Wesentlichen nicht nach innen bewegt werden kann, sondern nur eine Bewegung des äußeren Rands des Indikatorelements nach außen erfolgt.
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Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe zum Verspannen eines Befestigungselements wird das Visualisierungselement erfindungsgemäß beim Verspannen soweit verdrängt, dass ein äußerer Rand des Indikatorelements zwischen der ersten Markierung und der zweiten Markierung angeordnet ist. Damit ist gewährleistet, dass das Befestigungselement planmäßig zwischen einer minimal zu erreichenden und einer maximal zu erreichenden Spannkraft gespannt und somit die Befestigungsanordnung sicher installiert ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine erste erfindungsgemäße Unterlegscheibe in einer Draufsicht auf die Außenseite der Außenscheibe;
- 2 eine Sicht auf die Innenseite der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe;
- 3 eine Sicht auf die Innenseite einer alternativ ausgestalteten erfindungsgemäßen Unterlegscheibe;
- 4a) bis 4d) die Verwendung der ersten erfindungsgemäßen Unterlegscheibe beim Verspannen einer Befestigungsanordnung;
- 5 dieselbe planmäßig gespannte Befestigungsanordnung in einer perspektivischen Ansicht; und
- 6 dieselbe Befestigungsanordnung bei der die maximal zu erreichende Spannkraft des Befestigungselements überschritten ist.
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In den 1, 2 und 4 bis 6 ist eine erste erfindungsgemäße Unterlegscheibe 1 sowie deren Verwendung in einer Befestigungsanordnung (4 bis 6) dargestellt. Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, besteht die erfindungsgemäße Unterlegscheibe 1 aus zwei Teilen: einer Außenscheibe 2 und einem Indikatorelement 3. Die Außenscheibe 2 ist aus Stahl gefertigt, mit einem Durchgangsloch 4, das mit einem Durchgangsloch 5 des Indikatorelements 3 gemeinsam eine Durchgangsöffnung 6 der Unterlegscheibe 1 bildet. Am Umfang der Außenscheibe 2 sind vier Öffnungen 7 in Form von Schlitzen 8 ausgebildet, die radial zur Längsachse L der Durchgangsöffnung 6 verlaufen und bis zum Umfang der Unterlegscheibe 1 reichen. Die Schlitze 8 bilden jeweils identische Visualisierungselemente 9 und weisen eine Weite w von 3 mm auf, was geringer als 1/40 des Umfangs der Außenscheibe 2 ist. Die Tiefe t der Schlitze 8 ist in radialer Richtung mit 4 mm tiefer als ihre Weite w. Die Schlitze 8 durchdringen nicht nur die Außenscheibe 2 radial am Umfang, sondern teilweise auch ein an der Innenseite der Außenscheibe 2 angeformtes, axial in Richtung der Längsachse L abstehendes kreisringförmiges Stützelement 10. Das Stützelement 10 umschließt eine Grundgeometrie 28 des Indikatorelements 3 in einem unverspannten Grundzustand (vgl. 1, 2 und 4a), bis auf die Bereiche, in denen die Schlitze 8 ausgebildet sind, vollständig. Das Stützelement 10 weist eine axiale Dicke auf, die etwas kleiner als die axiale Dicke des Indikatorelements 3 ist, derart, dass das Indikatorelement 3 im Grundzustand axial über das Stützelement 10 übersteht, wie dies in 4a zu sehen ist.
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An ihrem dem Indikatorelement 3 zugewandten ersten Ende 11 gehen die Schlitze 8 in Richtung zur Längsachse L in Kanäle 12 über, die sich radial über eine Tiefe k von 1 mm erstrecken und die zur Außenseite 13 der Außenscheibe 2 hin durch eine Außenfläche 14 verschlossen sind. In dem in den 1, 2 und 4a dargestellten Grundzustand, in dem das Indikatorelement 3 die Grundgeometrie 28 ausfüllt und nicht verspannt ist, liegt das Indikatorelement 3 nicht in den Kanälen 12 und füllt diese nicht aus. Das Indikatorelement 3 ist somit im Grundzustand vom ersten Ende 11 des Visualisierungselements 9, das durch die Schlitze 8 gebildet wird, beabstandet. Die Umfangsöffnung 16 jedes Schlitzes 8 bilden das zweite Ende 17 des Visualisierungselements 9. Sie kann auch als eine Aufweitung der Öffnung 7 aufgefasst werden. Statt der Kanäle 12 kann zwischen dem ersten Ende 11 des Visualisierungselements 9 und dem Indikatorelement 3 ein Spalt 15 angeordnet sein, wie dies in 3 zu sehen ist. Der Spalt 15 weist ebenfalls eine Tiefe s von 1 mm auf. In diesem Fall ist der Spalt 15 als umlaufender Ringspalt ausgebildet, durch den das erste Ende 11 des Visualisierungselements 9 im Grundzustand vom Indikatorelement 3 beabstandet ist.
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Das Indikatorelement 3 ist kreisringförmig ausgebildet, mit dem Durchgangsloch 5 und einem äußeren Rand 18. Das Indikatorelement 3 ist mittels Spritzgießen aus Vullcollan hergestellt und somit schon bei leichtem Druck stark elastisch verformbar.
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In den 4 bis 6 ist eine Befestigungsanordnung mit der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe 1 und einem Befestigungselement 19 dargestellt, das als Bolzenanker ausgebildet ist und einen Schaft 20 mit einem Außengewinde 21 aufweist, auf das eine Mutter 22 aufgeschraubt ist. Das Befestigungselement 19, ein Bolzenanker fischer FAZ II, ist in einem Verankerungsgrund (nicht dargestellt) verankert, wozu das Befestigungselement durch ein Bohrloch 23 in einem Bauteil 24 hindurch in ein Sackloch (nicht dargestellt) im Verankerungsgrund eingebracht und dann ein Spreizelement (nicht dargestellt) aufgespreizt wurde. Um das Spreizelement planmäßig aufzuspreizen, muss der Bolzenanker mit einer definierten planmäßigen Spannkraft gegen das Bauteil 24 verspannt werden, wobei mindestens eine minimal zu erreichende Spannkraft und höchstens eine maximal zu erreichende Spannkraft des Bolzenankers im Bolzenanker wirken darf. Beispielsweise beträgt die minimale Spannkraft 10 kN und die maximale Spannkraft 20 kN, wobei die maximale Spannkraft geringer ist, als die Bruchkraft, bei der das Befestigungselement 19 versagt, beispielsweise durch Bruch des Schafts 20.
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4a zeigt das Befestigungselement 19 mit der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe 1, nach dem Einbringen des Befestigungselements 19 in das Bohrloch 23 und in den Verankerungsgrund im unverspannten Grundzustand, in dem der äußere Rand 18 des Indikatorelements 3 vom ersten Ende 11 des Schlitzes 8 beabstandet ist. In diesem Zustand bildet das Indikatorelement 3 die Grundgeometrie 28. Der Durchmesser DD des Durchgangslochs 5 des Indikatorelements 3 ist derart gewählt, dass das Indikatorelement 3 im Wesentlichen am Außengewinde 21 anliegt. Der Durchmesser DA des Außengewindes 21 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser DD des Durchgangslochs 5 des Indikatorelements 3, so dass die Unterlegscheibe 1 verspannt am Schaft 20 des Befestigungselements 19 gehalten ist und sich das Indikatorelement 3 bereits im unverspannten Grundzustand gegen den Schaft 20 abstützt. Die Mutter 22, die auf einer Auflagefläche 25 der Außenscheibe 2 aufliegt, wirkt als Kopfelement, über das sich das Befestigungselement 19 gegen das Bauteil 24 verspannt. In dem dargestellten unverspannten Zustand liegt die Unterlegscheibe 1 flächig mit dem Stützelement 10 und dem Indikatorelement 3 am Bauteil 24 an. Wird nun das Befestigungselement 19 durch Aufdrehen der Mutter 22 verspannt, so verformt die Mutter 22 die Unterlegscheibe 1 im Bereich der Auflagefläche 25, die zum Bauteil 24 hin gedrückt wird. Dadurch wird das Indikatorelement 3 zusammengepresst, elastisch verformt und in die Kanäle 12 gedrückt, wodurch das Indikatorelement 3 beim Erreichen der minimal zu erreichenden Spannkraft des Befestigungselements 19 das erste Ende 11 des Visualisierungselements 9 erreicht (vgl. 4b). Ab hier und beim weiteren Anziehen der Mutter 22 ist das Indikatorelement 3 in den Schlitzen 8 sichtbar. Das erste Ende 11 bildet eine erste Markierung 26 zur Anzeige der minimal zu erreichenden Spannkraft. Durch weiteres Aufschrauben der Mutter 22 wird die im Befestigungselement 19 wirkende Spannkraft erhöht, wodurch sich die Außenscheibe 2 im Bereich der Auflagefläche 25 weiter verformt, das Indikatorelement 3 weiter verdrängt und der äußere Rand 18 weiter in die Schlitze 8 hineingeschoben wird. In 4c ist die Situation dargestellt, dass der äußere Rand 18 des Indikatorelements 3 die Umfangsöffnung 16 erreicht hat, die eine zweite Markierung 27 bildet und anzeigt, dass die maximal zu erreichende Spannkraft des Befestigungselements 19 erreicht ist. Liegt der äußere Rand 18 des Indikatorelements 3 zwischen der ersten Markierung 26 und der zweiten Markierung 27, wie dies in 5 zu sehen ist, erkennt der Anwender, dass die wirkende Spannkraft im Befestigungselement 19 zwischen der minimal zu erreichenden Spannkraft und der maximal zu erreichenden Spannkraft liegt und das Befestigungselement 19 somit planmäßig verspannt ist. Ist dagegen der äußere Rand 18 nicht im Schlitz 8 zu sehen, so ist die minimal zu erreichende Spannkraft noch nicht erreicht - das Befestigungselement 19 muss weiter gespannt werden. Wenn dagegen der äußere Rand 18 über die zweite Markierung 27 übersteht, wie dies die 4d und 6 zeigen, so erkennt der Anwender, dass die maximal zu erreichende Spannkraft überschritten ist und die Mutter 22 wieder gelöst werden muss. Durch die Verwendung von Vullcolan, einem Polyester-Urethan-Kautschuk, ist das Indikatorelement 3 auch nach großer Verformung elastisch, so dass es sich beim Entspannen zur Grundgeometrie 28 hin zurückzieht, wobei der äußere Rand 18 in den Schlitzen 8 zurück bewegt wird. Einem Anwender wird somit direkt angezeigt, ab wann die zweite Markierung 27 beim Entspannen unterschritten wird und eine planmäßige Spannkraft erreicht ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe 1 kann ein Anwender leicht ablesen, ob ein Befestigungselement 19 planmäßig verspannt ist oder nicht. Die Unterlegscheibe 1 besteht zudem aus wenigen Teilen und ist kostengünstig als Massenprodukt herstellbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Unterlegscheibe
- 2
- Außenscheibe
- 3
- Indikatorelement
- 4
- Durchgangsloch der Außenscheibe 2
- 5
- Durchgangsloch des Indikatorelements 3
- 6
- Durchgangsöffnung der Unterlegscheibe 1
- 7
- Öffnung
- 8
- Schlitz
- 9
- Visualisierungselement
- 10
- Stützelement
- 11
- erstes Ende des Schlitzes 8
- 12
- Kanal
- 13
- Außenseite
- 14
- Außenfläche
- 15
- Spalt
- 16
- Umfangsöffnung
- 17
- zweites Ende des Schlitzes 8
- 18
- äußerer Rand des Indikatorelements 3
- 19
- Befestigungselement
- 20
- Schaft
- 21
- Außengewinde
- 22
- Mutter
- 23
- Bohrloch
- 24
- Bauteil
- 25
- Auflagefläche
- 26
- erste Markierung
- 27
- zweite Markierung
- 28
- Grundgeometrie
- DA
- Durchmesser des Außengewindes 21
- DD
- Durchmesser des Durchgangslochs 5 des Indikatorelements 3
- L
- Längsachse
- k
- Tiefe des Kanals 12
- s
- Tiefe des Spalts 15
- t
- Tiefe des Schlitzes 8
- w
- Weite des Schlitzes 8
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN ISO 7093-1:2000-11 [0007]
