DE102018100496A1

DE102018100496A1 - Befestigungsanordnung und Unterlegscheibe

Info

Publication number: DE102018100496A1
Application number: DE102018100496.6A
Authority: DE
Inventors: David Lehmann; Martin Linka
Original assignee: Fischerwerke GmbH and Co KG
Current assignee: Fischerwerke GmbH and Co KG
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2018-07-19
Also published as: WO2018134109A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung mit einem Befestigungselement (19), das einen Schaft (20) mit einem Außengewinde (21) aufweist, einer Mutter (22), die auf das Außengewinde (21) aufgeschraubt ist, und mit einer Unterlegscheibe (1) mit einer axialen Durchgangsöffnung (6) zur Aufnahme des Befestigungselements (19). Um die Mutter (22) und die Unterlegscheibe (1) zur Transportsicherung gegeneinander kontern zu können, weist die Unterlegscheibe (1) erfindungsgemäß zwei Durchgangslöcher (4, 5) auf, wobei das zweite Durchgangsloch (5) einen kleineren Durchmesser (D₂) als das erste Durchgangsloch (4) aufweist und der Durchmesser (D_A) des Außengewindes (21) größer als der Durchmesser (D₂) des zweiten Durchgangslochs (5) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Unterlegscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 5.
Aus der Patentanmeldung GB 2 120 795 A sind gattungsgemäße Unterlegscheiben für eine gattungsgemäße Befestigungsanordnung bekannt. Die Befestigungsanordnung besteht aus einer Schraube, die einen Schaft mit einem Außengewinde aufweist, einer Mutter und einer Unterlegscheibe. Die Mutter und das Außengewinde bilden gemeinsam ein Verspannelement zum Verspannen der Befestigungsanordnung an einem Bauteil. Die aus der Patentanmeldung bekannten Unterlegscheiben bestehen aus einer Außenscheibe aus Metall und einer Innenscheibe aus einem gummiartigen Material, das beim Verspannen der Befestigungsanordnung radial nach außen verdrängt wird, so dass die Innenscheibe ab einer bestimmten, im Befestigungselement wirkenden Spannkraft für einen Anwender sichtbar ist. Zum Befestigen der Schraube muss die Unterlegscheibe an dem Schaft der Schraube angeordnet werden, wobei es zu Fehlern kommen kann, beispielsweise wenn ein Anwender die Unterlegscheibe so montiert, dass die Innenscheibe zum Schraubenkopf hin zeigt.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Unterlegscheibe und eine Befestigungsanordnung zu schaffen, die hinsichtlich ihrer Montagefreundlichkeit verbessert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Unterlegscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung weist ein Befestigungselement, ein Verspannelement und eine Unterlegscheibe auf. Als Verspannelement ist insbesondere am Schaft des Befestigungselements ein Außengewinde angeordnet, auf das eine Mutter und/oder eine Konusmutter aufgeschraubt ist. Das Befestigungselement ist beispielsweise eine Schraube, vorzugsweise ein Anker zum Verankern in einem Bohrloch in einem mineralischen Verankerungsgrund, der insbesondere ein Spreizelement, beispielsweise eine Spreizhülse aufweist, mit dem das Befestigungselement durch Spreizen in einem Bohrloch im Verankerungsgrund verankert werden kann. Insbesondere handelt es sich bei dem Anker um einen sogenannten Bolzen- oder Hülsenanker. Unabhängig von der Art des Befestigungselements stützt sich insbesondere der Schaft mittels des Verspannelements und der Unterlegscheibe mittelbar oder unmittelbar am Befestigungsgrund ab. Die erfindungsgemäße Unterlegscheibe weist eine axiale Durchgangsöffnung zur Aufnahme des Befestigungselements auf, durch die das Befestigungselement durchgesteckt werden kann. Die Unterlegscheibe umfasst eine Außenscheibe mit einem ersten Durchgangsloch der Durchgangsöffnung und eine Innenscheibe mit einem zweiten Durchgangsloch der Durchgangsöffnung. Die Durchgangslöcher bilden gemeinsam die Durchgangsöffnung und sind insbesondere mittig und insbesondere konzentrisch angeordnet. Dies schließt nicht aus, dass die Unterlegscheibe noch weitere Teile umfasst, die ebenfalls Durchgangslöcher der Durchgangsöffnung aufweisen. Die Durchgangsöffnung weist insbesondere einen Kreisquerschnitt auf, so dass typische Schrauben und Anker durch die Durchgangsöffnung durchgesteckt und mit der Unterlegscheibe verbunden werden können. „Scheibe“ meint hier allgemein einen Körper, dessen auf die Längsachse der Durchgangsöffnung bezogene radiale Ausdehnung größer als seine Dicke in Längsrichtung ist. Die Unterlegscheibe 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 die Innenscheibe anliegt, insbesondere direkt anliegt. Allgemein ist die Außenscheibe der Teil der Unterlegscheibe, in der die Innenscheibe einliegt, beziehungsweise der Teil, der die Innenscheibe zumindest teilweise umschließt. Somit kann die Außenseite der Außenscheibe auch dem Bauteil zugewandt sein, wobei nachfolgend der Zustand beschrieben wird, dass die Außenscheibe dem Bauteil abgewandt und die Innenscheibe dem Bauteil zugewandt ist. Die Außenscheibe ist insbesondere aus Stahl hergestellt, während die Innenscheibe aus einem weicheren, im Vergleich zur Außenscheibe leicht verformbaren Material, insbesondere aus einem elastisch stark verformbaren Material hergestellt ist. Die Innenscheibe besteht insbesondere aus Gummi oder einem gummiartigen Kunststoff wie beispielsweise einem Polyester-Urethan-Kautschuk oder einem Chloropren-Kautschuk, die unter den Handelsnamen Vullcollan, Fibroflex oder Neopren bekannt sind.
Die erfindungsgemäße Unterlegscheibe ist derart gestaltet, dass die Innenscheibe die Funktion eines Indikatorelements übernimmt. In einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung stützt sich das Befestigungselement insbesondere mit dem Verspannelement, beispielsweise einer Mutter oder einem Kopfelement, beispielsweise einem Schraubenkopf, mittelbar oder unmittelbar über die Unterlegscheibe am Verankerungsgrund oder einem Bauteil ab. Die Innenscheibe füllt als Indikatorelement in einem unverspannten Grundzustand die Grundgeometrie aus. Insbesondere ist die Grundgeometrie der Innenscheibe ein Kreisring. Die Innenscheibe ist an der Außenscheibe derart angeordnet, dass sie beim Verspannen des Befestigungselements durch Verformung derart verdrängt wird, dass die Innenscheibe für einen Anwender sichtbar ist, wenn eine minimal erforderliche Spannkraft im Befestigungselement wirkt. Insbesondere ist die Innenscheibe erst dann sichtbar, sobald eine minimal erforderliche Spannkraft im Befestigungselement wirkt. Insbesondere wird die Innenscheibe in ein Visualisierungselement verdrängt, in dem die Innenscheibe bzw. ihr äußerer Rand von einem Anwender beim Verspannen wahrnehmbar ist. „Sichtbar“ und „wahrnehmbar“ meint hier insbesondere bei axialem Blick des Anwenders auf die Befestigungsanordnung. Hierzu durchdringt das Visualisierungselement die Außenscheibe axial, so dass die Innenscheibe als Indikatorelement nach einem planmäßigen Verspannen von einem Anwender bei einem Blick auf die Außenseite wahrgenommen werden kann. Das Visualisierungselement ist insbesondere eine Öffnung, die insbesondere den Umfang und die Außenseite der Außenscheibe durchdringt. Die Öffnung kann beispielsweise als Schlitz ausgestaltet sein. Damit der Anwender die Größe der im Befestigungselement wirkenden Spannkraft ablesen oder abschätzen kann, können am Visualisierungselement insbesondere zwei Markierungen zur Anzeige der Größe der wirkenden Spannkraft angeordnet sein. Dabei ist die erste Markierung insbesondere zwischen der Grundgeometrie, die das Indikatorelement im unverspannten Zustand einnimmt, und einer zweiten Markierung angeordnet.
Für eine verbesserte Montagefreundlichkeit der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe weist das zweite Durchgangsloch erfindungsgemäß einen kleineren Durchmesser als das erste Durchgangsloch auf, wodurch eine einteilige Ausbildung der Unterlegscheibe möglich ist, was im Folgenden noch näher beschrieben wird. Zudem kann durch die erfindungsgemäße Ausbildung die Unterlegscheibe so mit dem Befestigungselement verbunden werden, dass sie in einer Transportstellung in ihrer Lage am Befestigungselement gesichert ist, so dass die Unterlegscheibe sich beim Verpacken und beim Transport nicht vom Befestigungselement lösen kann. Hierzu ist erfindungsgemäß der Durchmesser des Schafts, vorzugsweise der Durchmesser eines Außengewindes des Befestigungselements, an dem die Unterlegscheibe in einer Transportstellung angeordnet ist, gleich wie oder größer als der Durchmesser des zweiten Durchgangslochs. Mit „Durchmesser eines Durchgangslochs“ ist hier insbesondere der Durchmesser eines kreisförmigen Lochs gemeint. Ist der Umfang des Lochs nicht kreisförmig, so beschreibt „Durchmesser“ den Durchmesser eines in das Loch eingeschriebenen Inkreises. Dagegen ist der Durchmesser des Schafts bzw. des Außengewindes der Durchmesser eines Umkreises, der den Schaft bzw. das Außengewinde dort umschreibt, wo die Innenscheibe in der Transportstellung angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es möglich, die Unterlegscheibe auf das Außengewinde des Schafts aufzuschieben, wobei die Innenscheibe im Bereich des zweiten Durchgangslochs verformt werden kann, derart, dass die Innenscheibe fest am Schaft anliegt. Ist die Unterlegscheibe im Bereich eines Außengewindes am Schaft angeordnet, so greift das Außengewinde insbesondere in die Innenwand des zweiten Durchgangslochs der Innenscheibe ein und/oder die Innenscheibe in das Außengewinde. Die Unterlegscheibe ist somit durch Formschluss und/oder Reibschluss axial in ihrer Lage am Schaft des Befestigungselements festgelegt und gesichert.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es zudem möglich, die Mutter gegen die axial festgelegte Unterlegscheibe zu verspannen, also zu kontern, und somit die Mutter mittels der Unterlegscheibe ebenfalls axial am Schaft zu sichern. Die Unterlegscheibe ist aufgrund ihrer erfindungsgemäßen Ausgestaltung insbesondere derart am Schaft beziehungsweise an einem Außengewinde gehalten, dass die Unterlegscheibe gegen die Mutter beziehungsweise einen Schraubenkopf derart verspannbar ist, dass sie in einer Transportstellung durch Kontern gegen die Unterlegscheibe in ihrer Lage am Außengewinde beziehungsweise am Schaft gesichert ist, und zwar ohne Zuhilfenahme einer weiteren Mutter, eines Klebstoffs oder weiterer Hilfsmittel. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Befestigungselement ein Bolzenanker ist, bei dem kein einstückig mit dem Schaft angeformtes Kopfelement, sondern ein Außengewinde mit aufgeschraubter Mutter vorhanden ist, so dass eine ungesicherte Mutter sich beim Verpacken und/oder beim Transport von dem Außengewinde lösen kann. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung verhindert dies.
Ist die erfindungsgemäße Unterlegscheibe an einem Außengewinde angeordnet, so lässt sich ein besonders guter Verbund zwischen der Unterlegscheibe und dem Befestigungselement herstellen, wenn der Flankendurchmesser des Außengewindes gleich wie oder größer als der Durchmesser des zweiten Durchgangslochs ist, da in diesem Fall die Flanken des Außengewindes weit in die Lochwand des zweiten Durchgangslochs eingreifen, beziehungsweise da die Innenscheibe weit in die Flanken des Außengewindes eingreift. Der Flankendurchmesser ist kleiner als der Außendurchmesser des Außengewindes. Beispielsweise ist der Flankendurchmesser für ein metrisches ISO-Gewinde um das 0,6495-fache der Steigung des Außengewindes kleiner als der Außendurchmesser.
Vorzugsweise ist an der Innenscheibe mindestens ein Eingriffelement zum Verbinden der Außenscheibe mit der Innenscheibe angeordnet. Das Eingriffelement kann beispielsweise als Zapfen oder als Öffnung für einen Zapfen ausgebildet sein, so dass die Außenscheibe mit der Innenscheibe einteilig verbunden werden kann, beispielsweise durch eine Pass- oder Rastverbindung.
Vorzugsweise greift das Eingriffelement zum Verbinden der Außenscheibe mit der Innenscheibe in das erste Durchgangsloch der Außenscheibe ein. Das Eingriffelement ist insbesondere einstückig mit der Innenscheibe und insbesondere aus dem gleichen Material wie die Innenscheibe hergestellt, was die Herstellung vereinfacht und beispielsweise eine einstückige Herstellung im Spritzgussverfahren ermöglicht. Das Eingriffelement ermöglicht zum einen die Verbindung und zum anderen insbesondere die Zentrierung der Innenscheibe mit der Außenscheibe.
Um eine möglichst einfache Verbindung der Außen- mit der Innenscheibe zu ermöglichen, weist das Eingriffelement zumindest lokal einen Außendurchmesser auf, der größer als oder gleich wie der Durchmesser des ersten Durchgangslochs ist.
Zudem kann das Eingriffelement eine axiale Höhe aufweisen, die insbesondere im Wesentlichen größer als oder gleich wie die axiale Dicke der Außenscheibe im Bereich der ersten Durchgangsöffnung ist. Das Eingriffelement kann somit die der Innenscheibe abgewandte Außenseite der Außenscheibe hintergreifen oder in eine Nut, eine Fase oder ein ähnliches Aufnahmeelement eingreifen, so dass die Innenscheibe durch Formschluss auf einfache Art und Weise mit der Außenscheibe verliersicher verbunden werden kann.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Unterlegscheibe als weiteres Teil eine Lochscheibe mit einem dritten Durchgangsloch der Durchgangsöffnung, wobei die Lochscheibe auf einer der Außenseite der Außenscheibe abgewandten Seite der Innenscheibe angeordnet ist. Das dritte Durchgangsloch ist insbesondere konzentrisch zum ersten und zum zweiten Durchgangsloch der Durchgangsöffnung angeordnet. Der Durchmesser des dritten Durchgangslochs ist insbesondere größer als der Durchmesser des zweiten Durchgangslochs. Insbesondere ist der Durchmesser des dritten Durchgangslochs gleich dem Durchmesser des ersten Durchgangslochs, was den Zusammenbau der Unterlegscheibe erleichtert. 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. Die Lochscheibe weist vorzugsweise einen Durchmesser auf, der gleich groß wie oder insbesondere größer als der Durchmesser der Außenscheibe ist, so dass die Außenscheibe auch dann flächig an der Lochscheibe anliegt, wenn sich die Außenscheibe beim Verspannen verformt. Das Indikatorelement liegt insbesondere zwischen der Loch- und der Außenscheibe und direkt an diesen an, so dass die Grundgeometrie von der Loch- und der Außenscheibe begrenzt wird. Die Verwendung einer zusätzlichen Lochscheibe hat den Vorteil, dass das Indikatorelement 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.
Insbesondere ist an der Außenscheibe ein Stützelement angeformt, das in axialer Richtung von der Außenscheibe zur Lochscheibe hin absteht. Die Außenscheibe liegt in diesem Fall nach dem Verspannen indirekt, über das Stützelement, an der Lochscheibe an, insbesondere bereits vor dem Verspannen in einem Grundzustand, so dass die Lochscheibe, die Außenscheibe und das Stützelement die Grundgeometrie begrenzen und einschließen. In diesem Fall erfolgt eine Verformung des Indikatorelements ausschließlich aufgrund einer Verformung der Außenscheibe und/oder des Stützelements.
Vorzugsweise ist an der Innenscheibe mindestens ein Eingriffelement zum Verbinden der Innenscheibe mit der Lochscheibe angeordnet. Das Eingriffelement kann auch in diesem Fall beispielsweise als Zapfen oder als Öffnung für einen Zapfen ausgebildet sein, so dass die Außenscheibe beispielsweise durch eine Pass- oder Rastverbindung mit der Innenscheibe einteilig verbunden werden kann.
Das Eingriffelement zum Verbinden der Innenscheibe mit der Lochscheibe greift vorzugsweise in das dritte Durchgangsloch der Lochscheibe ein. Das Eingriffelement ist auch in diesem Fall insbesondere einstückig mit der Innenscheibe und insbesondere aus dem gleichen Material wie die Innenscheibe hergestellt. Das Eingriffelement ermöglicht die Verbindung und insbesondere die Zentrierung der Innenscheibe mit der Außenscheibe.
Um eine möglichst einfache Verbindung der Innen- mit der Lochscheibe zu ermöglichen, weist das Eingriffelement zumindest lokal einen Außendurchmesser auf, der größer als oder gleich wie der Durchmesser des ersten Durchgangslochs ist.
Zudem kann das Eingriffelement zum Verbinden der Innenscheibe mit der Lochscheibe eine axiale Höhe aufweisen, die insbesondere im Wesentlichen größer als oder gleich wie die axiale Dicke der Lochscheibe im Bereich der dritten Durchgangsöffnung ist. Das Eingriffelement kann somit die der Innenscheibe abgewandte Seite der Lochscheibe hintergreifen oder in eine Nut, eine Fase oder ein ähnliches Aufnahmeelement eingreifen, so dass die Innenscheibe durch Formschluss auf einfache Art und Weise mit der Lochscheibe verliersicher verbunden werden kann.
Insbesondere weist die Innenscheibe ein erstes Eingriffelement zum Verbinden der Innenscheibe mit der Außenscheibe und ein zweites Eingriffelement zum Verbinden der Innenscheibe mit der Lochscheibe auf, die insbesondere beide einstückig mit der Innenscheibe sind, was die Herstellung der Innenscheibe und Unterlegscheibe vereinfacht. Zudem kann die Innenscheibe rotationssymmetrisch und/oder symmetrisch zu einer Radialebene zur Längsachse der Durchgangsöffnung ausgebildet sein, so dass die Innenscheibe lageunabhängig mit der Außen- und der Lochscheibe verbunden werden kann.
Vorzugsweise ist ein Eingriffelement, eines der Eingriffelemente oder sind beide Eingriffelemente ringförmig ausgestaltet, was eine einfache Herstellung und eine gute Verbindung mit der Außen- bzw. der Lochscheibe ermöglicht.
Zudem kann das Eingriffelement beziehungsweise die Eingriffelemente die Verbindung zwischen einem am Schaft ausgebildeten Außengewinde und der Unterlegscheibe verbessern, da es die Kontaktfläche zwischen der Unterlegscheibe und dem Außengewinde vergrößern kann. Hierzu ist die axiale Höhe des Eingriffelements beziehungsweise der Eingriffelemente und der Innenscheibe gemeinsam vorzugsweise im Wesentlichen gleich wie oder größer als die Steigung des Außengewindes des Befestigungselements.
Zudem kann an der der Außenscheibe abgewandten Seite der Innenscheibe im Bereich des zweiten Durchgangslochs beziehungsweise an dem der Außenscheibe abgewandten Eingriffelement eine Verdickung vorgesehen sein, durch die die gemeinsame axiale Höhe von Eingriffelement, Innenscheibe und der Verdickung weiter vergrößert wird, so dass sich auch die Kontaktfläche, mit der die Unterlegscheibe am Befestigungselement anliegen kann, vergrößert. Die Verdickung kann insbesondere radial nach innen angeschrägt sein, beispielsweise kegel- oder kegelstumpfförmig, so dass die Verdickung als Zentrierung wirkt, die die Unterlegscheibe in einem Bohrloch eines Anbauteils zentriert.
Die Unterlegscheibe kann derart gestaltet sein, dass die Lochwand des zweiten Durchgangslochs und/oder das Eingriffelement, sofern es vorhanden ist, beim Verspannen des Befestigungselements radial nach innen, zum Schaft des Befestigungselements hin bewegt wird, so dass es flächig und unter Druck am Schaft, insbesondere an einem am Schaft ausgebildeten Außengewinde, anliegt, wodurch die Innenscheibe als Dichtung wirkt, die beispielsweise verhindert, dass Wasser in ein Bohrloch in einem mineralischen Verankerungsgrund eindringen kann.
Die als Indikatorelement wirkende Innenscheibe ist aufgrund der notwendigen Verformbarkeit der Innenscheibe insbesondere aus einem elastisch stark verformbaren Material hergestellt, wie dies oben bereits beschrieben wurde. Ein Indikatorelement aus den oben genannten oder vergleichbaren Werkstoffen kann beim Verspannen stark verformt werden, wobei es trotzdem elastisch bleibt. Insbesondere kann sich beim Entspannen das Indikatorelement durch elastische Rückverformung wieder der Grundgeometrie annähern, derart, dass ein Anwender auch die beim Entspannen wirkende Spannkraft abschätzen oder ablesen kann. Wirkt die Innenscheibe als Indikatorelement, so kann die Innenscheibe insbesondere eine auffällige Farbe aufweisen, die einen starken Kontrast zur Außenfläche der Außenscheibe bildet, so dass das Indikatorelement für einen Anwender leicht wahrnehmbar ist. Beispielsweise kann ein rötliches Indikatorelement aus Vullcollan verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine erste erfindungsgemäße Unterlegscheibe in einer Draufsicht auf die Außenseite der Außenscheibe;
2 eine Sicht auf die Innenseite der ersten erfindungsgemäßen Unterlegscheibe;
3 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung mit der ersten Unterlegscheibe der 1 und 2;
4 eine zweite erfindungsgemäße Unterlegscheibe in einem Axialschnitt; und
5 eine dritte erfindungsgemäße Unterlegscheibe in einem Axialschnitt.

In den 1 und 2 ist eine erste erfindungsgemäße Unterlegscheibe 1 sowie in 3 deren Verwendung in einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung dargestellt. Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, besteht die erste erfindungsgemäße Unterlegscheibe 1 aus zwei Teilen: Einer Außenscheibe 2 und einer Innenscheibe 3. Die Außenscheibe 2 ist aus Stahl gefertigt, mit einem ersten Durchgangsloch 4, das mit einem zweiten Durchgangsloch 5 der Innenscheibe 3 gemeinsam eine Durchgangsöffnung 6 der Unterlegscheibe 1 bildet. Erfindungsgemäß weist das zweite Durchgangsloch 5 einen Durchmesser D₂ auf, der kleiner als der Durchmesser D₁ des ersten Durchgangslochs 4 ist, so dass die Innenscheibe 3 radial nach innen über den Rand des ersten Durchgangslochs 4 der Außenscheibe 2 übersteht.
Am Umfang der Außenscheibe 2 sind drei Öffnungen 7 ausgebildet, die radial zur Längsachse L der Durchgangsöffnung 6 verlaufen und die bis zum Umfang der Unterlegscheibe 1 reichen. Die Öffnungen 7 bilden jeweils identische Visualisierungselemente 9. Die Öffnungen 7 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 23 der Innenscheibe 3 in einem unverspannten Grundzustand in Umfangsrichtung vollständig, bis auf die Bereiche in denen die Öffnungen 7 ausgebildet sind. Das Stützelement 10 weist eine axiale Dicke auf, die etwas kleiner als die axiale Dicke der Innenscheibe 3 ist, derart, dass die Innenscheibe 3 im Grundzustand axial über das Stützelement 10 übersteht. An ihrem der Innenscheibe 3 zugewandten ersten Ende 11 des Visualisierungselements 9 gehen die Öffnungen 7 in Kanäle 12 über, die zur Außenseite 13 der Außenscheibe 2 hin durch eine Außenfläche 14 verschlossen sind. In dem in den 1 bis 3 dargestellten Grundzustand, in dem die Innenscheibe 3 eine Grundgeometrie 23 ausfüllt und nicht verspannt ist, liegt die Innenscheibe 3 nicht in den Kanälen 12 und füllt diese nicht aus. Die Innenscheibe 3 ist somit im Grundzustand vom ersten Ende 11 des Visualisierungselements 9 beabstandet. Die Umfangsöffnungen 16 der Öffnungen 7 bilden das zweite Ende 17 des Visualisierungselements 9.
Die Innenscheibe 3 ist kreisringförmig ausgebildet, mit dem zweiten Durchgangsloch 5 und einem äußeren Rand 18. Im Bereich des zweiten Durchgangslochs 5 ist an der Innenscheibe 3 auf der der Außenscheibe 2 zugewandten Seite ein erstes ringförmiges Eingriffelement 8 und auf der der Außenscheibe 2 abgewandten Seite eine Verdickung 26 einstückig angeordnet. Die Innenscheibe 3 ist gemeinsam mit dem ersten Eingriffelement 8 und der Verdickung 26 mittels Spritzgießen aus Vullcollan hergestellt und aufgrund der Materialwahl stark elastisch verformbar. Die axiale Höhe h₁ des ersten Eingriffelements 8 entspricht im Wesentlichen der axialen Dicke d_AS der Außenscheibe 2. Das erste Eingriffelement 8 weist an seinem freien Ende einen ersten, im Querschnitt dreiecksförmigen Bund 25 auf, der zu einer ersten Fase 15 am ersten Durchgangsloch 4 der Außenscheibe 2 korrespondiert. In diesem Bereich weist das erste Eingriffelement 8 einen Außendurchmesser D_E1 auf, der größer als der kleinste Durchmesser D₁ des ersten Durchgangslochs 4 ist. Somit hintergreift das erste Eingriffelement 8 die Außenscheibe 2 mit dem Bund 25 und zentriert und befestigt die Innenscheibe 3 an der Außenscheibe 2. Die Verdickung 26 ist kegelstumpfförmig ausgeführt. Die Verdickung 26 wirkt als Zentrierelement, mit dem die Unterlegscheibe 1 an einem Bohrloch eines Bauteils zentriert und ausgerichtet werden kann.
In 3 ist eine Befestigungsanordnung mit der ersten 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 als Verspannelement 30 aufgeschraubt ist. In 3 ist die Befestigungsanordnung in einer Transportstellung dargestellt, bei der das Befestigungselement 19 in die Durchgangsöffnung 6 der Unterlegscheibe 1 eingeschoben ist. Da das Außengewinde 21 einen Durchmesser D_A und einen Flankendurchmesser aufweist, die jeweils größer als der Durchmesser D₂ des zweiten Durchgangslochs 5 sind, greift das Außengewinde 21 in die Lochwand 24 der Durchgangsöffnung 6 ein, die von der Innenscheibe 3, dem ersten Eingriffelement 8 und der Verdickung 26 gebildet wird. Um einen möglichst guten Halt zu gewährleisten, ist sowohl die gemeinsame axiale Höhe h₂ des ersten Eingriffelements 8 und der Innenscheibe 3, als auch die gemeinsame axiale Höhe h_ges von der Innenscheibe 3, dem ersten Eingriffelement 8 und der Verdickung 26 größer als die Steigung p des Außengewindes 21 des Befestigungselements 19, so dass das Außengewinde 21 über mehr als eine Steigung in die Lochwand 24 des zweiten Durchgangslochs 5 der Innenscheibe 3 des ersten Eingriffelements 8 und der Verdickung 26 eingreift. Die Unterlegscheibe 1 ist somit reib- und formschlüssig am Außengewinde 21 gehalten. Die Mutter 22 ist gegen die Unterlegscheibe 1 verspannt und gekontert, so dass sie in der Transportstellung in ihrer Lage am Außengewinde 21 gesichert ist.
Wird das Befestigungselement 19, im Beispiel ein fischer Bolzenanker FAZ II, in einem Bohrloch in einem Verankerungsgrund (nicht dargestellt) verankert, wird ein Spreizelement (nicht dargestellt) im Bohrloch aufgespreizt und gegen die Mutter 22 verspannt. Durch das Verspannen liegt die erfindungsgemäße Unterlegscheibe 1 flächig mit dem Stützelement 10 und der Innenscheibe 3 am Verankerungsgrund an. Wird nun das Befestigungselement 19 durch Aufdrehen der Mutter 22 verspannt, so verformt die Mutter 22 die Unterlegscheibe 1, und zwar vor allem radial innen. Dadurch wird die Innenscheibe 3 lokal zusammengepresst, elastisch verformt und in die Kanäle 12 radial nach außen gedrückt, wodurch die Innenscheibe 3 beim Erreichen einer minimal zu erreichenden Spannkraft des Befestigungselements 19 das erste Ende 11 des Visualisierungselements 9 erreicht. Beim Verspannen stützt das Außengewinde 21 die Innenscheibe 3 mit dem ersten Eingriffelement 8 und der Verdickung 26 ab, so dass verhindert wird, dass die als Indikatorelement wirkende Innenscheibe 3 beim Verspannen axial zur Längsachse L der Durchgangsöffnung 6 entlang des Befestigungselements 19 bewegt wird. Ab hier und beim weiteren Anziehen der Mutter 22 ist die Innenscheibe 3 in den Öffnungen 7 für einen Anwender sichtbar. Das erste Ende 11 bildet eine erste Markierung für die Größe der minimal zu erreichenden Spannkraft des Befestigungselements 19. Durch weiteres Aufschrauben der Mutter 22 wird die im Befestigungselement 19 wirkende Spannkraft erhöht, wodurch sich die Außenscheibe 2 weiter verformt, die Innenscheibe 3 weiter verdrängt und der äußere Rand 18 der Innenscheibe 3 weiter in die Öffnungen 7 hineingeschoben wird. Hat der äußere Rand 18 der Innenscheibe 3 die Umfangsöffnung 16 erreicht, so zeigt dies dem Anwender an, dass die maximal zu erreichende Spannkraft des Befestigungselements 19 erreicht ist. Die Umfangsöffnung 16 dient als zweite Markierung, die dem Anwender anzeigt, dass das Befestigungselement 19 nicht weiter gespannt werden darf. Liegt der äußere Rand 18 der Innenscheibe 3 in den Öffnungen 7, so weiß 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 planmäßig verspannt ist.
In den 4 und 5 sind Abwandlungen der ersten erfindungsgemäßen Unterlegscheibe 1 dargestellt. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird im Folgenden nur auf die Unterschiede zu der beschriebenen ersten erfindungsgemäßen Unterlegscheibe 1 eingegangen.
4 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Unterlegscheibe 1', die sich von der ersten erfindungsgemäßen Unterlegscheibe 1 dadurch unterscheidet, dass sie eine Lochscheibe 27' umfasst, die auf einer der Außenseite 13' der Außenscheibe 2' abgewandten Seite der Innenscheibe 3' angeordnet ist. Hierbei ist die axiale Dicke der Innenscheibe 3' so gewählt, dass die Lochscheibe 27' bereits im dargestellten Grundzustand am Stützelement 10' anliegt. Die Grundgeometrie 23' der Innenscheibe 3' wird bereits im Grundzustand von der Außenscheibe 2', dem Stützelement 10' und der Lochscheibe 27' umschlossen. Zur Befestigung der Lochscheibe 27' ist an der Innenscheibe 3' auf der der Außenseite 13' abgewandten Seite des zweiten Durchgangslochs 5' ein zweites Eingriffelement 29' einstückig an der Innenscheibe 3' ausgebildet, das axial, wie das erste Eingriffelement 8', ringförmig von der Innenscheibe 3' absteht. Die axiale Höhe h₃ des zweiten Eingriffelements 29' entspricht im Wesentlichen der axialen Dicke d_L der Lochscheibe 27' und trägt zur axialen Höhe h_ges der Lochwand 24' bei. Auch das zweite Eingriffelement 29' weist an seinem freien Ende einen zweiten, im Querschnitt dreiecksförmigen Bund 31' auf, der zu einer zweiten Fase 32' am dritten Durchgangsloch 28' der Lochscheibe 27' korrespondiert. In diesem Bereich weist das zweite Eingriffelement 29' einen Durchmesser D_E2 auf, der größer als der kleinste Durchmesser D₃ des dritten Durchgangslochs 28' ist. Der Durchmesser D₃ des dritten Durchgangslochs 28' ist in diesem Fall gleich dem Durchmesser D₁ des ersten Durchgangslochs 4'. Somit hintergreift das zweite Eingriffelement 29' die Lochscheibe 27' mit dem zweiten Bund 31' und zentriert und befestigt die Innenscheibe 3' an der Lochscheibe 27'. Das zweite Eingriffelement 29' ist ebenfalls einstückig mit der Innenscheibe 3' und verbindet die Lochscheibe 27' mit der Innenscheibe 3' und über die Innenscheibe 3' die Lochscheibe 27' mit der Außenscheibe 2', so dass die Unterlegscheibe 1' zwar aus drei Teilen besteht, aber ein Bauteil bildet. Die Lochscheibe 27' weist einen Außendurchmesser D_L auf, der größer als der Außendurchmesser D_AS der Außenscheibe 2' ist, so dass auch in einem unverspannten Zustand, wenn die Außenscheibe 2' verformt ist, das Stützelement 10' an der Lochscheibe 27' anliegt.
Die in 5 dargestellte dritte erfindungsgemäße Unterlegscheibe 1" weist zusätzlich noch eine Verdickung 26" auf, die am zweiten Eingriffelement 29" ausgebildet ist und von diesem axial über die Lochscheibe 27" übersteht. Wie bei der ersten erfindungsgemäßen Unterlegscheibe 1, dient die Verdickung 26" dazu, die Unterlegscheibe 1" an einem Bohrloch eines Bauteils zu zentrieren auszurichten (nicht dargestellt).
Mit den erfindungsgemäßen Unterlegscheiben 1, 1', 1", die aus wenigen Teilen bestehen und kostengünstig und einfach herstellbar sind, sowie jeweils eine Baueinheit bilden, lässt sich eine Befestigungsanordnung herstellen, bei der die Unterlegscheiben 1, 1', 1" verliersicher an einem Befestigungselement 19 befestigt werden können, wobei durch ein Kontern auch eine Transportsicherung der Mutter 22 am Befestigungselement 19 möglich ist. Die besondere Ausgestaltung der Unterlegscheiben 1, 1', 1" lässt zudem eine Setzkontrolle der Befestigungsanordnung durch einen Anwender zu.
Bezugszeichenliste
Befestigungsanordnung und Unterlegscheibe

1, 1', 1": Unterlegscheibe
2, 2', 2": Außenscheibe
3, 3', 3": Innenscheibe
4, 4', 4": erstes Durchgangsloch der Außenscheibe 2, 2', 2"
5, 5', 5": zweites Durchgangsloch der Innenscheibe 3, 3', 3"
6, 6', 6": Durchgangsöffnung der Unterlegscheibe 1, 1', 1"
7, 7', 7": Öffnung
8, 8', 8": erstes Eingriffelement
9, 9', 9": Visualisierungselement
10, 10', 10": Stützelement
11, 11', 11": erstes Ende des Visualisierungselements 9, 9', 9"
12, 12', 12": Kanal
13, 13', 13": Außenseite der Außenscheibe 2, 2', 2"
14, 14', 14": Außenfläche der Außenscheibe 2, 2', 2"
15, 15', 15": erste Fase
16, 16', 16": Umfangsöffnung
17, 17', 17": zweites Ende des Visualisierungselements 9, 9', 9"
18, 18', 18": äußerer Rand der Innenscheibe 3, 3', 3"
19: Befestigungselement
20: Schaft
21: Außengewinde
22: Mutter
23, 23', 23": Grundgeometrie der Innenscheibe 3, 3', 3"
24, 24', 24": Lochwand
25, 25', 25": erster Bund
26, 26": Verdickung
27', 27": Lochscheibe
28', 28": drittes Durchgangsloch
29', 29": zweites Eingriffelement
30: Verspannelement
31', 31": zweiter Bund
32', 32": zweite Fase
d_AS: Dicke der Außenscheibe 2, 2', 2"
d_L: Dicke der Lochscheibe 27', 27"
D_A: Durchmesser des Außengewindes 21
D_AS: Durchmesser der Außenscheibe 2, 2', 2"
D_E1: Außendurchmesser des ersten Eingriffelements 8, 8', 8"
D_E2: Außendurchmesser des zweiten Eingriffelements 29', 29"
D₁: Durchmesser des ersten Durchgangslochs 4, 4', 4"
D₂: Durchmesser des zweiten Durchgangslochs 5, 5', 5"
D₃: Durchmesser des dritten Durchgangslochs 28', 28"
D_L: Durchmesser der Lochscheibe 27', 27"
h₁: Höhe des ersten Eingriffelements 8, 8', 8"
h₂: gemeinsame axiale Höhe von Eingriffelement 8, 8', 8" und Innenscheibe 3, 3', 3"
h₃: Höhe des zweiten Eingriffelements 29, 29', 29"
h_ges: gemeinsame axiale Höhe der Eingriffelemente 8, 8', 8", 29', 29" Innenscheibe 3, 3', 3" und Verdickung 26, 26"
p: Steigung des Außengewindes 21
L: Längsachse der Durchgangsöffnung 6, 6', 6"

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 2120795 A [0002]

Claims

Befestigungsanordnung mit einem Befestigungselement (19), das einen Schaft (20) mit einem Verspannelement aufweist und mit einer Unterlegscheibe (1, 1', 1"), insbesondere mit einer Unterlegscheibe (1, 1', 1") nach einem der Ansprüche 5 bis 14, die eine axiale Durchgangsöffnung (6, 6', 6") zur Aufnahme des Befestigungselements (19) aufweist, wobei die Unterlegscheibe (1, 1', 1") eine Außenscheibe (2, 2', 2") mit einem ersten Durchgangsloch (4, 4', 4") der Durchgangsöffnung (6, 6', 6") und eine Innenscheibe (3, 3', 3") mit einem zweiten Durchgangsloch (5, 5', 5") der Durchgangsöffnung (6, 6', 6") umfasst, wobei die Innenscheibe (3, 3', 3") als Indikatorelement ausgebildet ist, das in einem unverspannten Grundzustand eine Grundgeometrie (23, 23', 23") ausfüllt und die Innenscheibe (3, 3', 3") derart angeordnet ist, dass sie beim Verspannen des Befestigungselements (19) durch Verformung in ein Visualisierungselement (9, 9', 9") verdrängt wird, das die Außenscheibe (2, 2', 2") axial durchdringt, derart, dass die Innenscheibe (3, 3', 3") für einen Anwender im Visualisierungselement (9, 9', 9") sichtbar ist, wenn eine minimal zu erreichende Spannkraft im Befestigungselement (19) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Durchgangsloch (5, 5', 5") einen kleineren Durchmesser (D₂) als das erste Durchgangsloch (4, 4', 4") aufweist, und dass der Durchmesser des Schafts (20) gleich wie oder größer als der Durchmesser (D₂) des zweiten Durchgangslochs (5, 5', 5") ist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (20) ein Außengewinde (21) aufweist und dass der Durchmesser (D_A) des Außengewindes (21), insbesondere dass der Flankendurchmesser des Außengewindes (21), gleich wie oder größer als der Durchmesser (D₂) des zweiten Durchgangslochs (5, 5', 5") ist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenscheibe (3, 3', 3") für einen Anwender im Visualisierungselement (9, 9', 9") erst dann sichtbar ist, sobald eine minimal zu erreichende Spannkraft im Befestigungselement (19) wirkt.
Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (19) ein Anker zum Verankern in einem Bohrloch in einem mineralischen Verankerungsgrund ist, wobei das Befestigungselement (19) insbesondere ein Spreizelement aufweist.
Unterlegscheibe (1, 1', 1") zur Verwendung in einer Befestigungsanordnung mit einem Befestigungselement (19), insbesondere zur Verwendung in einer Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Unterlegscheibe (1, 1', 1") eine Durchgangsöffnung (6, 6', 6") zur Aufnahme des Befestigungselements (19) aufweist, wobei die Unterlegscheibe (1, 1', 1") eine Außenscheibe (2, 2', 2") mit einem ersten Durchgangsloch (4, 4', 4") der Durchgangsöffnung (6, 6', 6") und eine Innenscheibe (3, 3', 3") mit einem zweiten Durchgangsloch (5, 5', 5") der Durchgangsöffnung (6, 6', 6") umfasst, wobei die Innenscheibe (3, 3', 3") als Indikatorelement ausgebildet ist, derart, dass die Innenscheibe (3, 3', 3") beim Verspannen in ein Visualisierungselement (9, 9', 9") verdrängt wird, das die Außenscheibe (2, 2', 2") axial durchdringt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Durchgangsloch (5, 5', 5") einen kleineren Durchmesser (D₂) als das erste Durchgangsloch (4, 4', 4") aufweist.
Unterlegscheibe (1, 1', 1") nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenscheibe (3, 3', 3") mindestens ein Eingriffelement (8, 8', 8") zum Verbinden der Außenscheibe (2, 2', 2") mit der Innenscheibe (3, 3', 3") angeordnet ist.
Unterlegscheibe (1, 1', 1") nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffelement (8, 8', 8") zum Verbinden der Außenscheibe (2, 2', 2") mit der Innenscheibe (3, 3', 3") in das erste Durchgangsloch (4, 4', 4") der Außenscheibe (2, 2', 2") eingreift.
Unterlegscheibe (1, 1', 1") nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffelement (8, 8', 8") zum Verbinden der Außenscheibe (2, 2', 2") mit der Innenscheibe (3, 3', 3") zumindest lokal einen Außendurchmesser (D_E1) aufweist, der größer als oder gleich wie der minimale Durchmesser (D₁) des ersten Durchgangslochs (4, 4', 4") ist.
Unterlegscheibe (1', 1") nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlegscheibe (1', 1") eine Lochscheibe (27', 27") mit einem dritten Durchgangsloch (28', 28") der Durchgangsöffnung (6', 6") umfasst, wobei die Lochscheibe (27', 27") auf einer einer Außenseite (13', 13") der Außenscheibe (2', 2") abgewandten Seite der Innenscheibe (3', 3") angeordnet ist.
Unterlegscheibe (1', 1") nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenscheibe (3', 3") mindestens ein Eingriffelement (29', 29") zum Verbinden der Innenscheibe (3', 3") mit der Lochscheibe (27', 27") angeordnet ist.
Unterlegscheibe (1', 1") nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffelement (29', 29") zum Verbinden der Innenscheibe (3', 3") mit der Lochscheibe (27', 27") in das dritte Durchgangsloch (28', 28") eingreift.
Unterlegscheibe (1', 1") nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffelement (29', 29") zum Verbinden der Innenscheibe (3', 3") mit der Lochscheibe (27', 27") zumindest lokal einen Außendurchmesser (D_E2) aufweist, der größer als oder gleich wie der minimale Durchmesser (D₃) des dritten Durchgangslochs (28', 28") ist.
Unterlegscheibe (1', 1") nach einem der Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheibe (27', 27") einen Außendurchmesser (D_L) aufweist, der gleich groß ist wie und der insbesondere größer ist als der Außendurchmesser (D_AS) der Außenscheibe (2', 2").
Unterlegscheibe (1, 1', 1") nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffelement (8, 8', 8", 29', 29") oder mindestens eines der Eingriffelemente (8, 8', 8", 29', 29") ringförmig ist, insbesondere dass beide Eingriffelemente (8, 8', 8", 29', 29") ringförmig sind.