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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungselement für dämmende Baustoffe, wie Wärmedämmverbundsysteme oder Isolationen, gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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STAND DER TECHNIK
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Befestigungselemente, wie Schrauben oder Dübel, für dämmende Baustoffe sind aus dem Stand der Technik bekannt. Typischerweise weisen derartige Befestigungselement eine Gewindeflanke mit grosser Steigung auf, so dass das Befestigungselement einfach in den weichen Baustoff eindrehbar ist.
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Unter dämmenden Baustoffen werden weiche und feste Baustoffe verstanden. Beispielsweise Polystyrolplatten oder Holzfaserdämmplatten. Die Baustoffe können auch eine im Vergleich zu den Dämmstoffen hart ausgebildeten Deckschicht, wie beispielsweise eine Verputzschicht, versehen sein.
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Aus der Praxis ergeht der Wunsch eines Befestigungselementes, welches mit möglichst geringen Eindrehkräften in den dämmenden Baustoff eindrehbar ist. Weiter soll das Befestigungselement gegenüber Auszugskräften möglichst widerstandsfähig sein.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend vom allgemeinen Stand der Technik, liegt der vorliegenden Erfindung eine Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement für dämmende Baustoffe anzugeben, welches mit geringeren Eindrehkräften eindrehbar ist.
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Diese Aufgabe löst der Gegenstand von Anspruch 1. Demgemäss umfasst ein Befestigungselement für dämmende Baustoffe, wie Wärmedämmverbundsysteme oder Isolationen, einen Schaft mit einem Schaftabschnitt, einer Schaftspitze und einem der Schaftspitze gegenüberliegendem Schaftende, wobei der Schaftabschnitt einen Kerndurchmesser aufweist und sich entlang einer Mittelachse erstreckt, und mindestens eine sich radial vom Schaft weg erstreckende Gewindeflanke, die einen Aussendurchmesser, eine zur Schaftspitze orientierte untere Flankenoberfläche und eine zum Schaftende orientierte obere Flankenoberfläche aufweist. Die untere Flankenoberfläche und/oder die obere Flankenoberfläche weisen pro Gewindeumgang mindestens einen ersten Flächenabschnitt und einen zweiten Flächenabschnitt sowie einen zwischen den beiden Flächenabschnitten liegenden Übergangsabschnitt auf, wobei der erste Flächenabschnitt einen vom zweiten Flächenabschnitt unterschiedlichen Steigungswinkel aufweist.
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Durch die Ausbildung der beiden Flächenabschnitte mit unterschiedlichen Steigungswinkeln ergeht der Vorteil, dass eine Gewindeflanke mit sich veränderndem Querschnitt geschaffen werden kann. Das heisst, dass die Gewindeflanke unterschiedliche Dicken aufweist. Hierdurch ergeht der Vorteil, dass die Flankenbereiche, welche einen grösseren Querschnitt aufweisen, das Material, in welche das Befestigungselement eingeschraubt wird, vorformen. Anschliessend gleiten die Flankenbereiche mit dem dünneren Querschnitt in den vorgeformten Raum. Dieser Vorgang findet beim Eindrehen und auch beim Ausdrehen des Befestigungselements kontinuierlich statt, was die Kräfte, die für das Eindrehen bzw. Ausdrehen nötig sind, verringert.
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Die Gewindeflanke hat die Form einer Spirale, die sich entlang des Schaftes erstreckt. Die Form der Gewindeflanke ist, abgesehen von den Endbereichen, über die gesamte Länge des Schaftes gleich oder gleichartig, wobei sich der Querschnitt der Gewindeflanke aufgrund der unterschiedlichen Steigungswinkel verändert.
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Unter der Ausdrucksweise „ein Gewindeumgang“ wird ein Gewindeumgang verstanden, der sich um eine volle Drehung, das heisst, um 360° um den Schaftabschnitt herum erstreckt.
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Vorzugsweise schliesst sich dem ersten Flächenabschnitt der Übergangsabschnitt direkt und unmittelbar an. Dem Übergangsabschnitt schliesst sich der zweite Flächenabschnitt direkt und unmittelbar an. Die Ausdrucksweise „direkt und unmittelbar“ ist so zu verstehen, dass zwischen den besagten Abschnitten kein weiterer Abschnitt liegt.
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Vorzugsweise schliesst sich dem zweiten Flächenabschnitt direkt und unmittelbar wieder ein erster Flächenabschnitt an. Dem besagten ersten Flächenabschnitt schliesst sich sodann wiederum direkt und unmittelbar ein Übergangsabschnitt an, der dann vom zweiten Flächenabschnitt gefolgt wird.
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Das Befestigungselement ist vorzugsweise ein Dübel oder ein Fassadenbefestigungselement zur Befestigung von Bauteilen in Verbindung mit einem Spreizdübel oder Schrauben. Das Befestigungselement kann aber auch als Dämmstoffhalter ausgebildet sein.
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Die Steigung der Gewindeflanke ist vorzugsweise so gewählt, dass zwischen der unteren Flankenoberfläche und der oberen Flankenoberfläche von zwei benachbarten Gewindeumgängen ein freiliegender Bereich des Schaftabschnitts liegt.
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Als Steigungswinkel wird der Winkel einer Abwicklungslinie auf der unteren Flankenoberfläche bzw. auf der oberen Flankenoberfläche in eine Tangentialebene an den Zylinder, auf welchem die Abwicklungslinie liegt, verstanden. Der Steigungswinkel des ersten Flächenabschnitts bzw. der Steigungswinkel des zweiten Flächenabschnitts nehmen dabei je nach Durchmesser der betrachteten Abwicklungslinie einen anderen Wert ein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steigungswinkel α des ersten Flächenabschnitts grösser als der Steigungswinkel β des zweiten Flächenabschnitts.
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Vorzugsweise liegt der mittlere Steigungswinkel α des ersten Flächenabschnitts im Bereich von 6° bis 12°, insbesondere zwischen 7.5° und 10° und der mittlere Steigungswinkel β des zweiten Flächenabschnitts liegt im Bereich von 2.5° bis 7.5°, insbesondere zwischen 4 und 5°. Der mittlere Steigungswinkel ist dabei der Steigungswinkel in der radialen Mitte der Gewindeflanke. Je nach Anwendung sind andere Steigungswinkel auch denkbar. Bei Befestigungselementen, die sehr schnell montiert werden sollen, können beispielsweise grössere Steigungswinkel vorgesehen sein.
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Vorzugsweise sind pro Gewindeumgang mindestens je zwei Paare von einem ersten Flächenabschnitt, einem Übergangsabschnitt und einem zweiten Flächenabschnitt vorhanden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind genau zwei Paare vorhanden. Mit anderen Worten gesagt ist auf einem halben Gewindeumgang ein erster Flächenabschnitt und ein zweiter Flächenabschnitt sowie ein Übergangsabschnitt vorhanden. Hierdurch kann ein Befestigungselement geschaffen werden, welches bezüglich einer Mittelebene symmetrisch ist, wodurch bei der Herstellung mittels einer Spritzgiessmaschine eine einfache Werkzeugform mit einer Trennebene eingesetzt werden kann.
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Vorzugsweise ist der Übergangsabschnitt als Absatz ausgebildet. Dabei ist die Flankenoberfläche vom ersten Flächenabschnitt in Richtung der Mittelachse zum zweiten Flächenabschnitt hin abgesetzt. Durch den Absatz wird der oben erwähnte Effekt beim Eindrehen bzw. beim Ausdrehen des Befestigungselements noch weiter verstärkt.
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Vorzugsweise ist der Absatz mit einer Rundung gerundet ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist der Übergang vom ersten Flächenabschnitt in die Rundung sprunghaft ausgebildet und der Übergang von der Rundung in den zweiten Flächenabschnitt erfolgt tangential.
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Vorzugsweise erstreckt sich eine Ebene durch die Mittelachse, wobei der erste Flächenabschnitt sich von einer Schnittlinie der Flankenoberfläche und der Ebene erstreckt und wobei der in den besagten ersten Flächenabschnitt übergehenden zweiten Flächenabschnitt derart orientiert ist, dass dieser an der Schnittlinie in besagten ersten Flächenabschnitt übergeht.
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Vorzugsweise ist der Übergang im Bereich der Schnittlinie in der Steigungswinkelabwicklung als leichter Knick und nicht tangential ausgebildet.
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Vorzugsweise folgt in eine bestimmte Drehrichtung gesehen auf der oberen Flankenoberfläche dem ersten Flächenabschnitt der Übergangsabschnitt und dem Übergangsabschnitt der zweite Flächenabschnitt. Auf der unteren Flankenoberfläche folgt in die gleiche Drehrichtung gesehen dem zweiten Flächenabschnitt der Übergangsabschnitt und dem Übergangsabschnitt der erste Flächenabschnitt folgt.
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Diese bezüglich die Drehrichtung gegengleiche Anordnung hat den Vorteil, dass sich der Dübel gleichmässig eindrehen lässt. Weiter erlaubt diese Geometire eine schlanke Ausbildung der Flanke, was sich positiv auf die Eindrehkräfte auswirkt.
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In der Abwicklung eines halben Gewindeumgangs gesehen definiert die Spiegelung der Form der unteren Flankenoberfläche an einem Spiegelpunkt die obere Flankenoberfläche.
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Die Form der oberen Flankenfläche ist somit gegengleich zur Form der unteren Flankenfläche orientiert. Mit dieser Geometrie kann eine schlanke Ausbildung der Flanke erreicht werden, was sich positiv auf die Eindrehkräfte auswirkt. Hierdurch wird der dämmende Baustoff beim Eindrehen dünn aufgeschnitten, wodurch die Eigenfestigkeit des Baustoffs nahezu erhalten bleibt, was sich positiv auf die Auszugskräfte auswirkt.
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Vorzugsweise liegt in der Abwicklung gesehen der Spiegelpunkt mittig in einem halben Gewindeumgang und mittig zwischen der unteren Flankenoberfläche und der oberen Flankenoberfläche.
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Vorzugsweise erstreckt sich der erste Flächenabschnitt über einen Mittelpunktswinkel von 90° bis 110° und dass sich der Übergangsabschnitt und der zweite Flächenabschnitt erstreckt sich über einen Mittelpunktswinkel von 70° bis 90°, wobei die Summe der beiden Mittelpunktswinkel 180° ist.
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Mit anderen Worten anhand zweier Ebene beschrieben: Eine erste Ebene und eine zweite Ebene erstrecken sich durch die Mittelachseund stehen rechtwinklig zueinander stehen, wobei die besagten Ebenen in Richtung der Mittelachse gesehen vier Quadranten bilden. Der erste Flächenabschnitt erstreckt sich dabei vollständig durch den ersten Quadranten und optionalerweise in den zweiten Quadranten hinein und der Übergangsabschnitt sowie der zweite Flächenabschnitt liegen im zweiten Quadranten und erstrecken sich bis zum dritten Quadranten. Im dritten Quadranten folgt wieder ein erster Flächenabschnitt, der sich in gleicher Weise wie im ersten Quadranten erstreckt und im vierten Quadranten folgt dann wieder ein Übergangsabschnitt und ein zweiter Flächenabschnitt, die sich in gleicher Weise wie im zweiten Quadranten erstrecken.
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Vorzugsweise erstreckt sich die durch den Übergangsabschnitt und die beiden Flächenabschnitte definierte Form der Flankenoberflächen in radialer Richtung auf die Mittelachse gesehen sich vom Aussendurchmesser bis hin zum Kerndurchmesser erstreckt.
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Das heisst, dass die gesamte Gewindeflanke über deren gesamte radiale Breite mit den entsprechenden Flankenoberflächen ausgebildet sind.
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Vorzugsweise weist der Schaft im Bereich der Schaftspitze einen Kegelabschnitt auf, welcher sich ausgehend vom Kerndurchmesser konisch verjüngt. Die Gewindeflanke erstreckt sich mindestens abschnittsweise über den Kegelabschnitt.
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Vorzugsweise verkleinert sich der Aussendurchmesser der Gewindeflanke im Kegelabschnitt zur Schaftspitze hin. Durch die Verkleinerung des Aussendurchmessers ergeht der Vorteil, dass das Befestigungselement ohne Vorbohren in den dämmenden Baustoff eingedreht werden kann. Insbesondere bei mit Verputz beschichteten Baustoffen oder Holzfaserdämmplatten, ist diese Ausbildung der Spitze von Vorteil.
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Besonders bevorzugt strebt der minimale Aussendurchmesser der Gewindeflanke bzw. der Durchmesser der Kegelspitze frontseitig gegen Null, so dass eine eigentliche Spitze geschaffen werden kann, was für das Eindrehen äusserst vorteilhaft ist.
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Vorzugsweise weist die Gewindeflanke im Bereich des Kegelabschnittes mindestens eine vom Aussendurchmesser sich radial in Richtung der Mittelachse erstreckende Einbuchtung auf, welche derart ausgebildet ist, dass aussenseitig an der Gewindeflanke eine Schneide geschaffen wird. Die Schneide hat den Vorteil, dass das Material, in welches das Befestigungselement eingedreht wird, aufgeschnitten wird.
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Vorzugsweise ist auf dem Kegelabschnitt zwischen den Gewindeumgängen mindestens eine sich in Richtung der Mittelachse erstreckende Erhebung angeordnet. Die Erhebung hat den Vorteil, dass beim Eindrehen des Befestigungselements des Material leicht zerspant bzw. aufgeraspelt wird, wodurch die Eindrehkräfte weiter sinken.
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Vorzugsweise ist die Form der Gewindeflanke im Bereich des Kegelabschnitts identisch zur Form der Gewindeflanke im Bereich des Schaftabschnitts ist.
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Vorzugsweise reduziert sich der Aussendurchmesser des beim Schaftende liegenden letzten Gewindeumgangs über den letzten Gewindeumgang kontinuierlich auf den Kerndurchmesser. Dies hat den Vorteil, dass der Dübel beim Ausdrehen aus dem Baustoff, den Baustoff nicht weiter verletzt.
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Vorzugsweise ist der Schaft im hinteren Bereich gegenüber der Schaftspitze mit einem Abschnitt ohne Gewindeflanken ausgebildet.
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Bevorzugt weist der Schaft eine zentrale Öffnung auf, welche sich vom Schaftende her in Richtung der Mittelachse in den Schaft hinein erstreckt.
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Die zentrale Öffnung kann beispielsweise für die Aufnahme einer Schraube, einem Spreizdübel oder einem anderen Befestigungsmittel ausgebildet ein.
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Weiter kann die zentrale Öffnung in mindestens eine Queröffnung münden, welche im vorderen Bereich des Schafts seitlich austritt. Über die zentrale Öffnung und die Queröffnung kann ein Klebstoff über die zentrale Öffnung und die Queröffnung zu den Gewindeflanken gebracht werden, so dass das Befestigungselement im Material verklebt wird.
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Vorzugsweise weist der Schaft gegenüber der Schaftspitze eine Mitnahmestruktur auf, welche für den Eingriff mit einem Werkzeug ausgebildet ist. Die Mitnahmestruktur kann die Form eines Aussenprofils, wie ein Aussensechskant, eine Aussentorx, aufweisen. Die Mitnahmestruktur kann aber auch die Form eines Innenprofils wie ein Innensechskant, ein Schlitz, ein Kreuzsschlitz, ein Innentorx aufweisen. Anderen Formen für das Aussenprofil bzw. das Innenprofil sind auch denkbar.
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Vorzugsweise weist das Befestigungselement im Bereich des Schaftendes einen Flansch auf, welcher einen grösseren Durchmesser als der Schaft aufweist. Das Schaftende kann aber auch als Senkkopf ausgebildet sein. Auch ist es möglich, dass das Schaftende zylindrisch mit gleichem Durchmesser wir der Schaftabschnitt ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist das Befestigungselement aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid (PA), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS). Das Befestigungselement kann aber auch aus Metall sein, insbesondere aus Aluminium.
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Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Figurenliste
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemässen Befestigungselements mit abgewickelten Gewindeflanken nach einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine weitere Seitenansicht des Befestigungselements nach 1;
- 3 eine weitere Seitenansicht des Befestigungselements nach 2 um 90° verschwenkt;
- 4 eine perspektivische Ansicht des Befestigungselements nach den vorhergehenden Figuren;
- 5 eine Detailansicht der Spitze des Befestigungselements nach den vorhergehenden Figuren;
- 6 eine Seitenansicht des erfindungsgemässen Befestigungselements nach einer zweiten Ausführungsform;
- 7 eine weitere Seitenansicht des Befestigungselements nach 6 um 90° verschwenkt; und
- 8 eine perspektivische Ansicht des Befestigungselements nach den 6 und 7.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In den 1 bis 5 wird eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Befestigungselementes 1 gezeigt. In den 6 bis 8 wird eine weitere Ausführungsform gezeigt. Die Ausführungsformen sind beispielhaft. Beide Ausführungsformen weisen identische Gewindeflanken auf. Die Form der Gewindeflanken kann auch auf andere Ausführungsformen von Befestigungselementen 1, die hier nicht gezeigt werden, angewandt werden.
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Das Befestigungselement 1 umfasst einen Schaft 2 und mindestens eine vom Schaft 2 sich radial vom Schaft 2 wegerstreckende Gewindeflanke 6.
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Der Schaft 2 weist einen Schaftabschnitt 3, eine Schaftspitze 4 und ein der Schaftspitze 4 gegenüberliegendes Schaftende 5 auf. Der Schaftabschnitt 3 erstreckt sich mit einem Kerndurchmesser K entlang einer Mittelachse M. der Kerndurchmesser K ist dabei im Wesentlichen konstant über die gesamte Länge des Schachtabschnittes 3. Die Schaftspitze 4 ist hier konisch zulaufend ausgebildet und das Schaftende 5 einen Flansch 21 auf.
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Die Gewindeflanke 6 erstreckt sich radial vom Schaft 2 weg und verläuft spiralartig in Richtung der Mittelachse M. In der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich die Gewindeflanke über den Schaftabschnitt 3 und die Schaftspitze 4. Die Gewindeflanke 6 weist einen Aussendurchmesser A auf. Weiter weist die Gewindeflanke 6 eine zur Schaftspitze 4 orientierte untere Flankenoberfläche 7 und eine zum Schaftende 6 orientierte obere Flankenoberfläche 8 auf. Die Flankenoberflächen 7, 8 sind dabei spiralartig auf der Aussenseite des Schaftes 32 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform verbinden sich die untere Flankenoberfläche 7 und die obere Flankenoberfläche 8 aussenseitig über einen Übergang 22. Der Übergang 22 definiert dabei den Aussendurchmesser A. In der gezeigten Ausführungsform ist der Übergang 22 gerundet ausgebildet. Der Übergang 22 kann aber auch scharfkantig ausgebildet sein.
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In der 1 wird die Abwicklung der unteren Flankenoberfläche 7 und die Abwicklung der oberen Flankenoberfläche 8 für jeweils einen Gewindeumgang 9 gezeigt. Die Abwicklung erstreckt sich entlang einer Abwicklungslinie L, welche mittig in der Gewindeflanke 6 liegt. Die Abwicklungslinie L weist einen Durchmesser DL auf, welcher mittig zwischen dem Aussendurchmesser A und dem Kerndurchmesser K liegt.
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Von der Abwicklung kann gut erkannt werden, dass die untere Flankenoberfläche 7 und die obere Flankenoberfläche 8 pro Gewindeumgang 9 mindestens einen ersten Flächenabschnitt 10 und einen zweiten Flächenabschnitt 11 sowie einen zwischen den beiden Flächenabschnitten 10, 11 liegenden Übergangsabschnitt 12 aufweisen. Der erste Flächenabschnitt 10 weist dabei einen vom zweiten Flächenabschnitt 11 unterschiedlichen Steigungswinkel auf. Der Steigungswinkel des ersten Flächenabschnittes 10 trägt das Bezugszeichen α und der Steigungswinkel des zweiten Flächenabschnittes 11 trägt das Bezugszeichen β. In der gezeigten Ausführungsform ist der Steigungswinkel α des ersten Flächenabschnittes 10 grösser als der Steigungswinkel β des zweiten Flächenabschnittes 11.
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Der Übergangsabschnitt 12 ist in der gezeigten Ausführungsform als Absatz 13 ausgebildet. Die Flankenoberflächen 7, 8 vom ersten Flächenabschnitt 10 sind dabei in Richtung der Mittelachse M durch den Übergangsabschnitt 12 als Absatz 13 in Richtung der Mittelachse zum zweiten Flächenabschnitt 11 hin abgesetzt. Durch diesen Absatz 13 entstehen, wie dies in den Abwicklungen gezeigt wird, eine Zone Z, welche einen grösseren Flankenquerschnitt aufweist als die benachbarten Bereiche. Hierdurch ergeht der Vorteil, dass mit der Zone Z beim Eindrehen des Befestigungselementes 4 in das dämmende Material eine grössere Verdrängung stattfindet, wobei die anderen Bereiche ausserhalb der Zone Z dann in diesem vorgeformten Bereich im dämmenden Material eintreten können. Hierdurch können die Eindrehkräfte vermindert werden.
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Der Übergangsabschnitt 12 ist in der gezeigten Ausführungsform mit einer Rundung 14 gerundet ausgebildet. Der Übergang vom ersten Flächenabschnitt 10 in die Rundung 14 ist dabei sprunghaft ausgebildet und der Übergang von der Rundung 14 in den zweiten Flächenabschnitt 11 erfolgt im Wesentlichen tangential.
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In den 1 bis 4 sind für einen Gewindeumgang 9 vier Quadranten Q1, Q2, Q3 und Q4 eingezeichnet. Die Quadranten ergeben sich durch zwei Ebenen, E1, E2, die sich durch die Mittelachse M erstrecken und rechtwinklig zueinanderstehen.
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Die untere Flankenoberfläche 7 erstreckt sich im ersten Quadranten Q1 mit dem ersten Flächenabschnitt 10, der den Steigungswinkel α aufweist. Im zweiten Quadranten Q2 erstreckt sich die untere Flankenoberfläche 7 anfänglich mit dem ersten Flächenabschnitt 10 und wiederum mit dem ersten Steigungswinkel α, wobei der erste Flächenabschnitt 10 dann in den Übergangsabschnitt 12 übergeht und sodann erstreckt sich die untere Flankenoberfläche 7 mit dem zweiten Flächenabschnitt 11 mit dem Steigungswinkel β über den zweiten Quadranten Q2.
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Vorzugsweise liegt der mittlere Steigungswinkel α des ersten Flächenabschnitts 10 im Bereich von 6° bis 12°, insbesondere zwischen 7.5° und 10° und der mittlere Steigungswinkel β des zweiten Flächenabschnitts 11 liegt im Bereich von 2.5° bis 7.5°, insbesondere zwischen 4° und 5°. Der mittlere Steigungswinkel ist dabei der Steigungswinkel in der radialen Mitte der Gewindeflanke.
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An der Schnittstelle zwischen dem zweiten Quadranten Q2 und dem dritten Quadranten Q3 geht dann der zweite Flächenabschnitt 11 wiederum in einen ersten Flächenabschnitt 10 über. In den Quadranten Q3 und Q4 wiederholt sich dann die Form der unteren Flankenoberfläche 7 gemäss den Quadranten Q1 und Q2.
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Die obere Flankenoberfläche 8 erstreckt sich im ersten Quadranten Q1 mit dem zweiten Flächenabschnitt 11, der den Steigungswinkel β aufweist. Der zweiten Flächenabschnitt 11 geht im ersten Quadranten Q1 in den Übergangsabschnitt 12 über. Auch im ersten Quadranten Q1 schliesst sich dem Übergangsabschnitt 12 sodann der erste Flächenabschnitt 10 mit dem Steigungswinkel α an. Der erste Flächenabschnitt 10 erstreckt sich sodann durch den zweiten Quadranten Q2.
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An der Schnittstelle zwischen dem zweiten Quadranten Q2 und dem dritten Quadranten Q3 geht dann der erste Flächenabschnitt 10 wiederum in einen zweiten Flächenabschnitt 11 über. In den Quadranten Q3 und Q4 wiederholt sich dann die Form der oberen Flankenoberfläche 8 gemäss den Quadranten Q1 und Q2.
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Im zweiten Quadranten Q2 erstreckt sich die untere Flankenoberfläche 7 anfänglich mit dem ersten Flächenabschnitt 10 und wiederum mit dem ersten Steigungswinkel α, wobei der erste Flächenabschnitt 10 dann in den Übergangsabschnitt 12 übergeht und sodann erstreckt sich die untere Flankenoberfläche 7 mit dem zweiten Flächenabschnitt 11 mit dem Steigungswinkel β über den zweiten Quadranten Q2.
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Von der Abwicklung in der 1 kann gut erkannt werden, dass sowohl die untere Flankenoberfläche 7 als auch die obere Flankenoberfläche 8 mit dem ersten Flächenabschnitt 10, dem zweiten Flächenabschnitt 11 und dem dazwischenliegenden Übergangsabschnitt 12 ausgebildet sind. Es ist in anderen Ausführungsformen aber auch möglich, nur eine der beiden Flankenoberflächen 7, 8 mit dem ersten Flächenabschnitt 10, dem zweiten Flächenabschnitt 11 und dem dazwischenliegenden Übergangsabschnitt 12 zu versehen.
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In der 1 sind weiter die Drehrichtungen UZ und GUZ eingetragen. Bei Betrachtung der Reihenfolge vom ersten Flächenabschnitt 10, dem Übergangsabschnitt 12 und dem zweiten Flächenabschnitt 11 in die gleiche Drehrichtung ist die Reihenfolge der genannten Abschnitte auf der unteren Flankenoberfläche 7 unterschiedlich zu der Reihenfolge auf der oberen Flankenoberfläche 8. Die Abfolgen sind dabei genau umgekehrt. Bei Betrachtung in die Drehrichtung GUZ, welche im vorliegenden Fall das Einschrauben des Befestigungselementes 1 symbolisiert, folgt auf der oberen Flankenoberfläche in Richtung GUZ gesehen, jeweils der erste Flächenabschnitt 10, dann der Übergangsabschnitt 12 und dann der zweite Flächenabschnitt 11. Weiter folgt in der unteren Flankenoberfläche 7 in der Drehrichtung GUZ zuerst der zweite Flächenabschnitt 12, dann der Übergangsabschnitt 12 und dann der erste Flächenabschnitt 10.
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Bezüglich des Übergangs vom zweiten Flächenabschnitt 11 in den ersten Flächenabschnitt 10 erstreckt sich eine Schnittlinie S in eine der beiden Ebenen E1, E2 wobei der erste Flächenabschnitt 10 sich von der Schnittlinie S in die eine Richtung und der zweite Flächenabschnitt 11 sich von der Schnittlinie S in die andere Richtung erstreckt. Das heisst, der erste Flächenabschnitt 10 und der zweite Flächenabschnitt 11 sind im Bereich der Schnittlinie S derart orientiert, dass sich diese an der Schnittlinie S in den jeweiligen anderen Flächenabschnitt übergehen.
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Mit anderen Worten kann gesagt werden, dass sich der erste Flächenabschnitt 10 über einen Mittelpunktswinkel γ von 90° bis 110° und dass sich der Übergangsabschnitt 12 und der zweite Flächenabschnitt über einen Mittelpunktswinkel δ von 70° bis 90° erstrecken, wobei die Summe der beiden Mittelpunktswinkel γ+δ 180° ist.
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Auf einem Gewindeumgang 9 ist die Abwicklung der unteren Flankenoberfläche 7 und die Abwicklung der oberen Flankenoberfläche 8 bezüglich ihrer Form an einem Spiegelpunkt SP gespiegelt. Das heisst, die Form vom ersten Flächenabschnitt 10, vom zweiten Flächenabschnitt 11 und vom Übergangsabschnitt 12 sind von der unteren Flankenoberfläche 7 am Spiegelpunkt SP gespiegelt und ergeben dann die obere Flankenoberfläche 8. Der Spiegelpunkt SP liegt dabei an der Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Quadranten Q1, Q2 bzw. and der Grenze zwischen dem dritten und dem vierten Quadranten Q3, Q4 und jeweils mittig zwischen der oberen Flankenoberfläche 8 und der unteren Flankenoberfläche 7.
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Mehrere Spiegelpunkte SP können auch eine Spiegelachse definieren, welche sich durch eine Vielzahl von Spiegelpunkten SP erstreckt und die Mittelachse M schneidet.
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Die Schaftspitze 4 weist in der gezeigten Ausführungsform einen Kegelabschnitt 15 auf. Der Kegelabschnitt 15 erstreckt sich ausgehend vom Kerndurchmesser K konisch in Richtung der Mittelachse und bis hin zu einer Spitze. Die Gewindeflanke 6 erstreckt sich dabei mindestens abschnittsweise über den Kegelabschnitt 15 vom Schaft 2 her gesehen nach vorne. In der gezeigten Ausführungsform verkleinert sich der Aussendurchmesser der Gewindeflanke 6 im Bereich des Kegelabschnittes 15 zur Schaftspitze 4 hin. Dieses Verkleinern des Durchmessers hat den Vorteil, dass bei Beginn des Einschraubens des Befestigungselementes 1 geringere Kräfte nötig sind.
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Von der 5 wird gezeigt, dass die Gewindeflanke 6 im Bereich des Kegelabschnittes 15 eine vom Aussendurchmesser sich radial in Richtung der Mittelachse M erstreckende Einbuchtung 16 aufweist. Die Einbuchtung 16 erstreckt sich also von aussen her in die Gewindeflanke 6 hinein. Die Einbuchtung 16 ist dabei derart ausgebildet, dass aussenseitig an der Gewindeflanke 7 eine Schneide geschaffen wird. Mit der Schneide kann das Material beim Eindrehen leicht aufgeschnitten werden.
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Weiter ist auf dem Kegelabschnitt 15 zwischen den Gewindeumgängen 9 mindestens eine sich in Richtung Mittelachse M erstreckende Erhebung 17 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform sind vier Erhebungen 17 angeordnet, welche jeweils in einem Winkelabstand von 90° platziert sind. Mit diesen Erhebungen kann das Material beim Einschrauben leicht zerspant werden, wodurch die Eindrehkräfte weiter sinken.
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Vorzugsweise ist die Form der Gewindeflanke 6 im Bereich des Kegelabschnittes 15 identisch zur Gewindeflanke 6 im Bereich des Schaftabschnittes 3. Das Einzige, was sich ändert, ist der Aussendurchmesser der Gewindeflanke 6, der zur Spitze hin ebenfalls kleiner wird.
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Von den Seitenansichten der 2 und 6 kann gut erkannt werden, dass der Aussendurchmesser A des beim Schaftende liegenden letzten Gewindegangs 9 sich über den letzten Gewindegang 9 kontinuierlich auf den Kerndurchmesser K reduziert. Das heisst, der Gewindeumgang 9 geht im letzten Gewindeumgang auf den Kerndurchmesser K des Schaftes zurück.
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In den 6 und 7 wird weiter gezeigt, dass zwischen dem eigentlichen Schaftende 5 und dem hinteren Ende der Gewindeflanken 6 der Schaft 2 ohne Gewinde ausgebildet ist.
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Beide Ausführungsformen umfassen im Bereich des Gewindeendes einen Flansch 21. Der Flansch 21 weist dabei einen grösseren Durchmesser als der Schaft 2 auf und erstreckt sich radial über den Schaft 2. Der Flansch 21 ist dabei scheibenartig angeordnet. Andere Formen sind ebenfalls denkbar.
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Weiter ist im Bereich des Schaftendes 5 eine Mitnahmestruktur 20 angeordnet. Die Mitnahmestruktur 20 ist für den Eingriff mit einem Werkzeug ausgebildet und kann verschiedenartige Formen aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Befestigungselement
- 2
- Schaft
- 3
- Schaftabschnitt
- 4
- Schaftspitze
- 5
- Schaftende
- 6
- Gewindeflanke
- 7
- untere Flankenoberfläche
- 8
- obere Flankenoberfläche
- 9
- Gewindeumgang
- 10
- erster Flächenabschnitt
- 11
- zweiter Flächenabschnitt
- 12
- Übergangsabschnitt
- 13
- Absatz
- 14
- Rundung
- 15
- Kegelabschnitt
- 16
- Einbuchtung
- 17
- Erhebung
- 18
- zentrale Öffnung
- 19
- Queröffnung
- 20
- Mitnahmestruktur
- 21
- Flansch
- 22
- Übergang
- α
- Steigungswinkel
- β
- Steigungswinkel
- A
- Aussendurchmesser
- E1
- erste Ebene
- E2
- zweite Ebene
- A
- Aussendurchmesser
- K
- Kerndurchmesser
- M
- Mittelachse
- L
- Abwicklungslinie
- DL
- Durchmesser Abwicklungslinie
- Q1
- erster Quadrant
- Q2
- zweiter Quadrant
- Q3
- dritter Quadrant
- Q4
- vierter Quadrant
- S
- Schnittlinie
- SP
- Spiegelpunkt
- Z
- Zone
- δ
- Mittelpunktswinkel
- γ
- Mittelpunktswinkel
