DE10311471A1 - Thread forming screw for use on foundation formed of hard construction materials e.g. concrete, has each thread root having conical shape that enlarges in diameter towards each thread flank of threaded portion along screwing direction - Google Patents

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Abstract

A thread forming screw (1) has a head (2), an unthreaded shank (3), and a spiral threaded portion (4) comprising of thread roots (5) and thread flanks (6). Each thread root, assuming conical shape, enlarges in diameter towards each associated flank along a screwing direction. The screw is embedded into the foundation via hardened mass (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Gewindeformende Schraube für Untergründe aus harten Vollbaustoffen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a thread forming screw for surfaces Hard building materials with the features of the preamble of claim 1.

Derartige Schrauben sind beispielsweise aus DE 198 20 671 A1 bekannt. Die bekannten Schrauben sind insbesondere zur Befestigung von Gegenständen an Untergründen aus Beton geeignet und weisen einen Schraubenkopf und einen Schraubenschaft auf. Das Gewinde mit einem Gewindekern und einer Gewindeflanke erstreckt sich zumindest teilweise über die Länge des Schraubenschafts. Um einerseits ein geringes Einschraubmoment und andererseits eine hohe Auszugsfestigkeit zu erreichen, wird die Schraube in ein Bohrloch mit einer aushärtbaren Masse eingeschraubt. Die Gewindeflanke dringt dabei nur zu einem geringen Teil in den umgebenden Untergrund ein, wodurch nur ein geringes Einschraubmoment notwendig ist. Nach dem Aushärten ist das Gewinde teilweise in Vollbaustoff und teilweise in der ausgehärteten Masse eingebettet. Hierdurch wird eine hohe Auszugsfestigkeit erreicht. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass die Schraube im Gegensatz zu Verbundankern sofort belastbar ist. Die in der Druckschrift DE 198 20 671 A1 vorgeschlagene Schraube hat allerdings den Nachteil, dass sie für gerissenen Beton ungeeignet ist. Das Gewinde weist einen zylindrischen Gewindekern und eine hierauf wendelartig angeordnete Gewindeflanke auf, wobei die Gewindeflanke einen rechteckigen, radial nach außen weisenden Querschnitt aufweist. Reißt der umgebende Untergrund, wie dies im Bereich der Zugzone bei Beton üblich ist, so verliert die Schraube an tragendem Hinterschnitt, wodurch die Auszugsfestigkeit erheblich gemindert wird.Such screws are for example off DE 198 20 671 A1 known. The known screws are particularly suitable for attachment of objects to concrete substrates and have a screw head and a screw shank. The thread with a thread core and a thread flank extends at least partially over the length of the screw shank. On the one hand, to achieve a low screw-in torque and, on the other hand, a high pull-out strength, the screw is screwed into a borehole with a hardenable mass. The thread flank penetrates only to a small extent in the surrounding ground, whereby only a small screwing is necessary. After curing, the thread is partially embedded in solid building material and partially in the hardened mass. As a result, a high pull-out strength is achieved. Another advantage is that the screw, in contrast to composite anchors is immediately resilient. The in the publication DE 198 20 671 A1 However, the proposed screw has the disadvantage that it is unsuitable for cracked concrete. The thread has a cylindrical thread core and a thread flank arranged thereon like a thread, wherein the thread flank has a rectangular, radially outwardly facing cross-section. If the surrounding subsurface tears, as is customary in the area of the tensile zone in the case of concrete, the screw loses supportive undercut, which considerably reduces the pull-out strength.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Schraube der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch für die Zugzone geeignet ist.The invention is therefore the task to create a screw of the type mentioned, which also for the train zone is suitable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Schraube weist einen wendelartigen konisch geformten Gewindekern auf, wobei sich der Durchmesser des Gewindekerns zur Gewindeflanke hin entlang der Einbringrichtung der Schraube vergrößert. Sollte die Schraube auf Grund eines Risses im Untergrund an der Gewindeflanke nur noch unzureichenden Halt finden und auch der Gewindekern von der umgebenden ausgehärteten Masse abgelöst werden, so wird sich die Schraube etwas axial verschieben, dann aber wieder aufgrund der Konizität des Gewindekerns sicheren Halt finden. Die geringe axiale Verschiebung wird in der Regel unkritisch für die Befestigung des Gegenstand sein, zeigt aber an, dass es im Untergrund zu Rissen gekommen ist. Hierin besteht ein Vorteil gegenüber dem genannten Stand der Technik, da bei diesem die Schraube sich entweder gar nicht bewegt oder vollständig ausreißt. Es ergeben sich beim Stand der Technik also keinerlei Anzeichen für eine mögliche Gefährdung der Befestigung.This object is achieved by the Screw solved with the features of claim 1. The screw has one helical conical-shaped threaded core, wherein the diameter the thread core to the thread flank along the direction of insertion the screw is enlarged. Should the screw due to a crack in the ground at the thread flank find only insufficient support and also the thread core of the surrounding hardened Mass be replaced, so the screw will move slightly axially, but then again due to the conicity of the Find threaded cores secure hold. The low axial displacement is usually uncritical for the Attachment of the item, but indicates that it is underground has come to tears. This is an advantage over the mentioned prior art, since in this the screw itself either not moving at all or completely uproots. It arise in the prior art so no signs of a possible hazard to the Mounting.

Ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen, können selbstverständlich auch in dem Bereich des Schraubenschafts, der kein Gewinde aufweist, ein oder mehrere konische Abschnitte angeordnet sein.Without leaving the idea of the invention, can Of course also in the area of the screw shaft, which has no thread, a or a plurality of conical sections may be arranged.

In einer bevorzugten Ausführung geht der wendelartige konische Gewindekern ohne Absatz in die Gewindeflanke über. Hierdurch wird erreicht, dass im Falle eines Reißens des Untergrunds und einer damit verbundenen Aufweitung des Bohrlochs die Schraube sich sofort axial verschiebt. Im Falle eines Absatzes zwischen Gewindekern und Gewindeflanke könnte es dagegen dazu kommen, dass bei geringer Belastung der Schraube der entsprechende Hinterschnitt dafür sorgt, dass sich die Schraube nicht verschiebt. Ein Riss im Untergrund würde damit nicht erkennbar sein. Erst bei größerer Belastung, die zu einem Ausbrechen des hinterschneidenden Materials führt, kommt es zu einer axialen Verschiebung der Schraube.In a preferred embodiment the helical conical thread core without paragraph in the thread flank over. hereby is achieved that in case of rupture of the ground and a associated widening of the borehole the screw immediately moves axially. In the case of a paragraph between threaded core and Thread flank could On the other hand, it comes to that with low load of the screw the corresponding undercut ensures that the screw is not shifts. A crack in the ground would not be recognizable. Only at higher load, which leads to a breaking out of the undercutting material comes it leads to an axial displacement of the screw.

Vorzugsweise ist die Mantellinie des wendelartigen konischen Gewindekerns konkav, so dass ein absatzloser Übergang von Gewindekern zu einer scharfkantigen Gewindeflanke ermöglicht wird. Selbstverständlich ist eine solche Krümmung aber auch in Verbindung mit einem Absatz zwischen Gewindekern und Gewindeflanke denkbar.Preferably, the generatrix of the helical conical thread core concave, leaving a smooth transition from thread core to a sharp-edged thread flank is made possible. Of course it is such a curvature but also in connection with a paragraph between threaded core and Thread flank conceivable.

In einer Ausführungsform ist die Gewindeflanke nur über einen Teil des Gewindes ausgeformt, das heißt, dass der Außendurchmesser des Gewindes in dem anderen Teil des Gewindes gleich oder kleiner als der Bohrlochdurchmesser ist. Hieraus ergibt sich, dass das Einschraubmoment gegenüber einer über die gesamte Länge ausgeformten Gewindeflanke geringer ist, wohingegen die Auszugsfestigkeit dennoch aufgrund der Hinterschneidungen in der ausgehärteten Masse hoch ist.In one embodiment, the thread flank is only over formed part of the thread, that is, the outer diameter the thread in the other part of the thread equal or smaller than the borehole diameter. It follows that the screwing across from one over the entire length formed thread flank is lower, whereas the pull-out strength nevertheless is high due to the undercuts in the hardened mass.

Als weitere Möglichkeit zur Verringerung des Einschraubmoments sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Gewindeflanke eine Schneidzahnung aufweist. Gegenüber einer zahnlosen Gewindeflanke wird die Gewindefurche im Bohrloch nicht vorrangig verdrängend geformt, sondern durch Herausbrechen bzw. Herausfräsen des Materials.As another way to reduce the screwing moment provides a preferred embodiment of the invention, that the thread flank has a cutting toothing. Opposite a toothless Thread flank, the thread furrow in the borehole is not a priority Suppressing shaped, but by breaking or milling out of the material.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention will be described below with reference to two illustrated in the drawings embodiments explained in more detail. It demonstrate:

1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Schraube im Verwendungszustand; und 1 a sectional view of an invent screw according to the invention in use condition; and

2 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels im Verwendungszustand. 2 a sectional view of another embodiment in the use state.

Die in 1 dargestellte Schraube 1 besteht aus einem Schraubenkopf 2 und einem Schraubenschaft 3. Der Schraubenschaft 3 weist ein Gewinde 4 auf, mit einem Gewindekern 5 und einer Gewindeflanke 6. Die Schraube 1 dient der Befestigung eines Gegenstands 7 an einem Untergrund 8 aus Beton. Dazu wird zunächst ein Bohrloch 9 in den Untergrund 8 eingebracht und mit einer aushärtbaren Masse 10 teilweise befüllt. Die Masse 10 (hier im ausgehärteten Zustand gezeichnet) kann beispielsweise ein mit Zuschlägen versehenes Kunstharz sein. Im Weiteren wird die Schraube 1 durch die Bohrung 11 des Gegenstands 7 und die Unterlegscheibe 12 gesteckt und in das Bohrloch 9 eingedreht. Dabei formt sich die Gewindeflanke 6 ihre Gewindefurche und der Schraubenschaft 3 verdrängt die aushärtbare Masse 10 derart, dass er im Wesentlichen vollständig von ihr umschlossen wird. Bereits in diesem Zustand ist die Schraube 1 belastbar, wenn auch nur mit Kräften, die für Montagezwecke zwar meist ausreichen aber noch nicht den im ausgehärteten Zustand der Masse 10 erreichbaren Belastungen entsprechen. Im ausgehärteten Zustand der Masse 10 bildet insbesondere die wendelartige, konische Form des Gewindekerns erhebliche Hinterschneidungen, die zu einer hohen Auszugsfestigkeit führen. Sollte der Untergrund 8 aufgrund einer Zugbeanspruchung reißen, sich hierdurch das Bohrloch 9 aufweiten und der Gewindekern 5 sich von der umgebenden ausgehärteten Masse 10 ablösen, so verschiebt sich die Schraube 1 bei axialer Zugbelastung entgegen der Einbringrichtung. Aufgrund der Konizität des Gewindekerns 5 findet sie dann aber wieder sicheren Halt in der ausgehärteten Masse 10. Hierdurch ist die Schraube 1 insbesondere auch für die Zugzone geeignet.In the 1 illustrated screw 1 consists of a screw head 2 and a screw shaft 3 , The screw shaft 3 has a thread 4 on, with a threaded core 5 and a thread flank 6 , The screw 1 serves to fasten an object 7 on a surface 8th concrete. This is first a hole 9 in the underground 8th introduced and with a hardenable mass 10 partially filled. The crowd 10 (Drawn here in the cured state) may be, for example, provided with aggregates resin. In the following, the screw 1 through the hole 11 of the object 7 and the washer 12 stuck and in the hole 9 screwed. This forms the thread flank 6 its thread furrow and the screw shaft 3 displaces the hardenable mass 10 such that it is essentially completely enclosed by it. Already in this state is the screw 1 resilient, if only with forces that for assembly purposes, although usually sufficient but not yet in the cured state of the mass 10 correspond to achievable loads. In the cured state of the mass 10 forms in particular the helical, conical shape of the threaded core significant undercuts, which lead to a high pull-out strength. Should the underground 8th due to tensile stress, this causes the borehole to break 9 widen and the thread core 5 away from the surrounding hardened mass 10 replace, so shifts the screw 1 with axial tensile load against the direction of insertion. Due to the taper of the thread core 5 but then she finds again a secure hold in the hardened mass 10 , This is the screw 1 especially suitable for the train zone.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Mantellinie 13 konkav ausgeformt und der Gewindekern 5 geht absatzlos in die Gewindeflanke 6 über. Hierdurch ist gewährleistet, dass sich die Schraube 1 auch schon bei geringen, rissbedingten Bohrlocherweiterungen axial verschiebt und hierdurch wieder großflächig Halt bekommt. Die Schneidzahnung 14 auf der Gewindeflanke 6 sorgt für eine leichte Einschraubbarkeit der Schraube, da die entsprechende Gewindefurche in die Bohrlochwand 15 eingefräst wird.In the in 1 the embodiment shown is the generatrix 13 concave and the threaded core 5 goes without offset into the thread flank 6 about. This ensures that the screw 1 even with small, crack-related borehole extensions axially displaced and thereby again gets a large area hold. The cutting teeth 14 on the thread flank 6 ensures easy screwing of the screw, as the corresponding thread furrow in the borehole wall 15 is milled.

Bei der Beschreibung des in 2 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiels soll lediglich auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel hingewiesen werden. Das Gewinde 4a dieser Schraube 1a weist ebenfalls einen Gewindekern 5a und eine Gewindeflanke 6a auf, wobei die Gewindeflanke 6a nicht über die gesamte Länge des Gewindes 4a ausgeformt ist. Gegenüber einer über die gesamte Länge ausgeformten Gewindeflanke ergibt sich hierdurch ein geringeres Einschraubmoment. Aufgrund des längeren Gewindekerns 5a ist dagegen die Auszugsfestigkeit im ausgehärteten Zustand der Masse 10 unvermindert. Die Geometrie des Gewindes 4a ist insgesamt weniger komplex und daher einfacher herstellbar als im zuvor dargestellten Ausführungsbeispiel.In the description of in 2 illustrated further embodiment should be pointed only to the differences from the first embodiment. The thread 4a this screw 1a also has a threaded core 5a and a thread flank 6a on, with the thread flank 6a not over the entire length of the thread 4a is formed. Compared to a over the entire length formed thread flank, this results in a lower screwing. Due to the longer thread core 5a on the other hand is the pullout strength in the cured state of the mass 10 unabated. The geometry of the thread 4a is less complex overall and therefore easier to produce than in the embodiment shown above.

Claims (5)

Gewindeformende Schraube (1) für Untergründe (8) aus harten Vollbaustoffen mit Schraubenkopf (2) und Schraubenschaft (3), deren Gewinde (4) mit Gewindeflanke (6) und Gewindekern (5) sich zumindest teilweise über die Länge des Schraubenschafts (3) erstreckt, wobei die Schraube (1) in ein Bohrloch (9) mit einer aushärtbaren Masse (10) eingeschraubt wird, und wobei nach dem Aushärten der Masse (10) das Gewinde (4) der Schraube (1) teilweise im Untergrund (8) und teilweise in der ausgehärteten Masse (10) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindekern (5) wendelartig konisch geformt ist, wobei sich der Durchmesser des Gewindekerns (5) zur Gewindeflanke (6) hin entlang der Einbringrichtung der Schraube (1) vergrößert.Thread forming screw ( 1 ) for substrates ( 8th ) made of hard solid building materials with screw head ( 2 ) and screw shaft ( 3 ) whose thread ( 4 ) with thread flank ( 6 ) and threaded core ( 5 ) at least partially over the length of the screw shaft ( 3 ), wherein the screw ( 1 ) in a borehole ( 9 ) with a hardenable mass ( 10 ) is screwed in, and wherein after curing of the mass ( 10 ) the thread ( 4 ) of the screw ( 1 ) partly underground ( 8th ) and partly in the hardened mass ( 10 ), characterized in that the thread core ( 5 ) is conically shaped like a helix, wherein the diameter of the thread core ( 5 ) to the thread flank ( 6 ) along the direction of insertion of the screw ( 1 ). Gewindeformende Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wendelartige konische Gewindekern (5) ohne Absatz in die Gewindeflanke (6) übergeht.Thread forming screw according to claim 1, characterized in that the helical conical thread core ( 5 ) without a step into the thread flank ( 6 ) passes over. Gewindeformende Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wendelartige konische Gewindekern (5) eine konkave Mantellinie (13) aufweist.Thread forming screw according to claim 2, characterized in that the helical conical thread core ( 5 ) a concave generatrix ( 13 ) having. Gewindeformende Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeflanke (6) nur über einen Teil des Gewindes (4) ausgeformt ist.Thread forming screw according to claim 1, characterized in that the thread flank ( 6 ) only over part of the thread ( 4 ) is formed. Gewindeformende Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeflanke (6) eine Schneidzahnung (14) aufweist.Thread forming screw according to claim 1, characterized in that the thread flank ( 6 ) a cutting toothing ( 14 ) having.
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