DE19636653C2

DE19636653C2 - Schraubenartiges Verbindendungselement sowie Verfahren zum Verbinden von Hartschaumplatten miteinander

Info

Publication number: DE19636653C2
Application number: DE1996136653
Authority: DE
Inventors: Thomas Lux
Original assignee: Lux Elements & Co KG GmbH
Current assignee: Lux Elements & Co KG GmbH
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2016-09-11
Also published as: DE19636653A1

Description

Die Erfindung betrifft ein schraubenartiges Verbindungselement zum Verbinden und/oder Befestigen mehrerer Hartschaumplatten miteinander, mit einem wenigstens teilweise ein Gewinde tragen den Schaft, einem Kopf mit mindestens einem Mittel zum Einlei ten eines Drehmoments, wobei mittels des Gewindes ein Mutterge winde in den Hartschaumwerkstoff formbar ist.

Die betreffenden Hartschaumplatten werden beispielsweise für Badewannenverkleidungen, Sanitär- oder sonstige Trennwände oder auch im Heimwerkerbereich, eingesetzt. Auf der Oberfläche der Hartschaumplatten ist im fertig montierten Zustand wenigstens eine Deckschicht anbringbar, beispielsweise Fliesen. Die Ober fläche muss zu diesem Zweck ebenmäßig sein. Bekanntermaßen wer den Hartschaumplatten dann, wenn sie gefliest werden sollen mit Klebstoff aneinander befestigt. Kleber wird auf die zu verbin denden Oberflächen der Hartschaumplatten aufgetragen und diese danach aufeinander gedrückt. Die miteinander verklebten Hart schaumplatten sind erst nach dem Aushärten des Klebers weiter verarbeitbar. Die Klebemethode verursacht Schmutz.

Aus der DE 40 41 765 C2 ist ein Verbindungselement bekannt, mit dem Hartschaumplatten anstelle einer Klebeverbindung miteinan der verschraubt werden. Nachteilig an dem bekannten Verbin dungselement ist die Form des Kopfes. Diese soll beispielsweise einen Sechskant-Umriß zum Ansetzen eines Schraubwerkzeugs auf weisen. Alternativ ist vorgesehen, die Form des Kopfes so anzu passen, daß ein besonders spezifiziertes Befestigungselement an dem Kopf anbringbar ist. Ein derart angepasster Kopf soll bei spielsweise zwei umlaufende Ringscheiben mit einer dazwischen liegenden Aussparung aufweisen, in der ein clipartiges Befesti gungsmittel mit dem Kopf verbindbar ist. Der Form des Kopfes wegen steht das Verbindungselement gemäß DE 40 41 765 C2 stets erhaben von der Anschraubfläche der Hartschaumplatte hervor. Es ist daher ungeeignet zur Verbindung von Hartschaumplatten, auf denen anschließend beispielsweise eine Deckschicht aus Fliesen angebracht werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach und kos tengünstig herstellbares Verbindungselement zu schaffen, das eine einfache Verbindung von Hartschaumplatten untereinander erlaubt und eine Anbringung einer Deckschicht auf der ebenmäßi gen Oberfläche der Hartschaumplatten nicht behindert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Ver bindungselement aus Kunststoff hergestellt ist, der Schaft mas siv ausgebildet ist und der Kopf als flachs blattartige Klemm platte ausgebildet ist.

Die Oberseite der Klemmplatte liegt im montierten Zustand etwa in einer Ebene mit der Oberfläche der Hartschaumplatte, so daß eine nahezu ebene Fläche zum Aufbringen einer Deckschicht, bei spielsweise aus Fliesen, geschaffen ist.

Durch die Verwendung eines schraubenartigen Verbindungselements wird eine Verschmutzung der Räumlichkeiten während der Verar beitung dar Bauelemente verhindert. Das Verbindungselement wird in die zu verbindenden Bauelemente eingedreht, wie etwa eine Holzschraube in ein Stück weiches Holz. Vorzugsweise wird das Bauelement nicht vorgebohrt, so daß nicht einmal Späne des Werkstoffs der Bauelemente anfallen.

Die Montage geht sehr schnell und einfach vonstatten. Die verschraubten Bauelemente können sofort weiterverarbeitet werden.

Die Verarbeitung ist auch für Laien sehr einfach, da überhaupt keine Vorarbeiten notwendig sind. Es muß weder ein Zusatzwerk stoff, wie beispielsweise Klebstoff, eingesetzt werden, noch muß eine Vorbohrung für das Verbindungselement vorgesehen werden.

Zweckmäßigerweise wird für das Verfahren ein schraubenartiges Verbindungselement mit den Merkmalen eines der Ansprüche 3 bis 16 verwendet.

Für das schraubenartige Verbindungselement mit einem wenig stens teilweise ein Gewinde tragenden Schaft, einem Kopf und mindestens einem Mittel zum Einleiten eines Drehmoments, wel ches insbesondere zum Verbinden oder Befestigen von platten förmigen Bauelementen verwendbar ist, ist als Kopf eine flä chige Klemmplatte vorgesehen. Die dem Schaft zugewandte Unter seite der Klemmplatte bildet vorteilhafterweise eine Anlage fläche.

Um beispielsweise zur Verbindung von Hartschaumplatten die Kräfte zur Verspannung vom Kopf des Verbindungselementes in die an diesem anliegende Hartschaumplatte zu übertragen, ist die Klemmplatte großflächig, vorzugsweise blattartig, ausge staltet. Die Blattdicke S der Klemmplatte ist gering. Die un terseitige Anlagefläche der Klemmplatte ist ausreichend groß, um eine Klemmkraft in die poröse Hartschaumplatte einzuleiten. Die geringe Dicke der Klemmplatte verleiht dieser eine Nach giebigkeit, die in etwa auf die Festigkeit von Hartschaumplat ten oder dergleichen abgestimmt ist. Die Klemmplatte verformt sich bei wachsender Vorspannung selbst. Sie wird durchgebogen, wie etwa eine biegebeanspruchte Blattfeder. Der Hartschaum wird dadurch nur ein wenig verdrängt und verdichtet, jedoch nicht völlig zerdrückt.

Der Benutzer des Verbindungselements entwickelt sehr schnell ein Gefühl dafür, mit einem einfachen Schraubenzieher oder einem elektrischen Schraubwerkzeug die richtige Vorspannung zu erzeugen. Diese darf nämlich nur so groß sein, daß die "dünne" Klemmplatte sie noch ertragen kann, ohne von dem Schaft abzu reißen.

Die Verdichtung des an der Anlagefläche der Klemmplatte anlie genden Hartschaums bewirkt, daß die Klemmplatte nur in etwa um ihre Dicke in den Hartschaum eindringt. Die geringe Dicke der flächigen Klemmplatte verhindert also eine zu hohe Flächen pressung und einen Verlust der Klemmwirkung durch einen in den porösen Hartschaum eindringenden Kopf.

Die Steigung P [mm] des Gewindes ist wenigstens viermal, vor zugsweise achtmal so groß, wie die Dicke der Klemmplatte. Des Steigungswinkel α des Gewindes beträgt etwa 4° bis 8°, vor zugsweise 6°. Die Breite der Gewinderille, des schraubenarti gen Verbindungselements ist dadurch so groß, daß der dazwi schenliegende in den Hartschaum geformte Gewindegang des Mut tergewindes ausreichend tragfähig ist.

Das Gewinde ist bevorzugt als Spitzgewinde mit einem kleinen Flankenwinkel von nur 30° ausgeführt. Durch diese Maßnahme ist ein Gewindegang geschaffen, dessen tragender Querschnitt T eine ausreichende Festigkeit bietet. Außerdem ist das Volumen des Gewindegangs klein, und daher auch das Volumen des beim Formen des Muttergewindes zu verdrängenden Hartschaumwerk stoffs gering. Das Verbindungselement läßt sich auf diese Weise leicht in die Bauelemente einschrauben.

Dem freien Ende des Gewindes ist zum problemlosen Anschrauben des Verbindungselements, eine Spitze vorgelagert. Die Spitze wird zunächst vorzugsweise senkrecht in die Oberfläche einer Hartschaumplatte gedrückt. Sie erzeugt dabei unter ihrem punktförmigen Ende eine hohe Flächenpressung und verdrängt und verdichtet den Hartschaumwerkstoff. Dadurch schafft sie eine Bahn für den Schaft des Verbindungselements. Sobald das Ge winde mit dem Anschnitt seines Gewindegangs in den Hartschaum werkstoff dringt, muß das Verbindungselement nur noch gedreht werden. Der Gewindegang verdrängt dann den Hartschaumwerk stoff, formt dabei die Gewinderille des Muttergewindes und drückt die Spitze in einer Schraubbewegung tiefer in den Hart schaum hinein.

Die Spitze weist vorzugsweise eine konische Form auf. Sie ist mit wenigstens einer Abriebtasche versehen, die aus einer Ma terialausnehmung in der Oberfläche der Spitze gebildet ist.

Die durch die hohe Flächenpressung am punktförmigen Ende der Spitze erzeugten Abriebpartikel des Hartschaums können durch diese Maßnahme schnell aus der hochbelasteten Verdrängungszone der Spitze herausbefördert werden. Dadurch wird das tiefere Eindringen in den Hartschaum erleichtert. Die Abriebpartikel werden zunächst in die Abriebtasche befördert. Von dort aus gelangen sie in den Zwischenraum von Verbindungselement und Hartschaum-Muttergewinde und werden von dem vordringenden Ge windegang des Verbindungselements in die Oberfläche der Ge winderille des Muttergewindes gedrückt und darin verdichtet.

Als Mittel zum Einleiten eines Drehmoments ist einfacherweise eine Vertiefung in der Oberseite der Klemmplatte vorgesehen. Die Vertiefung erstreckt sich durch die flächige Klemmplatte hindurch und im wesentlichen in dem Werkstoff des Schafts.

Nebst dessen können aber auch außenliegende Elemente, wie beispielsweise ein Sechskant, Schlüsselflächen oder Nuten nach Art einer Nutmutter, an der Schmalseite der Klemmplatte an geordnet sein.

Die Vertiefung ist vorteilhafterweise in der Form eines Kreuz schlitzes ausgeführt. Selbstverständlich sind auch jegliche andere Formen von vertieften Elementen als Mittel zum Einlei ten eines Drehmoments, beispielsweise ein Innensechskant, ein Schlitz, Bohrungen nach Art einer Zweilochmutter oder son stige, vorsehbar.

Der Klemmkopf weist zweckmäßigerweise zumindest eine von der Oberseite bis zur Unterseite verlaufende Materialaussparung auf. Diese Materialausparung dient dazu, daß der Kleber zum Anbringen einer Fliese zumindest teilweise durch die Klemm platte hindurchtreten und sich mit dem darunterliegenden Hart schaum verbinden kann.

Die Materialaussparung ist einfacherweise aus mindestens einem Loch in der Klemmplatte gebildet.

Die radiale Höhe der Gewindeflanke kann vom freien Ende des Gewindes ausgehend stetig ansteigen. Es ergibt sich damit eine Hüllfläche des Gewindes mit einer konischen Form. Hierdurch wird einerseits das Einschrauben erleichtert und andererseits trotzdem eine hohe Ausreißfestigkeit erreicht.

In einer Weiterbildung des Verbindungselements ist eine Span nut vorgesehen, die nahezu parallel zur Längsachse des Schafts angeordnet ist. Die Spannut durchtrennt den Gewindegang je weils einmal pro Gewindeumdrehung. Diejenigen Trennflächen des Gewindegangs, die in Eindrehrichtung des Gewindes hinten lie gen, bilden die Schnittflächen von Schneidkeilen.

Diese Maßnahme erleichtert ebenfalls das Einschrauben des Verbindungselements. Die Gewinderille im Hartschaum wird hier bei nicht verdrängt und verdichtet, sondern von den Schneiden eingeschnitten. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Ver arbeitung festerer Bauelement-Werkstoffe.

Der Durchmesser des Schafts ist vorzugsweise kleiner oder gleich dem Kerndurchmesser des Gewindes. Besonders, wenn viele Bauelemente miteinander verbunden werden müssen, ist dies zweckmäßig. Der Schaft muß dann nur auf einer solchen Länge ein Gewinde tragen, die der Dicke B des untersten Bauelements entspricht. Alle zwischen diesem untersten Bauelement und der Klemmplatte angeordneten Bauelemente werden dazwischen ver spannt. Weil nur ein kurzer Teil des Schafts das Gewinde trägt, ist das Verbindungselement leicht durch alle Bauelemen te bis in das unterste Bauelement einschraubbar.

Das schraubenartige Verbindungselement ist als ein einstücki ges Spritzgußteil aus Kunststoff hergestellt. Die Herstellung dieses Massenteils ist dadurch sehr kostengünstig. Auch die Kosten für den Transport und die Lagerung sind gering.

Des weiteren ist die Festigkeit von Kunststoff ausreichend für die Verbindung von Bauelementen, wie beispielsweise Hart schaumplatten. Ein Verbindungselement mit höherer Festigkeit kann aus verstärktem Kunststoff, zum Beispiel durch das Ein bringen von Glasfasern, Kohlefasern oder sonstigem, herge stellt werden.

Das Verbindungselement korrodiert vorteilhafterweise nicht und kann daher auch in einer feuchten Umgebung eingesetzt werden.

Nachstehend ist das schraubenartige Verbindungselement anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Die Seitenansicht eines schraubenartigen Verbindungs elements,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das schraubenartige Verbindungs element,

Fig. 3 die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des schraubenartigen Verbindungselements,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch das schraubenartige Ver bindungselement gemäß Fig. 3.

Nach der Zeichnung besteht das schraubenartige Verbindungs element 1 aus einem Schaft 2, der teilweise ein Gewinde 3 trägt, einem Kopf 4 und einem Mittel 5 zum Einleiten eines Drehmoments. Der Kopf 4 ist als flächige, vorzugsweise blatt artige Klemmplatte 6 vorgesehen. Die dem Schaft 2 zugewandte Unterseite 7 der Klemmplatte 6 bildet eine Anlagefläche 8. In den vorliegenden Ausführungsformen ist die Klemmplatte 6 scheibenförmig und weist eine kreisrunde Kontur auf.

Die Steigung P des Gewindes 3 ist in den vorliegenden Aus führungsformen cirka 8 mm und damit achtmal so groß, wie die Dicke S der Klemmplatte 6. Der Steigungswinkel α des Gewindes 3 beträgt cirka 6°. Hieraus ergibt sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Außendurchmesser des Gewindes von cirka 15 mm.

Das Gewinde ist als Spitzgewinde mit einem kleinen Flankenwin kel von nur 30° ausgeführt. Durch diese Maßnahme ist ein Ge windegang geschaffen, dessen tragender Querschnitt T eine ausreichende Festigkeit bietet und leicht in Hartschaum ein schraubbar ist.

Dem freien Ende 9 des Gewindes 3 ist zum problemlosen An schrauben des Verbindungselements 1 eine Spitze 10 vorgela gert.

Die Spitze 10 weist vorzugsweise eine konische Form auf. Sie ist mit zwei Abriebtaschen 11 und 12 versehen, die aus zwei Materialausnehmungen 13 und 14 in der Oberfläche der Spitze 10 gebildet sind.

Die Spitze 10 weist ein punktförmiges Ende 15 auf, mit dem eine hohe Flächenpressung im Hartschaum erzeugbar ist.

Als Mittel 5 zum Einleiten eines Drehmoments ist einfacher weise eine Vertiefung 16 in der Oberseite 17 der Klemmplatte 6 vorgesehen. Die Vertiefung 16 erstreckt sich durch die flä chige Klemmplatte 6 hindurch und im wesentlichen in dem Werk stoff des Schafts 2.

Die Vertiefung 16 ist in den vorliegenden Ausführngsformen in der Form eines Kreuzschlitzes 18 ausgeführt.

Der Klemmkopf 6 weist sechs von der Oberseite 17 bis zur Un terseite 7 verlaufende Materialaussparungen auf. Die Material aussparungen sind einfacherweise aus sechs Löchern 19, 20, 21, 22, 23 und 24 in der Klemmplatte 6 gebildet.

Die radiale Höhe H der Gewindeflanke 25 kann vom freien Ende 9 des Gewindes 3 ausgehend stetig ansteigen. Es ergibt sich damit eine Hüllfläche L des Gewindes 3 mit einer konischen Form.

In einer Weiterbildung des Verbindungselements 1 ist eine Spannut 26 vorgesehen, die nahezu parallel zur Längsachse 27 des Schafts angeordnet ist. Die Spannut 26 durchtrennt den Gewindegang 28 jeweils einmal pro Gewindeumdrehung. Diejenigen Trennflächen des Gewindegangs 28, die in Eindrehrichtung des Gewindes 3 hinten liegen, bilden die Schnittflächen 29, 30, 31, 32 und 33 von Schneidkeilen.

Der Durchmesser D des Schafts 2 ist vorzugsweise kleiner oder gleich dem Kerndurchmesser des Gewindes 3.

Das schraubenartige Verbindungselement 1 ist als einstückiges Spritzgußteil aus Kunststoff hergestellt.

Bezugszeichenliste

1

Schraubenartiges Verbindungselement

2

Schaft

3

Gewinde

4

Kopf

5

Mittel zum Einleiten eines Drehmoments

6

Klemmplatte

7

Unterseite

8

Anlagefläche

9

freies Ende des Gewindes

10

Spitze

11

Abriebtasche

12

Abriebtasche

13

Materialausnehmung

14

Materialausnehmung

15

Punktförmiges Ende

16

Vertiefung

17

Oberseite

18

Kreuzschlitz

19

Loch

20

Loch

21

Loch

22

Loch

23

Loch

24

Loch

25

Gewindeflanke

26

Spannut

27

Längsachse

28

Gewindegang

29

Schnittfläche

30

Schnittfläche

31

Schnittfläche

32

Schnittfläche

33

Schnittfläche
P Steigung
S Dicke
α Steigungswinkel
H Radiale Höhe
D Durchmesser
L Hüllfläche
T tragender Querschnitt

Claims

1. Schraubenartiges Verbindungselement (1) zum Verbinden und/oder Befestigen mehrerer Hartschaumplatten miteinander, mit einem wenigstens teilweise ein Gewinde (3) tragenden Schaft (2), einem Kopf (4) mit mindestens einem Mittel (5) zum Einleiten eines Drehmoments, wobei mittels des Gewindes (3) ein Muttergewinde in den Hartschaumwerkstoff formbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement aus Kunststoff hergestellt ist, der Schaft (2) massiv ausgebildet ist und der Kopf (4) als fla che blattartige Klemmplatte (6) ausgebildet ist.

2. Schraubenartiges Verbindungselement nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Steigung (P) des Gewindes (3) wenigstens viermal so groß ist wie die Dicke (S) der Klemmplatte (6), und daß der Steigungswinkel (α) des Gewindes (3) etwa 4° bis 8° beträgt.

3. Schraubenartiges Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewin de (3) als Spitzgewinde mit einem Flankenwinkel von etwa 30° ausgeführt ist.

4. Schraubenartiges Verbindungselement nach einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß dem freien Ende (9) des Gewindes (3) eine Spitze (10) vorgelagert ist.

5. Schraubenartiges Verbindungselement nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß die Spitze (10) eine konische Form aufweist.

6. Schraubenartiges Verbindungselement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (10) mit wenigstens einer Abriebtasche (11, 12) versehen ist, und daß die Abriebtasche (11, 12) aus einer Material ausnehmung (13, 14) in der Oberfläche der Spitze (10) ge bildet ist.

7. Schraubenartiges Verbindungselement nach einem der An spruche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß als Mittel (5) zum Einleiten eines Drehmoments eine Vertiefung (16) in der Oberseite (17) der Klemmplatte (6) vorgesehen ist, und daß sich die Vertiefung (16) durch die flächige Klemmplatte (6) hindurch und im wesentlichen in dem Werkstoff des Schafts (2) erstreckt.

8. Schraubenartiges Verbindungselement nach Anspruch 7, da durch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (16) in der Form eines Kreuzschlitzes (18) ausgeführt ist.

9. Schraubenartiges Verbindungselement nach einem der An sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß der Klemmkopf (6) zumindest eine von der Ober seite (17) bis zur Unterseite (7) verlaufende Materialaus sparung aufweist.

10. Schraubenartiges Verbindungselement nach Anspruch 9, da durch gekennzeichnet, daß die Mate rialaussparung aus mindestens einem Loch (19, 20, 22, 23, 24) in der Klemmplatte (6) gebildet ist.

11. Schraubenartiges Verbindungselement nach einem der An sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß die radiale Höhe (H) der Gewindeflanke (25) vom freien Ende (9) des Gewindes (3) ausgehend stetig ansteigt.

12. Schraubenartiges Verbindungselement nach einem der An sprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß eine Spannut (26) vorgesehen ist, die nahezu pa rallel zur Längsachse (27) des Schafts (2) angeordnet ist, daß die Spannut (26) den Gewindegang (28) mehrmals durch trennt, und daß diejenigen Trennflächen der Spannut (26), die in Eindrehrichtung des Gewindes (3) hinten liegen, die Schnittflächen (29, 30, 31, 32, 33) von Schneidkeilen bil den.

13. Schraubenartiges Verbindungselement nach einem der An sprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich net, daß der Durchmesser (D) des Schafts (2) kleiner oder gleich dem Kerndurchmesser des Gewindes (3) ist.

14. Schraubenartiges Verbindungselement nach einem der An sprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich net, das es als einstückiges Spritzgußteil aus Kunststoff hergestellt ist.

15. Verfahren zum Verbinden und/oder Befestigen mehrerer Bau elemente miteinander, nämlich Hartschaumplatten oder der gleichen, wobei auf deren Oberfläche im fertigmontierten Zustand wenigstens eine Deckschicht, wie beispielsweise Fliesen, anbringbar ist, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens ein schraubenartiges Verbindungselement (1) mit den Merkmalern eines der Ansprüche 1 bis 14 in die Bauelemente eingedreht wird und diese gegen einander verspannt.