DE19852338A1 - Korrosionsfeste Schraube mit Schneideinsatz - Google Patents

Korrosionsfeste Schraube mit Schneideinsatz

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Abstract

Korrosionsfeste, gewindeschneidende Schraube (1), insbesondere Betonschraube, zum Einschrauben in ein Bohrloch mit einer Bohrloch-Wand mit einem im wesentlichen zylindrischen Kern (2) aus korrosionsfestem Metall mit einer Mittel-Längs-Achse (8), mit einem einstückig mit dem Kern (2) ausgebildeten Gewinde (5) und mit mindestens einem Schneid-Element (9) mit mindestens einem Schneidkopf (12) zum schneidenden Eingriff mit der Bohrloch-Wand, wobei das mindestens eine Schneid-Element (9) in den Kern (2) eingesetzt ist, mit diesem fest verbunden ist und aus einem gehärteten Metall besteht und der mindestens eine Schneidkopf (12) in dem Gewinde (5) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine korrosionsfeste, gewindeschneidende Schraube gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 44 17 921 A 1 ist eine gattungsgemäße Schraube bekannt. Die­ se besteht aus einem ersten Schraubenteil aus einem korrosionsbeständigen Stahl sowie einem zweiten, an das Ende des ersten Schraubenteils ange­ setzten Schraubenteil aus einem gehärteten Stahl. Die beiden Schrauben­ teile sind kraftschlüssig miteinander verbunden und weisen an ihrem Au­ ßenumfang ein Gewinde auf. Diese Ausgestaltung hat den Nachteil, daß bei großen, auf das Gewinde wirkenden Einschraub-Kräften im wesentlichen senkrecht zur Mittel-Längs-Achse die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Schraubenteil zerstört wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße Schraube zu verbessern, so daß deren Stabilität auch bei großen Ein­ schraub-Kräften gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, in einer im we­ sentlichen aus einem korrosionsfesten Metall bestehenden Schraube Schneid-Elemente mit Schneideköpfen aus einem gehärteten Metall vorzu­ sehen, wobei die Schneidköpfe in dem Gewinde angeordnet sind und die Schneid-Elemente in den Kern kippstabil eingesetzt sind. Auf die Weise sind die Schneidköpfe auch durch große Reibungskräfte an der Bohr­ lochwand belastbar, während gleichzeitig das Gewinde entlang seines überwiegenden Teils korrosionsfest ist und somit auf Dauer keinen Scha­ den nehmen kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Zusätzliche Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Schraube mit Schneid-Element gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Schraube gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Schneid-Elements gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform,
Fig. 4 eine Draufsicht auf das Schneid-Element gemäß Fig. 3,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Schraube mit Schneid-Element gemäß einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 6 eine Ansicht auf die Schraube gemäß der Schnittlinie VI-VI in Fig. 5,
Fig. 7 eine Teilschnittdarstellung der Schraube gemäß der Schnittlinie VII- VII in Fig. 5 und
Fig. 8 eine Draufsicht auf ein Schneid-Element gemäß der zweiten Ausführungsform.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 eine erste Aus­ führungsform einer erfindungsgemäßen Schraube 1 beschrieben. Die Schraube 1 weist einen zylindrischen Kern 2 auf, der im Bereich des An­ fangs 3 der Schraube 1 angefast sein kann. Am entgegengesetzten Ende des Kerns 2 ist ein beliebig auszubildender Schraubenkopf 4 vorgesehen. Auf dem Kern 1 ist ein stegartig ausgebildetes Gewinde 5 mit Gewinde-Flanken 5a, 5b ausgeformt, dessen Außendurchmesser D 1,0 bis 2,5 mm größer ist als der Nenndurchmesser einer Bohrung, in die die Schraube 1 einge­ schraubt werden soll. Der Nenndurchmesser einer Bohrung ist international genormt, beträgt also 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, . . . mm.
Der Kern 2 weist entlang eines Abschnitts 6, der sich vom Anfang 3 über einen Teil der Länge des Gewindes 5 erstreckt, drei Aufnahme-Nuten 7 mit rechteckigem Querschnitt und größerer Tiefe als Breite auf. Diese verlau­ fen im wesentlichen parallel zur Mittel-Längs-Achse 8 der Schraube 1 und sind radial nach außen offen. Jeweils benachbarte Aufnahme-Nuten 7 schließen bezüglich der Mittel-Längs-Achse 8 gleiche Winkelabstände a von 120° ein. Es ist möglich statt drei eine beliebige andere Zahl von Auf­ nahme-Nuten 7 vorzusehen, wobei der Winkelabstand a zwischen benach­ barten Aufnahme-Nuten 7 dann jeweils 360° dividiert durch die Zahl der Aufnahme-Nuten 7 beträgt. Der Kern 2, der Schraubenkopf 4 und das Ge­ winde 5 sind einteilig aus einem korrosionsfesten Stahl, insbesondere VA- Stahl, ausgebildet.
Die Schraube 1 weist entsprechend der Zahl der Aufnahme-Nuten 7 Schneid-Elemente 9 mit jeweils einer Schneid-Einsatz-Leiste 10 auf, die im wesentlichen entlang der Einschraub-Drehrichtung 11 der Schraube 1 formschlüssig und kippstabil in jeweils einer Aufnahme-Nut 7 gehalten sind. Die Schneid-Einsatz-Leiste 10 weist einen rechteckigen, zu dem der Aufnahme-Nut 7 passenden Querschnitt auf. Die Schneid-Einsatz-Leiste 10 ist in radialer Richtung durch Reibschluß oder durch Einkleben in der Auf­ nahme-Nut 7 gehalten. Radial von der Mittel-Längs-Achse 8 nach außen abstehend sind einteilig mit der Schneid-Einsatz-Leiste 10 ausgebildete Schneidköpfe 12 vorgesehen, die in dem Gewinde 5 angeordnet sind. Die Schneidköpfe 12 weisen im wesentlichen parallel zueinander verlaufende und im wesentlichen senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 verlaufende Flan­ ken 13, 14 sowie eine Schneid-Kante 12a auf. Diese sind bezüglich einer senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 verlaufenden Ebene 15 um einen Win­ kel b geneigt, der dem Steigungswinkel c des Gewindes 5 bezüglich der Ebene 15 entspricht. Die Schneidköpfe 12 folgen somit kontinuierlich dem Gewinde 5, wobei die Flanken 13, 14 nicht über Gewinde-Flanken 5a, 5b hervorstehen. Die Schneid-Einsatz-Leiste 10 und die Schneidköpfe 12 sind aus einem gehärteten in der Regel nicht korrosionsfesten Stahl hergestellt.
Bezüglich der Größenverhältnisse der einzelnen Teile der Schraube 1 gilt folgendes: Die Tiefe T der Aufnahme-Nut 7 ist derart gewählt, daß sie die Schneid-Einsatz-Leiste 10 vollständig aufnimmt. Die Höhe H der Schnei­ deköpfe 12 bezogen auf den Außenumfang des Kerns 2 ist derart gewählt, daß diese gegenüber dem Außenumfang des Gewindes 5 um ungefähr 0,05 bis 0,4 mm, insbesondere 0,1-0,2 mm, überstehen. Die Tiefe T der Auf­ nahme-Nut 7 ist ferner in Relation zum Durchmesser d des Kerns 2 derart gewählt, daß die jeweiligen Nut-Grunde 16 der drei Aufnahme-Nuten 7 ausreichend voneinander beabstandet sind, so daß die Gesamtstabilität des Kerns 2 nicht beeinträchtigt wird. Die Länge A des Abschnitts 6 ist derart gewählt, daß sich die Schneid-Einsatz-Leiste 10 über drei Gewindegänge erstreckt und somit drei Schneideköpfe 12 aufweist. Es ist jedoch auch möglich, entsprechend längere Schneid-Einsatz-Leisten 10 mit zusätzlichen Schneideköpfe 12 vorzusehen.
Beim Eindrehen der Schraube 1 in ein Bohrloch kommen die Schneid- Kanten 12a der überstehenden Schneideköpfe 12 in schneidenden Eingriff mit der Wand des Bohrlochs. Das im Vergleich zu den Schneideköpfen 12 weiche Gewinde 5 verformt sich beim Einschrauben geringfügig und wird an der Bohrlochwand abgerieben. Aufgrund der größeren Härte der Schneideköpfe 12 gegenüber dem Gewinde 5 ist die Abnutzung der Schneideköpfe 12 erheblich geringer, so daß deren Schneidwirkung bis zum vollständigen Einschrauben der Schraube 1 erhalten bleibt. Sofern die in das Bohrloch eingeschraubte Schraube 1 korrodierende Medien, insbe­ sondere Feuchtigkeit, ausgesetzt ist, werden lediglich die Schneid-Elemente 9 mit der Zeit zerstört. Das Gewinde 5 der korrosionsfesten Schraube 1 bleibt jedoch korrosionsfrei, weshalb die Schraube 1 ihren Halt im Bohr­ loch nicht verliert.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 8 eine zweite Aus­ führungsform der Erfindung beschrieben. Gegenüber der ersten Ausfüh­ rungsform identische Teile werden mit denselben Bezugszeichen und ver­ schiedene, jedoch funktionell gleichwertige Teile werden mit denselben Bezugszeichen mit einem hochgesetzten Strich versehen. Ansonsten wird auf die Beschreibung zur ersten Ausführungsform verwiesen.
Die Schraube 1' weist radial zur Mittel-Längs-Achse 8 durch das Gewinde 5 und einen Teil des Kerns 2 verlaufende, einseitig nach außen offene als Sackloch ausgebildete Aufnahme-Bohrungen 17 auf. Die Bohrungen 17 sind, dem Gewinde 5 folgend bezüglich der Mittel-Längs-Achse 8 jeweils um einen konstanten Winkel a gegeneinander versetzt, im vorliegenden Fall um a = 120°. In diesem Fall liegen mehrere Aufnahme-Bohrungen 17, im vorliegenden Fall drei Aufnahme-Bohrungen 17, in einer Ebene, in der auch die Mittel-Längs-Achse 8 liegt. Die Tiefe T' der Aufnahme-Bohrung 17 bezogen auf den Außenumfang des Kerns 2 ist größer als d/2, d. h. die Aufnahme-Bohrung 17 erstreckt sich über die Mittel-Längs-Achse 8 hin­ aus. Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel ist dies ohne Beeinträchti­ gung der Stabilität des Kerns 2 möglich, da am Gewinde 5 aufeinanderfol­ gende Aufnahme-Bohrungen 17 um ein Drittel der Ganghöhe G des Ge­ windes 5 voneinander beabstandet sind und somit einander nicht durch­ dringen. In den Aufnahme-Bohrungen 17 ist jeweils ein Schneid-Element 9' mit einem Schneid-Einsatz-Stift 18 entlang der Einschraub-Richtung 11 formschlüssig und in radialer Richtung reibschlüssig gehalten. Der in Fig. 8 nicht maßstabsgetreu dargestellte Schneid-Einsatz-Stift 18 ist zylindrisch ausgebildet und weist an den beiden entgegengesetzten Enden einteilig mit diesem ausgebildete zylindrische Schneideköpfe 12' auf, wobei der Durch­ messer S der Schneideköpfe 12' ungefähr 1,3 mm und der Durchmesser E des Schneid-Einsatz-Stiftes 18 ungefähr 1,5 mm beträgt und für die Diffe­ renz gilt: 0,05 mm ≦ E - S ≦ 0,4 mm. Das Vorsehen des gegenüber E etwas geringeren Durchmessers S hat bei der Montage den Vorteil, daß ein Schneidkopf 12' einfach in eine Aufnahme-Bohrung 17 eingesetzt werden kann, bevor der Schneid-Einsatz-Stift 18 in die Aufnahme-Bohrung 17 ge­ schlagen wird und in dieser in radialer Richtung durch Reibschluß gehalten ist. An beiden Enden des Schneid-Einsatz-Stiftes 18 ist jeweils ein Schneidkopf 12 vorgesehen, damit der Schneid-Einsatz-Stift 18 in beide Richtungen in die Aufnahme-Bohrung 17 eingeschlagen werden kann und es keines gegebenenfalls erforderlichen Umdrehens des Schneid-Einsatz- Stiftes 18 bedarf. Nach dem Einschlagen der Schneid-Einsatz-Stifte 18 in die Aufnahme-Bohrungen 17 werden die Schneideköpfe 12' auf Länge ge­ schliffen, so daß diese, wie oben beschrieben, gegenüber dem Gewinde 5 hervorstehen. Der Schneidmechanismus beim Eindrehen der Schraube 1' in eine Bohrung ist wie bei der Schraube 1.

Claims (13)

1. Korrosionsfeste, gewindeschneidende Schraube (1; 1'), insbesondere Betonschraube, zum Einschrauben in die Bohrloch-Wand eines Bohr­ lochs
  • a) mit einem im wesentlichen zylindrischen Kern (2) aus korrosi­ onsfesten Metall mit einer Mittel-Längs-Achse (8),
  • b) mit einem einstückig mit dem Kern (2) ausgebildeten Gewinde (5) und
  • c) mit mindestens einem Schneid-Element (9; 9') mit mindestens ei­ nem Schneidkopf (12; 12') zum schneidenden Eingriff mit der Bohrloch-Wand, dadurch gekennzeichnet, daß
  • d) das mindestens eine Schneid-Element (9; 9')
    • a) in den Kern (2) eingesetzt ist,
    • b) mit diesem fest verbunden ist und
    • c) aus einem gehärteten Metall besteht und
  • e) der mindestens eine Schneidkopf (12; 12') in dem Gewinde (5) angeordnet ist.
2. Schraube (1; 1') gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Schneidkopf (12; 12') radial zur der Mittel-Längs- Achse (8) gegenüber dem Gewinde (5) vorsteht.
3. Schraube (1; 1') gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf (12; 12') gegenüber dem Gewinde (5) um 0,05 bis 0,4 mm vorsteht.
4. Schraube (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) der Kern (2) mindestens eine nach außen offene Aufnahme-Nut (7) aufweist,
  • b) das mindestens eine Schneid-Element (9) eine Schneid-Einsatz- Leiste (10) mit mindestens einem Schneidkopf (12) aufweist,
  • c) wobei die Schneid-Einsatz-Leiste (10) in der mindestens einen Aufnahme-Nut (7) gehalten ist.
5. Schraube (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß meh­ rere Aufnahme-Nuten (7) mit Schneid-Einsatz-Leisten (10) vorgese­ hen sind, wobei die Aufnahme-Nuten (7) in gleichen Winkelabständen a auf dem Außenumfang des Kerns (2) angeordnet sind.
6. Schraube (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das drei Aufnahme-Nuten (7) mit Schneid-Einsatz-Leisten (10) vorgese­ hen sind.
7. Schraube (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Schneidkopf (12) im wesentlichen parallel zuein­ ander verlaufende Flanken (13, 14) aufweist.
8. Schraube (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel c des Gewindes (5) und der Steigungswinkel b der Flanken (13, 14) jeweils bezogen auf eine senkrecht zur Mittel-Längs- Achse (8) verlaufende Ebene (15) im wesentlichen gleich sind.
9. Schraube (1) gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (5) Gewinde-Flanken (5a, 5b) aufweist, wobei die Flanken (13, 14) nicht gegenüber den Gewinde-Flanken (5a, 5b) her­ vorstehen.
10. Schraube (1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • a) der Kern (2) mindestens eine radial zur Mittel-Längs-Achse (8) verlaufende nach außen offene Aufnahme-Bohrung (17) aufweist,
  • b) das mindestens eine Schneid-Element (9') durch einen Schneid- Einsatz-Stift (18) mit mindestens einem damit einteilig ausgebil­ deten Schneidkopf (12') gebildet ist,
  • c) wobei der Schneid-Einsatz-Stift (18) in der mindestens einen Aufnahme-Bohrung (17) gehalten ist.
11. Schraube (1') gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneid-Element (9') im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.
12. Schraube (1') gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneid-Einsatz-Stift (18) einen Durchmesser E und der Schneidkopf (12') einen Durchmesser S aufweist, wobei gilt: E < S.
13. Schraube (1') gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser E um 0,05 bis 0,3 mm größer ist als der Durchmesser S.
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