DE3620372C3 - Nagel zum Eintreiben in vorgebohrte Löcher an Bauteilen aus hartem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Nagel zum Eintreiben in vorgebohrte Löcher an Bauteilen aus hartem Material, wie Stein, Beton oder Kalksandstein, mit einem Kopf am einen Ende und einer Spitze am anderen Ende seines Schaftes, der zumindest über einen an die Spitze anschließenden Teil der Schaftlänge mit am Schaftumfang als Sägezahnprofil- Ringwulste ausgeformten Verankerungs-Aufrauhungen versehen ist.

Es wurde bereits ein Nagel mit einem Kopf am einen Ende und einer Spitze am anderen Ende seines Schaftes vorgeschlagen, der zumindest über einen an die Spitze anschließenden Teil der Schaftlänge mit am Schaftumfang ausgeformten Verankerungs-Aufrauhungen, insbesondere Zahnprofilen, wie Sägezahnprofilen, versehen ist (DE 35 16 479 A1).

Gegenüber sogenannten Konvexringnägeln nach UIC-Merk­ blatt 435-2 machen die Nägel nach dem älteren Vorschlag es möglich, daß das Werkstoffgefüge im unmittelbaren Eintreibbereich des Nagelschaftes über die gesamte Schaftlänge nur solchen Beanspruchungen unterworfen wird, welche seine Rückstell-Elastizität nicht beein­ trächtigen und dadurch einen optimalen Verankerungsef­ fekt der Sägezahnprofil-Ringwulste herbeiführen.

Die Ausgestaltung der Nägel nach dem älteren Vorschlag stellt dabei zugleich sicher, daß nach deren Eintreiben in den Bauteil in jedem Längenabschnitt des Schaftes noch Umgebungsmaterial vorhanden ist, dessen elasti­ sches Rückstellvermögen voll erhalten geblieben ist und somit in die benachbarte Kerbe zwischen zwei unmittel­ bar aufeinanderfolgenden Sägezahnprofil-Ringwulsten unter Sicherstellung des optimalen Widerhaken-Effektes eindringt.

Vielfach besteht aber auch die Notwendigkeit, Nägel der angegebenen Art in vorgebohrte Löcher an Bauteilen aus hartem Material, wie Stein, Beton, Kalksandstein oder dergleichen einzutreiben.

Die Praxis hat dabei gezeigt, daß der Durchmesser der Löcher, in welche die Nägel einzutreiben sind, oft in unerwünschter Weise differieren. So können Durchmesser­ abweichungen vom Sollwert bspw. dadurch entstehen, daß der zu ihrer Herstellung benutzte Bohrer verschlissen ist oder seine Hartmetallplättchen abgebrochen sind. Auch durch das sogenannte Schlagen des zur Herstellung der Löcher benutzten Bohrers kann zu solchen Durchmes­ serabweichungen des fertigen Bohrloches führen. Das Schlagen des Bohrers entsteht dabei bspw. dadurch, daß dieser nicht exakt in das Bohrfutter des Bohrgerätes eingespannt ist. Das sogenannte Schlagen des Bohrers kann aber auch dadurch entstehen, daß das Bohrgerät während der Durchführung des Arbeitsvorganges unsach­ gemäß gehandhabt wird.

In jedem Falle ergibt sich jedoch der Nachteil, daß das fertige Bohrloch einen den vorgesehenen Soll-Durchmes­ ser überschreitenden Ist-Durchmesser aufweist und daher der in dieses eingetriebene Nagel nur einen unzurei­ chend festen Sitz in dem mit dem Bohrloch versehenen Bauteil erhält.

Dieser Nachteil soll bei der Benutzung von Nägeln der eingangs spezifizierten Gattung vermieden werden. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Nagel der eingangs näher bezeichneten Art zu schaffen, der sowohl in ein vorgebohrtes Loch mit dem vorgegebenen Soll-Durchmesser als auch in ein Loch mit diesen Soll-Durchmesser überschreitendem Ist-Durchmesser eingetrieben werden kann und darin jeweils einen optimalen Verankerungseffekt herbeiführt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1, nämlich dadurch,

• - daß er aus einem federelastischen Stahl besteht,
• - daß in den die Sägezahnprofil-Ringwulste enthaltenden Schaftabschnitten steil schraubenförmig um dessen Umfang verlaufende Nuten eingeformt sind,
• - daß der Schaft in seiner Längsrichtung wellenförmig gekrümmt verläuft,
• - daß die wellenförmige Krümmung des Schaftes sich mindestens über den Schaftabschnitt hinweg erstreckt, welcher mit den Sägezahnprofil-Ringwulsten versehen ist, und
• - daß dabei die Spitze achsgleich, zumindest aber achsparallel zum Kopf und/oder zum kopfnahen Bereich des Schaftes ausgerichtet ist.

Wie durchgeführte Versuche ergeben haben, wird durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Nagels erreicht, daß dieser auch in einem Bohrloch, dessen Ist-Durchmesser gegenüber dem vorgesehenen Soll-Durch­ messer größer ausfällt, mit einer genügend hohen Ausziehfestigkeit verankert werden kann. Bevorzugt werden nach der Erfindung Nägel zur Benutzung vorge­ schlagen, bei welchen nach Anspruch 2 die wellenförmige Krümmung lediglich über den mit den Verankerungs-Auf­ rauhungen versehenen Schaftabschnitt hinweg vorgesehen ist und dabei mindestens einen vollständigen Wellenzug einschließt.

Die federelastische Verankerungswirkung eines erfin­ dungsgemäßen Nagels in einer Bohrung mit gegenüber dem Soll-Durchmesser größerem Ist-Durchmesser wird immer dann gewährleistet, wenn gemäß Anspruch 3 die Höhe der wellenförmigen Krümmung etwa einem Viertel des mittleren Schaftdurchmessers entspricht. Ein solcher Nagel läßt sich auch noch problemlos in exakt mit Soll-Durchmesser vorgebohrte Löcher eintreiben.

Nach der Erfindung wird eine Weiterbildungsmaßnahme gemäß Anspruch 4 auch darin gesehen, daß der die Verankerungs-Aufrauhungen aufweisende Schaftabschnitt größer als die halbe Schaftlänge bemessen ist.

Als besonders zweckmäßig hat sich herausgestellt, wenn - gem. Anspruch 5 - der die Verankerungs-Aufrauhungen aufweisende Schaftabschnitt zur Gesamtlänge des Schaftes in einem Verhältnis 2 : 3 steht.

Bewährt hat es sich ferner gem. Anspruch 6, daß die steilgeneigten Flanken der Sägezahnprofil-Ringwulste dem Kopf und deren flachgeneigte Flanken der Spitze des Nagels zugewendet sind.

Nach Anspruch 7 ist es besonders vorteilhaft, wenn mehrere der steil schraubenförmig um den Schaftumfang des Nagels verlaufenden Nuten gleichmäßig in Umfangsrichtung dieses Schaftes verteilt liegen.

Empfehlenswert kann es schließlich erfindungsgemäß aber auch noch sein, daß nach Anspruch 8 in die zwischen den Nuten gelegenen Bereiche der Sägezahnprofil-Ringwulste im wesentlichen quer zur Nutrichtung gelegene Riefen eingeformt sind. Die Ausziehungsfestigkeit des sich elastisch innerhalb der Bohrung verspannenden Nagels wird durch diese Maßnahmen günstig beeinflußt.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 in vergrößerter Seitenansicht den Nagel und

Fig. 2 in nochmals vergrößertem Maßstab einen Schnitt entlang der Linie II-II durch den Nagel nach Fig. 1.

Der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Nagel 1 weist einen Schaft 2 auf, bei dem an das eine Ende ein verdickter Kopf 3 angeformt ist, während das andere Ende eine Spitze 4 aufweist. Am Umfang des Schaftes 2 sind jeweils über einen Teil des Schaftabschnittes 5 Sägezahn­ profil-Ringwulste 6 ausgeformt, deren steil geneigte Flanken 7 dem Kopf 3 zugewendet sind, während deren flach geneigte Flanken 8 zur Spitze 4 hinweisen.

Der die Sägezahnprofil-Ringwulste 6 aufweisende Schaftabschnitt 5 erstreckt sich über mehr als die halbe Gesamtlänge des Schaftes 2 zwischen dem Kopf 3 und der Spitze 4 und steht hierzu vorzugsweise in einem Verhältnis von etwa 2 : 3.

Der Scheitelkreisdurchmesser 9a der Sägezahnprofil- Ringwulste 6 ist an dem sich an die Spitze 4 des Schaftes 2 anschließenden Bereich vorzugsweise kleiner bemessen als der Scheitelkreisdurchmesser 9b der dem Kopf 3 näher gelegenen Sägezahnprofil-Ringwulste 6. Es wird dann nämlich erreicht, daß der den Scheitelkreis­ durchmessern sämtlicher Sägezahnprofil-Ringwulste 6 gemeinsame Hüllmantel vom Kopf 3 zur Spitze 4 hin konvergiert, wie das der Fig. 1 entnommen werden kann. Der Hüllmantel hat in diesem Fall einen relativ kleinen Keilwinkel, d.h., der Unterschied zwischen den Schei­ telkreisdurchmessern 9a und 9b ist relativ klein.

Auch die Fußkreisdurchmesser 10a und 10b der Sägezahn­ profil-Ringwulste 6 sind vorzugsweise unterschiedlich bemessen, wobei der Fußkreisdurchmesser 10a im Anschluß an die Spitze 4 des Schaftes 1 kleiner ausfällt, als der Fußkreis-Durchmesser 10b in der Nähe des Kopfes 2. Auch der hiervon bestimmte Hüllmantel konvergiert also in Richtung vom Kopf 3 zur Spitze 4 des Nagels 1 hin. Die Konuswinkel beider Hüllkurven können übereinstim­ men. Sie können aber auch unterschiedlich ausgeführt werden, derart, daß der Konuswinkel der die Scheitel­ kreise einschließenden Hüllkurve etwas größer bemessen ist als derjenige aller Fußkreise.

Der Teilungsabstand 11 für die in Längsrichtung des Schaftes 2 aufeinanderfolgenden Sägezahnprofil-Ring­ wulste 6 kann über den Schaftabschnitt 5 hinweg überall gleich sein. Es ist allerdings auch denkbar, diesen Teilungsabstand 11 unterschiedlich zu bemessen, wobei er dann vorzugsweise vom kopfnahen Bereich aus zum spitzennahen Bereich hin entweder abschnittsweise oder aber für jeden einzelnen Sägezahn­ profil-Ringwulst 6 kleiner bemessen wird.

In den die Sägezahnprofil-Ringwulste 6 enthaltenden Schaftabschnitt 5 des Schaftes 2 sind mehrere steil schraubenförmig um den Schaftumfang verlaufende Nuten 12 eingeformt, die vorzugsweise einen Quer­ schnitt haben, wie er aus Fig. 2 erkennbar ist. Diese steil schraubenförmig um den Umfang des Schaftes 2 verlaufenden Nute 12 werden dabei vorzugsweise in mehreren gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Gängen vorgesehen, wobei bspw. sechs Nuten 12 vorhanden sind, wie das in Fig. 2 angedeutet ist.

Die Tiefe 13 für die Nuten 12 sollte dabei etwa gleich der geringsten Tiefe der vorhandenen Sägezahnprofil- Ringwulste 6 bemessen werden. Die Tiefe 13 der Nuten 12 kann jedoch auch in Längsrichtung jeweils entsprechend den unterschiedlichen Konuswinkeln der Hüllmäntel zu den Scheitelkreisdurchmessern 9a, 9b und den Fußkreis­ durchmessern 10a und 10b differieren.

Die wesentliche Besonderheit des in der Zeichnung dargestellten Nagels 1 ist einesteils darin zu sehen, daß er aus einem federelastischen Stahl besteht. Andererseits liegt aber ein besonderes Wesensmerkmal des Nagels 1 noch darin, daß sein Schaft in Längsrich­ tung wellenförmig gekrümmt verläuft, wie das deutlich der Fig. 1 zu entnehmen ist. Die wellenförmige Krümmung des Schaftes 2 erstreckt sich dabei vorzugsweise nur über den Schaftabschnitt 5 hinweg, welcher mit den Sägezahnprofil-Ringwulsten 6 als Verankerungs-Aufrau­ hungen versehen ist.

Selbstverständlich wäre es auch möglich, den Schaft 2 des Nagels 1 auch über seinen dem Kopf 3 naheliegenden, glatten Längenabschnitt hinweg wellenförmig gekrümmt zu gestalten. In jedem Falle sollte der Nagel 1 aber so ausgebildet sein, daß sein Schaft 2 über den Schaftab­ schnitt 5 hinweg einen vollständigen Wellenzug ein­ schließt, wobei jeweils ein Wellental mit der einer­ seits durch den Kopf 3 und andererseits durch die Spitze 4 geradlinig hindurchgeführten Längsachse 14-14 des Nagels 1 zusammenfällt. Der Scheitel des zwischen den beiden Wellentälern gelegenen Wellenberges der Krümmung ist hingegen aus der gemeinsamen Längsachse 14-14 von Kopf 3 und Spitze 4 seitwärts ausgelenkt.

Es erweist sich als zweckmäßig, die wellenförmige Krümmung des Schaftes 2 über den Längenabschnitt 5 hinweg so zu gestalten, daß die seitliche Versetztlage des Scheitels am Wellenberg gegenüber der gemeinsamen Längsachse 14-14 von Kopf 3 und Spitze 4 des Nagels 1 etwa einem Viertel des mittleren Durchmessers des Schaftes 2 entspricht. Der Nagel 1 kann demnach noch mit genügender Ausreißfestigkeit in vorgebohrte Löcher eingetrieben werden, deren Ist-Durchmesser bspw. bis 20% größer ausfällt, als der an sich zur Aufnahme des Nagels 1 vorgesehene Soll-Durchmesser der betreffenden Bohrungen.

Es hat sich zur weiteren Erhöhung des Ausreißwiderstan­ des für die Nägel 1 als vorteilhaft erwiesen, wenn in die zwischen den Nuten 12 gelegenen Bereiche der einzelnen Sägezahnprofil-Ringwulste 6 im wesentlichen quer zur Nutrichtung gelegene Riefen 15 eingeformt werden. Hierdurch wird nämlich die Oberflächenrauhig­ keit des mit den Sägezahnprofil-Ringwulsten 6 versehe­ nen Schaftabschnitts 5 noch weiter erhöht und folglich auch dessen Verankerungsfähigkeit in den Wänden der aufnehmenden Bohrung optimiert.

Claims (9)

1. Nagel zum Eintreiben in vorgebohrte Löcher an Bauteilen aus hartem Material, wie Stein, Beton oder Kalksandstein, mit einem Kopf am einen Ende und einer Spitze am anderen Ende seines Schaftes, der zumindest über einen an die Spitze anschließenden Teil der Schaftlänge mit am Schaftumfang als Sägezahnprofil- Ringwulste ausgeformten Verankerungs-Aufrauhungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß er aus einem federelastischen Stahl besteht,
• - daß in den die Sägezahnprofil-Ringwulste (6) enthaltenden Schaftabschnitten (5) steil schraubenförmig um dessen Umfang verlaufende Nuten (12) eingeformt sind,
• - daß der Schaft (2) in seiner Längsrichtung wellenförmig gekrümmt verläuft,
• - daß die wellenförmige Krümmung des Schaftes (2) sich mindestens über den Schaftabschnitt (5) hinweg erstreckt, welcher mit den Sägezahnprofil-Ringwulsten (6) versehen ist, und
• - daß dabei die Spitze (4) achsgleich, zumindest aber achsparallel zum Kopf (3) und/oder zum kopfnahen Bereich des Schaftes ausgerichtet ist.

2. Nagel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmige Krümmung lediglich über den mit den Sägezahnprofil-Ringwulste (6) versehenen Schaftabschnitt (5) hinweg vorgesehen ist und dabei mindestens einen vollständigen Wellenzug einschließt.

3. Nagel nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitelhöhe der wellenförmigen Krümmung etwa einem Viertel des mittleren Durchmessers des Schaftes (2) ent­ spricht.

4. Nagel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Sägezahnprofil-Ringwulste (6) aufweisende Schaftabschnitt (5) größer als die halbe Schaftlänge bemessen ist.

5. Nagel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Sägezahnprofil-Ringwulste (6) aufweisende Schaftabschnitt (5) zur Gesamtlänge des Schaftes (2) in einem Verhältnis 2 : 3 steht.

6. Nagel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die steil geneigten Flanken (7) der Sägezahnprofil-Ringwulste (6) dem Kopf (3) und deren flach geneigte Flanken (8) der Spitze (4) zugewendet sind.

7. Nagel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Nuten (12) gleichmäßig in Umfangsrichtung des Schaftes (2) verteilt liegen.

8. Nagel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die zwischen den Nuten (12) gelegenen Bereiche der Sägezahnprofil-Ringwulste (6) im wesentlichen quer zur Nutrichtung gelegene Riefen (15) eingeformt sind.

9. Nagel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (2) an dem die Sägezahnprofil-Ringwulste enthaltenden Schaftabschnitt (5) durch die eingeformten Nuten (12) einen durch abwechselnd konkave und konvexe Krümmungsflächen bestimmten, etwa sternförmigen Querschnitt aufweist und daß dabei die Riefen (15) sich lediglich an den die Ecken des Sternquerschnitts bestimmenden, konvex gekrümmten Flächenabschnitten der Nuten (12) befinden.