DE3924891A1 - Verankerungsvorrichtung eines gewindebauteils in einer hinterschnittbohrung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verankerungsvorrich­ tung eines Gewindebauteils in einer Hinterschnittbohrung, mit einer zumindest zum Teil bohrungssohlenseitig von der Hinter­ schneidung angeordneten Gewindehülse, in die das Gewindebauteil eingeschraubt ist und an der um letzteres herum angeordnete so­ wie in die Hinterschneidung hineinspreizbare Klemmsegmente be­ festigt sind, die in Richtung der Bohrungslängsachse jeweils von einem gewindebauteilseitig offenen Ringnutabschnitt in zwei Segmentabschnitte unterteilt sind, die jeweils an ihren einan­ der entgegengesetzten Enden bohrungswandseitig offene Ringnut­ abschnitte haben, wobei die hülsenabgewendeten Segmentab­ schnitte von einem Ring miteinander verbunden sind, der bei in die Hinterschneidung hineingespreizten Klemmsegmenten aus dem Bereich der Hinterschneidung hinaus in die glattzylindrische Bohrung hineinragt, in der eine das Gewindebauteil umgebende Spreizhülse vorhanden ist, nach Patent.... (Patentanmeldung P 38 13 877.8).

Die vorbeschriebene Verankerungsvorrichtung ist so ausge­ bildet, daß sie mit einer minimalen Anzahl von Bauteilen aus­ kommt, ohne daß die Befestigungssicherheit verringert ist.

Bei ihrer Anbringung z.B. an einem Bauwerk kann die Ver­ ankerungsvorrichtung installiert werden, indem die Spreizhülse an einem außerhalb des Bauwerks gelegenen Handhabungsende axial beaufschlagt wird, wobei die Spreizhülse als Setzwerkzeug wirkt. Dabei erfolgt eine Spreizung der Klemmsegmente in die Hinterschneidung der Hinterschnittbohrung. Der Vortrieb der Spreizhülse beträgt einige Millimeter. Es ist nun die Befürch­ tung geäußert worden, daß dieser Vortrieb, bei dem also die Spreizhülse vollständig in der Hinterschnittbohrung verschwin­ det, nicht ausreichen könnte, um zu erkennen, daß die Klemmseg­ mente tatsächlich in Hinterschneidungen einer Bohrung sitzen. Vielmehr müsse damit gerechnet werden, der Vortrieb darauf zurückzuführen ist, daß sich die Klemmsegmente und/oder die an­ deren Bauteile der Verankerungsvorrichtung, beispielsweise die Spreizhülse, derart verformen können, daß der Vortrieb auch er­ reicht wird, wenn in der Bohrung überhaupt keine Hinterschnei­ dung vorhanden ist. In diesem Falle wäre die erforderliche Aus­ zugfestigkeit der Verankerungsvorrichtung nicht gegeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ver­ ankerungsvorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbes­ sern, daß der Vortrieb der Spreizhülse zum Spreizen der Klemm­ segmente in die Hinterschneidung zu groß ist, um das Eintreiben der Spreizhülse in eine Bohrung zu ermöglichen, die keine Hin­ terschneidung aufweist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die hülsenabge­ wendeten Segmentabschnitte zwischen dem gewindebauteilseitig offenen Ringnutabschnitten und den bohrungswandseitig offenen Ringnutabschnitten in der Nähe letzterer Sollbruchstellen bil­ dende, gewindebauteilseitig offene zusätzliche Ringnutab­ schnitte haben, und daß der die hülsenabgewendeten Segmentab­ schnitte miteinander verbindende Ring eine Umfangsausnehmung hat, die einen die beim Spreizen vom Ring abreißenden Klemm­ segmentabschnitte axial abstützenden Axialanschlag aufweist.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß der Ring der Verank­ erungsvorrichtung abgeschert werden kann, wenn die Spreizhülse eingetrieben wird, und nach seinem Abscheren aufgrund seiner Umfangsausnehmung ein wesentliches Stück axial in Richtung auf die Bohrungssohle eingetrieben werden kann. Dementsprechend wird auch die Spreizhülse in die Bohrung hineingetrieben und der entsprechende gesamte Vortrieb ist ein Zeichen dafür, daß die Verankerungsvorrichtung ordnungsgemäß in einer Hinter­ schneidung sitzt. Der Axialanschlag dient gleichzeitig dazu, die Segmentabschnitte bei seinem Eintreiben weiter zu spreizen, falls ein Abriß dieser Segmentabschnitte vom Ring bereits vor ihrem vollständigen Spreizen stattgefunden haben sollte. Ande­ rerseits ist ein vergleichbarer Vortrieb der Spreizhülse in eine Bohrung nicht möglich, falls diese keine oder eine nicht genügend große Hinterschneidung aufweist. Durch die erfindungs­ gemäße Ausgestaltung der Verankerungsvorrichtung wird daher er­ reicht, daß diese absolut montagesicher ist, so daß also stets durch den vollständigen Vortrieb der Spreizhülse in die Bohrung hinein erkannt werden kann, ob diese Bohrung eine Hinterschnei­ dung aufweist oder nicht. Erst bei vollständig eingeschlagener Spreizhülse kann ein Lastteil am Bauwerk ordnungsgemäß be­ festigt werden.

Um zu erreichen, daß von dem Axialanschlag beim Eintreiben des Rings keinerlei radiale Kraftkomponenten auf die gespreiz­ ten Segmentabschnitte ausgeübt wird, was zu einem Abgleiten der Segmentabschnitte in Richtung zwischen den Ring und die Boh­ rungswand führen könnte, ist der Axialanschlag eine senkrecht zur Bohrungslängsachse ausgebildete Ausnehmungskante.

Die Verankerungsvorrichtung ist so ausgebildet, daß die bohrungswandseitig offenen Ringnutabschnitte der hülsenab­ gewendeten Segmentabschnitte in der Umfangsausnehmung des Rings angeordnet sind. Dadurch wird ermöglicht, daß sich die Seg­ mentabschnitte so auffalten können, daß ihr kleinster Radius bzw. ihre gewindebauteilseitige Fläche dem Außenumfang der Um­ fangsausnehmung parallel sein kann.

Damit die ringseitigen Stirnseiten der gespreizten Segmentabschnitte stumpf auf den Axialanschlag treffen, ist die Verankerungsvorrichtung so ausgebildet, daß der von den bohrungswandseitig offenen Ringnutabschnitten in der Umfangsausnehmung zum Außenumfang der benachbarten Segmentab­ schnitte überleitende Wandabschnitt der Umfangsausnehmung in einem solchen Winkel zur angrenzenden Nutwand angeordnet ist, daß er bei gespreizten Klemmelementabschnitten senkrecht zur Bohrungslängsachse ist.

Die bohrungswandseitig offenen Ringnutabschnitte sind gleichermaßen V-artig profiliert, so daß sie durch den axialen Vortrieb der Spreizhülse geschlossen werden können und entspre­ chend ihrer Form die Anordnung der gespreizten Segmentab­ schnitte zu bestimmen helfen.

Die zusätzlichen Ringabschnitte sind V-artig mit ring­ seitig steilerer Nutwand ausgebildet, so daß beim Spreizen der Segmentabschnitte eher die Sollbruchstelle belastet wird, als andere neben den Ringnutabschnitten liegende Bauteilebereiche, was im Sinne der Erhöhung der Sicherheit für einen Bruch an der gewünschten Stelle, nämlich der Sollbruchstelle ist. In diesem Sinne ist die Verankerungsvorrichtung darüber hinaus so ausge­ bildet, daß die zusätzlichen Ringnutabschnitte und die ihnen benachbarten bohrungswandseitig offenen Ringnutabschnitte Bemessungen haben, die bei Axialbeaufschlagung auf Scherung be­ anspruchte Sollbruchstellen ergeben.

Die zusätzlichen Ringnutabschnitte sind vorteilhafterweise in den kürzeren ungleich langer Segmentabschnitte angeordnet, da auf diese Weise die Anordnung der Sollbruchstelle in ge­ wünschter Weise leichter zu erreichen ist.

Letztlich ist die Verankerungsvorrichtung so ausgebildet, daß die Umfangsausnehmung des Rings eine das Abstützen des einen Segmentabschnitts am Axialanschlag vor dem beim Axialein­ treiben erfolgenden Aufsetzen des Rings auf dem anderen Seg­ mentabschnitt gestattende Länge hat. Dadurch wird verhindert, daß der eingetriebene Ring nach seinem Abreißen von den hülsen­ abgewendeten Segmentabschnitten beim Eintreiben auf die hülsen­ seitigen Segmentabschnitte bzw. auf die Klemmsegmente einwirken kann.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine eingebaute Verankerungsvorrichtung im Schnitt, links vor dem Eintreiben und rechts nach dem Eintreiben der Spreizhülse,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines die Gewinde­ hülse, die Klemmsegmente und den Ring bildenden unverformten Dübels,

Fig. 3 die Form des Dübels nach dem vollständigen Sprei­ zen der Klemmsegmente infolge des teilweisen Ein­ treibens der Spreizhülse, und

Fig. 4 den endgültigen Sitz des Dübels in der Hinter­ schnittbohrung bei vollständig eingetriebener Spreizhülse.

In Fig. 1 ist ein Teil 26 eines Bauwerks mit einer strich­ punktiert dargestellten Hinterschnittbohrung 11 abgebildet. In die Hinterschnittbohrung 11 ist eine Verankerungsvorrichtung 27 eingebaut, die der Befestigung eines Lastteils 28 dient, das beispielsweise eine Trägerschiene ist. Die Hinterschnittbohrung 11 ist mit einer Hinterschneidung 12 versehen und hat eine Boh­ rungssohle 16.

Die Verankerungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Gewindebauteil 10 und einem Dübel 64, der eine Gewinde­ hülse 13, Klemmsegmente 14 und einen Ring 42 aufweist. Des wei­ teren benötigt die Verankerungsvorrichtung 27 eine Spreizhülse 15.

Das Gewindebauteil 10 ist eine Stange, die an ihrem obe­ ren, aus dem Bauwerksteil 26 herausragenden Ende 10′′ ein Ge­ winde 21′ hat, auf das eine Befestigungsmutter 29 geschraubt ist, die über eine Unterlegscheibe 30 das Lastteil 28 gegen das Bauwerksteil 26 drückt. Die entsprechende Reaktionskraft und alle etwa auf das Gewindebauteil 10 einwirkenden Auszugkräfte müssen mit Hilfe des Dübels 64 abgetragen werden. Hierzu muß die Gewindehülse 13 mit dem Gewindebauteil 10 axial form­ schlüssig verbunden werden, nämlich über ein Gewinde 21 des Ge­ windebauteils 10 und ein Innengewinde 13′ der Gewindehülse 13. Das Gewindebauteil 10 kann auch eine über seine gesamte Länge mit durchgehendem Gewinde versehene Gewindestange sein.

Die Gewindehülse 13 hat einen der Bohrung 11 etwa entspre­ chenden Außendurchmesser und bohrungssohlenseitig ein der Boh­ rungssohle 16 in der Form angepaßbares Ende 13′′, das also ent­ sprechend konusförmig sein kann. An ihrem anderen Ende besitzt die Gewindehülse 13 insgesamt vier Klemmsegmente 14, die durch bis in die Nähe des Innengewindes 13′ ragende axiale Schlitze 32 gebildet sind, wobei die Schlitze 32 um 90° zueinander ver­ setzt sind. Falls z.B. sechs Klemmelemente 14 verwendet würden, wären die Schlitze 32 um 60° zueinander versetzt. Die Klemmseg­ mente 14 sind mit der Gewindehülse 13 über Werkstoffbrücken 33 verbunden, deren Dicke durch die Einschnittiefe von Ringnutab­ schnitten 31 bestimmt wird, die etwa auf der Höhe der gewinde­ hülsenseitigen Enden der Schlitze 32 angeordnet sind. Während die Schlitze 32 eingesägt werden können, sind die Ringnutab­ schnitte 31 durch Einstechen einer Ringnut in die Mantelfläche 14′ des klemmsegmentseitigen Endes der Gewindehülse 13 her­ stellbar.

Zur Verankerungsvorrichtung 27 gehört auch die Spreizhülse 15, die zum Spreizen der Segmente 14 verwendet wird. Zum Sprei­ zen hat die Hülse 15 ein rechtwinkeliges Ende 15′. Sie ist so lang ausgebildet, daß sie gemäß der linken Hälfte der Fig. 1 aus der Hinterschnittbohrung 11 herausragt, wenn der Dübel 64 un­ verformt ist. Der Überstand 15′′ der Hülse 15 über das Bau­ werksteil ist eine Anzeige dafür, daß der Dübel 64 noch unge­ spreizt ist.

Die in Fig. 2 dargestellte unverformte Hälfte des Dübels 64 läßt erkennen, daß letzterer Klemmsegmente 14 mit mehreren Klemmsegmentabschnitten 23′, 23′′ hat. Diese werden von Ring­ nutabschnitten 22, 24 gebildet, die den Ringnutabschnitten 31 parallel sind. Sämtliche Ringnutabschnitte 31, 24 sind glei­ chermaßen V-artig profiliert, also insbesondere gleich groß und gleich spitz. Außer diesen bohrungswandseitig offenen Ring­ nutabschnitten 24, 31 sind gewindebauteilseitig offene Ring­ nutabschnitte 22, 56 der Klemmsegmentabschnitte 23′, 23′′ vorhan­ den. Die Ringnutabschnitte 22 sind ebenfalls V-förmig ausgebil­ det, haben jedoch einen Scheitelwinkel von etwa 90°. Ihre Aus­ bildung ist unsymmetrisch, so daß eine steilere Nutwand 22′ und eine flachere Nutwand 22′′ vorhanden sind. Die steilere Nutwand 22′ ist spreizhülsenseitig angeordnet und die flachere Nutwand 22′′ demgemäß spreizhülsenseitig. Die weiteren gewindebauteil­ seitig offenen Ringnutabschnitte 56 sind ebenfalls unsymme­ trisch v-artig ausgebildet, und zwar den Ringnutabschnitten 22 entgegengesetzt unsymmetrisch, so daß die gewindehülsenseitige Nutwand 62′ flacher ist, als die dieser gegenüberliegende Nut­ wand 62. Die Steilheit der Nutwand 62′ ist so gewählt, daß sich eine aus Fig. 3 ersichtliche Schräglage ergibt, damit der kür­ zere Klemmsegmentabschnitt auch dann noch unproblematisch über den Nutgrund 57′ gleiten kann, falls er beim Spreizen der Klemmsegmente 14 die aus Fig. 3 ersichtliche Lage nicht voll­ ständig eingenommen haben sollte.

Die Ringnutabschnitte 56 sind gemäß Fig. 2 zwischen den Ringnutabschnitten 22 und den Ringnutabschnitten 24 in der Nähe der letzteren angeordnet. Der Abstand der Ringnutabschnitte 56 von den Ringnutabschnitten 24 ist an der gepunkteten Stelle am geringsten, so daß sich dort eine Sollbruchstelle 55 ergibt. Diese Sollbruchstellenbildung wird durch die steilere Nutwand 62 unterstützt.

Die Sollbruchstellen 55 bilden den Übergang zwischen den kürzeren Segmentabschnitten 23′′ und dem geschlossenen Ring 42, an dem die Spreizhülse 15 angreift. Dieser Ring 42 hat eine Ausnehmung 57, die den Außendurchmesser des Rings 42 über die Länge 63 reduziert. Spreizhülsenseitig ergibt sich dadurch ein Axialanschlag 58 in Gestalt einer senkrecht zur Bohrungslängsachse 18 befindlichen Ausnehmungskante. Klemmseg­ mentseitig ist am Ende der Ausnehmung 57 der bohrungswandseitig offene Ringnutabschnitt 24 vorhanden, von dessen klemmsegment­ seitiger Nutwand 61 ein Wandabschnitt 60 in den Außenumfang 59 des Klemmsegmentabschnitts 23′′ überleitet. Dieser Wandabschnit 60 bildet mit der Nutwand 61 einen Winkel α, der so groß ist, daß der Wandabschnitt 60 nach der Spreizung der Klemmsegmente 14 senkrecht zur Bohrungslängsachse 18 angeordnet ist.

Des weiteren ist aus der Fig. 2 noch ersichtlich, daß die Klemmsegmentabschnitte 23′, 23′′ unterschiedlich lang ausgebil­ det sind. Die gewindehülsenseitigen Klemmsegmentabschnitte 23′ sind länger, als die ringseitigen Klemmsegmentabschnitte 23′′. Hierdurch wird in Verbindung mit den vorbeschriebenen V-artigen Ringnutabschnitten 22 erreicht, daß die Klemmsegmente 14 gemäß Fig. 3, 4 verformt werden können. Das wird dadurch erreicht, daß nach dem Einbau des Dübels 64 in die Hinterschnittbohrung 11 mittels des Gewindebauteils 10 auf die letzteres umgebende Spreizhülse 15 gedrückt oder geschlagen wird, was dazu führt, daß zunächst die dünnste Stelle 65 ausknickt, so daß die Ring­ nutabschnitte 22 geschlossen werden, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Infolgedessen stützt sich die Nutwand 22′ auf der Nutwand 22′′ ab, wie aus dem Schlitz 37 der Fig. 3 ersichtlich ist. In­ folge der unsymmetrischen Ausbildung der Ringnutabschnitte 22 ist der neben dem Schlitz 37 verbleibende Querschnitt von den Auszugskräften der Gewindehülse 13, die in Richtung der gewin­ dehülsenseitigen Klemmsegmentabschnitte 23′ wirken, im wesent­ lichen nur auf Druck und nicht auf Scherung beansprucht, so daß die Abreißgefahr an dieser Stelle ausgeschlossen ist.

Beim Spreizen der Klemmsegmentabschnitte 23′, 23′′ wird das segmentseitige Ende des Rings 42 gemäß Fig. 3 ebenfalls ver­ formt, nämlich so weit, daß die Ringnutabschnitte 24 geschlos­ sen werden. Die Sollbruchstelle 55 gelangt in die aus Fig. 3 er­ sichtliche Lage, in der sie parallel zur Bohrungslängsachse 18 bzw. fluchtend mit dem Nutengrund 57′ der Umfangsausnehmung 57 liegt, wenn der Ring 42 gemäß Fig. 3 um die Strecke 65 einge­ trieben ist, z.B. 4 mm. Dabei können die Ränder der Sollbruch­ stellen 55 im Bereich der Ringnutabschnitte 56 einreißen, weil dort die größten Verformungsradien sind. Da dann der Überstand 15′′ der Spreizhülse 15 noch nicht vollständig verschwunden ist, wird der Ring 42 weiter eingetrieben, bis der Axialan­ schlag 58 zur Anlage an dem Wandabschnitt 60 kommt, vgl. Fig. 4. Hierzu ist die Umfangsausnehmung 57 so lang bemessen, daß das freie Ende 42′ des Rings 42 bei dessen vollständigem axialen Vortrieb nicht an dem Klemmsegmentabschnitt 23′ zur Anlage kommt. Hierzu ist der Ring 42 um die Strecke 66 verstellt wor­ den. Dabei kann es durchaus sein, daß der Ring 42 die vollstän­ dige Spreizung der Klemmsegmentabschnitte 23′, 23′′ bewirkt, falls diese durch das Eintreiben gemäß Fig. 3 noch nicht voll­ ständig gespreizt gewesen sein sollten. Auch hierdurch ergibt sich eine entsprechende Sicherheit dafür, daß die Klemmsegment­ abschnitte 23′, 23′′ tatsächlich ihre Endlage erreichen.

Claims (9)

1. Verankerungsvorrichtung eines Gewindebauteils in einer Hinterschnittbohrung, mit einer zumindest zum Teil boh­ rungssohlenseitig von der Hinterschneidung angeordneten Gewindehülse, in die das Gewindebauteil eingeschraubt ist und an der um letzteres herum angeordnete sowie in die Hinterschneidung hineinspreizbare Klemmsegmente befestigt sind, die in Richtung der Bohrungslängsachse jeweils von einem gewindebauteilseitig offenen Ringnutabschnitt in zwei Segmentabschnitte unterteilt sind, die jeweils an ihren einander entgegengesetzten Enden bohrungswandseitig offene Ringnutabschnitte haben, wobei die hülsenabgewende­ ten Segmentabschnitte von einem Ring miteinander verbunden sind, der bei in die Hinterschneidung hineingespreizten Klemmsegmenten aus dem Bereich der Hinterschneidung hinaus in die glattzylindrische Bohrung hineinragt, in der eine das Gewindebauteil umgebende Spreizhülse vorhanden ist, nach Patent.... (Patentanmeldung P 38 13 877.8), da­ durch gekennzeichnet, daß die hülsenabgewendeten Segmentabschnitte (23′′) zwischen dem gewindebauteilseitig offenen Ringnutabschnitten (22) und den bohrungswandseitig offenen Ringnutabschnitten (24) in der Nähe letzterer Sollbruchstellen (55) bildende, gewindebauteilseitig offene zusätzliche Ringnutabschnitte (56) haben, und daß der die hülsenabgewendeten Segmentab­ schnitte (23′′) miteinander verbindende Ring (42) eine Umfangsausnehmung (57) hat, die einen die beim Spreizen vom Ring (42) abreißenden Klemmsegmentabschnitte (23′′) axial abstützenden Axialanschlag (58) aufweist.

2. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialanschlag (58) eine senkrecht zur Bohrungslängsachse (18) ausgebildete Ausnehmungskante ist.

3. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die bohrungswandseitig offenen Ringnutabschnitte (24) der hülsenabgewendeten Segmentabschnitte (23′′) in der Umfangsausnehmung (57) des Rings (42) angeordnet sind.

4. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von den bohrungswand­ seitig offenen Ringnutabschnitten (24) in der Umfangsausnehmung (57) zum Außenumfang (59) der benachbar­ ten Segmentabschnitte (23′′) überleitende Wandabschnitt (60) der Umfangsausnehmung (57) in einem solchen Winkel (α) zur angrenzenden Nutwand (61) angeordnet ist, daß er bei gespreizten Klemmelementabschnitten (23′, 23′′) senkrecht zur Bohrungslängsachse (18) ist.

5. Verankerungsvorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die bohrungswandseitig offenen Ringnutab­ schnitte (24, 31) gleichermaßen V-artig profiliert sind.

6. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu­ sätzlichen Ringnutabschnitte (56) V-artig mit ringseitig steilerer Nutwand (62) ausgebildet sind.

7. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu­ sätzlichen Ringnutabschnitte (56) und die ihnen benachbar­ ten bohrungswandseitig offenen Ringnutabschnitte (24) Bemessungen haben, die bei Axialbeaufschlagung auf Sche­ rung beanspruchte Sollbruchstellen (55) ergeben.

8. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zu­ sätzlichen Ringnutabschnitte (56) in den kürzeren (23′′) ungleich langer Segmentabschnitte (23′, 23′′) angeordnet sind.

9. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Um­ fangsausnehmung (57) des Rings (42) eine das Abstützen des einen Segmentabschnitts (23′′) am Axialanschlag (58) vor dem beim Axialeintreiben erfolgenden Aufsetzen des Rings (42) auf dem anderen Segmentabschnitt (23′) gestattende Länge (63) hat.