DE60110655T2

DE60110655T2 - Selbstschneidender Expansionsanker

Info

Publication number: DE60110655T2
Application number: DE60110655T
Authority: DE
Inventors: Uejima Izumi city Yasutsugu
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2021-02-03
Also published as: BR0100147A; EP1128076A1; CA2327822A1; EP1128076B1; DE60110655D1; US6213697B1; AR027135A1; ATE295486T1; CA2327822C; ES2241758T3

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein Expansionsanker, und insbesondere selbst schneidende Expansionsanker und -systeme.
Bekannte selbst schneidende Expansionsanker weisen im allgemeinen eine Hülse mit Expansionslaschen auf, die sich bei axialer Verschiebung um einen konischen Kopfteil eines Dübels oder Schaftes in eine vorgebohrte Bohrung erstrecken, zum Beispiel in Beton. Die Expansionslaschen weisen Schneidvorrichtungen auf, die einen Hinterschnitt in der vorgebohrten Bohrung bilden, wenn sich die Hülse darin dreht, wie z. B. in den US-Patenten Nr. 5 816 760, 5 911 550 und 5 921 733 offenbart.
Es ist bekannt, die Schneidvorrichtungen von selbst schneidenden Expansionsankern mit gehärteten Legierungseinsätzen zu bilden, die an entsprechenden Teilen von deren Expansionslaschen eingebettet sind, wie im US-Patent Nr. 5 921 733 und im deutschen Patent Nr. DE 35 35 262 erörtert.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, neuartige selbst schneidende Expansionsanker und -systeme zu schaffen, die Probleme im Stand der Technik überwinden und ihm gegenüber eine Verbesserung liefern.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist, neuartige selbst schneidende Expansionsanker und -systeme zu liefern, die zuverlässig und wirtschaftlich sind.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, neuartige selbst schneidende Expansionsanker zu schaffen, die expandierbare Abschnitte mit gehärteten Schneidteilen aufweisen, die einheitlich damit gebildet sind.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, neuartige selbst schneidende Expansionsanker zu schaffen, die mindestens ein Paar von Schneidteilen aufweisen, die an entsprechenden expandierbaren Abschnitten angeordnet sind, die auf im wesentlichen entgegen gesetzten Seiten eines Ankerschaftes davon angeordnet sind.
Ein spezielleres Ziel der Erfindung ist, einen selbst schneidenden Expansionsanker nach Anspruch 1 zu schaffen.
Ein anderes spezielleres Ziel der Erfindung ist, neuartige selbst schneidende Expansionsanker zu schaffen, die ein Hülsenelement aufweisen, welches eine Mehrzahl von expandierbaren Abschnitten, die um einen Schaft mit einem im allgemeinen konischen Abschnitt angeordnet sind, und einen Schneidteil an genau zwei der Mehrzahl von expandierbaren Abschnitten, die auf im allgemeinen entgegen gesetzten Seiten des Schaftes angeordnet sind, aufweisen.
Noch ein anderes spezielleres Ziel der Erfindung ist, neuartige selbst schneidende Expansionsankersysteme zu schaffen, die ein Expansionshülsenelement, welches eine Mehrzahl von expandierbaren Abschnitten aufweist, die um einen Schaft herum angeordnet sind, wobei ein gehärteter Schneidteil aus mindestens einigen der expandierbaren Abschnitte des Expansionshülsenelements an einem Teil davon herausragt, das zu einem im allgemeinen konischen Teil des Schafts hin angeordnet ist, wobei die gehärteten Schneidteile und die entsprechenden expandierbaren Abschnitte einheitliche Elemente sind, und ein Gewindeantriebshülsenelement mit einem Antriebsende, das um den Gewindeschaft herum zu einem Antriebsende des Expansionshülsenelements hin angeordnet ist, aufweisen.
Diese und andere Ziele, Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der sorgfältigen Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung und der beiliegenden Zeichnungen vollständig ersichtlich, welche zum leichteren Verständnis unmaßstäblich sein können, wobei gleiche Strukturen und Schritte im allgemeinen durch entsprechende Nummern und Zeichen bezeichnet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Teilschnittansicht eines beispielhaften selbst schneidenden Expansionsankers vor dessen Einsetzen in eine vorgebohrte Bohrung.
2 ist eine Teilschnittansicht eines beispielhaften selbst schneidenden Expansionsankers nach dessen Einsetzen in eine vorgebohrte Bohrung.
3 ist eine Seitenansicht eines beispielhaften Expansionshülsenelements mit expandierbaren Abschnitten mit ein einheitlich gebildeten Schneidteilen und einem Antriebshülsenelement.
4 ist eine Endansicht eines beispielhaften Hülsenexpansionselements.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 stellt einen selbst schneidenden Expansionsanker dar, welcher im allgemeinen einen Schaft 10 mit einem im allgemeinen konischen Teil 12, der längs dessen axialer Abmessung angeordnet ist, und ein Expansionshülsenelement 20 mit einer Mehrzahl von expandierbaren Abschnitten 22, die darum herum angeordnet sind, aufweist.
In 3 sind die expandierbaren Abschnitte 22 des Hülsenelements 20 durch Schlitze 23 dazwischen getrennt, welche im Hülsenelement 20 gebildet sind. Bei der beispielhaften Ausführungsform weist die Hülse 20 auch einen deformierbaren Teil in der beispielhaften Form einer Nut 21 nahe des oberen Teils der expandierbaren Abschnitte auf, um deren Expansion zu erleichtern.
In 1 und 2 sind die expandierbaren Abschnitte 22 des Hülsenelements 20 im allgemeinen axial zu oder längs der axialen Abmessung des Schaftes 10 ausgerichtet und haben einen Endteil zu dem im allgemeinen konischen Teil 12 des Schaftes hin angeordnet. So konfiguriert expandieren die expandierbaren Abschnitte 22 bei dessen axialer Verschiebung längs des im allgemeinen konischen Teils 12 des Schaftes im allgemeinen nach außen, wie unten vollständiger erörtert.
In 1 ist der selbst schneidende Expansionsanker in einem vorgebohrten Loch 2 angeordnet, das zum Beispiel in Mauerwerk oder Beton oder irgendeinem anderen Material gebildet ist. Der Expansionsanker weist auch einen oder mehrere Schneidteile 30 auf, die aus mindestens einigen der expandierbaren Abschnitte 22 des Expansionshülsenelements 20 herausragen. Die Schneidteile 30 bilden in der Bohrung bei der Drehung des Hülsenelements in ihr einen Hinterschnitt 4, wie unten weiter erörtert wird.
Bei dem beispielhaften selbst schneidenden Expansionsankersystem ist ein Gewindeantriebshülsenelement 40 um einen Gewindeteil 14 des Schafts herum und damit in Eingriff über dem Expansionshülsenelement 20 angeordnet und verschiebt dadurch das Expansionshülsenelement 20 längs des Schaftes 10 in axialer Richtung bei der Drehung des Antriebshülsenelements 40 um den Gewindeschaft.
Das Antriebshülsenelement 40 weist im allgemeinen ein Antriebsende auf, das mit einem komplementären Antriebsende des Expansionshülsenelements 20 in Eingriff bringbar ist, um ihm eine Drehung zu verleihen. Bei der beispielhaften Ausführungsform von 3 weist das Antriebshülsenelement einen oder mehr Zähne 42 auf, die mit entsprechenden Ausnehmungen 24 im Expansionshülsenelement zusammenwirkend in Eingriff bringbar sind.
Bei anderen Ausführungsformen werden das Expansionshülsenelement und insbesondere die expandierbaren Abschnitte und Schneidteile davon in der Bohrung durch alternative Mittel gedreht.
Bei dem beispielhaften System verleiht die Drehung des Antriebshülsenelements 40 um den Gewindeschaft 10 dem Expansionshülsenelement 20 eine Drehung und bewegt das Hülsenelement 20 in axialer Richtung längs des im allgemeinen konischen Teils 12 des Schaftes, wodurch dessen expandierbare Abschnitte 22 expandiert werden. In 2 wird der Hinterschnitt 4 durch die Schneidteile 30 gebildet, wenn sich die expandierenden Abschnitte 22 drehen und sich in axialer Richtung in die vorgebohrte Bohrung 2 vorbewegen.
Bei einer Ausführungsform sind die expandierbaren Abschnitte 22 und deren Schneidteile 30 als einheitliche Elemente ausgebildet. Die Schneidteile 30 sind vorzugsweise durch Wärmebehandlung gehärtet, zum Beispiel durch Nitrierung, entsprechender Teile der expandierbaren Abschnitte 22.
Bei der beispielhaften Ausführungsform stellen die Hülse und expandierbare Abschnitte und deren Schneidteile ein einheitliches Element dar, das aus einem legierten Stahl gebildet ist, der zwischen ungefähr 0,40–0,50 Gewichts-% Kohlenstoff und einen relativ hohen Aluminiumgehalt aufweist.
Bei einer Ausführungsform ist der legierte Stahl ein Al-Cr-Mo-Legierungsstahl, zum Beispiel ein Legierungsstahl, der im Handel als SACM645 bekannt ist. Ein beispielhafter Al-Cr-Mo-Legierungsstahl, der für die vorliegende Anmeldung geeignet ist, weist zwischen ungefähr 0,40–0,50 Gewichts-% C, zwischen ungefähr 0,15–0,50 Gewichts-% Si, nicht mehr als ungefähr 0,60 Gewichts-% Mn, nicht mehr als ungefähr 0,03 Gewichts-% P, nicht mehr als ungefähr 0,03 Gewichts-% S, zwischen ungefähr 1,30–1,70 Gewichts-% Cr, zwischen ungefähr 0,15–0,30 Gewichts-% Mo und zwischen ungefähr 0,70–1,20 Gewichts-% Al auf. Andere Metalllegierungen können alternativ verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform, welche für einige Betonverankerungsanwendungen geeignet ist, haben expandierbare Abschnitte 22, insbesondere deren obere Abschnitte, wo eine Deformation während der Expansion auftritt, eine Vickers-Härte von ungefähr 250, und deren Schneidteile 30 haben eine Vickers-Härte von ungefähr 1000 oder mehr.
Diese ungefähren Härtewerte sind jedoch nur beispielhaft und können beträchtlich variieren, abhängig von der besonderen Konfiguration des Hülsenelements und den besonderen Erfordernissen der Verankerungsanwendung, zum Beispiel den Eigenschaften des Betonaggregats.
Bei der beispielhaften Ausführungsform von 3 ragen die Schneidteile 30 im allgemeinen radial aus Endteilen 26 der entsprechenden expandierbaren Abschnitte 22 heraus, die zum im allgemeinen konischen Abschnitt des Schaftes hin angeordnet sind. In 3 und 4 erstrecken sich die Schneidteile 30 um einen Umfangsteil des Hülsenelements.
Bei einer anderen Ausführungsform haben nur einige der expandierbaren Abschnitte Schneidteile daran, und vorzugsweise haben die expandierbaren Abschnitte, die zu den Abschnitten mit Schneidteilen benachbart sind, keine Schneidteile. in 3 zum Beispiel ist der expandierbare Abschnitt 25, der zu den Abschnitten 22 mit entsprechenden Schneidteilen 30 benachbart ist, ohne ein Schneidteil. Die Schneidteile 30 der Abschnitte 22 können sich axial über das Ende 27 des expandierbaren Abschnitts 25 hinauserstrecken und so eine noch verbessertere Schneidwirkung liefern.
Vorzugsweise ist mindestens ein Paar von Schneidteilen an entsprechenden expandierbaren Abschnitten angeordnet, die an im wesentlichen entgegen gesetzten Seiten des Expansionshülsenelements angebracht sind. Bei der beispielhaften Ausführungsform von 4 haben genau zwei der Mehrzahl der expandierbaren Abschnitte 22 auf im wesentlichen entgegen gesetzten Seiten des Hülsenselements 20 Schneidteile 30 daran. So konfiguriert sind die genau zwei Schneidteile auf entgegen gesetzten Seiten des Schaftes angeordnet, wenn das Expansionshülsenelement 20 darum herum angeordnet ist.
Das Expansionshülsenelement weist auch vorzugsweise mindestens einen expandierbaren Abschnitt auf, der frei von Schneidteilen ist und zwischen den expandierbaren Abschnitten mit Schneidteilen angeordnet ist. In 4 zum Beispiel sind einige expandierbare Abschnitte 22 ohne Schneidteile zwischen den expandierbaren Abschnitten mit Schneidteilen 30 angeordnet.
Das Expansionshülsenelement 20 von 4 ist auch vorzugsweise einheitlich ausgebildet und dessen Schneidteile 30 sind vorzugsweise gehärtet, zum Beispiel durch Wärmebehandlung, mindestens in Bezug auf die Teile davon, die während der Expansion der expandierbaren Abschnitte deformiert werden, wie oben erörtert.

Claims

Selbst schneidender Expansionsanker, aufweisend: einen Schaft (10) mit einem im allgemeinen konischen Teil (12); ein Hülsenelement (20) mit einer Mehrzahl expandierbarer Abschnitte (22), die um den Schaft herum angeordnet sind; ein gehärteter Schneidteil (30), der aus mindestens einigen der expandierbaren Abschnitte (22) des Hülsenelements (20) herausragt; wobei die gehärteten Schneidteile (30) und die entsprechenden expandierbaren Abschnitte (22) einheitliche Element sind; dadurch gekennzeichnet, dass die expandierbaren Abschnitte (22) des Hülsenelements (20) im allgemeinen längs des Schaftes (10) axial ausgerichtet sind und einen Endteil aufweisen, der zu dessen im allgemeinen konischen Teil (12) hin angeordnet ist, wobei die Schneidteile (30) im allgemeinen radial aus dem Endteil der entsprechenden expandierbaren Abschnitte (22) herausragen und sich um einen Umfangsteil davon erstrecken, und die gehärteten Schneidteile (30) wärmebehandelte Teile der entsprechenden expandierbaren Abschnitte (22) sind.
Anker nach Anspruch 1, wobei das Hülsenelement (20) und die expandierbaren Abschnitte (22) und deren Schneidteile (30) einheitlich und aus einer Stahllegierung gebildet sind, die Kohlenstoff und einen relativ hohen Prozentsatz Aluminium aufweist.
Anker nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei mindestens zwei der expandierbaren Abschnitte (22) auf im wesentlichen entgegen gesetzten Seiten des Schaftes (10) Schneidteile (30) aufweisen.
Anker nach Anspruch 3, wobei mindestens ein expandierbarer Abschnitt (22) zwischen den expandierbaren Abschnitten mit Schneidteilen (30) frei von Schneidteilen ist.
Anker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die expandierbaren Abschnitte (22) eine Vickers-Härte von ungefähr 250 aufweisen und deren Schneidteile (30) eine Vickers-Härte von mindestens ungefähr 1000 aufweisen.
Anker nach einem der Ansprüche 4 und 5, wobei die Schneidteile sich um entsprechende Umfangsteile (30) der entsprechenden expandierbaren Abschnitte (22) auf im allgemeinen entgegen gesetzten Seiten des Schaftes (10) erstrecken, wobei die expandierbaren Abschnitte (22) Schneidteile (30) aufweisen, die sich axial über die expandierbaren Abschnitte (22) ohne Schneidteile hinauserstrecken.
Anker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Hülsenelement (20) und dessen expandierbare Abschnitte (22) einheitliche Elemente sind, die aus einer Stahllegierung gebildet sind, die zwischen ungefähr 0,40 und ungefähr 0,50 Gewichts-% Kohlenstoff und zwischen ungefähr 0,70 und ungefähr 1,20 Gewichts-% Aluminium aufweist.
Selbst schneidendes Expansionsankersystem mit einem selbst schneidenden Expansionsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem der Schaft (10) ein Gewindeschaft ist, das Hülsenelement (20) ein Antriebsende aufweist, wobei die expandierbaren Abschnitte (22) einen Endteil aufweisen, der zu dessen im allgemeinen konischen Teil (12) hin angeordnet ist, ein Gewindeantriebshülsenelement (40) um den Gewindeschaft (10) herum angeordnet ist, das Antriebshülsenelement (40) ein Antriebsende aufweist, das zu dem Antriebsende des Hülsenelements (20) hin angeordnet ist.