DE602004004865T2

DE602004004865T2 - Befestigungselement

Info

Publication number: DE602004004865T2
Application number: DE602004004865T
Authority: DE
Inventors: Antonius Hendrikus Rolvink; Harald Hacker
Original assignee: BORGH BV
Current assignee: BORGH BV
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: PL1544480T3; DE602004004865D1; NL1025021C2; EP1544480A1; EP1544480B1; ATE354740T1; ES2279297T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungselement, das dazu bestimmt ist, in einem aus Stein, Beton, Metall oder Holz bestehenden Trägermaterial oder Ähnlichem befestigt zu werden, wobei das Befestigungselement in eine Bohrung eingeführt werden kann, die im besagten Trägermaterial geformt ist, und wobei das besagte Befestigungselement einen Schaft beinhaltet, der mindestens über einen Teil seiner Länge mit einer schraubenförmigen Nute ausgestattet ist, die sich an seiner Umfangsoberfläche davon erstreckt, und eine schraubenförmige Erhöhung, die neben der besagten Nute angebracht ist, wobei sich diese Erhöhung bezüglich des Schafts in radialer Richtung erstreckt, so dass sie ein Außengewinde der Schraube bilden, wobei die besagte Nute und die besagte Erhöhung eine schraubenförmige Konfiguration bilden, deren Windungen durch eine dazwischen angeordnete Stegfläche voneinander getrennt sind, wobei die Erhöhung relativ dazu erhöht und die Nute vertieft angeordnet ist.
Ein solches Befestigungselement ist aus der Veröffentlichung des Europäischen Patents Nr. 0 560 789 (Bickford) bekannt. Die Erhöhung des bekannten Befestigungselements, das zum Beispiel aus Edelstahl hergestellt wurde, schneidet das Gewinde in dem Sinne, dass es das Schraubengewinde in der Umfangsoberfläche der Bohrung schneidet, wenn es darin eingeführt wird. Die Nute muss das Bohrmaterial, das während des besagten Gewindeschneidens produziert wird, so weit wie möglich in axialer Rückwärtsrichtung transportieren.
Das Folgende stellt einen Nachteil des Befestigungselements, das aus der Veröffentlichung des Europäischen Patents Nr. 0 560 789 (Bickford) bekannt ist, dar: Wie oben bereits erwähnt, schneidet die Erhöhung des Befestigungselements das Schraubengewinde in die Umfangsoberfläche der Bohrung, wenn es darin eingeführt wird. Dabei wird Bohrmaterial, wie zum Beispiel in Form von Staub und Bohrspänen, produziert, und dieses Material steckt dann zwischen der Bohrung und dem Schaft des Befestigungselements fest. In der Praxis wurde offensichtlich, dass die Nute des Befestigungselements dieses Bohrmaterial, das auch „Bohrstaub" genannt wird, nicht optimal entfernt. Als Folge davon wird der Bohrstaub zusammengedrückt, weshalb der Widerstand, auf den man beim Einführen des Befestigungselements in die Bohrung stößt, erhöht wird. Schließlich kann das zur Folge haben, dass das Befestigungselement eingekeilt wird, d. h. das Befestigungselement kann nicht mehr weiter in die Bohrung eingeführt werden, auch wenn die Bohrung eine ausreichende Tiefe hat. Ein weiterer Nachteil des bekannten Befestigungselements ist die Tatsache, dass die Vorrichtung nicht optimal zentriert ist, d. h. sie ist mit der Längsachse der Bohrung nach ihrem Einführen schlecht ausgerichtet. Das führt nicht nur zu einer weniger sicheren Befestigung, sondern wirkt sich auch negativ auf den Transport des Bohrstaubs in axialer Rückwärtsrichtung aus. Außerdem wird eine Beschädigung der Bohrungswand verursacht.
Ein Befestigungselement, wie in der Einleitung beschrieben, ist aus der Veröffentlichung des US-Patents Nr. 5.957.646 (Gianuzzi et al.) bekannt. Ein Nachteil davon ist, dass das Antriebsmoment zum Befestigen des besagten Befestigungselements, wie zum Beispiel in Beton, relativ hoch ist.
Der Gegenstand der Erfindung ist, die oben angegebenen Nachteile der vorherigen Erfindung zu bewältigen, und zwar in dem Sinne, dass ein einfaches und kostengünstiges Befestigungselement vorgeschlagen wird, das in der Bohrung optimal zentriert werden kann, während ein Minimum an Drehmoment verwendet wird.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist ein Befestigungselement gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Schraubenlinie der ersten Erhöhung größer als der Durchmesser der Schraubenlinie der zweiten Erhöhung ist. Im Gegensatz zur vorherigen Erfindung wird der oben erwähnte Bohrstaub im vorliegenden Fall sogar eingesetzt, wodurch die vorgefasste Meinung, dass das Vorhandensein von Bohrstaub ein Problem darstellt, überwunden wird. Zusammengedrückter Bohrstaub geht über die zweite Erhöhung in die zweite Nute, wobei der Bohrstaub, anstatt eines „Hemmstoffes", ein „Schmiermittel" darstellt. Der Bohrstoff verhält sich somit auf flüssigkeitsähnliche Weise. Mit anderen Worten: Die erste und die zweite schraubenförmige Konfiguration (die einerseits durch die erste Nute und die erste Erhöhung und andererseits durch die zweite Nute und die zweite Erhöhung gebildet wurden) gewährleisten ein optimales Entfernen des Bohrstaubs, der bei der Einführung des Befestigungselements produziert wird. in axialer Richtung. Die erste Erhöhung hat in diesem Zusammenhang eine rein zusammendrückende Funktion (das Außengewinde der Schraube wird in den Beton gedrückt), und die zweite Erhöhung hat außer ihrer Zentrierfunktion ebenfalls eine zusammendrückende Funktion (das Außengewinde der Schraube wird in den Beton gedrückt).
In einer bevorzugten Ausführungsform eines Befestigungselements gemäß der Erfindung liegt der Schrägungswinkel der ersten Nute im Bereich von 20° bis 30°.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Befestigungselements gemäß der Erfindung liegt der Schrägungswinkel der zweiten Nute im Bereich von 20° bis 30°.
Vorzugsweise liegen die Schrägungswinkel der beiden Nuten im Bereich von 20° bis 25°.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Befestigungselements gemäß der Erfindung ist der Durchmesser der Schraubenlinie der ersten Nute kleiner als der Durchmesser der Schraubenlinie der zweiten Nute. Insbesondere liegen die Durchmesser der Schraubenlinien der ersten Nute und der zweiten Nute im Bereich von 75 % bis 96 %, vorzugsweise zwischen 89 % und 96 % des Schaftdurchmessers. Insbesondere liegt der Durchmesser der Schraubenlinie der zweiten Erhöhung weiterhin im Bereich von 105 % und 119 % und vorzugsweise zwischen 115 % und 119 % des Schaftdurchmessers.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Befestigungselements gemäß der Erfindung liegt der Durchmesser der Schraubenlinie der ersten Erhöhung zwischen 120 % und 125 % des Schaftdurchmessers.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Befestigungselements gemäß der Erfindung haben die erste Erhöhung und die zweite Erhöhung einen V-förmigen Querschnitt. Insbesondere haben die Seiten der ersten Erhöhung weiterhin einen Winkel von 45–55° zueinander in der Nähe der Spitze der besagten Erhöhung. Die Seiten der zweiten Erhöhung haben vorzugsweise einen Winkel von 65–75° zueinander in der Nähe der Spitze der besagten Erhöhung in diesem Fall.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Befestigungselements gemäß der Erfindung wurde das Befestigungselement aus einem Material hergestellt, das eine Rockwellhärte von mindestens HRC 35 hat.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Methode zum Anbringen eines Befestigungselements in einem aus Stein, Beton, Metall oder Holz bestehenden Trägermaterials oder Ähnlichem, wobei die Bohrung im besagten Trägermaterial geformt und das Befestigungselement in die besagte Bohrung eingeführt wird, wobei das Befestigungselement gemäß der Erfindung einen Schaft beinhaltet, der mindestens über einen Teil seiner Länge mit einer schraubenförmigen ersten und zweiten Nute und einer schraubenförmigen ersten und zweiten Erhöhung versehen ist, die sich an deren Umfangsoberfläche entlang erstrecken, wobei sich die Erhöhungen bezüglich des Schafts in radialer Richtung erstrecken, so dass sie ein Außengewinde der Schraube formen, und wobei die erste Erhöhung mit der ersten Nute und die zweite Erhöhung mit der zweiten Nute nebeneinander angebracht sind, wobei die besagte erste Nute und die besagte zweite Erhöhung eine erste schraubenförmige Konfiguration, und die besagte zweite Nute und die besagte zweite Erhöhung eine zweite schraubenförmige Konfiguration bilden, wobei benachbarte Windungen der ersten und der zweiten Konfiguration durch eine dazwischen angeordnete Stegfläche voneinander getrennt sind, und wobei die besagte erste und besagte zweite Erhöhung relativ zu der dazwischen angeordneten Stegfläche erhöht sind, und die besagte erste und besagte zweite Nute relativ zu der dazwischen angeordneten Stegfläche vertieft angeordnet sind, wobei der Durchmesser der Schraubenlinie der ersten Erhöhung größer ist als der Durchmesser der Schraubenlinie der zweiten Erhöhung.
Die Erfindung wird nun auf der Basis der Abbildungen, die in einer Zeichnung veranschaulicht werden, ausführlicher erklärt, wobei
1 eine schematische Perspektivendarstellung einer bevorzugten Variante des vorliegenden Befestigungselements ist;
2 eine Querschnittsdarstellung des Befestigungselements von 1 ist.
1 enthält ein Befestigungselement aus Edelstahl (1) gemäß der Erfindung, das zum Beispiel in eine Betonwand eingeführt werden kann. Zu diesem Zweck wird ein Bohrloch mit einem Nenndurchmesser von 8 mm in die Wand gebohrt, woraufhin das Befestigungselement (1) in das Bohrloch eingeschraubt wird. Das Befestigungselement (1) beinhaltet einen zylindrischen Schaft (2), der an einem Ende mit einem Sechskantkopf (3) und am anderen Ende mit einer reduzierten Bohrerspitze (4) ausgestattet ist. Der Schaft (2) hat einen Durchmesser von 96–98 % des nominellen Außendurchmessers des Bohrlochs. Der Schaft (2) beinhaltet zwei Paar schraubenförmige Konfigurationen über einen Teil (5) seiner Länge entlang, wobei sich die Konfigurationen über die gesamte Umfangsoberfläche des besagten Teils (5) des Schafts (2) erstrecken. Das erste Paar besteht aus einer ersten schraubenförmigen Nute (6), die einen Schrägungswinkel von ca. 25° hat, und einer schraubenförmigen Erhöhung (7), die sich bezüglich des Schafts (3) in radialer Richtung erstreckt, wobei diese Erhöhung neben (einer Seite) der Nute (6) angebracht ist. Das zweite Paar besteht aus einer zweiten schraubenförmigen Nute (8), die einen Schrägungswinkel von ca. 25° hat, und einer zweiten schraubenförmigen Erhöhung (9), die neben (einer Seite) der Nute (6) angebracht ist, die sich bezüglich des Schafts (2) in radialer Richtung erstreckt. Beide Erhöhungen (7, 9) bilden ein Außengewinde. Benachbarte Windungen der oben erwähnten Konfigurationen umschließen eine dazwischen angeordnete Stegfläche (10). Die Erhöhungen (7, 9) sind relativ zu der besagten, dazwischen angeordneten Stegfläche (10) erhöht, während die Nuten (6, 8) relativ zu der besagten, dazwischen angeordneten Stegfläche (10) vertieft angeordnet sind. Das Maß der dazwischen angeordneten Stegfläche (10) darf zu keiner Zeit 3,99 mm überschreiten, was auf dem Durchmesser des Schafts (2) von ca. 8 mm basiert.
In 2 werden Teile, die mit den in 1 enthaltenen Teilen korrespondieren, durch dieselben Nummern wie in 1 angezeigt. Wie aus 2 ersichtlich, haben die Erhöhungen (7, 9) einen V-förmigen Querschnitt. Die Seiten der ersten Erhöhung (7) haben einen Winkel von ca. 50° zueinander in der Nähe der Spitze der besagten Erhöhung.
Andererseits haben die Seiten der zweiten Erhöhung (9) einen Winkel von ca. 70° zueinander in der Nähe der Spitze der besagten Erhöhung. Der Außendurchmesser der Erhöhung (7) ist ca. 20–25 % größer als der Schaftdurchmesser, während der Außendurchmesser der Erhöhung (9) ca. 5–19 % größer ist als der Schaftdurchmesser. Zur Verbesserung der Stabilität der Schraubenlinien sind die Spitzen der zwei Erhöhungen (7, 9) abgeflacht.
Die Erhöhungen (7, 9) tragen dazu bei, dass ermöglicht wird, das Befestigungselement (1) in das Bohrloch in einer optimal zentrierten Position einzuschrauben, wobei ein minimales Drehmoment verwendet wird und wobei der dabei produzierte Bohrstaub als „Schmiermittel" dient. Wenn das Befestigungselement einer Axialbelastung ausgesetzt wird, wird der Schaft (2) gleichmäßig belastet. Der Bohrstaub wird in radialer Richtung kaum zusammengedrückt, so dass das Befestigungselement (1) mit einem Minimum an Spannung eingeführt werden kann. Das bedeutet, dass es möglich ist, zwischen den benachbarten Bohrlöchern nur einen minimalen Abstand zu halten.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern ist auch für andere Varianten geeignet, die innerhalb des Umfangs der begleitenden Ansprüche liegen.

Claims

Befestigungselement (1), das dazu bestimmt ist, in einem aus Stein, Beton, Metall oder Holz bestehenden Trägermaterial oder ähnlichem befestigt zu werden, wobei das Befestigungselement (1) in eine Bohrung eingesetzt werden kann, die in dem genannten Trägermaterial ausgebildet ist, wobei das Befestigungselement (1) einen Schaft (2) aufweist, der zumindest über einen Teil (5) seiner Länge mit schraubenförmigen ersten und zweiten Nuten (6, 8) und schraubenförmigen ersten und zweiten Erhöhungen (7, 9) versehen ist, die sich entlang von dessen Umfangsoberfläche erstrecken, wobei die genannten Erhöhungen (7, 9) sich in radialer Richtung in bezug auf den Schaft (2) erstrecken, so daß sie ein außenliegendes Schraubgewinde bilden, wobei die erste Erhöhung (7) angrenzend an die erste Nut (6) angeordnet ist und die zweite Erhöhung (9) angrenzend an die zweite Nut (8) angeordnet ist, wobei die genannte erste Nut (6) und die genannte erste Erhöhung (7) eine erste schraubenförmige Konfiguration bilden und die genannte zweite Nut (8) und die genannte zweite Erhöhung (9) eine zweite schraubenförmige Konfiguration bilden, wobei benachbarte Windungen der ersten und der zweiten Konfiguration durch eine dazwischen angeordnete Stegfläche (10) voneinander getrennt sind, wobei die genannte erste und die genannte zweite Erhöhung (7, 9) relativ zu der dazwischen angeordneten Stegfläche (10) erhöht sind und die genannte erste und die genannte zweite Nut (6, 8) relativ zu der dazwischen angeordneten Stegfläche (10) vertieft angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schraubenlinie der ersten Erhöhung (7) größer ist als der Durchmesser der Schraubenlinie der zweiten Erhöhung (9).
Befestigungselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schraubenlinie der ersten Nut (6) kleiner ist als der Durchmesser der Schraubenlinie der zweiten Nut (8).
Befestigungselement (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Schraubenlinien der ersten Nut (6) und der zweiten Nut (8) sich in einem Bereich von zwischen 75 % und 96 %, in bevorzugter Weise zwischen 89 % und 96 %, des Schaftdurchmessers befinden.
Befestigungselement (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schraubenlinie der zweiten Erhöhung (9) sich in einem Bereich von zwischen 105 % und 119 %, in bevorzugter Weise zwischen 115 % und 119 %, des Schaftdurchmessers befindet.
Befestigungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Schraubenlinie der ersten Nut (6) in einem Bereich zwischen 20° und 30° liegt.
Befestigungselement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Schraubenlinie der zweiten Nut (8) in einem Bereich zwischen 20° und 30° liegt.
Befestigungselement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Erhöhung (7) und die zweite Erhöhung (9) einen V-förmigen Querschnitt aufweisen.
Befestigungselement (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten der ersten Erhöhung (7) einen Winkel von 45° bis 55° in der Nähe des Scheitelpunkts der genannten Erhöhung (7) miteinander bilden.
Befestigungselement (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten der zweiten Erhöhung (9) in bevorzugter Weise einen Winkel von 65° bis 75° in der Nähe des Scheitelpunkts der genannten Erhöhung (9) miteinander einschließen.
Befestigungselement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (1) aus einem Material hergestellt ist, welches eine minimale Härte von zumindest Hrc 35 aufweist.
Verfahren zum Anbringen eines Befestigungselements (1) in einem aus Stein, Beton, Metall oder Holz bestehenden Trägermaterial oder ähnlichem, wobei eine Bohrung in dem genannten Trägermaterial ausgebildet wird und das Befestigungselement (1) in die genannte Bohrung eingesetzt wird, wobei das Befestigungselement (1) einen Schaft (2) aufweist, der zumindest über einen Teil (5) seiner Länge mit schraubenförmigen ersten und zweiten Nuten (6, 8) und schraubenförmigen ersten und zweiten Erhöhungen (7, 9) versehen ist, die sich entlang von dessen Umfangsoberfläche erstrecken, wobei die genannten Erhöhungen (7, 9) sich in radialer Richtung in bezug auf den Schaft (2) erstrecken, so daß sie ein außenliegendes Schraubgewinde bilden, wobei die erste Erhöhung (7) angrenzend an die erste Nut (6) angeordnet ist und die zweite Erhöhung (9) angrenzend an die zweite Nut (8) angeordnet ist, wobei die genannte erste Nut (6) und die genannte erste Erhöhung (7) eine erste schraubenförmige Konfiguration bilden und die genannte zweite Nut (8) und die genannte zweite Erhöhung (9) eine zweite schraubenförmige Konfiguration bilden, wobei benachbarte Windungen der ersten und der zweiten Konfiguration durch eine dazwischen angeordnete Stegfläche (10) voneinander getrennt sind, wobei die genannte erste und die genannte zweite Erhöhung (7, 9) relativ zu der dazwischen angeordneten Stegfläche (10) erhöht sind und die genannte erste und die genannte zweite Nut (6, 8) relativ zu der dazwischen angeordneten Stegfläche (10) vertieft angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schraubenlinie der ersten Erhöhung (7) größer ist als der Durchmesser der Schraubenlinie der zweiten Erhöhung (9).