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Diese Erfindung betrifft Verbesserungen an einem Maueranker zur Befestigung eines
Stützbefestigungselementes und insbesondere einen zylindrischen Maueranker mit einem Außengewinde zum
Einschrauben in Wandmaterial, wie beispielsweise eine Trockenbauwand, Sheelrock (US-Handelsname für eine
Gipskartonplatte) und Holz, welches das Oberflächenmaterial einer Hohlwand oder ähnlichen Konstruktion
bildet
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In US-PS 5308203 ist das distale oder Schneidende des Ankers so konstruiert, daß vor den
Außengewindegängen ein runder Schnitt in der Wand ausgeführt wird, wenn das distale Ende des Ankers unter
Druck in die Wand gedreht wird. Die Anker, die in US-PS 5308203 offengelegt werden, haben
Durchgangsbohrungen, die sich vom angeflanschten Ende des Ankers bis hin zum offenen Schneidende
erstrecken, an dem gegenläufige Sägezähne vom Umfang vorstehen. Das offene Ende ermöglicht den Zugang
für Wandmaterial, das durch die Sägewirkung der Zähne entfernt wird, zu der Bohrung, wenn der Anker in die
Wand gedreht und gepreßt wird. Die Gewindegänge, die sich vorzugsweise vom angeflanschten Ende bis
unmittelbar an die Zähne erstrecken und deren Größe in dieser Richtung abnimmt, dienen dazu, das Einziehen
des Ankers in die Wand zu unterstützen, wie das bei den Gewindegängen einer Schraube der Fall ist, wenn
diese in Material eingedreht wird.
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Die Erfinder haben mit dem Prototyp von Hohlzylinderankern experimentiert, die an ihren distalen
Enden eine Zentrierspitze aufweisen. Bei einem Beispiel spreizt eine flache, pfeilförmige Bohrschneide das
offene distale Ende des Ankers. Bei einem anderen Beispiel geht ein Zentrierfinger von der Innenfläche der
Bohrung aus, angrenzend an ein einschneidiges Schneidwerkzeug, das vom Umfang des offenen Endes ausgeht.
Bei noch einem weiteren Beispiel wird das einschneidige Schneidwerkzeug, das vom Umfang des Ankers
ausgeht, als ein Kopf ausgeführt, dessen Spitze sich auf der Achse des Ankers befindet.
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Zwar haben die Erfinder festgestellt, daß diese Anker mit einer Zentrierspitze insofern gut arbeiten, als
sie das Schneidende des Ankers zentrieren und einen offenen Bereich für die Aufnahme des Materials lassen,
das durch das Schneidwerkzeug aus der Wand in die Bohrung verdrängt wird, festgestellt wurde aber auch, daß
ein Schneidwerkzeug, das wie eine Bohrschneide in einer mit Span-Nute versehenen Bauweise ausgeführt ist,
eine vorteilhaftere Zentriervorrichtung ist. Das Problem, das sich von selbst aufzeigt, besteht jedoch darin, daß
bei Einbeziehung einer solchen Bohrschneide in einen Anker dieses Typs für das verdrängte Material der
Zugang zur Bohrung verlorengeht, und ein reiner Bohrvorgang würde dann das ausgebohrte Material in
Axialrichtung schieben, so daß es von der Innenfläche der Hohlwand abplatzt oder bei einer massiven Mauer
den Anker verklemmt.
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Der Ankerprototyp hat einen hohlen, zylindrischen Körper, dessen Durchmesser zum distalen
Schneidende hin in Form eines spitzen Kopfes abnimmt, wobei auf der Mittelachse des Ankers eine
Zentrierspitze angeordnet ist. Am kopfförmigen distalen Ende des Ankers wird ein einschneidiges
Schneidwerkzeug mit einer Zentrierspitze, das längs der Seite mit Spannuten versehen ist, im wesentlichen wie
bei einer Bohr-Spannute, angeordnet. Das Schneidwerkzeug ist mit dem mit Außengewinde versehenen,
hohlen, zylindrischen proximalen Ende des Ankers integriert und führt von diesem nach außen, wobei seine
Spitze auf der Achse des Ankers verläuft und die Spannute von der Spitze nach innen und in Proximalrichtung
verläuft, um mit der Bohrung des proximalen Endes, als deren Verlängerung, in Verbindung zu stehen. Die
Spannute, die nun für das aus der Wand entfernte Material den Zugang zur Bohrung des Ankers bereitstellt,
wird an ihren äußeren seitlichen Kanten durch die vorderen und hinteren Schneidkanten des Schneidwerkzeugs
definiert. Auf Grund der Richtung der Kanten der Spannute ist die Vorderkante eher eine Säge- und
Schneidkante als eine Bohrkante. Zu diesem Zweck verläuft die Vorderkante von der Spitze in Radial- und
Proximalrichtung in einer gemeinsamen Ebene mit der Achse des Ankers und dehnt sich an ihrem vorderen
oder distalen Ende längs eines Teils der Länge aus, der von der Zentrierspitze in einer gekrümmten Bahn zuerst
nach außen und dann nach innen führt, wo sie an der Eintrittsseite des Gewindes des proximalen Endes des
Ankers auf das distale Ende der Bohrung trifft und einen Teil desselben bildet. Diese Einwärtskrümmung
bewirkt ein rückwärts gerichtetes axiales Schneiden von Wandmaterial, das auf Grund des kleineren
Durchmessers des Schneidwerkzeugs vor der Aufweitung noch nicht durch das vordere, distale Ende der
Vorderkante geschnitten worden ist. Diese Konfiguration der Vorderkante trägt auch dazu bei, den Anker beim
Eintritt in die Wand zentriert zu halten.
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Bei dieser Bauweise braucht die Axiallänge des Schneidendabschnitts des Ankers nicht dieselbe
Ausdehnung wie die Dicke der Wand zu haben, in die dieser eingesetzt wird, da das Außengewinde des Ankers
so konstruiert ist, daß es in das Wandmaterial eingeschraubt wird, sobald das distale Schneidwerkzeug in die
Wand eingeführt worden ist, um so ein Bohren zu verhindern. Die Vorschub- oder Axialschub- und
Umdrehungsgeschwindigkeit des Schneidendabschnitts beeinflußt den Vorschub der Außengewindegänge des
Ankers nicht, da die Höhe der Spitze der Eintrittsseite des Gewindes ausreichend gering ist, um ohne
Beschädigung des Wandmaterials in dieses eintreten zu können. Vorzugsweise nimmt die Höhe der Spitze des
Gewindes von der Eintrittsseite zum Flansch des Ankers hin zu, um zwischen dem Wandmaterial und dem
Grund der Ankergewindegänge eine verkeilende Wirkung herzustellen.
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Außerdem wird empfohlen, Schrauben einzusetzen, welche dieselbe Ausdehnung wie das mit
Gewinde versehene proximale Ende haben. Durch längere Schrauben wird nach dem Durchschrauben der
Keilwellennuten auf der Innenfläche der Bohrung des Ankers der Schneidendabschnitt verschoben oder
verbogen, sobald die Spitze der Schraube auf die konvergierende Oberfläche der Spannute trifft, vor allem
dann, wenn der Anker aus Nylon oder Polypropylen oder einem anderen Kunststoff oder deren Gemischen
hergestellt wird. Folglich könnte der Anker nicht bei Bedarf in einer anderen Einrichtung eingesetzt werden.
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Es wurde jedoch festgestellt, daß der distale Schneidendabschnitt zwar funktionsfähig, aber in einem
solchen Maße schwach ist, daß sich der Schneidendabschnitt manchmal, wenn Wandmaterial durchschnitten
wird, das dichter war oder gemacht worden ist, als das üblicherweise bei Leichtbauwandplatten der Fall ist,
verdrehen und verbiegen würde und ein Teil des geschnittenen Wandmaterials sich zwischen der Außenfläche
des Schneidendes und dem Wandmaterial ablagern würde.
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US-A-5308203 legt einen Maueranker zur Einführung in eine Leichtbauwandplatte offen, der einen
zylindrischen Körper mit einem Außengewinde über beinahe seiner gesamten Länge und mit einer
Axialdurchführung hat, die von einem angeflanschten proximalen Ende bis zu einem mit Sägezahnspitzen
versehenen distalen Ende verläuft. Das Gewinde reicht nicht bis zu den Sägezähnen.
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US-A-126366 entspricht dem Oberbegriff von Anspruch 1 und legt einen Anker in Form einer
Holzschraube offen, der einen zylindrischen Körper mit einem Außengewinde und mit einer Axialdurchführung
hat, die von einem angeflanschten proximalen Ende bis zu einem konisch zulaufenden distalen Endabschnitt
verläuft, der ein Schneidwerkzeug mit einer seitlichen Öffnung darstellt. Das Gewinde endet kurz vor dem
angeflanschten Ende und reicht nicht bis in den Schneidwerkzeug-Abschnitt hinein. Außerdem ist der Anker
nicht dafür vorgesehen, ein Schraubenbefestigungselement aufzunehmen.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das Schneidende eines Ankers zu verstärken, der eine
Spannute hat, die von der Mittelspitze des Ankers in Proximalrichtung verläuft, um einen Teil der Bohrung des
Ankers zu bilden und mit dieser in Verbindung zu stehen.
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Anker nach Anspruch 1 bereit.
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Die Erfindung geht von der Idee aus, das Gewinde auf der Außenfläche des proximalen Endes
ununterbrochen bis in die unmittelbare Nähe der Zentrierspitze zu führen, so daß das Gewinde das Schneidende
vollständig umschließen würde, wodurch dieses verstärkt wird. Die Ausführung wird durch Probleme beim
Formen erschwert (wenn nicht unmöglich gemacht), da die Gewindebahn über den leeren Raum verläuft, der
durch die Spannute gebildet wird. Ein weiteres erschwerendes Problem besteht darin, daß das Gewinde
teilweise die Zugangsöffnung verschließt, die bereits durch die Anordnung der Zentrierspitze auf der
Ankerachse teilweise verschlossen ist, weshalb die Zugangsöffnung längs der Seite des Ankers angeordnet
wird. Diese Probleme können dadurch überwunden werden, daß das Gewinde im Bereich des
Spannutendurchgangs unterbrochen wird. Wie sich herausgestellt hat, unterstützen die Kanten des
unterbrochenen Gewindes an der vorderen Schneidkante des einschneidigen Schneidwerkzeugs am
Schneidende sehr gut das gleichzeitige Schneiden und Gewindeschneiden des Wandmaterials, während das
Schneidende gleichzeitig gegen ein Biegen unter den Drehmomentkräften verstärkt wird, die durch das Drehen
des Ankers im Wandmaterial verursacht werden.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines nicht-erfindungsgemäßen Prototyps eines Ankers, der eine
Zentrierspitze auf dem Schneidendabschnitt und Außengewinde hat, die vom proximalen Ende bis angrenzend
an den Schneidendabschnitt verlaufen,
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Fig. 2 ist eine Frontalansicht des Ankers von Fig. 1 längs der Linie 2-2 in Fig. 1,
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Fig. 3 ist eine Draufsicht des Ankers von Fig. 1 und 2 längs der Linie 3-3 in Fig. 2,
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Fig. 4 ist eine Unteransicht des Ankers von Fig. 1 bis 3 längs der Linie 4-4 von Fig. 2,
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Fig. 5 ist eine aufgerissene Schnittansicht des Ankers von Fig. 1 bis 4 längs der Linie 5-5 in Fig. 1,
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Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines verbesserten Ankers in Übereinstimmung mit der Erfindung,
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Fig. 7 ist eine Frontalansicht des Ankers von Fig. 6 längs der Linien 7-7 in Fig. 6,
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Fig. 8 ist eine Draufsicht des Ankers von Fig. 6 und 7 längs der Linie 8-8 in Fig. 7,
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Fig. 9 ist eine aufgerissene Seitenansicht eines ähnlichen Ankers wie dem von Fig. 6 bis 8, die aber
den Verlauf des Gewindes über den Zugangsbereich zeigt, und
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Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht des Ankers von Fig. 6 bis 8.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ANKER IN DEN ZEICHNUNGEN
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Der Anker 10 von Fig. 1 bis 5 ist ein nicht-erfindungsgemäßer Prototyp und weist einen allgemein
zylindrischen proximalen Endabschnitt 11 mit einem erweiterten, angeflanschten Ende 12 auf, das eine
Aufnahmeöffnung 13 für ein Drehmoment erzeugendes Werkzeug bereitstellt, die längs der Achse des Ankers
mit einer Durchgangsbohrung 14 in Verbindung steht. Die Bohrung 14 verläuft ununterbrochen längs der Achse
des Ankers von der Aufnahmeöffnung 13 bis zu einer Spannute 21 eines Schneidendabschnitts oder
Schneidwerkzeugs 20, mit dem die Bohrung in Verbindung steht.
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Keilwellennuten 15 verlaufen in Axialrichtung längs der Innenfläche der Bohrung 14, um das
Gewinde einer Stützschraube (nicht gezeigt) aufzunehmen. Das Gewinde 16 verläuft längs des gesamten
proximalen Endabschnitts 11 des Ankers spiralförmig um die Außenfläche des Ankers, wobei die Höhe der
Spitze vom Flansch 12 zur Verbindungsebene zwischen dem proximalen Endabschnitt 11 und dem
Schneidwerkzeug 20 abnimmt. Zwischen den Spitzen des Gewindes 16 verläuft spiralförmig ein flaches Band
17 und dient dazu, das Wandmaterial in sich selbst zu verdichten, wenn der Anker in die Wand geschraubt wird.
Die Spitzen des Gewindes 16 werden mit Schneidzahnungen 18 versehen, um das Gewindeschneiden des
Ankers in die Wand zu unterstützen. Wenn der Anker gedreht wird, schneiden diese Zahnungen faktisch die
Bahn des Gewindes im Wandmaterial.
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Es wird auf Fig. 6 bis 10 Bezug genommen, ein Anker 100 in Übereinstimmung mit der Erfindung
weist einen hohlen, zylindrischen Körper 101 mit einem proximalen Ende auf, das einen Flansch 102 hat. Der
Durchmesser des zylindrischen Körpers 101 nimmt etwa von der Längsmitte des Ankers (etwa 54% der Länge
des Ankers vom angeflanschten Ende her) an zu einem distalen Schneidendabschnitt hin ab, der die Form eines
spitzen Kopfes mit einer Zentrierspitze 103 hat, die auf der Mittelachse des Ankers angeordnet ist.
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Längs der Außenfläche des zylindrischen Körpers 101 verläuft ein hohes Gewinde 104 vom Flansch
102 bis dicht an die Zentrierspitze 103. In diesem Fall nimmt die Höhe des Gewindes 104 von etwa der
Längsmitte des Körpers 101 zum distalen Ende des Gewindes 104 nahe der Zentrierspitze 103 hin ab.
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Zwischen den Spitzenwindungen des Gewindes 104 verläuft spiralförmig ein flaches Band 117 und
dient dazu, das Wandmaterial in sich selbst zu verdichten, wenn der Anker 100 in die Wand geschraubt wird.
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Eine Innenbohrung 105 verläuft kontinuierlich von ihrer Öffnung am proximalen Ende des Ankers
100 längs der Mittelachse des zylindrischen Körpers 101 bis zur Zentrierspitze 103 am distalen Ende, wo sie auf
Grund des abnehmenden Durchmessers des zylindrischen Körpers 101 und der Anordnung der Zentrierspitze
103 auf der Mittelachse des Ankers teilweise geschlossen ist. Das distale Ende 105a der Bohrung 105 ist längs
der Seite eines einschneidigen Schneidwerkzeugs 110 offen, um den Zugang für das Wandmaterial herzustellen,
das aus der Wand herausgeschnitten wird, wenn der Anker gedreht wird.
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Befestigungselemente aufnehmende Keilwellennuten 116 verlaufen in Axialrichtung längs der
Innenfläche der Bohrung 105 von der Öffnung 113 am proximalen Ende bis zum einschneidigen
Schneidwerkzeug 110 am distalen Ende.
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Wie beim Anker 10 in Fig. 1 bis 5 hat das distale Ende 105a der Bohrung 105 auf Grund des
abnehmenden Durchmessers des distalen Endes des zylindrischen Körpers 101 die Form einer tiefen Spannute.
Die Öffnung 106 des distalen Endes 105a der Bohrung 105 längs der Seite des einschneidigen
Schneidwerkzeugs 110, die den Zugang für das Material, das aus der Wand herausgeschnitten wurde, zur
Bohrung 105 gewährleistet, hat eine allgemein dreieckige Form (was am besten in Fig. 7 sichtbar ist), deren
Seiten durch die vordere und hintere Schneidkante 107, 108 des einschneidigen Schneidwerkzeugs 110 gebildet
werden, die vom Scheitelpunkt an der Zentrierspitze 103 in divergierenden spiralförmigen Bahnen bis zu einer
Basis etwa an der Längsmitte des Ankers 100 (etwa 46% der Länge des Ankers vom distalen Schneidende her)
verlaufen, die durch ein Umfangssegment 109 des distalen Endes des zylindrischen Körpers 101 gebildet wird.
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Die vordere Schneidkante 107 verläuft längs der spiralförmigen Bahn, wird jedoch bei 107a über einen
Teil ihrer Länge aufgeweitet, der von der Zentrierspitze in einer gekrümmten Bahn verläuft, während die hintere
Schneidkante 108 ohne Aufweitung längs ihrer spiralförmigen Bahn verläuft. Die Krümmung der Aufweitung
wird bei 107b zurückgeführt, bevor die Kante 107 auf das Basissegment 109 trifft, was einen ersten, runden
Längsschnitt des Materials vor der Aufweitung 107a und dann einen runden Längsschnitt des Materials hinter
der Rückführung 107b der Aufweitung ergibt. Der Durchmesser des Ankers nimmt zu, während die vordere
Schneidkante 107 auf diese Weise schneidet, während sich die Öffnung 106 des distalen Endes 105a der
Bohrung 105 weitet, was einen maximalen Zugang des aus der Wand geschnittenen Materials zum distalen
Ende der Bohrung ermöglicht.
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Wenn der Anker 100 in dem Wandmaterial gedreht wird, bewirkt die aufgeweitete Kante 107a sowohl
das Schneiden des Materials als auch die Aufnahme des geschnittenen Materials durch die Öffnung 106 in das
distale Ende 105a der Bohrung 105, statt das Material in Umfangsrichtung zu schieben. Außerdem tendiert die
vordere und rückwärtige Schneidwirkung dazu, den Anker zentriert zu halten.
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Die Öffnung 113 der Bohrung 105 am proximalen Ende des Ankers 100 ist für die Aufnahme eines
Werkzeugs, beispielsweise eines Schraubendrehers, ausgeführt, um den Anker zu drehen, nachdem die
Zentrierspitze 103 und die Schneidkanten 107, 108 der Spannute in das Wandmaterial bis etwa zum distalen
Ende 115 des Gewindes 104 eingetreten sind.
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Es ist wichtig, hier darauf hinzuweisen, daß der Gewindegang 104a, der längs der Außenfläche des
einschneidigen Schneidwerkzeugs 110 verläuft, dem Anker am distalen Schneidende Masse und Festigkeit
hinzufügt, um im wesentlichen ein Verdrehen des distalen Endes des Ankers zu verhindern, wenn das
Eindrehen in das Wandmaterial erfolgt.
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Der Gewindegang 104a könnte zwar in einer vollständigen spiralförmigen Bahn verlaufen, wie das
unter 104b in Fig. 9 gezeigt wird, aus Gründen der funktionellen Effektivität ist es jedoch vorteilhaft, den
Gewindegang 104 im Bereich des distalen Endes der Bohrung, wie unter 104c, zu unterbrechen, um für das
herausgeschnittene Wandmaterial einen besseren Zugang zu der Bohrung 105 herzustellen.
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Festgestellt wurde auch, daß die Kante 104c des unterbrochenen Gewindeganges an der vorderen oder
Schneidkante 107 der Spannute die Schneidfunktion des Schneidwerkzeugs 110 unterstützt.
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Bei der Anwendung beginnt die Zentrierspitze 103, die in das Wandmaterial eintritt und der beinahe
sofort das distale Ende des Gewindes 104 folgt, beim Drehen des Ankers 100 damit, in der Wand zu schneiden,
um in der Art und Weise einer Schraube ein Innengewinde in das Wandmaterial zu schneiden, ohne vor dem
Gewindeschneiden ein Loch zu bohren, und unterstützt den Vorgang des Einziehens des Ankers in das
Wandmaterial, bis der Anker in das Wandmaterial eingebettet ist, wobei der Flansch 102 und das hohe Gewinde
104, besonders des proximalen Gewindeganges des Gewindes im Anschluß an den Flansch, das Wandmaterial
um den zylindrischen Körper 101 und zwischen dem proximalen Gewindegang des Gewindes und dem Flansch
verdichten, um einem weiteren Drehen des Ankers entgegenzuwirken, wenn die Gewindegänge eines
Befestigungselementes in die Befestigungselement aufnehmenden Elemente 116 in der Bohrung 105 schneiden.