JP5031742B2 - 中実基盤へ定着させるための取付部材 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提項に記載されている、たとえばコンクリート、石材、固体煉瓦、木材などの中実基盤へ定着させるための取付部材に関する。

たとえばコンクリート、石材、固体煉瓦、木材などの中実基盤の軽微な負荷領域における定着のために、従来技術から様々な取付技術と取付部材が知られている。もっともよく知られた取付部材は、多くの場合プラスチックでできていて、準備された収容穴へ差し込まれる古典的な拡張ダボである。構成部品を取り付けるためにねじが構成部品に差し通され、ダボへねじ込まれる。プラスチック製ダボで実現可能な負荷値には制約がある。プラスチック製ダボは火災発生時に安全性を有しておらず、引張ゾーンでは有用ではなく、再拡張をすることもない。遵守されるべき軸方向と周方向の間隔が比較的大きい。取付の調整は、それがプラスチック製ダボであるか金属製ダボであるかに関わりなく、収容穴に挿入されたダボへねじをねじ込まなければならないので比較的手間がかかる。ダボ直径、およびこれに伴う作成されるべき収容穴の所要の直径は、ねじ込まれるべきねじの接合直径よりも明らかに大きい。

準備された収容穴の中へ打ち込まれる取付部材もすでに提案されている。ドイツ特許出願公開第４１１３３８１号明細書より、雄ねじのある定着区域を有する、頭部区域を備えたねじで構成されている取付部材が公知である。定着区域はねじ山領域に、設置方向と逆向きに拡張する外径を有している。コイルばね状の螺旋が、組付け状態のときにねじのねじ山に係合するとともに、ねじ山領域の設置側後方の区域で定着領域の最大の外径部から半径方向へ突き出すように寸法決めされている。平らに伸ばされた定着ラグが螺旋の設置側後方の端部から頭部区域の方向へ延びており、取付部材が打ち込まれるときに、収容穴の中での螺旋の追加の固定を保証するようになっている。この公知の取付部材の負荷値はさほど高くない。組付け状態のときに定着領域の外径部から突出する螺旋の領域しか、定着に貢献していないからである。平らに伸ばされた定着ラグは、ねじを新しいものと代える際の取外し後に邪魔になる場合があることが判明している。収容穴の中に残っている螺旋の垂直方向へ突出する端部が、ねじのねじ山に引っかかる危険があるからである。この取付部材は再拡張をすることがなく、したがって引張ゾーン用としては適していない。

そこで本発明の課題は、従来技術の取付部材の欠点を取り除くことにある。特に、軽微な負荷領域で高い負荷値を有している、たとえばコンクリート、石材、固体煉瓦、木材などの中実基盤へ定着させるための取付部材が提供されるのが望ましい。この取付部材は引張ゾーン用として適しており、特に再拡張する特性を有しているのが望ましい。簡単に設置可能であり、特に打撃組付けによって組付け可能であり、かつ再び取外し可能であるのが望ましい。挿通式の組付けや、予備差込み式の組付けが可能となるのが望ましい。組付けのために特殊工具が必要ないのが望ましい。この取付部材は打撃組付けのときから、組み付けられる構成部品を予備固定するように働くある程度の初期応力を受けているのが望ましい。

この課題の解決の要諦は、請求項１の特徴部に記載された構成要件を有している取付部材にある。本発明の発展例および／または有利な実施形態は、従属請求項の対象となっている。

本発明により、少なくとも長手方向長さの部分領域にわたって渦巻状に周回する断面形状を備えている定着区域を備えたアンカーボルトを有する、たとえばコンクリート、石材、固体煉瓦、木材などの中実基盤へ定着させるための取付部材が提供される。定着区域に比べて半径方向に拡張された頭部区域が、設置方向と反対向きに、定着区域の後に続いている。この取付部材は、渦巻状の断面形状を備えている定着区域の部分領域へ予備組付け可能なコイルばねも含んでいる。渦巻状に周回する断面形状は、それぞれ設置方向に拡張する、渦巻状に伸びる外套面を備える軸方向で互いに接する少なくとも２つのテーパ区域によって形成されている。テーパ区域は、コイルばねのピッチよりも大きいピッチを有している。コイルばねの設置側前方の端部は、設置側でもっとも前方にあるテーパ区域の前側の端部領域に支持される。

本発明に基づく取付部材の構成によって、特に、少なくとも２つのテーパ区域の形態の渦巻状の断面形状と、コイルばねとの異なるピッチによって、打撃組付けのときにコイルばねが長さに関して引っ張られ、その結果がコイルばねのピッチの増大として現れる。このときテーパ区域のピッチはテーパ区域相互の間隔として定義され、あるいは、隣接する２つのテーパ区域の、軸方向で相上下して位置する２つの同種類の点の間隔として定義される。コイルばねのピッチは、隣接するねじ山の間隔として定義される。打撃組付けのときにコイルばねが伸長することで、コイルばねは定着区域の外径から実質的にその長さ全体にわたって突出し、収容穴の中での取付部材の摩擦接合および形状接合による定着につながる。設置側でもっとも前方の端部領域におけるコイルばねの支持は、打撃組付けのときのコイルばねの引き伸ばしを保証する。この引き伸ばしによって、ばねには引張方向に負荷がかかり、設置状態のとき、再び初期状態へ戻ろうとする傾向をもつ。それによって取付部材は、取り付けられる構成部品の予備固定につながるある程度の初期応力を受ける。構成部品を調節するために、アンカーボルトを回してコイルばねから少しだけ出し、次いで、希望する程度までしっかり締める。引張方向に負荷がかかると、テーパ区域が設置方向に拡張しているので、コイルばねがさらに拡張される。このことは、収容穴に設置された取付部材の保持値の増大という結果につながる。この効果は、開口している収容穴の中で再拡張を引き起す。それにより、この取付部材は引張ゾーンでも利用することが可能である。テーパ区域あるいは外套面と、コイルばねとの互いに異なるピッチは、いったん組み付けられたコイルばねが失われることがないことも保証する。

定着は、渦巻状の断面形状を備える定着区域の長さ全体にわたって均等に行われる。それにより、比較的短い軸方向および周方向の間隔での定着も可能である。組付けは、取付部材の打ち込みによって非常に簡単に行われる。取外しのためには、アンカーボルトが単に回されて収容穴から再び引き出される。このときコイルばねは、テーパ区域の渦巻状の外套面に沿って摺動し、収容穴の中に残される。このように、表面と同一平面上で取付部材を取外すことが可能である。再び取付けをするためには、アンカーボルトが単に再び収容穴へ当て付けられ、その渦巻状の断面形状を備える定着区域でコイルばねへねじ込まれる。ねじ込み工程を容易にするために、前側のテーパ区域の設置側でもっとも前方にある領域の面取りが設けられていてよい。本発明の取付部材によって高い保持値が実現可能なので、アンカーボルトの定着領域は、比較的短い外径を備えるように構成されていてよい。このことは、収容穴も相応に小さいもので済ますことができるという利点がある。

コイルばねの設置側前方の端部の固定は、先端が尖っている定着区域の場合、コイルばねを巻き付けることによって行うことができる。平坦な端面を備える前方のテーパ区域を有する、設計面と製造工学面で格別に簡単な実施形態では、コイルばねの前側端部は単に端面に当たって支持される。そのために、コイルばねの設置側前方の端部は相応に折曲されており、あるいは折り込まれている。

テーパ区域を備えている定着区域の軸方向長さは、弛緩状態あるいは予備組付け状態におけるコイルばねの軸方向高さよりも大きい。

簡単な組付けのために、および初期応力効果を保証するために、テーパ区域の外径のもっとも小さい領域と、コイルばねの材料厚みとは、最小の外界と材料厚みとの合計が、テーパ区域の最大の外径と等しいか、またはこれよりわずかに大きくなるように構成されている。

優れた保持値を実現するために、テーパ区域の渦巻状に延びる外套面が、定着区域の軸に対して５°から１６°の角度だけ、好ましくは約７°から約１４°の角度だけ傾いて延びていると好ましいことが判明している。

取付部材の１つの変形例は、各々のテーパ区域の外套面が定着区域の軸とともに形成する角度が、設置方向と逆向きに増加していくことを意図している。角度の増加は段階的に、たとえば３つの段階で行うことができる。あるいは、角度が設置方向と逆向きに連続して増加していてもよい。このような方策により、取付部材の再拡張挙動がなおいっそう改善される。

火災に対するいっそう高い安全性を保証するために、および耐腐食性を保証するために、アンカーボルトとコイルばねは金属で製作されており、好ましくはステンレス鋼で製作されている。

取付部材の１つの変形例では、頭部区域は六角頭の形状を有している。このことは、相応のサイズの開口スパナまたはリングスパナを用いて、取付部材を簡単に締めたり緩めたりすることを可能にする。

取付部材のさらに別の変形例では、設置方向と逆向きに六角頭の後に、接合ねじ山を備えるボルト区域が続いていることが意図されていてよい。この変形例は、基盤への構成部品の固定を可能にするばかりでなく、ねじ結合によるさらに別の構成部品の接合も可能にする。また、取付部材を基盤に定着させて、突き出しているねじ付きボルトに構成部品を取り付けることもできる。このとき、頭部区域から突出するねじ付きボルトは、アンカーボルトの定着区域よりも明らかに大きい接合直径を有している。

取付部材のさらに別の実施形態では、頭部区域は、トルク伝達のための作用手段を備える皿頭または丸皿頭の形状を有している。トルク伝達のための作用手段は、六角穴、トルクス（登録商標）形収容部または十字スリット収容部、対角線上を延びるスリットなどとして構成されていてよい。そうすれば、取付部材を締めたり緩めたりする作業を、相応に構成された工具を用いて行うことができる。

収容穴に打ち込まれた取付部材の初期応力がどのような中実基盤の場合にも保証されるようにするために、定着区域から外径が大きい頭部区域への移行部に、軸方向に弾性作用可能なワッシャ部品、たとえばばねスプリングワッシャ、円錐形スプリングワッシャなどが設けられていてよい。

軸方向に相前後して配置されるテーパ区域の厳密な数は、定着領域における取付部材の直径、希望する設置深さ、および必要な保持値に依存して決まる。

コイルばねは、ばね鋼からなる線材が巻かれて製作されているのが好ましい。この線材は、円形または楕円形の断面を有していてよい。本発明のさらに別の変形例では、線材は非円形の断面をもつ異形線材であってよい。非円形の断面をもつばね線材は、ボーリング
穴の壁部へいっそう良好に食い込む。

さらに別の実施形態では、コイルばねの線材は摩擦を低減するコーティングを備えていてもよい。このコーティングは、取付部材を打撃組付けするときのコイルばねの軸方向の引き伸ばしを容易にするとともに、取付部材の再拡張挙動を促進する。

その他の利点や構成要件は、模式的な図面を参照しながら行う、本発明の一例としての実施形態についての以下の説明から明らかである。図面は縮尺に忠実ではない図を示している。

本発明による取付部材の図１と図２に示す第１の実施例には、全体として符号１が付されている。この実施例は、定着区域３と頭部区域４とを備えるアンカーボルト２を含んでおり、ならびにコイルばね５を含んでいる。定着区域３は、軸方向に相前後して配置されたテーパ区域６，７，８および９によって構成される断面形状を備えており、これらのテーパ区域は、矢印Ｓで図示されている設置方向で、外径に関してそれぞれ拡張している。テーパ区域６−９は、定着区域３全体にわたって延びる、渦巻状に延びる外套面１０を有している。渦巻状に延びる外套面１０は、定着区域３の軸に対して５°から１０°だけ、好ましくは約６°から約８°だけ、特別に好ましくは約７°だけ傾いている。コイルばね５は定着区域３に組み付けられており（図１）、設置側でもっとも前方にあるテーパ区域９の前側の端部領域に支持されている。図示した実施例では、コイルばね５は、設置側でもっとも前方にあるテーパ区域９の前側の端面１１に支持されている。テーパ区域６−９は、コイルばね５のピッチｒよりも大きいピッチを有している。このときテーパ区域のピッチはテーパ区域相互の間隔として定義され、あるいは、隣接する２つのテーパ区域の、軸方向で相上下して位置する同種類の２つの点の間隔として定義される。コイルばねのピッチは、隣接するねじ山の間隔として定義されている。テーパ区域とコイルばねの互いに異なるピッチは、いったん組み付けられたコイルばね５が失われないことを保証する。コイルばね５の材料厚みは、テーパ区域６−９の最小の外径部と材料厚みとの合計が、テーパ区域６−９の最大の外径と等しいか、またはこれよりわずかに大きくなるように構成されている。定着区域は少なくとも２つのテーパ区域を有している。図示した実施例は、軸方向に相前後して配置された４つのテーパ区域６−９を有している。可能なテーパ区域の数は、定着区域の全長、定着区域の最大の外径、および、テーパ区域の最小直径が規定される取付部材の要求される最低保持値に依存して決まる。テーパ区域を備えている定着区域３の軸方向長さは、弛緩状態あるいは予備組付け状態のときのコイルばね５の軸方向高さよりも大きい。

直径がこれより大きい頭部区域４は、フランジ状に拡張された丸皿頭として構成されており、トルク伝達をするために内側に位置する作用手段１２を有している。たとえば作用手段１２は六角穴、トルクス（登録商標）形収容部または十字スリット収容部として構成される。別の態様では、トルク伝達のための作用手段は単に対角線上を延びるスリット等として構成されていてよい。アンカーボルト２は金属製であり、好ましくはステンレス鋼製である。コイルばね５はばね鋼からなる線材でてきており、摩擦を低減するコーティングが施されていてもよい。

図３は、たとえばコンクリート、石材、固体煉瓦、木材などの中実基礎Ｇにある収容穴Ｂへ挿入された、頭部区域４に関して改変されている取付部材１の変形例を示している。頭部区域４は、図示した実施例では、フランジ状に拡張された六角頭として構成されている。この六角頭は、同時に、この場合には外側に位置するトルク伝達のための作用手段を形成している。

矢印Ｈは、取付部材１が打撃によって収容穴Ｂへ打ち込まれることを記号で示している。たとえばこのことは、六角頭の設置側後方の面に対するハンマー打撃によって行われる。打撃組付けのとき、コイルばね５は長さ方向へ引っ張られ、このことは、コイルばね５のピッチｒの増加として、あるいは隣接するねじ山の間隔の増大として現れる。それにより、コイルばね５は定着区域３の外径部から実質的にその長さ全体にわたって突出し、収容穴Ｂの中での取付部材１の摩擦接合および形状接合による定着につながる。設置側前方の端部領域１１でのコイルばね５の支持は、打撃組付けのときの引き伸ばしを保証する。引き伸ばしによってコイルばね５は引張方向の負荷を受け、設置状態のとき、再び初期状態へ戻ろうとする傾向をもつ。それによって取付部材１は、取り付けられる構成部品Ｃの予備固定につながる、ある程度の初期応力を受ける。構成部品Ｃの調節のために、アンカーボルト２を少しだけ回してコイルばね５から出し、次いで、希望する程度までしっかり締める。引張方向に負荷がかかると、テーパ区域６−９が設置方向Ｓに拡張しているので、コイルばね５がさらに拡張される。このことは、収容穴Ｂに設置された取付部材１の保持値の増大という結果につながる。この効果は、開口している収容穴の中で再拡張を引き起す。それにより、この取付部材１は引張ゾーンでも利用することが可能である。

図４は、取付部材１のアンカーボルト２がコイルばね５から回して外された、取外された取付点を示している。回転方向は二重矢印Ｒで図示されている。コイルばね５は収容穴Ｂの中に残される。構成部品を組み付けるためにこの取付点を再び利用したいときは、アンカーボルト２を単に再び収容穴へ挿入し、そこに残っているコイルばね５へ回して入れることができる。

図５は、頭部区域４が皿頭として構成されている、取付部材１のさらに別の実施形態を示している。この頭部区域４はやはりトルク伝達のための作用手段１２を備えており、この作用手段は、平坦な刃をもつドライバーのために、直径上を延びるスリットとして構成されている。図５は、ある程度の弾性を有するたとえば木材などの構成部品Ｃの取付けを記号で示している。取り付けられた構成部品Ｃのこのような弾性は、打撃によって収容穴Ｂへ打ち込まれる取付部材の初期応力効果をサポートする。頭部区域４がやはり六角頭として構成されている、図６に示す取付部材１では、たとえば金属部品のような剛性の高い構成部品Ｃを取り付ける場合、このような弾性は、たとえばばねスプリングワッシャ、円錐形スプリングワッシャなどの弾性作用可能なワッシャ部品１３を介在させることによって保証される。

図７は、頭部区域４がフランジ状の拡張部１４と、その後に設置方向と逆向きに続くねじ付きボルト１５とを有する、取付部材１のさらに別の変形例を示している。フランジ状の拡張部に代えて六角頭が設けられており、その後にねじ付きボルトが続いていてもよい。

図８は、定着区域３の設置側前方の領域におけるコイルばね５の上記に代わる支持を示している。図示した実施例では、定着区域３はテーパ状に先細になっている。コイルばね５を固定するために、その設置側前方の端部領域が定着区域３のテーパ状の領域に巻き付けられている。

最後に図９ａ−図９ｄは、ばね線材の様々な断面図を示しており、これらのばね線材が巻かれてコイルばねが製作される。円形の断面（図９ａ）のほか、ばね線材は、円形とは異なる断面形状を有していてよい。このような断面形状は、実現可能な保持値に好ましい影響を与えることができる。

本発明による取付部材の第１の実施例である。 図１の取付部材の個別コンポーネントである。 収容穴に挿入されている取付部材の１つの態様である。 アンカーボルトが収容穴から回して引き出された、図４の取付部材である。 様々に構成された頭部区域をもつ取付部材の３通りの態様である。 様々に構成された頭部区域をもつ取付部材の３通りの態様である。 様々に構成された頭部区域をもつ取付部材の３通りの態様である。 取付部材のさらに別の態様の設置側前方の先端区域である。 コイルばねのばね線材の４通りの断面態様である。 コイルばねのばね線材の４通りの断面態様である。 コイルばねのばね線材の４通りの断面態様である。 コイルばねのばね線材の４通りの断面態様である。

Claims (19)

1. たとえばコンクリート、石材、固体煉瓦、木材などの中実基盤へ定着させるための取付部材であって、少なくとも長手方向長さの部分領域にわたって渦巻状に周回する断面形状を備える定着区域（３）を備えたアンカーボルト（２）と、設置方向（Ｓ）と逆向きに前記定着区域（３）の後に続いていて該定着部材に比べて拡張された頭部区域（４）と、前記定着区域（３）の渦巻状の前記断面形状を備える部分領域に予備組付け可能なコイルばね（５）とを含んでいる、そのような取付部材において、渦巻状に延びる前記断面形状は、前記設置方向（Ｓ）にそれぞれ拡張する、渦巻状に延びる外套面（１０）を備えた軸方向で互いに接する少なくとも２つのテーパ区域（６−９）によって形成されており、前記テーパ区域（６−９）は前記コイルばね５のピッチ（ｒ）よりも大きいピッチ（ｍ）を有しており、該コイルばねの設置側前方の端部は設置側前方にあるテーパ区域（９）の前側の端部領域に支持されていることを特徴とする取付部材。
2. 前記テーパ区域（６−９）を備える前記定着区域（３）は弛緩状態あるいは予備組付け状態のときの前記コイルばね（５）の軸方向高さよりも大きい軸方向長さを有していることを特徴とする、請求項１に記載の取付部材。
3. 前記コイルばね（５）の設置方向前方の端部はもっとも前方にあるテーパ区域（９）の端面（１１）に支持されることを特徴とする、請求項１または２に記載の取付部材。
4. 前記テーパ区域（６−９）の外径が最小の領域と前記コイルばね（５）の材料厚みとは、前記最小の外径と前記材料厚みとの合計が前記テーパ区域（６−９）の最大の外径と等しいか、またはこれより少しだけ大きくなるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の取付部材。
5. 前記テーパ区域（６−９）の渦巻状に延びる前記外套面（１０）は前記定着区域（３）の軸に対して５°から１６°の角度だけ傾いて延びていることを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の取付部材。
6. 前記テーパ区域（６−９）の渦巻状に延びる前記外套面（１０）は前記定着区域（３）の軸に対して約７°から約１４°の角度だけ傾いて延びていることを特徴とする、請求項５に記載の取付部材。
7. 各々の前記テーパ区域の外套面が前記定着区域の軸とともに形成する角度は前記設置方向（Ｓ）と逆向きに増加していくことを特徴とする、請求項５または６に記載の取付部材。
8. 各々の前記テーパ区域は段階的に構成されており、各々の前記テーパ区域の外套面が前記定着区域の軸とともに形成する角度は前記設置方向（Ｓ）と逆向きに増加していくことを特徴とする、請求項７に記載の取付部材。
9. 各々の前記テーパ区域は３つの段階を有していることを特徴とする、請求項８に記載の取付部材。
10. 各々の前記テーパ区域の外套面が前記定着区域の軸とともに形成する角度は前記設置方向（Ｓ）と逆向きに連続して増加していくことを特徴とする、請求項５または６に記載の取付部材。
11. 前記アンカーボルト（２）は金属でできていることを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載の取付部材。
12. 前記頭部区域（４）は前記定着区域（３）に比べて半径方向に拡張されており、六角頭の形状を有していることを特徴とする、請求項１〜１１のうちいずれか１項に記載の取付部材。
13. 前記設置方向（Ｓ）と逆向きに前記六角頭の後には接合ねじ山を備えるボルト区域（１５）が続いていることを特徴とする、請求項１２に記載の取付部材。
14. 前記頭部区域（４）は皿頭または丸皿頭の形状を有しており、トルク伝達のための作用手段（１２）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の取付部材。
15. 前記作用手段（１２）は六角穴、トルクス（登録商標）形収容部、十字スリット収容部、または対角線上を延びるスリットとして構成されていることを特徴とする、請求項１４に記載の取付部材。
16. 前記定着区域（３）から外径が大きい前記頭部区域（４）への移行部に、軸方向に弾性作用可能なワッシャ部品（１３）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜１５のうちいずれか１項に記載の取付部材。
17. 前記コイルばね（５）はばね鋼からなる線材が巻かれて製作されていることを特徴とする、請求項１〜１６のうちいずれか１項に記載の取付部材。
18. 前記コイルばね（５）は非円形の断面をもつ異形線材が巻かれて製作されていることを特徴とする、請求項１〜１７のうちいずれか１項に記載の取付部材。
19. 前記コイルばね（５）の線材は摩擦を低減するコーティングを備えていることを特徴とする、請求項１〜１８のうちいずれか１項に記載の取付部材。

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