JP6227789B2 - 回転止めを備えた拡張アンカ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１が規定する拡張アンカに関する。かかる拡張アンカは、ボルトとそのボルトを囲む拡張スリーブとを備える。ボルトは、拡張スリーブへと引き込まれる際に拡張スリーブをその先端部の領域で拡張する拡張コーンと、特にその後端部でボルトに対して張力をかけるねじ部と、拡張スリーブの拡張コーンから特に軸方向への変位を抑止する肩部と、肩部を基点とするとともにボルトに対して外径方向に突出しており、ボルトの特に長手方向軸の周りにおけるボルトに対する拡張スリーブの回転を抑制する少なくとも１つの回転止め突出部とを有する。

拡張アンカは、例えば特許文献１により知られている。拡張アンカは、例えばコンクリート基材といった固定基材（被設置部材）の掘削孔に装着部品を固定するために用いられる。既知の拡張アンカは長尺ボルトを有し、長尺ボルトはその先端部の領域に拡張コーンを備え、その後端部の領域にナットが着座したねじを有する。拡張コーンは、先端部に向かって、換言すると、引抜方向に対する方向に拡張する。引抜方向では、拡張スリーブが拡張コーンに対してオフセットされてボルト上に位置する。ボルトの先端部の拡張コーンに対して、この拡張スリーブがボルトに変位可能に装着される。ボルトの後端部に向かう拡張スリーブのボルトに対する変位は、環状の肩部として形成される係止部により抑止される。

アンカを設置する際は、まず引抜方向と反対方向に、基材（被設置部材）の掘削孔にボルトの一端を打ち込む。拡張スリーブは環状の肩部により引き込まれ、よって掘削孔に到達する。次にナットが回されて、当接部として設けられた装着部品又は基板の箇所で止まるまで、ねじ止めされ、そこから所定のトルクに到達するまでさらにねじを締められる。ナットを締めると、ボルトが掘削孔から引抜方向にある程度引き戻される。拡張アンカが打込まれた後、拡張スリーブは掘削孔の内壁に当接し、掘削孔のボルトを引き出すことにより保持される。結果として、ボルトの拡張コーンが拡張スリーブに引き込まれ、拡大する拡張コーンの直径により拡張スリーブが拡張する。引張荷重が基板に伝達するように、基板内で拡張アンカが拡張スリーブに押し込まれる。この基本原則は、本発明のアンカにも好適に適用され得る。

拡張アンカが実際の環境下で使用される際は、砂又は掘削屑がボルトのねじに入り込む可能性があり、その場合にはナットとボルトの間の摩擦を増加させるという望ましくない結果になり、ナットを締めるために必要なトルクが増加する。極端な例では、ナットとねじの摩擦が拡張スリーブ内のボルトの摩擦を超える可能性がある。この場合、ナットとボルトがお互い望ましくない形でかみ合い、ボルトをスリーブ内で滑動させるので、ナットがねじ留めされず、またアンカが容易には固定されなくなる。

このような滑動、換言すると、このようなボルトのスリーブに対する望ましくない回転を防ぐため、最も近い文献である特許文献２では、環状の肩部を始点とするボルトの周囲におけるローレット加工を提供し、拡張スリーブに対して内側から作用してボルトとスリーブの間の摩擦を増加させている。

特許文献３も、ボルトの拡張スリーブの回転止めに関する。特許文献２の回転止めが摩擦の増加によるのとは対照的に、特許文献３は、形状の嵌め合いによる回転止めといった、適切な幾何学的形状を有する回転止めが提案されている。

拡張スリーブとボルトの間に回転止めを有する拡張アンカは、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、及び特許文献１１にも記載されている。

特許文献１２によると、ボルトの回転止めはボルトから径方向に突出するウェブにより実施され、このウェブが掘削孔壁に対して直接作用する。

特許文献１３は、少なくとも３つの補強リブがネック領域に位置する拡張アンカであって、補強リブが留め具の肩部まで延びており、特に横応力の場合に張力を緩和するための使用が意図されていることを特徴とする拡張アンカを記載している。

特許文献１４によると、ボルトの長手方向軸と垂直に位置し、スリーブの肩部に形成された係止領域は、凹面状のフィレットを介してボルトの円筒状領域の側面と合体するが、これは損傷が起こりやすい鋭角の形成を防ぐことを意図したものである。

独国特許第４１１６１４９号明細書 米国特許第３８５５８９６号明細書 独国特許第２２５６８２２号明細書 独国実用新案第２９５０１１８２号明細書 独国特許第３４１１２８５号明細書 英国特許第１４１４５６２号明細書 加国特許第９５３９５８号明細書 独国特許第２１６１２２４号明細書 米国特許第３７５０５２６号明細書 欧州特許第０８７４１６７号明細書 独国実用新案第６６１０６９０号明細書 欧州特許第０８９３６１０号明細書 独国特許出願公開第１０２００８０５７５８４号明細書 独国特許第３５０８０１５号明細書

本発明の目的は、特に信頼性が高く、具体的には導入時の信頼性が高く、特に加重値に優れた拡張アンカであって、加えて特に製造が容易な拡張アンカを提供することである。

本発明によれば、その目的は請求項１の特徴を有する拡張アンカにより達せられる。拡張アンカの具体的な好ましい実施例は、従属項に規定されている。

本発明の拡張アンカは、回転止めの突出部の軸方向の長さＩが、ボルトに設けられたねじ部のピッチｐの２倍の値よりも小さいことを特徴とする。好ましくは、回転止めの突出部の軸方向の長さＩは、ボルトに設けられたねじ部のピッチｐよりも小さい。結果として、以下の式が適用される。
Ｉ＜２ｘｐ
好ましくは、
Ｉ＜ｐ

本発明の基本的概念は、回転止め突出部の構成に見ることができる。回転止め突出部は、拡張スリーブの後端部領域において、例えば、内側から拡張スリーブに対して摩擦を引き起こすように作用する。そうすると、アンカを設置して掘削孔からボルトを引き抜き始めた直後に、回転止め突出部は拡張スリーブとの作動接触を失う。本発明は、その一面で、拡張スリーブの拡張プロセスが開始した後には、回転止めはもはや頻繁に必要とならないとの認識に基づいている。これは、拡張コーンによって拡張スリーブが径方向に拡張され、掘削孔壁に対して押圧されると、ただちに径方向の接触圧力及びその結果として生じる拡張スリーブとボルトとの間の摩擦が非常に大きくなり、それによって、その時点からボルトと拡張スリーブの間の回転止め突出部が一般にはもはや不要となるためである。さらに本発明においては、アンカの設置時の拡張プロセス中、及びその後のアンカの荷重状態における一定の状況下では、回転止めが不都合となることがあるとの認識にも基づいている。例えば、単純な摩擦力を利用した回転止めにより、周辺方向のみならず、軸方向でも摩擦力が増大する。これにより、拡張プロセスが阻害される可能性がある。その一方で、例えば、コンクリートのひび割れの開閉が循環的に発生する場合、完全に設置されたアンカのスリーブのその後の都合の良い拡張及び／又は完全に設置されたアンカのスリーブにおける拡張コーンの往復滑動を妨げることがある。さらに、単純な回転止めの場合、好ましくない点状又は線形のスリーブ荷重につながる可能性もある。これらの知見に基づき、本発明では、設置工程の当初のみに作用し、スリーブの拡張が始まるとともに迅速に分離される回転止めを提案する。よって、回転止めは、実際に必要な時のみ作用し、アンカの状態に不都合となる可能性がある場合には作用しない。

この一時的のみの回転止めの効果は、一方で回転止め突出部が肩部から始まる、換言すると回転止め突出部は肩部に直接隣接することに加え、他方では回転止め突出部の軸方向の寸法が非常に小さく、特にねじのピッチのオーダーに依存することにより生じる。この寸法設定により、設置工程の開始直後にのみスリーブに対して回転止め突出部が作用する。ナットを締めて一回程回転させると、回転止め突出部は拡張スリーブから離され、もはや以降の拡張工程を阻害することはなくなる。結果的に、生じたであろう欠点を発生させずに回転止めの利点を活かすことができる。本発明によれば、非常に低い製造費用でこの利点を実現することができる。本発明では回転止め突出部が肩部に直に接続しているため、据え込み等の非常に簡単な製造法により肩部とともに回転止め突出部を形成することができる。

一般的にピッチとは、ボルトの長手方向軸沿いにおける、具体的には同じねじターンの２つのねじステージ間の距離、換言すると、ねじ部の１つのターン及び／又はねじ部のナットの１つのターンの軸方向経路の距離と解釈される。ボルトは、具体的にはねじ部から軸方向にオフセットされた、さらなるねじ部を有してもよい。さらなるねじ部があれば、上記に該当するピッチを有するねじ部を、特にナットが設けられるねじ部としてよい。

本発明において、拡張スリーブは、ボルトに対して変位可能に配置、具体的には装着されている。本明細書で「径方向」、「軸方向」、「周方向」と述べた場合、これは、ボルトの長手方向軸、特にボルトの中心軸及び／又は対称軸に関するものである。拡張アンカは、具体的にはヘビーデューティー拡張アンカである。拡張スリーブ及び／又はボルトは、例えば摩擦に選択的に影響するように被覆することもできるような金属材料から適切に製造されている。

本発明では、拡張スリーブに対する、ボルトと拡張コーンの軸方向における一体動作により、拡張コーンが拡張スリーブに引き込まれる。このため、少なくとも軸方向において、ボルトに嵌合固定されるように拡張コーンを設ける。拡張コーンは、ボルトと一体であることが好ましい。本発明の拡張アンカは、好ましくはボルトアンカと考えることもできる。

本発明では、拡張コーンがボルトの引抜方向において拡張スリーブに対して変位する場合、拡張スリーブが拡張コーンの傾斜面により径方向外側に押され、基材の掘削孔壁に対して押圧される。これによって、拡張アンカが掘削孔壁に固定される。ボルトの長手方向軸及び／又は掘削孔の突出部点と引抜方向が平行になることが好ましい。優位には、拡張コーンの表面のボルトの長手方向軸からの距離が、引抜方向と反対に向かって、換言すると、ねじ部からの距離が増加する方向に、増加する。拡張コーンの表面は、厳密には円錐形である。しかし、拡張コーンの一般的な定義によると、必ずしもそうではない。例えば、拡張コーンの長手方向の部分に凹凸があってもよい。

肩部は、拡張スリーブの後部の係止部であって、拡張コーンからの拡張スリーブの変位、換言すると引抜方向における拡張スリーブの変位を抑止する。肩部は、拡張スリーブの係止面を有し、係止面は、環状又は少なくとも一部が途切れた環状であることに加え、ボルトの長手方向軸と垂直であることが好ましい。肩部が拡張コーンとねじ部の間で軸方向に及び／又は拡張スリーブとねじ部の間で軸方向に位置すると都合がよい。ボルトが自らを囲む環状鍔部を有し、鍔部が具体的にはボルトと一体的に形成され及び／又はボルト上に少なくとも最大の断面点が形成され、拡張スリーブの係止部の肩部が鍔部の正面側に形成される。

回転止め突出部はボルトと一体形成されることが好ましく、製造の観点からも有利である。本発明では、回転止め突出部が肩部、具体的には拡張スリーブ用の肩部に形成される係止面を基点とし、具体的には回転止め突出部が肩部及び／又は係止面から軸方向に突出及び／又は肩部及び／又は係止面と直接合体する。

回転止め突出部の軸方向の長さが拡張スリーブの軸方向の最大長さの０．１倍未満で、回転止め突出部の軸方向の長さが拡張スリーブの軸方向と垂直に測定される最大厚さより小さく、及び／又は回転止め突出部の軸方向の長さがボルトの最大直径の０．１倍未満であると特に有利である。これら態様において、回転止め突出部は、拡張工程の最初の段階において高確度で拡張スリーブから分離される。ボルトの直径は、その長手方向軸と垂直に測定されると好都合である。

さらに、回転止め突出部が、特に少なくとも部分的に、ボルト、特にボルトの径方向に面した拡張スリーブの内部に対して摩擦を起こすように作用すると特に好都合である。この特定の態様において、特にアンカが掘削孔に打ち込まれた後及び／又は拡張工程の当初に、拡張スリーブは少なくとも部分的に径方向外側に向けて回転止め突出部を覆う。これは、例えば、単にボルトを金属帯で包むといった、製造の観点から特に簡単な手法で実施することができる。さらに、この場合に回転止め突出部は、拡張スリーブの最初のセンタリングに用いることもできる。部材の形状による嵌込接続又は摩擦及び形状による嵌込の組み合わせによる接続を行うために、拡張スリーブの内側に回転止め突出部を収容する径方向の窪みが設けられる。しかし、拡張スリーブの内側は、回転止め突出部の領域では滑らかである。回転止め突出部が作用する拡張スリーブの内側は、具体的にはスリーブ状及び／又は少なくとも略円筒形状を有し、及び／又はボルトのネック領域に面している。拡張スリーブとボルトの間には、少なくとも部分的な摩擦による回転止めが存在し、それは回転止め突出部によるものであることが好ましい。これには、具体的にはボルトの長手方向軸の周りでの回転止め突出部に対するスリーブの回転運動が回転止め突出部の表面と拡張スリーブの内面の摩擦を起こすように、回転止め突出部が内側から径方向に、拡張スリーブに対して押圧することも含まれる。

回転止め突出部の軸方向に於ける高さの最大測定値は、ボルトに設けられたねじ部のピッチより小さいことが好ましい。これは、必要とされる変形が比較的小さくて済むため、製造の観点からは都合がよい。

本発明のもう１つの特定の態様では、ボルトは少なくとも１つの追加の回転止め突出部を有することが好ましい。これによって、回転止めの信頼性をさらに向上させることが可能になる。さらに、回転止め突出部が複数あれば、非常に簡単に拡張スリーブをボルトに対してセンタリングすることが可能になり、その結果拡張工程の当初に明確に規定された力の比が成立するようにできる。少なくとも合計３つの回転止め突出部を配置することが好ましい。この構成では、拡張工程の当初に、回転止め突出部に焦点を合わせて非常に容易に摩擦を加えることができることから、信頼性がさらに高まる。回転止め突出部が複数あれば、１つの回転止め突出部について本明細書で説明した機能が、回転止め突出部単体、回転止め突出部の一部、又は回転止め突出部全体で利用が可能となる。複数の回転止め突出部を配置する場合、具体的にはボルトの周囲に等間隔に配置することができる。

さらに、拡張スリーブが、特に軸方向のスロットを少なくとも１つ有するようにできる。このスロットにより、拡張工程が容易になり、２つの隣接する拡張区分を分離することができる。スロットが配置されると、ボルトはスロットと係合するロッキング突出部を有することができる。この場合、形状がかみ合うように作用する、さらなる回転止めを設けることができる。スロットは、拡張スリーブの先端部及び／又は後端部まで延びていることが好ましい。

本発明において、ねじ部は具体的にはオスのねじ部である。これは管理面において都合がよい。ねじ部は、引抜方向の張力をボルトに加えるために用いられる。特に、引抜方向の方向ベクトルは、拡張コーンからねじ部に向かう。

本発明のもう１つの特定の態様は、特にメスねじを有するナットがねじ部に配置されていることを特徴とする。このナットは、取り付け部品の取り付け及び拡張コーンを含むボルトを拡張スリーブに引き込むために用いることができる。このナットは、具体的にはボルトの長手方向軸の回りのねじ部に回転可能に配置されている。本発明による対応するピッチを有するねじ部が、特にナットの内側に設けられ得る。

添付の図面で模式的に示した、好ましい実施例に基づき、以下でより詳細に本発明について説明する。以下で示す本発明の実施例の個別の機能を単独で実施することも、組み合わせて実施することも基本的に可能である。

コンクリート基板に設置された、第１の具体的な実施例の、拡張アンカの長手方向の部分的な断面図である。 拡張スリーブを有する図１のアンカのボルトの斜視図である。 拡張スリーブを有しない図１のアンカのボルトの斜視図である。 図１のアンカのボルトの長手方向の断面図である。 図４の領域Ｘにおける図１のボルトの側面図である。 拡張スリーブを有する図１のアンカのボルトにおける、図５のＡ−Ａ断面を示す図である。

各図は、本発明の拡張アンカ１の１つの実施例を示す。拡張アンカ１は、ボルト１０と、ボルト１０を環状に囲む拡張スリーブ２０とを有する。先端部５１の領域では、ボルト１０は拡張スリーブ２０用の拡張コーン１２を有し、この拡張スリーブ２０はネック領域１１において後方に常時隣接されている。拡張コーン１２は、ボルト１０に固定して配置されるが、ボルト１０と一体に形成されることが好ましい。

ネック領域１１において、ボルト１０は実質的に一定の、好ましくは円筒形の断面を有する。拡張コーン１２に隣接して、ボルト１０の表面が傾斜面１３として形成され、ボルト１０の直径は第１端５１に向かって大きくなる。換言すると、ボルト１０の拡張コーン１２は、ネック領域１１を起点に第１端５１に向かって拡張する。拡張コーン１２上の傾斜面１３は、厳密に数学的に言うと円錐形だが、これは必ずしもそうでなくてもよい。

拡張コーン１２とは逆向きのネック領域１１側では、ボルト１０は環状の肩部１７として設計される拡張スリーブ２０用の係止部を有する。ボルトは、後端部５２の領域において、ボルト１０に張力をかけるためのオスのねじ部として構成されるねじ部１８を有する。このねじ部１８に、ナット８が着座する。

図２及び図６に特に示すように、拡張スリーブ２０は拡張スリーブ２０の拡張を容易にする、軸方向に延びるスロット２２及び２２’を有する。

拡張アンカ１が設置される際には、ボルト１０の先端部５１がボルト１０の長手方向軸１００の方向に、装着部６を通して図１の基材（被設置部材）５の掘削孔９９に押し込まれる。拡張スリーブ２０が拡張コーン１２から変位するのを制限する肩部１７により、拡張スリーブ２０も掘削孔９９に導入される。次に装着部６と接触しているナット８を締め付けて、長手方向軸１００と平行な引抜方向１０１に、ボルト１０が再度掘削孔９９から若干引き抜かれる。掘削孔９９の略円筒形の壁９８に対する摩擦により、拡張スリーブ２０は掘削孔９９に留まり、その結果としてボルト１０は拡張スリーブ２０に対して変位する。この変位の間に、拡張スリーブ２０が傾斜面１３により自らの先端部の領域で径方向に拡張されるとともに掘削孔９９の壁９８に押圧されるように、ボルト１０の拡張コーン１２の傾斜面１３が拡張スリーブ２０により深く貫入する。この仕組みにより、拡張アンカ１が基材５に固定される。基材５に固定されている拡張アンカ１の設置状況は、図１が示す通りである。

図３、図５、及び図６は特に３つの回転止め突出部８０、８０’、８０’’を有するボルト１０を示す。回転止め突出部８０、８０’、８０’’は、ボルト１０のネック領域１１に配置され、肩部１７を起点とする。換言すると、肩部１７に直に隣接している。図６が具体的に示す通り、８０、８０’、８０’’は、ボルト１０の断面に見られるように、ボルト１０の周辺において等間隔で配置されている。図６がさらに示す通り、回転止め突出部８０、８０’、８０’’が内側から拡張スリーブ２０の略円筒形の内部２１を径方向に押圧する。このようにして回転止め突出部８０、８０’、８０’’は、拡張スリーブ２０とボルト１０の間の摩擦を増加させ、アンカの設置中に拡張スリーブ２０に対するボルト１０の好ましくない滑動を妨げる。実施例により、回転止め突出部８０、８０’、８０’’が表面的にのみ作用するか、拡張スリーブ２０のある程度深くまで押圧され、形状による係止と摩擦による嵌込とによる回転結合を実行される。

図５が特に示す通り、回転止め突出部８０の軸方向の長さＩ、換言すると、長手方向軸１００の方向の最大長さは、以下の式の通りねじ部１８のピッチｐより小さくなる。
Ｉ＜ｐ

よって、回転止め突出部８０は、設置工程の最初にのみ作用するうえ、拡張工程が進んで、拡張スリーブ２０が肩部１７から拡張コーン１２に向かって若干変位すると、すぐに拡張スリーブ２０から離れる。具体的には、これによって、アンカが設置される際に、回転止め突出部８０が拡張スリーブ２０と拡張コーン１２の間の相互作用を妨げないことが保証される。

別の考え方として、起回転止め突出部８０の軸方向の長さＩは、図４が示す通り、具体的には肩部１７に配置されたボルト１０の最大直径ｄｍａｘの１０分の１より小さい。もう１つの別の考え方では、回転止め突出部８０の軸方向の長さＩは、図１が示す通り拡張スリーブ２０の軸方向の最大長さＩｓ，ｍａｘの１０分の１より小さい。さらにもう１つの別の考え方では、回転止め突出部８０の軸方向の長さＩは、図６が示す通り長手方向軸１００と垂直に測定される拡張スリーブ２０の最大厚さｔｓ，ｍａｘよりも小さい。

図２及び図６が示す通り、拡張スリーブ２０は掘削孔壁９８でより効果的に固定するために外部突出部９０、９１を有してもよい。例えば、これらは、図６に見られる通りの拡張スリーブ２０の内部２１に対応する凹部が形成されるように、径方向の押し出しとして設計してもよい。

Claims (7)

1. ボルト（１０）と
   前記ボルト（１０）を囲む拡張スリーブ（２０）とを備え、
   前記ボルト（１０）は、前記拡張スリーブ（２０）に引き込まれる際に前記拡張スリーブ（２０）を拡張する拡張コーン（１２）を前記ボルト（１０）の先端部（５１）の領域に有し、
   前記ボルト（１０）は、前記ボルト（１０）に張力を加えるためのねじ部（１８）を有し、
   前記ボルト（１０）は、前記拡張コーン（１２）からの前記拡張スリーブ（２０）の変位を制限する肩部（１７）を有し、
   前記ボルト（１０）は、前記ボルト（１０）に対する前記拡張スリーブ（２０）の回転止めのための少なくとも１つの回転止め突出部（８０）を有し、前記回転止め突出部は前記肩部（１７）を起点として前記ボルト（１０）上で径方向外側に突出し、
   前記回転止め突出部（８０）の軸方向の長さ（Ｉ）が前記ボルトに配置された前記ねじ部（１８）のピッチ（ｐ）の２倍の値よりも小さい
   拡張アンカ（１）。
2. 前記回転止め突出部（８０）の前記軸方向の長さ（Ｉ）が前記ボルトに配置された前記ねじ部（１８）の前記ピッチ（ｐ）よりも小さく、
   前記回転止め突出部（８０）の前記軸方向の長さ（Ｉ）が前記拡張スリーブ（２０）の軸方向の最大長さ（Ｉ_{ｓ，ｍａｘ}）の０．１倍の値より小さく、
   前記回転止め突出部（８０）の前記軸方向の長さ（Ｉ）が前記拡張スリーブ（２０）の軸方向と垂直に測定される最大厚さ（ｔ_{ｓ，ｍａｘ}）未満であり、及び／又は
   前記回転止め突出部（８０）の前記軸方向の長さ（Ｉ）が前記ボルト（１０）の軸方向の最大直径（ｄ_ｍａｘ）の０．１倍の値よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の拡張アンカ（１）。
3. 前記回転止め突出部（８０）が前記ボルト（１０）に面する前記拡張スリーブ（２０）の内部（２１）に対して作用する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の拡張アンカ（１）。
4. 前記ボルトが少なくとも１つの追加の回転止め突出部（８０’，８０’’）を有する、ことを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の拡張アンカ（１）。
5. 前記拡張スリーブ（２０）が少なくとも１つのスロット（２２）を有する、ことを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の拡張アンカ（１）。
6. 前記ねじ部（１８）がオスのねじ部である、ことを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の拡張アンカ（１）。
7. 前記ねじ部（１８）に対応するねじを有するナット（８）が前記ねじ部（１８）に配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の拡張アンカ（１）。

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