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Die Erfindung betrifft einen Spreizanker mit einem Innengewinde mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Ein derartiger Spreizanker ist aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 203 03 806 U1 bekannt. Der Spreizanker ist als Innengewindeanker ausgeführt, der einen Spreizbereich aufweist, an dem eine Spreizhülse axial verschiebbar auf einem konischen Spreizabschnitt angeordnet ist. Zur Montage eines Anbauteils an einem Untergrund wird in das Innengewinde des Spreizankers zunächst eine Schraube so weit eingedreht, bis sie an einem in der Innengewindebohrung angeordneten Abstandselement ansteht. Dann wird der Spreizanker in Durchsteckmontage in ein Bohrloch eingebracht, bis sich der Spreizbereich in einer gewünschten Tiefe im Untergrund befindet, so dass die Spreizhülse die Bohrlochwand berührt. „Durchsteckmontage” bedeutet, dass der Anwender zunächst ein Bohrloch durch das Anbauteil hindurch und im Untergrund erstellt, in das der Spreizanker dann, durch das Anbauteil in den Untergrund, eingebracht wird. Nach dem Einbringen des Spreizankers in das Bohrloch, wird die Schraube weiter in das Innengewinde eingedreht, so dass der Spreizanker nach hinten, entgegen der Einbringrichtung bewegt und die Spreizhülse über den konischen Abschnitt gezogen wird. Die Spreizhülse wird hierdurch verspreizt und der Spreizanker im Bohrloch befestigt. Beim Eindrehen der Schraube zum Verspreizen des Spreizankers wird das Abstandselement gestaucht. Da das Stauchen zu einem Anstieg des zum Einschrauben notwendigen Drehmoments führen kann, ist für den Anwender nicht eindeutig zu erkennen, ob der Anstieg des Drehmoments durch das ordnungsgemäße Verspreizen der Spreizhülse oder durch das Stauchen des Abstandselements verursacht wird. Dies kann dazu führen, dass der Anwender durch das Stauchen des Abstandselements einen Drehmomentanstieg wahrnimmt und den Setzvorgang abbricht, obwohl der Spreizanker noch nicht ordnungsgemäß verspreizt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist, einen verbesserten Spreizanker mit Innengewinde vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spreizanker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Spreizanker weist ein Innengewinde zur Befestigung eines Anbauteils an einem Untergrund auf. Das Innengewinde ist in einer Bohrung an einem Schaft des Spreizankers angeordnet und erstreckt sich insbesondere mittig und in axialer Richtung des Spreizankers. Der Spreizanker weist zudem einen Spreizbereich auf, an dem eine Spreizhülse axial verschiebbar angeordnet ist. Insbesondere weist der Spreizbereich einen konischen Spreizabschnitt auf, wobei sich der Querschnitt des Spreizabschnitts in Einbringrichtung vergrößert. Beispielsweise ist der Spreizabschnitt als kegelstumpfförmiger Spreizkonus ausgeführt. Um zur Vormontage einer Schraube die Tiefe zu begrenzen, bis zu der die Schraube in das Innengewinde eingeschraubt werden kann, ist in der Bohrung ein Abstandselement angeordnet, das unter Wirkung einer Druckkraft in axialer Richtung verkürzbar ist, so dass die Schraube zur Montage des Ankers weiter eingeschraubt werden kann. Um die Montagefreundlichkeit des Spreizankers zu verbessern, schlägt die Erfindung vor, dass das Abstandselement so gestaltet ist, dass es unter Wirkung der Druckkraft knickt und/oder bricht. Wird eine Schraube in das Innengewinde, insbesondere von Hand eingeschraubt, so stößt die Schraube mit ihrer Spitze am Abstandselement an, wenn die Schraube einen gewünschten Abstand von dem einbringseitig vorderen Ende der Bohrung aufweist. Der Spreizanker kann mit der eingesetzten Schraube in Durchsteckmontage in ein Bohrloch eingeführt werden, bis der Schraubenkopf am Anbauteil anliegt. Mit dem Abstandselement wird sichergestellt, dass die Schraube nicht vollständig in das Innengewinde eingeschraubt ist, so dass die Schraube zum Verspreizen des Spreizankers weiter in das Innengewinde eingeschraubt werden kann. Hierfür wird durch das Aufbringen eines Drehmoments auf die Schraube auf das Abstandselement eine axiale Druckkraft ausgeübt. Das Abstandselement ist unter der Wirkung der Druckkraft in axialer Richtung verkürzbar und es ist erfindungsgemäß derart gestaltet, dass es unter Wirkung der Druckkraft knickt und/oder bricht. Das geknickte Abstandelement verbleibt beziehungsweise die Teile des zerbrochenen Abstandselements verbleiben im vorderen Teil der Bohrung, wo sie das Eindrehen der Schraube nicht behindern. Zum Verspreizen des Spreizankers muss daher, nachdem die Schraube am Abstandselement anliegt, das Drehmoment auf die Schraube bis zum Knicken oder Brechen des Abstandselements erhöht werden. Nach dem Knicken oder Brechen des Abstandselements fällt das Drehmoment spürbar ab. Durch das Knicken und/oder Brechen verringert sich der Widerstand, den das Abstandselement der Schraube entgegensetzt. Die Schraube kann nach dem Knicken und/oder Brechen des Abstandselements ohne merklichen Widerstand weiter in das Innengewinde eingeschraubt werden. Erst durch das Spreizen der Spreizhülse steigt der Widerstand, der der Spreizanker dem Einschrauben der Schraube entgegensetzt wieder spürbar an. Der Anwender kann das Ansteigen des Drehmoments somit eindeutig dem ordnungsgemäßen Verspreizen des Spreizankers zuordnen. Dies führt zu einer gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Spreizanker erhöhten Prozesssicherheit.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spreizankers ist das Abstandselement als Ring ausgebildet. Ein ringförmiges Abstandselement ist in seiner Funktion sehr zuverlässig und zudem kostengünstig und einfach herstellbar. Insbesondere ist das Abstandselement, bevor es in die Bohrung eingeführt wird, kreisringförmig. Das ringförmige Abstandselement weist eine Öffnung auf, die insbesondere so orientiert ist, dass eine Flächennormale zu einer Ebene, die die Öffnung verschließt, im Wesentlichen normal zur Längsachse des Spreizankers steht. Beim Eindrehen einer Schraube wird das ringförmige Abstandselement durch die Drehbewegung der Schraube tordiert, wodurch sich die Form des Abstandselements von einem Ring zu einer „Acht” verändert, die auf Grund der Einschnürung auf eine Druckkraft instabil reagiert und relativ leicht ausknickt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spreizankers weist ein Abstandselement mit einem stabförmigen Abschnitt auf, der im Wesentlichen in axialer Richtung verläuft. Das Abstandselement kann den stabförmigen Abschnitt schon vor dem Einbringen in die Bohrung aufweisen. Alternativ kann der stabförmige Abschnitt erst durch eine Verformung beim Einbringen des Abstandselements in die Bohrung entstehen. Der im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufende stabförmige Abschnitt erleichtert das Knicken des Abstandselements, da der stabförmige Abschnitt als Knickstab wirkt, der so ausgelegt ist, dass er unter der Wirkung einer bestimmten Druckkraft in axialer Richtung ausknickt und versagt, wodurch das Abstandselement in axialer Richtung leicht zusammengedrückt werden kann. Durch die Verwendung eines stabförmigen Abschnitts am Abstandselement kann das Abstandselement auf einfache Weise so gestaltet werden, dass es unter einer bestimmten Druckkraft in axialer Richtung verkürzbar ist, wobei die erforderliche Druckkraft relativ genau vorgegeben werden kann.
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Vorzugsweise weist das Abstandselement eine Sollbruchstelle und/oder eine Sollknickstelle auf, die das Knicken und/oder Brechen des Abstandselements erleichtert. Insbesondere ist die Sollbruchstelle bzw. die Sollknickstelle in Form einer lokalen Querschnittsschwächung ausgeführt, beispielsweise in Form einer Einkerbung oder Einschnürung. Die Einschnürung ist beispielsweise an dem stabförmigen Abschnitt des Abstandselements angeordnet, was ein Knicken bzw. ein Brechen des stabförmigen Abschnitts erleichtert. Zusätzlich oder alternativ besteht das Abstandselement aus einem spröden Werkstoff, der unter einer Druckkraft schlagartig versagt und sich nur geringfügig elastisch verformt. Beispielsweise kann das Abstandselement aus einen faserverstärkten Kunststoff mit einem hohen Faseranteil bestehen.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass das Abstandselement in der Bohrung klemmend angeordnet ist. Insbesondere weist das Abstandselement einen Durchmesser auf, der zumindest lokal größer ist, als der Innendurchmesser der Bohrung. Weicht der Querschnitt des Abstandselements lokal oder ganz von einem kreisförmigen Querschnitt ab, so ist mit Durchmesser der Durchmesser eines den Querschnitt des Abstandselements umschreibenden Umkreises zu verstehen. Beispielsweise weist ein als Ring ausgebildetes Abstandselement Übermaß gegenüber dem Durchmesser der Bohrung mit dem Innengewinde auf. Wird das kreisringförmige Abstandselement in die Bohrung eingeführt, so wird es in radialer Richtung gedrückt, so dass es die Form einer Ellipse annimmt und elastisch klemmend in der Bohrung gehalten wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1a bis 1c einen ersten erfindungsgemäßen Spreizanker in verschiedenen Einbauzuständen jeweils in einer Schnittdarstellung;
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2 einen zweiten erfindungsgemäßen Spreizanker in einem der 1a entsprechenden Einbauzustand in einer Schnittdarstellung; und
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3a bis 6 verschiedene weitere erfindungsgemäße Abstandselemente in Schnittdarstellungen.
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In den 1a bis 1c ist ein erster erfindungsgemäßer Spreizanker 1 dargestellt. Mit dem Spreizanker 1 ist ein Anbauteil 2 mit einer Schraube 3 an einem Untergrund 4 befestigt. Der Spreizanker 1 weist einen Schaft 5 auf, in den eine Bohrung 6 mit einem Innengewinde 7 eingebracht ist. Die Bohrung 6 mit dem Innengewinde 7 nimmt die Schraube 3 auf. In Einbringrichtung vor dem Schaft 5 ist am Spreizanker 1 ein Spreizbereich 8 angeordnet, mit einem konischen Spreizabschnitt 9 in Form eines Kegelstumpfs, der sich in Einbringrichtung im Querschnitt erweitert. Am Spreizbereich 8 ist eine Spreizhülse 10 axial verschiebbar angeordnet, so dass die Spreizhülse 10 zum Verspreizen des Spreizankers 1 über den Spreizabschnitt 9 geschoben werden kann. In die Bohrung 6 ist ein Abstandselement 11 eingeschoben, das am in Einbringrichtung vorderen Ende der Bohrung 6 angeordnet ist. Die Schraube 3 wird zunächst von Hand so weit in das Innengewinde 7 der Bohrung 6 eingeschraubt, bis sie am Abstandselement 11 anliegt. Die Anlage am Abstandselement 11 bewirkt eine Erhöhung des Eindrehwiderstands der Schraube 3, so dass der Anwender spürbar merkt, wenn die Schraube 3 so weit in die Bohrung 6 eingeschraubt ist, dass sich die Schraube 3 in einer gewünschten Vormontagestellung befindet. Das Abstandselement 11 ist als Ring mit einer Öffnung 12 ausgebildet und ist, wenn sich das Abstandselement 11 noch außerhalb der Bohrung 6 des Spreizankers 1 befindet, im Wesentlichen kreisringförmig. Da der Durchmesser des Kreisrings größer als der Durchmesser der Bohrung 6 ist, verformt sich das aus Kunststoff hergestellte Abstandselement 11 beim Einbringen in die Bohrung 6 elastisch und nimmt eine etwa ovale Form an, die in Richtung der Längsachse des Spreizankers 1 gestreckt ist. Auf Grund der elastischen Verformung wird das Abstandselement 11 klemmend in der Bohrung 6 gehalten. Die Öffnung 12 des ringförmigen Abstandselements 11 ist so orientiert, das eine Flächennormale zur Öffnung 12 die Längsachse des Spreizankers 1 im Wesentlichen orthogonal schneidet. Beim Einbringen des Abstandselements 11 in die Bohrung 6 wird das Abstandselement 11 so verformt, dass es zwei stabförmige Abschnitte 13 aufweist, die im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufen.
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Der sich in der Vormontagestellung befindliche Spreizanker 1 wird in ein durch das Anbauteil 2 durchgehendes und in den Untergrund 4 reichendes Bohrloch 14 in Durchsteckmontage, also durch das Anbauteil 2 hindurch, eingebracht. Der Spreizanker 1 wird so weit in das Bohrloch 14 eingeschoben, bis die Schraube 3 mit einem am Schraubenkopf angeformten radial abstehenden Bund 15 am Anbauteil 2 anliegt. Zum Verspreizen des Spreizankers 1 und zum Befestigen des Anbauteils 2 am Untergrund 4 wird, wie in 1b dargestellt, die Schraube 3 werkzeugbetätigt weiter in das Innengewinde 7 eingedreht, so dass der Spreizanker 1 entgegen der Einbringrichtung aus dem Bohrloch 14 gezogen wird. Da die Spreizhülse 10 durch Reibung an der Wand des Bohrlochs 14 gehalten ist, wird der konische Spreizabschnitt 9 in die Spreizhülse 10 hinein gezogen, wodurch die Spreizhülse 10 aufgespreizt wird. Durch das Eindrehen der Schraube 3 wird auf das Abstandselement 11 eine Druckkraft ausgeübt, so dass sich das Abstandselement 11 in axialer Richtung verkürzt und gegen die Schraube 3 und das vordere Ende der Bohrung 6 verspannt. Durch das Verspannen entsteht zwischen der Schraube 3 und dem einbringseitig hinteren Ende des Abstandselements 11 eine so große Reibung, dass das ringförmige Abstandselement 11 tordiert und dabei die Form einer Acht annimmt, wobei sich eine Einschnürung 16 bildet. Aufgrund der Einschnürung 16, die als Sollknickstelle wirkt, reagiert das Abstandselement 11 instabil auf die durch die Schraube 3 auf das Abstandselement 11 aufgebrachte Druckkraft, so dass das Abstandselement 11 bei weiterem Eindrehen der Schraube 3 zusammenknickt und dem Eindrehen der Schraube 3 keinen spürbaren Widerstand entgegensetzt (1c). Das für das Eindrehen der Schraube 3 notwendige Drehmoment ist in diesem Zustand im Wesentlichen allein durch die Kraft bedingt, die zum Aufspreizen der Spreizhülse 10 durch Einziehen des konischen Spreizabschnitts 9 in die Spreizhülse 10 hinein notwendig ist.
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Um das Knicken des Abstandselements 11 weiter zu vereinfachen, kann am Abstandselement 11 eine Sollbruchstelle in Form einer lokalen Querschnittsschwächung vorgesehen werden. Alternativ kann das Abstandselement 11 aus einem spröden Werkstoff hergestellt werden, beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff mit einem hohen Faseranteil.
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2 zeigt einen der 1a entsprechenden Einbauzustand eines zweiten erfindungsgemäßen Spreizankers 101, wobei der Spreizanker 101 sich nur durch die Ausgestaltung des Abstandselements 21 vom Spreizanker 1 der 1a bis 1c unterscheidet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird nur das sich unterscheidende Abstandselement 21 näher erläutert. Das Abstandselement 21 ist hantelförmig ausgebildet, mit zwei an den Enden eines zylindrischen stabförmigen Abschnitts 23 angeordneten zylinderförmigen Scheiben 17. Die Längsachse des zylindrischen stabförmigen Abschnitts 23 entspricht im Wesentlichen der Längsachse des Spreizankers 101 und bildet die Flächennormale zu den Deckflächen der beiden zylinderförmigen Scheiben 17. Der stabförmige Abschnitt 23 und die beiden Scheiben 17 sind einstückig als Spritzgussteil aus faserverstärktem Kunststoff mit einem hohen Faseranteil hergestellt, also einem Werkstoff, der im Vergleich zu nichtverstärktem Kunststoff relativ spröde ist. Der Durchmesser der beiden Scheiben 17 entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser der Bohrung 6, derart, dass das Abstandselement 21 klemmend in der Bohrung 6 gehalten ist. Der stabförmige Abschnitt 23 weist mittig zwischen den beiden zylinderförmigen Scheiben 17 eine Querschnittsschwächung 18 als Sollbruchstelle auf, die als radialer V-förmiger Einstich ausgeformt ist. Wird die Schraube 3 über die Vormontagestellung hinaus in das Innengewinde 7 des Spreizankers 101 eingedreht, so bricht das Abstandselement 21 bei einer definierten Druckkraft an der Querschnittsschwächung 18, so dass das Abstandselement 21 dem weiteren Eindrehen der Schraube 3 keinen nennenswerten Widerstand mehr entgegensetzt.
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Weitere alternative Ausführungsformen des Abstandselements 21 zeigen die 3 bis 6. Die vier in diesen Figuren dargestellten Abstandselemente 31, 41, 51, 61 sind ebenfalls hantelförmig aus faserverstärktem Kunststoff mit großem Faseranteil ausgeführt. Bei dem in den 3a und 3b dargestellten Abstandselement 31 ist ein Teil des stabförmigen Abschnitts 33 als Hohlkörper ausgeführt (3a), in den der andere, mit einer Spitze 19 versehene Teil des stabförmigen Abschnitts 33 beim Stauchen Eindringen kann, wodurch der Hohlkörper aufgespreizt wird (3b), um das Verkürzen des Abstandselements 31 zu erleichtern. Das in 4 dargestellte Abstandselement 41 weist dagegen mehrere relativ schlanke stabförmige Abschnitte 43 mit geringem Querschnitt und großer Knicklänge auf, so dass die Abschnitte 43 schon unter einer relativ geringen Druckkraft ausknicken können. Das in 5 dargestellte Abstandselement 51 weist dagegen eine relativ stark ausgeprägte einseitige nutartige Querschnittsschwächung 58 als Sollbruch- bzw. Sollknickstelle auf, während das Abstandselement 61 der 6 mehrere nutartige Querschnittsschwächungen 68 als Sollbruch- beziehungsweise Sollknickstellen aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 101
- Spreizanker
- 2
- Anbauteil
- 3
- Schraube
- 4
- Untergrund
- 5
- Schaft
- 6
- Bohrung
- 7
- Innengewinde
- 8
- Spreizbereich
- 9
- konischer Spreizabschnitt
- 10
- Spreizhülse
- 11, 21, 31, 41, 51, 61
- Abstandselement
- 12
- Öffnung des Abstandselements 11
- 13, 23, 33, 43, 53, 63
- stabförmiger Abschnitt
- 14
- Bohrloch
- 15
- Bund
- 16
- Einschnürung
- 17
- zylinderförmige Scheibe
- 28, 38, 58, 68
- Querschnittsschwächung
- 19
- Spitze
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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