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Die Erfindung betrifft eine Schraube mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und einen Spreizdübel für die Befestigung von Dämmstoffplatten nach Anspruch 8.
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Aus der Patentschrift
EP 1 767 794 B1 ist ein Spreizdübel für die Befestigung von Dämmstoffplatten bekannt, der einen Halteteller zum Haften einer Dämmstoffplatte aufweist und als Hohlschaft mit einem Spreizbereich ausgebildet ist. Der Halteteller ist über eine rohrartige Hülse mit einem Spreizbereich zur Verankerung des Spreizdübels in einem Untergrund verbunden. Der Halteteller des Spreizdübels liegt an der dem Untergrund abgewandten Seite der Dämmstoffplatte an und nimmt Zugkräfte auf, die bei einer Windsogbelastung der Dämmstoffplatte entstehen. Zur Verankerung des Spreizdübels im Untergrund wird in den Hohlschaft eine Schraube eingedreht, die den Spreizbereich aufspreizt. Statt einer Schraube aus Metall, wie sie bei herkömmlichen Spreizdübeln üblich ist, wird eine Schraube aus Kunststoff verwendet, um die Ausbildung einer Wärmebrücke zu vermeiden. Da eine Schraube aus Kunststoff im Vergleich zu einer Schraube aus Metall nur ein deutlich geringeres Drehmoment aufnehmen kann, besteht bei einer aus Kunststoff hergestellten Schraube die Gefahr, dass die Schraube beim Eindrehen in den Spreizbereich tordiert und bricht. Da das Brechen nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden kann, ist am Kopf der aus der Patentschrift
EP 1 767 794 B1 bekannten Schraube eine Sollbruchstelle angeordnet, die verhindert, dass die Schraube undefiniert an einer beliebigen Stelle bricht. Steigt beim Eindrehen der Schraube in den Spreizbereich das Drehmoment zu stark an, so bricht die Schraube an der vordefinierten Sollbruchstelle, die so am Kopf der Schraube angeordnet ist, dass der Gewindeabschnitt der Schraube im Spreizbereich verbleibt und der Spreizdübel die Dämmstoffplatte sicher verankert, obwohl die Schraube gebrochen ist.
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Nachteilig an der bekannten Schraube ist, dass beim Brechen der Sollbruchstelle der Kopf der Schraube zerstört wird. Mit der bekannten Schraube ist es daher nicht möglich, eine Zugkraft vom Halteteller oder einem hinteren Teil des Spreizdübels über die Schraube in den Spreizbereich und über den Spreizbereich in den Untergrund einzuleiten. Der Hohlschaft des Spreizdübels muss daher relativ stabil und dickwandig ausgebildet sein, damit die Zugkraft vom Halteteller über den Hohlschaft auf den Spreizbereich übertragen werden kann, wodurch der Spreizdübel in der Herstellung relativ teuer ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine derartige Schraube aus Kunststoff für einen Spreizdübel zu schaffen, die auch dann Zugkräfte von einem hinteren Teil des Spreizdübels auf den Spreizbereich übertragen kann, wenn die Schraube an der Sollbruchstelle gebrochen ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Schraube weist einen Gewindeabschnitt auf, der einbringseitig vor dem Kopf der Schraube angeordnet ist. Die Schraube ist aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Polyamid. Der Gewindeabschnitt dient zum Eindrehen der Schraube in einen Hohlschaft eines Spreizdübels, insbesondere zum Eindrehen der Schraube in einen Spreizbereich des Spreizdübels, wobei der Gewindeabschnitt den Spreizbereich spreizt, aber auch durch den Eingriff des Gewindes in den Spreizbereich Zugkräfte von der Schraube auf den Spreizbereich übertragen kann. Der Kopf der Schraube befindet sich am in Einbringrichtung hinteren Ende der Schraube. Die Einbringrichtung ist die Richtung, in die die Schraube in einen Spreizdübel planmäßig eingebracht wird. Zwischen dem Gewindeabschnitt und dem Kopf der Schraube kann ein Schaftabschnitt angeordnet sein, der beispielsweise zylindrisch und ohne Gewinde ausgebildet ist. Zum Eindrehen der Schraube in einen Spreizdübel ist am Kopf der Schraube eine Werkzeugaufnahme für ein Drehwerkzeug angeordnet. Die Werkzeugaufnahme ist beispielsweise als Innenmehrkant, sternförmiges Profil oder Außenmehrkant ausgebildet, wobei bevorzugt wird, wenn die Werkzeugaufnahme nicht über das hintere Ende der Schraube übersteht. Am Kopf der Schraube ist zudem eine Sollbruchstelle angeordnet. Die Sollbruchstelle bricht, wenn über die Werkzeugaufnahme ein Drehmoment auf die Schraube aufgebracht wird, das eine bestimmte Größe überschreitet.
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Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Schraube aus Kunststoff ist, dass der Kopf der Schraube eine rückseitige Aufnahmeöffnung aufweist, in der ein Werkzeugaufnahmeelement angeordnet ist. Bei dem Werkzeugaufnahmeelement handelt es sich nicht um die eigentliche Werkzeugaufnahme. Die Werkzeugaufnahme ist am und/oder im Werkzeugaufnahmeelement angeordnet, wobei das Werkzeugaufnahmeelement mit dem Kopf der Schraube durch die Sollbruchstelle drehfest verbunden ist. Bricht beim Eindrehen der Schraube die Sollbruchstelle, so bleibt der Kopf der Schraube intakt. Nur das Werkzeugaufnahmeelement löst sich vom Kopf der Schraube. Der Kopf der Schraube bleibt zugfest mit dem Gewindeabschnitt verbunden, so dass Zugkräfte auch nach dem Brechen der Sollbruchstelle vom Kopf der Schraube, insbesondere vom hinteren Ende der Schraube, auf den Gewindeabschnitt übertragen werden können. Die erfindungsgemäße Schraube kann somit planmäßig zur Übertragung von Zugkräften eingesetzt werden, unabhängig davon, ob beim Eindrehen der Schraube die Sollbruchstelle bricht oder nicht.
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Die Sollbruchstelle kann beispielsweise als eine Art Verbindungssteg zwischen dem Kopf der Schraube und dem Werkzeugaufnahmeelement ausgeführt sein. Aber auch eine Materialschwächung oder die Ausbildung von Ausnehmungen im Bereich zwischen dem Kopf der Schraube und dem Werkzeugaufnahmeelement sind Beispiele für eine mögliche Ausbildung der Sollbruchstelle, wobei diese Aufzählung weitere Möglichkeiten nicht ausschießt. Die Sollbruchstelle kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein.
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Die erfindungsgemäße Schraube wird vorzugsweise in einen Spreizdübel für die Befestigung von Dämmstoffplatten nach Anspruch 8 eingesetzt. Der Spreizdübel weist einen Spreizbereich zur Verankerung des Spreizdübels in einem Untergrund und einen Halteteller zum Halten einer Dämmstoffplatte auf. Die erfindungsgemäße Schraube dient zum Spreizen des Spreizbereichs. Zudem überträgt die Schraube Zugkräfte von einem hinteren Teil des Spreizdübels, an dem der Halteteller angeordnet ist, auf den Spreizbereich. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Schraube kann ein zwischen dem hinteren Teil des Spreizdübels und dem Spreizbereich angeordneter Abschnitt des Spreizdübels relativ dünnwandig und somit kostengünstig aufgeführt werden, da der Abschnitt nicht mehr zur Kraftübertragung herangezogen werden muss.
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Zur Verwendung der erfindungsgemäßen Schraube in einem Spreizdübel für die Befestigung von Dämmstoffplatten ist vorzugsweise am Kopf der Schraube ein Kraftübertragungselement angeordnet, über das eine Zugkraft vom Spreizdübel auf die Schraube übertragen werden kann. Die erfindungsgemäße Schraube ist derart gestaltet, dass nach dem Brechen der Sollbruchstelle das Kraftübertragungselement weiterhin zugfest mit dem Gewindeabschnitt der Schraube verbunden ist. Insbesondere ist das Kraftübertragungselement am Kopf der Schraube als umlaufender Bund ausgebildet, insbesondere am hinteren Ende des Kopfs. Wird die erfindungsgemäße Schraube in einen Spreizdübel eingebracht, so überträgt das Kraftübertragungselement Zugkräfte vom hinteren Bereich des Spreizdübels, an dem der Halteteller angeordnet ist, auf die Schraube. Die Schraube leitet die Zugkräfte über den Gewindeabschnitt in den Spreizbereich des Spreizdübels ein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Schraube ist die Sollbruchstelle am einbringseitig vorderen Ende des Werkzeugaufnahmeelements angeordnet. Diese Anordnung erlaubt eine einfache und kostengünstige Herstellung der Schraube. Insbesondere ist die Sollbruchstelle zwischen dem einbringseitig vorderen Ende des Werkzeugaufnahmeelements und dem vorderen Ende der Aufnahmeöffnung angeordnet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Schraube ist die Sollbruchstelle in radialer Richtung zwischen dem Werkzeugaufnahmeelement und der Aufnahmeöffnung angeordnet. Diese Ausbildung schafft eine stabile Verbindung zwischen dem Werkzeugaufnahmeelement und den Kopf der Schraube, wobei die Schraube weiterhin kostengünstig herstellbar ist.
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Vorzugsweise ist die Aufnahmeöffnung im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. Ebenfalls ist bevorzugt, dass das Werkzeugaufnahmeelement im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, so dass die Sollbruchstelle beispielsweise an den Grundflächen und/oder den Mantelflächen der Zylinder ausgebildet werden kann. Allgemeiner ausgedrückt sind die Aufnahmeöffnung und das Werkzeugaufnahmeelement derart gestaltet, dass das Werkzeugaufnahmeelement in der Aufnahmeöffnung um die Längsachse drehbar ist, zumindest so weit, bis die Sollbruchstelle bricht. Zudem ist bevorzugt, dass die Sollbruchstelle mit dem Werkzeugaufnahmeelement und/oder dem Kopf der Schraube einstückig ist. Diese Ausgestaltungsformen ermöglichen für sich allein oder in Kombination eine einfache und kostengünstige Herstellung der erfindungsgemäßer Schraube.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen Spreizdübel für die Befestigung von Dämmstoffplatten mit einer erfindungsgemäßen Schraube in einer perspektivischen Schnittdarstellung;
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2 ein Detail der 1, das den Kopf der erfindungsgemäßen Schraube in einer perspektivischen Schnittdarstellung zeigt;
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3 bis 5 den Setzvorgang beim Befestigen einer Dämmstoffplatte mit dem Spreizdübel der 1 in einer Schnittdarstellung;
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6 einen Schnitt durch den Spreizdübel und einen Teil des Kopfs der erfindungsgemäßen Spreizschraube im Einbauzustand nach Beendigung des Setzvorgangs; und
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7 ein Detail der 6, das den Kopf der erfindungsgemäßen Schraube in einer Schnittdarstellung zeigt.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Schraube 1 vor dem Eindrehen in einen Spreizdübel 2. Die Schraube 1 ist aus glasfaserverstärktem Polyamid hergestellt. Sie weist einbringseitig am vorderen Ende einen Gewindeabschnitt 3 auf, der sich zum vorderen Ende hin konisch zu einer Spitze 4 verjüngt. An den Gewindeabschnitt 3 schließt sich entgegen der Einbringrichtung E ein Schaftabschnitt 5 an, der zylindrisch ausgebildet ist, mit einem Durchmesser, der dem Außendurchmesser des Gewindeabschnitts 3 im Wesentlichen entspricht. An den Schaftabschnitt 5 schließt sich der Kopf 6 der Schraube 1 an. Der Kopf 6 der Schraube 1 weist einen zylindrischen Grundkörper 7 auf, mit einem Durchmesser, der größer ist, als der des Schaftabschnitts 5. An seinem hinteren Ende weist der Kopf 6 einen umlaufenden Bund 8 als Kraftübertragungselement auf, der über den Grundkörper 7 in radialer Richtung übersteht. Der Kopf 6 der Schraube 1 weist an seinem hinteren Ende eine rückseitige Aufnahmeöffnung 9 auf, in der ein Werkzeugaufnahmeelement 10 angeordnet ist. Die Aufnahmeöffnung 9 ist als topfförmiger Hohlzylinder ausgeführt, zu der das Werkzeugaufnahmeelement 10, das im Wesentlichen als zylindrisches Rohr ausgestaltet ist, korrespondiert. Der Durchmesser des Werkzeugaufnahmeelements 10 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Aufnahmeöffnung 9, so dass zwischen dem Werkzeugaufnahmeelement 10 und der Wand der Aufnahmeöffnung 9 ein kreisringförmiger Ringspalt 11 besteht. Das rohrförmige Werkzeugaufnahmeelement 10 weist eine nach hinten offene Werkzeugaufnahme 12 auf, wobei die Innenwand des rohrförmigen Werkzeugaufnahmeelements 10 mit einem sternförmigen Profil zur Aufnahme eines korrespondierenden Drehwerkzeugs ausgebildet ist.
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Das Werkzeugaufnahmeelement 10 ist einstückig mit dem Kopf 6 der Schraube 1 und mit dem Kopf 6 durch eine erste Sollbruchstelle 13 sowie eine zweite Sollbruchstelle 14 verbunden. Die erste Sollbruchstelle 13 wird am einbringseitig vorderen Ende des rohrförmigen Werkzeugaufnahmeelements 10 durch die ringförmige Fläche gebildet, über die das rohrförmige Werkzeugaufnahmeelement 10 mit dem Kopf 6 mit dem vorderen Ende der Aufnahmeöffnung 9, also mit dem Boden der Aufnahmeöffnung 9, drehfest verbunden ist. Die erste Sollbruchstelle 13 ist in 2 gestrichelt dargestellt. Die zweite Sollbruchstelle 14 ist ebenfalls einstückig mit dem Werkzeugaufnahmeelement 10 und dem Kopf 6 verbunden. Die zweite Sollbruchstelle 14 ist in radialer Richtung im Ringspalt 11 angeordnet und als in Längsrichtung verlaufender Steg ausgeführt, der die Mantelflächen der Aufnahmeöffnung 9 und des Werkzeugaufnahmeelements 10 drehfest miteinander verbindet.
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Der aus Polyamid im Spritzgussverfahren hergestellte Spreizdübel 2 weist an seinem hinteren Ende einen Halteteller 15 und an seinem vorderen Ende einen Spreizbereich 16 auf, zwischen denen ein Hohlschaft 17 angeordnet ist. Der Halteteller 15 ist einstückig mit dem Hohlschaft 17 und dem Spreizbereich 16.
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Die 3 bis 6 zeigen den Setzvorgang zur Befestigung einer Dämmstoffplatte 18 an einem Untergrund 19 mit dem Spreizdübel 2. Wie in 3 dargestellt, wird zunächst der Spreizdübel 2 in ein Bohrloch 20 eingeschoben, das durch die Dämmstoffplatte 18 und eine Ausgleichschicht 21 hindurch in den Untergrund 19 eingebracht wurde. Der Spreizdübel 2 wird soweit in das Bohrloch 20 eingeschoben, bis der Halteteller 15 auf der Dämmstoffplatte 18 aufliegt. Danach wird, wie in 4 dargestellt, mit einem Drehwerkzeug 22 eines nicht dargestellten Akku-Schraubers die Schraube 1 in den Hohlschaft 17 und den Spreizbereich 16 eingedreht, wodurch zunächst der Spreizbereich 16 gespreizt wird. Durch ein weiteres Eindrehen der Schraube 1 wird der Hohlschaft 17 gestaucht und der Halteteller 15 in die Dämmstoffplatte 18 eingedrückt, bis der Halteteller 15 bündig mit der Oberfläche der Dämmstoffplatte 18 ist (5).
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Falls der Anwender versehentlich versucht, die Schraube 1 weiter einzudrehen, kann es vorkommen, dass das über die Werkzeugaufnahme 12 auf die Schraube 1 aufgebrachte Drehmoment eine bestimmte Größe überschreitet und die Schraube 1 überlastet wird. In diesem Fall brechen die Sollbruchstellen 13, 14, so dass kein Drehmoment mehr von der Werkzeugaufnahme auf die Schraube 1 übertragen werden kann (6 und 7). Die Schraube 1 ist hierdurch vor einem unkontrollierten Bruch im Bereich des Kopfs 6, des Schaftabschnitts 5 oder dem Gewindeabschnitt 3 geschützt. Nach dem Brechen der Sollbruchstellen 13, 14 kann das Werkzeugaufnahmeelement 10 aus der Aufnahmeöffnung 9 entnommen und entsorgt werden, was in den 6 und 7 durch den Pfeil P angedeutet ist.
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Wie insbesondere in 7 zu sehen ist, hintergreift der Bund 8, der am Kopf der Schraube 6 als Kraftübertragungselement angeordnet ist, bei vollständig eingedrehter Schraube 1 den Hohlschaft 17. Zugkräfte, die von der Dämmstoffplatte 18 auf den Halteteller 15 übertragen werden, werden somit über den Bund 8 von der Schraube 1 aufgenommen und über den Gewindeabschnitt 3 der Schraube 1 in den Spreizbereich 16 und den Untergrund 19 eingeleitet. Die Schraube 1 ist derart gestaltet, dass nach dem Brechen der Sollbruchstellen 13, 14 der Bund 8 weiterhin zugfest mit dem Gewindeabschnitt 3 der Schraube 1 verbunden ist. Der Hohlschaft 17 muss daher nur in einem hinteren Bereich, zwischen dem Halteteller 15 und dem Bund 8, die Zugkräfte übertragen können. Somit kann der Hohlschaft 17 in weiten Teilen dünnwandig und kostengünstig ausgeführt werden.
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Die Werkzeugaufnahme 12 ist im Werkzeugaufnahmeelement 10 angeordnet. Zudem ist das Werkzeugaufnahmeelement 10 in der Aufnahmeöffnung 9 derart angeordnet, dass die Werkzeugaufnahme 12 nicht über die hintere Seite des Haltetellers 15 übersteht. Somit ist gewährleistet, dass die Werkzeugaufnahme 12 nicht über die Dämmstoffplatte 18 übersteht. Unabhängig davon, ob die Sollbruchstellen 13, 14 brechen oder nicht, wird durch den Spreizdübel 2 das Aufbringen von nicht dargestelltem Gewebe und Putz auf die Dämmstoffplatte 18 nicht behindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schraube
- 2
- Spreizdübel
- 3
- Gewindeabschnitt
- 4
- Spitze des Gewindeabschnitts 3
- 5
- Schaftabschnitt
- 6
- Kopf der Schraube 1
- 7
- zylindrischer Grundkörper
- 8
- Bund
- 9
- Aufnahmeöffnung
- 10
- Werkzeugaufnahmeelement
- 11
- Ringspalt
- 12
- Werkzeugaufnahme
- 13
- erste Sollbruchstelle
- 14
- zweite Sollbruchstelle
- 15
- Halteteller
- 16
- Spreizbereich
- 17
- Hohlschaft
- 18
- Dämmstoffplatte
- 19
- Untergrund
- 20
- Bohrloch
- 21
- Ausgleichschicht
- 22
- Drehwerkzeug
- E
- Einbringrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1767794 B1 [0002, 0002]
