DE19846993A1 - Selbstschneidende Schraube, insbesondere Betonschraube - Google Patents

Abstract

Gewindeschneidende Schraube, insbesondere Betonschraube, mit einem im wesentlichen zylindrischen Kern (1) mit einer Mittel-Längs-Achse (12), mit einem einstückig mit dem Kern (1) ausgebildeten Gewinde (5) mit einer ersten Steigungsrichtung und mit Flanken (6, 7), mit im Bereich des Außenumfangs des Gewindes (5) angeordneten, mit einer mit dem Kern (1) verbundenen Schraubenkopf-Einheit (4), die einen mit dem Kern (1) einteilig ausgebildeten Gewindeabschnitt (22) mit einem Außengewinde (23), das eine zweite Steigungsrichtung besitzt, und eine Gewindehülse (26) mit einer durchgehenden Gewindebohrung (27) mit einem ersten Innengewinde (28) aufweist, in das das Außengewinde (23) eingeschraubt ist, wobei die erste Steigungsrichtung und die zweite Steigungsrichtung identisch sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine gewindeschneidende Schraube, insbesondere eine Betonschraube.

Aus der DE 29 70 4226 A ist eine gewindeschneidende Betonschraube be­ kannt. Diese Betonschraube weist einen einfachen Sechskant-Schrauben­ kopf auf. Vor allem bei der Befestigung von Wasserleitungen, Deckenab­ hängungen, Lampen etc. an Betondecken hat sich die bekannte Beton­ schraube als besonders vorteilhaft erwiesen, da Dübel nicht erforderlich sind. Mittels der bekannten Betonschraube können Schienen oder ähnliche Profile an Betondecken angebracht werden, in die zu befestigende Gegen­ stände eingehängt werden. Eine direkte Befestigung der obengenannten Gegenstände an der Decke unter Vermeidung der entsprechenden Schienen oder Profile war nicht möglich.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gewindeschneidende Schraube, insbesondere eine Betonschraube, bereitzustellen, mit der die Befestigung von Gegenständen an Decken erleichtert wird.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, gewindeschneidende Betonschrauben mit end­ seitig offenen Innengewinden bereitzustellen, in die Befestigungs-Schrau­ ben zur Befestigung von Gegenständen oder Gewindestangen zum Abhän­ gen von Gegenständen eingeschraubt werden können. Eine derartige Befe­ stigung ist einfach, kostengünstig und raumsparend. Zur Zentrierung und Verspannung der Schraube, insbesondere gegenüber Betonwänden, ist ge­ mäß Anspruch 4 eine Scheibe vorgesehen, die sich flächig gegenüber der Umgebung eines Bohrlochs abstützt. Zusätzliche vorteilhafte Weiterbil­ dungen ergeben sich aus den weiteren abhängigen Patentansprüchen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Betonschraube in teil­ weise geschnittener Darstellung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil einer Betonschraube in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Gewinde gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Gewindes gemäß dem Sichtpfeil IV in Fig. 2 und

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Gewindes in einer Fig. 3 entsprechenden Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Schraube weist einen zylindrischen Kern 1 auf, der im Bereich das Anfangs 2 einen leicht verjüngten Abschnitt 3 aufweist. Am Ende des Kerns ist eine Schraubenkopf-Einheit ausgebildet, die nach­ folgend noch genauer beschrieben und im folgenden als Schraubenkopf 4 bezeichnet wird. Auf dem zylindrischen Kern 1 einschließlich des ver­ jüngten Abschnitts 3 ist ein stegartig ausgebildetes Gewinde 5 ausgeformt, dessen Außendurchmesser D 1,0-2,5 mm größer ist als der Nenndurch­ messer einer Bohrung, in die die Schraube eingeschraubt werden soll. Der Nenndurchmesser einer Bohrung ist international genormt beträgt also 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16 . . . mm.

Das Maß, um das der Außendurchmesser D größer ist als der Nenndurch­ messer der Bohrung nimmt mit dem Nenndurchmesser der Bohrung zu. Am Anfang 2 des verjüngten Abschnitts 3 ist der Außendurchmesser D' des Gewindes 5 um ein geringes Maß von 0,1-0,2 mm kleiner als der Nenn­ durchmesser der Bohrung, damit ein einwandfreies Einführen nicht nur des Anfangs 2 der Schraube, sondern auch des ersten oder der ersten beiden Gewindegänge in ein Bohrloch möglich ist. Im Anschluß an diesen ersten oder die ersten beiden Gewindegänge sind ein bis zwei Gewindegänge als Übergang auf das Gewinde 5 mit dem Außendurchmesser D vorgesehen. Das Gewinde 5 weist diesen Außendurchmesser D über zwei bis vier Ge­ windegänge auf. Im Anschluß daran wird der Außendurchmesser D wieder um 0,1-0,2 mm auf einen Außendurchmesser D" reduziert, behält also naturgemäß ein Übermaß gegenüber dem Nenndurchmesser des Bohrlochs.

Insgesamt wird also das Gewinde 5 durch eine etwa ballige Kurve einge­ hüllt. Im Bereich benachbart zum Schraubenkopf 4 muß nicht zwingend ein Gewinde 5 vorhanden sein; dies gilt insbesondere ihr verhältnismäßig lange Schrauben.

Der verjüngte Abschnitt 3 des Kerns 1 kann zum Anfang 2 hin zu einer Spitze gezogen sein.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, hat das Gewinde 5 einen angenähert rechtecki­ gen Querschnitt, das heißt die Flanken 6, 7 verlaufen parallel zueinander. Dies schließt ein, daß die Flanken 6, 7 einen Winkel von 1° bis maximal 2° einschließen, um ein Herauslösen des Gewindes 5 bei der Herstellung aus dem Herstellungswerkzeug zu ermöglichen. Ein solcher winziger Flan­ kenwinkel hat ausschließlich herstellungstechnische Gründe. Die Außen­ fläche 8 des Gewindes 5 entspricht einer Schraubenfläche auf einem Zylin­ der, soweit das Gewinde 5 dem zylindrischen Kern 1 zugeordnet ist. Die Breite b des Gewindes 5, das heißt der kürzeste Abstand b der Flanken 6, 7 voneinander, ist im Bereich von 0,4-1,5 mm, insbesondere 0,4-1,0 mm, und zwar auch wiederum in Abhängigkeit vom Nenndurchmesser der Boh­ rung.

Die Flanken 6, 7 gehen mit kleinen Abrundungen 9 in den Kern 1 über. Der Steigungswinkel a des Gewindes 5 liegt im Bereich von 15 bis 30° und be­ vorzugt im Bereich von 18 bis 26°. Der Kerndurchmesser d ist um 0,2-0,8 mm kleiner als der Nenndurchmesser einer zugehörigen Bohrung.

In die Außenfläche 8 des Gewindes 5 sind Schneid-Kerben 10 eingeformt, und zwar über einen Schneiden-Abschnitt 10a der sich vom Anfang 2 bis dorthin erstreckt, wo der Außendurchmesser D des Gewindes 5 in einen reduzierten Außendurchmesser D" übergeht. Dieser letztgenannte Ab­ schnitt des Gewindes 5 ist also ein nicht schneidender Gewinde-Abschnitt 5a. Die Schneid-Kerben 10 weisen in der Seitenansicht gemäß Fig. 4 die Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem Spitzenwinkel c auf, der im Bereich von 50 bis 90° und bevorzugt bei 60° liegt. Die Spitzenwinkel­ halbierende des Winkels c wird jeweils durch einen Radius 11 zur Mittel- Längs-Achse 12 des Kerns 1 gebildet. Die Längskanten 13, 14, 15 der Schneid-Kerben 10, das heißt die beiden Längskanten 13, 15 am Übergang zur Außenfläche 8 und die Längskante 14 bei dem Spitzenwinkel c verlau­ fen parallel zur Achse 12. Die - bezogen auf die Einschraubrichtung 16 - nacheilende Längskante 13 ist eine Schneidkante. Die zwischen dieser Schneidkante 13 und der am Grund der Kerbe 10 verlaufenden Längskante 14 gebildete Fläche ist eine Abtransport-Fläche 17. Die radiale Höhe h der Schneid-Kerben 10 liegt im Bereich von 0,1-0,4 mm und bevorzugt im Bereich von 0,2-0,3 mm, und zwar wiederum in Abhängigkeit vom Nenn­ durchmesser der Bohrung.

Die Schneid-Kerben 10 sind in gleichmäßigen Abstand voneinander im Gewinde 5 ausgebildet, wobei für ihre Außenumfangs-Erstreckung e in Umfangsrichtung im Vergleich zu ihrem Außenumfangs-Abstand f gilt e ≦ f ≦ 3e.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 gehen die Flanken 6, 7 mittels ei­ ner Fase 19 in den Kern 1 über, wobei der Fasenwinkel g etwa 45° beträgt. In Fig. 5 ist gestrichelt eine Bohrlochwand 20 angedeutet, wobei erkennbar ist, daß die Fase 19 sich zumindest im wesentlichen im Bereich zwischen dem Kern 1 und der Bohrlochwand 20 befindet. Zwischen dem Kern 1 und der Bohrlochwand 20 ist eine Kammer 21 gebildet, durch die das beim Ein­ schrauben der Schraube herausgeschnittene Material abtransportiert wird. Diese Kammern 21 müssen möglichst groß sein; der Kerndurchmesser d ist demzufolge entsprechend klein. Diese Fasen 19 sind ausschließlich aus festigkeitstechnischen Gründen vorgesehen, da zwischen der Bohrloch­ wand 20 und dem Kern 1 keine Schneidarbeit zu leisten ist und da in die­ sem Bereich auch keine Reibung zwischen den Flanken 6, 7 des Gewindes 5 und der zu schneidenden Wand auftritt.

In der nachfolgenden Tabelle sind für die üblichen international genormten Bohrungs-Nenndurchmesser (Spalte I) die zugehörigen Gewinde-Außen­ durchmesser D im schneidenden Gewinde-Abschnitt 10a (Spalte II), die Kerndurchmesser d (Spalte III) und die zugehörige radiale Höhe h der Schneid-Kerben 10 (Spalte IV) dargestellt. Aus dieser Tabelle ergibt sich, daß der Gewinde-Außendurchmesser D um 1,5-3,5 mm größer ist als der Bohrungs-Nenndurchmesser, und zwar zunehmend mit dem Bohrungs- Nenndurchmesser. Auch die radiale Höhe der Schneid-Kerben 10 nimmt zu, und zwar von 0,2-0,8 mm. Das Untermaß des Kerndurchmessers d gegenüber dem Bohrungs-Nenndurchmesser beginnt bei 0,8-1,2 mm für einen Bohrungs-Nenndurchmesser von 5 mm und steigt bis auf 1,2-1,6 mm bei Bohrungs-Nenndurchmessern ab 12 mm aufwärts. Der reduzierte Außendurchmesser D" im nicht schneidenden Gewindeabschnitt 5a ist um 0,1-0,3 mm kleiner als der Gewinde-Außendurchmesser D gemäß Spal­ te II.

Die Schneid-Kerben 10 müssen nicht den Querschnitt eines gleichschenkli­ gen Dreiecks aufweisen; auch können die zwischen den Längskanten 13, 14 ausgebildeten Transport-Flächen und die zwischen den Längskanten 14, 15 ausgebildeten Flächen leicht gekrümmt verlaufen, was sich aus herstel­ lungstechnischen Gründen ergeben kann. Im übrigen gelten für das Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 5 die obigen Angaben.

Weitere Möglichkeiten der Ausbildung des Gewindes 5 sind in der deut­ schen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 198 01 103.2 mit Anmel­ detag 15.01.1998 desselben Anmelders beschrieben. Auf diese wird hiermit verwiesen.

Im folgenden wird der Aufbau des Schraubenkopfes 4 genauer beschrieben. An dem dem Anfang 2 der Schraube entgegengesetzten Ende ist ein eintei­ lig mit dem Kern 1 ausgebildeter Gewindeabschnitt 22 mit einem Außen­ gewinde 23 vorgesehen. Das Außengewinde 23 besitzt dieselbe Steigungs­ richtung wie das Gewinde 5. Zwischen dem in Richtung des Anfangs 2 liegenden Ende des Außengewindes 23 und dem Kern 1 ist ein einteilig mit dem Kern 1 ausgebildeter radial von diesem abstehender Ringbund 24 vor­ gesehen. Der Ringbund 24 weist auf der dem Anfang 2 abgewandten Seite eine im wesentlichen senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 12 verlaufende, ringförmige Anschlagfläche 25 auf.

Der Schraubenkopf 4 weist ferner eine Gewindehülse 26 mit einer konzen­ trisch zur Mittel-Längs-Achse 12 verlaufenden, durchgehenden Gewinde­ bohrung 27 auf. Am in Richtung des Anfangs 2 weisenden Ende der Ge­ windebohrung 27 ist an deren Innenseite ein Befestigungs-Innengewinde 28 vorgesehen, in das das Außengewinde 23 eingeschraubt ist. Das Innenge­ winde 28 steht dann über das Ende des Gewindeabschnitts 22 vor. An dem dem Anfang 2 abgewandten Ende der Gewindebohrung 27 ist ein Verbin­ dungs-Innengewinde 29 vorgesehen, das gegenüber dem Befestigungs- Innengewinde 28 einen größeren Innendurchmesser besitzt, jedoch dieselbe Steigungsrichtung aufweist. Zwischen dem innenseitigen Ende des Befesti­ gungs-Innengewindes 28 und dem innenseitigen Ende des Verbindungs- Innengewindes 29 ist ein radial zur Mittel-Längs-Achse 12 verlaufender, einteilig mit der Gewindehülse 26 ausgebildeter Anschlag 30 vorgesehen, der durch das innenseitige Ende des Befestigungs-Innengewindes 28 gebil­ det wird. Somit kommt eine von außen in das Innengewinde 29 einge­ schraubte Befestigungs-Schraube nicht in Anschlag mit dem Gewindeab­ schnitt 22, so daß die Festigkeit des Reibschlusses zwischen diesem und der Gewindehülse 26 nicht beeinträchtigt wird. Es ist auch möglich, von außen eine Befestigungs-Schraube in das gegenüber dem Ende des Gewin­ deabschnitts 22 vorstehende Befestigungs-Innengewinde 28 einzuschrau­ ben, welches in diesem Fall entsprechend lang ausgebildet ist. Die Gewin­ dehülse 26 weist im Querschnitt senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 12 ein Sechskant-Profil auf, über das die Schraube in ein Bohrloch eingeschraubt wird.

Zwischen einer in Richtung des Anfangs 2 weisenden Stirnfläche 31 der Gewindehülse 26 und der Anschlagfläche 25 ist eine Scheibe 32 form­ schlüssig befestigt. Der Innendurchmesser der Scheibe 32 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Außengewindes 23, so daß die Scheibe 32 auf den Gewindeabschnitt 22 aufgeschoben werden kann. Der Außendurchmesser E der Scheibe 32 ist größer als der Außendurchmesser D des Gewindes 5, wobei insbesondere gilt: E/D ≧ 2,0. Die Scheibe 32 legt sich beim Einschrauben der Schraube in ein Bohrloch flächig an die das Bohrloch umgebende Wand an, wodurch die Schraube senkrecht zur Wand nachjustiert wird. Dies ist besonders bei an der Bohrungskante zum Aus­ brechen neigenden Wand- bzw. Deckenmaterialien, wie z. B. Beton, von Bedeutung, wo die Gefahr besteht, daß die Schraube nicht senkrecht zur Wand bzw. Decke eingeschraubt wird. Der senkrechte Verlauf der Schrau­ be ist jedoch von großer Bedeutung, wenn zu befestigende Gegenstände in das Verbindungs-Innengewinde 29 eingeschraubt werden.

Zur Montage der Schraube wird die Scheibe 32 auf das Außengewinde 23 aufgeschoben. Anschließend wird die Gewindehülse 26 mit dem Befesti­ gungs-Innengewinde 28 auf das Außengewinde 23 aufgeschraubt. Die Schraube ist nun fertig montiert. Zur Befestigung in einer Wand bzw. Decke wird die Schraube in ein Bohrloch eingeschraubt, wobei das erforderli­ che Einschraubdrehmoment auf den Sechskant der Gewindehülse 26 auf­ gebracht wird. Die Gewindehülse 26 dient gleichzeitig als Befestigungse­ lement, d. h. in das nach außen offene Verbindungs-Innengewinde 29 kön­ nen zu befestigende Teile bis zum Anschlag 30 eingeschraubt werden.

Claims (8)

1. Gewindeschneidende Schraube, insbesondere Betonschraube, mit ei­ nem

• a) im wesentlichen zylindrischen Kern (1) mit einer Mittel-Längs- Achse (12),
• b) mit einem einstückig mit dem Kern (1) ausgebildeten Gewinde (5) mit einer ersten Steigungsrichtung und mit Flanken (6, 7),
• c) mit im Bereich des Außenumfangs des Gewindes (5) angeordneten Schneid-Kerben (10),
• d) mit einer mit dem Kern (1) verbundenen Schraubenkopf-Einheit (4), die
  • 1. einen mit dem Kern (1) einteilig ausgebildeten Gewindeab­ schnitt (22) mit einem Außengewinde (23), das eine zweite Steigungsrichtung besitzt, und
  • 2. eine Gewindehülse (26) mit einer durchgehenden Gewindeboh­ rung (27) mit einem ersten Innengewinde (28) aufweist,
  • 3. in das das Außengewinde (23) eingeschraubt ist,
  • 4. wobei die erste Steigungsrichtung und die zweite Steigungs­ richtung identisch sind.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kern (1) und dem kernseitigen Ende des Außengewindes (23) ein konzentrisch zur Mittel-Längs-Achse (12) verlaufender Ringbund (24) vorgesehen ist.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenkopf-Einheit (4) eine Scheibe (23) aufweist, die konzentrisch zur Mittel-Längs-Achse (12) zwischen der Gewindehülse (26) und dem Ringbund (24) befestigt ist.

4. Schraube nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmes­ ser E der Scheibe (32) größer, insbesondere mindestens um einen Faktor 2,0 größer, ist als der Außendurchmesser D des Gewindes (5).

5. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebohrung (27) ein zweites, in Richtung der dem Kern (1) abgewandten Seite offenes zweites Innengewinde (29) aufweist, das insbesondere von dem ersten Innengewinde (28) verschieden ist.

6. Schraube nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Innengewinde (28) und dem zweiten Innengewinde (29) ein ringförmiger Anschlag (30) vorgesehen ist.

7. Schraube nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungsrichtung des ersten Innengewindes (28) und die des zweiten Innenge­ windes (29) gleich ist.

8. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindehülse (26) senkrecht zur Mittel-Längs-Achse (12) einen polygonalen Querschnitt aufweist, insbesondere den eines regelmäßigen Sechsecks.