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    公开号:WO1989007207A1
    申请号:PCT/EP1989/000042
    申请日:1989-01-16
    公开日:1989-08-10
    发明作者:Markus Frei
    申请人:Sfs Stadler Ag；
    IPC主号:F16B25-00
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung betrifft eine selbstbohrende und -gewindeschneidende Schraube zum Eindrehen in Gasbeton, mit einen gegenüber dem Kerndurchmesser wenigsten 1,5-fachen Außendurchmesser, wobei das von zwei Erzeugenden begrenzte Gewind profil in Bezug auf eine rechtwinklig zur Schraubenachse geführte Ebene asym metrisch ausgeführt ist.
    [0002] Es ist bereits eine Porenbetonschraube (DE-OS 29 12 924) bekanntgeworden, be der die Gewindegänge zwischen den Graten kreisförmig eingezogen sind. Bei gr Zugbelastung auf diese Schrauben wird sich gerade in Porenbeton bzw. Gasbeto kein großer Widerstand ergeben, da die Gewindegänge zu wenig stark in das Ma terial eingreifen.
    [0003] Es ist auch eine selbstfurchende Schraube (DE-OS 31 14 138) bekanntgeworden, bei welcher die tragenden, dem Schraubenkopf zugewandten Gewindeflanken in radialer Richtung länger sind als die nichttragenden Gewindeflanken, welche dem Schraubenende zugewandt sind. Der mittlere Flankenneigungswinkel der dem Schraubenkopf zugewandten Gewindeflanken ist dabei relativ flach, so daß die Kraftresultierende bei Zugbelastung auf die eingesetzte Schraube den gleiche Winkel zur Schraubenmittelachse einschließt. Dies verringert um ein wesentli ches die nötige Kraft zum Ausreißen einer solchen Schraube, falls diese in P renbeton bzw. Gasbeton eingesetzt würde.
    [0004] Weiters ist es aus der DIN-Norm 58810 bekannt, ein Gewindeprofil bei Schraube oder Muttern vorzusehen, welches bezüglich einer senkrecht zur Schraubenachsε geführten Ebene asymmetrisch ausgeführt ist. Die in Richtung zum Schraubenkop weisende Gewindeflanke ist von einer in dieser Ebene liegenden Erzeugenden be grenzt, wogegen die Erzeugende der der Schraubenspitze zugewandten Gewindefla |<e entsprechend einem Kreisbogen in den Kernabschnitt übergeht. Es soll dadur eine rechtwinklig zur Schraubenachse verlaufende Anlagefläche in Zugrichtung der Schraube erreicht werden. Beim Einsatz in Gasbeton wäre eine solche Anord nung völlig verfehlt, da Draktisch bei einer Zugbelastung auf die Schraube di Kräfte achsDarallel zur Schraubenachse verlaufen, so daß die zwischen den Ge- windegängen liegenden Gasbetonabschnitte onne allzu πroßen Widerstand abge¬ schert würden.
    [0005] Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufαabe gestellt, eine speziell für den Einsatz in Gasbeton geeignete, selbstbohrende und -gewindeschneidende Schraube zu schaffen, welche gerade in den die Zugbelastung aufzunehmenden Be reichen im Gasbeton eine besondere Verdichtung des Materials bewirkt und auße dem einen relativ großen gegenseitigen Verzahnungseingriff zwischen der Schra be und dem umgebenden Material gewährleistet.
    [0006] Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß die Erzeugende der dem Schrauben kopf zugewandten Gewindeflanke zumindest abschnittweise von der Gewindeaußen¬ begrenzung zum Kern hin übergehend kreis- oder parabelförmig verläuft oder au einer Vielzahl, gegebenenfalls abgestuft aneinander anschließenden, geraden o gekrümmten Linienabschnitten gebildet ist, welche einer Kreis-oder Parabelfor annähernd folgen, und daß die Erzeugende der der Bohrspitze zugewandten Gewin deflanke im wesentlichen von einer Geraden gebildet ist, welche mit einer rec winklig zur Schraubenachse geführten Ebene einen Winkel von annähernd 0 bis 2 einschließt.
    [0007] Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird gerade in jenem Bereich, welcher bei Zugbelastung auf die eingesetzte Schraube besonders belastet ist, wesent¬ lich stärker verdichtet als derjenige Bereich, welcher der der Schraubenspitz zugewandten Gewindeflanke zugeordnet ist. Da solche Schrauben praktisch immer nur einer Zugbelastung ausgesetzt sind, soll ja auch nur eine entsprechende S cherheit in Auszugsrichtung erzielt werden. Es ist daher trotz der einseitig kreis- oder parabelförmig verlaufenden Erzeugenden für die eine Gewindeflanke ein im Querschnitt schlankes Gewinde gegeben, so daß relativ große Abschnitte des umgebenden Materials zwischen den Gewindegängen eingreifen können.
    [0008] Durch die besondere Ausbildung der dem Schraubenkopf zugewandten Gewindeflank ist auch gewährleistet, daß sich die Kraftresultierenden, die bei einer Zugbe lastung auf die Schraube vom umgebenden Material im Gasbeton aufgenommen wer¬ den müssen, in einem relativ großen Winkel gegenüber der Schraubenmittelachse nach außen gerichtet sind und somit eine Krafteinlεitung in die seitlich nebe der eingesetzten Schraube liegenden Materialabschnitte ermöglicht wird. Es ha sich gezeigt, daß trotz des durch die besondere Gewindeform doch etwas ver¬ größerten Gewiπdevolumens und etwa gleichem, gesamtem Befestigervolumen geαen über verαleichbaren bekannten Schrauben die Ausreißwerte wesentlich erhöht we den konnten. Weitere erfindungsgemäße Merkmale und besondere Vorteile werden in der nach stehenden Beschreibung anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:
    [0009] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schraube in Seitenansicht; Fig. 2 das in Fig. 1 bezeichnete Detail A, vergrößert dargestellt; Fig. 3 einen Teil des Gewindeabschnittes der Schraube gemäß Fig. 1, vergröß dargestellt; die Fig. 4 bis 6 Teile von Gewindeabschnitten bekannter Schrauben.
    [0010] Bei der vorliegenden Schraube geht es um eine spezielle Konstruktion, um ein optimale Ausführung gerade für das Eindrehen in Gasbeton zu erreichen. Infol der gegenüber anderen Materialien doch geringeren Druckfestigkeit und Scherf stigkeit bedarf es der Ausnützung auch kleinster Details, um die optimale Wi samkeit und Sicherheit einer Schraubenbefestigung zu erreichen. Außerdem ist es dabei zweckmäßig, die Möglichkeit auszunutzen, eine solche Schraube direk also ohne Vorbohren und ohne Dübel, in einen Gasbetonkörper einzudrehen.
    [0011] Die Schraube nach den Fig. 1 bis 3 besteht aus einem Schaft 2 und einem Schr benkopf 3 sowie einer Bohrspitze 4. Der Schraubenschaft 2 ist über einen Tei dessen Länge oder über dessen ganze Länge mit einem Gewindeabschnitt 5 verse hen. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist zwischen Schraubenkopf und dem Gewiπdeabschnitt 5 ein gewindefreier Abschnitt 6 vorgesehen.
    [0012] Damit das Gewinde 5 relativ weit in das Gasbetonmaterial eindringt, ist der Außendurchmesser D wenigstens 1,5-fach größer als der Kerndurchmesser D^.
    [0013] Die dem Schraubenkopf zugewandte Gewindeflanke 7 ist beim gezeigten Beispiel von der Gewindeaußenbegrenzung 8 zum Kern hin übergehend von einer kreisför¬ mig verlaufenden Erzeugenden begrenzt, wobei dieser Übergang entsprechend de Radius R in Fig. 3 verläuft. Diese Gewindeflanke 7 ist dem Schraubenkopf 3 z gewandt. Die der Bohrspitze 4 zugewandte Gewindeflanke 9 wird von einer im w sentlichen geraden Erzeugenden begrenzt, welche mit einer senkrecht zur Schr benachse 10 geführten Ebene 11 einen spitzen Winkel e von etwa 10 D einschl Dieser Winkel o liegt zweckmäßig im Bereich von annähernd 0 bis 25 α. Es i also hier darauf geachtet, daß gerade im Bereich der zur Schraubenspitze wei senden Gewindeflanke nur ein geringes Volumen des Gewindeabschnittes 5 anfäl so daß der zwischen den Gewindegängen hineinragende Gasbeton-Abschnitt einen relativ großen Querschnitt beibehält. Durch die besondere Ausbildung der dem Schraubenkopf 3 zugewandten Gewindeflankε 7 ergibt sich ein mittlerer Flanke neigungswinkel ß von etwa 60 D zu der senkrecht zur Schraubenachse geführte Ebene 11. Damit ist auch die bei einer Zugbelastung auftretende Kraft F opt mal in das die Schraube umgebende Gasbeton-Material einzuleiten, da die Kraf rreessuullttiieerreennddee FF iinn eeiinneemm rreellaattiivv ffllaacchheenn WWiinnkkeell X ~C* vvoorn annähernd 30 ° zur α aa zur Schraubenachse gedachten Ebene 11 ausgerichtet ist.
    [0014] Bei einem durchgehenden zylindrischen Schraubenschaft 2 ist der Kernabschnit 12 des Gewindeabschnittes zwischen den Gewindεflanken zylindrisch ausgeführt so daß eine sichere, u fangsgeschlossene Anlage des Gasbeton-Materials am Ke abschnitt gewährleistet ist. Je nach Ausbildung der Gewindeflanke 7 reicht d zylindrische Kerπabschπitt 12 über einen kleineren oder größeren Bereich zwi sehen jeweils zwei Gewindegängen, wenigstens jedoch über eine der halben Gew desteigung S entsprechende Länge.
    [0015] In der vorstehenden Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß die Gewindefla ke 7 von einer kreisbogeπförmigeπ Erzeugenden mit dem Radius R gebildet wird Es wäre auch denkbar, daß die Erzeugende der Gewindeflanke 7 zum Kern hin üb gehend parabelförmig ausläuft. Auch wäre es denkbar, den Verlauf der Erzeuge den der Gewindeflanke 7 aus einer Vielzahl, gegebenenfalls abgestuft aneinan der anschließenden, geraden oder gekrümmten Linienabschnitten zu bilden, wob jedoch die so gebildete Erzeugende wiederum einer Kreis- oder Parabelform an nähernd folgt.
    [0016] Ein weiteres zweckmäßiges Merkmal der erfindungsgemäßen Schrauben liegt dari daß die Gewindesteigung exakt dem Materialverhältπis bei Gasbeton angepaßt w den kann. Bei einem gegebenen Kerndurchmesser D, und einem gegebenen Außendu messer Dg wird somit die Gewindesteigung S aus dem annähernd 4 bis 5 betrage den Verhältnis der Druckfestigkeit und der Scherfestigkeit von Gasbeton abge leitet. Dabei ist der gleiche Verhältniswert dem Vergleich der Scherfläche p Gewindesteigung S und der Druckfläche pro Gewindesteigung zugrunde gelegt. D Druckfläche ist dabei jene Kreisringfläche, die pro Gewindesteiαunπ zwischen dem Kern 12 des Gewindeabschπittεs des Schraubenschaftes 2 und der Gewinde- spitze 8 gebildet wird. Die Scherfläche pro Gewindesteigung entspricht einer umfangsgeschlossenen Hüllfläche zwischen zwei Gewindegängen über die Höhe ei nes Gewindeganges. Gerade durch die besondere konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schraube und die mögliche Krafteinleitung in das umgebende Material des Gasbetons in einem relativ flachen Winkel ergibt sich diese Be¬ rechnungsmöglichkeit für die Steigung, da eben gerade durch die besondere Ko struktion eine relativ große Gewindesteigung ermöglicht wird.
    [0017] Trotz wesentlich verbesserter Ausreißwerte der erfindungsgemäßen Schraube ge genüber bekannten Konstruktionen ist eine wirtschaftlichere Herstellung durc eienen relativ geringen Materialaufwand möglich und außerdem ergibt sich die Möglichkeit, trotzdem relativ viel Gasbeton-Material zwischen den Gewindegän gen zu belassen. Durch die relativ geringe Materialverdrängung beim Eindrehe einer solchen Schraube wird auch eine Sprengwirkung im Gasbeton-Material ver hindert.
    [0018] Daß gerade durch diese besondere Konstruktion einer Schraube verbesserte Aus reißwerte erzielt werden, kann der nachstehend angeführten Vergleichstabelle entnommen werden, welche die Mittelwerte aus mehreren Versuchen darstellen. In dieser Vergleichstabelle werden Schraubenausführungen mit Gewindeformen nach den Fig. 1 bis 3 bzw. 4, 5 und 6 der Zeichnung verglichen.
    [0019] Bei diesen Versuchen hatten die Schrauben folgende gemeinsame und damit über einstimmende Abmessungen:
    [0020] Kerndurchmesser: Außendurchmesser: Gewindesteigung: Gewindelänge: Eindringtiefe:
    [0021]

    Es wurde in der obigen Beschreibung erläutert, daß durch die besondere Ausbil dung des Gewindeprofils ein asymmetrischer Aufbau desselben gegeben ist. Da unter Umständen zur Herstellung bzw. zum Eindrehen der Schraube zweckmäßiger sein könnte, ein symmetrisches Gewindeprofil zu haben, könnte das asymmetri- sehe Gewindeprofil über den größten Teil des Gεwiπdeabschnittes verlaufen, w bei die ersten paar auf die Bohrspitze 4 folgenden Gewindegänge ein symmetri sches Gewindeprofil aufweisen. Falls überhaupt notwεndig, würde es dabei gen gen, wenn die ersten eineinhalb Gewindegänge, welchε auf die Bohrspitze folg ein symmetrisches Gewindeprofil aufweisen.
    [0022] Eine Ausführungsvariante der Schraube 1 liεgt noch darin, wεnn dεr Außεn- un dεr Kerndurchmesser des Gewindeabschnittes des Schraubenschaftes 2 von der B spitze 4 ausgehend zum Schraubenkopf 3 hin konisch zunεhmεπ. Es wäre dann al auch der Kεrnabschnitt 12 jewεils zwischεn zwei Gewindεgängen nicht zylinder förmigεr ausgebildet, sondern eben kegεlig bzw. kεgelstumpfförmig. Das Vεrhä nis von Außεndurch εssεr zu Kεrndurchmεssεr und weiters die Gewindesteigung die ganzε Länge des Schraubεnschaftεs würden in einεm solchen Falle konstant bleibεn. Gerade für eine Befestigung in Gasbεton könntε sich εinε solchε Aus führung bewähren, da bei entsprechεnd tiεfεrem Einschrauben das die Schraube umgebεnde Gasbeton-Matεrial ständig weiter verdichtet würde.
    [0023] In Fig.1 ist ein versεnkbarer Schraubenkopf 3 mit einεr Angriffsöffnung für einen Sechskantschlüssεl gεzeigt. Die Ausbildung des Schraubenkopfes 3 kann natürlich auf die verschiedenste Art und Weisε je nach Einsatzzweck der Schr bε 1 gεwählt werden. Es kommt ja lediglich auf die besonderε Ausbildung des Gewindes an, zumal diesε Schraube speziell zum Eindringen in Gasbeton geεign sεin muß.
    权利要求:
    Claims
    Patentansprüche:
    1. Selbstbohrende und -gewindeschneidende Schraube zum Eindrehen in Gasbeton, mit einem gegenüber dem Kerndurchmesser wenigstens 1,5-fachen Aussendurch messer, wobei das von zwei Erzeugenden begrenzte Gewindeprofil in Bezug auf eine rechtwinklig zur Schraubenachse geführte Ebene asymmetrisch ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugende der dem Schraubenkopf (3) zugewandten Gewindeflanke (7) zumindest abschnittweise von der Gewindeaussen begrenzung zum Kern (12) hin übergehend kreis- oder parabelförmig verläuft oder aus einer Vielzahl, gegebenenfalls abgestuft aneinander anschliessenden, geraden oder gekrümmten Linienabschnitten gebildet ist, welche einer Kreis oder Parabelform annähernd folgen, und dass die Erzeugende der der Bohrspitze (4) zugewandten Gewindeflanke (9) im wesentlichen von einer Geraden gebildet ist,
    welche mit einer rechtwinklig zur Schraubenachse (10) geführten Ebene (11) einen Winkel von annähernd 0 bis 25einschliesst.
    2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Neigungs winkel () der Erzeugenden der dem Schraubenkopf (3) zugewandten Gewinde flanke (7) annähernd 60zu der rechtwinklig zur Schraubenachse (10) ge führten Ebene (11) beträgt.
    3. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (12) des Gewindeabschnittesdes Schraubenschaftes (2) zwischen benachbarten Gewindegän gen (5) in an sich bekannter Weisezylindrischausgeführt ist.
    4. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Kern abschnitt (12) zwischen zwei benachbarten Gewindegängen (5) wenigstens über die halbe Gwindesteigung (S) führt.
    5. Schraube nach Anspruch 1 und einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Aussen- und der Kerndurchmesser des Gewindeabschnittes des Schraubenschaftes (2) von der Bohrspitze (4) ausgehend zum Schraubenkopf (3) hin konisch zunehmen.
    6. Schraube nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis vonAussendurchmesser zu Kerndurchmesser über die ganze Länge des Gewindeab schnittes des Schraubenschaftes (2) konstant bleibt.
    7. Schraube nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei gege benem Kerndurchmesser (Dk) und Aussendurchmesser (Da) des Gewindeabschnittes des Schraubenschaftes (2) die Gewindesteigung (S) aus dem annähernd 4 bis5 betragenden Verhältnis der Druckfestigkeit und der Scherfestigkeit vonGasbeton abgeleitet ist, wobei der gleiche Verhältniswert dem Vergleich derScherfläche pro Gewindesteigung (S) und der Druckflächepro Gewindesteigung (S) zugrundegelegt ist.
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