TW202206711A - 具有分隔楔形凹槽之混合螺釘 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種螺釘，該螺釘具有：一柄部，其中該柄部具有一尖端、一後端，及延伸穿過該尖端及該後端之一縱向軸線，其中該尖端及該後端為該柄部之相對端；及一螺紋，其連接至該柄部並且圍繞該柄部捲繞，其中一楔形凹槽設置於該柄部中，該楔形凹槽圍繞該柄部捲繞且沿著該螺紋之至少一部分延伸，其中該楔形凹槽藉由用於楔入圍繞該柄部之一灌漿殼的一向後漸縮之楔形側面定界。至少一個脊狀物設置於該楔形凹槽內，其中該脊狀物分隔該楔形凹槽。

Description

具有分隔楔形凹槽之混合螺釘

本發明係關於一種如請求項1之前言的螺釘。

最近的DE 10311471 A1以及EP 2138728 A2、EP 2354567 A1、US 5885041 A1及DE 19820671 A1各自描述意欲安裝於填充有化學物質之鑽孔中的螺釘狀元件。

US 9464524 B揭示用於化學錨定之錨桿。

可認為本發明之一目標為提供具有額外灌漿楔形機構之螺釘，該螺釘在特別低工作量下具有特別良好的效能。

此目標係藉由如請求項1之螺釘來達成。申請專利範圍附屬項涉及本發明之較佳實施例。

本發明係關於具備一額外錨定機構，亦即具有一楔形機構之螺釘。此楔形機構包括圍繞螺釘之柄部的一灌漿殼及一楔形側面，該楔形側面位於螺釘之柄部內之螺旋楔形凹槽處，且其意欲在柄部在拔出方向上軸向地裝載時（亦即，當柄部向後裝載時）徑向向外楔入灌漿殼。本發明係基於典型硬化灌漿可僅具有有限程度之可延展性的事實。因此，佈置在相應的螺旋楔形凹槽中之硬化灌漿的連續螺旋管柱不能輕易地膨脹，相反，螺旋管柱首先需要斷裂隨後才能在將管柱楔出。將螺旋灌漿管柱分離成個別區段（亦即片層）可因此對於啟動楔形機構而言為必需的。

鑒於此情形，提議在楔形凹槽內提供至少一個軸向延伸之脊狀物，該脊狀物取決於其高度及幾何形狀可充當用於螺旋灌漿管柱之預定斷裂線，或可自開始將螺旋灌漿管柱細分成多個區段。因此，至少一個脊狀物提供螺旋灌漿管柱之分段，其啟動楔形機械，且以特別明確界定之方式（與隨機斷裂相反）進行如此。因此，特別良好的效能，尤其負載承載能力之特別低的變化可以特別容易之方式達成。

柄部為細長構件且可尤其為大體上圓筒形、更佳地圓柱形。尖端及後端分別構成柄部之相對端。柄部包括縱向軸線，該縱向軸線延伸穿過柄部之後端及尖端。尖端為意欲在安裝螺釘時首先插入至鑽孔中的柄部之那個端。柄部在尖端處可為尖的，但較佳地在尖端處為鈍的或截頭圓錐形，尤其係在螺釘為混凝土螺釘時。螺釘亦將包括用於在柄部上施加扭矩之驅動件。例如，若驅動件為頭部，則驅動件可位於柄部之後端處，但例如若螺釘為無頭螺釘，則驅動件亦可位於柄部內。

螺紋通常為大體上螺旋的，但可偏離嚴格數學螺旋，例如以便提供額外功能性。螺紋圍繞柄部及柄部之縱向軸線捲繞，亦即，其圍繞柄部螺旋狀地轉動，尤其係一或多圈，更佳地為至少兩圈或三圈。螺紋為外螺紋。其自柄部徑向地突出且可接合配合內螺紋。螺紋連接至柄部以便傳遞向後定向之拔出負載。螺紋可相對於柄部為整體的，或其可由一或多個單獨部件組成，該一或多個單獨部件非整體地連接至柄部。

螺紋較佳為連續的，但亦可具有中斷。例如，其可至少在一些區域中，尤其係在螺紋起始部內具有鋸齒結構。螺釘亦可具備嵌入於螺紋中，尤其係螺紋起始部中之切割主體。對於特別簡單之設計，螺釘可僅包括單一螺紋。然而，亦可提供額外螺紋，例如用於額外功能性。

楔形凹槽通常為大體上螺旋的，但可偏離嚴格數學螺旋，例如以便提供額外功能性。楔形凹槽圍繞柄部及柄部之縱向軸線捲繞，亦即，其圍繞柄部螺旋狀地轉動，尤其係一或多圈，更佳地為至少兩圈或三圈。楔形凹槽切入至柄部中，即其側表面。楔形凹槽沿著螺紋之至少一部分延伸，亦即，螺紋及楔形凹槽在柄部之至少一部分中圍繞柄部彼此靠近地捲繞。楔形凹槽尤其藉由向後漸縮之楔形側面定界。面向後方（亦即，面向柄部之後端）的此楔形側面朝向尖端定界楔形凹槽。另外，楔形凹槽可藉由面向前方之側面朝向柄部之後端定界，且視情況藉由底部表面定界在凹槽底部處。該楔形側面、該面向前方之側面及/或該底部表面圍繞該柄部捲繞。通常，此等側面為大體上螺旋的，但可偏離嚴格數學螺旋，例如以便提供額外功能性。楔形側面向後成錐形，亦即，其朝向柄部之後端成錐形。因此，楔形側面與縱向軸線之距離可隨著其在軸向方向上接近柄部之後端而減小。因此，楔形側面形成楔形件，該楔形件可在柄部向後軸向地裝載時將圍繞柄部之灌漿殼徑向向外地楔入。

灌漿殼為配置於鑽孔內之硬化物質之殼。灌漿可例如為砂漿或合成樹脂。

在整個文本中，無論使用「軸向地」、「縱向地」、「徑向地」及「周向地」等術語時，此尤其可係指可與螺釘之縱向軸線重合的柄部之縱向軸線。

脊狀物可較佳地平行於該縱向軸線延伸。此可有效地抵消灌漿區段之非所要相互作用。

脊狀物較佳地自楔形側面突出。因此，存在位於脊狀物之兩側上的鄰近楔形側面區域。因此，脊狀物經提供成特別接近於需要分離之位置，此可進一步改良楔形機構之有效性。當脊狀物自楔形側面突出時，脊狀物亦可延伸至楔形凹槽之其他區域中。

脊狀物可沈降至楔形凹槽中。在此情況下，脊狀物不會自開始將螺旋灌漿管柱分離，而是可實際上提供預定斷裂線，在該斷裂線處灌漿管柱斷裂成區段。替代地，脊狀物可與其周圍（亦即，鄰近區域）齊平。在此情況下，脊狀物可將較高程度之分離提供至已自安裝過程開始之區段中。

根據本發明之另一較佳實施例，複數個脊狀物設置於楔形凹槽內，其中該等脊狀物分隔該楔形凹槽。較佳地，楔形凹槽之每一圈提供至少一個脊狀物。此產生特別精細地粒狀之分段，此可進一步增加楔形機構之有效性。若提供複數個脊狀物，則該等脊狀物中之至少一個可如本文中結合單一脊狀物所描述而組態。較佳地，以此方式組態所有脊狀物。

如上文所暗示，螺釘較佳地為混凝土螺釘，亦即螺釘，尤其，其螺紋能夠至少部分地對混凝土基板中之該螺釘之配合內螺紋凹槽進行攻絲。詳言之，至少在螺紋之一些區域中，更佳地至少在位於尖端附近的螺紋之一些區域中，最佳地在整個螺紋中，螺紋之最大外螺紋直徑對螺紋之螺距的比率可介於1與2之間，尤其係介於1.2與1.6之間。此等為混凝土螺釘之典型尺寸。

下文參考較佳例示性實施例更詳細地解釋本發明，此等實施例在附圖中示意性地描繪。在本發明之範疇內，下文所呈現之例示性實施例之個別特徵可個別地或以任何組合被實施。

圖1至圖7示出螺釘之第一實施例。螺釘包括細長柄部10，該細長柄部具有尖端11。尖端11為柄部10之前端，且柄部10意欲在安裝螺釘時首先將尖端11插入至鑽孔90中。柄部10亦具有被定位成與尖端11相對之後端18。特定言之，柄部10可為大體上圓柱形。螺釘另外具有螺釘驅動件19，該螺釘驅動件在本發明之情況下以實例之方式整體地連接至柄部10，以用於向柄部10施加扭矩。在所展示之實施例中，螺釘驅動件19為位於後端18處之六角頭，但此僅為實例。可使用任何其他類型之螺釘驅動件19，諸如外部類型，例如六角型、線型（ALH）、方頭型或凹頭型，例如布里斯托（Bristol）型、離合器型、雙六角型、凹六角型、內六角型、線型（ALR）、齒輪型、羅伯遜（Robertson）型、TP3型及其他者。螺釘驅動件19亦可位於柄部10內及/或遠離後端18，特別係在螺釘係無頭的及/或內部帶螺紋之情況下。

細長柄部10包括縱向軸線99，該縱向軸線在該柄部10之縱向方向上延伸且通過尖端11及後端18兩者。

螺釘另外包括位於柄部10上之螺紋30，該螺紋圍繞柄部10及/或縱向軸線99捲繞，且相對於縱向軸線99自柄部10徑向地突出。詳言之，螺紋30相對於縱向軸線99同軸地配置。螺紋30為外螺紋。螺紋30大體上為螺旋的。然而，其亦可例如對於額外功能性而偏離嚴格的數學螺旋。在本發明實施例中，柄部10及螺紋30為整體式的。然而，替代地，螺紋30之至少一部分或螺紋30之全部可與柄部10分開。然而在本發明實施例中，螺紋30展示為整體式部件，但其亦可由單獨元件組成。特定言之，柄部10及/或螺紋30由金屬材料、較佳鋼材料、最佳不鏽鋼組成。柄部10及/或螺紋30亦可具有包括一或多個層之各別塗層。

在本發明實施例中，螺紋30展示為連續的。然而，其亦可為非連續的，例如以便提供鋸齒。

儘管在所展示之實施例中未展示額外螺紋，但螺釘亦可具有相對於柄部10整體地或非整體地形成之額外螺紋。

楔形凹槽40設置於柄部10中，其中楔形凹槽40相對於縱向軸線99徑向突出至柄部10中。楔形凹槽40沿著螺紋30延伸且其在螺紋30（至少其部分）側面上。類似於螺紋30，楔形凹槽40因此圍繞柄部10及/或圍繞縱向軸線99捲繞，且楔形凹槽40大體上為螺旋的（再次可能偏離嚴格的數學螺旋）。螺旋楔形凹槽40相對於縱向軸線99同軸地配置。特定言之，楔形凹槽40沿著螺紋30平行延伸。特定言之，楔形凹槽40及螺紋30具有相同螺距。

楔形凹槽40係藉由面向前方之側面41及面向後方之側面44定界。而在所展示實施例中，面向前方之側面41併入至面向後方之側面44中，亦可提供鄰接側面41及側面44兩者且定位於側面41與側面44之間的底部表面，該底部表面定界楔形凹槽40之底部。由於楔形凹槽40大體上為螺旋的，因此面向前方之側面41、面向後方之側面44及/或底部表面也是螺旋的。

面向後方之側面44向後成錐形，亦即，當在包含縱向軸線99之縱向截面中查看時，其距縱向軸線99之距離朝向柄部10之後端18而減小。換言之，面向後方之側面44朝向柄部10之後端18漸縮，其中漸縮之焦點可較佳為柄部10之縱向軸線99。

面向後方之側面44形成螺旋楔形，其能夠在柄部10向後裝載時將圍繞柄部10之灌漿殼91徑向向外楔入（向後可被視為平行於縱向軸線99自柄部10之尖端11指向後端18之方向，該方向為藉由圖7中之厚箭頭指示之方向。該向後方向亦係拔出方向）。側面44可因此形成用於在灌漿鑽孔90中錨定柄部10之額外錨定機構，除螺紋30與鑽孔90之壁之互鎖以外，該錨定機構有效。因此，側面44為用於楔入圍繞柄部10之灌漿殼91的楔形側面44。

在基板中之柄部10之軸向移位的情況下，灌漿殼91之楔形片層可徑向移位，其例如在拉伸裝載期間發生且尤其在斷裂混凝土條件下發生。因此，柄部10與鑽孔壁之間的摩擦及/或死鎖反應可顯現，此可提供螺釘與基板之間的額外負載傳遞機構。

如在圖7中尤其充分可見，緩衝區49設置於，尤其軸向地設置於楔形側面44與鄰近於楔形側面44定位之螺紋30之間。緩衝區49即在其後邊緣處鄰接楔形側面44，且進一步即在其前邊緣處鄰接螺紋30，尤其係螺紋30之面向後方之側面。因此，緩衝區49包夾在楔形側面44與螺紋30之間。在緩衝區49中，柄部10相較於楔形側面44具有較少後錐度。因此，相對於柄部10之縱向軸線量測的圓錐角在緩衝區49中比在楔形側面44處小。特定言之，緩衝區49中之錐度及/或圓錐角可為零，其展示於本發明實施例中。在此情況下，緩衝區49可具有大體上圓柱形側表面，如本發明實施例中示出。

緩衝區49在縱向方向上提供楔形側面44與螺紋30之間之偏位。當柄部10向後裝載時，亦即在圖7中所示之具有粗實心箭頭所示之拔出方向上裝載時，此偏位可抵消藉由楔形側面44楔入之灌漿殼片層與螺紋30的大表面碰撞。因此，片層可保持與柄部10及周圍基板兩者之接觸，且繼續傳遞徑向負載。

螺紋30之後側面之後錐度大於緩衝區49之後錐度。

螺釘為混凝土螺釘，亦即，螺紋30能夠對混凝土基板中之對應配合螺紋進行攻絲，尤其係切割。特定言之，螺釘可如此組態以使得其能夠僅藉助於螺紋30之嚙合（亦即無需灌漿）錨定於混凝土鑽孔內。可提供灌漿殼91，亦即硬化物質之殼，以便藉助於上文所描述之機構提供額外錨定。

螺紋30具有外螺紋直徑d_tr 。螺紋30之最大外螺紋直徑d_tr 對螺紋30之螺距p_tr 的比率較佳介於1與2之間，尤其係介於1.2與1.6之間。以下螺紋參數中之至少一者可較佳地用於螺紋30： •    d_tr /d_b =1.1至1.3（外螺紋直徑對鑽孔直徑之比率）； •    p_tr /d_b =0.7至1.1（螺紋螺距對鑽孔直徑之比率）； •    螺紋30之側面角=30°至60°，其中螺紋30可具有非對稱螺紋橫截面，如所展示，或在一替代實施例中，具有對稱橫截面。

在所展示之實施例中，螺紋30具有複數個圈，亦即大致六圈。較佳地，其具有至少兩圈。在本發明實施例中，螺紋30縱向地（亦即，在平行於縱向軸線99之方向上）跨越柄部10之長度l_s 的大致80%。螺紋30因此形成螺釘之主螺紋。

另一方面，楔形凹槽40相較於螺紋30具有較少圈（在本發明實施例中楔形凹槽40具有大致三圈），且楔形凹槽40跨越柄部10之長度l_s 的大致40%。特定言之，螺紋30比楔形凹槽40（及/或楔形側面44）更接近於柄部10之後端18延伸。特定言之，螺紋30比楔形凹槽40（及/或楔形側面44）更接近於柄部10之後端18延伸螺紋30之至少一圈（在本發明實施例中大致兩圈）。因此，螺紋30具有軸向位於柄部10之後端18與楔形凹槽40之間的至少一圈（在本發明實施例中為兩圈），及/或螺紋30具有軸向位於柄部10之後端18與楔形側面44之間的至少一圈。換言之，螺紋30比楔形凹槽40及/或楔形側面44更接近柄部10之後端18延伸螺紋30之螺距p_tr 的至少一倍。歸因於此偏位，藉由楔形側面44提供之楔入機構集中在鑽孔90內深處，其中基板之負載能力通常為最高，及/或其中基板可通常尤其良好地吸收徑向負載。

如上文已提及，螺紋30可為嚴格數學螺旋的，但亦可偏離螺旋形式，其可例如提供額外功能性。同樣地，楔形凹槽40及/或楔形側面44可為嚴格數學螺旋的，但亦可偏離螺旋形式，其可例如提供額外功能性。

螺釘包含複數個軸向地延伸之脊狀物46，該等脊狀物至少部分地位於楔形凹槽40內且將楔形凹槽40劃分成一系列螺旋隔室或分隔間。在圖1至圖7中所展示之第一個實施例之情況下，脊狀物46不完全覆蓋楔形凹槽40之縱向橫截面，且脊狀物稍微沈降至楔形凹槽40中，如可例如自圖2及圖3中獲得。相反，在圖8中所展示之第二實施例中，脊狀物46完全覆蓋楔形凹槽40之縱向橫截面，且該等脊狀物與柄部10之其周圍區域齊平，至少該等脊狀物與緩衝區49齊平。此外，在第二實施例之情況下，脊狀物46相比於第一實施例更寬。

在兩個實施例中，脊狀物46形成用於圍繞柄部10之灌漿殼91之預定斷裂位置（尤其係預定斷裂線）或分離器位置（尤其係分離器線），當向後裝載柄部10時，此可使得灌漿殼91分裂成個別區段，進而啟動楔入機構。

在兩個實施例中，脊狀物46縱向延伸，尤其，其大體上平行於縱向軸線99延伸。在兩個實施例中，其自楔形側面44徑向向外突出及/或自楔形凹槽40之面向前方之側面41徑向向外突出。

除了各別脊狀物46之不同設計以外，兩個所展示實施例大體上相同。因此，關於圖8之實施例的細節，參考對圖1至圖7之實施例的描述，可在細節上作必要修改後適用。

兩個實施例之螺釘可旋擰地插入至混凝土基板中之非灌漿鑽孔90中，且螺紋30可提供足夠錨定作用。替代地，各別螺釘亦可與填充柄部10與鑽孔壁之間的間隙之灌漿（亦即，可硬化化學物質）一起安裝。在此情況下，灌漿亦填充個別錐形隔室，使得形成藉由脊狀物46分離之楔形灌漿區段。特定言之，灌漿經選擇使得其不膠合或黏合至柄部10之（鋼）表面。與柄部10之任何黏合作用通常必須最小化（視情況使用表面處理或塗層，例如有機蠟塗層）。相反，灌漿應藉由化學鍵結及/或藉由機械互鎖而黏合至鑽孔壁，該機械互鎖係由任何小幾何「缺陷」提供，諸如粗糙度、局部破裂、波紋或其類似者。當柄部10在軸向方向上向後裝載時，經由螺紋30與鑽孔壁之間的機械互鎖且經由藉由作用於（硬化）灌漿之楔形側面44提供之楔入機構將負載傳遞至基板中。

在兩個實施例中，以下螺紋參數中之至少一者可較佳地用於楔形凹槽40： •    w_groove /p_tr =0.5-0.95（楔形凹槽40在軸向方向上之寬度對螺紋30之螺距的比率） •    w_offset /p_tr =0.1-0.5（緩衝區49在軸向方向上之寬度對螺紋30之螺距的比率） •    楔形側面44之圓錐角α=5°-30° •    d_r /d_c =0.6-1.1（脊狀物46之直徑對螺紋30之核心直徑的比率） •    楔形凹槽40之每一圈的脊狀物46之數目：每一圈至少一個脊狀物，較佳地每一圈兩個脊狀物46或更多個脊狀物

10:柄部 11:尖端 18:後端 19:螺釘驅動件 30:螺紋 40:楔形凹槽 41:側面 44:側面 46:脊狀物 49:緩衝區 90:鑽孔 91:灌漿殼 99:縱向軸線 α:圓錐角 d_b :鑽孔直徑 d_c :核心直徑 d_r :脊狀物直徑 d_tr :外螺紋直徑 l_s :長度 p_tr :螺距

[圖1]係根據第一實施例之螺釘的等角視圖。

[圖2]係根據第一實施例之螺釘的側視圖。

[圖3]係根據圖2中之A-A的縱向截面，且包含根據第一實施例之螺釘的螺釘柄部之縱向軸線。

[圖4]係根據圖2中之E-E的橫截面視圖，其垂直於根據第一實施例之螺釘的螺釘柄部之縱向軸線。

[圖5]展示根據第一實施例之配置於鑽孔中且嵌入灌漿殼中之螺釘。

[圖6]係根據根據第一實施例之螺釘的細節，其在包含螺釘柄部之縱向軸線的縱向截面中。

[圖7]係根據第一實施例之螺釘的另一細節，其在包含螺釘柄部之縱向軸線的縱向截面中。

[圖8]係根據第二實施例之螺釘的等角視圖。

10:柄部

11:尖端

18:後端

19:螺釘驅動件

30:螺紋

40:楔形凹槽

41:側面

44:側面

46:脊狀物

49:緩衝區

99:縱向軸線

Claims (7)

1. 一種螺釘，其具有： 一柄部（10），其中該柄部（10）具有一尖端（11）、一後端（18）及延伸穿過該尖端（11）及該後端（18）之一縱向軸線（99），其中該尖端（11）及該後端（18）為該柄部（10）之相對端，及 一螺紋（30），其連接至該柄部（10）並且圍繞該柄部（10）捲繞， 其中一楔形凹槽（40）設置於該柄部（10）中，該楔形凹槽（40）圍繞該柄部（10）捲繞且沿著該螺紋（30）之至少一部分延伸，其中該楔形凹槽（40）藉由用於楔入圍繞該柄部（10）之一灌漿殼的一向後漸縮之楔形側面（44）定界， 其特徵在於， 至少一個脊狀物（46）設置於該楔形凹槽（40）內，其中該脊狀物（46）分隔該楔形凹槽（40）。
2. 如請求項1之螺釘， 其特徵在於， 該脊狀物（46）平行於該縱向軸線（99）延伸。
3. 如前述請求項中任一項之螺釘， 其特徵在於， 該脊狀物（46）自該楔形側面（44）突出。
4. 如前述請求項中任一項之螺釘， 其特徵在於， 該脊狀物（46）沈降至該楔形凹槽（40）中或與其周圍齊平。
5. 如前述請求項中任一項之螺釘， 其特徵在於， 複數個脊狀物（46）設置於該楔形凹槽（40）內，其中該等脊狀物（46）分隔該楔形凹槽（40）。
6. 如請求項5之螺釘， 其特徵在於， 該楔形凹槽（40）之每一圈提供至少一個脊狀物（46）。
7. 如前述請求項中任一項之螺釘， 其特徵在於， 該螺釘為一混凝土螺釘，及/或 至少在該螺紋（30）之一些區域中，該螺紋（30）之最大外螺紋直徑（d_tr ）對該螺紋（30）之螺距（p_tr ）的一比率介於1與2之間，尤其係介於1.2與1.6之間。

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