Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verankern eines Objektes im Erdreich mit einer eine Aufnahme für das zu verankernde Objekt umfassenden Bodenschraube, deren Schraubenkerndurchmesser sich von der Schraubenspitze zum Schraubenkopf vergrößert, wobei die Bodenschraube ein vorzugsweise eingängiges, Gewindeflanken aufweisendes Gewindeprofil umfasst.

Stand der Technik

Aus der DE102008037937A1 ist eine Vorrichtung zum Verankern eines stabförmigen Objektes im Erdreich bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Bodenschraube mit einer Aufnahme für das zu verankernde Objekt. Dadurch, dass der Schraubenkerndurchmesser der Bodenschraube von der Schraubenspitze zum Schraubenkopf zunimmt, kommt es beim Eindrehen der Bodenschraube in das Erdreich zu einer Verdichtung des Erdreichs radial nach außen. Nachteiligerweise muss allerdings für einen ordnungsgemäßen Halt der Bodenschraube vor dem Eindrehen ein Loch mit einem Ramm- oder Schraubdorn vorgefertigt werden, was einen aufwendigen Montageprozess bedingt. Darüber hinaus ergeben sich aufgrund des geringen Eingriffsvolumens der Gewindeflanken in das umgebende Erdreich verhältnismäßig geringe aufnehmbare Zugkräfte. Schlussendlich ist die Vorrichtung nur zum Verankern von stabförmigen Objekten geeignet, was ein limitiertes Einsatzgebiet bedingt.

Aus der US3736711A ist eine Bodenschraube bekannt, welche an ihrem Schraubenkopf eine Aufnahme für eine eindrehbare Öse ausbildet. Auf diese Weise können unterschiedliche Objekte im Erdreich verankert werden. Um einer ausreichenden Zugkraft standzuhalten muss die Bodenschraube weit in das Erdreich gedreht werden, was wiederum eine aufwändige Montage bedeutet.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art vorzuschlagen, die zum Verankern unterschiedlicher Objekte eigesetzt werden kann und dabei bei geringen Eindrehkräften hohen Zugkräften ausgesetzt werden kann, ohne dabei einen aufwändigen Montageprozess zu bedingen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die dem Schraubenkopf zugewandte Gewindeflanke, vom Schraubenkopf in Richtung Schraubenspitze gesehen, konkav ausgebildet ist, wobei der äußere Rand der konkaven Gewindeflanke über eine Talsohle hinaus in Richtung des Schraubenkopfes ragt.

Zufolge der erfindungsgemäßen Maßnahmen muss zum Verankern eines Objektes kein Loch vorgefertigt werden, da sich die Bodenschraube durch ihr erfindungsgemäßes Gewindeprofil beim Eindrehen in das Erdreich reinschneidet. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass ein besonders energieschonendes Eindrehen der Bodenschraube und gleichzeitig eine Aufnahme besonders hoher Zuglasten durch die eingeschraubte Bodenschraube dadurch erreicht wird, dass die dem Schraubenkopf zugewandte Gewindeflanke des Gewindeprofils vom Schraubenkopf in Richtung Schraubenspitze gesehen konkav ausgebildet ist. Dabei ragt der äußere Rand, also der vom Schraubenkern abgewandte Rand der konkaven Gewindeflanke über eine Talsohle hinaus in Richtung des Schraubenkopfes, sodass eine Art um den Schraubenkern umlaufende Rinne von der konkaven Gewindeflanke gebildet wird. Als Talsohle ist dabei der Tiefpunkt der konkaven Gewindeflanke in einem gedachten Längsebenenschnitt gemeint. Dies bedeutet, dass der Randpunkt auf der Gewindeflanke dem Schraubenkopf nähergelegen ist, als der Tiefpunkt, wobei sich der Randpunkt und der Tiefpunkt in der gleichen Längsebene befinden. Es ergibt sich somit ein Gewindeprofil, dessen Gewindezähne im Schnitt haiflossenförmig ausgestaltet sind, sodass sich ein in Schraubenkopf ragender Hinterschnitt bildet. Dadurch kommt es beim Eindrehen der Bodenschraube zu einem Fördern des die Bodenschraube umgebenden Erdreichs ausgehend vom Rand des Gewindeprofils in Richtung des Schraubenkerns, sodass die Kammern zwischen den Gewindeflanken mit zusätzlicher Erde befüllt werden, wodurch die Verankerung verstärkt wird. Durch die Erweiterung des Schraubenkerndurchmessers erfolgt beim Eindrehen der Bodenschraube eine gleichzeitige Verdichtung dieser zusätzlichen Erde, wodurch nicht nur das Erdreich zwischen den Gewindeflanken, sondern auch das an die Bodenschraube angrenzende Erdreich verdichtet wird. Eine zusätzliche Verstärkung der Verankerung wird dadurch erzielt, dass der Schraubenkopf der gegenüber dem Schraubenkern erweitert ist, das Erdreich in Eindrehrichtung verdichtet, wenn die Bodenschraube bis zum Anschlag des Schraubenkopfs eingedreht wird. Bei typischen Längen der Bodenschraube (12 cm bis 17 cm) kann durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine Zugkraft von bis zu 500 N erzielt werden. Die andere Gewindeflanke, also die der Schraubenspitze zugewandte Gewindeflanke kann gerade ausgebildet sein, sodass sich eine Art Sägengewinde ergibt. Die konvexe Gewindeflanke kann stetig in den Schraubenkern der Bodenschraube übergehen, was eine einfachere Konstruktion bedingt. Die geometrische Beschreibung der Gewindeflanken beziehen sich dabei auf deren Form in einem gedachten Längsebenenschnitt. Die Befestigungsschraube kann aus Kunststoff gefertigt sein. Die Befestigungsschraube kann, insbesondere wegen der erfindungsgemäßen Hinterschneidung des Gewindeprofils, mittels 3D- Druckverfahren hergestellt werden.

Um unterschiedliche Objekte verankern zu können, wird vorgeschlagen, dass die Aufnahme für das zu verankernde Objekt von einem Innengewinde und einer in das Innengewinde eingedrehten Befestigungsschraube ausgebildet ist. Das Innengewinde kann ein Trapezgewinde sein. Die Befestigungsschraube kann am nicht eingedrehten Endabschnitt einen Hakenfortsatz ausbilden. Der Hakenfortsatz kann ein exzentrisch versetztes in Richtung des Schraubenkopfes offenes Hakenmaul aufweisen, an dem zu verankernde Zugmittel angebracht werden können. Damit die Bodenschraube auch in besonders festes Erdreich eingedreht werden kann, empfiehlt es sich in einer bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass der Schraubenkopf der Bodenschraube einen quer zur Schraubenlängsachse verlaufenden Durchbruch zum Einschieben einer Drehhilfe aufweist. Auf diese Weise kann ein vergrößertes Drehmoment zum Einschrauben genutzt werden, da die Drehhilfe als Heben eingesetzt werden kann. Als Drehhilfe kann beispielsweise die Befestigungsschraube selbst verwendet werden, die zum Eindrehen in den quer zur Schraubenlängsachse verlaufenden Durchbruch geschoben wird. Nach dem Eindrehen kann diese wieder aus dem Durchbruch genommen werden und in die Aufnahme, welche koaxial zur Schraubenlängsachse verläuft, eingedreht werden. Auf diese Weise wird kein zusätzliches Werkzeug zur Montage benötigt. Mithilfe eines in den Durchbruch eingesetzten Befestigungszapfens können auch unterschiedliche Aufsätze auf dem Schraubenkopf angeordnet werden und drehfest fixiert werden. Hierzu können die Aufsätze auf den Schraubenkopf aufsteckbar ausgebildet sein und zu den Durchbruchsöffnungen komplementär angeordnete Öffnungen aufweisen. Dadurch kann ein Befestigungszapfen sowohl durch die Öffnungen des Aufsatzes als auch durch den Durchbruch des Schraubenkopfes geführt werden und somit den Aufsatz mit dem Schraubenkopf zug- und drehfest verbinden. Als Aufsätze können beispielsweise Adapterplatten zum Befestigen von beispielsweise Zeltbeinen oder Pfosten eingesetzt werden. Als Aufsatz kann auch ein Schraubeinsatz fungieren, um die Bodenschraube mithilfe einer Bohrmaschine oder dergleichen eindrehen zu können.

Um ein zu weites Eindrehen der Bodenschraube zu verhindern, kann dem Schraubenkopf eine Beilagscheibe mit einem in Richtung der Schraubenspitze ragenden Dom zugeordnet sein. Die Beilagscheibe kann einen größeren Durchmesser als der Schraubenkopf aufweisen und einen Anschlag für den Schraubenkopf bilden, wodurch ein unabsichtliches Eindringen des Schraubenkopfs ins Erdreich erschwert wird. Gleichzeitig kann dadurch das Volumen des komprimierten Erdreichs in quer zur Eindrehrichtung bzw. quer zur Schraubenlängsachse erhöht werden. Der in Richtung der Schraubenspitze ragende Dom der Beilagscheibe wird beim Eindrehen der Schraube ins Erdreich getrieben, wodurch sich einerseits eine Verdrehsicherung der Beilagscheibe und andererseits eine zusätzliche Befestigungsmöglichkeit für Laschen oder dergleichen ergibt.

Bevorzugt kann die Beilagscheibe den Schraubenkopf wenigstens abschnittsweise formschlüssig aufnehmen. Dies bedeutet, dass die Beilagscheibe einen Anschlagabschnitt für den Schraubenkopf bildet und einen gegenüber dem Anschlagabschnitt entgegen der Eindrehrichtung vorragenden Einfassungsabschnitt aufweist, der den Schraubenkopf einfasst, sodass sich ein stufenförmiger Absatz ergibt. Die Beilagscheibe ist demnach im Bereich des Anschlagabschnitts dünner als im Bereich des Einfassungsabschnitts ausgebildet. Dies hat zur Folge, dass sich beim Eindrehen der Beilagscheibe der Rand, also der Einfassungsabschnitt tellerförmig entgegen der Eindrehrichtung nach oben krümmt. Dabei wird eine radial nach innen gerichtete Kraft erzeugt, sodass der Schraubenkopf von der Beilagscheibe geklemmt wird. Auf diese Weise wirkt der als Verdrehsicherung vorgesehene Dom auch auf die Bodenschraube, sobald eine gewisse Zugkraft durch das Anziehen der Bodenschraube erreicht wird.

Es hat sich dabei herausgestellt, dass eine besonders hohe Zugkraft der Vorrichtung erreicht werden kann, wenn die konkave Gewindeflanke von einem Kreisbogen mit einem Radius von 2 mm bis 7 mm, insbesondere von 4 mm bis 5 mm, beschrieben ist. Dabei ist jener Kreisbogen gemeint, der sich zwischen dem Schraubenkern und dem Rand der konkaven Gewindeflanke bei einem Längsebenenschnitt der Bodenschraube ergibt. Der Kreisbogen kann insbesondere stetig in die Oberfläche des Schraubenkerns übergehen.

Um ein schnelles Eindrehen zu ermöglichen, ohne dabei die Verankerung zu schwächen, kann die Gewindesteigung 10 mm bis 20 mm, insbesondere 13 mm bis 17 mm betragen. Vorteilhafterweise können Gewinde mit Gewindesteigungen in diesen Bereichen nicht von typischen im Erdreich vorkommenden Störkörpern, wie Steine oder dergleichen, blockiert werden. Damit die Vorrichtung universell für unterschiedlich beschaffenes Erdreich eingesetzt werden kann, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Öffnungswinkel des Kegels der Bodenschraube 3° bis 10°, insbesondere 4° bis 6° beträgt. Auf diese Weise kann eine ausreichend starke Verdichtung beim Eindrehen der Bodenschraube bewirkt werden, dennoch behält die Bodenschraube eine gewisse Variabilität bezüglich des Einschraubwinkels, sodass diese auch schräg ins Erdreich eingedreht werden kann.

Kurze Beschreibung der Erfindung

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen der Linie ll-ll der Fig.1 entsprechenden Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in zusammengebautem und eingedrehtem Zustand,

Fig. 3 eine Detailansicht der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 eine auf den Schraubenkopf aufsetzbare erfindungsgemäße Adapterplatte und

Fig. 5 einen auf den Schraubenkopf aufsetzbarer erfindungsgemäßen Schraubeinsatz.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verankern eines Objektes 1 im Erdreich 2 weist, wie beispielsweise den Figs. 1 und 2 zu entnehmen ist, eine Bodenschraube 3 auf, welche in das Erdreich 2 eingedreht werden kann. Die Bodenschraube 3 hat einen Schraubenkerndurchmesser, der von der Schraubenspitze 4 zum Schraubenkopf 5 zunimmt, wodurch sich eine konische Grundform ergibt. Erfindungsgemäß weist das Gewindeprofil 6, wie in Fig. 2 offenbart, zwei Gewindeflanken 7a, 7b und eine Zahnflanke 8 auf. Die dem Schraubenkopf 5 zugewandte Gewindeflanke 7a ist dabei, vom Schraubenkopf 5 in Richtung der Schraubenspitze 4, also in Eindrehrichtung 9, gesehen, konkav ausgebildet. Die der Schraubenspitze 4 zugewandte Gewindeflanke 7b kann gerade ausgebildet sein. Die geometrische Beschreibung der Gewindeflanken 7a, 7b beziehen sich dabei auf deren Form in einem gedachten Längsebenenschnitt. Wie am besten aus der Fig. 3 ersichtlich ist, ragt der äußeren Rand 10 der Gewindeflanke 7a in jedem gedachten Längsebenenschnitt über eine Talsohle 11 hinaus in Richtung des Schraubenkopfes 5, also entgegen der Eindrehrichtung 9. Aus dem in Fig. 3 angedeuteten Längsebenenschnitt ist dabei erkenntlich, dass die Talsohle 11 der konkaven Gewindefläche 7a in einem Längsebenenschnitt vom Tiefpunkt P2 gebildet ist, dass der Rand 10 in einem Längsebenenschnitt vom Randpunkt P1 gebildet ist und dass der Randpunkt P1 dem Schraubenkopf 5 nähergelegen ist, als der Tiefpunkt P2, wobei sich der Randpunkt P1 und der Tiefpunkt P2 in der gleichen Längsebene befinden. Es bildet sich somit eine Art haifischförmiger Gewindezahn 12.

Die Vorrichtung weist grundsätzlich eine Aufnahme 13 für das zu verankernde Objekt 1 auf. Das zu verankernde Objekt 1 kann beispielsweise direkt in einer Aufnahme 13 der Bodenschraube 3 angeordnet werden. Wie in den Figs. 1 und 2 verdeutlicht wird, kann jedoch die Aufnahme 13 auch von einem Innengewinde 14 und einer in das Innengewinde 14 eingedrehten Befestigungsschraube 15 gebildet sein, sodass die Befestigung des Objektes 1 über die Befestigungsschraube 15 erfolgt.

Zum Befestigen von insbesondere Zugmitteln kann die Befestigungsschraube 15 am nicht eingedrehten Endabschnitt einen Hakenfortsatz 16 aufweisen, der ein exzentrisch versetztes in Richtung des Schraubenkopfes 5 offenes Hakenmaul 17 aufweist.

Gemäß den Figs. 1 und 2 kann der Schraubenkopf 5 einen Durchbruch 18 aufweisen, durch den eine Drehhilfe, beispielsweise die Befestigungsschraube 15, eingeführt werden kann. Der Durchbruch 18 kann quer zur Schraubenlängsachse 19 verlaufen. Der Schraubenkopf 5 kann einen gegenüber dem Schraubenkern 19 vergrößerten Durchmesser haben, sodass sich ein Anschlag 20, der zum Verdichten des Erdreichs 2 eingesetzt werden kann, ergibt.

Die Anschlagfläche kann weiter durch eine Beilagscheibe 21 vergrößert werden, welche dem Schraubenkopf 5 zugeordnet ist. Die Beilagscheibe 21 kann einen in Richtung der Schraubenspitze 4 bzw. in Eindrehrichtung 9 ragenden Dom 22 aufweisen, der als Verdrehsicherung wirkt und gleichzeitig etwaige Zugmittel verankern kann.

Die Beilagscheibe 21 kann den Schraubenkopf wenigstens abschnittsweise formschlüssig aufnehmen. Hierzu kann die Beilagscheibe 21 , wie in der Fig. 2 angedeutet, einen Anschlagabschnitt 23 für den Schraubenkopf 5 und einen gegenüber dem Anschlagabschnitt 23 entgegen der Eindrehrichtung 9 vorragenden Einfassungsabschnitt 24 aufweisen. Der Schraubenkopf 5 kann mit dem Einfassungsabschnitt durch eine Rast 25 ver stet sein. Die Rast 25 kann von einer Umfangsnut gebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann mit Bezugnahme auf die Figs. 2 und 3 wie folgt konstruiert sein. Die konkave Gewindeflanke 7a kann in einem gedachten Längsebenenschnitt von einem Kreisbogen mit einem Radius R von 4,525 mm beschrieben werden. Der Kreisbogen kann stetig in den Kegelstumpf des Schraubenkerns 26 übergehen. Die der Schraubenspitze 4 zugewandte Gewindeflanke 7b kann gerade ausgebildet sein und eine Länge von 7,061 mm aufweisen. Die Zahnflanke 8 kann 2mm lang sein und parallel zur Oberfläche des Schraubenkerns 26 verlaufen. Die Gewindeprofilbasis 27 kann 7,51 mm lang sein. Der Winkel a zwischen der Gewindeflanke 7b und Oberfläche des Schraubenkerns 26 kann 114,29° sein. (Fig. 3)

Die Gewindesteigung 28 kann 14,99 mm sein. Der Öffnungswinkel ß des Kegels der Bodenschraube 3 kann 5,28° betrogen. Die Bodenschraube 3 kann an der Schraubenspitze 4 eine Spitze 29 mit größerem Öffnungswinkel aufweisen. (Fig. 2) Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Adapterplatte 30 zum Aufstecken auf einen Schraubenkopf 5. In die Adapterplatte 30 können Pfosten oder dergleichen eingeschoben werden. Die Adapterplatte 30 kann eine quer zur Schraubenlängsachse 19 verlaufenden Durchbruch aufweisen, deren Öffnung 31 komplementär zum Durchbruch 18 des Schraubenkopfes 5 ausgebildet sein kann.

Mittels eines Befestigungsbolzens kann auf diese Weise die Adapterplatte 30 dreh- und zugfest mit dem Schraubenkopf 5 verbunden werden.

Gleiches gilt für den in Fig. 5 dargestellte Dreheinsatz 32, der einen Zapfen 33 zum Fixieren in einer Bohrmaschine oder dergleichen aufweist, wodurch die Bodenschraube durch diverse Hilfsmittel eingedreht werden kann.