Schwellenschraube

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffdübel für die

Befestigung einer Schiene auf einem festen Grund. Dabei weist der Kunststoffdübel eine am einen stirnseitigen Ende des Kunststoffdübels ausgebildete Dübelöffnung zum

Einführen einer Schwellenschraube in den Kunststoffdübel, einen vom Dübel umgebenen Dübelinnenraum, einen

Schaftabschnitt, der sich in Längsrichtung des

Kunststoffdübels gesehen an die Dübelöffnung anschließt, und einen Halteabschnitt auf, der sich in Längsrichtung des Kunststoffdübels gesehen an den Schaftabschnitt anschließt .

Der Halteabschnitt ist üblicherweise an seiner Außenseite mit mindestens einem in radialer Richtung vorstehenden Vorsprung versehen, der im fertigen Einbauzustand in den den Kunststoffdübel umgebenden Werkstoff des festen

Untergrunds greift. Gleichzeitig weist der Halteabschnitt in der Regel an seiner Innenseite ein Innengewinde auf, in das eine Schwellenschraube mit ihrem Gewindeabschnitt eingeschraubt werden kann. Ebenso betrifft die Erfindung eine Kombination aus einem Dübel und einer Schwellenschraube.

Um den im modernen Schienenverkehr gestellten

Anforderungen gerecht zu werden, werden heute Gleise für Schienenfahrzeuge üblicherweise als so genannte "feste Fahrbahnen" verlegt, bei denen die Schienen des Gleises auf aus Beton gegossenen Schwellen oder Platten verlegt werden. Ebenso werden bei konventionellem Schotteroberbau heute üblicherweise aus Beton gegossene Schwellen in ein Schotterbett gelegt.

Die für die Befestigung der Schienen vorgesehenen

Befestigungspunkte umfassen in der Regel eine gegen den durch die jeweilige Schwelle oder Platte gebildeten festen Untergrund abgestützte Führungsplatte, die gegen den Fuß der Schiene wirkt und so die Schiene seitlich führt, ein auf der Führungsplatte abgestütztes, mit mindestens einem Federarm auf den Schienenfuß wirkendes Federelement, das die zum elastischen Niederhalten der Schiene

erforderlichen, gegen den festen Untergrund gerichteten Niederhaltekräfte auf den Schienenfuß aufbringt, einen in den festen Untergrund eingelassenen Dübel und ein in der Regel als Schraube oder Gewindebolzen ausgeführte

Schwellenschraube, die in den Dübel eingeschraubt ist und das Federelement gegen den festen Untergrund verspannt.

Die den festen Untergrund bildenden Schwellen oder Platten werden üblicherweise aus Beton oder einem anderen

fließfähigen Werkstoff gegossen. Dabei werden die in den jeweiligen Befestigungspunkten benötigten Dübel in der Regel direkt in den Werkstoff des festen Untergrunds so eingegossen, dass sie mit ihrer Dübelöffnung bündig zur freien, die AufStandfläche für die zu befestigende Schiene bildenden Oberseite des festen Untergrunds ausgerichtet sind .

Der im jeweiligen festen Untergrund sitzende Dübel

übernimmt unterschiedliche Funktionen. Zum einen

ermöglicht er die einfache Befestigung der

Schwellenschraube. Dabei nimmt er die bei fertig

montierter Schiene zum Spannen des Federelements

benötigten Zugkräfte auf und leitet sie wie auch die beim Überfahren des jeweiligen Schienenbefestigungspunkts durch ein Schienenfahrzeug auftretenden dynamischen Belastungen in den festen Untergrund.

Zum anderen dient der Dübel als elektrischer Isolator, durch den die in der Regel aus leitfähigem Stahl

bestehende Schwellenschraube Spannelement gegenüber dem festen Untergrund elektrisch isoliert ist.

Gleichzeitig soll der Dübel unterschiedliche Gewindeformen aufnehmen und im Fall seines Verschleißes auf möglichst einfache Weise ausgetauscht werden können.

Schließlich soll ein Dübel der hier in Rede stehenden Art auch noch so beschaffen sein, dass er bei der Herstellung des den festen Untergrund bildenden Bauteils auf einfache Weise lagerichtig positioniert werden kann.

Aus Kunststoff gefertigte Dübel der voranstehend

beschriebenen Art sind beispielsweise aus der

EP 0 785 308 Bl oder der DE 10 2011 103 127 AI bekannt. Die Herstellung des Dübels aus Kunststoff hat den Vorteil, dass bei der Formgebung von Kunststoffdübeln nur geringe Einschränkungen bestehen und auch die Isolatorwirkung problemlos erzielt werden kann.

Praktische Erfahrungen haben gezeigt, dass es unter den hohen heutzutage auftretenden Belastungen im Umfeld des Dübels, insbesondere in einer zur AufStandfläche des

Untergrunds oberflächennahen Schicht, zu Rissen des jeweiligen festen Untergrunds kommt. Diese können bis zur Zerstörung des den jeweiligen festen Untergrund bildenden Bauteils gehen.

Es ist bekannt, dass bei Dübeln mit glatten Umfangsflächen im Einbauzustand nur minimale Belastungen der Umgebung entstehen. Daher weist der im Einbauzustand an die

AufStandfläche des festen Untergrunds angrenzende

Schaftabschnitt von Kunststoffdübeln der hier in Rede stehenden Art üblicherweise eine glatte, gleichmäßig zylindrische oder in Richtung der Dübelspitze konisch zulaufende Umfangsfläche auf.

Jedoch muss zur Aufnahme der für das Spannen des

Federelements in einem Schienenbefestigungspunkt

erforderlichen Kräfte immer eine gewisse Verklammerung zwischen dem Gusswerkstoff (Beton) des festen Untergrunds und dem Dübel gegeben sein. Dies wird in der Praxis dadurch gelöst, dass am Halteabschnitt des Dübels

mindestes ein Vorsprung ausgeformt wird, über den im

Einbauzustand eine formschlüssige Anbindung des Dübels an den umgebenden Werkstoff des festen Untergrunds

gewährleistet ist. So sind Dübel bekannt, bei denen am Halteabschnitt in Längsrichtung des Dübels in regelmäßigen Abständen angeordnete, kragenförmig umlaufende Vorsprünge vorgesehen sind.

Weit verbreitet sind darüber hinaus Dübel, bei denen der an der Außenseite des Halteabschnitts vorgesehene

Vorsprung als Außengewinde ausgebildet ist. Die

Gewindeform hat den Vorteil, dass der Dübel im Fall, dass er wegen Verschleiß ersetzt werden muss, auf relativ einfache Weise nach Art einer Schraube aus der für ihn vorgesehenen Aufnahme des festen Untergrunds herausgedreht werden kann. Das Außengewinde ist üblicherweise so ausgelegt, dass die im fertigen Einbauzustand auf den Dübel über die in ihn eingeschraubte Schwellenschraube aufgebrachten Zugkräfte über die Flanken des Außengewindes in den den Dübel umgebenden Werkstoff des festen

Untergrunds geleitet werden. Daher verbleibt auch bei den in der voranstehend erläuterten Weise gestalteten

Kunststoffdübeln stets ein unvermeidbares Risiko, dass in Folge der im praktischen Einsatz auftretenden Belastungen im Umfeld des in den jeweiligen festen Untergrund

eingebauten Dübels Risse entstehen.

In der DE 10 2011 103 127 AI sind als Ursache für diese Rissbildung Spannungsspitzen identifiziert worden, die über das an dem Halteabschnitt des Dübels ausgebildete Gewinde in den angrenzenden Werkstoff des festen

Untergrunds geleitet werden. Um diese Spannungsspitzen zu vermeiden, wird in der DE 10 2011 103 127 AI

vorgeschlagen, dem Gewinde eine bestimmte Form zu geben, durch die eine gleichmäßigere, großflächigere

Spannungsverteilung erzielt werden soll. Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, einen Kunststoffdübel anzugeben, bei dem im fertigen

Einbauzustand das Risiko der Entstehung von

oberflächennahen Rissen in dem festen Untergrund minimiert ist .

Des Weiteren sollte eine Kombination aus einer

Schwellenschraube und einem Kunststoffdübel angegeben werden, bei der im Einbauzustand das Risiko einer

Rissausbildung ebenso auf ein Minimum reduziert ist.

In Bezug auf den Dübel ist diese Aufgabe erfindungsgemäß jeweils durch einen gemäß einem der unabhängigen Ansprüche 1 oder 3 ausgebildeten Kunststoffdübel gelöst worden.

In Bezug auf die Kombination aus einem Kunststoffdübel und einer Schwellenschraube ist die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass eine solche Kombination entsprechend Anspruch 15 gestaltet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.

Gemäß den in den beiden unabhängigen Ansprüchen 1 und 3 angegebenen Verkörperungen der Erfindung weist ein erfindungsgemäßer Kunststoffdübel für die Befestigung einer Schiene auf einem festen Grund in Übereinstimmung mit dem eingangs angegebenen Stand der Technik jeweils eine an seinem einen stirnseitigen Ende ausgebildete stirnseitige Dübelöffnung zum Einführen einer

Schwellenschraube in den Kunststoffdübel auf. Des Weiteren besitzt ein erfindungsgemäßer Kunststoffdübel jeweils einen vom Dübel umgebenen Dübelinnenraum und eine in Längsrichtung des Kunststoffdübels gesehen am anderen stirnseitigen Ende des Kunststoffdübels ausgebildete Dübelspitze .

Ebenso umfasst ein erfindungsgemäßer Kunststoffdübel jeweils einen Schaftabschnitt, der sich in Längsrichtung des Kunststoffdübels gesehen an den die Dübelöffnung des Kunststoffdübels umgebenden Rand anschließt.

Darüber hinaus umfasst ein erfindungsgemäßer

Kunststoffdübel jeweils einen Halteabschnitt, der sich in Längsrichtung des Kunststoffdübels gesehen an den

Schaftabschnitt anschließt.

Gemäß der ersten Verkörperung der Erfindung ist an der Außenseite des Halteabschnitts mindestens ein in radialer Richtung vorstehender, um den Umfang des Halteabschnitts umlaufender Vorsprung vorgesehen, der im fertigen

Einbauzustand in den den Kunststoffdübel umgebenden

Werkstoff des festen Untergrunds greift.

Bei der zweiten Verkörperung der Erfindung ist der

Halteabschnitt auf seiner dem Dübelinnenraum zugeordneten Innenseite mit einem Innengewinde versehen.

Gemäß der ersten Verkörperung der Erfindung ist nun die der Gewindeöffnung zugeordnete Gewindeflanke des

mindestens einen Vorsprungs des Halteabschnitts des

Kunststoffdübels unter einem Winkel von 90° ± 3° in Bezug auf die Längsachse des Kunststoffdübels ausgerichtet. Gemäß der zweiten Verkörperung der Erfindung ist die innere Umfangsflache des Schaftabschnitts des

Kunststoffdübels eben ausgebildet und im Bereich des

Halteabschnitts des Kunststoffdübels ein Innengewinde ausgeformt, dessen der Dübelöffnung zugeordnete

Gewindeflanke unter einem Winkel von 90° ± 3° in Bezug auf die Längsachse des Kunststoffdübels ausgerichtet ist.

Beide Verkörperungen der Erfindung tragen bei in den jeweiligen festen Untergrund eingelassenem Dübel jeweils für sich gesehen zu einer Minimierung des Eintrags von Querkräften und Spannungsspitzen in das Umfeld des Dübels bei. Daher löst jede der Verkörperungen der Erfindung jeweils für sich gesehen bereits die in Bezug auf einen für die Schienenbefestigung vorgesehenen Kunststoffdübel angegebene Aufgabe. Eine optimale Wirkung der Erfindung tritt dabei dann ein, wenn beide Verkörperungen der

Erfindung gleichzeitig an dem erfindungsgemäßen

Kunststoffdübel verwirklicht sind, wenn also der

Schaftabschnitt sowohl an seiner Außen- als auch an seiner Innenseite eben ausgebildet ist und sowohl an der

Außenseite des Halteabschnitts ein vorzugsweise als

Außengewinde ausgebildeter Vorsprung als auch an der Innenseite des Halteabschnitts ein Innengewinde vorhanden sind, wobei die der Dübelöffnung zugeordneten Flanken sowohl des an der Außenseite vorhandenen Vorsprungs als auch des an der Innenseite ausgebildeten Innengewindes mit der jeweils angrenzenden, achsparallel zur Längsachse des Kunststoffdübels ausgerichteten Wandwandfläche des

Halteabschnitts einen Winkel von 90° + 3° einschließen. Beiden Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen

Kunststoffdübels liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass sich durch eine auf die Längsachse des Kunststoffdübels

bezogene geeignete Ausrichtung der der Dübelöffnung zugeordneten Flanke des im jeweiligen Halteabschnitt vorgesehenen Vorsprungs oder Gewindes (radial vorstehender Vorsprung bzw. Außengewinde und/oder Innengewinde des Halteabschnitts) der Eintrag von Querkräften und

Spannungsspitzen in den im Einbauzustand den

Kunststoffdübel umgebenden Werkstoff des festen

Untergrunds auf ein Minimum reduzieren lässt. Je exakter die der Dübelöffnung zugewandten Flanken des jeweiligen Vorsprungs oder Gewindes unter einem rechten Winkel in Bezug auf die Längsachse des Kunststoffdübels ausgerichtet sind, um so geringer wird die Umgebung des Dübels durch Spannungen belastet, die sich im Einbauzustand in radialer Richtung vom Kunststoffdübel ausgehend in den festen

Untergrund ausbreiten.

Wenn die der Dübelöffnung zugeordnete Flanke des

jeweiligen Gewindes oder Vorsprungs exakt unter einem Winkel von 90° in Bezug auf die Dübellängsachse

ausgerichtet ist, können in radialer Richtung keine Kräfte mehr über diese Flanke in den umgebenden Werkstoff des festen Untergrunds geleitet werden. Dementsprechend ist bei einer solchen Ausrichtung der Anteil der Zugkräfte, die im fertigen Einbauzustand von in den Kunststoffdübel eingeschraubten Schwellenschraube aufgebracht werden und über die der Dübelöffnung zugeordnete Flanke des

jeweiligen Gewindes in radialer Richtung in die Umgebung des Dübels geleitet werden, gleich "0". Daher sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die der Dübelöffnung zugeordnete Dübelflanke im Halteabschnitt in Bezug auf die Längsachse des

Kunststoffdübels jeweils unter einem Winkel von 90° ± 1°, insbesondere exakt unter 90°, ausgerichtet ist. Dabei kann es insbesondere in Bezug auf den an der Außenseite des Halteabschnitts des Kunststoffdübels vorgesehenen, insbesondere als Außengewinde ausgebildeten Vorsprung aus fertigungstechnischen Gründen zweckmäßig sein, den Bereich des Winkels, unter dem die der Dübelöffnung zugeordnete Flanke des Vorsprungs in Bezug auf die Längsachse des Kunststoffdübels ausgerichtet ist, im Rahmen der

Fertigungstoleranzen auf 90 - 91° zu beschränken, um

Hinterschnitte zu vermeiden.

Bei einem erfindungsgemäßen Kunststoffdübel sind der insbesondere als Außengewinde ausgebildete, an der

Außenseite des Halteabschnitts vorgesehene Vorsprung und das an der Innenseite des Halteabschnitts vorgesehene Innengewinde somit jeweils so geformt, dass sich im

Einbauzustand nicht nur im Bereich des insbesondere ebenen oberen Schaftabschnitts des Kunststoffdübels , sondern auch im Bereich des Halteabschnitts allenfalls minimale

Belastungen des den Kunststoffdübel umgebenden Werkstoffs des festen Untergrunds durch radial sich ausbreitenden Spannungen ergeben. Infolgedessen besteht im Bereich des erfindungsgemäß gestalteten Halteabschnitts allenfalls noch ein minimales Risiko, dass es zur Entstehung von Rissen kommt.

Mit der Erfindung ist somit der Längenbereich des Dübels, in dem es im praktischen Einsatz zu einer minimalen - -

Belastung der Umgebung des Dübels kommt, um ein

beträchtliches Stück verlängert. Gleichzeitig ist der Kunststoffdübel im Einbauzustand bereits im Halteabschnitt mit dem festen Untergrund durch Werkstoff formschlüssig verklammert .

Um die Sicherheit der Verankerung des erfindungsgemäß gestalteten Kunststoffdübels im jeweiligen festen

Untergrund zu verbessern, kann sich in Längsrichtung des Kunststoffdübels gesehen an den ersten Halteabschnitt ein zweiter Halteabschnitt anschließen, in dem der an der Außenseite des Halteabschnitts vorgesehene mindestens eine Vorsprung oder das an der Außenseite des Halteabschnitts als Vorsprung vorgesehene Außengewinde sowie

gegebenenfalls das jeweilige Innengewinde des

Halteabschnitts fortgeführt sind.

Dabei ist die der Dübelöffnung zugeordnete Gewindeflanke der an der Außenseite vorgesehenen Vorsprünge oder des Außengewindes sowie des Innengewindes in dem

Gewindeabschnitt in Bezug auf die Längsachse des

Kunststoffdübels unter einem Winkel von mehr als 93° angeordnet oder ausgerundet.

"Ausgerundet" heißt hier, dass die der Dübelöffnung zugeordnete Flanke der an dem Gewindeabschnitt vorhandenen Vorsprünge oder des dort ausgebildeten Gewindes in radialer Richtung gesehen in einem kontinuierlich

gekrümmten Verlauf in die der Dübelspitze zugeordnete Flanke des jeweiligen Vorsprungs oder Gewindes übergeht.

Aus fertigungstechnischen Gründen oder zur Vermeidung von Kerbwirkung am erfindungsgemäßen Kunststoffdübel kann der Übergang zwischen der der Dübelöffnung zugeordneten Flanke des an der Außenseite des jeweiligen Halteabschnitts vorhandenen Vorsprungs oder des Innengewindes und

zugeordneten, achsparallel zur Längsachse des

Kunststoffdübels ausgerichteten Außen- oder

Innenumfangsfläche des Kunststoffdübels ausgerundet ausgebildet sein. D. h., die der Dübelöffnung zugeordnete Flanke des am Halteabschnitt vorhandenen mindestens einen Vorsprungs (Außengewinde) kann in einer Kehle in die in Längsrichtung des Kunststoffdübels ausgerichtete

Umfangswand des Dübels übergehen. Genauso kann der

Übergang zwischen der der Dübelöffnung zugeordneten Flanke des Innengewindes des Halteabschnitts und der in

Längsrichtung des Kunststoffdübels ausgerichteten

Innenumfangsfläche des Halteabschnitts abgerundet oder angephast sein.

Die Formgebung der der Dübelspitze zugeordneten Flanke des äußeren Vorsprungs kann ebenfalls jeweils derart ausgelegt werden, dass über diese Flanke nur minimale Kräfte in radialer Richtung vom Dübel ausgehend in den umgebenden Werkstoff des festen Untergrunds geleitet werden. So kann die untere Flanke schräg in Richtung der Dübelspitze ausgerichtet oder konvex nach außen ausgewölbt ausgebildet sein .

Genauso kann die der Dübelspitze zugeordnete Flanke des Innengewindes des Halteabschnitts in Abhängigkeit von der Form des am Gewindeschaft der Schwellenschraube

ausgebildeten Gewindes und einer möglichst großen

Kompatibilität mit unterschiedlichen Gewindeformen gewählt werden. Hier hat es sich als praktisch herausgestellt, wenn die der Dübelspitze zugeordnete Flanke des an der Außenseite des Halteabschnitts vorhandenen Vorsprungs (Außengewinde) oder Innengewindes des ersten

Halteabschnitts jeweils konvex gewölbt geformt ist.

Die im Einbauzustand im Bereich des zweiten

Halteabschnitts in die Umgebung des erfindungsgemäßen Kunststoffdübels eingeleiteten Spannungen können dadurch vergleichmäßigt werden, dass im Längsschnitt gesehen der Übergang zwischen der der Dübelöffnung zugeordneten Flanke des Vorsprungs oder des Innengewindes des zweiten

Halteabschnitts zur der Dübelspitze zugeordneten Flanke des betreffenden Vorsprungs oder Innengewindes als konvex gewölbter, kontinuierlicher Kurvenzug ausgerundet ist. Insbesondere durch die abgerundete Form des an der

Außenseite des zweiten Halteabschnitts vorhandenen

Vorsprungs können im Einbauzustand hohe Ausziehkräfte des Dübels erreicht werden, da in tieferen Regionen des festen Untergrunds der weitaus größte Anteil vom

Gesamtausreißwiderstand eines eingegossenen Dübels liegt.

Weiter reduziert werden können die im Einbauzustand im

Bereich des ersten erfindungsgemäß ausgebildeten

Kunststoffdübels in den umgebenden Werkstoff des festen

Untergrunds eingeleitete Spannungen dadurch, dass an der

Außenseite des Kunststoffdübels im Bereich des ersten

Halteabschnitts mindestens ein an den Schaftabschnitt angeschlossener, sich in Längsrichtung des

Kunststoffdübels erstreckender Steg ausgebildet ist, dessen Breite in seinem Fußbereich mindestens einem

Fünfzehntel, insbesondere mindestens einem Zwölftel, des

Umfangs des Kunststoffdübels entspricht, der den Vorsprung (Außengewinde) des ersten Halteabschnitts kreuzt und dessen Scheitelfläche in radialer Richtung gesehen höchstens bis zur gedachten Verlängerung der Umhüllenden des Schaftabschnitts reicht. Die Breite des jeweils vorhandenen Stegs ist dabei in seinem Fußbereich

optimalerweise auf maximal ein Viertel des Umfangs des Kunststoffdübels beschränkt.

Der betreffende, sich in Längsrichtung des

Kunststoffdübels erstreckende Steg stellt mit seiner Scheitelfläche eine Verlängerung der glatten Umfangsflache des Schaftabschnitts dar, ohne dass dadurch die

formschlüssige Verklammerung zwischen dem festen

Untergrund und dem ersten Halteabschnitt des

Kunststoffdübels wesentlich beeinträchtigt wird.

Vorzugsweise sind dazu jeweils mindestens zwei oder mehr in gleichmäßigen Winkelabständen um die Längsachse des Dübels verteilt angeordnete Stege vorgesehen.

Gemäß der Erfindung sind somit im Bereich des sich an den Schaftabschnitt anschließenden ersten Halteabschnitts aufgrund der erfindungsgemäßen Formgebung des an dessen Außenseite vorhandenen, insbesondere als Außengewinde ausgebildeten Vorsprungs, sowie der beidseitig glatten Außenflächen der optional vorhandenen Stege, die im

Einbauzustand rechtwinklig zur Schwellenlängsachse ausgerichtet sind, nur geringe Querkräfte auf den

umgebenden Beton wirksam. Bei einem erfindungsgemäßen Dübel werden Querkräfte somit nicht rotationssymmetrisch um den Dübel herum verteilt in den festen Untergrund übertragen, sondern gezielt in eine Richtung geleitet, in der der Werkstoff des festen Untergrunds beispielsweise - -

aufgrund von in den festen Untergrund eingelassenen

Bewehrungen diese Belastungen sicher aufnehmen kann.

In entsprechender Weise können im Bereich des ersten Gewindeabschnitts in die der dem Dübelinnenraum

zugeordneten Umfangsflache eine oder mehrere nutförmige, sich in Längsrichtung des Kunststoffdübels erstreckende Ausnehmungen eingeformt sein. Diese Nuten unterbrechen die über das Innengewinde übertragenen radial sich

ausbreitenden Spannungen und führen so im Einbauzustand ebenfalls zu einer Reduktion der Belastungen des Umfelds des erfindungsgemäßen Kunststoffdübels . Dabei lässt sich im Fall, dass an der Außenseite des Kunststoffdübels die voranstehend erläuterten Stege ausgebildet sind, eine Schwächung des Dübels dadurch vermeiden, dass die

jeweilige Nut im Bereich des jeweils zugeordneten an der Außenseite des Kunststoffdübels vorgesehenen Stegs ausgebildet ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Kombination aus einer

Schwellenschraube und einem erfindungsgemäß ausgebildeten Kunststoffdübel weist die Schwellenschraube einen

Schraubenkopf und einen sich in Längsrichtung der

Schwellenschraube folgenden Gewindeschaft auf, an dem ein umlaufendes Schraubengewinde ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß ist dabei die dem Schraubenkopf

zugeordnete Gewindeflanke des Schraubengewindes bezogen auf die Längsachse der Schwellenschraube unter einem Winkel von 90° ± 3° ausgerichtet. Demzufolge überträgt auch die bei einer erfindungsgemäßen Kombination

eingesetzte Schwellenschraube in radialer, strahlenförmig von der Längsachse des Kunststoffdübels weggerichteter Richtung lediglich minimale Kräfte. Optimalerweise ist dazu die dem Schraubenkopf zugeordnete Gewindeflanke des Schraubengewindes möglichst exakt unter einem rechten Winkel in Bezug auf die Längsachse der Schwellenschraube ausgerichtet. Dementsprechend sieht die Erfindung vor, dass die dem Schraubenkopf zugeordnete Gewindeflanke der Schwellenschraube im Rahmen der Fertigungstoleranzen bezogen auf die Längsachse der Schwellenschraube unter einem Winkel von 90° ± max. 1° ausgerichtet ist.

Eine für den praktischen Einsatz besonders wichtige

Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der

Kerndurchmesser der Schwellenschraube mindestens in dem Bereich, in dem das Schraubengewinde vorhanden ist, in Richtung der Schraubenspitze abnimmt, wobei der

Durchmesser des Schraubengewindes über die gesamte Länge des Gewindeschafts konstant bleibt, d. h. in radialer Richtung stets bis zu einer zylindrisch ausgebildeten Umhüllenden des Gewindeschafts reicht. Vorzugsweise läuft dazu der Kern des Schraubengewindes in Richtung der

Schraubenspitze konisch zu.

Die in Richtung der Schraubenspitze sich verjüngende Form des Gewindekerns der Schwellenschraube hat den Vorteil, dass bei in den Kunststoffdübel eingeschraubter

Schwellenschraube im Bereich der Gewindegänge zwischen dem Kern der Schraube und der Innenwand des Kunststoffdübels ein Freiraum verbleibt, in dem sich Schmutz sammeln kann, ohne das Ein- und Ausschrauben der Schwellenschraube zu behindern . Bei einer erfindungsgemäßen Kombination aus

Schwellenschraube und Kunststoffdübel sind somit das

Gewinde der Schraube und das Innengewinde des Dübels zueinander derart optimiert, dass durch den beinahe rechtwinkligen Übergang vom Schraubenkern auf die

Gewindeflanken bei axialer Zugbelastung in der Schraube eine fast ausschließlich in der Schraubenachse wirkende Zugkraft entsteht und damit Quer- sowie Tangentialkräfte rechtwinklig zur Schraube in Richtung zur Dübelwand und darüber hinaus in das dem Dübel umgebende Material des festen Untergrunds stark reduziert sind. Gleichzeitig bewirkt die erfindungsgemäße Ausformung des Innengewindes des Kunststoffdübels , dass zum einen nur geringe

Querkräfte über die Gewindeflanken aufgenommen werden können und zum anderen kein Kontakt zwischen Dübelwand und Schraubenkern besteht, womit ebenfalls eine

Kraftübertragung (Pressung) von Schraube zu Dübelwand verhindert wird.

Indem das Verhältnis des Schraubendurchmessers zum

Durchmesser seines Kerns zum unteren Ende der Schraube größer wird, wird im Bereich des Dübelinnenraums ein gegenüber konventionellen Schrauben-/Dübelkombinationen um bis zu 50 % größeres Freivolumen zwischen Schraube und Dübel erhalten, wodurch in den Dübel gelangende

Verunreinigungen (z. B. Sand) während der Montage /

Demontage des Schienenbefestigungssystems weniger

Störungen beim erneuten Verschrauben verursachen. Darüber hinaus erlaubt die sich verjüngende Form des

Schraubenkerns, eine entsprechende Verjüngung des

Innenraums des Dübels in Richtung der Dübelspitze, so dass sich bei gleichbleibendem Außendurchmesser des Dübels eine größere Kontakt-/Überschneidungsfläche zwischen dem

Werkstoff des festen Untergrunds und dem erfindungsgemäßen Kunststoffdübel ergibt. Im Ergebnis trägt auch dies zur Erhöhung des Ausziehwiderstands bei.

Auch an der erfindungsgemäß eingesetzten Schwellenschraube kann zur Reduzierung von in diesem Bereich in radialer Richtung übertragenen Spannungen zwischen dem

Schraubenkopf und dem Gewindeabschnitt ein Schaftabschnitt vorhanden sein, dessen Umfangsfläche glatt ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Umhüllende der Umfangsfläche des Schaftabschnitts mit der zylindrischen Umhüllenden des Gewindeabschnitts der Schwellenschraube zusammenfällt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schrauben-Kunststoffdübel-Kombination in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;

Fig. 2 den Kunststoffdübel der Schrauben-Kunststoffdübel- Kombination in perspektivischer Ansicht;

Fig. 3 den Kunststoffdübel in einer ersten seitlichen

Ansicht ;

Fig. 4 den Kunststoffdübel in einem Längsschnitt entlang der in Fig. 3 eingezeichneten Schnittlinie A-A;

Fig. 5 den Kunststoffdübel in einer gegenüber der

Darstellung in Fig. 3 um 90° um die Längsachse des Kunststoffdübels gedrehten Stellung in seitlicher Ansicht ;

Fig. 6 die Schwellenschraube der Schrauben- Kunststoffdübel-Kombination in seitlicher Ansicht;

Fig. 7 die Schwellenschraube gemäß Fig. 6 in einem

Längsschnitt ;

Fig. 8 die Schrauben-Kunststoffdübel-Kombination mit in den Kunststoffdübel eingesetzter Schwellenschraube und längsgeschnitten dargestelltem Kunststoffdübel .

Die Schrauben-Kunststoffdübel-Kombination K umfasst einen Kunststoffdübel 1 und eine aus einem Stahl in

konventioneller Weise hergestellte Schwellenschraube 2.

Der Kunststoffdübel 1 weist eine von einem nach Art eines Kragens ausgebildeten Rand umgrenzte Dübelöffnung 3, einen Schaftabschnitt 4, der sich in Längsrichtung LR des

Kunststoffdübels 1 an die Dübelöffnung 3 anschließt, einen ersten Halteabschnitt 5, der in Längsrichtung LR des

Kunststoffdübels 1 auf den Schaftabschnitt folgt, einen zweiten Halteabschnitt 6, der in Längsrichtung LR an den ersten Halteabschnitt 5 angeschlossen ist, eine

Dübelspitze 7 und einen Dübelinnenraum 8 auf, der von dem Schaftabschnitt 4 und den Halteabschnitten 5, 6 umgrenzt ist. In die Dübelspitze 7 ist eine koaxial zur Längsachse L des Kunststoffdübels 1 ausgerichtete Durchgangsöffnung 9 eingeformt, über die in den Kunststoffdübel 1 gelangende Feuchtigkeit abfließen kann.

Die äußere Umfangsfläche 10 des Schaftabschnitts 4 ist zylindrisch und glatt ausgebildet, so dass die

Umfangsfläche 10 mit der zylindrischen Umhüllenden U des Schaftabschnitts 4 zusammenfällt.

Am ersten Halteabschnitt 5 ist ein Vorsprung 11 in Form eines Außengewindes ausgebildet, das in einer

gleichmäßigen Steigung ausgehend von der Grenze zwischen dem Schaftabschnitt 4 und dem ersten Halteabschnitt 5 in Richtung der Dübelspitze 7 um den ersten Halteabschnitt 5 umläuft. Der Vorsprung 11 weist dabei eine der

Dübelöffnung 3 zugeordnete obere Flanke 12 auf, die bezogen auf die Längsachse L des unter einem Winkel ßl von 90° ausgerichtet ist. Dementsprechend schließt die obere Flanke 12 mit der an sie angrenzenden, achsparallel zur Längsachse L ausgerichteten Umfangswandfläche 13 des Kunststoffdübels 1 den gleichen rechten Winkel ßl ein. Aus fertigungstechnischen Gründen und um eine Kerbwirkung zu vermeiden, ist dabei der Übergang 14 zwischen der oberen Flanke 12 und der betreffenden Wandfläche 13 nach Art einer Kehle ausgerundet.

An ihrer freien, von der Umfangswandfläche 13 abgewandten Kante grenzt die obere Flanke 12 des Vorsprungs 11 an eine Scheitelfläche 15 des Vorsprungs 11, die im Wesentlichen achsparallel zur Längsachse L des Kunststoffdübels 1 ausgerichtet ist. Die Scheitelfläche 15 liegt dabei ebenfalls auf der zylindrischen Umhüllenden U des

Schaftabschnitts 4. An die Scheitelfläche 15 schließt sich die der Dübelspitze 7 zugeordnete untere Flanke 16 des Vorsprungs 11 an. Die untere Flanke 16 des Vorsprungs 11 ist dabei konvex nach außen gerundet und geht in einer ausgerundeten Kehle in die Umfangswandflache 13 des Kunststoffdübels 1 über.

Im Bereich des Halteabschnitts 5 wird der nach Art eines Außengewindes ausgebildete Vorsprung 11 durch zwei Stege 17,18 unterbrochen, die sich gegenüberliegend zueinander als Verlängerung des Schaftabschnitts 4 über die Höhe Hl des ersten Halteabschnitts 5 erstrecken. Die Stege 17,18 weisen an ihrem Fußbereich eine Breite auf, die etwa 14 % des Umfangs des Schaftabschnitts 4 entspricht. Im

Querschnitt sind die Stege 17,18 halbkreisförmig nach außen gewölbt, wobei sie in ihrem Scheitelbereich 19 dem Radius der Umhüllenden U entsprechend abgeflacht sind. Der Scheitelbereich 19 liegt dabei ebenfalls auf der

Umhüllenden U des Schaftabschnitts 4, so dass der

Scheitelbereich 19 der Stege 17,18 sprungfrei in die

Umfangfläche 10 des Schaftabschnitts 4 übergeht.

Im Bereich des zweiten Halteabschnitts 6 ist der als

Außengewinde ausgebildete Vorsprung 11 des ersten

Halteabschnitts 5 als Vorsprung 20 fortgesetzt, der ebenfalls als ausgerundetes Außengewinde ausgebildet ist. Dementsprechend geht die der Dübelöffnung 3 zugeordnete Flanke des Außengewinde-Vorsprungs 20 in einem

kontinuierlichen konvex nach außen gebogenen Kurvenzug in den Scheitelbereich des Vorsprungs 20 über, der in gleicher Weise in die der Dübelspitze 7 zugeordnete Flanke des Außengewinde-Vorsprungs 20 übergeht. Auch der Scheitel des Vorsprungs 20 liegt dabei auf der zylindrischen

Umhüllenden des Kunststoffdübels 1.

In die Innenumfangsfläche 23 des Kunststoffdübels 1 ist ein Innengewinde 21 eingeformt, das sich über den ersten und den zweiten Halteabschnitt 5,6 erstreckt und über beide Halteabschnitte 5,6 gleichförmig geformt ist.

Die der Dübelöffnung 3 zugeordnete obere Flanke 22 des Innengewindes 21 ist dabei unter einem Winkel ß2 von 90° in Bezug auf die Längsachse L des Kunststoffdübels 1 ausgerichtet, so dass die obere Flanke 22 mit der achsparallel zur Längsachse L ausgerichteten

Innenumfangsfläche 23 des KunstStoffdübels 1 den gleichen rechten Winkel ß2 einschließt. Der Übergang 24 zwischen der Innenumfangsfläche 23 und der oberen Flanke 22 des Innengewindes 21 ist dabei ebenfalls ausgerundet.

Gleichzeitig geht die obere Flanke 22 in einen

kontinuierlich konvex nach außen gekrümmten

Scheitelbereich 25 über, an den wiederum eine konkav eingewölbte, der Dübelspitze 7 zugeordnete untere Flanke 26 angeschlossen ist. Die untere Flanke 26 läuft so stufenlos in die Innenumfangsfläche 23 des

Kunststoffdübels 1 aus.

Im Bereich des ersten Halteabschnitts 5 ist das

Innengewinde 21 durch nutförmige Ausnehmungen 27

unterbrochen, die sich gegenüberliegend zu den Stegen 17,18 an der Innenseite des Kunststoffdübels 1 über die Höhe Hl des ersten Halteabschnitts 5 erstrecken. Von den Äusnehmungen 27 ist aufgrund der gewählten Ansicht in Fig. 4 nur die dem Steg 18 zugeordnete Ausnehmung 27 zu sehen. Wie die Stege 17,18 tragen auch die Ausnehmungen 27 im Sinne einer Verlängerung der glatten Innenumfangsfläche 28 des Schaftabschnitts 4 dazu bei, dass die vom ersten Halteabschnitt 5 ausgehende Ausbreitung von Querkräften in den den Kunststoffdübel 1 im Einbauzustand umgebenden festen Untergrund minimiert ist.

Die Form und Abmessungen der oberen Flanke 22, des

Scheitelbereichs 25 und der unteren Flanke 26 des

Innengewindes 21 sind so ausgelegt, dass

Schwellenschrauben 2 mit unterschiedlich geformten

Gewinden in den Kunststoffdübel 1 eingeschraubt werden können .

Bevorzugt kommt in der Schrauben-Kunststoffdübel- Kombination K jedoch eine Schwellenschraube 2 der hier beschriebenen Art zum Einsatz. Eine solche

Schwellenschraube 2 weist einen Schraubenkopf 30, einen in Längsrichtung LR der Schwellenschraube 2 an den

Schraubenkopf 30 angeschlossenen Schaftabschnitt 31 und einen in Längsrichtung LR an den Schaftabschnitt 31 angeschlossenen Gewindeabschnitt 32 auf, der ein

Außengewinde 33 trägt.

Der zylindrisch geformte Schaftabschnitt 31 weist in an sich bekannter Weise einen kleineren Durchmesser als der Schraubenkopf 30 und eine glatte Umfangsfläche 34 auf. Er erstreckt sich über ca. 24 % der Höhe HS der

Schwellenschraube 2.

Im Bereich des Gewindeabschnitts 32 verjüngt sich der Kern 35 der Schwellenschraube 2 in Richtung der Spitze 36 der Schwellenschraube 2. Dabei läuft der Kern 35 in einem oberen, an den Schaftabschnitt 31 angrenzenden Bereich 37, der etwa ein Viertel der Länge des Gewindeabschnitts 32 einnimmt, zunächst mit einer stärkeren Steigung konisch zu, um über die restliche Länge des Gewindeabschnitts 32 mit gleichmäßiger Steigung konisch in Richtung der

Schraubenspitze 36 zuzulaufen.

Die dem Schraubenkopf 30 zugeordnete obere Flanke 38 des Außengewindes 33 wie auch die der Schraubenspitze 36 zugeordnete untere Flanke 39 des Außengewindes 33 sind jeweils unter einem Winkel ß3 von 90° in Bezug auf die Längsachse L der Schwellenschraube ausgerichtet.

Gleichzeitig beschreibt der die Flanken 38,39 verbindende Scheitelbereich 40 des Außengewindes 33 einen konvex nach außen gewölbten Halbkreis. Der Scheitel des

Scheitelbereichs 40 liegt dabei auf der zylindrischen Umhüllenden US des Schaftabschnitts 31 der

Schwellenschraube 2.

Aufgrund des konisch in Richtung der Schraubenspitze 36 zulaufenden Kerns 35 ergibt sich so bei in den

Kunststoffdübel 1 eingeschraubter Schwellenschraube 2 im der Dübelspitze 7 zugeordneten unteren Bereich des

Dübelinnenraums 8 ein vergrößerter Leerraum 41, in dem sich in den Kunststoffdübel 1 gelangender Schmutz sammeln kann, ohne das Ein- oder Ausschrauben der

Schwellenschraube 2 zu behindern.

Durch die erfindungsgemäße Formgebung wird erreicht, dass im Einbauzustand im Bereich des ersten Halteabschnitts 5 allenfalls noch im minimalem Umfang guer zur Längsachse L des Kunststoffdübels 1 ausgerichtete Kräfte in radialer Richtung R vom Kunststoffdübel weggerichtet in das den Kunststoffdübel 1 umgebende Material des den

Kunststoffdübel 1 aufnehmenden festen Untergrunds geleitet werden. Dementsprechend ist das Risiko der Entstehung von Rissen in diesem Bereich genauso minimiert wie im Bereich des Schaftabschnitts 4, über dessen glatte Umfangfläche 10 ebenfalls keine Querkräfte in den den Kunststoffdübel 1 umgebenden Werkstoff geleitet werden.

BEZUGSZEICHEN

1 Kunststoffdübel

2 Schwellenschraube

3 Dübelöffnung

4 Schaftabschnitt des Kunststoffdübels 1

5 erster Halteabschnitt des Kunststoffdübels 1

6 zweiter Halteabschnitt des KunstStoffdübels 1

7 Dübelspitze des Kunststoffdübels 1

8 Dübelinnenraum des Kunststoffdübels 1

9 Durchgangsöffnung der Dübelspitze 7

10 äußere Umfangsflache des Schaftabschnitts 4

11 als Außengewinde an der Außenseite des ersten

Halteabschnitts 5 ausgebildeter Vorsprung

12 obere Flanke des Vorsprungs 11

13 Umfangswandfläche des Kunststoffdübels 1

14 Übergang zwischen der oberen Flanke 12 und der

Umfangswandfläche 13

15 Scheitelfläche des Vorsprungs 11

16 untere Flanke des Vorsprungs 11

17,18 Stege

19 jeweiliger Scheitelbereich der Stege 17,18

20 als ausgerundetes Außengewinde ausgebildeter

Vorsprung des zweiten Halteabschnitts 6

21 Innengewinde des Kunststoffdübels 1

22 der Dübelöffnung 3 zugeordnete obere Flanke des

Innengewindes 21

23 Innenumfangsfläche des Kunststoffdübels 1

24 Übergang zwischen der Innenumfangsfläche 23

25 Scheitelbereich des Innengewindes 21

26 der Dübelspitze 7 zugeordnete untere Flanke des

Innengewindes 21

27 nutförmige Ausnehmungen

28 glatte Innenumfangsfläche des Schaftabschnitts 4

30 Schraubenkopf der Schwellenschraube 2

31 Schaftabschnitt der Schwellenschraube 2

32 Gewindeabschnitt der Schwellenschraube 2

33 Außengewinde der Schwellenschraube 2

34 Umfangsfläche des Schaftabschnitts 31

35 Kern der Schwellenschraube 2

36 Spitze der Schwellenschraube 2

37 an den Schaftabschnitt 31 angrenzender Bereich des

Gewindeabschnitts 31

38 dem Schraubenkopf 30 zugeordnete obere Flanke des

Außengewindes 33

39 der Schraubenspitze 36 zugeordnete untere Flanke des

Außengewindes 33 40 Scheitelbereich des Außengewindes 33

41 Leerraum im Kunststoffdübel 1 bei eingeschraubter

Schraube

Hl Höhe des ersten Halteabschnitts 5

HS Höhe der Schwellenschraube 2

K Schrauben-Kunststoffdübel-Kombination

L Längsachse des KunstStoffdübels 1

LR Längsrichtung

R radiale Richtung

ßl zwischen der Längsachse L bzw. der koaxial zur

Längsachse L ausgerichteten Umfangswandfläche 13 und der oberen Flanke 12 des Vorsprungs 11

eingeschlossener Winkel

ß2 zwischen der Längsachse L bzw. der koaxial zur

Längsachse L ausgerichteten Innenumfangsfläche 23 des Kunststoffdübels 1 eingeschlossener Winkel

ß3 Winkel, unter dem die obere und die untere Flanke

38,39 des Außengewindes 33 in Bezug auf die

Längsachse LS der Schwellenschraube 2 jeweils ausgerichtet sind

U zylindrische Umhüllende U des Schaftabschnitts 4 und der Halteabschnitte 5,6

US Umhüllende des Schaftabschnitts 31