CN102652226A - 紧固件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于锚固在被底切的钻孔中的紧固件（1）。该紧固件（1）具有杆段（2）和膨胀元件（3），其中在杆段（2）上设置用于撑开膨胀元件（3）的扩张体（8）和载荷器件（7）。膨胀元件（3）设计成套筒形，它在其沿装入方向（E）的后端上带有环形的基体（13），在基体上于装入侧设置有膨胀片（14），该膨胀片具有孔口（17）。

Description

紧固件

技术领域

本发明涉及一种带有权利要求1前序部分特征的紧固件。

背景技术

由公开文本DE 40 11 229 A1公开了这种用于锚固在底切的钻孔内的紧固件。在该文本中记载的紧固件尤其适用于将板状的构件，如天然石板，固定到承重结构上。紧固件设计成底切锚栓并且具有杆段和膨胀元件。在杆段上，在其装入侧的前端设置有锥形的扩张体，环形或套筒形的膨胀元件能够用该扩张体进行扩张。此外，杆段在后部具有载荷器件。膨胀元件由套筒形的金属环构成，该金属环被屋顶状地设计成单坡屋顶的形式，或带有多个屋顶状弯曲的部段。

此外在紧固件的杆段上还设置有膨胀套筒。若该膨胀套筒朝锥形的扩张体方向在轴向沿杆段运动，那么膨胀套筒经由朝装入方向加宽的锥形的扩张体挤压膨胀元件，由此将所述环撑开，从而使该环至少部分填满被底切的钻孔的底切部。通过扩张体的扩张，紧固件被形状配合地锚固在钻孔内。因此经由紧固件将力从板状的构件传递到承重结构上，紧固件经由设计成外螺纹的载荷器件与所述承重结构相连。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，创造一种不同的紧固件。

按照本发明，该技术问题通过带权利要求1特征的紧固件解决。按本发明的、用于锚固在被底切的钻孔内的紧固件包括杆段和膨胀元件。杆段具有用于撑开膨胀元件的扩张体以及载荷器件。扩张体尤其设计成锥形部段，其沿装入方向加宽且布置在杆段的装入侧前端上。载荷器件例如构造为外螺纹。膨胀元件设计成套筒形，其中“套筒形”意味着膨胀元件在周向上基本包围杆段。膨胀元件尤其是一种在周向上封闭的套筒。“装入方向”或 “装入侧”指的是紧固件置入钻孔的方向或紧固件用来置入钻孔的侧面。

按本发明的紧固件的特点在于膨胀元件的特别设计。膨胀元件具有环形的基体，在装入侧，至少一个膨胀片被布置在该基体上。环形的基体尤其布置在膨胀元件的沿装入方向靠后的端部上。环形的基体优选本身封闭。“膨胀片”指的是一种在膨胀元件扩张时径向向外作离开环形基体运动的元件。若紧固件位于被底切的钻孔内且膨胀元件例如借助膨胀套筒压向扩张体，那么膨胀片通过锥形加宽的扩张体径向向外地运动，从而使膨胀片啮合在底切部中，并且至少部分填满该底切部。膨胀片具有形状为全面封闭的穿孔的孔口，尤其这样布置该穿孔，使其减小了在它与环形基体连接的区域内的膨胀片的横截面。在此，孔口位于膨胀片内，因此在膨胀片撑开时孔口基本上与膨胀片一起向外运动。孔口可以尤其设置在膨胀片的面朝基体的区域上，因此使该孔口被膨胀片和基体包围。由此在膨胀片上创造出一个限定的、横截面减小的铰链状弯曲部，膨胀片在该弯曲部上很容易弯曲。因此膨胀元件很容易被撑开，从而仅需一个小的轴向力就能使膨胀元件在钻孔内扩张进入底切部。按本发明的紧固件由此也能够装入非常薄的构件，而不会因膨胀元件的扩张而破坏构件。膨胀片的其余部分能够由此而设计成实心的，从而其将底切尽可能完整且平坦地填充，并且膨胀片本身在其中如此之稳定，以致于通过膨胀元件能够将很大的应力从有待固定的构件传递到承重结构中。

在按本发明的紧固件的一种优选设计形式中，孔口也可以构造成，在其表面的主要部分内贯穿膨胀片，从而使膨胀片仅由环形的壁构成，该壁包括两个接片和一个沿装入方向靠前的啮合区。该壁尤其的薄，这意味着它的厚度相比于孔口的大小而言是很小的。在相应较大的孔口中，壁的材料厚度很小，从而使膨胀片本身能较为容易地变形。尤其在将紧固件装入狭小的钻孔时，膨胀片的环形壁的可变形性使得经由膨胀元件施加到钻孔壁上的压力减小。若膨胀片用其自由端、啮合区撞向钻孔壁，那么膨胀片的壁被压紧并变形，因此，相比带仅有小孔口的膨胀片的紧固件，这样的紧固件更容易安装。对可变形性而言尤其有利的是，将环形的基体与壁的构成自由端部的前啮合区连接起来的壁的接片设计得尽可能细长，因而能轻易将它压紧。由其长度与其宽度的比决定的接片的细长度优选在1至4，优选在1.5和3.0之间的数量级内。

在紧固件的一种股优选实施形式中，将接片在其背离环形基体的前端上相互连接起来的啮合区基本弯曲形状地构成。“弯曲形状”在这里尤其意味着，啮合区是圆环的一部分，也就是说具有这样的表面，该表面被包夹在两个同心的圆之间。“弯曲形”描述了各种类型的能够实现啮合区通过一种弯拱稳定地得以构造的连接。当弯拱式的啮合区来到钻孔壁上时，那么该啮合区便会很容易地变形，尤其对啮合区产生作用的压应力会通过弯拱作用而导出到接片上，接片则折扭或者被压紧，从而施加到钻孔壁上的压力减小。尤其对于能够轻易且在定义的应力下折扭或压紧的细长的接片而言会带来膨胀片的定义的变形，从而保护了构件不会由于在安置紧固件时的压力而被损坏。

在按本发明的紧固件的一个优选的实施形式中，膨胀片构造成沿其自由端方向逐渐收缩变细。这样设计的优点在于，膨胀片在碰到钻孔壁时更容易变形。当膨胀片具有例如接片的时候，那么接片会由于变细结构的缘故而相对于钻孔壁倾斜。当膨胀片的自由端碰到钻孔壁上时，那么在接片中由于倾斜的缘故不仅导入了压应力而且导入了弯曲力矩，从而接片在较低的压应力下就已经变形。由此减小了能够通过紧固件装入钻孔壁而产生的应力，尤其是当膨胀片被压向钻孔底部时。对可变形性而言，特别有利的是，孔口沿膨胀片的自由端方向逐渐收缩变小，尤其是孔口的逐渐变小与膨胀片的逐渐变细对应。这样一来，例如接片就能相对细长地构成。

在按本发明的紧固件的另一种优选的实施形式中，在杆段，优选在杆段的扩张体上，设防转动装置的第一部分。防转动装置的第一部分尤其设计成鼻状隆起的形式。鼻状隆起与被撑开的膨胀元件对应，从而使被撑开的膨胀元件无法相对于杆段以及在其轴向转动。若紧固件在被底切的钻孔内扩张，那么在钻孔壁和撑开的膨胀元件之间的摩擦阻止了膨胀元件相对于钻孔的转动，以及防转动装置的第一部分阻止了杆段相对于膨胀元件以及因而也相对于钻孔或构件的转动。因此可以例如将螺母毫无问题地拧到设计成外螺纹的载荷器件上，以便例如将紧固件固定到承重结构上，但紧固件在拧螺母时不会随之转动。例如可以在紧固件的环形的基体上设计一个环形槽，它与鼻状隆起对应。为提高膨胀元件与钻孔壁之间的摩擦，可以在膨胀元件上设一个不平坦元件。该不平坦元件例如是鼻状或齿状的凸起、压花或槽状的凹陷。

膨胀片的孔口优选设计为，使其与防转动装置的第一部分对应，并且与该第一部分共同构成防转动装置。防转动装置的第一部分，例如鼻状隆起，被卡锁在膨胀片的孔口中，所述孔口在这种情况下形成防转动装置的第二部分，并且通过与膨胀元件的形状配合的连接防止了杆段沿周向转动。在这种情况下，孔口满足双重功能：它实现了膨胀元件方便的扩张以及必要时膨胀片的变形，此外还构成了防转动装置的第二部分。因此，无需在膨胀元件上设置附加的构件作为防转动装置的第二部分。

在按本发明的紧固件的一种优选的实施形式中，在膨胀元件的基体上设置至少两个膨胀片，它们在周向上通过缺口彼此分开。在环形的基体上设多个膨胀片，这样做使膨胀片的几何形状与钻孔的底切部的几何形状达到最佳适配，且孔口可以设计成，实现了最佳的力传递以及用很小的轴向力就能撑开膨胀元件。尤其可以通过布置多个膨胀片将膨胀片的为环形设计的钻孔所需的弯曲在周向上减至最小，所述膨胀片经由圆周分布在环形基体上。若膨胀片在周向上大幅度弯曲，就防止了膨胀元件被轻松地撑开，因为扩张时，膨胀片本身必须被弯曲。

优选的是，这样设计在至少两个膨胀片之间的缺口，使得该缺口与防转动装置的第一部分对应。作为备选，该缺口在这种情况下构成防转动装置的第二部分。特别有利的是防转动装置的两个不同的部分的以及备选的第二部分的设计。因此可以在一个或多个膨胀片上设置一个孔口，并且在膨胀片之间可以有缺口。所以确保了防转动装置的第一部分在杆段沿轴向轻微转动后就已经与防转动装置的第二部分接触，所述第二部分与第一部分对应并且与第一部分共同构成防转动装置。

在按本发明的紧固件的另一个优选的实施形式中，在膨胀元件的环形的基体上设置了沿着径向向内取向的止挡台。该止挡台保证了膨胀元件在杆段的扩张体上的限定的止挡点。优选在扩张体上设计一个与该止挡台对应的止挡凸肩。该止挡凸肩与止挡台一起用作止挡元件，并且限制了膨胀元件和扩张体之间的相对移动。止挡元件因此防止了膨胀元件通过轴向力过深地压入钻孔和/或底切部中，由此在钻孔壁区域内产生能够损坏构件的有害应力。

优选的是，按本发明的紧固件的膨胀元件是一种冲压件，尤其是一种金属制的冲压弯曲件。这实现了膨胀元件和按本发明的紧固件的简单且成本低廉的制造。

附图说明

接下来借助附图所示实施例详细解释本发明。

附图中：

图1是按本发明的紧固件在未张开状态下的视图；

图2是图1的剖面图；

图3是按本发明的紧固件在第一种张开状态下的立体图；

图4是按本发明的紧固件在第二种张开状态下的立体图；

图5是膨胀元件作为冲压件在未弯曲状态下的立体图；以及

图6是图5的冲压件的膨胀片的俯视图。

具体实施方式

在图1和2中示出了在未张开状态下的按本发明的紧固件1，以及示出了该紧固件如何能够沿装入方向E插入到带底切部的、未示出的钻孔内。装入方向E平行于紧固件1的纵轴A。紧固件1设计成用于锚固在未示出的底切式钻孔内的底切锚栓。紧固件1由杆段2、膨胀元件3和膨胀套筒4组成。

杆段2是带有圆柱形部段5和在装入侧与该圆柱形部段连接的圆锥形部段6的锥形螺栓，所述圆锥形部段构成杆段2的前端。圆柱形部段5具有形式为外螺纹的载荷器件7。载荷器件7例如用于将紧固件1固定到同样没有示出的承重结构上。圆锥形部段6构成扩张体8，其直径朝装入方向E变大。当膨胀元件3沿装入方向E朝着圆锥形部段6移动时，膨胀元件3通过扩张体8张开。在圆柱形部段5和圆锥形部段6之间的过渡处，圆锥形部段6的直径大于圆柱形部段5的直径，由此产生一个在径向超出圆柱形部段5的圆环面，所述圆环面构成止挡凸肩9。在圆锥形部段6的装入侧的前部上设有一鼻状隆起10，作为防转动装置的第一部分11。鼻状隆起11凸状地沿径向，亦即相对纵轴A标准地，突出于圆锥形部段6的外壳面12。

膨胀元件3在其后端具有环形的基体13，该环形的基体作为封闭的套筒环形地包围杆段2的圆柱形部段5。在基体13上于装入侧设四个膨胀片14，它们通过缺口15在周向上彼此间隔一定距离。在环形的基体13上，在其后端设计有一个径向向内定向的止挡台16，它和杆段2的止挡凸肩9一起起到止挡元件的作用。膨胀片14分别具有全面环绕的穿孔形式的孔口17，所述孔口大致布置在各膨胀片14的中央。通过孔口17在膨胀片14上产生了环形壁21，环形壁带有用于啮合到同样未示出的钻孔的未示出的底切部中的啮合区18，以及两个用各一个铰链状的弯曲部19将啮合区18和基体13相互连接的接片22。由于孔口17，铰链状的弯曲部19设计得很便于弯曲。因此一个朝装入方向E取向的相对较小的轴向负荷就足以使膨胀片14，与孔口17和壁21一起，通过将膨胀元件3移到杆段2的圆锥形部段6上而在径向向外撑开。啮合区18设计得实心且稳定，因而能经由该啮合区在钻孔壁和紧固件1之间传递较大的力。

基于包括膨胀片14表面的主要部分的较大的孔口17，壁21较为薄地构成并从而是容易变形的。壁21环形地具有通过弯曲形啮合区18彼此连接的接片22。接片22相对细长，这在图5和6中清楚可见。接片22的细长有利于它的可镦锻性。通过将啮合区18弯曲形地构造可以将在膨胀片14碰到钻孔壁上时作用在啮合区18上的压应力通过啮合区18导给接片22。压应力作用在在接片中，并且，由于沿周向在啮合区18和接片22之间的间隔以及由于接片22的倾斜而在接片22中还附加作用有弯曲力矩。由于啮合区18被构造成弯曲形且被构造成带有外半径R的圆环的一部分，所以啮合区18起到了较为稳固的弯拱部的作用。在压应力的作用下，啮合区18可以略微变形，而压应力主要会被导给接片22，接片22由于其细长构造的缘故在较小且较能精确定义的负载下变形。这样的好处在于，不会有如例如在膨胀元件3膨胀时形成的那样的沿纵轴方向A作用的较大的力通过膨胀片14传递到钻孔的底部。

无论是膨胀片14还是孔口17，都朝膨胀片14的自由端方向逐渐收缩，此时在图5和6中示出的未弯曲的冲压件则是沿径向朝着啮合区18逐渐收缩。收缩处的顶角 α为30°，其中，该角通常优选在20°和40°之间。在此，接片22的宽度B基本上保持恒定。接片22的长度L在这种情况下可以简化地等同于孔口17在径向上的高度H，从而使接片22的细长度，亦即高度H与宽度B的比，大约在2.2。这样有利于膨胀片14的可变形性。由于收缩，圆环形的啮合区18较小且较为稳固，相反，接片22则较长。因此，在压应力的作用下，起弯拱作用的啮合区18将压应力直接导给接片22并在接片22中产生附加的弯曲力矩。接片22能够很容易地被压扁并自身变形地定义。因此，按本发明的紧固件1也能装入非常薄的构件中而不会由于膨胀元件1的膨胀而损坏构件。

膨胀套筒4设计成空心圆柱体。在此，设计成圆柱形钻孔20的空腔具有基本上与杆段2的圆柱形部段5的外径对应的内径。若膨胀套筒4通过例如经由未示出的压紧装置施加的轴向力朝装入方向E移动，则膨胀套筒4将膨胀元件3按压超过扩张体，直至止挡台16碰到杆段2的止挡凸肩9。即使之后提高轴向力，膨胀元件3也不会再继续朝装入方向E移动。因此可以防止膨胀元件3的过度扩张。通过将膨胀元件3移到扩张体8上，使膨胀片14被径向向外地撑开，并且在铰链状弯曲部19的区域内弯曲。图3和4中示出了张开状态。

为了在装入钻孔并扩张的紧固元件1中能将一未示出的螺母拧到设计成外螺纹的载荷器件7上，而不会使紧固件1在钻孔内一起转动，紧固件1具有防转动装置。扩张体8的圆锥形部段6上的鼻状隆起10用作防转动装置的第一部分11。或如图3所示，孔口17构成防转动装置的第二部分，所述孔口设计成与鼻状隆起10对应，从而使该孔口17和鼻状隆起10在张开状态下能够彼此形状配合地啮合；或如图4所示，缺口15在两个膨胀片14之间起到防转动装置的第二部分的作用。为此，缺口15构造成在张开状态下能够和鼻状隆起10同样形状配合地啮合。若紧固件1在钻孔内扩张，那么扩张后该鼻状隆起10或卡锁在孔口17中，或卡锁在缺口15中。根据膨胀元件3相对于杆段2的取向，紧固件1在周向上的略微转动是必要的，直至防转动装置的第一部分11卡锁在防转动装置的第二部分中。卡锁后，防转动装置将一个通过螺母施加的扭矩经由扩张的膨胀元件3通过摩擦配合传递到未示出的钻孔壁上。由此防止紧固件1在钻孔内随之一起转动。

紧固件1的膨胀元件3制造成金属制的冲压弯曲件。杆段2同样用金属制成并且通过冷锻变形成本低廉地制造。反之，膨胀套筒4用纤维增强的塑料制成并且在压铸工艺中制造。按本发明的紧固件因此能够成本低廉地制造并且基于其设计有效且简单地安装。

附图标记列表

1 紧固件

2 杆段

3 膨胀元件

4 膨胀套筒

5 圆柱形部段

6 圆锥形部段

7 载荷器件

8 扩张体

9 止挡凸肩

10 鼻状隆起

11 防转动装置的第一部分

12 外壳面

13 基体

14 膨胀片

15 缺口

16 止挡台

17 孔口

18 啮合区

19 铰链状弯曲部

20 钻孔

21 壁

22 接片

E 装入方向

A 纵轴

R 啮合区18的外半径

B 接片22的宽度

L 接片22的长度

H 孔口17的高度

α顶角

Claims (13)

1.一种用于锚固在被底切的钻孔中的紧固件（1），

- 带有杆段（2）和膨胀元件（3），

- 其中，在杆段（2）上设置了用于撑开膨胀元件（3）的扩张体（8）和载荷器件（7），

- 其中，膨胀元件（3）设计成套筒形，

其特征在于，

- 膨胀元件（3）具有环形的基体（13），

- 在基体（13）上于装入侧设置有膨胀片（14），以及

- 该膨胀片（14）具有孔口（17）。

2.按权利要求1所述的紧固件，其特征在于，膨胀片包括环形的壁（21），所述壁包括两个接片（22）和一个啮合区（18）。

3.按权利要求1或2所述的紧固件，其特征在于，啮合区（18）基本弯曲形地构成。

4.按权利要求1至3之一所述的紧固件，其特征在于，膨胀片（14）朝其自由端方向逐渐收缩。

5.按权利要求1至4之一所述的紧固件，其特征在于，孔口（17）朝膨胀片（14）的自由端方向逐渐收缩。

6.按权利要求1至5之一所述的紧固件，其特征在于，在所述杆段（2）上设置了防转动装置的第一部分（11），特别是鼻状隆起（10）的形式。

7.按权利要求6所述的紧固件，其特征在于，膨胀片（14）的孔口（17）设计成与防转动装置的第一部分（11）对应并且与之一起构成防转动装置。

8.按权利要求6或7所述的紧固件，其特征在于，在基体（13）上设置了至少两个膨胀片（14），它们在周向上通过缺口（15）彼此分开。

9.按权利要求8所述的紧固件，其特征在于，缺口（15）如此构造，以致于该缺口（15）与防转动装置的第一部分（11）对应并且与之一起构成防转动装置。

10.按权利要求1至9之一所述的紧固件，其特征在于，在环形的基体（13）上设置了沿着径向向内取向的止挡台（16）。

11.按权利要求10所述的紧固件，其特征在于，在扩张体（8）上构造有止挡凸肩（9），它与止挡台（16）一起作为用于限制在膨胀元件（3）和扩张体（8）之间的轴向相对运动的止挡元件作用。

12.按权利要求1至11之一所述的紧固件，其特征在于，膨胀元件（3）是冲压件，尤其是冲压弯曲件。

13.按权利要求1至12之一所述的紧固件，其特征在于，环形的基体（13）本身封闭。

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