DE102005029868A1 - Spreizdübel mit widerhakenartigen Schuppen und variabler Dickenverteilung zur leichten Einführung, günstigen Auswechselbarkeit und zugfesten Verankerung - Google Patents

Abstract

Spreizdübel mit dreiteiligem Aufbau, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgestaltung kolbenförmig (c) mit Spitze (d), mit unterschiedlichen Innenlumen (e1-e3), die Basisverkeilung (a) von maximalem Kolbendurchmesser (A,B) ist und die Oberfläche widerhakenartige Schuppen trägt (A, B, G-K).

Description

• Die Erfindung betrifft einen neuartigen Spreizdübel mit statistisch über den Dübel verteilten Widerhaken und variabler Dickenverteilung zur leichten Einführung, günstigen Auswechselbarkeit und zugfesten Verankerung.
• Es gibt eine Vielzahl von Dübeln beispielsweise zur Verankerung von Schrauben in Bohrlöchern in Wänden, die durch ihre Geometrie und Oberflächengestaltung den Erfordernissen der Einführbarkeit, des Nicht-Mitdrehens beim Einführen der Schraube, des Spreizens beim Weitereindrehen der Schraube, des zugfesten Verankerns und einer gleichmäßigen Querkraftaufnahme in allen Richtungen mehr oder minder entsprechen. In DE 3340751 A1 wird beispielsweise das Mitdrehen des Dübelkörpers durch gegenläufige Sperrelemente unterbunden, die sich bei einer Relativbewegung zwischen Wandung und Ausnehmungen am Dübelkörper verkeilen. In DE 19849821 A1 wird ein höherer Haltewert dadurch erzielt, dass der Spreizteil zweiteilig ist und die beiden Teile 90° zueinander verschoben sind.
• Nachteile ergeben sich häufig aufgrund ungenügender geometrischer Anpassung und/oder eines nicht-systemischen Gesamtkonzepts unter bevorzugter Berücksichtigung eines Aspekts zu ungunsten anderer. Beispiele:
• – Die ± walzenförmige Konturierung bewirkt schon zu Beginn des Einführens strenge (hier noch nicht unbedingt nötige) Selbstzentrierung, erschwert aber wegen der überall gleichförmigen Wandberührung das Eindrücken, gerade bei Langdübeln.
• – Aufgrund des ebengenannten Nachteils müssen solche Dübel eingehämmert werden. Sie müssen dazu relativ biegesteif ausgeführt sein, was nach Art und Menge des verwendeten Materials die Herstellung verteuern kann.
• – Die Spreizung durch die einzudrehende Schraube wird meist durch einen einfachen Zweiklappen-Mechanismus bewerkstelligt, der aber per se nicht selbstzentrierend ist und, wiederum per se, peripher unterschiedlichen Anpressdruck generiert.
• – Die Verankerung erfolgt in der Regel durch Oberflächen-Riefen oder -noppen, die, wenn peripher (senkrecht zur Dübel-Längsachse) angeordnet, ein Mitdrehen des Dübels nur ungenügend unterbinden, wenn schräg dazu angeordnet, beim Einklopfen in der Wand eine Art Gewindeeffekt erzeugen, der bei einem eventuell nötigen Austreten der Schraube zu einem spiraligen Ausdrehen des Dübels beihelfen kann.
• – In der Regel wird versucht, ein Mitdrehen des Dübels beim Eindrehen der Schraube durch gegenläufige Anhänge nahe dem der Spitze entgegengesetzten Dübelende zu verhindern. Diese sind „unsystemische" Fremdkörper, leiern leicht aus und brechen leicht ab.
• Die technischen Probleme liegen darin, eine systemisch konzipierte Dübelform, Aufbaugeometrie und Oberflächengestaltung zu finden, welche die vorgenannten Notwendigkeiten in angemessener – das heißt positiv vernetzter – Abstimmung gewährleisten, dabei aber die bereits geschilderten Mängel möglichst vermeiden. Dafür gibt es ein Vorbild in der Natur. Diese hat einen selbstzentrierenden Eindring- und Verankerungsapparat entwickelt, der aufgrund seiner systemischen Ausgestaltung leicht eingeführt werden kann und sich in Arbeitsstellung selbsttätig zug- und verdrillungsfest verkeilt. Dieser wird im Folgenden noch kurz geschildert.
• Die Mittel zur Lösung der technischen Probleme sind bionische Abstraktion und technische Weiterentwicklung der natürlichen Mechanismen; sie sind Gegenstand der Erfindung und werden später eingehender geschildert.
• Die Zecke Ixodes rizinus, auch Holzbock genannt, bohrt sich mit einem mehrteiligen Stilettapparat durch die Oberhaut eines Säugers, in der sie sich dann zum Zwecke des Blutsaugens zug- und verdrehungsfest verankert.
• Der Bohrapparat (1A, B) ist dreiteilig und besteht aus zwei ausfahrbaren Schneidstücken (Cheliceren Ch1 und Ch2) und einem führenden, breiteren Deckstück (Hypopharynx Hy), das insgesamt leichtes Eindringen ermöglicht.
• Die Gesamteinrichtung ist kolbenförmig, gegen die Basis zu verschmälert, dann wieder leicht verbreitert (A). Dadurch wird der Einführ-Reibungswiderstand am dünneren Mittelteil verringert.
• Insbesondere der äußere Kolbenteil, aber auch die basalen Abschnitte tragen dornenartige, schräg nach hinten gerichtete, unterschiedlich große Widerhaken (A, B). Diese sind am größten in der breitesten Region des Kolbens und ermöglichen so eine besonders effektive Verankerung gerade an den Regionen des größten peripheren Drucks. Sie stehen unsymmetrisch zueinander, nicht in peripheren Reihen oder Schrägreihen, und bewirken so eine gleichbleibend funktionelle Verankerung ohne Schwachstellen (ohne „präformierte Mitdreh-Richtungen").
• An der Spitze sind die Widerhaken kleiner und überlappen sich stark, so dass sie eine Art Führung bilden, die gegebenenfalls beim zwischenzeitlichen Lösen (zurückziehen des Stechrüssels) von der Wand des Stichkanals „abrutschen" kann und diesen nicht beschädigt.
• Aufgrund dieser Tatsache wurde der Funktionstest durch die Natur bereits erbracht und es handelt sich um die bionische Umsetzung und technisch-adäquate Entwicklung des „Ixodes-Prinzips" des geschilderten Naturvorbilds.
• Demnach handelt es sich um einen technischen Spreizdübel, der in systemischer Abstimmung der Einzelkomponenten die folgenden konstruktiven und funktionellen Besonderheiten umfasst (2A–K):
• – Eine (mindestens) dreiteilige Ausgestaltung zur Ermöglichung einer Schrauben-Selbstzentrierung und eines auf den Umfang bezogen angenähert gleichförmigen Anpressdrucks.
• – Eine kolbenförmige Ausgestaltung (A, B, c), die sich erst wieder an der Basis auf den größten Kolbendurchmesser verdickt (vgl. a + c), mit angepasster Spitzengeometrie (d) zur Selbstführung, die wegen der geringen Berührungsfläche einen geringen Einführungswiderstand erzeugt, so dass sich der Dübel auch bei engen Bohrlöchern parallel (d) und sogar etwas schräg (E) mit den Fingern leicht eindrücken und nötigenfalls ebenso leicht wieder herausziehen lässt und sich letztlich erst wieder mit der hakenbesetzten Basis „zentrisch" verankert.
• – Ein System gegebenenfalls unterschiedlich großer Widerhaken (A), die durch die eingedrehte Schraube nacheinander in Funktionsstellung gedrückt werden. Zuerst die basalen Haken zur drehsicheren Verankerung (G, a, K). Dann die Haken an der Engstelle des Kolbens (H, b), zu deren angenähert gleichförmigem Andruck das Innenlumen enger sein muss als an der verdickten Basis und in der verdickten Kolbenregion (B), wobei ein Innenlumenangleich an die Außenkontur durch nicht parallele Lumenwände (C) erfolgen kann. Schließlich die Haken an der breitesten Kolbenstelle (H, c) die infolge ihrer Größe und Geometrie und des dort größten Anpressdrucks tief im Bohrloch eine zusätzliche, besonders kräftige, zugsichere Verkeilung bewirken.
• Die Erfindung wäre geeignet zur Konzeption einer neuartigen Generation von Dübeln, wobei die Dübel durch Änderungen in Aufbau, Form und Oberflächengestaltung unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden könnten. Ein besonders adaptierter Spreizkolben mit weit sich aufstellenden, kräftigen Haken wäre beispielsweise Schaumbeton-tauglich oder als Untergreifdübel (für Spanplattendecken) einsetzbar etc. Die vorteilhaften Wirkungen
• – leichte Einführbarkeit und Selbstführung
• – ungefähres Eindrücken (leichte Schrägführung) und geringe Eindruckkraft reicht aus („Eindruck mit den Fingern")
• – drehsichere Selbstverkeilung an der Basis sofort beim Einschraubbeginn
• – sukzessive Verankerung beim Weitereindrehen durch sukzessives Aufrichten weitere Widerhaken
• – besonders zugfeste Endverkeilung gegen Einschraubende
würden einerseits ein neuartiges „Dübel-Handhabungsgefühl" generieren, andererseits das Verarbeiten manuell erleichtern und schließlich eine im Vergleich zu konventionellen Dübeln gleichgute oder bessere mechanische Festigkeit gewährleisten.
• Die Erfindung könnte gewerbliche Anwendung finden in allen Bereichen des Dübel-Einsatzes, insbesondere bei Mauerdübeln für „Holzschrauben". Da sie klare geometrische Parameter aufweist, die unabhängig voneinander variiert werden können, wäre sie für Sonderzwecke definiert modifizierbar. Insbesondere das Dübelgeschäft der Heimwerker-Märkte könnte sie – da kundenfreundlich (auch für Damenhände geeignet") – beleben.
• Für die Ausführung können die üblich und vorhandenen Kunststoff-Spritzgussmaschinen und die üblichen Formverfahren verwendet werden; neuartige Maschinenanforderungen wären nicht nötig.
• Durch die Technik des verzögerten Hochdruck-Spritzgusses und durch ein gesteuertes Auskühlungsverfahren könnte in einem Arbeitsgang trotz homogenen Materials die lokale Elastizität bzw. Steifigkeit (wichtig gegebenenfalls für das unterschiedliche Aufrichten und Anpressen unterschiedlicher Widerhaken) beeinflusst werden. Auch Selbstformungsprozesse, beispielsweise durch gezieltes Schrumpfen präformierter Strukturen, könnten eingesetzt werden.
• Abbildungen
• 1A, B: Einführ- und Verankerungseinrichtung der Rüsselregion bei der Zecke Ixodes rizinus. A Widerhakenbesetzte Außenseite des Hypopharynx Hy. B Blick auf die Innenseite des Hypopharynx Hy und die beiden (abgebrochenen) Cheliceren Ch1 und Ch2, deren Funktionskonturen zeichnerisch ergänzt sind.
• 2A–K: Spreizdübel nach dem Ixodes-Prinzip. A Skizze Außenansicht. B Skizze idealisierter Längsschnitt mit parallelwandigen Lumina. C wie B, mit konischen Lumina. a Basis, b verdünnter Kolbenteil, c verdickter Kolbenteil, d Führungsspitze, e1 basal größeres Lumen, e2 medial (an der Kolbendünnstelle) geringeres Lumen, e3 apikal (an der Kolbendickstelle) größeres Lumen. D Gerades Einführen. E Auch leicht schräges Einführen durch Spitzenführung möglich. F Entzentrierung durch verdickte Basis a. G Dübeldreh-Verhinderung und Erstverankerung zu Beginn des Einschraubens durch Spreizung der Basis a. H Zusätzliche Verankerung durch Spreizung der ehemaligen Dünnstelle b des Kolbens beim weiteren Einschrauben. I Besonders zugfeste Endverankerung durch Spreizung der ehemaligen Dickstelle c des Kolbens gegen Ende des Einschraubens. K Drehverkeilung durch Aufrichten schräggestellter Widerhaken der Basisregion a zu Beginn des Einschraubens (G)

Claims (7)

1. Spreizdübel mit dreiteiligem Aufbau, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgestaltung kolbenförmig (c), mit Spitze (d), mit unterschiedlichen Innenlumen (ei–e3), die Basisverkeilung (a) von maximalem Kolbendurchmesser (A, B) ist und die Oberfläche widerhakenartige Schuppen trägt (A, B, G–K).
2. Spreizdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die darauf befindlichen widerhakenartigen Schuppen statistisch verteilt sind.
3. Spreizdübel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die widerhakenartigen Schuppen verschiedene Längen und Dicken aufweisen.
4. Spreizdübel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der widerhakenartigen Schuppen dreieckig oder spatelförmig, mit spitzem oder stumpfen Spitzenwinkel oder nach andersartigen Geometrien verläuft.
5. Spreizdübel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die widerhakenartigen Schuppen speziell in der Basalregion (a) eine Schräglage aufweisen.
6. Spreizdübel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräglage funktionell so ausgerichtet ist, dass die widerhakenartigen Schuppen den Dübel zu Beginn des Schraubeneindrehens durch Aufrichtung durchdrehsicher verkeilen.
7. Spreizdübel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräglage der widerhakenartigen Schuppen funktionell derart ausgerichtet ist, dass die Schuppen beim Schraubenherausdrehen zusammenfallen, wodurch das Herausdrehen der Schrauben und das Entfernen des Spreizdübels erleichtert wird.