DE1625391A1 - Befestigungselement - Google Patents

Description

• BYFESTIGLTNr*SZwE" MT Die rfindung betrifft ein Befestigmingselement das in Sacklochbohrungen in weichen Materialien verankert werden und Zug-und Torsionsbelastungen durch einen Schraubenbolzen aufnehmen kann. ras Problem einer derartigen Befestigung tritt z.B.bei verhältnismässg dünnwandigen Trennwänden auf,die zumeist aus Faser-Verbundwerkstoffen bestehen und bei denen ein völliges Durchbohren der Wand vermieden werden soll,weil sonst die dann verwendbaren bekannten Schraubverbindungen in zwei voneinander getrennt sein sollenden Raumen zugleich sichtbar wären.
• Die bekannten Spreizdübel für Sacklöcher,bei denen durch Eindrehen einer Schraube die DübelRPgmente an die Wand der Bohrung gepresst werden,können der Aufgabe,bei kurzer Bohrtiefe und nachgiebigem Material trotzdem eine verhältnismässig hohe Festigkeit gegen Herausreissen zu gew;zhrleieten,nicht mehr genügen.Für solche und andere Fälle wird ein Befestigungselement vorgeschlagen das im Folgenden beschrieben wird.
• Dieses erfindungsgem-sse Befestigiingselemeot ist eine zylincirigche B»chse a mit Gewinde Fip.l bis 3 oder ohne Gewinde Fig.4,die in einer oder mehreren aais.@en Ebenen mit mehrerer,konzentriscr geriehteten Radialbohrunger b versehen ist,die zur Gewinde-oder-7ylinäerachse der gijchse a einen Winkel von 90o Fig.1,2 B, 3 u.4 oder kleiner als 900 Fig.2 D bilden,in denenir radial verschiebbare Stifte e so angeordnet sind,dasg sie in zusammengeschobenem Zustand Fig.l a und b,Fig.2,Fig. 3 A und Fig. 4 den Auaseno der Buchse a nicht oder mir gehr wenig ü berscheiten.Die so ausgebildete Buchse a wird mit ihren,sich in geschlossenem Zustand befindlichen Stiften c bis auf Anschlag in eine zylindrische Sacklochbohrung i eines Bauteiles w mittels der Rückseite@einee Schlagdornes K gesteckt.Danach wird mit der Vorderseite eines Schlagdornes K in die Buchse a -#refahren,sodass sich dessen z.B. kegelige Spitze zwischen die Stifte ceetzt.Durc-h Schlagen oder Pressen auf den Dorn K erreicht man,dass der Kegel h des Dornes K die Stifte c auseinandertrebt.Dabei bohren sich die Stifte e radial nach aussen in das unverformte Material des Werkstückes w. Der Arsnhlag e am Schlagdorn K begrenzt die Eindringtiefe dee SchlaSdornes K und verhinderc,dass bei zu starkem Schlag der Dorn durch die Wandung stösst.
• nie stifte c haben sich durch die Einwirkung des Schlagdornes L je nachdem wie sie angeordnet waren,um ma=imal den ?ia1Fen- -Fig. 1,3 und 4, oder den ganzen 0 Fig.2 des Dornes K radial nach aussen verschoben.Durch die,sich in das unversehrte Material des Werkstückes w eingebohrt habenden Stifte c er- hält die Buchse a einen starken Widerstand sowohl gegen aziales Herausreissen als auch gegen Verdrehung.Nach iarücknahme des Dornes K kann in die Buchse a durch das zu befestigende Teil v eine normale Schraube s eingedreht werden.Gelangt der Schraubenschaft an die Stifte c,so drücken die schrägen Gew windeflanken des Bolzens diese weiter um den Betrag der Ge- windetiefe nach aussen,wenn eine Buchse a mit Gewinde verwendet wurde.Hatte die Buchse a kein Gewinde so bringt der Dorn bereits die Stifte c in ihre Endposition.In beiden Fällen beträgt die radiale Verschiebung der Stifte c den halben Gewinde bzw. den halben 0 der Buchsenbohrung,wenn diese grösser ist als der Gewindeo.Bei Verwendung von Anordnungen nach Fig.2 betragt die radiale Verschiebung- der Stifte c den Kerne des Gewindes .+ die Gewindetiefe fär eine Gewindebuchaeund für eine Buche ohne Gewinde den ganzen Inneno.Die radiale Versetzung der Stifte c bei Anordnungen nach F ig. 2 erfolgt mit entsprechend anders ausgebildeten Dornen g.Je grösser der Gewinde umso tiefer bohren sich die Stifte e in das Werkstück w und umso grösser ist demnach die Haltefestigkeit der Buchse im Werkstück. Da mit steigendem Gewinde auch die Dtcke der Stifte zunehmen kann, ist es möglich,d e Auflagefläche der Stifte und damit die Haltefestigkeit der Buchse proportional zur Querschnittsvergrösserung des Gewinden zunehmen zu lassen,sodaes das Festigkeitsverhältnia des Gewindebolzens zur Buchse nahezu konstant gehalten wer- den kann.
• D auf die Stifte c nach ihrer radialen Verschiebung gegen den Widerstand des zu verformenden oder zu verdrangenden Materiale immer noch elastische Rückstellkräfte des Materials wirksam bleiben,werden die Stifte gegen das Bolz engewinde gedrückt und stellen eine Sicherung gegen Lockerung der Schraubverbindung dar.
• Je nach: Art und-Grad der Konsistenz des Materials in das die Buchse a eingesetzt wird,werden dünnere oder dickere Stifte c verwendet, Damit die Stifte c beim Transport nicht aus der Buchse fallen können sind sie entweder mit Haftoder Klebemitteln versehen 0 der eine Papier oder Kunststoffhülse hält sie in thhrer Position. Diese Hülse y wird beim Einführender Buchse a in die Bibrung i vom Werkstück w abgestreift.
• Wenn man die Gewindebuchse a nur in einer Ebene mit Stiften c versieht und an ihrem dem Schraubenkopf zugewandten Ende einen Halteflansch anordnet,kann die Mutter als Gewindebuchse auch in dl%üchgehende Bohrungen montiert werden,wobei dann die Stifte c die als Spannstifte ausgebildet sein sollten die Auflagefläche an der Rückseite eines Bauteiles w bilden.
• Beispiele fur mögliche Ausführungen des Befestigungoelementes gemziss der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 4 einschliesslich entsprechender Montagedorne,dargestellt. -Fig.l zeigt in A,B und G Buchsen a mit Gewinde die mit verschiedenartig ausgebildeten und unterschiedlich angeordneten Stiften c versehen sind.Die Schnittbilder a und b zeigen die Anordnung« vor Betatigung eines Montagedornen in Ausgangslags,die Ansichten c zeigen die Endposition der Stifte a nach 'Gebrauch eines-Montagedornes K und nach dem Einschrauben eines Gewindebolzens,wobei für die Montage ein Dorn K nach Ausführung entsprechend Fig,3 mit kegeliger Spitze verwendet wurde.Die Bohrungen b bilden bei dieser Ausführung zur Gewindeachse etwa einen rechten Winkel.Die Stifte c sind an ihrer Innenseite entweder kegelig A oder stumpf mit leichter Anfasung B und C ausgebildet.An ihrer Aussenseite können sie stumpf oder angespitzt- sein.
• Fig.2 zeigt in D eine Gewindebuchse.a mit Stiften c,wobei die Bohrungen b zur Gewindeachse einen Winkel kleiner als 90o bilden. Der Montagedorn K hat in diesem Falle ein stumpfes Ende h .In $ werden Stifte c gezeigt,die in geschlossenem Zustand so lang sind, dass sie die ganze Gewindebohrung ausfüllen,zur Gewindeachse aber einen rechten Winkel bilden.Entsprech.-:nd ist daz f ide h des tontagedornes K nur einseitig abgeschrdgt.Der radiale Vernetzungsweg der Stifte c betragt bei diesen Ausführungen: Kern des Gewindes Gewindetiefe.
• Fig.3 veranschaulicht die verschiedenen Montagephasen einer Buchse a mit Gewinde mit Stiften c in Bohrungen i in einem Werkstück w im Schnitt,wobei in A die 1.Phase mit dem Einschieben der Buchse a in die Bohrung i mittels des Schlagendes des Dornes K und gleichzeitigem Abstreifen der Stifthaltehülse y dargestellt ist.In B sind durch das kegelige Ende h des Dornes K die oberen Stifte c bereits Buse inanderge drückt,bei den unteren- beginnt die radiale iTer:etzung.In C ist die Lage der Buchse a mit ihren Stiften c im Werkstück w nach dem Hinschlagen eines Dornes H bis zum Anschlag des Flansches e am Bauteil w dargestellt,D zeigt die komplette Anordnung des Verbindungselementes,wobei ein Bauteil v mit dem Werkstück w mittels einer Schraube $ und der Gewindebuchse a verbunden ist und die Stifte c von den Gewindeflanken der Schbaube in ihre nusserste Position gedrückt wurden.
• Die Fig.4 stellt Anordnungen dar wobei das Befestigungselement aus 2 Teilen besteht,einer konventionellen Mutter m und einer gewindelosen zylindrischen Buchse a-mit Stiften c.In A ist die Butter m von der Buchse a getrennt und wird vor dieser in die Bohrung i gesteckt.In B ist die Mutter m in die gewindelose Buchse a eingesteckt oder eingepresst.Die Hülse ragt noch über die Mutter hinaus,södass die Lange der zu verwendenden Schrauben nicht genau der Tiefe der Bohrung i angepasst sein muss.Bei diesen Ausführungen werden die Stifte c durch einen entsprechenden kon-.tagedorn K in ihre radiale Endposition gebracht.Mutter m und gewindelose Buchst a werden vorzugsweise aus verschiedenen Materialien gefertigt.Der Innen der gewindelosen Buchse a kann grösser sein als der Gewinde der Mutter m.
• Der Montagedorn K besteht in einer seiner möglichen Ausführungsarten aus einem Schaft d, der über eine*Teil seiner Lange mit Ge- winde versehen ist und einen h aufweist der unter Berücksichtigung einer Spielpassung gleich ist dem Kern des Gewindes der Buchse a bzw.dem Innen¢ einer gewindelosen Buchse a.Auf diesem Schaft d ist verstellbar und fizierbar eine Anschlagscheibe e angeordnet die z.B. mit einer Mutter f gekontert sein kann.Das Schlagende des Schaftes d ist mit 2 gegeneinander gekonterten Gewindescheiben g versehen,von denen die nussere einen 0 grösser als der Kern des Gewindes der Buchse a bzw.des Innen der gewindelosen Buchse a und kleiner als der Aussen der Buchse a hat,wdhrend-die innere Scheibe einen kleineren (A haben kann,bzw.nicht vorhanden zu sein braucht bei andersartiger Fixierung der Position der Scheibe g. Das für die radiale Verschiebung der Stifte c vmrgesehene Ende h kann,je nach Form und Anordnung der Stifte c als Kegel oder Polyeder ausgebildet sein oder stumpf Fig.2 F oder einseitig abgeschrägt Fig 2 G sein. Ist das Ende h des Dornes K als Kegel oder Folyeder mit einer der Anzahl der Stifte entsprechenden Anzahl -von Flachen a.usgebildet,so ist es vorteilhaft die Kegeloder rolyederflachen so auszurunden,dass an der Spitze der Kegel-oder rolyederwinkel am Kleinsten ist.Dies ist insofern von Vorteil als bei Beginn der radialen Verschiebung der Stifte c der Hebelarm zu den sie führenden Bohrungen b und damit das Biegemoment am grösßten ist,das mit zunehmender Radialverschiebung der Stifte c abnimmt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Befestigungselement,vorzugsweise für die Montage in zylindrische Sacklöcher von nicht schwer verformbaren Materialien geeignet,dadurch gekennzeichnet,das$ es aus einer zylindrischen Buchse (a) mit (Figl, 2 D und &, 3) oder ohne (Fig.4) Gewinde besteht,die in einer oder mehreren azialen Ebenen mit mehreren konzentrisch gerichteten Bohrungen (b) versehen ist,die zur Gewindeachse einen Winkel von etwa 900 (Fig.l, Fig. 2 Z,Fig: 3 und Fig.4) oder kleiner bilden (Fig. 2 D) in denen radial verschiebbare Stifte (c) angeordnet aind,die so lang sind, dass sie in,auf Anschlag zusammengeschobeneaZustand den Ausseno -der Buchse (a) nicht oder nur wenig überragen. z. Befestigungselement nach Anspruch l,.dadurch gekennzeichnet, dass nach Einführen der Buchse (a) in die Sackloehbohrung (i) eines Werkstückes (w) mittels eines Schlagoder Pr«dornes (g) die Stifte (c) von dessen Ende (h) radial ausendndergetrieben werden und sich in das unverformte Material des Bauteiles (w) bohren.wodurch eine Axial-und Torsionsyerankerung der Buchse (a) im Bauteil (w) bewirkt wird und die Radialverschiebung der Stifte (c) durch die Gewindeflanken einer Schraube (s) vervollständigt wird, wenn die Buchse (a) als Gewindebuchse ausgeführt ist. 3.Befestigungselement nach Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeichnet, dass es aus 2 Teilen besteht (Fig.4),einer gewindelosen Buchse (a) und einer Mutter (m) wobei beide Teile aus verschiedenen Materia-lien bestehen können und die Jäutter (m) entweder lose oder in einen Ansatz der Buchse (a) eingesetzt sein kann und dieser Ansatz über die eingepresste Mutter hinausstehen kann und der innere 0 der Buchse (a) grösser sein kann als der Gewinden der Mutter (m). 4. Befestigungselement nach den Anaptüchen 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet,dass die inneren Enden der Stifte (c) spitzkegelig ausgeführt sein können. 5.Befestigungselement nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet,dass zu seiner Montage ein Schlag-oder-Fressdorn (g) verwendet wird, der an seinem,fr das Auseinandertreiben der .Ntifte (c) bestimmten Ende (h) stumpf (Fig,. 2 F),einseitig abge- schrägt (Fig.
2. 2 G) als Kegel oder Polyeder (Fig.3) ausgebildet ist und der 0 des Dornen (K) unter Berücksichtigung einer Spiel-passung dem Kern des Gewindes der Buchse (a) bzw. dem Innen einer gewindelosen Buchse (a) gleich ist und über einen Teil seiner Länge mit Gewinde versehen ist. 6. Pressoder Schlagdorn nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, dass .der Schaft (d) mit einer verstell-und fixierbaren Anschlag- scheibe (a) versehen ist deren 0 grösser ist als der Aussen der Buchse (a) und das Treibende des Dornes (g) mit einer f ixie tbare n Scheibe (g) versehen ist,deren Ausseno kleiner ist als der Ausseno der Buehae (a) und grösser ist als der Gewinde-bzw.gewindelone Innan0 der Buchse (a). . Befestigungselement nach den Ansprüchen 1 und 2,dadurch gekennzeiehnet,dass die Stifte (c) bis zur Montage der Buchse (a) am Herausfallen gehindert werden durch eine Buchse (T) die beim Montieren der Buchse (a) vom Werkstück.(w) .abgestreift wird. B. rress-oder Schlagdorn nach Anspruch 5 und 6,dadurch gekennzeichnet,daandie Kegel oder Polyederflächen.den Endes (h) zur Dornachse hin gewölbt sind sodaso die Spitze des Dornes (K) den kleinsten Winkel aufweist.