DE2061347A1

DE2061347A1 - Mehrfach verankerbarer, hulsenförmi ger Dübel

Info

Publication number: DE2061347A1
Application number: DE19702061347
Authority: DE
Inventors: Josef F Santa Ana Cahf Volkmann (V St A) F16b 5 06
Original assignee: Shur Lok Corp
Current assignee: SPS Technologies LLC
Priority date: 1969-12-18
Filing date: 1970-12-12
Publication date: 1971-06-24
Also published as: BE760465A; FR2073978A5; US3651563A; ES386400A1; NL7018211A; CH518420A

Description

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PATENTANWÄLTE 206 Ί

de.ing. H. NEGENDANK · dipl.-ing. H. HAUCK · dipi^-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN ZUSTEIiIiUNGSANSCHRIFT; HAMBURG 36 · NEUER WAL·!.

TEL. 36 74 28UND 56 4110

Shur-Lok Corporation

MÜNCHEN 13 · MOZARTSTR.

1300 East Normandy Place _TEi..8 3soose

P.O. BOX 10/20 TELEOH. NBGEDAEATENT MÜNCHEN

Santa Ana, Calif. 92711/USA

-_..__ _HAMBtTRG, Π, Dez, 197t

Mehrfach verankerbarer, hülsenförmiger Dübel

Die Erfindung betrifft einen mehrfach verankerbaren, hülsenförmigen Dübel für eine einen Kern mittlerer Dichte aufweisende Schichtverbundplatte, der in ein eine Außenhaut der Platte durchsetzendes Loch einsetzbar ist, mit einem ringförmigen, an der Außenseite der Platte anliegenden Kopf und einer mit Abstand zum Köpf angeordneten inneren Auskehlung, die durch Ausübung eines axialen Druckes mittels einer im Dübel aufgenommenen Mutter in eine radial auswärts gerichtete ringförmige, an der Innenseite der Außenhaut angreifende Wulst verformbar ist.

Dübel, bei denen die Außenhaut einer Schichtverbundplatte od. dgl. Bleche oder Platten zwischen einem an der Außenseite der Außenhaut anliegenden Kopf und einen durch Druckbelastung des Dübels ringwulstförmig aufgeweiteten, an der Innenseite der Außenhaut angrei-

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fenden Hilfskopf sind seit langem bekannt und findet vielfach Verwendung. Derartige Dübel sind in den USA Patentschriften 1 296 765, 1 962 035, 2 967 593, 3 197 854 und 3 296 765 offenbart.

Wenn derartige Dübel in Schichtverbundplatten die Kerne sehr geringer Dichte aufweisen, beispielsweise eine Wabenstruktur, eingebaut werden, werden sie gewöhnlich an beiden Enden mit an den entsprechenden Außenhäuten der Platte angreifenden Befestigungsmitteln versehen und sind daher verhältnismäßig aufwendig und teuer bezüglich der Herstellung und des Einbaues.

Dübel, die durch Aufweiten von an einem Ende eines rohrförmigen Körpers vorgesehenen Stäben mit einer Platte od. dgl. Bauteile verbunden werden, sind ebenfalls bekannt und in den USA Patentschriften 2 341 589, 2 358 783, 2 403 330 und 2 525 117 beschrieben.

Dübel für Schichtverbundplatten, die einen Kernaufbau sehr geringer Dichte aufweisen, wie beispielsweise eine wabenförmige Zellenstruktur, werden beim Einbau durch einen den Dübel umgebenden Körper aus einer aushärtenden Masse verankert, die durch ein Loch in die Platte eingespritzt wird. Derartige Maßnahmen kommen zur ausreichenden Verankerung der Dübel in der Platte vielfach zur Anwendung, sind jedoch bezüglich der Herstellung und des Einbaus verhältnismäßig teuer.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zweiteiligen, verhältnismäßig einfachen, wirtschaftlich herstellbaren, mechanisch mehrfach veränderbaren Dübel obiger Art zu schaffen, der einfach einbaubar ist und sowohl Axial- als auch Drehkräfte sicher aufzunehmen vermag, wobei ein Vergießen und Festklemmen des Dübels in beiden Außenhäuten vermieden werden soll.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem dem Kopf gegenüberliegenden Ende der Hülse mehrere Umfangsabstand voneinander aufweisende, biegbare Ankerstäbe angeordnet sind, und daß die Mutter mit einer am inneren Ende vorgesehenen ringförmigen äußeren Schulter versehen ist, die bei der Axialbewegung eine Biegekraft auf die Ankerstäbe ausübt, um sie in das das Loch umgebende Kernmaterial einzudrücken und eine zweite Verankerung zu bilden, und daß die Mutter bei fortgesetzter Axialbewegung einen stetig anwachsenden Verformungsdruck auf die Auskehlung (12) ausübt und mit einem drehmomentübertragenden Reibungsschluß in die Hülse eingreift.

Der mit der Erfindung geschaffene Dübel weist gegenüber den bekannten Dübeln hinsichtlich seiner einfachen Konstruktion und wirtschaftlichen Herstellba?keit, insbesondere seiner mehrfachen Verankerung wesentliche ohne

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weiteres erkennbare Vorteile auf.

Gemäß der Erfindung können die Ankerstäbe freie Enden aufweisen. Bei dieser Ausführungsform ist es zur Erzeugung einer nach außen gerichteten Kraftkomponente, die auf die Enden der Stäbe wirkt, zweckmäßig, wenn die an der Mutter vorgesehene Schulter eine kegelstumpfförmige Form hat.

Eine andere Ausführungsform, die eine noch stabilere Verankerung des Dübels im Kernmaterial der Schichtverbundplatte bildet, zeichnet sich dadurch aus, daß die inneren Enden der Ankerstäbe durch einen einteilig mit der Hülse ausgebildeten Endring verbunden sind, und daß die Ankerstäbe etwa in der Mitte der Länge einen geschwächten Querschnitt aufweisen, der sie bei einer Druckbelastung durch die Mutter nach außen durchknicken läßt, um aufeinander gefaltet zu werden.

Der geschwächte Querschnitt der Anker stäbe kann gemäß der Erfindung durch eine sich quer auf der Innenseite erstreckende Kerbe gebildet sein, wobei das verbleibende Material einen geschwächten Gelenksteg bildet.

Bei dieser Ausführungsform ist es zweckmäßig, wenn die an der Mutter vorgesehene Schulter eine radiale Fläche aufweist.

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Um die Mutter mit Sicherheit drehfest in der Hülse des Dübels zu verankern, sieht die Erfindung vor, daß die Außenfläche der Mutter eine Rändelung aufweist, die durch sich axial erstreckende Kerben gebildet ist.

Das Verfahren zum Einbau des erfindungsgemäß ausgebildeten Dübels zeichnet sich dadurch aus, daß ein Werkzeugdorn durch die Hülse eingeführt wird und das Dornende mit der Mutter verbunden und dann der zu einer Einheit vormontierte Dübel einem Axialdruck unter gleichzeitiger Druckanwendung auf den Kopf des Dübels ausgesetzt und dabei die Mutter in die Hülse gezogen wird, und daß ein ReibungsSchluß zwischen der Mutter und der Hülse benutzt wird, um die Auskehlung in einen wulstförmigen, äußeren Hilfskopf aufzuweiten, der auf der Innenseite gegenüberliegend zum Kopf an der Außenhaut angreift, so daß dieselbe zur Bildung der Primärverankerung zwischen den beiden Köpfen eingeklemmt wird, und daß mit der Mutter eine Spreizwirkung auf die Ankerstäbe ausgeübt wird, um sie sternförmig nach außen, eine zweite Verankerung bildend, in den Kern zu drücken, wobei die Mutter in den mittleren Hülsenabschnitt eindringt und mit ihrer Rändelung in die Hülsenwand einbeißt, um eine drehmomentübertragende dritte Verankerung zu bilden.

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sollen nunmehr anhand der beigefügten Zeichnungen be-

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schrieben werden.
Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene, auseinandergezogene Ansicht eines Dübels gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, wobei die beiden Teile des Dübels vor dem Einbau gezeigt sind;

Fig. 2 einen Axialschnitt des vormontierten Dübels, die Anfangsstufe des Einbaues zeigend;

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2; Fig. 4 den Dübel in einer Zwischenstufe des Einbaues;

Fig. 5 den in eine Schichtverbundplatte fertig eingebauten Dübel;

Fig. 6 eine Endansicht des Dübels in fertig eingebautem Zustand, wobei jedoch die Schichtverbundplatte zur deutlicheren Darstellung nicht gezeigt ist;

Fig. 7 eine auseinandergezogene teilweise geschnittene Ansicht einer anderen Ausführungsform des Dübels gemäß der Erfindung; und

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Fig. 8 den Dübel gemäß Fig. 7 in fertig eingebautem Zustand.

TjB wird zunächst auf die Fig. 1-6 Bezug genommen, die ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung zeigen. Der Dübel besteht im wesentlichen aus einer Metallhülse A und einer Kutter B, die in Fig. 1 auseinandergezogen gezeigt sind. Diese beiden Teile werden zur m nachträglichen Verwendung zu einer Einheit vormontiert, indem die Mutter mit Preßsitz, wie in Fig. 2 gezeigt, in die Hülse gedruckt wird. Zu Beginn des Einbaus wird diese Einheit in ein Loch eingesetzt, das in eine Schichtverbundplatte C gebohrt ist, wie dies auch in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Hülse A weist einen zylindrischen rohrförmigen Endabschnitt auf, der einen ringförmigen, an seinem Ende ausge- ^ bildeten Kopf 10, einen kurzen, an den Kopf angrenzenden Hals 11, eine dünnwandige Auskehlung 12 zur Bildung eines wulstförmigen Sekundärkopfes und einen mittleren Abschnitt 13 gleicher Wanddieke, wie der Hals 11, aufweist. Der andere Endabsiinitt der Hülse A besteht aus mehreren, mit Umfangsabstand zueinander angeordneten, längsgerichteten, biegbaren Ankerstäben 14, die gegenüber dem mittleren Hülsenabschnitt 15 vorzugsweise eine reduzierte Wanddicke auf der Innenseite haben, während die äußeren Flächen im wesentlichen Verlängerungen der zylindrinchen Außenfläche der

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Hülse 13 bilden. Der Hülsenabschnitt 13 kann die Mutter B, die einen etwas größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Hülse 13 hat, erfassen und halten, wenn die Mutter mit Preßsitz in die Hülse gedrückt und ein kurzes Stück in den mittleren Abschnitt 13 eindringt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Auskehlung 12 ist durch eine innere, ringförmige Nut gebildet, wobei der Außendruchmesser derselben gleich dem des mittleren Hülsenabschnittes 13 und des Halsabschnitts 11 ist. Der rohrförmige Abschnitt der Hülse A hat eine durch sich längserstreckende Kerben 15 gebildete gerändelte Oberfläche, die sich vom Kopf 10 über die Auskehlung 12 hinaus erstreckt, um eine Verdrehungsverankerung an der Außenhaut der Schichtverbundplatte C, wenn endgültig eingebaut, zu bilden.

Die Mutter B besteht aus einem zylindrischen ringförmigen Körper 20 mit Innengewinde 21 und einer äußeren, durch sich längserstreckende Kerben 22 gebildete Rändelung. An einem Ende ist die Mutter mit einem ringförmigen Kopf 23 versehen, der eine der Hülse A in der vormontierten Stellung zugekehrte kegelstumpfförmige, ringförmige Schulter ?A bildet. Die gerändelte äußere Fläche hat über die Spitzen der Kerben 22 gemessen einen größeren Außendurchmesser wie der Innendurchmesser des mittleren Hülsenabsclmitts 13, so daß

zwischen dem Hülsenabschnitt 13 und der Mutter 20 ein gegen Drehung gesicherter Sitz entsteht, wenn die Mutter in den Hülsenabschnitt 13 gedrückt wird. Der eine Drehung verhindernde Sitz ist derart, daß in der Hülse eine Druckspannung erzeugt wird, wenn die Mutter beim Einbau eingedrückt wird, wobei diese Spannung ausreicht, um die dünnwandige Auskehlung 12 in einen äußeren wulstförmigen Hilfskopf 25 während der Zwischenstufe des Einbaues zu verformen,wje dies etwa in Fig. 4 dargestellt ist. Ein geringerer Preßsitz, der jedoch ausreicht, um die Mutter zu halten, wird zwischen dem führenden Ende der Mutter und dem mittleren Hülsenabschnitt 13 während der Vormontage hergestellt.

Beim Einbau des Dübels nach Fig. 1-6 wird zunächst ein Loch 30 durch eine Außenhaut 31 der Schichtverbundplatte C in oder durch ihren Kern 32 gebohrt. Bei einer Schichtverbundplatte mit einem Kern mittlerer Dichte besteht dieser gewöhnlich aus Kunststoffschaum, wie dies in den Fig. 2^f und 5 angedeutet ist, während die Außenhaut 31 aus einem festen Kunststoffmaterial hoher Festigkeit besteht.

Als zweite Einbaustufe wird der Dübel in das Loch 30 (wie in Fig. 2) eingeführt.

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Bei der dritten Einbaustufe wird der Dübel mittels eines Werkzeugs D zusammengedrückt, wobei das Werkzeug eine Zugwirkung auf die Mutter B ausübt. Das Werkzeug weist einen Dorn 35 auf, der einen mit dem Gewinde der Mutter B übereinstimmenden Gewindeeinsatz 36 hat, der in das Innengewinde 21 der Mutter eingeschraubt ist. Die Zugwirkung kann durch einen strömungsmittelbetätigten Zylinder auf einen am Ende des Domes 35 angeordneten Kolben (nicht dargestellt) erfolgen.

Beim Einziehen der Mutter B in die Hülse beißen sich die Kerben 22 in die Innenfläche des mittleren Hülsenabschnitts

13 mit zunehmend größerer axialer Tiefe ein, so daß eine allmählich zunehmende Druckbelastung auf den mittleren Hülsenabschnitt 13 ausgeübt wird, während sich gleichzeitig die Schulter 24 der Mutter in Richtung der Ankerstäbe

14 bewegt und diese zunehmend auseinandergespreizt und dabei in den nachgiebigen Schaumkörper der des Kernes 32 nach außen vom Durchmesser des Loches 30 eindrückt. Wenn die Druckbelastung des mittleren Hülsenabschnitts zunimmt, wird die Auskehlung 12 wulstförmig nach außen in zunehmend größerem Maße gestaucht.

Bei der Endstufe des Einbaus wird die Schulter 24 der Mutter fest gegen den Fuß der Ankerstäbe 14 gezogen, wo einem weiteren Eindringen durch das feste Ende des mittleren HUlsenabschnitts 13 Widerstand entgegengesetzt wird und

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zwar hinter den jetzt vollständig auseinander gespreizten Ankerstäben 14 (siehe Fig. 5). Die Druckbelastung wird dann bis zu dem Maße erhöht, die notwendig ist, um die Bildung des wulstförmigen Kopfes 40 zu beenden, v/obei sich die äußere Rändelung 15 in die Kante der Außenhaut 31 um das Loch herum einbeißt, so daß die Außenhaut zwischen dem Hilfskopf 40 und dem Endkopf 10 eingeklemmt ist. Am inneren Ende des Dübels sind die AnIi er stäbe 14 zu einer Sternform 41 verformt, die radial in den Kern 32 der Schichtverbundplatte eingreift und sicher an den benachbarten Kernzonen angreift, die durch die Sternform 41 zurückgedrückt und somit unter Druck gesetzt -sind. Die Mutter B bildet eine hochdrehfeste Verbindung mit der Hülse A durch die Einbettung der Rändelung 22 in die Innenfläche des mittleren Hülsenabschnitts 13· Die-Sternform 41 der Ankerstäbe 14 nimmt ein wesentliches Drehmoment und eine Axialbelastung auf, und unterstützt die Primärverankerung des Hilfskopfes 40 an der Außenhaut

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine etwas abgeänderte Ausführungsform des Srfindungsgegenstandes.

Fig. 7 zeigt eine Hülse A1 mit rohrförmigen Abschnitten 10, 11, 12 und 13, die denen der Fi^. 1 entsprechen. Anstelle der Ankerstäbe 14 sind mehrere mit Umfangsabstand angeordnete Ankerstäbe 50 vorgesehen, die einteilig mit dem mitteleren Hülsenabschnitt 13 an einem Ende und mit

einem Ring 51 am anderen Ende verbunden sind, Der Ring 51 besteht aus einem kurzen verbleibenden ringförmigen Abschnitt der Rohrwandung, die ausgeschnitten ist, um die Verankerungsstäbe 50 zu bilden. In der Mitte der Ankerstäbe 50 sind sich quererstreckende Kerben 52 vorgesehen, durch die geschwächte Stege 53 entstehen, die als Gelenke wirken, wenn die Ankerstäbe 50 einknicken und aufeinandergefaltet v/erden, wenn der ringförmige Kopf 23 am Endring 51 angreift und einen Druck ausübt, während die Mutter B1 in die Hülse A1 gezogen wird. Bei der vormontierten Einheit ist die Mutter 20 mit ihrem führenden Ende in den mittleren Hülsenabschnitt 13 ein kurzes Stück ein-

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gedrückt, wobei ihr Kopf/an dem benachbarten Endring 51 anliegen kann. Beim Einbau wird mittels des Kopfes 23 ein Druck auf den Endring 51 ausgeübt, so daß die Ankerstäbe 50 nach außen durchknicken und sich um die Stege 53 biegen. Das Durchknicken der Ankerstäbe 50 wird beim Eindringen der Mutter B1 in den mittleren Hülsenabschnitt 13 fortgesetzt, wobei die Druckbelastung progressiv zunimmt, so daß die dünnwandige Auskehlung 12 in den wulstförmigen Hilfskopf 40 verformt wird.

Wenn die Ankerstäbe 50 vollständig zusammengefaltet sind, nehmen sie eine Sternform 55 an, die ähnlich wie die rternform Al der Fig. 5 im Kern 32 verankert ist.

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Durch die wenigstens teilweise erfolgende Bildung des wulstförmigen Hilfskopfes, bevor die Ankerstäbe vollständig auseinandergespreizt sind, wird das Maß bis zu dem die Sternform sich axial gegen das Kernmaterial bewegen muß, reduziert. Dies ist bei Einbauten in dichtere Kernmaterialien von größerer Bedeutung als beim Einbau in weniger dichte und daher leichter nachgiebige Kernmaterialien.

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Claims

Patentansprüche

Λ Mehrfach verankerbarer, liülsenförmiger Dübel für eine

einen Kern mittlerer Dichte aufweisende Schichtverbundplatte, der in ein eine Außenhaut der Platte durchsetzendes Loch einsetzbar ist, mit einem ringförmigen, an der Außenseite der Platte anliegenden Kopf und einer mit Abstand zum Kopf angeordneten inneren Auskehlung, die durch Ausübung eines axialen Druckes mittels einer im Dübel aufgenommenen Mutter in eine radial auswärts gerichtete, ringförmige, an der Innenseite der Außenhaut angreifende Wulst verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Kopf (10) gegenüberliegenden Ende der Hülse (A) mehrere Umfangsabstand voneinander aufweisende, biegbare Ankerstäbe (14, 50) angeordnet sind, und daß die Mutter (D) mit einer am inneren Ende vorgesehenen ringförmigen äußeren Schulter (24) versehen ist, die bei der Axialbewegung eine Biegekraft auf die Ankerstäbe ausübt, um sie in das das Loch (30) umgebende Kernmaterial einzudrücken und eine zweite Verankerung zu bilden, und daß die Mutter bei fortgesetzter Axialbewegung einen stetig anwachsenden Verformungsdruck auf die Auskehlung (12) ausübt und mit einem drehmomentübertragenden Reibungsschluß in die Hülse (A) eingreift.

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. Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstäbe (14) freie Enden aufweisen.

3. Dübel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Mutter (B) vorgesehene Schulter (24) eine kegelstumpfförmige Form hat.

4. Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Enden der Ankerstäbe (50) durch einen einteilig mit der Hülse (A) ausgebildeten Endring (51) verbunden sind, und daß die Ankerstäbe etwa in der Mitte ihrer Dinge einen geschwächten Querschnitt (52) aufweisen, der sie bei einer Druckbelastung durch die Muiter (BT) nach außen durchknicken läßt, um aufeinander gefaltet zu werden.

5. Dübel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der geschwächte Querschnitt der Ankerstäbe (50) durch eine sich quer auf der Innenseite erstreckende Kerbe (52) gebildet ist, wobei das verbleibende Material einen geschwächten Gelenksteg (53) bildet.

ό. Dübel nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Mutter (B1) vorgesehene Schulter (2'y) eine radiale Fläche aufweist.

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7. Dübel nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Mutter (B, B1) eine Rändelung aufweist, die durch sich axial erstreckende Kerben (22) gebildet ist.

8. Verfahren zum Einbau eines Dübels nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugdorn (35) durch die Hülse (A) eingeführt und das Dornende mit der Mutter (B, B1) verbunden und dann der zu einer Einheit vormontierte Dübel einem Axialdruck unter gleichzeitiger Druckanwendung auf den Kopf (10) des Dübels ausgesetzt und dabei die Mutter in die Hülse (13) gezogen wird, und daß ein ReibungsSchluß zwischen der Mutter und der Hülse benutzt wird, um die Auskehlung (12) in einen wulstförmigen äußeren Hilfskopf (25) aufzuweiten, der auf der Innenseite gegenüberliegend zum Kopf (10) an der Außenhaut (31) angreift, so daß dieselbe zur Bildung der Primärverankerung zwischen den beiden Köpfen eingeklemmt wird, und daß mit der Mutter eine Spreizwirkung auf die Ankerstäbe (14, 50) ausgeübt wird, um sie sternförmig nach außen, eine zweite Verankerung bildend, in den Kern (32) zu drücken, wobei die Mutter in den mittleren Hülsenabschnitt (13) eindringt und mit ihrer Rändelung in die Hülsenwand einbeißt, um eine drehmomentübertragende dritte Verankerung zu bilden.

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