DE2331467A1

DE2331467A1 - Verfahren zur befestigung von duebeln in bauteilen

Info

Publication number: DE2331467A1
Application number: DE19732331467
Authority: DE
Inventors: Juergen Kessler
Original assignee: Stumpp & Kurz
Current assignee: Stumpp & Kurz
Priority date: 1973-06-20
Filing date: 1973-06-20
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE2331467B2

Description

Verfahren zur Befestigung von Dübeln in Bauteilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung von aus einer Hülse und einem Spreizelement bestehenden Dübeln in Bauteilen, bei dem in das Bauteil ein Loch gebohrt, die Hülse in das Loch eingesetzt und ein Bereich der Hülse anschließend durch Eintreiben eines Spreizelements bis zum Anliegen an der Innenwand des Loches aufgeweitet wird.

Derartige Verfahren sind bekannt} in ein Bauteil, z_oB„ eine Betonwand, wird dabei ein zylindrisches Loch gebohrt, eine ·- meist metallische - Hülse in das Loch eingesetzt und ein zu diesem Zweck z,B_e mit Schlitzen versehener Bereich der Hülse mit Hilfe eines meist konischen Spreizelements gegen die zylindrische Innenwand des Loches gedrückt, bis eine mög« liehst starke, durch das Eintreiben des Spreizelements bewirkte Anpressung der Außenfläche der Hülse in dem aufge« weiteten Bereich an der Innenfläche der zylindrischen Bohrung erfolgt» Ein Verbindungselement, ζ. Β« eine Schraube» wird dann in der Hülse befestigt, die zu diesem Zweck mit einem Innengewinde versehen sein kann» Dem Herausziehen des Dübels wirkt der Reibungswiderstand der an die Innenseite des zylindrischen Loches angepreßten Hülse an der Innenfläche

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entgegen f er wird durch die R eibungsko effizient en der Außen« fläche der Hülse gegenüber der Innenfläche des zylindrischen Loches, also weitgehend durch die Gestaltung dieser Ober« flächen selbst, sowie durch den Anpreßdruck bestimmt, der von dem in der Hülse sitzenden Spreizelement aufgebracht wii'do

Diese bekannte Art der Befestigung von Dübeln in Bauteilen, deren wesentlichstes Kennzeichen die Verwendung eines zylind« rischen Loches, das zu diesem Zweck in dem Bauteil gebohrt wird, ist, hat eine Reihe von erheblichen Nachteilen» Diese alle gehen im Grunde darauf zurück, daß die Befestigung der Hülse des Dübels in dem im Bauteil vorgesehenen zylindrischen Loch lediglich durch die Reibungskraft zwischen Außenfläche der Hülse und Innenfläche der zylindrischen Bohrung, d_oh_o durch den Anpreßdruck der Hülse an die zylindrische Innenfläche herbeigeführt wird. Diese zylindrische Auflagefläche ist bei allen bekannten Dübelverfahren gegebenj es wird zwar gelegent« lieh bei der Beschreibung dieser Verfahren behauptet, es fände auch eine Aufspreizung der Hülse über das Anpressen an die zylindrische Innenfläche des Loches hinaus und eine entspre« chende Materxalverdrangung bzw.. «verdichtung stattο Das ist jedoch nicht der FallJ zum einen ist die Ursache dafür, daß für das Bauteil so harte Materialien (Beton, Granit) verwendet werden, daß eine Verdrängung des Materials beim Eintreiben des Spreizelements in die Hülse garnicht möglich ist_e Zum anderen setzt gerade « bei weichen Materialien - eine beim Ein« treiben des Spreizelements angewendete große Kraft und eine dadurch herbeigeführte Beschädigung des Materials an der Innenfläche des zylindrischen Loches dem bekannten Verfahren Grenzen; wird nämlich das Material des Bauteils, in dem der Dübel befestigt werden soll, entlang der Anpreßfläche beschädigt bzw. « bei den im Bauwesen verwendeten spröden Materialien ·· durch teilweise Pulverisation zerstört oder auch nur

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beschädigt, so ist an dieser Stelle kein definierter Anpreßdruck der Hülse an dem zylindrischen Loch mehr gegeben, so daß der· Kontakt zwischen Hülse und Loch an diesel" Stelle keinen nennenswerten Beitrag zur Befestigung des Dübels in dem Loch mehr leisten kann. Aus diesem Grunde lassen sich alle Dübel, die nach bekannten Verfahren befestigt werden, aus dem Loch, in dem sie befestigt sind, aus diesem wieder bei Erreichen einer bestimmten Auszugskraft herausziehen. Die Belastbarkeit der Dübel wird nach diesen "Auszugswerten¹' bemessene Man hat nun zwar versucht, diese Auszugswerte durch die verschiedensten Ausbildungen der Dübel selbst, also der Hülse und des Spreizelements, zu verbessern. Es ist aber bisher noch nicht gelungen, Dübelbefestigungen zu schaffen, bei denen - bei noch so hoher Belastung - der Dübel nicht mehr aus dem Loch ausziehbar ist.

Selbst in den Fällen, in denen es durch entsprechende kon—. struktive Ausgestaltung von Hülse und Spreizelement seither gelungen ist, für bestimmte Verwendungszwecke die jeweils erforderlichen Auszugswerte zu erreichen, ergeben sich noch folgende Nachteile: Die Befestigung ist außerordentlich vibrations empfindlich; das liegt daran, daß Vibrationen den Anpreßdruck der Hülse in dem zylindrischen Loch herabsetzen bzw., verändern. Mit Veränderung bzw. Herabsetzung des Anpreßdrucks aber wird entsprechend auch die zwischen Außenfläche der Hülse und Innenfläche des Loches bestehende Reibungskraft herabgesetzt und deshalb die Qualität der Befestigung verschlechtert. Auch wenn die Vibration die aneinander angepreßten Flächen nicht unmittelbar beeinträchtigt, ist möglich, daß bei gleichzeitigem Vorhandensein einer Belastung eines in dem Dübel eingebrachten Verbindungselements in Auszugsrichtung der Dübel aus dem zylindrischen Loch herausgelöst wird, sofern bei der Vibration momentane Belastungen in Auszugsrichtungen auftreten, die den Auszugswert, bei dem der Dübel noch sicher

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hält, überschreiten. Diese \^ribrationsempfindlichkeit der seither bekannten Verfahren bzw. der bei diesen bekannten Verfahren eingesetzten Dübel stellt eine erhebliche Beschränkimg von deren Anwendungsmöglichkeiten dar. So sind derartige Dübel demgemäß nicht zum Befestigen von Maschinenteilen, Maschinen, Kranen und anderen hängenden Lasten mit Antriebsaggregaten (Laufkatzen) usw. geeignet. Die Verwendung derartiger Dübel ist ferner überall dort nicht möglich, wo das Bauteil selbst, in dem ein Dübel befestigt werden soll, Vibrationen ausgesetzt isto Das istrZ₀B_O/ bei jeder Art von Bauwerken (aus künstlichem oder gewachsenem Stein, Z₀B₀ Tunneln) der Fall, die in der Nähe von Flächen (Straßen- oder Bahntrassen) liegen, die betriebsmäßig Vibrationen ausgesetzt sind, die sich auf die Bauteile übertragen können_e

Das Erreichen hoher Auszugswerte ist bei den bekannten Verfahren zur Befestigung von Dübeln ferner dadurch beschränkt, daß die Beanspruchimg des Materials eines Bauteils, in dem ein Dübel befestigt ist, in Richtung der Längsachse des Loches, in dem er befestigt wird, nicht gleichmäßig ist, sondern am Ende der Hülse des Dübels einen Höchstwert aufweist, der nicht größer als die spezifische Belastbarkeit des gesamten Materials sein darf. Damit ist es auch nicht möglich, über die gesamte An·» preßfläche der Hülse an der Innenfläche des Loches in dem Bauteil die spezifische Belastbarkeit des Materials entlang der gesamten Auflagefläche voll auszunutzen. Das führt dazu, daß bei den bekannten Verfahren zur Befestigung von Dübeln in einem Bauteil praktisch zur Erzielung der notwendigen Reibungskraft, die dem Ausziehen eines Dübels entgegensteht, nur ein schmaler ringförmiger Auflagebereich am Ende der Hülse voll ausgenutzt werden kann.

Die bekannten Verfahren weisen ferner den Nachteil auf, daß das Ausbohren des Loches und die dadurch geschaffene Innenfläche

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desselben für die Qualität der Befestigung des Dübels kritisch ist und gewisse Übung und Sachkunde erfordert. Beim Bohren "ausgesclilagene", zu groß geratene oder ansonsten in irgendeiner Hinsicht ungleichmäßige Löcher führen zu einer Ver~ schlechterung der Qualität der Befestigung, die - mangels einer Möglichkeit der zerstörungsfreien Prüfung ~ ein zusätzliches Sicherheitsrisiko darstellt.

Die beschriebenen Nachteile der bekannten Verfahren haben auch dazu geführt, daß diese Verfahren bei Bauteilen aus Leichtbaustoffen (söge Gasbeton, beispielsweise hergestellt von der Fa₁ ¹¹YTONG"), nicht verwendbar sind, sofern die in dem Dübel eingebrachten Verbindungselemente mit Lasten belastet sind, die - im Vergleich zu den Lasten, die in normalen Beton oder in Granit auch mit den bekannten Verfahren erzielbar sind - relativ niedrig liegen.

Um diesen letztgenannten Nachteil der bekannten Verfahren bei Leichtbaustoffen zu vermeiden, verwendet man sog. Klebeanker. Bei ihnen wird in einem gesäuberten zylindrischen Bohrloch eine ein geschlossenes Volumen darstellende Glaspatrone eingeführt. Sie enthält eine Kunststoffklebemasse und in einem weiteren Glasröhrchen, das in der Glaspatrone angeordnet ist, ein Aushärtemittel. Nach Einführen der Glaspatrone wird mit Hilfe einer Schlagbohrmaschine eine Gewindestange in das zylindrische Loch eingedreht» Diese Gewindestange zerschlägt die Glaspatrone und das Glasröhrchen und vermischt die Kunststoffklebemasse und das Aushärtemittel innig miteinander. Danach härtet die Kunststoffklebemasse unter Einwirkung des Aushärtemittels aus. Die Aushärtung erfolgt derart, daß sich einmal um die eingeführte Gewindestange herum ein Gewinde aus dem Kunststoff bildet und daß zum andern der zunächst flüssige und dann aushärtende Kunststoff in die Poren des zylindrischen Innenloches eindringt. Nach dem Aushärten wird

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also die Verbindung der Gewindestange mit dem zylindrischen Loch durch die Verankerung der ausgehärteten Kunststoffklebeinasse in der spröden und porösen Innenfläche des zylindrischen Lochs gebildet.

Die Belastbarkeit derartiger Befestigungen wird durch die Belastung des Kunststoffes bestimmt und ist dementsprechend gering} sie ist außerdem (wegen des Aushärtevorgangs, der einige Stunden dauert) zeitraubend und umständlich,,

Unter zusammenfassender Würdigung der bisher bekannten Verfahren kann daher festgestellt werden, daß es bis jetzt noch kein Verfahren zur Befestigung von Dübeln gibt, das eine Befestigung gewährleistet, bei der die Dübel bis zur Belastungsgrenze des Bauteils selbst belastbar sind, die ferner eine Befestigung ermöglicht, für die das Auftreten von Vibrationen praktisch unkritisch ist und die ferner gleichzeitig bei Leichtbaustoffen anwendbar isto

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Befestigung von aus einer Hülse und einem Spreizelement bestehenden Dübel in Bauteilen zu schaffen, das die beschriebenen Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist und das insbesondere den V orteil hat, daß der Dübel bei Belastung nicht mehr aus dem Bohrloch herausgezogen werden kann.

Erfindungsgemäß wird dips dadurch erreicht, daß das Loch derart ausgebildet wird, daß es einen ersten Bereich, der ·» wie an sich bekannt - zylindrisch ausgebildet ist und ferner einen sich daran anschließenden, gegenüber dem zylindrischen Bereich tiefer- im Bauteil liegenden zweiten Bereich, _? dessen Innendurchmesser zumindest teilweise größer als der Innen-

durchmesser des zylindrischen Bereiches ist, aufweist, und daß ein Aufspreizen der Hülse bis zum Anliegen von deren Außenfläche an der Innenwand des Loches in diesem zweiten Bei-eich erfolgt.

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Durcli diese äußerst einfache Maßnahme wird erreicht, daß die Haltekraft des Dübels nicht mehr durch die Reibung der zylindrischen Außenfläche der Hülse (in ihrem angepreßten Bereich) an der Innenfläche des Loches erzielt wird, sondern

daß die in dem zweiten Bereich aufgeweitete Hülse im Bauteil derart verankert wird, daß jegliche Art von Zugkraft, die über ein Verbindungselement auf die Hülse ausgeübt wird, auf das volle Material des Bauteiles einwirkt, sß daß allein durch dessen Festigkeit die Belastbarkeit der Befestigung des Dübels in dem Bauteil bestimmt wird} wie im einzelnen noch weiter unten dargestellt werden wird, haben Ausziehversuche bei verschiedenen Materialien (Beton, Gasbeton) ergeben, daß ein Ausziehen auf diese Weise befestigter Dübel aus dem Loch nicht mehr möglich ist, sondern daß bei Ausziehversuchen mit genügend hoher Zugkraft schließlich das Material um den zylindrischen Bereich des Loches herum in Form eines stumpfen Kegels abplatzt bzw«, abreißt.

Dabei ist ferner nicht mehr notwendig, daß die Hülse des Dübels an die Innenfläche des Loches in irgendeiner für die Qualität der Befestigung kritischer Weise angepreßt werden mußj damit entfallen auch alle die Nachteile der bekannten Verfahren, die sich aus dieser Tatsache ergeben (Zerstörung des Materials, Vibrationsempfindlichkeit, Verteilung der Last entlang der Auflagefläche). Es entfällt auch jegliche Verdrängung von Material des Bauteils in dem Loch, wie es bei den bekannten Verfahren zum Teil angestrebt wird, und die sich daraus ergebenden Nachteile (Zerstörung des Materials, Unbestimmtheit der Auflagefläche und des Anpreßdrucks)_o Damit wird es auch möglich, einen Dübel - anders als bei bekannten Verfahren in die Nähe von Kanten eines Bauteils in dieses einzusetzen.

Man kann den Dübel grundsätzlich so auslegen bzw. sein Material (Stahl, NE-Metall oder Kunststoff) so wählen, daß seine Festigkeit unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors die

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Festigkeit des Baustoffes des Bauteils und des in dem Dübel zu befestigenden Verbindungseiements in jedem Fall etwas über« trifft; die Befestigung des Dübels selbst wird damit für die Befestigung selbst unkritisch. Das beschriebene Verfahren ist grundsätzlich für alle Materialien, insbesondere für alle Baustoffe, geeignet. Es kann sowohl für Leichtbaustoffe wie Z₀B. Gasbeton oder Bims, als auch für Beton, Ziegel und sämtliche gewachsene Steine und Hölzer, aber auch für Metall verwendet werden.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist der zweite Bereich konisch ausgebildet. Diese Form er« möglicht es, im Grundprinzip einige der an sich im Zusammen« hang mit ihrer Befestigung in einem zylindrischen Loch bekannten Dübel zu verwenden, sofern sie aus einem in diesem konischen B ei" eich hinein teilweise auf spreizbaren Hülse und einem Spreizelement bestehen. Demgemäß umfaßt die Erfindung auch die Verwendung an sich bekannter, aus einer Hülse und in einem in diese eintreibbaren Spreizelemente bestehende Dübel zur Durchfuhrung des genannten Verfahrens ο

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der konische zweite Bereich sich in die Tiefe des Dübels hineinerstreckte Das bedeutet, daß der Durchmesser des zweiten Bereichs in die Tiefe des Dübels hinein zunimmto Gegen« über der grundsätzlich auch möglichen umgekehrten Anordnung des konischen Bereichs ergibt sich der Vorteil einer Verteilung der von der Hülse auf den Bauteil ausgeübten Kraft über eine sehr viel größere Fläche.

Eine Fortbildung der Erfindung sieht ferner vor, daß das Spreizelement in einer Richtung in die Hülse eingetrieben wird, die der Richtung, in der die Hülse in das Loch eingesetzt wirde, entgegengesetzt ist. Diese Ausbildung der Erfindung hat den Vorteil, daß dann, wenn ein Verbindungselement (z.B. eine Gewinde-

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stange) in dem Spreizelement (z.B, mit Hilfe eines Gewindes) befestigt wird, die Belastung des Verbindungselements auf das Spreizelement eine Kraft in der Richtung ausübt, in der die Hülse aufgeweitet wird. Man kann in diesem Falle von einer "Selbstsicherung" des Dübels sprechen, da jede zusätzliche Belastung eine zusätzliche Verstärkung der Verankerung und Erhöhung der Sicherheit der Verankerung des Dübels in dem Bauteil mit sich bringt. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, das Spreizelement nach wie vor, wie bei den an sich bekannten Verfahren, von vorne in die Hülse hinein einzutreiben und ein Herausgleiten aus der eine Spreizung der Hülse be« wirkenden Stellung dadurch zu verhindern, daß bis zum Aufliegen auf detn Spreizelement ein Verbindungselement (Gewinde« stange) in ein Innengewinde der Hülse eingeschraubt wird.

Die Erstellung eines Loches, wie es zur Durchführung des Verfahrens benötigt wird, kann an und für sich grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen} es wäre denkbar, aus der Metallbearbeitungstechnik bekannte Verfahren und Vorrichtungen zum Hinterdrehen funktionell entsprechend umzugestalten und auch — in den Fällen, in denen das Bauteil eine der Länge der Hülse vergleichbare Dicke hat - den erwähnten konischen Bereich von der Hinterseite des Bauteils her anzubringen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch vor, daß zunächst mit einem ersten Bohrwerkzeug ein das den zylindrischen Bereich miteinschließendes zylindrisches Loch gebohrt und danach ein in das zylindrische Loch eingebrachtes zweites Bohrwerkzeug im hinteren Bereich des Loches ausgeschwenkt und durch dessen Ausschwenken der zweite Bereich gebohrt wird.

Für das Ausbilden des Loches in der angegebenen Form sind auch wieder eine Reihe von verschiedenen Vorrichtungen denkbar;

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für die eben erwähnte Weiterbildung der Erfindung bleibt maßgeblich, daß man zunächst ein zylindrisches Loch bohrt und dieses dann beim Bohren des konischen Bereiches für die Führung des Bohrwerkzeuges, mit dem der konische Bereich gebohrt wird, benutzt.

Man kann dabei in vorteilhafter Weise so verfahren, daß das Ausschwenken des zweiten Bohrwerkzeugs in Abhängigkeit von dem weiteren Vorschub des ersten Bohrwerkzeugs bei weiterer Aus·-« bohrung eines zylindrischen Bereiches des Loches erfolgt. Es wird dann also jeweils mit der Stirnkante der Schneidfläche des zweiten Bohrwerkzeuges mit sich stetig erweiterndem Durchmesser gebohrt. Es ist allerdings auch möglich, das zweite Bohrwerkzeug in seiner axialen Lage während des Bohr~ vorganges für den zweiten Bereich nicht zu verschieben, so daß nicht die Stirnfläche eines zum zweiten Bohrwerkzeug gehörenden Bohrmeißels, sondern dessen Längsfläche den gesamten konischen Bereich über die gesamte Länge (in axialer Richtung) ausbohrt.

Neben dieser Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Verwendung an sich bekannter Dübel zu diesem Verfahren umfaßt die Erfindung aus einer Hülse und einem konischen Spreizelement bestehende Dübel, die der Aufgabenstellung und Lösung der Erfindung, wie sie sich aus dem Verfahren ergibt, speziell angepaßt sind. Sie sind dadurch gekannzeichnet, daß der kleinste Innendurchmesser des aufspreizbaren Bereichs der Hülse in noch nicht aufgespreiztem Zustand größer als der kleinste Außendurchmesser des Spreizelements an einer nach dem Spreizen der Hülse noch gegen die Hülse drückenden Stelle ist. Das 1st die Voraussetzung dafür, daß das Spreizelement, wie oben für eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens angegeben, in einer Richtung in die Hülse eingetrieben werden kann, die der Richtung, in der die Hülse in das Loch eingesetzt

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wird, entgegengesetzt ist. Bei den bekannten, aus Hülse und konischem Spreizelement bestehenden Dübeln, ist das nicht der Falle Bei ihnen ist der schmälere Durchmesser der Stirnfläche des konischen Spreizelements, also der kleinste Außendurchmesser des Spreizelements, etwas größer als der kleinste Innendurchmesser der Hülse an ihrer der Innenseite des Bauteils zugekehrten Stelle, so daß das Spreizelement auch nach dem Aufspreizen jnit seiner gesamten Aussenfläche noch gegen die Innenwand der Hülse drückt.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung eines derartigen Dübels sieht vor, daß die Hülse hohlzylindrisch ausgebildet ist und der kleinste Außendurchmesser des konischen Spreizelementes gerade so viel kleiner als der kleinste Innendurclimesser der Hülse an der Seite, von der das Spreizelement in sie eingeführt wird, ist, daß das Spreizelement von dieser Seite in die Hülse eingeführt werden kann, und daß der Winkel der konischen Aus« bildung des Spreizelements gleich dem Winkel der konischen Ausbildung des zweiten Bereiches des Lochs in dem Bauteil ist. Nach dem Aufspreizen liegt dann also die Außenseite des konischen Spreizelements parallel zu der Innenfläche des konisch ausgebildeten zweiten Bereichs des Loches in dem Bauteil₀

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, daß an dem Spreizelement Mittel zur Befestigung von Verbindungselementen und/oder einem Spreizwerkzeug vorgesehen sindj diese Mittel können darin bestehen, daß in dem Spreizelement eine mit Innen« gewinde versehene Bohrung vorgesehen ist. Ein derartiger Dübel ist - bei Verwendung im Zuge des eingangs genannten Verfahrens "selbstsichernd" in dem Sinn, daß jede an dem Verbindungselement und damit auch am dem Spreizelement angreifende Kraft gleichzeitig die Verankerung des Dübels in dem zweiten Bereich des Loches im Bauteil bewirkt. Man kann ferner vorsehen, daß das Verbindungselement durch einen mit einem Außengewinde versehenen Fortsatz des Spreizelements gebildet wird«

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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, eine Bohrvorrichtung zu schaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem in ein zylindrisches Loch einsetzbaren Schaft ein zur Bohrung des zweiten Bereiches des Loches bestimmter Bohrmeißel schwenkbar gelagert ist, der von einem Führungsstift, mit dem er in Eingriff steht, ausgeschwenkt wird, und daß ferner der Führungs stift in einer Vorschubhülse angeordnet ist, die auf dem Schaft verschiebbar angeordnet ist. Diese Ausbildung ermöglicht es, das Ausschwenken des Bohrmeißels, der zur Ausbohrung des zweiten Bereiches des Loches vorgesehen ist, durch eine Bewegung der Vorschubhülse gegenüber dem Bohrschaft zu steuern. In vorteilhafter Weise wird dabei der Eingriff des Bohrmeißels mit dem Führungsstift durch einen Schlitz im Bohrmeißel gebildet, in den sich der Führungs« stift hinein erstreckt. Man kann dann ferner die Bohrvorrichtung in vorteilhafter Weise so ausbilden, daß der mit der Vorschubhülse verbundene Führungsstift in einem weiteren Schlitz im Schaft geführt ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Bohrvorrichtung sieht vor, daß die Vorschubhülse durch eine Feder gegen den durch das Anliegen des Führungsstiftes am Ende des im Schaft vorgesehenen zweiten Schlitzes gebildeten Anschlags gedruckt wird. Die Vorschubhülse drückt dabei also, sobald das zylindrische Loch so weit gebohrt ist, daß die Vorschubhülse an dem Bauteil anliegt, die Feder zusammen und gewährleistet so ±n Abhängigkeit von dem Zusammendrücken und damit in Abhängigkeit vom Vorschub des zylindrischen Bohrvorgangs das Ausschwenken des Bohrmeißels, der den konischen Bereich bohrt. Dabei kann man ferner vorteilhafterweise vorsehen, daß auf der Vorschubhülse mit Hilfe einer Drehverbindung eines sich bei Drehung der Bohrvorrichtung nicht mitdrehende, zur Auflage an dem Bauteil bestimmte Andrückscheibe, angebracht ist.

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Man kann die Bohrvorrichtung vorteilhaft auch in der Richtung weiterbilden, daß der Schaft, der gemäß den beschriebenen Weiterbildungen lediglich als Halterung für den schwenkbaren Bohrmeißel zum Ausbohren des zweiten Teils dient, selbst als Bohrmeißel zum Ausbohren des zylindrischen Bereiches des Loches ausgebildet ist.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Spreizwerkzeug zum Eintreiben des Spreizelements in die Hülse bei Durchführung des Verfahrens in derjenigen Weiterbildung, bei der das Spreizelement in einer Richtung in die Hülse eingetrieben wird, die der Richtung, in der die Hülse in das Loch eingesetzt werden soll, entgegengesetzt ist· Wegen dieser Umkehrung der Richtung des Eintreibens des Spreizelements im Vergleich zu der Verwendung an sich bekannter Dübel, sind die an sich bekannten Spreizwerkzeuge dazu nicht verwendbar«. Das Spreizwerkzeug ist dadurch gekenn» zeichnet, daß eine auf dem festen Bauteil aufsetzbare Griffhülse vorgesehen ist, in der die Zugstange geführt ist, die an dem Spreizelement (z.B. durch Einschrauben eines Außengewindes des Endes der Zugstange in einem mit einem Innengewinde ver·. sehene Bohrung in dem Spreizelement) befestigbar und an der ein mit einem Hebel versehener exzentrischer Nocken drehbar befestigt ist, dessen Druckfläche bei Schwenken des Hebels auf eine Druckfläche der Griffleiste einwirkt und die Zugstange in der Griffleiste verschiebt. Durch diese Verschiebung wird das Spreizelement in den aufweitbaren Bereich der Hülse eingetrieben.

Durch das beschriebene Verfahren, sowie die verschiedenen gegenüber an sich zur Durchführung desselben zur Verfügung stehenden Möglichkeiten vorteilhaften Ausbildungen des Dübels, der Bohrvorrichtung und des Spreizwerkzeugs wird ein vollständiges System der Befestigung von Dübeln geschaffen. Es ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines in einem festen

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Bauteil vorgesehenen Loches, das einen ersten zylindrischen Bereich und einen sich daran anschließenden, gegenüber dem ersten Bereich tiefer im Material liegenden zweiten Bereich aufweist, dessen Innendurchmesser zumindest teilweise größer als der Innendurchmesser des zylindrischen Bereiches ist.

Aus führungsb ex spiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieb—. ~ stellen dar:

Fig. la einen Querschnitt eines nach einem bekannten Verfahren in ein Loch in einem Bauteil eingesetzten Dübels;

Fig. Ib eine Draufsicht in Richtung Ib nach Figo laj

Figo 2 ein dem Querschnitt nach Fig. la entsprechender Querschnitt durch einen weiteren nach einem bekannten Verfahren in ein Loch in einem Bauteil eingesetzten Dübels J

Fig. 3 den Querschnitt durch ein in einem Bauteil vorgesehenes Loch, wie es gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wirdj

Fig. 4a ein Ausführungsbeispiel eines Dübels}

Fig. 4b einen Querschnitt durch eine bei dem Dübel nach Fig. 4a verwendete Hülse}

Fig. 4c einen teilweise gebrochenen Querschnitt eines bei dem Dübel nach Figo 4a verwendeten Spreizelements 5

Fig. 5a ein Ausführungsbeispiel eines in ein Loch in einem Bauteil eingesetzten, aus Hülse und Spreizelement bestehenden Dübels vor dem Aufspreizen der Hülse (im Querschnitt)}

Fig. 5t> ein Ausführungsbeispiel eines in ein Loch in einem Bauteil eingesetzten, aus Hülse und Spreizelement

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bestehenden Dübels während des Aufspreizens der Hülse im Querschnitt}

Figo 5c ein Ausführungsbeispiel eines in ein Loch in einem Bauteil eingesetzten, aus Hülse und Spreizelement bestehenden Dübels, nach Aufspreizen der Hülse im QuerschnittJ

Fig. 6 ein Ausführungsbexspxel einer Bohrvorrichtung im Ausschnittf

Fig. 7 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VII in Fig. 6$

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Bohrvorrichtung nach Fig. 6 in Richtung des Pfeiles VIII in Fig. 6}

Fig. 9 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der Bohrvorrichtung nach Fig. 6-8 mit ausgespreiztem Bohrmeißel J

Fig. 10 eine Seitenansicht der Bohrvorrichtung nach Fig. 9» Fig. 11 ein Ausführungsbexspiel eines Spreizwerkzeuges{ Fig. 12 eine Ansicht in Richtung des Pfeils XII in Fig. 11}

Fig. 13 eine teilweise geschnittene Ansicht des Spreiz— werkzeuge nach Fig. 11 und 12 mit angesetztem Spreizelement vor Aufspreizen der Hülse$

Fig. l4 eine teilweise geschnittene Ansicht des Spreizwerkzeuges nach Fig. 11 und 12 mit angesetztem Spreizelement nach Aufspreizen der Hülse}

Fig. 15 eine Darstellung eines 'Äkisführungsbeispiels eines in ein Loch eingesetzten DübelsJ

Fig. l6 eine schematische Ansicht einer Prüfvorrichtung} Fig. 17 ein weiteres Ausführungsbexspiel eines Dübels.

Anhand der Fig. la, Ib und 2 sollen zunächst die seither bekannten Verfahren zur Befestigung von aus einer Hülse und einem

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Spreizelement bestehenden Dübeln in Bauteilen erläutert werden» In Fig₀ la bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Bauteil, d.h. eine Wand aus Beton, Bims, Ziegeln, Leiohtbaustoffen o. dgl„ In sie ist ein zylindrisches Loch 2 gebohrt. In das zylindrische Loch wird eine Hülse 3 eingesetzt. Sie ist zylindrisch ausgebildet, d.h. ihr Außendurchmesser ist vor dem eigentlichen Befestigungsvorgang, welcher im folgenden noch beschrieben werden wird, entlang der ganzen Länge der Hülse gleiche In der Hülse ist in ihrem vorderen Bereich ein Innengewinde 4 vorgesehen, das zum Einsehrauben eines (nicht gezeigten) Verbindungselements (Gewindestange) dient. In ihrem hinteren Bereich, d.h. in dem Bereich, der tiefer im Material des Bauteils 1 liegt, weist die Hülse eine sich konisch nach innen und hinten verjüngende Innenfläche 6 auf. Nach Einsetzen der Hülse 3 iⁿ das zylindrische Loch 2 im Bauteil 1 wird nun ein ebenfalls konisches Spreizelement 5 iⁿ die Hülse eingeführt} das konische Spreizelement ist nun so dimensioniert, daß es beim Eintreiben in die konische Innenfläche 6 der Hülse 3 diese auseinanderpreßt. Wie aus Fig. Ib zu ersehen, weist der hintere Bereich der Hülse 3 vier Schlitze 7, 7', 7", 7"^! auf, so daß der hintere Bereich der Hülse 3 unter der Einwirkung des konischen Spreizelements 5 so weit aufspreizen kann, bis er, wie aus einem Vergleich des hinteren (in Fig. las linken) und des vorderen (in Fig„ IaJ rechten) Bereiches der Hülse 2 ersichtlich, über den Spielraum, mit dem die Hülse 3 i*¹ die zylindz*ische Bohrung 2 eingesetzt ist, hinaus an der Innenfläche des zylindrischen Loches 2 anliegt.

Soweit man von einer gewissen Verformbarkeit des hinteren (in Fig. la; linken) geschlitzten Bereiches der Hülse 3 ausgeht, ergibt sich dabei entlang der Auflagefläche der Außenfläche der Hülse 3 ^an der Innenfläche des zylindrischen Loches 2, die die Tiefe b hat, die durch die Pfeile A in Fig. la angedeutete Verteilung des Anpreßdruckes in axialer Richtung.

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Der Anpreßdruck ist an der hinteren Stirnkante am größten. Er fällt dann ab bis zu dem Punkt, an dem das Spreizelement beim Einspreizen in den hinteren Bereich der Hülse keinen An preßdruck mehr ausübt» Fz* ei lieh sind bei den bekannten Verfahren auch andere Kraftverteilungen als die in Fig. la gezeigte Verteilung A möglich. Man kann die Außenfläche des konischen Spreizelements 5 und die sich nach innen konisch verjüngende Innenfläche 6 der Hülse 3 so ausbilden, daß sich theoretisch eine Parallelverschiebung der Außenfläche der Hülse 3 i-^m hint ex-en Bereich ergibt} praktsich wird dies jedoch nur unvollkommen erreicht, da der Übergang vom angepreßten zum nicht angepreßten Bereich der Hülse 3 auch in axialer Richtung eine gewisse Länge benötigt, so daß sich in der Praxis oft Verteilungen ergeben, wie sie in Fig. la mit B bezeichnet sindο

Die Halterung der Hülse 3 in dem zylindrischen Loch 2 bei Belastung der Hülse 3 durch Ausziehen eines im Innengewinde k eingeschraubten (nicht gezeigten) Verbindungselements ist nun bestimmt durch die Reibungskraft zwischen der Außenfläche des hinteren Bereichs der Hülse 3 und demjenigen Bereich der Innenfläche des zylindrischen Loches 2, an dem die Hülse angepreßt ist» Es ist offensichtlich, daß es einen bestimmten Wert (Auszugswert) gibt, bei dem diese Haltekraft überschritten wird; er stellt die Grenze der Belastbarkeit einer derartigen Verbindung dar. Wird er überschritten, dann laßt sich die Hülse durch ein in das Gewinde 4 eingeschraubtes Verbindungselement aus dem zylindrischen Loch 2 herausziehen. Diese Verbindung, die allein durch den Anpreßdruck bei Aufspreizen des hinteren Bereiches der Hülse 3 bis zum Anliegen an dem hinteren Bereich des zylindrischen Loches 2 bestimmt wird, ist ferner vibrationsempfindlich und kann sich bei Wechselbelastungen leicht lösen.

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Die Verwendung dieses bekannten Verfahrens bei Leichtbau-Stoffen, z.B. bei sog. Gasbeton, ist in Fig. 2 dargestellt. Hier kann der Anpreßdruck der hinteren Stirnkante 8 an der Innenfläche des zylindrischen Loches 2 so groß werden, daß das Material des Bauteils 1 in der Umgebung des Kontaktes der Stirnkante 8 mit dem Bauteil 1, nämlich an den Stellen 9 und 10 zerstört wird, so daß sich in diesem Bereich keinerlei definierte Reibungskraft zwischen Hülse 3 und. Loch 2 mehr ergibt» Das Ergebnis ist eine \^rerteilung des Anpreßdruckes, wie sie durch die gestrichelte Kurve C angedeutet ist. Es ist leicht einzusehen, daß eine derartige Verbindung praktisch unbrauchbar ist; bei Materialien (Leichtbaustoffen), die auf diese Weise zerstört werden, sind die beschriebenen Verbin« düngen also mir bei geringen Belastungen möglich. Bei höheren Belastungen muß man auf andere Befestigungsverfahren, wie sie in der Einleitung beschrieben worden sind, ausweichen.

Fig. 3 zeigt nun ein in einem Bauteil 1 vorgesehenes Innenloch 11j das gemäß der Erfindung verwendet wird. Es weist drei Bereiche aufs einen vorderen zylindrischen Bereich 12, sowie einen daran anschließenden, sich nach hinten konisch erweiternden Bereich 13» An diesen schließt sich dann noch ein weiterer zylindrischer Bereich ±k an. Wesentlich ist die Form des sich an den zylindrischen Bereich 12 anschließenden Bereichs 13 und dessen Erweiterung nach hinten, die ganz allgemein dahingehend beschrieben werden kann, daß dieser Bereich zumindest teilweise einen größeren Innendurchmesser als der vor ihm liegende zylindrische Bereich 12 hat.

Bevor nun im einzelnen der in einem demgemäß ausgestalteten Innenloch eingebx-aclite Dübel (Fig. 4a, b, c), der Vorgang der Befestigung des Dübels (Fig. j5a, b, c) die bei Herstellung

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des Innenloches verwendete Bohrvorrichtung (Figo 6, 7 j 8 j 9, 10) sowie das zum Eintreiben des Spreizelement« verwendete Spreizwerkzeug (Fig. 11, 12, 13» Ik) näher beschrieben wird, soll kurz auf Fig· 15 Bezug genommen werden, in der die endgültige Befestigtuig eines Dübels in einem Innenloch nach Figo 3 gezeigt ist» Auch in Fig. 15 sind die Bereiche 12, 13 und l4 des Innenloches 11 eingezeichnet.

In den konisch sich nach hinten erweiternden Bereich 13 und in dem zylindrischen Bereich 12 ist eine Hülse 21 eingeführt und mit Hilfe eines konischen Spreizelementes 22, das von hinten (in Fig. 15 von links) in die Hülse 21 eingetrieben worden ist, derart aufgeweitet worden, daß die Außenfläche der Hülse 21 entlang des Teiles, der in dem Bereich 13 des Innenloches liegt, an dessen Innenfläche anliegt» Damit diese Spreizung möglich wird, weist die Hülse 21 in dem Bereich, in dem ihre Aufweitung bis zum Anliegen an der Innenfläche des Bereiches 13 des Innenloches erfolgt, wie die an sich bekannten Dübel, die in einem zylindriseilen Loch aufgeweitet werden (Figo la, b| Fig„ 2) mehrere, z_oB. vier Schlitze auf, von denen in Fig. 15 die Schlitze 23 und 23' zu sehen sindo

Das Spreizelement 22 weist ein Innengewinde 2k auf, in das ein Verbindungselement (z.B. eine Gewindestange) eingeschraubt werden kann. Wird ein solches Verbindungselement nun in Auszugsrichtung (in Fig. 15 nach rechts) belastet, so drückt der konische Bereich des Spreizelements 22 gegen die Innenfläche des aufgespreizten Bereichs der Hülse 21 und damit dieser Bereich mit seiner Außenfläche gegen die Innenfläche des Bereichs 13 des Innenloches in Richtung der eingezeichneten Pfeile D. Die Halterung des aus Hülse 21 und Spreizelement gebildeten Dübels in dem Innenloch erfolgt a3.so nicht mehr durch Reibungskraft zwischen festem Bauteil 1 und Hülse des

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Dübels entlang eines zylindrischen Bereichs, sondern durch Einwirken der Hülse auf das volle Material des Bauteils 1. Die eingangs geschilderten Nachteile der bekannten Verfahren entfallen.

Die von der Außenfläche des aufgespreizten Bereichs der Hülse 21 auf die Innenfläche des Bereichs 13 des Innenloches ausgeübten Kräfte haben senkrecht zur Berührungsfläche zwischen der Außenfläche des aufgespreizten Bereichs der Hülse 21 und der Innenfläche des Bereichs 13 des Loches Komponenten, die in Fig» 15 mit E bezeichnet sind. Sie sind gleichmäßig entlang dieser Berührungsfläche verteilt; ihre Größe wird allein durch die Kraft in Richtung der Pfeile D bestimmt, die in Auszugsrichtung an dem Spreizelement 22 wirksam wird. Sie hängt nicht mehr von der Flächenpressung zwischen Spreizelement und der Hülse und damit vom Anpreßdruck, der Hülse an der Innenfläche des Loches ab, wie das bei den bekannten Verfahren zum Befestigen von Dübeln der Fall ist» Im Gegenteil: die Kräfte in Richtung der eingezeichneten Pfeile D, die eine Halterung bewirken, werden umso größer, je stärker die Belastung des Spreizelements in Auszugsrichtung ist« Man kann daher von einer "Selbstsicherung" dieser Art der Befestigung eines Dübels sprechen. Der Dübel ist auch dann vollkommen sicher in dem Loch 11 befestigt, wenn in dem in Auszugsrichtung unbelasteten Zustand überhaupt keine Kräfte in Richtung der Pfeile E auftreten, d.h. wenn der aufgespreizte Bereich der Hülse 21 in unbelastetem Zustand überhaupt keine Flächenpressung gegenüber der Innenfläche des Bereichs 13 des Loches aufweist, sondern das Loch 11 lediglich ausfüllt.

Fig. 4a zeigt den aus Spreizelement 22 und Hülse 21 bestehenden Dübel, der in das Innenloch 11 nach Fig. 3 derart eingesetzt werden kann, daß er nach dem Aufspreizen die in Fig. gezeigte Stellung einnimmt.

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Fig« 4b zeigt die Hülse 21« Sie ist in dem dort gezeigten Ausführungsbeispiel als Hohlzylinder ausgebildet und mit vier Schlitzen 23, 23», 23», 23"» versehen. Sie weist einen vorderen zylindrischen Bereich 25 und einen sich daran anschließenden, in nicht aufgespreiztem Zustand ebenfalls zylindrischen Bereich 26 auf, in dem die Schlitze 23 j 23'1 23^tfj 23"' vorgesehen sind« Das Einsetzen in das Loch 11 erfolgt derart, daß der Bereich 25 der Hülse 21 in dem zylindrischen Bereich 12 des Loches 11, der Bereich 26 in dem konisch sich nach hinten erweiternden Bereich I3 des Lochs zu liegen kommt, und soweit aufgeweitet wird, bis die Außenfläche des Bereichs 26 an der Innenfläche des Bereichs 13 des Loches 11 anliegt und diesen Bereich ausfüllt.

Fig. 4c zeigt ein Spreizelement 22. Es weist einen zylindrischen Bereich 27 und einen konischen Bereich 28 auf. Es ist ferner mit einem Innengewinde 24 zur Befestigujng .eines Verbindungselements versehen. Der Außendurchmesser des Spreizelements 21 im Bereich 27 ist geringer als der Innendurchmesser der Hülse 21 im Bereich 265 das bedeutet, daß das Spreizelement 21 von links (in Fig. 4b) in die Hülse 21 eingeschoben werden kann. Der größte Außendurchmesser des Bereiches 28 des Spreizelements 22 ist jedoch größer als der Innendurchmesser des Bereichs 26 der Hülse 21, so daß das Spreizelement 22 nicht vollkommen durch die Hülse 21 hindurch·« gesteckt werden kann, sondern beim Eintreiben des Spreizelements 22 in den Bereich 26 der Hülse 21 eine Aufweitung dieses Bereichs 26 bewirkt.

Die Art der Herstellung der Befestigung des durch die Hülse und das Spreizelement 22 gebildeten Dübels in ein Loch 11 ist in Fig. 5a, 5b und 5c dargestellt. Wie aus Fig. 5a zu ersehen, wird zunächst das Spreizelement 22 in den Bereich der Hülse 21 eingesteckt. Dann wird die Hülse mit hinten

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eingestecktem Spreizelement 22 in das Loch 11 eingeführt ο Danach ist die Lage der Hülse 21 und des Spreizelements 22 in dem Loch 11 derart, daß das Spreizelement 22 im Bereich 14, die Hülse 21 im Bereich 12 und 13 liegt. Nun wird auf eine Art und Weise, die noch weiter unten erläutert werden wird, das Spreizelement 22 von links her, also im Sinne der seither verwendeten Bezeichnungen von hinten in den Bereich 26 der Hülse 21 eingetrieben, so daß sich der Bereich 26 entsprechend aufweitet. Das geschieht so lange, bis die Außenfläche des Bereichs 26 der Hülse 21 an der Innenfläche des Bereichs 13 des Loches 11 anliegt. Ist dieses in Fig. 5c dargestellte Endstadium erreicht, dann ist die Befestigung fertig. In das Innengewinde 24, das in dem Spreizelement 22 vorgesehen wird, kann nun in Gestalt eines mit einem Außengewinde versehenen Bolzens 29 ein Verbindungselement eingeführt werden, das, wie aus Figo 5c zu ersehen, zur Befestigung irgendeines Gegenstandes, z.B. einer Platte 30» an dem Aufteil 1 dienen kann.

Die Fig» 6, 7, 8, 9j 10 zeigen die verschiedenen Ansichten und verschiedenen Arbeitsposxtionen einer Bohrvorrichttuig, mit der ein Loch 11, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ausgebohrt werden kann.

Wie aus den Fig. 6, 7» 8 zu ersehen, weist die Bohrvorrichtung einen Schaft 40 auf, dessen Spitze 4l mehrere Schneidflächen aufweist. Sie dienen zum Ausbohren der zylindrischen Bereiche 12 und 14 des Loches 11 nach Fig. 3°

Der infolge seiner Schneidkanten 4l als Bohrmeißel ausgebildete Schaft, der, wie aus Fig« 7 und 8 zu ersehen, rechteckigen Querschnitt aufweist, ist ferner mit einem in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 42 versehen, in dem ein Bohrmeißel 43 drehbar gelagert ist» Die drehbare Lagerung erfolgt mit Hilfe

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eines Zapfens 44, der am Schaft 40 fest angeordnet ist und um den der Bohrmeißel 43 drehbar ist. Der Bohrmeißel 43 weist fer» ner einen Führungsschlitz 45 auf, der gegenüber der Längsachse des Schaftes 40 schräg liegt. In diesen Schlitz 45 hinein erstreckt sich ein Führungsstift 46. Dieser Führungsstift 46 ist ferner mit einer Vor schub hü l"se 47 verbunden, die auf dem Schaft 40 verschiebbar angeordnet ist. Um diese Verschiebung zu ermöglichen und gleichzeitig zu begrenzen, geht der Führungsstift 46 ferner durch einen in axialer Richtung verlaufenden Schlitz 48 hindurch, der in dem Schaft 40 vorgesehen ist. In eine ringförmige Ausnehmung 49 an der (in Fig. 6) rechten Seite der Vorschubhülse 47 ist eine Feder 50 eingesetzt, die ebenfalls den Schaft 40 umgibt und auf der rechten Seite durch eine Anschlagplatte 51 gehalten wird, die mit dem Schaft 40 fest verbunden ist. Der Schaft geht dann ferner in einen Zapfen 52 über, der zur Aufnahme der Bohrvorrichtung in einer Schlagbohrmaschine dient. Die Feder 50 ist so bemessen, daß sie, wie in den Fig. 6 und 8 gezeigt, die Vorschubhülse 47 in die linke Anschlagstellung auf dem Schaft 40 drückt, die durch das Anliegen des mit der Vorschubhülse 42 verbundenen Führtings stift es 46 an der linken Begrenzung des Schlitzes 48 gebildet wird. Gegen die Kraft der Feder 50 kann jedoch die Vorschubhülse 47 auf dem Schaft 40 nach rechts solange verschoben werden, bis der Führungsstift 46 an dem rechten Ende des Schlitzes 48 anliegt. In der Vorschubhülse 47 sind ferner Öffnungen 53 vorgesehen, die der Abführung des ausgebohrten Materials dienen< >

Mit Hilfe einer durch einen Seegerring ^k gebildeten Drehverbindung ist mit der Vorschubhülse 47 eine Andrückscheibe 55 verbunden. Diese Andrückscheibe 55 kann also infolge dieser Drehverbindung in prehrlchtung festgehalten werden, wenn sich der Schaft 40 bei seinem Antrieb durch eine Schlagbohrmaschine und mit ihm auch die Vorschubhülse 47 dreht_o

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In der in Fig. 6 und 8 gezeigten Stellung ist infolge der Tatsache, daß die Vorschubhülse 47 von der Feder 50 ganz nach links gedrückt wird und demgemäß der Führungsstift 47 im Schlitz 45 im Bohrmeißel 43 die gezeigte linke Endstellung einnimmt, der Bohrmeißel 43 praktisch vollkommen in die längliche Ausnehmung 42 im Schaft 43 "eingeklappt". Er siäit auf keiner Seite aus dieser Ausnehmung 42 im Schaft 40 hervoiO Beginnt man also nun in dieser Stellung einen Bohrvorgang, so wix~d zunächst ein zylindrisches Loch gebohrt. Das ist so lange der Fall, bis die Andrückscheibe 55 auf der Vorderfläche l^f eines Bauteils 1 anliegt. Die Bohrvorrichtung ist nun so dimensioniert, daß dieses Anliegen eintritt, wenn der zylindrische Bereich 12 des Loches fertig gebohrt ist. Die Andrückscheibe liegt dann an der Wand l^f an und wird von ihr durch Reibungskraft festgehalten; das ist trotz Weiterdrehens des Schaftes 40 und der Vorschubhülse 47 infolge der Drehverbindung 44 möglich. Bewirkt man nun durch entsprechendes weiteres Eindrücken der Bohrvorrichtung, also weiteres Andrücken der Schlagbohrmaschine, in deren Bohrfutter der Schaft 52 aufgenommen ist, einen weiteren Vorschub des Schaftes 40 in den bereits ausgebohrten Teil des Loches 11 hinein, der dann durch die Spitze des deshalb als Bohrmeißel ausgebildeten Bohrschaftes 40 weiter zylindrisch ausgebohrt wird, so verschiebt sich auch der Führungsstift gegenüber dem Schaft 40 nach rechts. Da er in dem Schlitz 48 in axialer. Richtung im Schaft 40 geführt ist, wirkt sich diese Verschiebung derart aus, daß infolge des Eingriffs des Führungs— stiftes 46 mit dem Führungsschlitz 45 im Bohrmeißel 53 dieser aus der in Fig. 6 gezeigten Lage nun herausgeschwenkt wird, so daß seine Bohrspitze 58 über die Ränder des Schaftes 40 heraustritt. Dieses Heraustreten ist proportional zum weiteren Vorschub und der- dadurch herbeigeführten weiteren Verschiebung der Vorschubhülse 47 auf dem Bohrschaft 40» Daher bohrt die Spitze 58 des Bohrmeißels 53 mit ihrer Stirnkante einen

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sich, in Abhängigkeit vom Vorschub in axialer Richtung er« weiternden konischen Bereich, nämlich den konischen Bereich nach Figo 3 aus«, Das Ausbohren des Bereichs 13 des Loches ist beendet, wenn der Führungsstift 16 am rechten Ende des Führungsschlitzes 48 im Schaft 40 anschlägt} dann ist eine weitere Verschiebung der Vorschubhülse auf dem Schaft nicht mehr möglich. Ein weiterer Vorschub dieses Bohrschaftes in Richtung der Achse des Loches 11 ist dann ebenfalls nicht mehr mögliche Diese Endstellung ist in Fig. 9 in* Querschnitt und Fig. 10 in einer Ansicht, in der lediglich der Bauteil 1 im Querschnitt dargestellt ist, gezeigte In dieser Stellung ist die Feder 50 zusammengepreßt.

Das Loch 11 ist danach in der in Fig. 3 gezeigten Art und Weise fertig gebohrt. Es wird dann, wie bereits beschrieben, die Hülse 21 mit (in Einsetzrichtung) hinten eingeführtem Spreizelement 22 in das Loch 11 so weit eingeführt, daß die Hülse mit ihren Bereichen 25 und 26 in den Bereichen 12 und 13 des Loches 11 zu liegen kommt.

Zum Aufspreizen des Bereiches 26 der Hülse 21, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 5b beschrieben, verwendet man ein Spreizwerkzeug, wie es in Fig. 11, teilweise geschnitten, in Seitenansicht und in Figo 12 in Vorderansicht dargestellt ist« Es weist eine Griffhülse 60 auf, die mit einer Innen« bohrung 6l versehen ist. In dieser Innenbohrung 6l ±ßt eine Zugstange 62 geführt, deren linkes Ende mit einem Außengewinde 63 versehen ist, das in das Gewinde 24 des Spreizelements 22 ejLnschraubbar ist. Das rechte Ende 64 der Zugstange 62 ist beidseitig etwas abgeflacht und erstreckt sich in den Zwischenraum 65 zwischen zwei exzentrischen Nocken und 67 hinein, die mit dein abgeflachten Ende 64 der Zugstange mit Hilfe eines Drehzapfens 68 drehbar verbunden sind und miteinander den Bügel 69 bilden, an dem ein Hebel 70 be «

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festigt 1st. Die beiden Nocken 66 und 67 weisen No ckenflachen* 72 bzw. 71 auf, die, wie aus Fig. 11 zu ersehen, an der Druckfläche 73 anliegen, die am rechten Ende der Griffleiste 60 vorgesehen ist_e Infolge der in bezug auf die Krümmung der Nockenflächen 71 und 72 exzentrische Drehverbindung der beiden Nocken 66 und 67 am rechten Ende der Zugstange 6k wird nun bei einer Abwärtsschwenkbewegung des Hebels 70 in Richtung des eingezeichneten Pfeils 7^ die Zugstange 62 aus der in Figo 6 gezeigten Stellung in der Innenbohrtmg 6l in der Griffleiste 60 nach rechts gezogen. Dieser Zugvorgang ist in den Fig. I3 und ik dargestellt. Im Ausgangszustand (ent· sprechend der Stellung des Spreizwerkzeugs nach Fig. 11) liegt die linke Anschlagfläche 80 der Griffleiste 60 an der vorderen Fläche l^f des Bauteils 1 an. Nach Schwenkung des Hebels 70 von der in Fig. 11 und in Figo I3 gezeigten Stellung in die in Fig. ±k gezeigte Stellung ist das Spreizelement in die Hülse 22 so weit eingezogen, daß der Bereich 26 der Hülse 21 derart aufgeweitet ist, daß er in der in Fig. j?c und Fig. 15 gezeigten Art und Weise an der Innenfläche des Bereiches I3 des Loches 11 anliegt.

Fig. 17 zeigt eine etwas abgewandelte Ausbildung des Dübels} gegenüber dem Dübel nach den Figo 4a, b, c besteht der Unter-» schied, daß das Spreizelement 22^f nidrt mit einem Innenge— winde, sondern mit einem Außengewinde 200 versehen ist, das auf der Außenseite eines Fortsatzes 201 angebracht ist. der integraler Bestandteil des Spreizelements 22' ist. Das Außengewinde 200 dient zur direkten Befestigung irgendwelcher Vorrichtungen an dem Dübel (beispielsweise einer Platte nach Fig. ^c) oder zur Befestigung weiterer Verbindungselemente. Der Fortsatz 201 des Spreizelements 22* ist so dimensioniert, daß er nach Eintreiben des Spreizelements in die Hülse 21 aus dem Loch 11 im Material 1 herausragt.

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In Flg. l6 ist eine Versuchsanordnung dargestellt;, mit der Abrißversuche durchgeführt wurden. Sie ist lediglich schema— tisch angedeutet, da ihr Aufbau im einzelnen im vorliegenden Zusammenhang nicht wichtig ist.

Sie besteht aus einer runden Andrückplatte, 100 mit einer ebenfalls runden inneren Öffnung 101. Mit dieser Andrückplatte 100 ist über Bolzen 102 ein Zylinder IO3 befestigt. In ihm ist ein Kolben 104 angeordnet, an dessen Stirnseite eine Zugstange IO5 mit Hilfe einer Schraubenmutter I06 befestigt ist. Die Zugstange 105 geht durch den Zylinder IO3 und durch die mittlere Öffnung 101 in der Andrückplatte 100 hindurch und ist in das Innengewinde 24 des Spreizelements 22 (siehe Fig. 4c, 13, l4, 15) eingeschraubt. Der Zylinder I03 ist mit einer Leitung I07 verbunden, der über eine schematisch angedeutete Handpumpe IO8 ein hydraulisches Medium zugeführt wird. Der Druck in der Leitung 107 und damit auch im Zylinder I03 wird an einem Manometer IO9 gemessen.

Bei Druckerhöhung wird nun der Kolben ±0k (in Fig. l6) nach unten gezogen, so daß dieser Druck die Tendenz hat, den aus Hülse 22 und Spreizelement 21 gebildeten Dübel aus dem Loch 11 herauszuziehen.

Um die Versuchsergebnisse, die weiter unten noch dargestellt werden, richtig würdigen zu können, muß darauf hingewiesen werden, daß diese Versuchsanordnung noch nicht den tatsächlichen Verhältnissen voll entspricht} die Abweichung bestehtdarin, daß die Abstützung der Ausziehvorrichtung über das Anliegen der Andrückplatte 100 an der Vorderseite 1* des Bauteils 1 erfolgt. In der Praxis erfolgt die Abstützung an einem Punkt, der von dem Loch 11 so weit entfernt ist, daß er außerhalb des Bereiches liegt, in dem ein Ausbrechen des Materials des Bauteils 1 zu erwarten ist, so daß die Art und

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Weise der Abstützung, die hier durch, die Andrückplatte 100 ziemlich in Nähe der Bohrung 11 erfolgt, dann keinerlei Einwirkung mehr auf die Ausbildung der Ausbruchsstelle hat.

Bei den Ausziehversuchen erfolgte im Zylinder* IO3 so lange eine Druckerhöhung, bis die Befestigung auf irgendeine Art und Weise zerstört wurde; bei den verschiedenen, weiter unten noch aufgeführten Versuchen konnte in keinem Fall der Dübel aus dem Loch 11 herausgezogen werdenj es ergab sich vielmehr in jedem Fall ein Ausbrechen des kegelstumpfförmigen Bereichs 120, der durch die Vorderseite 1* und die gewellt eingezeichneten Linien 121 begrenzt wurde, die sich von dem äußeren Druchmesser der Andrückplatte bis zu dem Übergang des Bereichs 25 zum Bereich 26 in der Hülse 22 erstrecken. Diese Linie erklärt sich daraus, daß entlang dieser die Grenze zwischen dem Materialbereich (in Fig. l6 oberhalb der Linien 121) liegt, der noch Kräften in Richtung der Pfeile E (siehe Fig. 15) ausgesetzt ist und demjenigen Bereich unterhalb der Linien 121, auf den von der Andrückplatte 100 her und deren Auflagefläche auf der Vorderseite I¹ des Bauteils 1 die Gegenkräfte ausgeübt werden«, Theoretisch ergibt sich bei einer Abstützung der Ausziehvorrichtung in weitem Abstand von dem Loch 11 eine Abrißlinie 122, entlang der eine Scherwirkung zwischen den Abstützkräften und den Kräften entlang den Pfeilen E auftritt. Bei praktischen Verhältnissen, etwa dem Anhängen einer Last an einer Decke, ist also ein Abriß entlang dieser Linien bzw. entlang der durch Rotation dieser Linien definierten kegelstumpfförmigen Fläche zu erwarten. Die Linien 122 verlaufen vom hinteren Ende des Bereichs 26 der Hülse 22 unter rechtem Winkel gegenüber der konischen Innenfläche des Bereichs I3 des Loches 11 bzw. der konischen Außenfläche des Bereichs 26 der Hülse 22 nach vorne.

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Die Versuche wurden durchgeführt bei Verwendung einer Andrück-Scheibe 100 mit einem Außendurchmesser 170 mm, einer Hülse von der Länge (Länge des Bereichs 25 plus des Bereichs 26) von 50 mm und einem Durchmesser des Endes des Bereichs der Hülse 21 in aufgespreiztem Zustand von ^k mm. Unter Verwendung eines Leichtbaustoffes für das Bauteil 1, nämlich eines Gasbetons GS 25, dessen Zugefestigkeit von der Her-

ο
Stellerfirma mit 4,0 kg/cm angegeben wird, wurden zehn Versuche durc !geführt. Es ergaben sich Abrisse entlang den Linien 121 bei Werten (Druckanzeige an Manometer 109)j wie sie wiedergegeben sind in der nachfolgenden Tabelle:

Versuch Abrißwert

Nr. (kg)

1 650

2 550

3 550 h 600

5 700

6 850

7 700

8 650

9 750 10 500

Die Abrißwerte lagen also zwischen 5OO kg und 8OO kgj in keinem Fall konnte der Dübel aus dem Loch 11 herausgezogen werden.

Es wurde ferner ein Versuch mit einem Baustoff höherer Zugfestigkeit, nämlich mit einem Beton B 3OO durchgeführt! der Abriß erfolgte bei einer Zugkraft von 10 6OO kg.

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überträgt man diese Abrißwerte, durch die Ausbildung der Versuchsanordnung nach Figo l6, d.h. durch den Abriß entlang der Linien 121 bedingt, auf die Verhältnisse, die bei Abstützung außerhalb des Schnittpunktes der Linien 122 (theoretisch erwarteter Abrißverlauf) mit der Vorderflache l^f des Bauteils 1 zu erwarten sind, so ergeben sich Abrißwerte, die entsprechend der gx-ößeren Abrißfläche atxch entsprechend höher sind.

Das bedexxtet, daß dann, wenn man z_oB. als Vex"bindungs el erneut (z.B. Bolzen 28 nach Fig. ^c, oder Bolzen 105 nach Fig. l6) einen Gewindebolzen von den Abmaßen M l6 verwendet, die Abrißfestigkeit der Befestigung des Dübels nicht mehr durch die Qualität der Befestigung oder des Materials des Bauteils 1, sondern durch die Zugfestigkeit der Schraube bestimmt wird, die bei ca. 25 to liegt.

Damit wird der Befestigung von Lasten in 'Bauteilen mit Dübeln eine völlig neue Dimension der Anwendung erschlossen.

Zusammenfassend kann man die Wirkungsweise dieses Verfahrens schlagwortartig dahingehend beschreiben, daß durch die Verwendung einer sich vorzugsweise konisch in das Material hinein erweiternden Bohrung, in der der Dübel nicht angepreßt vird, sondern bei der er lediglich zur Ausfüllung dieses Bereichs verwendet wird, die Belastbarkeit der Befestigung nicht mehr durch den Reibungswiderstand zwischen dem Dübel und der Innenfläche dei' Bohrung, sondern durch die Belastbarkeit des Baustoffes bzw. des im Dübel angebx-achten Verbindungs elements bestimmt wird. Es erfolgt nicht mehr eine Beschränkung der Kraftνerteilung auf eine relativ eng begrenzte Fläche, sondern eine gleichmäßige Kraftverteilung entlang der gesamten Auflagefläche der Außenfläche des Dübels an der Innenfläche dieses Bereichs der Bohrung. Bei einer Belastung in Auszugsrichtung

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bis zur Materialzerstörung erfolgt kein Ausziehen des Dübels aus der Bohrung, sondern ein Abreißen des Materials entlang einer kegelstumpfförmigen Fläche, die senkrecht von der hintersten Kante der Hülse ausgeht und sich bis zum Schnitt dieser Fläche mit der Vorderseite des Bauteils, in dem der Dübel befestigt wird, hin erstreckt.

Eine derartige Befestigung ist für schwerste Belastungen geeignet und bei sämtlichen^ Baumaterialien anwendbar. Ferner kommen für die Ausbildung des Dübels, d.h. der Hülse und des Spreizelements, ebenfalls grundsätzlich dieselben-Werkstoffe in Betracht, wie sie auch seither für Dübel verwendet werden, nämlich Stahl, NE-Metalle, Kunststoff, sowie in Kombinationen dieser Werkstoffe. Die Verwendung solcher Befestigung unter Vibrationen oder bei wechselnder Belastung ist unbedenklich· Ein Lösen des Dübels aus dem Bohrloch ist ausgeschlossen.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Befestigtxng von aus einer Hülse und einem Spreizelement bestehenden Dübeln in Bauteilen, bei dem in das Bauteil ein Loch gebohrt, die Hülse in das Loch ein« gesetzt und ein Bereich der Hülse anschließend durch Ein-· treiben eines Spreizelements bis zum Anliegen an die Innenwand des Loches aufgeweitet sind, dadurch gekemi" zeichnet, daß das Loch (ll) derart ausgebildet wird, daß es einen ersten Bereich (12), der, wie an sich bekannt, zylindrisch ausgebildet ist, und ferner einen sich daran ansdiießenden, gegenüber dem zylindrischen Bereich (12) tiefer im Bauteil (l) liegenden zweiten Bereich (13)» dessen Innendurchmesser zumindest teilweise größer als der Innendurchmesser des zylindrischen Bereichs (12) ist, aufweist, und daß ein Aufspreizen der Hülse (21) bis zum Anliefen von deren Außenfläche an der Innenwand des Loches in diesem zweiten Bereich (I3) erfolgt.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich (l3) konisch ausgebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der konische zweite Bereich (I3) sich in die Tiefe des Bauteils (l) hin erweitert..

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizelement (22) in einer Richtung in die Hülse (2l) eingetrieben wird, die der Richtung, in der die Hülse
(22) in das Loch (ll) eingesetzt wird, entgegengesetzt ist.

5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausbohren des Loches derart erfolgt, daß zunächst mit einem ersten Bohrwerkzeug (40) ein den zylindrischen
Bereich (12) mit einschließendes zylindrisches Loch
gebohrt und danach ein in das zylindrische Loch eingebrachtes zweites Bohrwerkzeug (43) im hinteren Bereich des Loches ausgeschwenkt und durch dessen Ausschwenken der zweite Bereich (13) gebohrt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Ausschwenken des zweiten Bohrwerkzeugs (43) in Abhängigkeit von dem weiteren Vorschub des ersten Bohrwerkzeugs (40, 4l) bei weiterer Ausbohrung eines zylindrischen
Bereichs (14) des Loches (ll) erfolgt„

7· Verwendung an sich bekannter, aus einer Hülse und einem in diese eintreibbaren Spreizelement bestehender Dübel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.

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8» Aus einer Hülse und aus einem konischen Spreizelement bestehender Dübel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Innen« durchmesser des aufspreizbaren Bereichs (26) der Hülse (2l) in noch nicht aufgespreiztem Zustand (Fig. 4b) größer als der kleinste Außendurchmesser des Spreizelements (22) an einer nach dem Aufspreizen der Hülse (2l) noch gegen die Hülse (21) drückenden Stelle ist.

9. Dübel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (21) hohlzylindrisch ausgebildet ist, und dex~ kleinste Außendurchmessor des konischen Spreizelements (21) gerade so viel kleiner als der kleinste Innendurchmesser der Hülse (2l) an der Seite, von der das Spreizelement (22) in sie (2l) eingeführt wird, ist, daß das Spreizelement (22) von dieser Seite in die Hülse (2l) eingeführt werden kann, und daß der Winkel des konisch ausgebildeten Bereichs (28) des Spreizelements (22) gleich dem Winkel des konisch ausgebildeten zweiten Bereichs (I3) des Loches (ll) in dem Bauteil (l) ist»

ο Dübel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Spreizelement (23) Mittel (24) zur Befestigung von Verbindungselementen und/oder einem Spreizwerkzeug vorgesehen sind.

11«, Dübel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Befestigung von Verbindungseiementen (29) durch eine im Spreizelement (22) vorgesehene und ein Innengewinde aufweisende Bohrung (24) gebildet werden.

12„ Dübel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement durch einen mit einem Außengewinde versehenen Fortsatz des Spreizelements gebildet wird.

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13. Bohrvorrichtung zum Bohren des Loches bei Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem in ein zylindrisches Loch einsetzbaren Schaft (40) ein zur Bohrung des zweiten Bereichs (I3) des Loches (ll) bestimmter Bohrmeißel (43) schwenkbar gelagert ist, der von einem Führungs s;fci ft (46), mit dem er in Eingriff steht, ausgeschwenkt wird, und daß ferner der Führungsstift (46) in einer Vorschubhülse (47) angeordnet ist, die auf dem Schaft (40) verschiebbar angeordnet ist.

14. Bohrvorrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff des Bohrmeißels (43) mit dem Führungs— stift (46) durch einen Schlitz (45) im Bohrmeißel (4^) gebildet wird, in dem sich der Führungsstift (46) hinein erstreckt. ..

15· Bohrvorrichtung nach Anspruch 14, dadiu-ch gekennzeichnet, daß der mit der Vorschubhülse (47) verbundene Führungs·-· stift (46) in einem weiteren Schlitz (48) im Schaft (4o) geführt ist,

l6. Bohrvorrichtung nach Ansprtich 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubhülse (47) durch eine Feder (5O) gegen den durch das Anliegen des Führungsstiftes (46) am Ende des im Schaft (40) vorgesehenen zweiten Schlitzes (48) gebildeten Anschlag gedrückt wird.

17« Bohrvorrichtung nach Anspruch I3» dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorscliubhülse (47) mit Hilfe einer Drehverbindung (54) eine sich bei Drehung der Bohrvorrichtung nicht mitdrehende, zur Auflage an dem Bauteil (l) bestimmte Andrückscheibe (55) angebracht iste

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l8. Bohrvorrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (40) als Bohrmeißel (4l) zum Ausbolireii des zylindrischen Bereichs (l2, l4) des Loches (ll) ausgebildet (4l) ist.

ο Bohrvorrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzciebnet, daß die Vorschubhülse (47) Öffnungen (53) zur Abführung des ausgebohrten Materials aufweist.

ο Bohrvorrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrmeißel (43) zum Ausbohren des zweiten Bereichs (I3) des Loches (ll) in einer Ausnehmung (42) im Schaft angeordnet ist.

21. Spreizwerkzeug zum Eintreiben des Spreizelements in die Hülse bei Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf dem festen Bauteil (l) aufsotzbare Griffhülse (60) vorgesehen ist, in der eine Zugstange (62) geführt ist, die an dem Spreizelement (22) befestigbar und an der ein mit einem Hebel (70) versehener exzentrischer Nocken (66, 67) drehbar (68) befestigt ist, dessen Druckfläche (7I, 72) bei Schwenken des Hebel.-. (70) auf eiiif Druckfläche (73) der Griffleiste (60) cimvirkt xnid die Zxigstange (62) in der Griffhülse (60) verschiebt.

22c Verwendung eine.'! in einem festen Bauteil voi-gesehcnen Loches, das einen ersten zylindrischen Bereich xuid einen siel) daran anschließenden, gegenüber dom ersten Bereich tiefer Im Bauteil liegenden zweiten Bereich aufweist, de^.sciJ J iijirmlurchiiiesüer zumindest teilweise größer als der 1 nuciidurchnn'sser des ersten zylindriFcheu" Doroiclifs i.'ii, i-mii.j />,(:(.■.] <■ der Befestigung von Dübeln in ei.ium Baut ei 1 .

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BAD ORIGINAL

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