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"Bolzen zum Eintreiben in hartes Aufnahmematerial und dazu
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dienender Schubkolben" Die Erfindung bezieht sich auf Bolzen zum Eintreiben
in hartes Aufnahmematerial mittels hand- oder pulverkraftbetriebener Schubkolben-Bolzensetzgeräte,
wobei der Bolzen mit einem gegenüber dem Bolzenschaft verdickten Bolzenkopf versehen
ist, dessen rückwärtige, vom Schubkolben beaufschlagbare Stirnfläche profiliert
ist. Auch auf einen stirnseitig entsprechend profilierten Schubkolben bezieht sich
die vorliegende Erfindung.
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Beim Eintreiben von Bolzen in hartes Aufnahmematerial kommt es nicht
selten vor, daß der mit Hilfe des Schubkolben-Bolzensetzgerätes einzutreibende Bolzen
schräg in das Aufnahmematerial eindringt, wenn der Bolzen beispielsweise auf einen
Kiesel im Beton trifft und dadurch abgelenkt wird. Dieses Schrägeindringen tritt
vor allem dann häufig auf, wenn mit dem Eintreibbolzen Materialien geringer Stärke
oder Festigkeit, wie etwa Blechstreifen oder Holzleisten, auf dem harten Aufnahmematerial,
z.B. Beton befestigt werden müssen.
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Werden für die vorgenannte Zwecke Eintreibbolzen mit Flachköpfen
verwendet, so treten dabei durch die Schrägstellung des Bolzenkopfes sehr hohe Flächenpreßungen
gegenüber dem eintreibenden Schubkolben auf, die nicht nur zum Abscheren des Bolzenkopfes
sondern auch zur Stauchung oder sonstigen Beschädigung des Schubkolbens führen können,
so daß letzterer beispielsweise im Lauf des Bolzensetzgerätes schwergängig wird
oder verklemmt. Da weiterhin die Führung des Eintreibbolzens durch das zu befestigende
Material, wie z.B. dünnwandiges Blech oder Holz, unzureichend ist, kann es nach
dem Austreten des Bolzenkopfes aus dem Lauf des Bolzensetzgeräts dazu kommen, daß
der Schubkolben am Bolzenkopf abrutscht und damit unerwünschte Verformungen, Eindrücke
o.dgl. im zu befestigenden Material hinterläßt.
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Es sind daher auch bereits Eintreibbolzen bekannt, die an ihrer rückwärtigen,
vom Schubkolben beaufschlagbaren Stirnfläche profiliert sind, und zwar in Gestalt
eines zapfenförmigen Ansatzes, der in eine entsprechende stirnseitge Ausnehmung
im Schubkolben eingreift, wodurch eine gute Führung des Bolzenkopfes durch den Schubkolben
erreicht wird. Nachteilig wirkt sich dabei jedoch aus, daß durch die im Schubkolben
vorhandene Stirnflächen-Ausnehmung eine ringförmige Stirnfläche stehenbleibt, die
bei Schrägstellung des Bolzenkopfes übermäßig beansprucht und dadurch beschädigt
werden kann.
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Weiterhin sind auch Eintreibbolzen mit linsenförmig gewölbter Kopffläche
bekannt, die durch eine entsprechende
Vertiefung im Schubkolben
geführt werden. Hierdurch wird zwar im Normalfalle die Flächenpressung zwischen
Linsenkopf und Schubkolben geringer. Jedoch wird bei einem etwaigen Abrutschen des
Schubkolbens dessen schmaler vorstehender Führungsrand wiederum so stark belastet,
daß es hier zu entsprechend frühzeitiger Abnutzung bzw. Verformung kommen kann.
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Allen vorbekannten Eintreibbolzen ist weiterhin der Nachteil gemeinsam,
daß beim schrägen Eindringen des Bolzenkopfes durch die Kraftübertragung auf die
nicht am Aufnahmematerial aufliegende Kopfseite an der Übergangsstelle vom Schaft
zum Kopf sehr starke Scher- und Biegebeanspruchungen auftreten, wodurch der Bolzenkopf
vom Schaft abgetrennt werden kann und der so beschädigte Bolzen als Befestigungsmittel
ausfällt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Eintreibbolzen zu
schaffen, der die vorstehend beschriebenen Mängel der bekannten Befestigungsbolzen
nicht aufweist, vielmehr so beschaffen ist, daß er während des Eintreibvorganges
durch den Schubkolben mit geringer Flächenpressung beaufschlagt und bestmöglich
geführt wird sowie ein Abgleiten des Schubkolbens verhindert und dessen Standzeit
wesentlich verlängern hilft.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Eintreibbolzen der eingangs
erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bolzenkopf-Stirnfläche
mit einer vom Schubkolben beaufschlagbaren Vertiefung versehen ist. Diese Vertiefung
besitzt vorteilhaft die Form einer Kugelkalotte. Zweckmäßig erstreckt sich diese
kugelkalottenförmige Vertiefung bis nahe an den ebenflächigen Rand der Bolzen-Stirnfläche.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn
der Krümmungs-Durchmesser der
kugelkalottenförmigen Vertiefung in der Boizenkopf-Stirnfläche gleich dem Durchmesser
des Bolzenkopfes ist.
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Weiterhin sieht die Erfindung einen Schubkolben zum Eintreiben der
vorbeschriebenen Bolzen vor, dessen vordere, den Bolzen beaufschlagende Stirnfläche
ballig geformt ist, insbesondere die Form einer Kugelkalotte besitzt. Die die Stirnfläche
des Schubkolbens bildende Kugelkalotte hat vorteilhaft den gleichen Krümmungsradius
wie der Schubkolbenschaft, ist also von halbkugelförmiger Gestalt.
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Die vorstehend beschriebenen Eintreibbolzen gemäß der Erfindung stehen
während des gesamten Eintreibvorganges stets mit einer relativ großen Strinfläche
des Schubkolbens in Berührung, so daß. die spezifische Flächenpressung, die zur
Oberlastung des Schubkolbens führen könnte, sehr gering ist.
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Außerdem wird der Bolzen durch die vorgesehene Vertiefung und die
darin hineinragende ballige Stirnfläche am Schubkolben sehr gut geführt. Ein weiterer
Vorzug der neuen Eintreibbolzen besteht darin, daß beim etwaigen schrägen Eindringen
des Bolzens in das Aufnahmematerial die möglicherweise vorhandene Überschußenergie
vom Schubkolben über den Bolzenkopf direkt auf das Aufnahmematerial übertragen wird,
wodurch Biege- und Scherbeanspruchungen zwischen Bolzenschaft und Bolzenkopf weitestgehend
vermieden werden. Wesentlich ist weiterhin, daß durch die ballige Ausführung der
Schubkolben-Stirnfläche, also durch die Vermeidung von Kanten an dieser Stelle,
die Standzeit des Schubkolbens erheblich erhöht wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.
Dabei zeigen
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den vorderen
Teil eines pulverkraftbetriebenen Bolzensetzgerätes mit darin befindlichem Eintreibbolzen
und Schubkolben, die beide gemäß der Erfindung gestaltet sind, Fig. 2 und Fig. 3
das Befestigen eines dünnwandigen Blechs auf Beton mittels eines Flachkopfbolzens
und eines erfindungsgemäßen Eintreibbolzens und Fi.g 4 und 5 das Befestigen einer
Holzeleiste auf Beton, wiederum mit Hilfe eines vorbekannten Flachkopfbolzens und
eines Bolzens nach der Erfindung.
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Das in Fig. 1 teilweise dargestellte Bolzensetzgerät ist von herkömmlicher
Bauart. Es besitzt einen im Gerätegehäuse 1 axial verschieblich gelagerten Lauf
2 mit einem in das vordere Laufende lösbar eingesetzten Mündungsstück 3. Im Lauf
2 ist der durch pulverkraft vortreibbare Schubkolben 4 untergebracht, der mit seinem
Kolbenkopf 41 an der Laufwandung 2' geführt ist, während der Schubkolbenschaft 4"
mit seinem vorderen Ende in die das Mündungsstfick 3 bildende Führungsbüchse hineinragt.
In dieses Mündungsstück ist der Eintreibbolzen 5 eingesetzt, der darin in bekannter
Weise durch seinen Kopf 5' und die in der Nähe der Bolzenspitze aufgeschobene Führungsrondelle
6 geführt ist. Zur Halterung des Eintreibbolzens 5 dient eine ander Führungsrondelle
6 anliegende Haftscheibe 7 aus Kunststoff o.dgl. leicht verformbarem Material. Die
Haftscheibe 7 liegt mit ihrem Außenumfang mit soviel Reibungskraft an der Bohrungswandung
des
Mündungsstücks 3 an, daß der Bolzen 5 darin hinreichend sicher gehalten wird.
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Wie die Fig. 1,3 und 5 zeigen, ist die rückwärtige, vom Schubkolben
4 beaufschlagbare Stirnfläche 5" des Eintreibbolzens vertieft ausgebildet, und zwar
in Gestalt einer Kugelkalotte, die sich bis nahe an den ebenflächigen Rand 5' "
der Stirnfläche erstreckt und einen Durchmesser besitzt, der gleich dem Durchmesser
des Bolzenkopfes ist. Dementsprechend ist auch die mit dem Eintreibbolzenkopf zusammenwirkende
Stirnfläche 4''' des Schubkolbens 4 ballig geformt, und zwar als Kugelkalotte ausgebildet,
die den gleichen Krümmungsradius wie der Schubkolbenschaft 4'' besitzt, also entsprechend
halbkugelförmig ist. Auf diese Weise ergibt sich während des Eintreibvorganges ein
optimaler Formschluß bei zugleich geringstmöglicher spezifischer Flächenpressung
zwischen Eintreibbolzenkopf und Schubkolben-Stirnfläche. Das kommt sowohl dem Eintreibbolzen
und dessen Führung sowie Beanspruchbarkeit zugute als auch dem Schubkolben, dessen
ballig bzw. halbkugelförmig gestaltete Stirnfläche größtmöglichen Beanspruchungen
gewachsen ist und daher die Standzeit des Schubkolbens wesentlich verlängern hilft.
Das ist insbesondere bei pulverkraftbetriebenen Bolzensetzgeräten von großer praktischer
Bedeutung.
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In den Fig. 2 und 3 ist veranschaulicht, wie beim Befestigen eines
dünnwandigen Blechs 8 auf einem mit Kieseln durchsetzten Beton 9 der bekannte, mit
einem Flachkopf 10 versehene Eintreibbolzen 11 durch Abgleiten von dem Kiesel 12
in eine Schräglage gelangt, die nicht nur den Flachkopf 10 stark auf Biegung und
Scherung beansprucht, sondern zugleich
die Stirnfläche des Schubkolbens
13 an der Stelle 13' überbeansprucht und dadurch verformt, wohingegen im Falle der
Fig. 3 bei sonst gleichen Eintreibverhältnissen der Bolzenkopf 5' und auch die Stirnfläche
4"' des Schubkolbens 4 nach wie vor breitflächigen Formschluß zueinander haben,
mithin hier nur eine geringe spezifische Flächenpressung erfolgt, die sowohl den
Bolzenkopf als auch die Schubkolben-Stirnfläche unbeschädigt lassen.
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Die Gegenüberstellung der Fig. 4 und 5 soll verdeutlichen, wie es
beim Befestigen einer Holzleiste 14 auf Beton 9 bei dem bekannten Flachkopfbolzen
11 zu einem Abgleiten des Schubkolbens 13 vom Bolzenkopf und damit zu einer entsprechenden
Aufweitung des in der Holzleiste 14 erzeugten Eintreiblochs 15 kommt, während bei
Verwendung des erfindungsgemäßen Eintreibbolzens 5 und des stirnseitig entsprechend
geformten Schubkolbens 4 die vorerwähnte Abgleitbewegung nicht zustandekommt.
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Die erfindungemäße Formgestaltung des Eintreibbolzens sowie des zu
seinem Eintreiben dienenden Schubkolbens hat nicht nur bei pulverkraftbetriebenen
Bolzensetzgeräten die beschriebenen Vorteile. Diese kommen auch bei handbetriebenen
Bolzensetzgeräten, also bei sogenannten Handschlagdüblern voll zum Tragen.
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