DE2632605A1

DE2632605A1 - Spreizduebel

Info

Publication number: DE2632605A1
Application number: DE19762632605
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl Ing Busler; Martin Dr Richter
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1976-07-20
Filing date: 1976-07-20
Publication date: 1978-02-02

Description

Spreizdübel
Die Erfindung betrifft einen Spreizdübel mit Spreizhülse, einem mittels einer ein Gewinde aufweisenden Ankerstange in die Spreizhülse einziehbaren Spreizkörper und einem am Lastbefestigungsende angeordneten Gegenlager mit Angriffsmitteln zum Aufbringen eines Drehmomentes.
Spreizdübel der obengenannten Art werden in der Bautechnik im sogenannten Schwerlastbereich in zunehmender Zahl eingesetzt. Um den erforderlichen Auszugswert zu erreichen, erfordern diese Spreizdübel eine bestimmte Vorspannung. Das Aufbringen der axialen Vorspannung erfolgt mit Hilfe des auf der Ankerstange angeordneten Gewindes. Dabei ist es funktionell nicht von Bedeutung, ob die Ankerstange mit Hilfe eines Schraubenkopfes selbst gedreht wird; oder eine auf dem Gewinde der Ankerstange angeordnete Mutter angezogen wird. Abgesehen von einer eigentlichen Belastungsprobe, die in den meisten Fällen jedoch nicht durchgeführt wird, kann die Kontrolle des Vorspannungszustandes von aussen nur mit Hilfe eines Drehmomentschlüssels erfolgen. Auf der Baustelle sind jedoch diese teuren und empfindlichen Spezialwerkzeuge nicht immer zur Hand. Ohne Kontrollmöglichkeiten kommt es jedoch sehr oft vor, daß ein Dübel entweder zuwenig oder zu stark vorgespreizt wird.
Die Entwicklung ging daher in Richtung einer Begrenzung des Anzugsmomentes am Dübel selbst, um damit von Spezialwerkzeugen unabhängig zu sein. Dabei werden beispielsweise axial stauchbare oder zerstörbare Elemente vorgeschlagen. Ferner bestehen Vorschläge mit zerstörbarer Mutter oder Schraubenkopf. Die dabei entstehenden scharfen Kanten und Grate stellen jedoch eine bedeutende Verletzungsgefahr dar. Außerdem weist die Bruchfläche keinen Korrosionsschutz mehr auf, so daß die Verbindung mit der Zeit zerstört werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und sichere Kontrollmöglichkeit zur Begrenzung des für die notwendige Vorspannung erforderlichen Drehmomentes zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß auf der dem Spreizende zugewandten Seite des Gegenlagers eine bei Erreichen eines vorbestimmten Drehmomentes auslösende Drehmomentkupplung angeordent ist. Überschreitet beim Anziehen der Schraube oder Mutter das Anzugsmoment den vorgegebenen Wert, so wird der Auslösepunkt der Kupplung erreicht und es erfolgt eine Relativ-Verdrehung der miteinander gekuppelten Teile der Drehmomentkupplung. Diese Relativ-Verdrehung kann nach außen sichtbar gemacht werden, wodurch der Monteur den Hinweis erhält, daß die vorgegebenen Werte erreicht sind.
Wegen des geringen Platzbedarfs, sowie zum Zwecke eines nach außen optisch günstigen Aussehens, ist es vorteilhaft, daß die Drehmomentkupplung im wesentlichen aus zwei über Kupplungsglieder miteinander verbundenen Scheiben besteht, die nach dem Entkuppeln gegeneinander verdrehbar sind. Solche Scheiben erfordern nur einen geringen Teil der Länge der Ankerstange und können außerdem bei Bedarf in dem zu verankernden Bauteil eingesenkt werden. Scheiben ergeben außerdem eine günstige Lastverteilung im Befestigungsbereich.
Für die Übertragung des erforderlichen Drehmomentes ist es zweckmäßig, daß die -Kupplungsglieder als Scherelemente ausgebildet sind. Scherelemente lassen sich belastungsmäßig gut erfassen und ergeben daher eine genaue Begrenzung des zu übertragenden Drehmomentes. Bei Überschreiten des vorbestimmten Drehmomentes werden die Scherelemente abgeschert und damit die formschlüssige Verbindung unterbrochen.
Eine besonders vorteilhafte Lösung besteht darin, daß die Scherelemente als ein oder mehrer Scherstifte ausgebildet sind. Für die Scherstifte kann somit ein anderes, geeigneteres Material verwendet werden, als für die miteinander zu kuppelnden Teile.
Dadurch konnen beispielsweise Korrosionsprobleme im Bruchbereich vermieden werden. Um einen sauberen Bruch der Scherstifte zu erreichen und ein Quetschen derselben zu vermeiden, können diese im Durchmesser abgesetzt ausgebildet werden. Somit wird die abzuscherende Bruchfläche genau definiert.
Infolge des axialen Druckes des Gegenlagers auf die Drehmomentkupplung tritt an den Berührungsflächen der beiden miteinander verbundenen Scheiben ein Reibmoment auf. Um nun den Anteil des Reibmomentes gegenüber dem durch die Scherstifte aufzubringenden Drehmoment sowie gegenüber dem Reibmoment am Schraubenkopf gering zu halten, ist es zweckmäßig, daß zwischen den beiden Scheiben eine Gleitschicht angeordnet ist. Diese Gleitschicht kann aus einem Kunststoff,beispielsweise Teflon, der sich durch einen besonders geringen Reibungskoeffizienten auszeichnet, bestehen.
Daneben können aber auch zwischen den beiden Scheiben übliche, die Reibung herabsetzende Schmiermittel verwendet werden.
Anstelle der Scherstifte oder zusätzlich zu diesen kann als Kupplungsglieder ein Reibbelag an einer oder beiden der einander zugewandten Stirnseiten der Scheiben vorgesehen sein. Der wesentliche Punkt dieser Lösung besteht darin, daß der Reibungskoeffizient des entsprechenden Reibbelages bekannt ist, daß der Haftreibwert größer als der Reibungskoeffizient zwischen Gegenlager und Scheibe ist und einen mit zunehmender Axialkraft degressiven Verlauf hat.
Um das Auslösen der Drehmomentkupplung nach außen sichtbar zu machen, ist es zweckmäßig, daß zur Begrenzung einer bestimmten Verdrehung der beiden Scheiben gegeneinander, ein Anschlag vorgesehen ist. Der Bereich der möglichen Verdrehung der beiden Scheiben gegeneinander wird beispielsweise 60 oder 900 gewählt, so daß keine Verwechselungen möglich sind. Durch entsprechende äußere Form der beiden Scheiben, wie beispielsweise segmentartige Abschnitte oder Markierungen, ist die erfolgte Verdrehung von außen deutlich ersichtlich.
Eine vorteilhafte Lösung besteht darin, daß der Anschlag an der einen Scheibe angeordent ist und in eine kreisbogenförmige Nut in der anderen Scheibe eingreift. Der Anschlag kann beispielsweise stiftförmig ausgebildet und so dimensioniert werden, daß er bei Überschreiten eines maximalen Drehmomentes ebenfalls abgeschert wird. Dadurch ist der mögliche Anzugsbereich nach unten, sowie auch nach oben genau begrenzt. Ein Überspreizen des Spreizdübels wird durch das Abscheren des Anschlags von außen sichtbar.
Um ein Mitdrehen der ganzen Drehmomentkupplung mit dem Schraubenkopf oder der Mutter zu verhindern, ist es zweckmäßig, daß die dem Spreizkörper zugewandte Seite der Drehmomentkupplung aufgerauht, bzw. mit einer Randrierung versehen ist. Das dem Aufnahmewerkstoff benachbarte Kupplungsteil kann sich somit in der Oberfläche des Aufnahmewerkstoffs festklemmen. Dies ist für die Funktion der Drehmoment kupplung besonders wichtig, da die Oberflächenbeschaffenheit des Aufnahmematerials sehr unterschiedlich sein kann.
eine FürJdefinierte Übertragung des Drehmomentes (Reibmomentes) vom Schraubenkopf bzw. der Mutter auf die Drehmomentkupplung, ist es vorteilhaft, daß zwischen dem Gegenlager und der Drehmomentkupplung eine Unterlagsscheibe angeordnet ist. Die Unterlagsscheibe kann beispielsweise gewölbt oder als Tellerfeder ausgebildet sein. Eine solche Form gibt definierte Auflageverhältnisse.
Damit wird der ganze Vorgang im Bereich der Drehmomentkupplung dimensionsmäßig erfassbar.
Zur Zentrierung der Drehmomentkupplung ist es zweckmäßig, daß diese auf dem lastbefestigungsseitigen Ende der Spreizhülse, bzw. deren Verlängerung angeordent ist. Durch den großen Zentrierdurchmesser ergibt sich eine gute planseitige Auflage der beiden Kupplungshälften aufeinander.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden und zwar zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Dübel, teilweise längsgeschnitten, entlang der Linie II in Fig. 2, Fig. 2 eine Stirnansicht des Dübels nach Fig. 1, zu Beginn des Spreizvorganges, Fig. 3 eine Stirnansicht des Dübels nach Fig. 1, nach Erreichen des für die vorgeschriebene Spreizung erforderlichen Anzugsmomentes.
Der Spreizdübel besteht im wesentlichen aus einer insgesamt mit 10 bezeichneten Spreizhülse und einer insgesamt mit 20 bezeichneten Ankerstange. Die Spreizhülse 10 ist zylindrisch und weist eine sich im vorderen-Bereich, gegen das vordere Ende hin, konisch erweiternde Bohrung 11 auf. Um das Aufweiten der Spreizhülse 10 zu erleichtern, ist diese im Bereich der konischen Bohrung 11 mit axial verlaufenden Schlitzen 12 versehen. Die Ankerstange 20 ist im vorderen Bereich als sich gegen das vordere Ende ebenfalls konisch erweiternder Spreizkörper 21 ausgebildet.
Das rückwärtige, lastbefestigungsseitige Ende der Ankerstange 20 ist mit einem Gewinde 22 versehen. Auf dem Gewinde 22 ist eine Spannmutter 25 als Gegenlager angeordnet. Die Spannmutter 25 stützt sich über eine insgesamt mit 30 bezeichnete Drehmomentkupplung auf der Oberfläche des zu verankernden Bauteiles ab.
Zwischen Spannmutter 25 und Drehmomentkupplung 30 ist eine Unterlagsscheibe 26 angeordent. Die Drehmomentkupplung 30 besteht im wesentlichen aus zwei über Kupplungsglieder miteinander verbundenen Scheiben 31 und 32. Die Drehmomentkupplung 30 weist eine Zentrierbohrung 33 auf, deren Durchmesser etwa dem Außendurchmesser der Spreizhülse 10 entspricht.
Das Kupplungsglied, mit dem die beiden Scheiben 31 und 32 miteinander verbunden sind, ist als Scherstift 35 ausgebildet.
Der Scherstift 35 ist im Durchmesser abgesetzt, so daß ein genau definierter Scherbruch ohne Biegungbeeinflussung entsteht. Der Scherstift 35 kann beispielsweise aus Aluminium oder einer Leichtmetall-Legierung hergestellt werden, so daß nach dem Abscheren desselben und wegen der verzinkten Oberfläche der Scheiben keine Korrosionsprobleme auftreten. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Anschlag 36 angeordnet. Dieser sitzt in einer Bohrung in der oberen Scheibe 31 und ragt in eine kreisbogenförmige Nut 37 in der unteren Scheibe 32. Um ein Mitdrehen der ganzen Drehmomentkupplung 30 zu verhindern, ist die dem Spreizkörper 21 zugewandte Stirnseite der Drehmomentkupplung 30 mit einer Randrierung 38 versehen. Die einzelnen Zähne der Randrierung 38 werden beim Festziehen der Spannmutter 25 in die Oberfläche des Aufnahmewerkstoffes eingedrückt. Um definierte Reibungsverhältnisse zu erhalten, ist zwischen den beiden Scheiben 31 und 32 eine Gleitschicht 40 angeordent. Die Gleitschicht 40 kann beispielsweise aus einer dünnen Scheibe aus dem unter der Bezeichnung "Teflon" bekannten Kunststoff von besonders kleinen Reibungskoeffizienten bestehen.
Anstelle der Gleitschicht 40 kann jedoch auch ein Reibbelag angeordent werden, der die Funktion der Scherstifte 35 ganz oder teilweise übernimmt. Wichtig ist lediglich das Vorhandensein definierter Reibungsverhältnisse, um den Bruchquerschnitt des Scherstifts 35 dimensionieren zu können.
Aus Fig. 2 ist die Drehmomentkupplung 30 im Grundriß ersichtlich. Die beiden Scheiben 31 und 32 weisen je zwei zueinander parallele Anflachungen 34 auf. Die kreisbogenförmige Nut 37 erstreckt sich über einen Winkelbereich von 900, wobei der Anschlag 36 in dieser Stellung am einen Ende in die Nut 37 ragt.
Überschreitet beim Anziehen der Spannmutter 25 das durch Reibung über die Unterlagsscheibe 26 auf die obere Scheibe 31 übertragende Drehmoment einen vorbestimmten Wert, so wird der Scherstift 35 abgeschert und die obere Scheibe 31 gegenüber der unteren Scheibe 32 verdreht. Die Verdrehung der Scheibe 31 wird begrenzt durch die bogenförmige Nut 37 in der unteren Scheibe 32 in dem der Anschlag 36 am entgegengesetzten Ende zur Anlage kommt.
Fig. 3 zeigt den Dübel gemäß Fig. 1 nach dem Erreichen des vorgeschriebenen Anzugsmomentes. Die obere Scheibe 31 hat sich dabei gegenüber der unteren Scheibe 32 um einen Winkel von 900 verdreht. Die Anflachungen 34 der beiden Scheiben 31 und 32 liegen nun nicht mehr übereinander, so daß der Verankerungszustand des Dübels von außen sofort ersichtlich ist. Der Anschlag 36 hat in dieser Stellung noch eine weitere Funktion. Bei geeigneter Dimensionierung kann er als Überlastanzeige dienen. Wird die Spannmutter 25 in dieser Stellung nämlich weiter angezogen, bis schließlich das maximal zulässige Drehmoment erreicht ist, so wird auch der Anschlag 36 abgeschert. Der Bereich des zulässigen Anzugsmomentes wird durch den Scherstift 25 und den Anschlag 36 somit nach unten und nach oben begrenzt.
L e e r s e i t e

Claims

Patentanspruche 1. Spreizdübel mit Spreizhülse, einem mit mittels einer ein Gewinde aufweisenden Ankerstange in die Spreizhülse einziehbaren Spreizkörper und einem am Lastbefestigungsende angeordneten Gegenlager mit Angriffsmittein zum Aufbringen eines Drehmomentes, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf der dem Spreizende zugewandten Seite des Gegenlagers eine bei Erreichen eines vorbestimmten Drehmomentes auslösende Drehmomentkupplung (30) angeordent ist.
2. Spreizdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentkupplung (30) im wesentlichen aus zwei über Kupplungsglieder miteinander verbundenen Scheiben (31, 32) be--steht, die nach dem Entkuppeln gegeneinander verdrehbar sind.
3. Spreizdübel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsglieder als Scherelemente ausgebildet sind
4. Spreizdübel nach-Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherelemente als ein oder mehrere Scherstifte (35) ausgebildet sind.
5. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Scheiben (3i, 32) eine Gleitschicht (40) angeordnet ist.
6. Spreizdübel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplungsglieder ein Reibbelag an einer oder beiden der einander zugewandten Stirnseiten der Scheiben (31, 32) vorgesehen ist.
7. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung einer vorbestimmten Verdrehung der beiden Scheiben (31, 32) gegeneinander, ein Anschlag (36) vorgesehen-ist.
8. Spreizdübel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (36) an der einen Scheibe (31) angeordnet ist und in eine kreisbogenförmige Nut (37) in der anderen Scheibe (32) - eingreift.
9. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Spreizkörper (21) zugewandte Seite der Drehmomentkupplung (30) aufgerauht, bzw. mit einer Randrierung (38) versehen ist.
10. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gegenlager und der Drehmomentkupplung (30) eine gewölbte Unterlagsscheibe (26) zur Festlegung definierter Reibradien angeordnet ist.
11. Spreizdübeltnach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentkupplung (30) lastbefestigungsseitig auf der Spreizhülse (10) bzw. deren Verlängerung angeordnet ist.