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Doppelt spreizender Dübel mit Senkkopf
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Die Erfindung betrifft einen in ein Bohrloch einzusetzenden Spreizdübel
mit einer aus zumindest im Dereich ihrer mündungsseitigen Enden miteinander verbundenen
Einzellamellen zusammengesetzten im wesentlichen zylindrischen Hülse, an deren stirnseitigen
Enden je ein konischer Spreizkörper vorgesehen ist, von denen der mündungsseitige
Spreizkörper von einem an seinem äußeren Ende mit einem kegelstumpfförmigen Senkkopf
versehenen Gewindeschaft lose durchsetzt wird, dessen bohrungsinneres Ende in ein
Gewinde im anderen Spreizkörper eingeschraubt ist, so daß die Spreizkörper beim
Drehen des Gewindeschafts gegeneinander gezogen und die Hülse zylindrisch aufgeweitet
wird, und mit einer zwischen einer ebenen Schulter an der
Unterseite
des Senkkopfs und dem mündungsseitigen Spreizkörper auf dem Gewindeschaft verschiebbar
angeordneten Hülse.
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Spreizdübel, bei denen die aus Lamellen zusammengesetzte spreizbare
Hülse durch konische Spreizkörper von beiden Enden her aufgeweitet wird, sind bekannt,
wobei der Zusammenhalt der Lamellen im ungespreizten Zustand beispielsweise durch
einen in eine umlaufende Ringnut in den Lamellen eingelegten aufweitbaren Ring oder
durch einstückige Verbindung der Lamellen an ihrem der Bohrungsmündung zugewandten
äußeren Ende mit Sollbruchstegen (DT-PS 1 230 621) erfolgt.
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Insbesondere in der zuletzt erwähnten Ausführungsform haben sich diese
wegen der gleichmäßigen Spreizung der IIülse von beiden Enden her auch "doppelt"
oder "zylindrisch" spreizende Dübel genannten Spreizdübel bewährt und werden mit
Erfolg in solchen Fällen eingesetzt, in denen hochbeanspruchte Werkstücke sicher
befestigt werden müssen. Diese Befestigung erfolgt dabei heute vorwiegend in der
sogenannten Durchsteckmontage, bei welcher der Spreizdübel durch die Befestigungsbohrung
des Werkstücks in die mit ihr ausgefluchtete Bohrung in der Unterlage eingeführt
und bis zur Anlage des Schraubenkopfs bzw, der Mutter am Ende des Gewindeschafts
am Werkstück eingeschoben wird.
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Wird dann der Gewindebolzen oder die an seinem Ende vorgesehene Mutter
gedreht, so wird der am bohrungsinneren Ende befindliche Spreizkörper in die Hülse
hineingezogen bis nach der hierdurch bewirkten Aufweitung
dieses
IIülsenendes die dortigen Lamellen gegen die Bol-!rungswandung drücken. Da hierdurch
der weiteren Spreizung ein größerer Widerstand entgegengesetzt wird, ergibt sich,
daß beim weiteren Drehen des Gewindebolzens unter entsprechend gesteigertem IEraftaufwand
auch der am blündungsende befindliche Spreizkörper unter Aufweitung des der Bohrungsmündung
zugewandten IIülsenendes und gegebenenfalls unter Sprengung der die Lamellen zusammenhaltenden
Sollbruchstege in die Hülse hingezogen wird. Auf diese Weise wird eine parallele
oder zylindrische Spreizung der Lamellen erzielt. Die Hülse hat dann auch nach der
an beiden Enden erfolgten Spreizung praktisch nach wie vor etwa die Form eines Zylinders,
dessen Durchmesser infolge der parallelen Spreizung etwas größer ist als der Durchmesser
der ursprünglichen Hülse, so daß die Lamellen sich auf ihrer vollen Länge fest an
die innere Wandfläche der Bohrung der Unterlage anpressen.
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Nun kann es aber gelegentlich vorkommen, daß die sich beim Setzen
zunächst vom inneren Ende her konisch aufspreizende Hülse mit ihrem inneren Ende
bereits so fest an der Bohrungswandung angedrückt wird, daß sie in Bohrungslängsrichtung
unverrückbar festgelegt ist, und daß darüber hinaus die Mutter bzw. der Kopf des
Gewindeschafts bereits satt auf dem zu befestigenden Werkstück aufliegt, so daß
praktisch kein Nachlauf- oder Spannweg zur Verfügung steht, mit dem der mündungsseitige
Spreizkörper in die Hülse hineingedrängt und damit die geforderte zylindrische Spreizung
erreicht werden
könnte. Bin so gesetzter Dübel wird durch weiteres
Drehen des Gewindeschafts lediglich nach Art der altbekannten konisch spreieznden,
aber geringer belastbaren Dübel am bohrungsinneren Ende zusätzlich aufgespreizt.
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Dieser gelegentlich auftretende Fehler kann beim doppelt spreizenden
Dübel mit einer tIutter am äußeren Ende des Gewindeschafts oder einem sich auf der
Oberfläche des zu befestigenden Werkstücks aufsetzenden Schraubenkopf dadurch vermieden
werden, daß unter der Mutter bzw. dem Schraubenkopf ein in Dübellängsrichtung verformbare
gewölbte Scheibe vorgesehen wird, deren Verformungswiderstand so bemessen ist, daß
sie sich erst nach Ausübung einer gewissen Vorspannung, bei welcher das innere Ende
der Hülse bereits aufgespreizt ist, in die ebene Form zusammendrückt und dabei den
zum Spreizen des äußeren Spreizkörpers erforderlichen Nachlaufweg zur Verfügung
stellt.
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Eine solche gewölbte Scheibe kann jedoch nicht bei solchen Spreizdübeln
verwendet werden, bei denen am äußeren Ende des Gewindeschafts ein Senkkopf vorgesehen
ist, der nach der Montage vollständig in einer komplementären Ansenkung im Werkstück
liegen soll, da die ursprünglich gewölbte Scheibe den Senkkopf auch nach der Verformung
in die ebenflächige Form noch in einer aus der Ansenkung des Werkstücks abgehobenen
Lage halten würde. Der Senkkopf würde also nicht - wie gefordert - vollständig in
der Ansenkung des Werkstücks verschwinden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auch die mit einem
Senkkopf am äußeren Ende des Gewindeschafts versehenen doppelt spreizenden Dübel
so auszubilden, daß einerseits ein die zylindrische Spreizung der Hülse gewährleistender
Nachlaufweg für den äußeren Spreizkörper zur Verfügung gestellt wird, wobei jedoch
gewährleistet ist, daß der Senkkopf bei gesetztem Dübel völlig in der ihm zugeordneten
Ansenkung irll Werkstück verschwindet.
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Allsgehend von einem Dübel der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Schulter an der Unterseite des
Senkkopfes und dem mündungsseitigen Ende der verschiebbaren Hülse eine vom Gewindeschaft
durch setzte dünne Scheibe angeordnet ist, deren Durchmesser größer als der Durchmesser
der verschiebbaren Hülse jedoch kleiner als der größte Durchmesser des Senkkopfes
ist. Diese dünne, praktisch zwischen der verschiebbaren Hülse und der Schulter unterhalb
des Senkkopfes eingespannte dünne Scheibe setzt sich beim Montieren des Dübels zunächst
auf der Schräge der Ansenkung im Werkstück auf, wird jedoch dann beim Setzen des
Dübels unter kegelstumpfförmiger Umformung ihres vorstehenden Randbereichs nach
rückwärts, d.h.
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zur Bohrungsmündung hin, umgebogen und komplementär zur Kegelstumpffläche
des Senkkopfes bzw. der Ansenkung verformt. Bei diesem Verformungsvorgang wird der
erforderliche Nachlaufweg für den äußeren Spreizkörper zur Verfügung gestellt.
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Es empfiehlt sich, die Scheibe vorzugsweise durch Ausstanzen aus dünnem
Metallblech herzustellen, wobei sie aus korrosionsbeständigem oder mit einer Korrosionsschutzschicht
belegtem Stahlblech hergestellt sein kann. Alternativ kommt auch die Herstellung
aus anderen Materialien, z.B. Kunststoff od.dgl.
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in Frage, sofern das verwendete material hinreichend verformungsfähig
ist und einen hinreichenden Verformungswiderstand hat.
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Die Dicke der Scheibe wird vorzugsweise so gewählt, daß ihr über den
Durchmesser der verschiebbaren Hülse vortretender Abschnitt bei Ausübung eines Anzugsmoments
auf den Gewindeschaft in der Größenordnung von 30 bis 70 c%, vorzugsweise etwa 60
0 , des für den Dübel vorgesehenen maximalen Anzugsmoments zwischen der Kegelstumpffläche
des Senkkopfs und der Ansenkung in dem zu befestigenden Werkstück in der beschriebenen
Weise Romolernentär kegelstumpfförmig verformt wird. Es hat sich gezeigt, daß diese
Bedingung bereits mit relativ dünnen Scheiben erreicht wird, so daß nach dem vollständigen
Setzen des Dübels praktisch kein merklicher Spalt zwischen der Kegelstumpffläche
des Senkkopf und er Ansenkung des Werkstücks verbleibt und der Senkkopf des Dübels
nicht aus dem Werkstück vorsteht. In der bevorzugten Äusfuhrungsform hat die Scheibe
also die Form einer ebenen Kreis scheibe mit einer Mittelöffnung für den Durchtritt
des Gewindeschafts.
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Der über den Durchmesser der verschieblichen Hülse vortretende Abschnitt
der Scheibe kann alternativ auch in eine Vielzahl von sich radial nach außen verjüngenden
zahnartigen Ansätzen unterteilt sein.
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Wenig der erwähnte geringe zwischen der Kegelstumpf fläche des Senkkopfs
und der Ansenkung im Werkstück verbleibende Spalt auch noch vermieden werden soll,
kann dies in erfindungsgemäßer Weiterbildung dadurch erreicht werden, daß der an
die Schulter anschließende Bereich der Kegelstumpffläche des Senkkopf um ein etwa
der Dicke der Scheibe entsprechendes Maß abgedreht ist, wobei die axiale Erstreckung
der Abdrehung gleich bzw. geringfügig größer als die axiale Erstreckung des über
die verschiebbare Hülse vortretenden Abschnitts der Scheibe nach der Verformung
beim Setzen des Dübels ist.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. 1 einen in
Durchsteckmontage durch ein zu befestigendes Werkstück in eine Befestigungsbohrung
der Unterlage eingeführten Dübel im noch ungespreizten Ausgangszustand im Schnitt;
Fig. 2 das äußere kopfseitige Ende des in Fig. 1 gezeigten Dübels nach dem Setzvorgang;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäß zwischen dem Senkkopf und
der verschiebbaren Hülse vorgesehene Scheibe im Ausgangszustand; Fig. 4 eine perspektivische
Ansicht der nach dem Setzen des Dübels verformten Scheibe gemäß Fig. 3; Fig. 5 das
äußere Ende eines erfindungsgemäßen Dübels, bei dem der Senkkopf mit einer partiellen
Abdrehung für die verformbare Scheibe versehen ist; und
Fig. 6
eine Draufsicht auf eine avgelfandelte Ausführungsform einer verformbaren Scheibe
für den erfindungsgemäßen Dübel.
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Der in Fig. 1 gezeigte, in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße
Dübel dient zur Befestigung eines nur schematisch angedeuteten Werkstücks 12 auf
einer Unterlage 14, die beispielsweise eine Betonwand oa.dgl. sein kann. In der
Unterlage 14 und dem Werkstück 12 sind Bohrungen 16 bzw. 18 vorgesehen, die zur
Ausrichtung gebracht werden und in die der Dübel 10 eingesteckt wird. Der Dübel
weist an seinem äußeren Ende einen kegelstumpfförmigen Senkkopf 20 auf, der im gesetzten
Zustand des Dübels 10 vollständig in einer in die Bohrung 18 übergehenden Ansenkung
22 des Werkstücks 12 liegt.
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Eine Ausnehmung 24 in Form eines Innensechskants im Senkkopf 20 dient
zum Ansetzen eines Imbusschl-üssels zum Spreizen des Dübels 10.
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Der Dübel 10 selbst weist eine spreizbare Hülse 26 auf, die durch
längsverlaufende Schlitze in einer Anzahl von Einzellamellen unterteilt ist, die
lediglich an ihrem der Bohrungsmündung zugewandten Ende noch durch zerbrechbare
Sollbruchstege 28 zusammenhängen. Anstelle von Sollbruchstegen können die Lamellen
auch durch einen aufweitbaren Ring zusammengehalten werden, oder die Spreizhülse
ist durch Abwechseln von gegenüberliegenden Enden aus eingearbeitete Schlitze aufspreizbar
ausgebildet. Sowohl vom bohrungsinneren als auch vom bohrunrnsäußeren Ende her greift
je ein konischer Spreizkörper 30 bzw. 32 in die Hülse 26 ein. In eine
Gewindebohrung
34 des bohrungsinneren Spreizkörpers 30 daß das freie Ende eines Gewindeschafts
36 eingeschraubt, der an seinem anderen Ende den Senkkopf 20 trägt.
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Der zweite Spreizkörper 32 ist lose, d.h. längsverschieblich auf dem
Gewindeschaft 36 aufgeschoben und an seiner zur Bohrungsmündung weisenden Stirnfläche
an einer ebenfalls längsverschieblich auf dem Schaft 36 angeordneten Hülse 38 abgestützt.
Die Hülse ihrerseits ist an einer Ringschulter 40 an der Unterseite des Senkkopfs
20 abgestützt, wobei zwischen der Stirnfläche der Hülse 38 und der Ringschulter
40 eine kreisförmig begrenzte ebenflächige Scheibe 42 (Fig. 3) mit einer Mittelöffnung
44 für den Durchtritt des Schafts 36 angeordnet ist. Der äußere Durchmesser der
vorzugsweise aus korrosionsgeschütztem duktilem Stahlblech hergestellten Scheibe
42 ist größer las der Durchmesser der Hülse 38 bzw. der Ringschulter 40, jedoch
kleiner als der größte Durchmesser des Senkkopf 2), @, so daß ijei noch nicht gesetztem
Dübel 10 in der in Fig. 1 erkennbaren Weise ein ringförmiger Abschnitt der Scheibe
42 radial aus dem Spalt zwischen der Hülse und der Senkkopf-Ringschulter vorsteht.
In Fig. 1 ist auch zu erkennen, daß der vorstehende Rand der Scheibe 42 beim Setzen
des Dübels 10 zunächst in einer Lage in der Ansenkung 22 steht, in welcher der Se:1kkopf
20 um das Maß a aus dem Werkstück 12 vorsteht. Wird der Kopf 20 und damit der Gewindeschaft
@@ in dieser Lage mit einem passenden Werkzeug gedreht, so wird der bohrungsinnere
Spreizkörper 30 in die Hülse 26 hineingezogen und die die IIülse bildenden Einzellamellen
nach Art der bekannten älteren, konisch
@@@izenden Dübeln vom bohrungsinneren
ende her zunächst Konisch aufgeweitet, bis die Lamellen an der Wandung der bohrung
16 angedrückt werden. Bei einer weiteren Brennung des Gewindeschafts erhöht sich
das erforderliche Anzugsmoment, da die Lamellen an ihrem inneren Ende an der @@@@ngswandung
abgestützt sind und einem weiteren Eineringen des Spreizkörpers 30 einen zunehmenden
Widerstand entgegensetzen. Über die Ringschulter 40 an der Unterseite des Senkkopfs,
die Scheibe 42 und die verschiebbare Hülse 36 wird daher eine zunehmend stärker
werdende Kraft auf den äußeren Spreizkörper 32 ausgeübt und dieser in das der Bohrungsmündung
zugewandte Ende der Hülse hineingeschoben. Dadurch wird auch Gas äußere Hülsenende
unter Sprengung der vorgesehenen Sollbruchstege - bzw. Aufweitung eines eventuell
vorgeschenen Ringes - aufgeweitet, so daß insgesamt eine Spreizung der Hülse 26
an beiden Enden, d.h. eine zylindrische Spreizung erreicht wird. Das Maß a, das
dem Nachspannweg für den äußeren Spreizkörper 28 entspricht, ist ersichtlich abhängig
vom Durchmesser der Scheibe 42. Durch Veränderung des Scheibendurchmessers können
also unterschiedlice Nachspannwege des äußeren Spreizkörpers verwirklicht werden.
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Zwar setzt die mit ihrem d In der Ansenkung 22 abgestützte Scheibe
42 der Bewegung des Senkkopfs 20 ins Bohrungsinnere einen Widerstand entgegen, jedoch
ist die Scheibe in ihrem Verformungswiderstand so gemessen, daß sie sich bereits
bei einem Wert des Anzugs-.o:ent;s in der Größenordnung von 30 bis 70 p, vorzugsweise
bei etwa 60 % in der in Fig. 2 veranschaulichten Weise verformt, d.h. der bisher
radial vortretende Ringabschnitt der Scheibe 42 wird nach rückwärts umgebogen und
zwischen der Kegelstumpffläche des Senkkopfs und der Fläche
der
Ansenkung eingespannt und umgeformt, so daß die scheibe 42 dann die in Fig. 4 veranschaulichte
Form anhimmt, in welcher der ursprünglich radial vorbretende Randabschnitt zu einem
komplementär kegelstumpfförmigen Randabschnitt 46 umgeformt ist.
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Bei diesem Umformvorgang, bei dem der Senkkopf praktisch als Preßstempel
und die Ansenkung als Preßform wirkt, setzt sicii der Senkkopf 20 in die vorgeschriebene
ganz innerhalb der Ansenkung 22 liegende Lage. Da der erforderliche Verformungswiderstand
der Scheibe nur eine geringe Scheibendicke erfordert, ist der zwischen der Kegelstumpffläche
des Senkkopfs 20 und der Ansenkung 22 ver-Gleibende Ringspalt praktisch nicht sichtbar.
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Falls jedoch auch noch dieser verbleibende Ringspalt nach vermieden
werden soll, kann der Senkkopf 20 des @@bels in dem Bereich 48, in dem nach dem
Setzen des Hübels der verformte Randbereich 46 der Scheibe 42 liegt um das Maß der
Dicke der Scheibe 42 abgedreht sein. (Fig. 5). Da der verformbare Abschnitt 46 der
Scheibe 42 nach dem Setzen des Dübels gerade die Abdrehung 48 ausfüllt, verbleibt
zwischen dem Senkkopf und der Ansenkung kein Spalt mehr, d.h. der Senkkopf ist über
seine gesamte Kegelstumpffläche am Werkstück abgestützt.
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In Fig. 6 ist eine Scheibe 50 gezeigt, die anstelle der beschriebenen
Scheibe 42 verwendet werden kann, um den erfindungsgemäß angestrebten Nachlaufweg
a uci Senkkopfdübeln der hier in Frage stehenden Art zi verwirklichen. Die Scheibe
50 unterscheidet sich
voii der Sciieibe 42 dadurch, daJ sie in
dem von der verschieblichen Hülse 38 vortretenden Bereich keine volle ringfläche
hat, sonden in sich radial nach @@men verjüngende zahnartige Ansätze 52 unterteilt
ist, die beim Setzen des Dübels 10 ebenfalls in eine zur Schräge der kegelstumpffläche
des Senkkopfes entsprechende schräge Lage verformt werden, wobei sich ch die zwischen
den Ansätzen 32 liegenden Spalte schließt, so daß die verformte Scheibe dann axiale
der in Fig. 4 gezeigten verformten Scheibe 42 ähnliche Form hat. Der dem Kegelstumpfförmig
ungeformten @andabschnitt 46 der Scheibe 42 entsprechende Rand-Abschnitt der Scheibe
52 weist dann allerdings eine der Anzahl der zwischen den Ansätzen 52 der Scheibe
50 liegenden Einschnitte entsprechende Anzahl von Schlitzen auf