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Spreizdübel
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Die Erfindung betrifft einen Spreizdübel mit Ankerbolzen und einem
gegenüber dem Ankerbolzen in eine Spreizstellung verschiebbaren Spreizelement, wobei
der Ankerbolzen im rückwärtigen Bereich Angriffsmittel zum Aufbringen axial wirkender
Kräfte und im vorderen Bereich eine wenigstens teilweise zur Dübellängsachsegeneigte,
sich zum vorderen Ende des Ankerbolzens dessen Umfangskontur nähernde rampenartige
Stützfläche für das Spreizelement aufweist, und am Spreizelement Seitenflanken vorgesehen
sind, die zumindest teilweise die Umfangskontur des Ankerbolzens radial überragen.
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Insbesondere zur Durchführung von Serienanwendungen ist aus Kostengründen
das Verwenden möglichst einfacher Dübel geboten. So wurden beispielsweise einteilige
Kunststoffdübel entwickelt, die durch Eindrehen einer Holzschraube gespreizt und
dadurch in der Aufnahmebohrung verankert werden. Dübel dieser Gattung kommen jedoch
in vielen Anwendungsgebieten aufgrund mangelhafter Temperaturbeständigkeit aus Sicherheitsgründen
nicht in Betracht. Es wurden demnach auch Spreizdübel bekannt, die ausschliesslich
aus metallenen Bauteilen bestehen.
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Ein Spreizdübel der zuletzt genannten Art besteht beispielsweise aus
einem im wesentlichen zylindrischen Ankerbolzen, dessen zum Einführen in eine Aufnahmebohrung
vorgesehener vorderer Abschnitt in Längserstreckung des Ankerbolzens einen sich
nach vorne verjüngenden keilförmigen Einschnitt aufweist, in welch letzterem ein
plättchenförmiges Spreizelement mit im wesentlichen dreieckigem Grundriss und nach
vorne gerichteter Spitze angeordnet ist.
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Die Seitenflanken des Spreizelementes überragen zumindest teilweise
die Umfangskontur des Ankerbolzens. Das Spreizelement ist im Einschnitt in der rückwärtigsten
Stellung gegenüber der rampenartigen Stützfläche verklebt. Zum Aufbringen der zu
einer Spreizung des zuvor in eine Aufnahmebohrung eingeführten Dübels erforderlichen
Axialkräfte trägt der Ankerbolzen rückseitig Angriffsmittel in Form eines Gewindes,
auf welches-eine sich am Aufnahmematerial abstützende Mutter aufgedreht wird.
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Diesem Dübel sind erhebliche Nachteile zu eigen. Wird nach dem Einführen
des Dübels in die Aufnahmebohrung der Ankerbolzen zurückgezogen, so verhaken sich
die die Umfangskontur des Ankerbolzens radial überragenden Seitenflanken lin der
Wandung der Aufnahmebohrung, wodurch, nachdem die besagte Klebeverbindung durch
die dabei auftretenden Kräfte zerstört wurde, der Ankerbolzen gegenüber dem Spreizelement
nach hinten verschoben wird.
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Die rampenartige Stützfläche drängt währenddessen das Spreizelement
zunehmend radial gegen die Wandung der Aufnahmebohrung. Auf diese Weise kommt ein
Verhaken der rückwärtigen Ausläufe der Seitenflanken des Spreizelementes in der
Wandung der Aufnahmebohrung und damit eine Verankerung des Spreizdübels zustande.
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Da in diesem Falle jedoch lediglich der partielle Eingriff der Seitenflanken
des Spreizelementes in der Aufnahmebohrung den Grad der Verankerung bestimmt, ergeben
sich vielfach nur unbefriedigende Verankerungswerte, was insbesondere beim Einsatz
des Spreizdübels in relativ weichem Aufnahmematerial, wie beispielsweise Gasbeton,
der Fall ist. Hier wird der Dübel zumeist beim Zurückziehen des Ankerbolzens, dh
bereits während des versuchten Spreizvorganges, aus der Aufnahmebohrung gezogen,
wobei die Flanken des Spreizelementes entsprechende Riefen in der Wandung der Bohrung
hinterlassen. Gerade beim Einsatz in weichen Aufnahmematerialien tritt zudem vielfach
der Fall ein, dass die Klebeverbindung zwischen Spreizelement und Stützfläche beim
Zurückziehen des Ankerbolzens nicht zerstört wird und folglich ein zur Erzielung
eines Verankerungswertes erforderliches radiales Auslenken des Spreizelementes erst
gar nicht zustande kommt.
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen zuverlässig
verankerbaren Spreizdübel einfachen Aufbaues zu schaffen, der in Aufnahmematerialien
unterschiedlicher Festigkeit hohe Verankerungswerte erzielt.
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Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Stützfläche
konvex gewölbt mit im wesentlichen in Dübellängsrichtung verlaufendem Scheitel ausgebildet
ist und das Spreizelement einen sichelförmigen Querschnitt aufweist, dessen der
Stützfläche zugewandte Bogenfläche einen wenigstens dem Krümmungsradius der Stützfläche
entsprechenden Radius besitzt.
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Die Stützfläche ist zweckmässig so ausgebildet, dass deren Scheitel
zum vorderen Ende des Ankerbolzens hin in einem ersten Abschnitt parallel zur Dübellängsachse
verläuft und sodann in eine zur Dübellängsachse geneigte und an der Umfangskontur
des Ankerbolzens auslaufende Zone übergeht. Die Stützfläche bildet den Grund eines
Einschnittes, welch letzterer durch den sichelförmigen Querschnitt des Spreizelementes
quasi wieder ergänzt wird.
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Die Seitenflanken des Spreizelementes überragen zumindest rückseitig
die Umfangskontur des Ankerbolzens, sodass sie sich beim Zurückziehen des Ankerbolzens
in der Wandung der Aufnahmebohrung verhaken, was alsdann zu einer Relativverschiebung
des Spreizelementes gegenüber dem Ankerbolzen führt. Das Spreizelement läuft demnach
an der geneigten Zone der Stützfläche hoch und wird so radial gegen die Wandung
der Aufnahmebohrung gelenkt. Die gesamte Umfangs fläche des Spreizelementes legt
sich an die Wandung der Aufnahmebohrung an und trägt gesamthaft als den Verankerungswert
stark erhöhende Kontaktfläche bei.
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Ein weiterer Effekt des ganzflächigen Abstützens der Umfangsfläche
des Spreizelementes an der Wandung der Aufnahmebohrung ist ferner, dass dementsprechend
auch die der Umfangsfläche des Spreizelementes gegenüberliegende Umfangs fläche
des Ankerbolzens gegen die Wandung der Aufnahmebohrung gepresst wird und so zur
Erhöhung des Verankerungswertes beiträgt. Die auf diese Weise geschaffene, beinahe
dem Gesamtumfang des Dübels entsprechende Kontaktfläche ermöglicht den Einsatz dieser
Dübel auch in relativ weichen Aufnahmematerialien, wobei hohe Verankerungswerte
erzielbar sind. Der Umfangswinkel des Spreizelementes deckt zweckmässigerweise einen
Umfangsbereich des Ankerbolzens von mindestens 1200, vorzugsweise 1800, ab.
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Insbesondere beim Einsatz des Spreizdübels in etwas unrunden Aufnahmebohrungen,
wie sie insbesondere in Ziegelmauerwerk auftreten, wird eine formliche Anpassungsfähiykeit
des Dübels an die
Bohrlochgegebenheiten angestrebt. Mit Vorteil
ist zu diesem Zwecke der Radius der Bogenfläche des Spreizelementes grösser als
der Krümmungsradius der Stützfläche ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung liegt
das Spreizelement in Ausgangslage praktisch nur am Scheitel der Stützfläche auf.
Wird bei dem zuvor in die Aufnahmebohrung eingeführten Dübel der Ankerbolzen nach
hinten gezogen, so verhakt sich das Spreizelement mit den Seitenflanken im Aufnahmematerial
und wird sodann von der- geneigten Stützfläche gegen die Wandung der Aufnahmebohrung
gedrückt. Dabei treten die grössten Druckkräfte an der über dem Scheitel der Stützfläche
liegenden Zone des Spreizelementes auf. Die beispielsweise unrunde Wandung der Aufnahmebohrung
wirkt aber auch auf die seitlichen Abschnitte der Umfangsfläche des Spreizelementes,
was beim Auftreten entsprechend hoher Druckspannungen zu einer Biegeverformung des
scheitelseitig abgestützten Spreizelementes führt.
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Letzteres passt sich so unter Veränderung des Aussenradius' der Wandung
der Aufnahmebohrung an, wobei die verbleibende Biegespannung des Spreizelementes
zu einer permanenten Druckausübung an das Aufnahmematerial führt, sodass der Dübel
auch bei dynamischer Belastung den hohen. Verankerungswert beibehält. Bei Anwendungsfällen
mit relativ präzis runden Aufna-hmebohrungen kann der Radius der Bogenfläche des
Spreizelementes auch dem Krümmungsradius der Spreizfläche entsprechen; Dieee- konst-ruktive
Gestaltung führt ausschliesslich zum: einem Verkeilen des Spreizelementes bzw. Ankerbolzens
in der Aufnahmebohrung. Der Aussenradius des Spreizelementes verändert sich dabei
nic-ht-.
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Vorzugsweise verläuft die Sclieitellini der Stützfläche in einem Winkel
von ca 100 zur Dübellängsachse geneigt-. Es handelt sich dabei um einen Neigungsgrad,
der ein optimales Mass- zwi-schen Anzugsweg des Ankerbolzens und Selbsthemmung des
Spreizelementes darstellt. Die Neigung erstreckt sich je nach Ausbildung der Stützfläche
entweder über die gesamte Scheitellänge- derselben, oder, wie voran angedeutet,
nur über die vorderseitige Zone.
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Um die zuvor erörterte Anpassungsfähigkeit des Spreizelementes an
die beispielsweise unrunde Wandung der Aufnahmebohrung zu begünstigen, weist das
Spreizelement zweckmässig umfangsseitig einen oder mehrere in Dübellängsrichtung
verlaufende Einschnitte auf.
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Diese bewirken eine Querschnittsschwächung des Spreizelementes, sodass
unter Spreizbedingungen ein Gelenkeffekt erzielt wird.
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Insbesondere beim Einsatz des Dübels in relativ weichen Aufnahmematerialien
bringt dies nennenswerte Vorteile. Im Falle des Anordnens nur eines Einschnittes
verläuft dieser mit Vorteil mittig parallel zur Dübellängsachse entlang des Spreizelementes,
während bei zwei oder mehreren Einschnitten diese gleichmässig über den Umfang verteilt
sein können.
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Das Spreizelement ist auf dem Ankerbolzen des zu setzenden Dübels
so anzuordnen, dass einerseits das unerwünschte Lösen des Spreizelementes vom Ankerbolzen
vor dem Einführen des Dübels in die Aufnahmebohrung verhindert wird und andererseits
in eingeführtem Zustand des Dübels ein gegenseitiges Verschieben der beiden Dübelteile
mit Sicherheit gewährleistet ist. Während Klebeverbindungen hierzu keine befriedigende
Lösung darstellen, hat es sich als zweckmässig erwiesen, zur verschieblichen Halterung
des Spreizelementes am Ankerbolzen ein beide Teile umschliessendes Ringelement vorzusehen.
Dieses kann beispielsweise in Form einer Beilegscheibe gestaltet sein. Ebenso kann
es-auch von Vorteil sein, einen offenen Federring hierfür zu verwenden.
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Vorzugsweise ist zur Erzielung einer kraftschlüssigen Halterung durch
die Beilegscheibe das Spreizelement in Dübellängserstreckung gewölbt ausgebildet,
wobei die Wölbung die Umfangskontur des Ankerbolzens radial überragt. Damit wirkt
das Spreizelement in sich federnd, sodass eine stete Spannkraft erzielt wird, die
ein Abfallen des Spreizelementes mit Sicherheit unterbindet.
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Eine oft auftretende Anwendungsbedingung ist die Einsetzbarkeit eines
Dübels zur sogenannten Durchsteckmontage. Um diesem Erfordernis zu entsprechen,
ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung zur Halterung des Spreizelementes
am Ankerbolzen ein in Dübellängserstreckung verlaufender, das Spreizelement zumindest
teilweise übergreifender Haltestab vorgesehen. Letzterer erstreckt sich in die Umfangskontur
des Ankerbolzens nicht überragender Weise in einer entlang dem Ankerbolzen verlaufenden
Hohlkehle und greift in einen die Hohlkehle verlängernden Einschnitt des Spreizelementes
ein. Der beispielsweise in der Hohlkehle und eventuell im Einschnitt eingeklebte
Haltestab hält so das Spreizelement gegen die Stützfläche und ermöglicht dadurch
ein Einführen des Dübels durch zu befestigende Objekte hindurch in tiefe Aufnahmebohrungen.
Es ist aber ebenso zielführend, den Haltestab seinerseits mittels eines zuvor erwähnten
Ringelementes in Kontakt mit dem Ankerbolzen bzw. dem Spreizelement zu halten.
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Die Erfindung soll nunmehr anhand von sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigen: Fig. 1 einen Spreizdübel in
Ansicht, mit geschnittenem Ringelement, Fig. 2a eine Schnittdarstellung des Dübels
nach Fig. 1, entlang dem Schnittverlauf II-II, Fig. 2b eine Schnittdarstellung des
Dübels nach Fig. 1, entlang dem Schnittverlauf III-III, mit gegenüber der Ausführung
nach Fig. 2a abweichend gewölbtem Spreizelement, Fig. 3 eine Schnittdarstellung
des Dübels nach Fig. 1, entlang dem Schnittverlauf III-III, mit dem analog der Ausführungsform
nach Fig. 2a gewölbten Spreizelement,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung
des Spreizdübels nach Fig.
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1 bzw. 2a oder 3, in verankerter Stellung, mit Schnittverlauf durch
das Spreizelement, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines speziell zur Durchsteckmontage
geeigneten Spreizdübels, teilweise in eine Aufnahmebohrung eingeführt.
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Der Spreizdübel nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem gesamthaft
mit 1 bezeichneten Ankerbolzen und einem diesem zugeordneten gesamthaft mit 2 bezeichneten
Spreizelement. Letzteres wird mittels eines als Beilegscheibe ausgebildeten Ringelementes
3 gegen den Ankerbolzen 1 gehalten. Eine Mutter 4 ist auf ein als Aussengewinde
gestaltetes Angriffsmittel 5 auf den rückwärtigen Abschnitt des Ankerbolzens 1 aufgedreht.
Der vordere Abschnitt des Ankerbolzens 1 weist eine einseitig eingearbeitete Ausnehmung
auf, deren konvex gewölbte Oberfläche als Stützfläche 6 für das Spreizelement 2
dient. Die Stützfläche 6 ist unterteilt in einen rückwärtigen, parallel zur Dübellängsachse
verlaufenden Abschnitt 6a und eine vorderseitige, unter einem Winkel (etc) ) von
ca. 100 zur Dübellängsachse verlaufende Zone 6b. An der Stützfläche 6 liegt das
einerseits in Umfangsrichtung des Ankerbolzens 1 und andererseits in Längserstreckung
gewölbte schalenartige Spreizelement 2 vorder- und rückseitig auf. Die Wölbung in
Längserstrekkung bewirkt eine Spannkraft, die bei aufgeschobenem Ringelement 3 das
Spreizelement 2 lagesicher gegen die Stützfläche 6 hält.
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Nach vorne hin verjüngt sich das Spreizelement 2, um im Bereich der
Zone 6b ein zuweitgehendes radiales Ueberragen der kreisförmigen Umfangskontur 7
des Ankerbolzens 1 durch den Flankenbereich 8 des Spreizelementes 2 zu verhindern.
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Wie die Fig. 2a zeigt, weist die Bogenfläche 9 des im Ouerschnitt
sichelförmig ausgebildeten Spreizelementes 2 einen grösseren Krümmungsradius als
die Stützfläche 6 auf. Dadurch liegt das
vordere und hintere Ende
des Spreizelementes 2 mit der Bogenfläche 9 mittig am Scheitel der Stützfläche 6
an. Im Bereich des Abschnittes 6a der Stützfläche 6 überragen die Seitenflanken
11 des Spreizelementes 2 die Umfangskontur 7 des Ankerbolzens 1. Damit ist sichergestellt,
dass sich das Spreizelement 2, bei in eine Aufnahmebohrung eingeführtem Dübel, beim
Zurückziehen des Ankerbolzens 1 in der Wandung der Aufnahmebohrung verhakt, sodass
eine Relativverschiebung zwischen dem Spreizelement 2 und dem Ankerbolzen 1 erfolgt.
Das Spreizelement 2 weist ferner einen parallel zur Dübellängsachse an der Oberfläche
mittig verlaufenden Einschnitt 12 auf, der das Spreizelement 2 im Scheitelbereich
schwächt.
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Die Fig. 3 zeigt, dass das Spreizelement 2, im Gegensatz zu dessen
Enden, im mittleren Längsabschnitt aufgrund der in Längserstreckung bestehenden
Wölbung mit der Bogenfläche 9 an der Stützfläche 6 nicht aufliegt. In diesem Längsabschnitt
liegt das Spreizelement 2 mit der äusseren Umfangsfläche unter Vorspannung am Innendurchmesser
des Ringelementes 3 an und wird so in Richtung Stützfläche 6 gehalten.
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Wird der Spreizdübel in eine Aufnahmebohrung eingeführt, so läuft
das Ringelement 3 an der Oberfläche des Aufnahmewerkstückes auf und wird bei weiterem
Einschieben des Dübels relativ zum Ankerbolzen 1 nach hinten verschoben. Damit wird
das Spreizelement 2 vom Ringelement 3 freigegeben und fortan unter Anlage an der
Wandung der Aufnahmebohrung von dieser in Kontakt mit der Stützfläche 6 gehalten.
Wird die sich über das Ringelement 3 am Aufnahmewerkstück abstützende Mutter 4 sodann
angezogen, so wird der Ankerbolzen 1 entgegen der Einführrichtung in der Aufnahmebohrung
verschoben. Dadurch kommt es zu dem bereits erwähnten Verhaken der Flanken 11 in
der Aufnahmebohrung. Das Spreizelement 2 läuft in der Folge an der rampenartigen
Zone 6b der Stützfläche 6 auf und wird so, wie die Fig. 4 zeigt, mit der gesamten
Umfangsfläche
gegen die Wandung 13 der Aufnahmebohrung gepresst.
Dieses oberflächlich ganzflächige Anpressen des Spreizelementes 2 bedingt eine radiale
Knickbarkeit desselben, die im gezeigten Ausführungsbeispiel durch den Einschnitt
12 erzielt wird, welch letzterer durch die so geschaffene Querschnittsschwächung
quasi einen Gelenkeffekt bewirkt. Das Anpressen des Spreizelementes 2 gegen die
Wandung 13 bewirkt gleichzeitig auch ein Anpressen der dem Spreizelement 2 gegenüberliegenden
Umfangskontur 7 des Ankerbolzens 1, sodass, wie in Fig. 4 durch Pfeile vereinfacht
angedeutet, ein dreifaches Anpressen des Dübelmantels in der Aufnahmebohrung stattfindet.
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Die Fig. 2b zeigt eine gegenüber der Fig. 2a geringfügig abweichende
Ausbildung eines Spreizelementes 2, wobei der Krümmungsradius der Bogenfläche 9'
diesfalls jene der Stützfläche 6 entspricht. Naturgemäss liegt bei dieser Ausbildung
die Bogenfläche 9' über deren gesamten Winkelbereich an der Stützfläche 6 an, sodass
während des Spreizvorganges des Dübels keine radiale Knickung des Spreizelementes
2 stattfinden kann. Es wäre demnach auch nicht sinnvoll, am Spreizelement 2 einen
Einschnitt 12 vorzusehen. Im übrigen gilt auch zu dieser Ausführungsform des Dübels
das bereits zuvor Gesagte.
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Auch der in Fig. 5 gezeigte Spreizdübel besteht im wesentlichen aus
einem gesamthaft mit 21 bezeichneten Ankerbolzen, einem gesamthaft mit 22 bezeichneten
Spreizelement, einem Ringelement 23 und einer Mutter 24, die wiederum auf ein Angriffsmittel
25 aufgedreht ist. Auch hier weist der -Ankerbolzen 21 eine konvex geformte Stützfläche
26 für das Spreizelement 22 auf. Ferner ist der Ankerbolzen 21 mit einer längsgerichteten
Hohlkehle 27 versehen, in welcher ein Haltestab 28 angeordnet ist, der vorderseitig
das Spreizelement 22 entlang eines parallel zur Dübellängsachse
mittig
verlaufenden Einschnittes 29 zu Haltezwecken durchsetzt. Der Haltestab 28 ist mit
Vorteil in der Hohlkehle 27 zB durch Verklebung fixiert, sodass er, wie die Fig.
5 verdeutlicht, bei bereits zurückgeschobenem Ringelement 23 das Spreizelement 22
gegen die Stützfläche 26 zu halten vermag. Das Spreizelement als solches ist entsprechend
jenem gemäss der Fig. 1 bzw.
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2a ausgebildet.
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Bei dem in Fig. 5 dargestellten Anwendungsfall geht es beispielsweise
darum, ein Hohlprofil 31 gegen ein Äufnahmewerkstück 32 zu befestigen. Dazu ist
der Spreizdübel durch die Oeffnung 33 hindurch mit dem Spreizbereich in die Aufnahmebohrung
34 einzuführen. Dabei wird das zuvor über dem Spreizelement 22 angeordnete Ringelement
23 gegenüber dem Ankerbolzen 21 verschoben, woraufhin der Haltestab 28 alleine das
Spreizelement 22 in Position hält.
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Dem Haltestab 28 kommt ferner die Aufgabe zu, beim Anziehen der Mutter
24 ein Verdrehen des Ankerbolzens 21 gegenüber dem Spreizelement 22 zu unterbinden.
Der Spreizvorgang als solcher erfolgt in der bereits voran beschriebenen Weise.
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