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Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dübel zum formschlüssitzen
Einsetzen in eine im Innern konisch erweiterte Bohrung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Derartige Dübel sollen nicht wie übliche Dübel, die in eine zylindrische
Bohrung eingesetzt werden, eine Verbindung mittels Kraftschluß, sondern eine solche
mittels Formschluß herbeiführe.
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Dies erfolgt in der Weise, daß sich der aufspreizbare Bereich desy
Dübels in die konische Bohrungserweiterung dadurch legt, daß das konische Spreizelement
in den aufspreizbaren Dübelhülsenbereich hineingezogen wird. Voraussetzung für eine
solche formschlüssige Verbindung zwischen bspw. einem Mauerwerk und dem Dübel ist,
daß die Bohrung insgesamt genau der Form des Dübels entspricht, daß also nicht nur
die zylindrische Bohrung in Durchmesser und I.:inge den Abmessungen der Dübelhülse,
sondern daß auch die konische Erweiterung hinsichtlich Durchmesser, Länge und Konussteigung
den betreffenden Abmessungen des durch das konische Spreizelement aufgespreizten
Bereichs der Dübelhülse entspricht.
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Ein Dübel fü ein derartiges formschlüssiges Einsetzen in eine entsprechende
Bohrung der eingangs genannten Art ist aus der DE-Oo 23 31 467 bekannt geworden.
Bei diesem bekannten Dübel besitzt das hohle konische Spreizelement ein Innengewinde,
dessen Maße denen des Gewindebolzens einer Schraube entspricht, die zum Befestigen
eines Gegenstandes mittels eines derartigen Dübels dient. Das konische Spreizteil
wird also mittels derjenigen Schraube in den aufspreizbaren Bereich eingezogen,
die auch zum Befestigen des betreffenden Gegenstandes dient. Dies ist insofern nachteilig,
als die Anzugskraft der Befestigungsschraube, die zum sicheren alten des betreffenden
zu befestigenden Gegenstandes
groß sein muß, durch das Hereinziehen
des konischen Spreizelementes auch die Aufspreizung des aufspreizbaren Bereiches
der Dübelhülse bestimmt, so daß zusätzlich zum Formschluß auch ein Kraftschluß hinzukommt,
da auf die Wandung der konischen Bohrungserweiterung ein entsprechender Druck ausgeübt
wird. Um dies zu verhindern, wurde vorgeschlagen, innerhalb der Dübelhülse einen
Ringsanschlag anzubringen, der die Einzugsbewegung des konischen Spreizelementes
und damit die maximale Spreizung des aufspreizbaren Bereiches begrenzt.
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Diese Maßnahme ergibt jedoch nur dann eine optimale formschlüssige
Verbindung, wenn die Bohrung im*Mauerwerk ganz genau den Abmessungen des Dübels
entspricht. Dies ist aber nur dann gegeben, wenn die betreffende Bohrung mit einem
neuen, also noch nicht abgenützten Bohrwerkzeug hergestellt wird. Sobald nämlich
die Schneiden des Bohrwerkzeugs, mit dem die konische Erweiterung hergestellt wird,
abgenutzt sind, ergibt sich eine im Durchmesser verkleinerte und damit in der Länge
verkürzte konische Erweiterung. Wird ein Bohrwerkzeug mit zwei diametral gegenüberliegenden
Schneiden für die konische Bohrungserweiterung verwendet, so bedeutet dies, daß
sich dann, wenn sich an den Schneiden eine Abnutzung von etwa 0,6 mm ergeben hat,
der Durchmesser der konischen Bohrungserweiterung an jedem Punkt um 1,2 mm verringert
hat. Da die Abnützung an den Schneiden über die Länge gleich ist, beduetet dies,
daß sich da die Konussteigung.gleichbleibt, der zylindrische Bohrungsteil auf Kosten
der konischen Bohrungserweiterung in axialer Richtung vergrößert hat. Mit anderen
Worten, der zylindrische Teil der Bohrung ist dann länger als die Dübelhülse von
ihrem einen freien Ende bis zum Ansatz des aufspreizbaren Bereiches hin gemessen.
Dies~ wiederum bedeutet, daß sich zwischen dem Dübel und der Bohrungswandung durch
das Aufspreizen des betreffenden Dübelbereiches nicht nur der gewollte Formschluß,
sondern zusätzlich auch ein Kraftschluß ergibt, und zwar aus folgendem Grunde: Angenommen,
der Dübel, der so eingesetzt wurde, daß sein freies Ende mit der Außenseite des
mit der Bohrung versehenen Mauerwerks fluchtet, verbleibt beim Anziehen der Befestigungsschraube
in dieser Stellung; dann spreizt sich der aufspreizbare
Bereich
aufgrund der definierten Einzugstiefe des konischen Spreizelementes nicht nur im
Bereich der konischen Bohrungserweiterung, sondern auch im Endbereich des zylindrischen
Bohrungsteils, d.h. auch im Knickbereich zwischen diesen beiden Bohrungabereichen.
Dies bedeutet, daß bei maximaler Spreizung des aufspreizbaren Bereiches ein Druck
auf die Bohrungswandung ausgeübt wird, und zwar nicht nur im Knickbereich, sondern
auch im betreffenden zylindrischen Endbereich und im konischen Bohrungsbereich.
Dasselbe gilt, wenn man annimmt, daß durch die Einzugsbewegung des konischen Spreizelementes
die Dübelhülse soweit nach innen gezogen wird, daß der aufgespreizte Bereich innerhalb
der konischen Bohrungserweiterung eine relative Lage besitzt, in der der Konus des
aufspreizbaren Dübelbereiches gleich dem der Bohrungserweiterung ist; (hierbei ist
selbstverständlich vorausgesetzt, daß die konische Bohrungserweiterung in axialer
Richtung länger ist als der aufspreizbare Bereich) wird nun die Befestigungsschraube
weiter angezogen, da äa der betreffende Gegenstand sicher gehalten werden muß, so
wird, da sich die Befestigungsschraube über den Gegenstand an der Außenseite des
Mauerwerks abstützt, die Dübelhülse durch das konische Spreizelement wieder in Gegenrichtung
gezogen, bis das äußere Ende der Dübelhülse wieder bündig mit der Außenseite des
Mauerwerks ist. Dies bedeutet aber, daß wiederum zumindest in dem Knickbereich der
Bohrung einen Kraftschluß bewirkende Druckkräfte auftreten.
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Solche Druckkräfte sollen aber unter allen Umständen vermieden werden,
da diese dem Sinn und Zweck der Verwendung einer formschlüssigen Dübelverbindung
widersprechen. Rein formschlüssige Dübelverbindungen werden nämlich bspw. in harten
Materialien dort gewünscht, wo der Befestigungspunkt nahe einer Kante, Ecke oder
dgl. liegt. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß solcherart gelagerte Bohrungen
mit einem scharfen Bohrwerkzeug durchaus und ohne weitere Beschädigung des Mauerwerks
hergestellt werden können; es zeigte sich jedoch, daß durch die auftretenden Druckkräfte
in der Bohrung beim Spreizen des Dübels ltisse im Mauerwerk entstehen, die sich
gegebenenfalls von Bohrung zu Bohrung erstrecken.
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Um dies zu verhindern, ist es somit ganz wesentlich, eine optimale
1'ornischlußverbindung, also ohne Auftreten von Kraftschlüssen, zu erreichen. Man
könnte zwar die Bildung von Rissen dadurch verhindern, daß man die Befestigungsschraube
nur mit einem bestimmten Drehmoment anzieht, so daß zwischen aufgespreiztem Dübelbereich
und Bohrungswandung keine Flächenpressung erfolgt, jedoch kann man dies erstens
schlecht abschätzen, weil man die genaue Lage des aufspreizbaren Bereiches innerhalb
der konischen Pol>-rungserweiterung nicht kennt, und zweitens reicht ein solches
geringes Anzugsmoment nur in den seltensten Fällen für eine sichere Befestigung
des betreffenden Gegenstandes aus, da bei diesen bübeln die Anzugskraft für das
konische Spreizelement gleich der Anzugskraft für die Befestigung des betreffenden
Gegenstandes ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Dübel der
eingangs genannten Art dahingehend weiter zu verbessern, dals auch bei Toleranzen
der konischen Bohrungserweiterung, insbesondere aufgrund von abgenutzten Bohrwerkzeugen,
ein optimaler Formschluß, d.h. ohne zusätzlichen Kraftschluß, erreicht werden kann,
ohne daß dies Auswirkungen auf die Qualität der Befestigung des betreffenden Gegenstandes
mittels dieses Dübels hat.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahme wird das konische Spreizelement
zwischen den aufspreizbaren Bereich oder Teil der Dübelhülse unabhängig von der
Befestigung eines Gegenstandes mittels dieses Dübels an einer Mauer oder dgl. eingezogen
oder hineingeschoben. Dies bedeutet, daß man das spreizen individuell, bspw.
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also unabhängig von der Gegenstandsbefestigugn, mittels eines drehmomenteinstellbaren
Werkzeuges vornehmen kann. Die gezielte Drehmomentbegrenzung verhindert eine unerwünschte
Pressung des aufgespreizten Bereichs oder Teils gegen die Wandung der konischen
Bohrungserweiterung und ermöglicht somit eine optimale formschlüssige
Verbindung.
Diese Anpassung gilt auch im Falle einer verkleinerten konischen Bohrungserweiterung,
da sich hierbei der aufspreizbare Bereich oder Teil ebenfalls nur in der Weise anlegt
bzw. mit einer solchen Kraft aufgespreizt wird, daß lediglich eine formschlüssige
Verbindung und nicht zusätzlich auch eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt
wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist der
Dübel durch Vorsehen der Merkmale gemäß Anspruch 5 derart weiter verbessert, daß,
obwohl ein Einziehen der Dübelhülse durch den Spreizvorgang verhindert ist, trotzdem
im Knickbereich der Bohrungsbereiche keine Krafteinwirkung auf die Bohrungswandung
erfolgt, da diese Bohrungsknickbereiche wegen des Abstandes zwischen aufspreizbarem
Bereich und Dübelhülse stets anlagefrei bleibt. Ifierdurch ist erreicht, daß die
optimale formschlüssige Verbindung auch bei noch so starkem Anziehen der Befestigungsschraube
für den zu befestigenden Gegenstand aufgehoben, d. h.
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durch Kraftschluß ergänzt werden kann.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung
ist die Dübelhülse mit dem aufspreizbaren Bereich einstückig, wobei zwischen diesen
beiden Bereichen ein Verbindungsbereich vorgesehen ist, der einen geringeren Außendurchmesser
aufweist, und auf diese Weise eine Schwachstelle kennzeichnet, die, da sie wie der
aufspreizbare Bereich geschlitzt ist, an wieder axialen Stelle aufbiegbar ist. Die
Länge dieses Verbindungsbereiches ist so gewählt, daß selbst bei zu erwartender
minimaler Bohrung (bei größtmöglicher Abnutzung des Werkzeuges) der Knickbereich
der bohrungs stets innerhalb dieses Verbindungsbereiches der Dübelhülse angeordnet
ist, also frei liegt. Es ist aber auch möglich, die Dübelhülse und den aufspreizbaren
Teil Jeweils als getrenntes Bauteil auszubilden, wobei dann das aufspreizbare Teil
einen í-ting besitzt, an dem die aufspreizbaren Laschen gehalten sind.
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Dieser Ring kann entweder so ausgebildet sein, daß er auf den Gewindebolzen
des konischen Spreizelementes aufgedrückt bzw.aufaufgepreßt
wird
oder derart, daß er auf den Gewindebolzen aufgeschraubt werden kann. Hierbei wird
dazu bereits bei der Montage der drei Teile ein entsprechender Abstand zwischen
aufspreizbarem Teil und Dübelhülse vorgesehen.
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Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung
ist das konische Spreizelement, wie bei eingangs genannten, bekannten Dübel, so
vorgesehen, daß es vom in Einsteckrichtung vordersten bzw. innersten Bereich aus
in den aufspreizbaren Bereich eingezogen wird. Es ist dabei also der Außengewindebolzen
am durchmesserkleinsten Ende des konischen Spreizelementes angeformt, wobei deren
Durchmesser gleich sind. Es ist aber auch möglich, den Außengewindebolzen an das
durchmessergrößte Ende des konischen Spreizelementes anzuformen, wobei ebenfalls
die Durchmesser gleich sind. Dabei wird dann der aufspreizbare bereich nicht innen
zylindrisch, sondern innen konisch gemacht, wobei sich der Konus zum in Einsteckrichtung
vorderen bzw.
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inneren Ende hin verJüngt.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Werkzeug zum
formschlüssigen Befestigen eines Dübels der vorstehend genannten Art in einer konisch
hinterschnittenen Bohrung. Dieses Werkzeug soll ein einfaches Herstellen des Formschlusses
des in die Bohrung eingesetzten Dübels ermöglichen. Ein solches Werkzeug besitzt
deshalb erfindungsgemäß die Form eines mit zwei koaxialen Spitzen versehenen Drehmoment-Schraubenziehers,
wobei dessen beide Spitzen relativ zueinander drehbar und axial verschiebbar gehalten
sind.
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Somit wird beim formschlüssigen Festsetzen des Dübels die eine Spitze
in den Schlitz am Gewindebolzen des konischen Spreizelementes angesetzt, während
die andere, zweigeteilte Spitze in die diametral gegenüberliegenden Schlitze am
Anschlag der Dübelhülse eingesteckt wird. Damit kann bspw. die Dübelhülse festgehalten
und der Gewindebolzen mit dem konischen Spreizelement geschraubt werden.
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Gemäß bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung wird dieses
Werkzeug entweder als Vorsatz für eine Bohrmaschine mit Drehzahlübersetzung und
Drehmomentenbegrenzung oder als Drill-bzw. Schnellschraubenzieher bzw. -dreher mit
Drehmomentenbegrenzung ausgebildet.
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Bei'einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung
ist das Innengewinde der Dübelhülse- durch eine Freidrehung unterbrochen, und zwar
in einem Bereich, in dem bei maximal zulässiger Toleranz für die Abnutzung des für
die konische Bohrungserweiterung verwendeten Werkzeuges das freie Ende des Außengewindebolzens
des Spreizelementes bei formschlüssig festgesetztem Dübel zu liegen kommt. Dabei
ist das freie Ende des Außengewindebolzens mit einem derart breiten und tiefen nutenartigen
Werkzeugschlitz versehen, daß sich zwei relativ schmale parallele Lappen bilden,
die sich bei Aufnehmen eines Schraubendreherendes dann in radialer Richtung'nach
außen verbiegen, wenn über den Schraubendreher eine ein vorbestimmtes maximales
Drehmoment übersteigende Kraft übertragen werden soll. Der Querschnitt der einzelnen
:Lappen ist also so gewählt, daß die Lappen sich bei Überschreiten eines bestimmten,
ausgewählten Drehmomentes verbiegen. Auf diese Weise erhält man eine zusätzliche
Sicherung des Spreizelementes innerhalb der Dübelhülse und insbesondere eine Sicherung
gegen Lockern aufgrund von Vibartionen und dgl. Ein weiterer Vorteil dieses Ausführungsbeispieles
besteht darin, daß ein relativ einfach aufgebautes Werkzeug verwendet werden kann,
da nun nicht mehr das Werkzeug, sondern der Dübel die-Vorrichtung zur Drehmomentenbegrenzung
besitzt.
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In Jedem Falle, d.h. alle vorgeschlagenen Werkzeuge bekommen in einem
bestimmten Abstand von der zum Drehen des Außengewindebolzens vorgesehenen Spitze
eine Ringnut, mit deren Hilfe der Benutzer weiß, ob sich das Spreizelement innerhalb
der Dübelhülse in der richtigen Lage befindet, d.h., ob sich der erwünschte Formschluß
ergeben hat.
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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der
folgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen: Fig. 1 einen
Dübel gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, im in
ein entsprechendes Bohrloch eingesetzten, jedoch noch nich-t aufgespreizten Zustand,
wobei die obere Hälfte in Ansicht und die untere im Schnitt dargestellt ist und
wobei in den beiden Darstellungshälften verschi;-dene Bohrlöcher dargestellt sind,
die sich im Durchmesser der konischen Erweiterung unterscheiden, i?ig. 2 den Dübel
nach Fig. 1, Jedoch in aufgespreizter Darstellung und vollständig im Schnitt, Fig
3a und 3b einen Dübel gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,
wobei die Teilfigur a den Dübel in nicht aufgespreiztem Zustand teilweise in Ansicht
und teilweise im Schnitt und die Teilfigur b den Dübel in aufgespreiztem Zustand
und vollständig im Schnitt zeigt, E'ig, 4a und 4b einen Dübel gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung in der Darstellungsweise der Fig. 3>,
kig. 5 im Längsschnit-t ein als Bohrmaschinenvorsatz ausgebildetes Werkzeug zum
formschlüssigen Einsetzen eines erfindungsgemäßen Dübels,
Fig.
6 im Längsschnitt ein von Hand betätigbares Werkzeug in Form eines Drillschraubenziehers
zum formschlüssigen Einsetzen eines erfindungsgemäßen Dübels, Fig. 7 einen Dübel
gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung in der Darstellungsweise
der Fig. 2, d.h. bei im Bohrloch festgesetztem Dübel, Fig. 8 in Seitenansicht ein
als Bohrmaschinenvorsatz ausgebildetes Werkzeug zum formschlüssigen Einsetzen des
Dübels nach Fig. 7 und Fig. 9a und 9b Stirn- bzw. Endansichten des Dübels und des
Werkzeugs gemäß den Linien IXa - IXa bzw.
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IXb - IXb der Fig. 8.
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Wie insbesondere der Fig. 1 zu entnehmen ist, besitzt der metallische
Dübel 11 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung eine
Dübelhülse 12 mit im wesentlichen durch gehenden Innengewinde 13; die Dübelhiilse
12 ist sowohl innen als auch außen im wesentlichen zylindrisch. Das in Einsteckrichtung
hintere bzw. äußere bzw. in Fig. 1 rechte Ende der Dübelhulse 12 ist mit einer Aufbördelung
14 oder Anstauchung versehen, die aufgrund ihres vergrößerten Außendurchmessers
als Anschlag zur Einsteckbegrenzung in eine Bohrung 31 dient. In der Aufbördelung
14 ist in axialer Richtung ein Schraubendreherschlitz 16 eingearbeitet, der aufgrund
der Ringform der Aufbördelung aus zwei diametral gegenüberliegenden Teilschlitzen
besteht. Am dieser Aufbördelung 14 gegenüberliegenden inneren Ende der Dübelhülse
12 ist über einen angeformten Verbindungsbereich 18 ein aufspreizbarer Bereich 17
angeformt. Die beiden Bereiche 17 und 18 sind in axialer Richtung mit über den Umfang
in gleichmäßigem Abstand angeordneten Längsschlitzen, beim Ausführungsbeispiel mit
6 Schlitzen
versehen und so in 6 Spreizlappen 21 bzw. Verbindungsstege
22 unterteilt. Die Spreizlappen 21 des Bereichs 17 besitzen in nicht aufgespreiztem
Zustand gemäß Fig. 1 einen Außen- und einen Innendurchmesser, der den entsprechenden
Abmessungen der Dübelhülse 12 entspricht. Die Verbindungsstege 22 des Verbindungsbereiches
18 besitzen zwar denselben Innendurchmesser, jedoch einen verringerten Außendurchmesser,
so daß wegen ihrer geringeren Materialdicke eine Schwachstelle bilden und so für
die Aufspreizbarkeit der Spreizlappen 21 im wesentlichen über ihre gesamte Länge
sorgen.
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Die Länge der Verbindungsstege 22 hängt, wie noch zu zeigen sein wird,
von der zulässigen Toleranz beim Bearbeiten der Bohrung 31 in bspw. einem Mauerwerk
32 ab.
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Der Dübel 11 besitzt außerdem ein konisches Spreizelement, das im
folgenden der Einfachheit halber als Spreizkonus 23 bezeichnet wird, an dessen durchmesserkleinerem
Ende ein Außengewindebolzen 24 einstückig angesetzt, der an seinem freien Ende mit
einem Schraubendreherschlitz 26 versehen ist. Das Außengewinde des Bolzens 24 paßt
in das Innengewinde 13 der Dübelhülse 12. Die Länge des Außengewindebolzens 24 ist
mindestens derart, daß gemäß Fig. 1 bei einem vom in Einsteckrichtung vorderen Ende
her in den aufspreizbaren Bereich 17 bzw. die Dübelhülse 12 eingesteckten Bolzen
24 dessem Außengewinde im Innengewinde 13 der Dübelhülse 12 zumindest faßt, ohne
daß der Bereich 17 bereits aufgespreizt wird. Mit anderen Worten, die Länge des
Außengewindebolzens 24 ist etwas größer als die Länge der beiden Bereiche 17 und
18 zusammen. Die Länge und die Steigung des Spreizkonus 23 hängen von der gewünschten
maximalen Aufspreizung des aufspreizbaren Bereiches 17 über den Verbindungsbereich
18 ab. Beim Ausführungsbeispiel ist t die Länge des Spreizkonus 23 etwa gleich der
Länge der beiden Bereiche 17 und 18 zusammen. Der maximale Außendurchmesser des
Spreizkonus 23 ist nicht größer als der Außendurchmesser der Dübelhülse 12, vorzugsweise
sind die beiden genannten Durchmesser gleich.
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Die für diesen Dübel 11 zu schaffende Bohrung 31 in einem Mauerwerk
32
besteht aus einem vorderen, von der betreffenden Außenwand 33 ausgehenden zylindrischen
Teil 34, dessen Innendurchmesser entsprechend dem Außendurchmesser der Dübelhülse
12 gebildet ist, aus einer achsgleichen konischen Erweiterung 36, die sich über
einen Knick 37 stetig an das Ende des zylindrischen Teils 34 anschließt und deren
Steigung gleich der Steigung des preizkonus 23 ist, und aus einem sich an die konische
Erweiterung über einen Sprung anschließenden weiteren zylindrischen eil 38, der
ebenfalls zum zylindrischen Teil 34 koaxial ist und denselben Innendurchmesser wie
dieses aufweist. Dieser zylindrische bohrungsteil 38 ist dazu bestimmt, in eingesetztem,
Jedoch noch nicht aufgespreiztem Zustand des Dübels 11 den Spreizkonus 23 zumindest
teilweise aufzunehmen.
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Die konisch hinterschnittene Bohrung 31 zur Aufnahme eines solchen
metallischen Dübels 11, der durch einen einziehbaren Spreizkonus gespreizt wird,
wobei sich sein aufspreizbarer bzw. aufgespreizter Bereich 17 formschlüssig an die
Wandung der konischen Erweiterung 36 anlegen soll, wird mit handelsübelichen Bohrwerkzeugen
vorgenommen, deren Abmessungen und dadurch die Abmessungen der Bohrung 31 auf den
betreffenden Dübel 11 abgestimmt sind. In Fig. 1 ist in der oberen Darstellungsebene
eine ideale Bohrung 31 dargestellt, die mit einem neuen Bohrwerkzeug ausgearbeitet
wurde. Hieraus sieht man, daß die Abmessungsverhältnisse zwischen Bohrung 31 und
Dübel 11 derart sind, daß die Länge des zylindrischen Teils 34 etwas größer ist
als die Länge der Dübelhülse 11, wenn diese soweit eingesetzt ist, daß ihr Anschlag
14 an der Außenwand 33 des Mauerwerks 32 anliegt. Mit anderen Worten heißt dies,
daß der Bohrungsknick 37 zwischen zylindrischem Teil 34 und konischer Erweiterung
36 in Einsteckrichtung gesehen hinter dem Ende der Dübelhülse 12, also bereits im
Bereich des die ochwachstelle bildenden Verbindungsbereiches 18 liegt, so daß zwischen
der Bohrungswandung und dem Verbindungsbereich 18 ein Freiraum 39 besteht. In diesem
Zusammenhang sei noch erwähnt, daß die konische Bdhrungserweiterung 36 länger ist
als der Länge der beiden Bereiche 17 und 18 zusammen bzw. der Länge des Spreizkonus
23
entspricht.
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Sind jedoch die Schneiden, die zum Ausbohren bzw. -schaben der konischen
Erweiterung 36 dienen, bereits abgenutzt, so ergibt sich eine Änderung bestimmter
Abmessungen der konischen Erweiterung 36. Diese andere, kleinere konische Erweiterung
36' ist in der unteren Zeichnungshälfte der Fig. 1 dargestellt. Hierbei sei bspw.
angenommen, daß sich jede Schneide des mit bspw. zwei diametral gegenüberliegenden
Schneiden versehenen Werkzeugs um etwa 0,6 mm gleichmäßig abgenutzt hat. Dies bedeutet,
daß zwar die Steigung der konischen Erweiterung 36' gleich bleibt, daß sich die
Durchmesser um das Doppelte, also bspw. hier um 1,2 mm, verringert haben. Dies heißt,
daß die Bohrungswandung der konischen Erweiterung 361 gegenüber der der konischen
Erweiterung 36 parallel nach innen versetzt ist, so daß die Länge der konischen
Erweiterung 36' verringert und die Länge des zylindrischen Teils 341 in demselben
Maße verlängert ist. Mit anderen Worten, der Knick 37' zwischen dem zylindrischen
Bohrungsteil 34 und der konischen Erweiterung 36' hat sich in Bohrungsrichtung nach
hinten, also gemäß Fig. 1 nach links verschoben. Damit nun dieser Knick 37' 1 auch
bei maximal zulässiger Durchmesserverringerung der konischen Erweiterung 36', d.h.
bei maximal zulässiger Abnutzung des Werkzeuges für die Bohrungsherstellung, noch
innerhalb desjenigen Bohrungsbereiches liegt, der bei bis zum Anschlag 14 eingesetztem
Dübel 11 dem Verbindungsbereich 18 des Dübels 11 gegenüberliegt, wird die Länge
dieses Verbindungsbereiches 18 in diesem zulässigen Toleranzrahmen gewählt. Mit
dem unteren Teil der Fig. 1 ist also eine Bohrung 31' dargestellt, die diesem maximal
zulässigen Toleranzverhältnis entspricht. Es ist ersichtlich, daß sich der Knick
37' bis nahe an das innere Ende des Verbindungsbereicheß 18 verschoben hat, aber
dennoch innerhalb des Freiraumes 39 zwischen Verbindungsbereich 18 und Bohrungswandung
liegt.
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Was dies für den erfindungsgemäß erreichten optimalen Formschluß
bedeutet,
ist aus l?ig. 2 ersichtlich, in der im Hinblick auf diese beiden unterschiedlichen,
jeweils an den beiden Grenzen des maximal zulässigen Toleraqzbereiches liegenden
Bohrungen der Dübel in seiner einen Formschluß mit der Wandung der konischen Erweiterung
36 bzw. 36' bildenden Lage Jeweils dargestellt ist. Um den Formschluß durch das
Aufspreizen des Bereichs 17 des Dübels 11 zu erreichen, wird mit einem Schraubendreher
der Spreizkonus 23 über den Außengewindebolzen 24- durch Linksdrehung in Wichtung
des Pfeiles A (Fig. 1) verschoben, d .h. in den Bereich 17 des Dübels 11 hineingezogen.
Dieser Vorgang wird solange fortgesetzt, bis sich die Außenflächen-der Spreizlappen
21 ganzflächig an die Innenwandung der konischen Erweiterung 36 bzw. 36' anlegen
(Fig. 2). Um zu verhindern, daß dieser durch die Anlage bewirkte Formschluß nicht
zu einem Kraftschluß dadurch ausartet, daß die Spreizlappen 21 gegen die Bohrungswandung
der konischen Erweiterung drücken, wird zweckmäßigerweise ein Schraubendreher mit
einer bestimmten Drehmomentbegrenzung verwendet. Wie der Fig. 2 ferner zu entnehmen
ist, ist sowohl der Knick 37 als auch der Knick 37' der kleineren Bohrung noch innerhalb
des freiraumes 39, also frei von der Anlage und damit von Andruckkräften durch die
Spreizlappen 21. An diesem auf diese Weise mittels reinem Formschluß in der Bohrung
31 bzw. 31' festgesetztem Dübel 11 kann nun ein irgendwie gearteter Gegenstand mittels
einer nicht dargestellten Befestigungsschraube befestigt werden, indem diese Schraube
in das Innengewinde 13 der Dübelhülse 12 eingeschraubt und festgezogen wird. Da
sich bei diesem Befestigungsvorgang für den betreffenden Gegenstand das mit der
Aufbördelung 14 versehene Ende der Dübelhülse 12 an diesem Gegenstand, bspw.
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einer Platte abstützen kann, wird der Dübel 11 nur durch den Gegenstand
selbst, jedoch nicht durch die Anzugskraft der Befestigungsschraube belastet. Die
für diese Befestigungsschraube vom Gewindebolzen des Spreizkonus freibleibenden
Gewindegänge in der Dübelhülse 12 reichen für eine sichere Befestigung jeweils aus,
da die Länge der Dübelhülse 12 entsprechend der maximalen Einzugsbewegung des Außengewindebolzens
24 bzw. Spreizkonus 23 bei optimaler Ausbildung der Bohrung 31 gewählt worden ist.
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Gemäß lig. 3 best;eht ein Dübel 11' gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel
vorliegender Erfindung aus drei Teilen, indem nämlich die Dübelhülse 12' und der
aufspreizbare Bereich 17' als separate Bauteile ausgebildet sind. Die Dübelhülse
12 und der Spreizkonus 23 mit dem Außengewindebolzen 24 entsprechen den betreffenden
Elementen des Dübels 11 der Figuren 1 und 2. Der aufspreizbare Bereich 17' besitzt
einen Ring 41, an dem die bspw. sechs Spreizlappen 21' angeformt sind. Der Außendurchmesser
des Ringes 41 entspricht dem Außendurchmesser der Dübelhülse 12. Der Innendurchmesser
des Ringes 41 ist entweder so gestaltet, daß er mittels Pressung auf den Außengewindebolzen
24 aufdrückbar ist oder mit einem innengewinde versehen, so daß er auf den Außengewindebolzen
24 aufschraubbar ist. Die Fig. 3anzeigt entsprechend der Fig. 1 den Dübel 11 in
einem montiertem Zustand vor der Aufspreizung und die Fig. 3b entsprechend der Fig.
2 den Dübel 11 in aufgespreiztem Zustand innerhalb einer Bohrung.
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tbin weiteres Ausführungsbeispiel ergibt sich aus Fig 4, bei d:m ein
Dübel 11" wie der Dübel 11 zweiteilig ist. Die Dübelhülse 12 entspricht wiederum
der des Dübels 11, während sowohl der aufspreizbare Bereich 17" als auch der Verbindungsbereich
18", die beide wie beim Dübel 11 mit der Hülse einstückig sind, zwar wie bei Dübel
11 außenseitig zylindrisch bzw. durch verringerten Außendurchmesser als Schwachstellt
ausgebildet sind, die jedoch anders als beim Dübel 11 mit einem Innenkonus 42 versehen
sind, der sich ausgehend von dem Kerndurchmesser des Innengewindes 13 der Dübelhülse
12 nach hinten bzw. innen verjüngt. In en-tsprechender Weise ist der Spreizkonus
23" ausgebildet, der also eine zu diesem Innenkonus 42 genau passende Form aufweist.
Dies bedeutet, daß der Außengewindebolzen 24 am durchmessergrößeren Ende des Spreizkonus
23" einstückig ansetzt, und daß die Spreizung des Bereiches 17 des Dübels 11 durch
eine Schubbewegung in Wichtung des Pfeiles B erfolgt, die der Richtung A (siehe
Figuren 1 und 3) entgegengesetzt ist.
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in den Figuren 5 und 6 ist ein Werkzeug 45 bzw. 45' zum formschlüssigen
festsetzen
des bereits in die Bohrung 31 bzw. 31' eingesetzten Dübels 11, 11' bzw. 11" dargestellt.
Das Werkzeug 45, 45' besitzt die Form eines Schraubenziehers bzw. -drehers mit zwei
koaxialen Spitzen 46 und 47, von denen die Spitze 46 dem Schlitz 26 des Außengewindebolzens
24 und die in zwei diametral gegenüberliegenden Nasen geteilte Spitze 47 dem in
entsprechenderweise geteilten Schlitz 16 der Dübelhülse 12 zugeordnet ist. Während
die geteilte Werkzeugspitze 47 an einem drehfesten Werkzeuggehäuse 48 bzw. 4£' ortsfest
angeordnet bzw. aufgeschraubt ist, ist die sie koaxial durchdringende Spitze 46
im Gehäuse 48 bzw. 48' drehbar und in axialer Richtung verschiebbar gelagert. Die
an einem Bolzen 49 angeordnete Spitze 46 stützt sich über eine Feder 51 an einem
in axialer Richtung ortsfesten Bauteil ab, wobei ihre axiale Bewegung durch eine
Nut-Stift-Verbindung 53 begrenzt ist. Das Werkzeug 45 bzw. 45' besitzt ferner eine
Drehmomentbegrenzung 54 bzw. 54', die ggf. einstellbar ist, und am Bolzen 49 in
einem definierten Abstand von der Spitze 46 eine bspw. mit roter Farbe markierte
Ringnut 50.
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Gemäß Fig. 5 ist das Werkzeug als Ansatz 45 für eine Bohrmaschine
ausgebildet und mit einem Ubersetæungsgetriebe 56 versehen. Der Drehmomentenbegrenzer
54 besitzt eine durch eine Feder 57 axial belastete Zwischenwelle 58 des Getriebes,
deren Stirnkerbe eine Spitze 55 der Antriebswelle übergreift, wobei die Vorspannung
der Feder 57 und damit die Größe des maximalen Drehmoments durch einen axialen Gewindestopfen
59 stufenlos einstellbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist innerhalb der Antriebswelle
60 der Bolzen 49 mit der Spitze 46 zwar relativ unverdrehbar, jedoch, wie erwähnt,
relativ axial verschiebbar gelagert.
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Das Werkzeug gemäß Fig. 6 besitzt die Form eines handbetriebenen ;ichnell-
bzw. Drillschraubendrehers 45', bei dem eine Vorrichtung 61 zum Übersetzen der axialen
Bewegung eines Handgriffs 62 in die Drehbewegung des Bolzens 49 mit der Spitze 46
vorgesehen ist.
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Diese Bewegungsumsetzung kann insoweit umschaltbar sein, als sich
der mit der Spitze 46 versehene Bolzen 49 je nach der Ausführungsform
des
Dübels entweder nach links oder nach rechts dreht. Der Drehmomentenbegrenzer 54'
ist in ähnlicher Weise durch eine federbelastete Spitze 63 gebildet, die stirnseitig
in eine axiale Kurvenscheibe des Bolzens 49 eindringt. Die die Spitze 63 belastende
Feder ist hier die Feder 51, die auch hinsichtlich ihrer Vorspannung eingestellt
werden kann. Die Spitze 63 und die Feder 64 sind innerhalb eines rotierenden Bauteils
65 relativ unverdrehbar, jedoch axial verschiebbar gelagert.
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Wird mit dem Werkzeug 45, 45' der Spreizkonus 23, 23' des Dübels 11,
11' gedreht, so bewegt sich der Bolzen 49 mit der Spitze 46 axial in Richtung des
Pfeiles C. Die erwähnte Markierungsnut 50 hat einen solchen Abstand von der Spitze
46, daß sie bpsw. in einem Fenster des Werkzeugs dann sichtbar ist, wenn die maximale
Aufspreizung des Dübelbereichs 17, 17' erreicht und die Drehmomentenbegrenzung angesprochen
hat. Spricht diese Drehmomentenbegrenzung an, ohne daß die Ringnut 50 aus der Dübelhülse
12 herausgekommen ist, so ist die konische Bohrungserweiterung zu klein, also zu
weit innen und außerhalb des zulässigen Toleranzbereiches oder die konische Erweiterung
wurde gar nicht hergestellt. Umgekehrtes gilt für ein Werkzeug für den Dübel 1?,
bei dem zum richtigen Befestigen die Ringnut 50 in der Dübelhülse 12 verschwinden
muß.
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Fig. 7 zeigt gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
vorliegender Erfindung einen metallischen Dübel 111, der wie der Dübel 11 der Figuren
1 und 2 im wesentlichen aus einer Dübelhülse 112 und einem konischen Spreizelement
123 mit Außengewindebolzen 124 besteht. Der prinzipielle Aufbau der Elemente des
Dübels 111 entspricht denen des Dübels 11,d.h., die Dübelhülse 112 besitzt an ihrem
einen aus der Bohrung 131 herausragenden bzw.
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mit der Außenwand 133 des Mauerwerks 132 abschließenden Ende eine
Aufbördelung 114, an ihrem inneren Ende einen aufspreizbaren Bereich 117 mit Spreizlappen
121 und einen Verbindungsbereich 118 mit Verbindungsstegen 122, deren Außendurchmesser
kleiner ist als der Innendurchmesser des konischen Erweiterungsbereiches 136 der
Bohrung
131. Entsprechendes gilt für die Ausbildung der Bohrung 131 und die Breite des Verbindungsbereiches
118 der Dübelhülse 112 und selbstverständlich auch für die Abmessungen des konischen
Spreizelementes 123, die wie beim Dübel 11 ausgebildet sind.
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Im folgenden seien deshalb lediglich die Unterschiede des Dübels 111
zum Dübel 11 aufgezeigt, wobei gleichzeitig für den Dübel 111 auch auf eine Darstellungsweise
gemäß Fig. 1, also des in die Bohrung nur eingesetzten, Jedoch nicht angezogenen
Zustandes des Dübels verzichtet wurde. Das Innengewinde 113 der Dübelhülse 112 ist
in einem bestimmten Bereich mit einer Freidrehung 115 versehen, d. h. das Innengewinde
ist in zwei Gewindebereiche 113' und 113" unterteilt. Das Innengewindeteil 113'
verläuft von der Aufbördelung 114 aus nach innen und ist, wie das Innengewinde 13
des Dübels 11 als Rechtsgewinde ausgebildet. Der Innengewindeteil 113" beginnt in
einem der Freidrehung 115 entsprechenden Abstand vom Ende des Innengewindeteils
113' und endet am Übergang zum Verbindungsbereich 118; außerdem ist es bei diesem
Ausführungsbeispiel als Linksgewinde ausgebildet. Die Freidrehung 115 besitzt einen
Durchmesse, der dem Außendurchmesser der durchmessergleichen Innengewindeteile entspricht.
Die Länge der Freidrehung 115 entspricht, wie sich aus Fig. 7 ergibt, etwa derjenigen
axialen Weglänge, die sich aufgrund der maximal zulässigen Abnutzung des die konische
Bohrungserweiterung herstellenden Werkzeuges und infolge davon durch die Differenz
der Auszugswege des Spreizelementes 123 bzw. des Gewindebolzens 124 in den beiden
Extremfällen ergibt.
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Mit anderen Worten, sowohl bei neuem als auch bei abgenutztem Werkzeug
für die.konishce Bohrungserweiterung 136 ist das freie Ende des Außengewindebolzens
124 innerhalb des Hülsenbereiches, der'mit der Freidrehung 115 versehen ist.
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Ein weiterer Unterschied des Dübels 111 der Fig. 7 zum Dübel 11 der
Figuren 1 und 2 besteht in der Ausbildung des freien Endes des hier mit einem Rechtsgewinde
versehenen Außengewindebolzens 124, welches Ende einen wesentlich verbreiterten
und vertieften,
nutenartigen Schlitz 126 besitzt, wie er in Ansicht
der ig. 9a dargestellt ist. Dieser breite, nutenartige Schlitz 126 ist an einem
Außengewindebolzen-Endteil 127 angeordnet, dessen Außendurchmesser gleich dem Karndurchmesser
des Innengewindes 113 entspricht. Durch den nutenartigen Schlitz 126 besitzt das
End--teil 127 die Form zweier äußerer, paralleler Lappen 128, die in Ansicht gesehen
die Form von Kreisabschnitten besitzen. I)er maximale Querschnitt dieser Lappen
128 ist in Abhängigkeit vom Werkstoff derart gewählt, daß sich diese Lappen 128
unter bestimmten Voraussetzungen in die in Fig. 7 gestrichelt dargestellte Lage
nach außen verbiegen können. In entsprechender Weise ist die Tiefe des Schlitzes
126 und damit die Länge der Lappen 128 gewählt. Wie der Fig. 7 zu entnehmen ist,
sind bei einer mit neuem Werkzeug hergestellten konischen Bohrungserweiterung 136(oberer
Teil der Fig. 7) die Lappen 128 nach der Herstellung des Formachlusses zwischen
Dübel 111 und Bohrung 131 innerhalb der Hülse 112 derart angeordnet, daß sie nahe
dem inneren Ende des Innengewindeteils 113' stets im Bereich der Freidrehung 115
liegen.
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Entsprechendes gilt im Falle der konischen Bohrungserweiterung 136',
die mit einem entsprechend der zulässigen maximalen 'toleranz abgenützten Werkzeug
hergestellt worden ist. Dann ragen die Lappen 128 zwar gerade noch, jedoch in voller
Länge über das Ende bzw. Anfang des Innengewindeteils 113" in den Bereich der Freidrehung
115 (unterer Teil der Fig. 7).
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In Fig. 8 ist ein Werkzeug schematisch dargestellt, das die Form eines
Schraubendrehers 145 besitzt und als Vorsatz für eine Bohrmaschine Verwendung finden
kann. Es versteht sich, daß auch ein entsprechend geformter handbetriebener Schraubendreher
oder Drillschraubendreher Verwendung finden kann. Das Werkzeug 145 besitzt am vorderen
Ende eines Bolzens 149 eine breite Spitze ts6, die, wie in Fig. 9b dargestellt ist,
der Form des nutenartigen Schlitzes 126 im Gewindebolzen 124 entspricht. Mit anderen
Worten, diese Spitze 146 ist, wie der nutenartige Schlitz 126, vorzugsweise mit
unterschiedlicher Länge und Breite versehen, die
bspw. im Bereich
von 1 mm liegt. Wird nun mit diesem Schraubendreher, der wegen des Linksgewindeteils
113t in eine Richtung nach rechts gedreht werden kann, das Spreizelement 123 bzw.
der Gewindebolzen 124 angezogen, so ergibt sich dann, wenn sich der aufspreizbare
Bereich 117 der Hülse 112 formschlüssig in die konische Bohrungserweiterung 136
angelegt hat, ein höheres auf zuwendendes Drehmoment. Diesem bestimmten Drehmoment
können die I,appen 128 nicht mehr standhalten, so daß sie sich bei weiterem Verdrehen
des Schraubendrehers 145 in die in Fig. 7 gestrichelt dargestellte, radial nach
außen umgebogene Lage verbiegen. Wenn der Naßunterschied zwischen Längs- und Querseite
1 mm beträgt, werden die Lappen 128 jeweils um 0,5 mm außen gebogen. Auf diese Weise
ist das Spreizelement gegen Vibrationen gesichert.
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Außerdem kann dieses Festsetzen mit einem relativ einfachen Werkzeug
erfolgen, da das Werkzeug selbst keine Drehmomentenbegrenzung mehr benötigt.
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Das Werkzeug 145 besitzt am Bolzen 149 ebenfalls eine Ringnut 150,
die zur Markierung des durch das Schrauben zurückgelegten Weges des Gewindebolzens
124 bzw. Spreizelementes 123 dient.
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Mit Hilfe dieser Markierungnut150, die, wie bei den Werkzeugen der
Figuren 5 und 6 beschrieben, einen bestimmten Abstand von der Spitze 146 besitzt,
kann man überprüfen, ob das Spreizelement 123 und damit der aufspreizbare Bereich
117 der Hülse 112 seine richtige Lage erreicht hat, d.h., ob ein Formschluß erreicht
worden ist.
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- Ende der Beschreibung -
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