DE3613911C2

DE3613911C2 - Spreizdübel mit wendelförmigem Spreizelement

Info

Publication number: DE3613911C2
Application number: DE19863613911
Authority: DE
Inventors: Armin Herb
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1986-04-24
Filing date: 1986-04-24
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2006-04-25
Also published as: DE3613911A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Spreizdübel mit einem Spreiz element und einem im wesentlichen zylindrischen Ankerbolzen, der an seinem rückwärtigen Endbereich Mittel zur Lastaufnah me aufweist und in seinem vorderen, der Verankerung im Auf nahmematerial dienenden Spreizbereich eine gegen das rück wärtige Ende geneigte, wendelförmig verlaufende Auflauf fläche für das Spreizelement aufweist.

Bei der Mehrzahl der Spreizdübel weist der Ankerbolzen im Spreizbereich eine rotationssymmetrische Form auf. Dies er gibt insbesondere bei der Herstellung einige Vorteile, indem diese Ankerbolzen beispielsweise auf Drehautomaten gefertigt werden können. Da bei diesen Dübeln die Auflauffläche für das Spreizelement meistens relativ kurz ist, muß der Neigungswinkel groß gewählt werden, um einen ausreichenden Spreizdruck erzielen zu können. Ein solch großer Neigungs winkel führt zu einer wesentlichen Schwächung des Anker bolzens und beeinträchtigt das unter Lasteinwirkung er wünschte Nachspreizverhalten.

Bei einem bekannten Spreizdübel (DE-OS 31 46 518) verläuft die Auflauffläche des Ankerbolzens für das Spreizelement wendelförmig und erstreckt sich über mehrere Windungen. Das Spreizelement ist als längsgeschlitzte Hülse ausgebildet und weist eine der wendelförmigen Auflauffläche entsprechende Innenkontur auf. Bei der Montage wird der Ankerbolzen in die Spreizhülse eingeschraubt. Wird nach dem Setzen des Dübels am Ankerbolzen eine Zugbelastung aufgebracht, so verschiebt sich dieser gegenüber der Spreizhülse in axialer Richtung und weitet dabei die Spreizhülse auf. Der Neigungswinkel der Auflauffläche ist bei diesem Spreizdübel relativ gering. Um die erforderliche Aufweitung der Spreizhülse zu erreichen, ist daher derart großer Spreizweg erforderlich, daß eine günstige Krafteinleitung und damit verbundene hohe Auszugs werte nicht erreicht werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spreizdübel zu schaffen, der nebst der Vermeidung einer Schwächung des Ankerbolzens eine günstige Krafteinleitung und ein ge sichertes Nachspreizverhalten aufweist.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Neigungswinkel der Auflauffläche zur Dübellängsachse entlang des Umfanges unterschiedlich groß ist.

Durch den unterschiedlich großen Neigungswinkel wird beim Vorspreizen zunächst in den Bereichen mit großem Neigungs winkel eine starke Aufweitung des Spreizelementes erreicht.

Das Spreizelement gelangt daher nach kurzem Spreizweg des Ankerbolzens an der Bohrlochwandung zur Anlage. Die Bereiche mit kleinerem Neigungswinkel führen beim Auf bringen einer Zugbelastung zu einer Nachspreizung und somit insgesamt zu hohen Auszugswerten. Außerdem kann durch die unterschiedlichen Neigungswinkel beispielsweise beim Auf schrauben einer Mutter auf den Ankerbolzen ein Mitdrehen des Ankerbolzens weitgehend verhindert werden.

Für die Verteilung des Spreizdruckes ist es zweckmäßig, wenn sich der Neigungswinkel entlang des Umfanges konti nuierlich ändert. Ein sich kontinuierlich ändernder Nei gungswinkel ergibt bei der Tendenz zu einer Relativ-Verdrehung zwischen dem Ankerbolzen und dem Spreizelement ein zusätz liches Aufweiten des Spreizelementes. Außerdem werden durch einen sich kontinuierlich ändernden Neigungswinkel starke Querschnittsänderungen, welche eine Kerbwirkung erzielen können, vermieden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht darin, daß sich der Neigungswinkel entlang des Umfanges stufenweise ändert. Eine stufenweise Änderung des Neigungswinkels ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Spreizbereich des Ankerbolzens beispielsweise durch einen Press- oder Roll vorgang hergestellt werden soll. Die Änderung des Neigungs winkels kann von einer Windung zur anderen oder über den Umfang verteilt erfolgen.

Um einer Relativ-Verdrehung des Ankerbolzens gegenüber dem Spreizelement wirkungsvoll entgegenzuwirken oder eine solche Tendenz zur Aufweitung des Spreizelementes auszunutzen, ist es zweckmäßig, daß der größte und der kleinste Neigungs winkel einander diametral gegenüberliegen. Der Neigungs winkel ändert sich somit innerhalb einer halben Umdrehung vom Minimum zum Maximum, bzw. umgekehrt.

Für eine einfache Herstellung des Ankerbolzens sowie auch des Spreizelementes ist es vorteilhaft, wenn die Größe des Neigungswinkels entlang einer durch die Längsachse verlau fenden Längsebene konstant ist. Dies bedeutet, daß axial hintereinander angeordnete Mantellinien der Auflauffläche parallel zueinander verlaufen.

Um die erforderlichen Spreizkräfte zu erzielen, beträgt zweckmäßigerweise der kleinste Neigungswinkel 4° bis 8°, vorzugsweise 6°. Ein innerhalb dieser Grenzen liegender minimaler Neigungswinkel liegt außerhalb des Selbsthem mungsbereiches und ermöglicht somit auch ein nachträgliches Lösen eines verankerten Spreizdübels. Außerdem wird dadurch verhindert, daß der für die Aufweitung erforderliche axiale Spreizweg zu groß wird.

Um zu verhindern, daß das Spreizelement beim Spreizvorgang nicht allzu stark verformt wird, beträgt vorteilhafterweise der größte Neigungswinkel 10° bis 20°, vorzugsweise 15°. Ein solcher Neigungswinkel ergibt auch keine allzu starken Querschnittsänderungen und verhindert somit schädliche Kerbwirkungen.

Für eine gute Verankerung des Spreizdübels in unterschied lichen Aufnahmematerialien ist es zweckmäßig, daß sich die wendelförmig verlaufende Auflauffläche über 0,5 bis 1,5 Win dungen, vorzugsweise über eine ganze Windung erstreckt. Bei Dübeln für spezielle Aufnahmematerialien, beispielsweise für Hohlmauerwerk oder undefinierbares Aufnahmematerial kann sich die Auflauffläche auch über mehrere Windungen erstrecken.

Für eine wirtschaftliche Herstellung des Spreizdübels ist es vorteilhaft, wenn das Spreizelement als Wendel ausgebildet ist. Eine Wendel läßt sich praktisch ohne Materialverluste beispielsweise aus einem Blechstreifen rollen. Das Spreiz element ist somit ohne größeren Widerstand radial aufweit bar. Ein als Wendel ausgebildetes Spreizelement kann bei spielsweise auch direkt auf dem Ankerbolzen aufgewickelt werden.

Das Spreizelement füllt mit Vorteil den zwischen der Mantelfläche des Ankerbolzens und der Auflauffläche ent stehenden freien Raum wenigstens teilweise aus. Da sich dieser Raum entlang der Auflauffläche infolge des unter schiedlichen Neigungswinkels ändert, ist auch das Spreiz element entsprechend anzupassen. Es ist daher zweckmäßig, daß die Wendel etwa je über die Hälfte des Umfanges konstanten Querschnitt aufweist. Dies kann beispielsweise darin bestehen, daß ein Teil der Wendel entlang der in Umfangverrichtung verlaufenden Kante in der Dicke reduziert oder abgekantet wird.

Durch die unterschiedlichen Neigungswinkel verformen sich die einzelnen Bereiche der Wendel unterschiedlich. Um dies zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, daß die Wendel im wesentlichen in Richtung der Dübellängsachse verlaufende, sich über einen Teil des Querschnittes der Wendel er streckende Schlitze aufweist.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen, aus Spreizelement und Ankerbolzen bestehenden Spreizdübel, teilweise geschnitten dargestellt,

Fig. 2 den Ankerbolzen des Dübels gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Ankerbolzen ge mäß Fig. 2, entlang der Linie III-III,

Fig. 4 eine weitere Ausführung eines erfindungs gemäßen Spreizdübels,

Fig. 5 den Ankerbolzen des Spreizdübels gemäß Fig. 4,

Fig. 6 den Ankerbolzen gemäß Fig. 5, in Ansicht in Richtung des Pfeiles VI,

Fig. 7 einen Querschnitt durch den Ankerbolzen gemäß Fig. 5, entlang der Linie VII, VII,

Fig. 8 das wendelförmige Spreizelement des Dübels gemäß Fig. 4,

Fig. 9 eine Abwicklung des Spreizelementes gemäß Fig. 8.

Der aus dem Fig. 1 bis 3 ersichtliche Spreizdübel besteht aus einem insgesamt mit 1 bezeichneten Ankerbolzen und einem wendelförmigen Spreizelement 10. Der Ankerbolzen 1 weist ein in Setzrichtung vorderes Ende 2 sowie ein rückwärtiges Ende 3 auf. Der rückwärtige Endbereich des Ankerbolzens 1 ist mit einem Gewinde 4 versehen. An das Gewinde 4 schließt sich rückwärtig ein im Durchmesser reduzierter Ansatz 5 an. Der Ansatz 5 dient beim Eintreiben des Ankerbolzens 1 in ein Bohrloch der Schonung des Gewindes 4. Der vordere Endbereich des Ankerbolzens 1 ist mit einer wendelförmig verlaufenden Auflauffläche 6 versehen. An die Auflauffläche 6 schließt sich eine entlang eines Zylinders verlaufende Wendelfläche 7 an. Der Neigungswinkel der Auflauffläche 6 entlang des Um fanges ist unterschiedlich. Der Neigungswinkel B am vorderen Ende der Auflauffläche 6 ist am größten. Der dem Neigungs winkel B gegenüberliegende Neigungswinkel A ist am klein sten. Der Neigungswinkel ändert sich somit innerhalb einer halben Umdrehung von Maximum B zum Minimum A. Nach einer vollen Umdrehung ist der Neigungswinkel am rückwärtigen Ende der Auflauffläche 6 wieder gleich groß wie am vorderen Ende der Auflauffläche 6.

Das Spreizelement 10 ist als Wendel ausgebildet und weist entlang des Umfanges eine unterschiedliche Breite auf. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Es können auch Spreizelemente mit über die gesamte Länge gleichbleibender Breite verwendet werden. Wie der in Fig. 3 dargestellte Querschnitt zeigt, verläuft die Auflauffläche 6 etwa nach Art einer Spirale. Dies ergibt bei einer Relativ-Ver drehung des Ankerbolzens 1 gegenüber dem sich an der Bohr lochwandung festsetzenden Spreizelement 10 eine zusätzliche Aufweitung des Spreizelementes 10.

Der aus den Fig. 4 bis 9 ersichtliche Spreizdübel besteht aus einem insgesamt mit 11 bezeichnete Ankerbolzen und einem insgesamt mit 20 bezeichneten Spreizelement. Der Ankerbolzen 11 weist ein in Setzrichtung vorderes Ende 12 sowie ein rück wärtiges Ende 13 auf. Der rückwärtige Endbereich des Anker bolzens 11 ist mit einem Gewinde 14 versehen. Damit beim teilweise mittels Hammerschlägen erfolgenden Eintreiben des Ankerbolzens 11 in eine Aufnahmebohrung das Gewinde 14 nicht beschädigt wird, ist der Ankerbolzen 11 am rückwärtigen Ende 13 außerdem mit einem Ansatz 15 versehen. In dem an das vordere Ende 12 angrenzenden spreizbereich weist der Anker bolzen 11 eine wendelförmig verlaufende Auflauffläche 16 auf.

Wie insbesondere aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist, weist die Auflauffläche 16 zur Dübellängsachse unterschiedliche Neigungswinkel auf. In dem an das vordere Ende 12 angrenzen dem Teil ist der mit B bezeichnete Neigungswinkel größer als in dem sich rückwärtig daran anschließendem Bereich, in dem der Neigungswinkel mit A bezeichnet ist. Die beiden Be reiche mit konstant bleibendem Neigungswinkel erstrecken sich jeweils je über die Hälfte des Umfanges. An die wendelförmige Auflauffläche 16 schließt sich eine entlang eines Zylinders verlaufende Wendelfläche 17 an. Die Wendelfläche 17 bildet den Grund der Ausnehmung für das Spreizelement 20. Wie ins besondere aus den Fig. 5 und 7 ersichtlich ist, befindet sich zwischen den Bereichen der Auflauffläche 16 mit unter schiedlichem Neigungswinkel ein stufenförmiger Übergang 18.

Fig. 8 und 9 zeigen das Spreizelement 20. Dieses Spreizele ment 20 besteht im wesentlichen aus einem Streifen, der um den Ankerbolzen 11 gewickelt wird. Entsprechend dem unter schiedlichen Neigungswinkel der Auflauffläche 16 ist das Spreizelement 20 über seine Länge unterschiedlich aus gebildet. Zwischen diesen unterschiedlich ausgebildeten Be reichen weist das Spreizelement einen in Richtung der Dübel längsachse verlaufenden, sich über einen Teil des Querschnit tes erstreckenden Schlitz 21 auf. Die rückwärtige Hälfte des Spreizelementes 20 ist mit einer Anflachung 22 versehen. Der Keilwinkel G der Anflachung 22 entspricht etwa dem kleineren Neigungswinkel A der Auflauffläche 16 am Ankerbolzen 11. Die vordere Hälfte des Spreizelementes 20 weist eine Faltstelle 23 auf. Der Winkel D der Faltstelle 23 entspricht etwa dem größeren Neigungswinkel B der Auflauffläche 16 am Anker bolzen 11.

Claims

1. Spreizdübel mit einem Spreizelement (10, 20) und einem im wesentlichen zylindrischen Ankerbolzen (1, 11), der an seinem rückwärtigen Endbereich Mittel zur Lastauf nahme aufweist und in seinem vorderen, der Verankerung im Aufnahmematerial dienenden Spreizbereich eine gegen das rückwärtige Ende geneigte, wendelförmig verlaufende Auflauffläche (6, 16) für das Spreizelement (10, 20) auf weist, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Auflauffläche (6, 16) zur Dübel längsachse entlang des Umfanges unterschiedlich groß ist.

2. Spreizdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Neigungswinkel entlang des Umfanges kontinuierlich ändert.

3. Spreizdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Neigungswinkel entlang des Umfanges stu fenweise ändert.

4. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Umfangs größter (B) und kleinster (A) Neigungswinkel der Auflauffläche (6, 16) einander diametral gegenüberliegen.

5. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Neigungswinkels (A, B) entlang einer durch die Längsachse verlaufenden Längsebene konstant ist.

6. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Neigungswinkel (A) 4° bis 8°, vorzugsweise 6°, beträgt.

7. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Neigungswinkel (B) 10° bis 20°, vorzugsweise 15°, beträgt.

8. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die wendelförmig verlaufende Auflauffläche (6, 16) über 0,5 bis 1,5 Windungen, vor zugsweise über eine ganze Windung erstreckt.

9. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizelement (10, 20) als Wendel ausgebildet ist.

10. Spreizdübel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel etwa je über die Hälfte des Umfanges konstanten Querschnitt aufweist.