DE3830770A1

DE3830770A1 - Verbindungselement, insbesondere duebel, fuer holzteile

Info

Publication number: DE3830770A1
Application number: DE19883830770
Authority: DE
Inventors: Franz Astl; Tasso Astl; Arno Astl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1990-03-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement, insbesondere einen Dübel, für Holzteile, mit auf dem Außenumfang des Verbindungselementes angeordneten Vorsprüngen.

Ein Dübel dieser Art ist aus EP 2 00 800 bekannt, wobei Korundkörner oder dgl. in einem elastischen Material eingebettet sind. Wenn ein derartiger Dübel in eine Bohrung eingeschlagen wird, die einen kleineren Durchmesser hat als jener, der sich durch die quer zur Bewegungsrichtung vorstehenden Vorsprünge am Dübel ergibt, so führen die Vorsprünge in Form von Korundkörner oder dgl. eine elastische Kippbewegung aus, die zu einer sehr guten Haltewirkung des Dübels führt. Es bedarf aber eines gewissen Aufwandes bei der Herstellung eines solchen Dübels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß die Herstellung vereinfacht und verbilligt wird, ohne daß die Haltefunktion beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Durch Pressen oder Spritzgießen des Verbindungselementes ergibt sich eine kostengünstige Herstellung, insbesondere für die Massenfertigung. Durch die in Einschlagrichtung steife Ausgestaltung des Dübels, die durch die Formgebung des Dübels, beispielsweise durch Vollquerschnitt, unterstützt werden kann, wird eine fugendichte Verbindung von Holzteilen, insbesondere Eckverbindung von Spanplatten, erreicht, weil der Dübel nach dem Zusammenpressen der Holzteile nicht zurückfedert. Die im Dübelmaterial noch vorhandene, geringfügige Elastizität in Einschlagrichtung kann dabei durch verstärktes Zusammenpressen der Holzteile kompensiert werden, wobei die Elastizität der Holzteile ausgenutzt wird und die Elastizität der Holzteile selbst größer ist als die Elastizität des Dübels in Einschlagrichtung. Durch die wenigstens teilweise plastisch verformbaren Vorsprünge wird überraschenderweise eine sehr gute Haltewirkung erreicht, wobei die Vorsprünge zunächst elastisch verformt und bei stärkerer Krafteinwirkung plastisch verformt werden. Auch im plastisch verformten Zustand ist noch eine gewisse Resteleastizität vorhanden, so daß in Verbindung mit der Elastizität des Holzmaterials eine gute Haltewirkung erzielt wird. Auf diese Weise können Bohrungstoleranzen ausgeglichen und auch unterschiedlich harte Materialien fugendicht miteinander verbunden werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einem Längsschnitt einen Dübel mit gleichförmigen, in beiden Einschlag richtungen symmetrischen Vorsprüngen,

Fig. 2 in einem Längsschnitt den Dübel im eingeschlagenen Zustand zur Verbindung zweier Spanplatten,

Fig. 3 im Längsschnitt eine andere Ausgestaltung,

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform,

Fig. 5 verschiedene Ausführungsformen der Gestalt der Vorsprünge,

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Dübel mit Führungsrippen und

Fig. 7 in einer Seitenansicht eine weitere Ausgestaltung.

In Fig. 1 ist ein zylindrischer Dübel 1 aus Kunststoffmaterial wiedergegeben, auf dessen Außenumfang über die Länge des Dübels ringförmige oder schraubenlinienförmige Vorsprünge 2 ausgebildet sind. Diese Vorsprünge haben im Querschnitt eine in Einschlagrichtung des Dübels symmetrischer Form, d. h. Flanken mit gleichem Neigungswinkel, so daß der Dübel 1 sowohl in der einen als auch in der anderen Richtung in eine Bohrung 3 in einem Holzteil eingeschlagen werden kann. Der Außendurchmesser D des Dübels mit Vorsprüngen 2 ist etwas größer als der Durchmesser d der Bohrung 3 in dem zugeordneten Holzteil. Vorzugsweise sind die Enden des Dübels 1 bei 4 kegelstumpfförmig angefast, um das Einsetzen in die Bohrung 3 zu erleichtern.

Der Dübel 1 wird durch Pressen, Spritzgießen oder dgl. einstückig aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, das dem Dübel in Einschlagrichtung eine hohe Steifigkeit verleiht, jedoch in radialer Richtung durch Verformen der Vorsprünge 2 nachgiebig ist, wobei das Kunststoffmaterial und/oder die Form der Vorsprünge 2 so gewählt ist, daß sich beim Einschlagen in eine Bohrung wenigstens teilweise eine plastische Verformung der Vorsprünge 2 ergibt.

Fig. 2 zeigt einen in zwei Holzteile eingeschlagenen Dübel. Die beiden Holzteile bestehen aus Spanplatten, wie sie in der Möbelindustrie verwendet werden. Bei dem Holzteil 5 liegen die dichteren und härteren äußeren Schichten einer Spanplatte quer zur Bohrung 3 bzw. zur Einschlagrichtung des Dübels, während bei dem Holzteil 6 die Bohrung für den Dübel im nachgiebigeren, weicheren Bereich in der Mitte der Spanplatte von deren Stirnseite aus eingebracht ist. Beim Verbinden der beiden Holzteile 5, 6 wird der Dübel 1 zweckmäßigerweise zunächst in das härtere Holzteil 5 eingeschlagen oder eingeschossen, wobei die vorderen Vorsprünge 2 durch das harte Material der Außenschicht stärker verformt werden als die folgenden Vorsprünge, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist. Da das Holz eine gewisse Eigenelastizität hat, federt es nach dem Einschlagen des Dübels zurück und dringt in die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen 2 ein, so daß sich trotz der teilweise plastischen Verformung der Vorsprünge eine gute Haltewirkung ergibt. Beim Einschlagen werden die Vorsprünge gegen die Auszugsrichtung verformt, so daß sie Widerhaken bilden. Danach wird der aus dem Holzteil 5 vorstehende Teil des Dübels in das weichere Holzteil 6 eingedrückt oder eingeschlagen, wobei wegen des nachgiebigeren Materials keine so starke Verformung der Vorsprünge 2 erfolgt. Auch in diesem Fall federt das Holzmaterial zurück, so daß es zwischen die Vorsprünge 2 eingreift. Beim Einschlagen des Dübels in das Holzteil 6 ist eine geringere Kraft erforderlich als beim Einschlagen in das härtere Holzteil 5. Um eine fugendichte Verbindung zwischen den beiden Holzteilen 5, 6 zu erhalten, werden die Holzteile verstärkt zusammengepreßt, um die Elastizität des Holzes auszunutzen. Hierdurch wird vermieden, daß durch geringes Zurückfedern des Dübels nach dem Einschlagen die zunächst dichte Fuge sich etwas öffnet.

Auch wenn das Kunststoffmaterial des Dübels eine zumindest teilweise plastische Verformung an den Vorsprüngen 2 zuläßt, so ist der Dübel in Einschlagrichtung dennoch steif und im wesentlichen nicht elastisch. Beispielsweise kann der Dübel aus Polycarbonat bestehen, wobei der E-Modul des Kunststoffmaterials wenigstens ca. 1500 N/mm² beträgt.

Während der Dübel nach Fig. 1 einen Vollquerschnitt aufweist, ist auch ein Hohlquerschnitt des Dübels möglich. Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung des Dübels mit Vollquerschnitt im Mittelbereich und nach außen sich erweiternden Hohlräumen 7. Hierdurch wird erreicht, daß an den dünnwandigeren Enden des Dübels eine gewisse Elastizität in radialer Richtung erzielt wird, die beim Einschlagen des Dübels in eine Bohrung zunächst zu einer geringfügigen Kontraktion und nach dem Einschlagen zu einem radialen Zurückfedern führt.

Fig. 4 zeigt in perspektivischer Darstellung einen hohlzylindrischen Dübel 8 mit einem Längsschlitz 9, der sich über die Länge des Dübels erstreckt. Der einfacheren Darstellung wegen sind die Vorsprünge auf dem Außenumfang des Dübels 8 nicht dargestellt. Auch in diesem Falle wird durch den Schlitz 9 eine radiale Elastizität erzielt.

Fig. 5 zeigt verschiedene Formgebungen der Vorsprünge 2. Nach Fig. 5a sind im Mittelbereich des Dübels in radialer Richtung weiter vorstehende Vorsprünge 10 ausgebildet, während auf den beiden Endabschnitten weniger weit vorstehende Vorsprünge 2 ausgebildet sind. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5b ist im Mittelbereich des Dübels eine glatte Umfangsfläche 11 vorgesehen, auf deren beiden Seiten sägezahnförmige Vorsprünge 12 ausgebildet sind, wobei jeweils die flachere Flanke der Vorsprünge 12 in Einschlagrichtung vor der steileren Flanke liegt. In gleicher Weise kann beiderseits eines glatten Mittelbereichs 11 auch eine andere Form der Vorsprünge gewählt werden, beispielsweise die nach Fig. 1.

Nach einer anderen Ausgestaltung kann an den beiden Endabschnitten des Dübels eine sägezahnförmige Gestalt der Vorsprünge vorgesehen werden, während im Mittelbereich eine symmetrische Querschnittsform der Vorsprünge vorgesehen wird, wobei die Vorsprünge über die Länge des Dübels die gleiche Höhe haben. Nach einer weiteren Abwandlung kann beispielsweise zwischen den höheren Vorsprüngen 10 nach Fig. 5a jeweils ein größerer Abstand vorgesehen werden. Nach einer weiteren Abwandlung können auf einer Hälfte der Dübellänge, beispielsweise sägezahnförmige Vorsprünge und auf dem verbleibenden Abschnitt symmetrische Vorsprünge vorgesehen werden. Diese können die gleichen oder unterschiedliche Höhenabmessungen haben.

Fig. 6 zeigt eine Querschnittsform eines Dübels, wobei zusätzlich über den Außenumfang der Vorsprünge vorstehende Rippen 14 vorgesehen sind, die über die Länge des Dübels verlaufen und beispielsweise eine V-förmige Querschnitts form haben. Diese Rippen 14 dienen zur Führung des Dübels beim Einschlagen.

Die ringförmigen Vorsprünge 2 können auch in Umfangsrichtung unterbrochen ausgebildet sein, so daß an der Stelle der Unterbrechungen ein Materialfluß möglich ist.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform eines Dübels, bei dem sich Vorsprünge über ein Viertel oder die Hälfte des Umfangs erstrecken und in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, so daß beispielsweise ein Vorsprung auf einem Umfangsabschnitt an der Stelle eines Zwischenraumes zwischen zwei Vorsprüngen auf dem anderen Umfangsabschnitt angeordnet ist.

Nach einer weiteren Abwandlung der beschriebenen Ausgestaltung kann ein Abschnitt des Dübels in an sich bekannter Weise in ein Holzteil eingeleimt werden, während der vorstehende Abschnitt mit Vorsprüngen versehen ist und in eine Bohrung des anderen Holzteils eingeschlagen wird.

Anstelle der ringförmig ausgebildeten Vorsprünge oder sich teilweise über den Umfang erstreckenden Vorsprünge können auch einzelne über den Umfang verteilte Vorsprünge, beispielsweise in Kegelform, Pyramidenform oder dgl., vorgesehen werden, wobei derartige einzelne Vorsprünge ungleichmäßig über den Umfang verteilt oder in Reihen angeordnet sein können.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Dübel beispielsweise aus einem Abschnitt mit größerem Durchmesser und einem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser ausgebildet sein, so daß unterschiedliche Bohrungsdurchmesser zum Verbinden vorgesehen werden müssen. Vorzugsweise ist aber der Dübel so ausgebildet, daß seine Ausgestaltung unabhängig von der Einschlagrichtung ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 kann der Schlitz 9 im Mittelbereich auch unterbrochen sein, so daß der Schlitz 9 nur an den Endabschnitten des Dübels ausgebildet ist.

Anstelle eines zylindrischen Dübels kann auch ein plattenförmiges Verbindungsteil vorgesehen werden, wobei auf den gegenüberliegenden Seiten einer solchen Platte Vorsprünge der beschriebenen Art ausgebildet sind. Ein derartiges plattenförmiges Verbindungsteil wird in einen Schlitz der zu verbindenden Holzteile eingeschlagen. Zudem kann ein solches plattenförmiges Verbindungselement quer zur Einschlagrichtung gewellt ausgebildet sein, so daß sich durch die Wellung eine gewisse Elastizität der in Einschlagrichtung steifen Platte ergibt. Eine solche Ausgestaltung eines Verbindungselementes kann beispielsweise durch Strangpressen hergestellt werden.

Die beschriebene Ausgestaltung eines Verbindungselementes ergibt eine fugendichte, von außen nicht sichtbare Verbindung von Holzteilen, insbesondere Spanplatten, wobei in Einschlagrichtung im wesentlichen keine Rückfederung auftritt, jedoch durch die Verformung der Vorsprünge ein Seitendruck entsteht, der die Halterung bewirkt. Vorzugsweise wird ein Kunststoffmaterial gewählt, bei dem die Vorsprünge zunächst elastisch und bei stärkerer Krafteinwirkung plastisch verformbar sind mit verbleibender elastischer Rückfederung.

Beim automatischen Einschießen solcher Dübel hat sich gezeigt, daß zu der unerwartet guten Haltewirkung auch die Elastizität des Spanplattenmaterials beiträgt, wobei durch die hohe Einschlaggeschwindigkeit der Bohrungsdurchmesser d etwa elastisch aufgeweitet wird und danach wieder zurückfedert. In Verbindung mit der Verformung der Vorsprünge 2 ergibt sich dadurch eine sehr gute Haltewirkung.

Die Vorsprünge können in Abhängigkeit von ihrer Querschnittsform eine Höhenabmessung von beispielsweise 0,1 bis 1,5 mm bei einem Dübeldurchmesser von 8 mm haben, wobei im Falle von weicherem Holzmaterial die Höhe der Vorsprünge größer ausgelegt wird. Der Durchmesser d der Bohrung im Holzteil liegt bis zu 15% unter dem Durchmesser D des Dübels. Bei größerer Härte des Kunststoffmaterials kann die Differenz zwischen Außendurchmesser des Dübels und Bohrungsinnendurchmesser kleiner ausgelegt werden, als bei weicherem und gegebenenfalls über einen längeren Verformungsweg elastischem Kunststoffmaterial.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Kerndurchmesser eines zylindrischen Dübels, beispielsweise von der Mitte aus in Richtung auf die beiden Enden kleiner werdend ausgebildet werden, während der Außendurchmesser D des Dübels über die Länge gleichbleibt, so daß im mittleren Bereich des Dübels kürzere Vorsprünge als im Bereich der Enden vorgesehen sind. Auch in diesem Fall kann der Dübel einen Vollquerschnitt über die Länge haben oder mit in Längsrichtung verlaufenden Hohlräumen 7 oder Einschnitten 9 versehen sein.

Vorzugsweise werden Thermoplaste für die Herstellung des Dübels verwendet, deren Elastizität unter 10% liegt, wobei bei einer Formänderung über 10% eine plastische Verformung mit noch verbleibender Rückfederungseigenschaft auftritt. Beispielsweise wird ein Polycarbonat mit einer Elastizität bzw. Dehnung bis zum Fließen von 6 bis 7% und einem E-Modul von 2300 N/mm² verwendet. Die Zugfestigkeit des Materials liegt über 40 N/mm², beispielsweise bei 60 oder 75 N/mm². Die Quetschspannung des Materials ist vorzugsweise größer als 40, beispielsweise 80 N/mm² und die elastische Stauchung liegt unter 10%, z. B. bei 7. Der elastische Verformungsweg des Dübelmaterials soll kleiner sein als der des Holzmaterials.

Ein gut geeignetes Kunststoffmaterial hat beispielsweise eine Streckgrenze von 55 N/mm² bei 6% Dehnung. Ein solches Material zeigt innerhalb des linearen Bereichs der Spannungs-Dehnungs kurve unterhalb der Proportionalitätsgrenze ein federartiges Verhalten. Wird das Material kurzzeitig belastet und entlastet, wie dies beim Einschießen eines Dübels der Fall ist, so kehrt es in diesem Bereich zu seinen ursprünglichen Abmessungen zurück.

Die Form der Vorsprünge wird zweckmäßigerweise in Abhängig keit von der Härte der zu verbindenden Holzteile ausgelegt. So kann beispielsweise der Neigungswinkel der Flanken der Vorsprünge 2 sich über die Länge des Dübels ändern. Zweck mäßigerweise wird am Dübelende eine flachere Flanke in Einschlagrichtung vorgesehen, ähnlich der Anfasung 4 in Fig. 1, worauf nach und nach steiler werdende Flanken folgen, während die gegenüberliegenden Flanken den gleichen Neigungs winkel beibehalten können. Auch ist es möglich, die Höhe der Vorsprünge vom Dübelende aus zum Mittelbereich hin ansteigend auszubilden, während im Mittelbereich ein Abschnitt ohne Vorsprünge ähnlich dem Abschnitt 11 in Fig. 5 vorgesehen wird, dessen Durchmesser aber auch geringer sein kann als der Außendurchmesser der höchsten Vorsprünge. Bei einer Formgebung nach Fig. 5a können die Einschnitte zwischen den höheren Vorsprüngen 10 im Mittelbereich auch tiefer ausge bildet sein, um an der Basis der Vorsprünge 10 eine größere Verformbarkeit zuzulassen. In diesem Fall ist der kleinste Durchmesser zwischen den Vorsprüngen 10 kleiner als der zwischen den Vorsprüngen 2.

Bei der Ausgestaltung nach Fig. 4 mit einem Schlitz 9 in Längsrichtung eines Hohldübels 8 können die in dieser Figur nicht dargestellten Vorsprünge angrenzend an den Schlitz 9 eine maximale Höhenabmessung haben und in Umfangs richtung niedriger werden, so daß sie an der dem Schlitz 9 diametral gegenüberliegenden Stelle die geringste Höhenab messung haben.

Erfindungsgemäß wird ein Verbindungselement bzw. Dübel vor gesehen, bei dem die Nachgiebigkeit quer zur Einschlag richtung durch wenigstens teilweise plastische Verformung der Vorsprünge und/oder durch elastische Verformung des Kerns des Dübels erreicht wird. Unter Kern ist in diesem Fall auch der hohlzylindrische Teil des in Fig. 4 wiedergegebenen Dübels ohne Vorsprünge zu verstehen. Die elastische Verformung des Kerns wird durch Ausnehmungen 7 oder schlitzförmige Ausnehmungen 9 auf dem Umfang erreicht, so daß der Dübel in radialer Richtung zusammengedrückt werden kann. Es kann aber auch ein Dübel mit Vollquerschnitt aus einem entsprechend elastischen Material vorgesehen sein, wobei in diesem Falle die Vorsprünge eine Form erhalten können, die eine Verformung beim Einschlagen im wesentlichen nicht mehr zuläßt.

Das beschriebene Verbindungselement wird insbesondere für Holzteile vorgesehen, es ist auch möglich, Kunststoffteile oder dergleichen miteinander zu verbinden. Ebenso ist es möglich, das Verbindungselement beispielsweise für die Verbindung von Hartholzteilen aus Metall zu fertigen.

Claims

1. Verbindungselement, insbesondere Dübel, für Holzteile, insbesondere Spanplatten, mit auf den Außenflächen des Verbindungselementes angeordneten Vorsprüngen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement durch Pressen oder Spritzgießen einstückig aus einem Material hergestellt ist, durch das das Verbindungselement in Einschlagrichtung im wesentlichen steif und quer dazu durch wenigstens teilweise plastische Verformung der Vorsprünge nachgiebig ausgebildet ist.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens über einen Teil der Längsabmessung des Verbindungselementes in Einschlagrichtung Hohlräume (7) oder Ausnehmungen (9) zur Ausbildung einer Nachgiebigkeit quer zur Einschlagrichtung ausgebildet sind.

3. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (7) oder ein durchgehender Hohlraum zur Ausbildung einer verringerten Wandstärke an den Dübelenden nach außen erweitert sind.

4. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Bereich der Enden eines Dübels in Längsrichtung verlaufene Schlitze (9) ausgebildet sind.

5. Verbindungselement nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial an den Vorsprüngen eine zunächst elastische Verformung und bei stärkerer Krafteinwirkung eine plastische Verformung zuläßt.