KR20120123275A - 고정 요소 - Google Patents

Abstract

본 발명은 언더컷 천공 구멍(undercut drilled hole)에 고정하는 고정 요소(1)에 관한 것이다. 고정 요소(1)는 섕크부(shank portion: 2)와 팽창 요소(3)를 구비하고, 섕크부(2)에는 팽창 요소(3)를 팽창시키는 팽창부 몸체(8)와 하중 부여 수단(load-applicaton means: 7)이 배치된다. 팽창 요소(3)는 슬리브형이고, 도입 방향(E)의 후방에 있는 단부에 고리 형상의 본체(13)를 구비하며, 상기 본체(13)의 도입 단부에는 개구부(17)를 갖는 팽창 로브(expansion lobe: 14)가 배치된다.

Description

고정 요소{FASTENING ELEMENT}

본 발명은 청구항 1의 전제부의 특징을 갖는 고정 요소에 관한 것이다.

언더컷 천공 구멍(undercut drilled hole)에 고정하는 이러한 종류의 고정 요소는 독일 특허문헌 DE 40 11 229 A1으로부터 알려져 있다. 상기 특허 명세서에 기재된 고정 요소는 예를 들면, 자연석 패널(natural stone panel)과 같은 패널형 구조 요소를 하중 감당 구조(load-bearing structure)에 고정하는데 특히 적합하다. 고정 요소는 언더컷 앵커 형태이며 섕크부(shank portion)와 팽창 요소를 구비한다. 섕크부에는 그 도입 방향의 전방 단부에 원뿔형 팽창부 몸체(expander body)가 배치되며, 이 원뿔형 팽창부 몸체에 의해 고리 형상 또는 슬리브형의 팽창 요소가 팽창될 수 있다. 섕크부는 그 후방부에 하중 부여 수단(load application means)을 또한 구비한다. 팽창 요소는 차양(pent roof) 형상을 갖거나 또는 지붕 형상으로 구부려진 복수의 부분을 갖는 지붕형 구조의 슬리브형의 금속 링으로 형성된다.

고정 요소의 섕크부에는 팽창 슬리브가 또한 배치된다. 팽창 슬리브가 원뿔형 팽창부 몸체의 방향으로 섕크부를 따라 축방향으로 이동하게 되면, 팽창 슬리브는 도입 방향으로 폭이 넓어지는 원뿔형 팽창부 몸체의 위로 팽창 요소를 가압하게 되며, 그 결과 링은 언더컷 천공 구멍의 언더컷의 적어도 일부를 메우도록 팽창된다. 팽창부 몸체의 팽창의 결과로, 고정 요소는 천공 구멍 내에 교합(interlocking) 상태로 고정된다. 따라서 고정 요소에 의해, 패널형 구조 요소로부터 하중 감당 구조에 힘이 전달될 수 있으며, 이 하중 감당 구조에 외부 나사산의 형태를 취하는 하중 부여 수단에 의해 고정 요소가 결합된다.

본 발명의 과제는 대안적인 고정 요소를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 1의 특징을 갖는 고정 요소에 의해 본 발명에 따라 해결된다. 언더컷 천공 구멍에 고정하는 본 발명에 따른 고정 요소는 섕크부와 팽창 요소를 포함한다. 섕크부는 팽창 요소를 팽창시키기 위한 팽창부 몸체와 하중 부여 수단(load-applicaton means)을 구비한다. 팽창부 몸체는 특히, 도입 방향으로 폭이 넓어지며 도입 방향의 전방에 있는 섕크부의 단부에 배치되는 원뿔부(conical portion) 형태이다. 하중 부여 수단은 예를 들면, 외부 나사산의 형태이다. 팽창 요소는 슬리브형이며, "슬리브형(sleeve-like)"이라 함은 팽창 요소가 원주 방향으로 섕크부를 실질적으로 둘러쌈을 의미한다. 팽창 요소는 특히 원주 방향으로 폐쇄된다. "도입 방향"과 "도입 단부"는 고정 요소가 천공 구멍 안으로 삽입되는 방향 및 단부를 각각 의미함을 이해할 필요가 있다.

본 발명에 따른 고정 요소의 특징은 팽창 요소의 특별한 형태에 있다. 팽창 요소는 고리 형상의 본체를 가지며, 이 고리 형상의 본체의 도입 단부에는 적어도 하나의 팽창 로브(expansion lobe)가 배치된다. 고리 형상의 본체는 특히 도입 방향의 후방에 있는 팽창 요소의 단부에 배치된다. 바람직하게는 고리 형상의 본체는 자체적으로 폐쇄된다. "팽창 로브"는 팽창 요소의 팽창시에 고리 형상의 본체로부터 멀어지게 반경방향 외측으로 이동하는 요소로 이해되어야 한다. 고정 요소가 언더컷 천공 구멍 내에 위치되고 팽창 요소가 예를 들면 팽창 슬리브에 의해 팽창부 몸체에 대해 가압되면, 팽창 로브가 언더컷에 맞물려서는 적어도 부분적으로 언더컷을 메우도록 팽창 로브는 원뿔 형태로 폭이 넓어지는 팽창부 몸체에 의해 반경방향 외측으로 이동하게 된다. 팽창 로브는 사방이 둘러싸이며 특히 고리 형상의 본체와의 그 접속 영역에서 팽창 로브의 횡단면을 저감시키도록 배치된 개구 형태의 개구부를 구비하며, 상기 개구부는 팽창 로브의 내부에 위치됨으로써, 팽창 로브가 펼쳐질 때 개구부는 팽창 로브와 함께 실질적으로 외측으로 이동하게 된다. 개구부는 특히 본체와 마주하는 팽창 로브의 영역에 배치될 수 있으며, 그에 따라 개구부는 팽창 로브에 의해서 및 본체에 의해서 둘러싸인다. 그 결과, 팽창 로브에는 감소된 횡단면의 한정된 힌지형 굽힘 지점(hinge-like bending location)이 생성되며, 이 굽힘 지점에서 팽창 로브는 수월하게 구부려질 수 있다 . 팽창 요소는 따라서 매우 수월하게 팽창될 수 있으며, 그에 따라 팽창 요소를 천공 구멍의 언더컷 안으로 팽창시키는데는 매우 작은 축방향 힘만이 요구된다. 그 결과, 본 발명에 따른 고정 요소는 구조 요소가 팽창 요소의 팽창에 의해 파괴되는 일 없이 매우 얇은 구조 요소에도 또한 사용될 수 있다. 따라서 팽창 로브의 나머지 부분은 언더컷을 가능한 한 완전히 메우고 가능한 한 넓은 표면적으로 접촉하도록 중실형 구조(solid construction)로 이루어질 수 있으며, 팽창 로브 그 자체는 팽창 요소를 통하여, 고정되는 구조 요소로부터 하중 감당 구조로 큰 힘이 전달될 수 있도록 본질적으로 안정적이다.

본 발명에 따른 고정 장치의 바람직한 실시예에서, 개구부는 팽창 로브의 표면의 상당 부분에 걸쳐서 팽창 로브를 관통하도록 구성되며, 그에 따라 팽창 로브는 2개의 리브(rib)와 도입 방향의 전방에 위치한 맞물림 영역을 포함하는 고리형 벽(ring-like wall)만으로 구성된다. 이 벽은 특히 얇은데, 이는 그 두께가 개구부의 사이즈에 비해 상대적으로 작음을 의미한다. 이러한 큰 개구부에 의해, 벽의 재료의 두께는 매우 얇아서 팽창 로브는 그 자체가 비교적 수월하게 변형될 수 있다. 특히, 고정 요소가 폭이 좁은 천공 구멍 내에 설치될 때, 팽창 로브의 고리형 벽의 변형성(deformability)은 팽창 요소에 의해 천공 구멍의 벽에 가해지는 압력을 저감시킨다. 팽창 로브가 그 자유단이 즉, 그 맞물림 영역이 천공 구멍의 벽에 부딪칠 때, 팽창 로브의 벽은 압축되어 변형되며, 그 결과 본 고정 요소는 작은 개구부만을 갖는 팽창 로브를 구비한 고정 요소보다 더 수월하게 설치될 수 있다. 고리 형상의 본체를 자유단을 형성하는 벽의 전방 맞물림 영역에 결합하는 벽의 리브가 가능한 한 세장형(細長型)이고 그에 따라 수월하게 압축 가능하면 변형성에 있어서 특히 유익하다. 리브의 길이 대 폭의 비(比)로 정의되는 리브의 세장비(slenderness)는 1 내지 4, 바람직하게는 1.5 내지 3.0의 수치를 갖는다.

고정 요소의 바람직한 실시예에 있어서, 고리 형상의 본체로부터 멀리 떨어진 그 전방 단부에서 리브를 서로 결합하는 맞물림 영역은 대체로 아치 형태이다. 본 문맥에서 "아치(형)"라 함은 특히 맞물림 영역이 원형 고리의 일부 즉, 2개의 동심원 사이에 둘러싸인 표면을 가짐을 의미할 수 있다. "아치(형)"는 맞물림 영역이 일종의 아치에 의해 안정적으로 형성되는 결과를 갖는 임의의 종류의 결합을 말한다. 아치형 맞물림 영역이 천공 구멍의 벽에 부딪칠 때, 맞물림 영역은 약간 변형이 될 수 있으나 특히 맞물림 영역에 작용하는 압축력은 아치 작용을 통하여 좌굴(buckle) 또는 압축되는 리브에 전달되며, 그에 따라 천공 구멍의 벽에 가해지는 압력이 저감된다. 한정된 힘 아래서 비교적 수월하게 좌굴 또는 압축되는 세장형 리브의 경우에, 팽창 로브는 그에 따라 한정된 방식으로 변형됨으로써, 구조 요소는 고정 요소가 설치될 때 압력에 의한 파괴로부터 보호된다.

본 발명에 따른 고정 요소의 바람직한 실시예에서, 팽창 로브는 그 자유단 쪽으로 테이퍼지도록 구성된다. 이는 팽창 로브가 천공 구멍의 벽에 부딪칠 때 보다 수월하게 변형될 수 있다는 이점을 갖는다. 예를 들면, 팽창 로브가 리브를 갖는 경우, 이들 리브는 테이퍼의 결과로서 천공 구멍의 벽에 대해 경사지게 된다. 팽창 로브의 자유단이 천공 구멍의 벽에 부딪칠 때, 경사짐으로 인해 압축력뿐만 아니라 굽힘 모멘트도 리브에 도입되며, 그 결과 리브는 비교적 작은 압축력만으로도 변형이 된다. 이는 팽창 로브가 천공 구멍의 벽에 대해 가압될 때 천공 구멍의 벽에의 고정 요소의 설치로 인해 발생되는 응력을 저감시키게 된다. 개구부도 또한 팽창 로브의 자유단 쪽으로 테이퍼진 경우에, 특히 개구부의 테이퍼가 팽창 로브의 테이퍼와 일치하는 경우에 변형성에 특히 유익하다. 그 결과, 예를 들면, 리브는 비교적 세장형의 구성을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 고정 요소의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 섕크부에는 바람직하게는, 섕크부의 팽창부 몸체에는 회전 방지 장치의 제1의 부분이 배치된다. 회전 방지 장치의 이 제1의 부분은 특히 러그형(lug-like) 돌기부의 형태이다. 러그형 돌기부는 팽창된 팽창 요소가 섕크부에 대해 그 원주 방향으로 회전하지 못하도록 팽창된 팽창 요소와 결합된다. 고정 요소가 언더컷 천공 구멍 내에서 팽창되고 나면, 천공 구멍의 벽과 팽창된 팽창 요소 사이의 마찰력은 팽창 요소가 천공 구멍에 대해 회전하는 것을 방지하며, 회전 방지 장치의 제1의 부분은 섕크부가 팽창 요소에 대해서 및 그에 따라 천공 구멍 또는 구조 요소에 대해서도 회전하는 것을 방지한다. 따라서, 예를 들면 고정 요소를 하중 감당 구조에 고정하기 위해 너트가 나사 체결될 때 고정 요소가 함께 회전하는 일 없이, 예를 들면 외부 나사산 형태의 하중 부여 수단에 어려움 없이 너트가 나사 체결될 수 있다. 예를 들면, 러그형 돌기부에 상보적(相補的)인 고리 형상의 그루브(groove)가 팽창 요소의 고리 형상의 본체에 형성될 수 있다. 팽창 요소와 천공 구멍의 벽 사이에 마찰력을 증대시키기 위해, 팽창 요소에는 거친 요소(roughness element)가 배치될 수 있다. 거친 요소는 예를 들면 러그형 또는 톱니형 돌출부, 널링(knurling) 또는 그루브형(groove-like) 오목부이다.

팽창 로브의 개구부는 바람직하게는 회전 방지 장치의 제1의 부분에 상보적이 되고 상기 회전 방지 장치의 제1의 부분과 함께 회전 방지 장치를 형성하도록 구성된다. 회전 방지 장치의 제1의 부분 예를 들면, 러그형 돌기부는 팽창 로브의 개구부에 맞물리며, 상기 개구부는 이 경우에 회전 방지 장치의 제2의 부분을 형성하고, 팽창 요소와의 교합 접속(intelocking connection)에 의해 섕크부를 원주 방향의 회전에 대해 고정시킨다. 이 경우에 개구부는 이중 기능을 수행한다: 개구부는 팽창 요소의 약간의 팽창 및 선택적으로 팽창 로브의 변형을 허용하며, 또한 회전 방지 장치의 제2의 부분을 형성한다. 따라서, 팽창 요소가 회전 방지 장치의 제2의 부분으로서 추가적인 구성요소를 구비할 필요가 없다.

본 발명에 따른 고정 요소의 바람직한 실시예에 있어서, 팽창 요소의 본체에는 리세스(recess)에 의해 원주 방향으로 서로 이격된 적어도 2개의 팽창 로브가 배치된다. 고리 형상의 본체에의 복수의 팽창 로브의 배치는 팽창 로브의 기하학적 형상이 최적의 방식으로 천공 구멍의 언더컷의 기하학적 형상에 일치될 수 있게 하며, 개구부는 최적의 힘 전달 및 매우 작은 축방향 힘에 의한 팽창 요소의 팽창이 가능하도록 형성될 수 있다. 특히, 고리 형상의 본체의 원주를 따라 분포된 복수의 팽창 로브의 배치는, 원형 보어(circular bore)에 있어서 필수적인 원주 방향으로의 팽창 로브의 만곡(curvature)이 최소치로 저감될 수 있게 한다. 원주 방향으로 매우 만곡된 팽창 로브는 팽창 요소의 수월한 팽창을 방지하는데, 이는 팽창시에는 팽창 로브 그 자체가 구부려져야 하기 때문이다.

적어도 2개의 팽창 로브 사이의 리세스는 바람직하게는 회전 방지 장치의 제1의 부분에 상보적이 되도록 구성된다. 이 경우에, 리세스는 대안적으로 회전 방지 장치의 제2의 부분을 형성한다. 회전 방지 장치의 2개의 상이한 다른 형태의 제2의 부분이 제공되는 것이 특히 유익하다. 예를 들면, 하나 이상의 팽창 로브에는 개구부가 제공될 수 있고, 팽창 로브들 사이에 리세스가 위치될 수 있다. 따라서, 원주 방향으로의 섕크부의 아주 작은 회전에도 회전 방지 장치의 제1의 부분은 회전 방지 장치의 제2의 부분에 접촉하게 되는 것이 보장되며, 이 제2의 부분은 제1의 부분에 상보적이며 제1의 부분과 함께 회전 방지 장치를 형성한다.

본 발명에 따른 고정 요소의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 팽창 요소의 고리 형상의 본체에는 반경방향 내측으로 향한 스톱 칼라(stop collar)가 배치된다. 이는 섕크부의 팽창부 몸체 상에 팽창 요소의 한정된 멈춤 지점(stop point)을 제공한다. 바람직하게는, 스톱 칼라에 상보적인 스톱 숄더가 팽창부 몸체에 형성된다. 스톱 숄더는 스톱 칼라와 함께 멈춤 요소로 기능하며, 팽창 요소와 팽창부 몸체 사이의 상대적인 축방향 변위를 제한한다. 따라서, 멈춤 요소는 팽창 요소가 축방향 힘에 의해 천공 구멍 안으로 및/또는 언더컷 안으로 너무 멀리 밀림으로써, 구성부품을 손상시킬 수 있는 천공 구멍의 벽 영역에 유해한 응력의 발생을 초래하는 것을 방지한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 고정 요소의 팽창 요소는 금속제의 스탬핑된 부품, 특히 스탬핑되고 굽혀진 부품이다. 이는 본 발명에 따른 팽창 요소 및 고정 요소의 간단하면서 경제적인 제작을 가능케 한다.

도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여, 본 발명이 아래에 상세히 설명되어 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 구조 요소가 팽창 요소의 팽창에 의해 파괴되는 일 없이 매우 얇은 구조 요소에도 사용될 수 있고, 고정 요소는 작은 개구부만을 갖는 팽창 로브를 구비한 고정 요소보다 더 수월하게 설치될 수 있으며, 팽창 로브가 천공 구멍의 벽에 부딪칠 때 보다 수월하게 변형될 수 있다는 이점을 가지며, 팽창 요소가 회전 방지 장치의 제2의 부분으로서 추가적인 구성요소를 구비할 필요가 없고, 팽창 요소 및 고정 요소가 간단하면서 경제적으로 제작이 가능한 등의 효과를 갖는다.

도 1은 미팽창 상태의 본 발명에 따른 고정 요소를 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 제1의 팽창 상태의 본 발명에 따른 고정 요소를 도시하는 사시도.
도 4는 제2의 팽창 상태의 본 발명에 따른 고정 요소를 도시하는 사시도.
도 5는 굽혀지지 않은 상태의 스탬핑된 부품 형태의 팽창 요소를 도시하는 사시도.
도 6은 도 5의 스탬핑된 부품의 팽창 로브를 도시하는 평면도.

도 1과 도 2는 언더컷(undercut)을 갖는 천공 구멍(도시하지 않음) 안으로 도입 방향(E)으로 삽입 가능한 형태의, 미팽창 상태의 본 발명에 따른 고정 요소(1)를 도시한다. 도입 방향(E)은 고정 요소(1)의 종방향 축(A)에 평행하다. 고정 요소(1)는 언더컷 천공 구멍(도시하지 않음)에 고정되는 언더컷 앵커의 형태이다. 고정 요소(1)는 섕크부(shank portion: 2)와, 팽창 요소(3), 및 팽창 슬리브(4)로 구성된다.

섕크부(2)는 원통부(5)와, 도입 단부에서 상기 원통부에 결합되고, 섕크부(2)의 전방 단부를 형성하는 원뿔부(6)를 갖는 원뿔형 볼트(cone bolt)이다. 원통부(5)는 외부 나사산 형태의 하중 부여 수단(7)을 구비한다. 하중 부여 수단(7)은 예를 들면, 마찬가지로 도시하지 않은 하중 감당 구조에 고정 요소(1)를 고정하는 기능을 한다. 원뿔부(6)는 도입 방향(E)으로 직경이 증가하는 팽창부 몸체(8)를 형성한다. 팽창부 몸체(8)는 팽창 요소(3)가 도입 방향(E)으로 원뿔부(6)에 눌려질 때 팽창 요소(3)가 팽창되게 한다. 원통부(5)와 원뿔부(6) 사이의 전이부(transition)에서, 원뿔부(6)의 직경은 원통부(5)의 직경보다 더 크며, 그 결과 원통부(5)보다 더 반경방향으로 돌출하며 스톱 숄더(stop shoulder: 9)를 형성하는 원형의 환상 표면(annular surface)이 형성된다. 도입 방향의 전방에 있는 원뿔부(6)의 부분에는, 회전방지 장치의 제1의 부분(11)으로서 러그형(lug-like) 돌기부(10)가 배치된다. 러그형 돌기부(10)는 원뿔형의 원뿔부(6)의 외측벽(12) 너머로 반경방향으로 즉, 종방향 축(A)에 수직하게 볼록하게 돌출한다.

팽창 요소(3)는 그 후방 단부에, 폐쇄 슬리브의 형태로 섕크부(2)의 원통부(5)를 감싸는 고리 형상의 본체(13)를 구비한다. 본체(13)에는 그 도입 단부에, 리세스(recess: 15)에 의해 원주 방향으로 서로 이격된 4개의 팽창 로브(14)가 배치된다. 고리 형상의 본체(13)의 후방 단부에는, 섕크부(2)의 스톱 숄더(9)와 함께 멈춤 요소로 기능하는 반경방향으로 내측으로 향한 스톱 칼라(stop collar: 16)가 형성된다. 팽창 로브(14) 각각은, 사방이 둘러싸이고 해당 팽창 로브(14)의 대략적으로 중앙에 배치된 개구 형태의 개구부(17)를 갖는다. 개구부(17)의 결과로, 팽창 로브(14)에는 천공 구멍(도시하지 않음)의 언더컷(마찬가지로 도시하지 않음)에 맞물리는 전방 맞물림 영역(18)과 2개의 리브(ribs: 22)를 갖는 고리형 벽(21)이 형성되며, 2개의 리브(22) 각각은 맞물림 영역(18)과 본체(13)를 서로 결합하는 힌지형 굽힘 지점(bending location: 19)을 갖는다. 개구부(17)의 결과로, 힌지형 굽힘 지점(19)은 수월하게 굽혀지도록 형성된다. 따라서, 도입 방향(E)의 비교적 작은 축방향 하중도, 팽창 요소(3)가 섕크부(2)의 원뿔부(6)에 눌려지는 결과로서 개구부(17)와 벽(21)을 갖는 팽창 로브(14)를 반경방향 외측으로 팽창시키기에 충분하다. 맞물림 영역(18)은 천공 구멍의 벽과 고정 요소(1)의 사이에 큰 힘을 전달하기에 충분하도록 견고하며 안정적이다.

팽창 로브(14)의 면적의 상당 부분을 차지하는 비교적 큰 개구부(17)의 결과로, 벽(21)은 비교적 얇으며 그에 따라 수월하게 변형될 수 있다. 벽(21)은 아치형 맞물림 영역(18)에 의해 서로 결합된 리브(22)를 갖는 고리 형상이다. 리브(22)는 비교적 세장형(細長型)이며, 이는 도 5와 도 6에 분명하게 도시되어 있다. 리브(22)의 세장성은 이들 리브가 보다 용이하게 압축될 수 있게 한다. 맞물림 영역(18)의 아치 형태의 결과로서, 팽창 로브(18)의 전방 단부가 천공 구멍의 벽에 부딪칠 때 맞물림 영역(18)에 가해지는 압축력은 이 맞물림 영역(18)을 통하여 리브(22)에 전달된다. 리브에 압축력이 가해지며, 맞물림 영역(18)과 리브(22) 사이의 원주 방향으로의 간격에 의해서 및 리브(22)의 경사짐에 의해서 리브(22)에는 추가적으로 굽힘 모멘트가 작용한다. 외측 반경(R)을 갖는 원형 고리의 일부로서 구성된 맞물림 영역(18)의 아치 형태에 의해, 맞물림 영역(18)은 비교적 안정적인 아치의 기능을 한다. 압축력의 작용에 의해, 맞물림 영역(18)이 약간 변형되기는 하나, 압축력은 그 세장형으로 인해 비교적 작으면서 비교적 정확하게 한정 가능한 하중 하에서 변형되는 리브(22)에 주로 전달된다. 이는 예를 들면, 팽창 요소(3)가 팽창될 때 발생할 수 있는, 종방향 축(A) 방향으로 작용하는 큰 힘이 팽창 로브(14)에 의해 천공 구멍에 전달되지 않게 되는 이점을 갖는다.

팽창 로브(14)와 개구부(17) 모두는 팽창 로브(14)의 자유단 방향으로 즉, 도 5와 도 6에 도시된 굽혀지지 않은 스탬핑된 부품의 경우에 반경방향으로 맞물림 영역(18)쪽으로 테이퍼져있다. 상기 테이퍼의 선단각(point angle: α)은 30°이며, 일반적으로 20°내지 40°의 각도가 바람직하고, 리브(22)의 폭(B)은 대체로 일정하게 유지된다. 이 경우에, 리브(22)의 길이(L)는 반경방향으로 개구부(17)의 높이(H)와 개략적으로 일치될 수 있으며, 그에 따라 리브(22)의 세장비 즉, 높이(H) 대 폭(B)의 비는 대략적으로 2.2이다. 이는 팽창 로브(14)의 변형성을 증진시킨다. 테이퍼의 결과로서, 원형 고리 형상의 맞물림 영역(18)은 비교적 작고 안정적인 반면에, 리브(22)는 비교적 길다. 압축력의 작용시에, 아치 기능을 하는 맞물림 영역(18)은 압축력을 리브(22)에 직접 전달하게 되며 리브(22)에 추가적인 굽힘 모멘트를 발생시키게 된다. 리브(22)는 용이하게 압축될 수 있고 한정된 방식으로 변형된다. 본 발명에 따른 고정 요소(1)는 따라서, 구조 요소가 팽창 요소(1)의 팽창에 의해 파괴되는 일 없이 매우 얇은 구조 요소에도 또한 사용될 수 있다.

팽창 슬리브(4)는 중공의 원통형 몸체 형태이며, 그 공동부(cavity)는 섕크부(2)의 원통부(5)의 외경과 실질적으로 일치하는 내경을 갖는 원통형 보어(cylindrical bore: 20)의 형태이다. 예를 들면 해머 장치(hammering device: 도시하지 않음)에 의해 가해진 축방향 힘에 의해 도입 방향(E)으로 팽창 슬리브(4)가 이동하게 되면, 스톱 칼라(16)가 섕크부(2)의 스톱 숄더(9)에 부딪칠 때까지 팽창 슬리브(4)는 팽창부 몸체(8)를 통하여 팽창 요소(3)에 압력을 가한다. 그리고 나면 축방향 힘의 증가에도 팽창 요소(3)를 도입 방향(E)으로 더 이상 이동시킬 수 없다. 따라서, 팽창 요소(3)의 과도한 팽창이 배제된다. 팽창 요소(3)가 팽창부 몸체(8)에 눌려지는 결과로, 팽창 로브(14)는 반경방향 외측으로 펼쳐지며 이렇게 함으로써 힌지형 굽힘 지점(19)의 영역에서 구부려진다. 팽창 상태가 도 3과 도 4에 도시되어 있다.

고정 요소(1)가 천공 구멍 내에 설치되어 팽창되고 나면, 고정 요소(1)가 천공 구멍 내에서 함께 회전하는 일 없이, 외부 나사산의 형태를 취하는 하중 부여 수단(7) 위로 너트(도시하지 않음)가 나사체결될 수 있도록, 고정 요소(1)는 회전 방지 장치를 갖는다. 회전 방지 장치의 제1의 부분(11)은 팽창부 몸체(8)의 원뿔부(6)에 있는 러그형 돌기부(10)에 의해 제공된다. 회전 방지 장치의 제2의 부분은 도 3에 도시된 바와 같이 팽창 상태에서 개구부(17)와 러그형 돌기부(10)가 서로 교합 맞물림 상태가 될 수 있도록 러그형 돌기부(10)에 상보적이 되도록 구성된 개구부(17)에 의해 형성되거나, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 2개의 팽창 로브(14) 사이의 리세스(15)가 회전 방지 장치의 제2의 부분으로 기능할 수 있다. 이러한 목적으로, 리세스(15)는 팽창 상태에서 마찬가지로 러그형 돌기부(10)와 교합 맞물림 상태가 될 수 있도록 구성된다. 천공 구멍 내에서 고정 요소(1)가 팽창될 때, 팽창 후에 러그형 돌기부(10)는 개구부(17) 또는 리세스(15)에 맞물려진다. 섕크부(2)에 대한 팽창 요소(3)의 정렬 상태에 따라, 회전 방지 장치의 제1의 부분(11)이 회전 방지 장치의 제2의 부분에 맞물리기까지는 고정 요소(1)의 원주 방향으로 매우 작은 회전 운동만이 필요하다. 맞물려지고 나면, 회전 방지 장치는 너트에 의해 가해지는 회전 모멘트를 팽창된 팽창 요소(3)를 통하여 마찰 맞물림에 의해 천공 구멍(도시하지 않음)에 전달한다. 그래서 천공 구멍 내에서의 고정 요소(1)의 동시 회전이 확실하게 방지된다.

고정 요소(1)의 팽창 요소(3)는 금속제의 스탱핑되고 굽혀진 부품 형태로 제작된다. 섕크부(2)도 마찬가지로 금속으로 구성되며 냉간 가공에 의해 비용 효과적으로 제작된다. 하지만, 팽창 슬리브(4)는 섬유 강화 플라스틱으로 구성되며 사출 성형 공정으로 제작된다. 따라서 본 발명에 따른 고정 요소(1)는 제작에 있어서 비용 효과적이며, 그 형상으로 인해 장착이 용이하고 효율적이다.

1: 고정 요소 2: 섕크부
3: 팽창 요소 4: 팽창 슬리브
5: 원통부 6: 원뿔부
7: 하중 부여 수단 8: 팽창부 몸체
9: 스톱 숄더 10: 러그형 돌기부
11: 회전 방지 장치의 제1의 부분 12: 외측벽
13: 본체 14: 팽창 로브
15: 리세스 16: 스톱 칼라
17: 개구부 18: 맞물림 영역
19: 힌지형 굽힘 지점 20: 보어
21: 벽 22: 리브
E: 도입 방향 A: 종방향 축
R: 맞물림 영역(18)의 외측 반경 B: 리브(22)의 폭
L: 리브(22)의 길이 H: 개구부(17)의 높이
α: 선단각

Claims (13)

1. 언더컷 천공 구멍(undercut drilled hole)에 고정하는 고정 요소(1)로서,
   섕크부(shank portion: 2)와 팽창 요소(3)를 구비하고,
   상기 섕크부(2)에는 상기 팽창 요소(3)를 팽창시키는 팽창부 몸체(8)와 하중 부여 수단(load-applicaton means: 7)이 배치되며,
   상기 팽창 요소(3)는 슬리브형인,
   고정 요소(1)에 있어서,
   상기 팽창 요소(3)는 고리 형상의 본체(13)를 구비하는 것과,
   상기 본체(13)에는 그 도입 단부에 팽창 로브(expansion lobe: 14)가 배치되는 것과,
   상기 팽창 로브(14)는 개구부(17)를 구비하는 것을
   특징으로 하는 고정 요소.
2. 제1항에 있어서, 상기 팽창 로브는 2개의 리브(ribs: 22)와 맞물림 영역(18)을 포함하는 고리형 벽(21)으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 고정 요소.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 맞물림 영역(18)은 대체로 아치 형태인 것을 특징으로 하는, 고정 요소.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 팽창 로브(14)는 그 자유단 쪽으로 테이퍼진 것을 특징으로 하는, 고정 요소.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구부(17)는 상기 팽창 로프(14)의 상기 자유단 쪽으로 테이퍼진 것을 특징으로 하는, 고정 요소.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섕크부(2)에는 특히 러그형(lug-like) 돌기부(10) 형태인 회전 방지 장치의 제1의 부분(11)이 배치되는 것을 특징으로 하는, 고정 요소.
7. 제6항에 있어서, 상기 팽창 로브(14)의 상기 개구부(17)는 상기 회전 방지 장치의 상기 제1의 부분(11)에 상보적이 되고 상기 회전 방지 장치의 상기 제1의 부분(11)과 함께 상기 회전 방지 장치를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 고정 요소.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 본체(13)에는 리세스(recess: 15)에 의해 원주 방향으로 서로 이격된 적어도 2개의 팽창 로브(14)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 고정 요소.
9. 제8항에 있어서, 상기 리세스(15)는 상기 회전 방지 장치의 상기 제1의 부분(11)에 상보적이 되고 상기 회전 방지 장치의 상기 제1의 부분(11)과 함께 상기 회전 방지 장치를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 고정 요소.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고리 형상의 본체(13)에는 반경방향 내측으로 향한 스톱 칼라(stop collar: 16)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 고정 요소.
11. 제10항에 있어서, 상기 팽창부 몸체(8)에는 상기 스톱 칼라(16)와 함께 상기 팽창 요소(3)와 상기 팽창부 몸체(8) 사이의 상대적인 축방향 이동을 제한하는 멈춤 요소(stop element)로서 기능하는 스톱 숄더(9)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 고정 요소.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 팽창 요소(3)는 스탬핑된 부품(stamped component), 특히 스탬핑되고 굽혀진 부품인 것을 특징으로 하는, 고정 요소.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고리 형상의 본체(13)는 그 자체가 폐쇄된 것을 특징으로 하는, 고정 요소.

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