WO1998002666A1 - Steckdübel - Google Patents

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WO1998002666A1
WO1998002666A1 PCT/EP1997/003682 EP9703682W WO9802666A1 WO 1998002666 A1 WO1998002666 A1 WO 1998002666A1 EP 9703682 W EP9703682 W EP 9703682W WO 9802666 A1 WO9802666 A1 WO 9802666A1
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plug
shaft
dowel
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Wilfried Weber
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Fischerwerke Artur Fischer Gmbh & Co. Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/002—Resiliently deformable pins

Definitions

  • the invention relates to a plug-in plug according to the preamble of claim 1.
  • Plug-in dowels of this type are used for fastenings, in particular in electrical engineering for fastening cables, the holding force of which is not based on the expansion effect of a screw screwed into the dowel, but is generated by movable supporting elements. Two exemplary embodiments of such plug-in dowels are shown in FIG. 4.
  • the support elements shown are formed in one piece with the shaft of the plug-in dowel and generally have a constriction or constriction in the region of their connection to the shaft of the plug-in dowel in such a way that a hinge axis perpendicular to the longitudinal axis of the shaft is formed, about which they are rotated, if the plug is inserted into a hole whose hole diameter is less than the width of the plug.
  • the material of the plug-in dowel located in the area of the hinge axis accordingly generates a relatively low restoring force when the dowel is inserted into the borehole, which in turn ensures a low contact force between the support elements on the one hand and the bore wall in the anchoring base.
  • plug-in anchor anchored in this way in the borehole is subjected to tension due to the weight of the object to be fastened or other external loads, the frictional force, which depends on the contact force and the coefficient of friction between the support elements and the borehole wall, results in a torque which has a set-up effect of the plug-in dowel against the load direction, which tightens the dowel under load in the borehole and thereby increases its holding force.
  • Plug-in dowels with a central shaft on which such support elements are formed on both sides are known, but also plug-in dowels in the form of a U-bracket, the legs of which carry such support segments to the outside.
  • plug-in plugs lies in the simple assembly, all that is required is to place a drill hole in the anchoring base and the plug-in plug is inserted into the hole. Installation times and costs for a screw as with conventional dowels are eliminated. Since the plug does not have to take up a screw, the connection to a holding element, for example for enclosing a cable, can be designed freely.
  • the disadvantage of the known designs is the low restoring force in the area of the hinge axis and thus in the correspondingly low frictional force between the support segments and the bore wall.
  • unfavorable external circumstances e.g. with a very smooth bore wall and with a bore diameter in the upper tolerance range, there are practically no significant friction effects between the bore wall and the support elements, so that the desired set-up effect cannot be produced and consequently only an insufficient holding force of the anchor against external tensile loads is generated.
  • the anchor base consists, for example, of plasterboard.
  • the supporting elements protruding into the cavities of such plates are not sufficiently in their original position, since the plastic joints formed in the region of the joint axis have deformed so much as a result of insertion that only a slight restoration takes place, which does not result in any significant intervention in the Cavities more leads.
  • the known plug-in dowels show a similar behavior in a masonry provided with cavities, e.g. Perforated brick.
  • the basic idea of the invention is that the support elements are no longer formed in one piece with the shaft of the plug-in dowel, but are displaceable and deformable in defined sections of the shaft, the type and extent of the deformation being essentially defined by their position on the respective section.
  • FIG. 1 a longitudinal section of the plug-in plug in the plane Y-Y of FIG. 2,
  • Figure 2 a second longitudinal section through the
  • Push-in dowels in level XX of Figure 1 Figure 3A: a cross section through the plug-in plug in the plane ZZ of Figure 1, and
  • 4A and B side views of plug-in dowels according to the prior art.
  • the plug-in plug consists of a central shaft 10, the part of which protrudes from the borehole B is designed in the usual way, for example as a double clamp for receiving two cables.
  • a first stop element 11 forms the transition to the design according to the invention of the part of the plug which plunges into the borehole B: here, frusto-conical sections 12, 14, 16 alternate with stop elements 13, 15, 17 therebetween, the cross section of the sections 12, 14, 16 can be designed differently, for example elliptically (FIG. 3A), or also circularly (FIG. 3B) or also in the shape of a cloverleaf (FIG. 3C).
  • FIG. 3A elliptically
  • FIG. 3B circularly
  • FIG. 3C cloverleaf
  • the cross-sectional shape of the sections 12, 14, 16 remains unchanged over the length of the shaft, but increases linearly towards the end of the plug-in dowel.
  • the surfaces of the sections 12, 14 lie , 16 thus on the surface of a continuous truncated cone with an elliptical cross section.
  • transition surfaces 11B, 13A, 13B, 15A, 15B and 17A between the sections 12, 14 and 16 are designed conically and form the actual stop surfaces of the stop elements 11, 13, 15, 17.
  • support elements 20, 21, 22 are axially displaceable and deformable, the cross section of which is designed such that a relative displacement of the support elements on them assigned section in the direction of the borehole-side end of the plug leads to a deformation of the support elements, which leads to an increasing contact or an increasing wedging between the plug plug and the inner wall of the borehole, the conical stop surfaces 13A, 15A, 17A limiting the axial displacement movement of the support elements on their assigned section.
  • the support elements (only the position of the support element 20 is considered below) are designed as an elliptical ring, the large semiaxis a of this elliptical ring being larger than the bore diameter d and the small semiaxis b smaller than the bore diameter d.
  • the support elements 20, 21, 22 are seated on their assigned sections 12, 14, 16 as shown in hatching in FIG. 1.

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Abstract

Ein Steckdübel weist auf seinem Schaft (10) mindestens einen Abschnitt auf, dessen Querschnitt sich zum Schaftende/Bohrlochende hin vergrößert, und auf dem mindestens ein Stützelement (12, 14, 16) verformbar und axial verschiebbar zwischen zwei mittels Anschlagelementen (13, 15, 17) definierten Endpositionen gehalten ist. Der Querschnitt dieses Abschnittes, der Innenquerschnitt des ringförmigen Stützelementes und die Außenkontur des Stützelementes sind so aufeinander abgestimmt, daß bei der Einführung des Steckdübels nur ein geringer Reibungswiderstand erzeugt wird, bei Zugbeanspruchung des Steckdübels jedoch ein Aufstell- und Verformungseffekt entsteht, der im wesentlichen durch die Verspreizung und/oder Verklemmung des Stützelementes zwischen Anschlagelement und Bohrlochwandung bedingt ist. Dieser Effekt vergrößert die vom Steckdübel erbringbare Haltekraft.

Description

Steckdübel
Die Erfindung betrifft einen Steckdübel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Für Befestigungen, insbesondere in der Elektrotechnik zum Befestigen von Kabeln, werden derartige Steckdübel verwendet, deren Haltekraft nicht auf der Spreizwirkung einer in den Dübel eingedrehten Schraube beruht, sondern durch bewegliche Stützelemente erzeugt wird. Zwei Ausführungsbeispiele solcher Steckdübel sind in Figur 4 dargestellt.
Die gezeigten Stützelemente sind einstückig mit dem Schaft des Steckdübels ausgebildet und weisen in der Regel im Bereich ihres Anschlusses an den Schaft des Steckdübels eine Verengung oder Einschnürung derart auf, daß eine senkrecht zur Längsachse des Schaftes liegende Gelenkachse gebildet wird, um die sie gedreht werden, wenn der Steckdübel in ein Bohrloch eingesteckt wird, dessen Lochdurchmesser geringer ist als die Breite des Steckdübels. Das im Bereich der Gelenkachse befindliche Material des Steckdübels erzeugt beim Einstecken des Dübels in das Bohrloch dementsprechend eine relativ geringe Rückstellkraft, die ihrerseits für eine geringe Anlagekraft zwischen den Stützelementen einerseits und der Bohrungswandung im Verankerungsgrund sorgen.
Wird der derart im Bohrloch verankerte Steckdübel durch das Gewicht des zu befestigenden Gegenstandes oder anderer äußerer Lasten auf Zug beansprucht, ergibt sich durch die Reibungskraft, die von der Anlagekraft und dem Reibungskoeffizienten zwischen den Stützelementen und der Bohrlochwandung abhängt, ein Drehmoment, das einen Aufstell effekt des Steckdübels entgegen der Lastrichtung erzeugt, durch den sich der Dübel bei Belastung im Bohrloch verspannt und dadurch seine Haltekraft erhöht. Bekannt sind Steckdübel mit einem zentralen Schaft, an dem beid- seitig solche Stützelemente angeformt sind, aber auch Steckdübel in Form eines U-Bügels, dessen Schenkel nach außen solche Stützsegmente tragen.
Der entscheidende Vorteil solcher Steckdübel liegt in der einfachen Montage, es muß lediglich ein Bohrloch im Verankerungsgrund gesetzt werden und der Steckdübel in das Loch eingesteckt werden. Montagezeiten und Kosten für eine Schraube wie bei konventionellen Dübeln entfallen. Da der Steckdübel keine Schraube aufnehmen muß, kann der Anschluß zu einem Halteelement, beispielsweise zur Umschließung eines Kabels, frei gestaltet werden.
Der Nachteil der bekannten Ausführungen liegt in der geringen Rückstell kraft im Bereich der Gelenkachse und damit in der entsprechend geringen Reibungskraft zwischen Stützsegmenten und Bohrungswand. Bei ungünstigen äußeren Umständen, z.B. bei sehr glatter Bohrungswandung und bei einem Bohrungsdurchmesser im oberen Toleranzbereich entstehen praktisch keine nennenswerten Reibungseffekte mehr zwischen Bohrungswandung und Stützelementen, so daß der gewünschte Aufstell- effekt nicht erzeugt werden kann und folglich nur noch eine ungenügende Haltekraft des Dübels gegen äußere Zuglasten erzeugt wird.
Besonders nachteilig wirkt sich diese geringe Aufstellkraft aus, wenn der Ankergrund beispielsweise aus Gipskartonplatten besteht. Die in die Hohlräume solcher Platten hineinragenden Stützelemente stellen sich nicht ausreichend in ihre ursprüngliche Lage auf, da sich durch das Einschieben die im Bereich der Gelenkachse gebildeten Kunststoffgelenke so stark deformiert haben, daß nur noch eine geringe Rückstellung erfolgt, die zu keinem nennenswerten Eingriff in die Hohlräume mehr führt. Ein ähnliches Verhalten zeigen die bekannten Steckdübel in einem mit Hohlräumen versehenen Mauerwerk wie z.B. Lochziegel .
Ein weiterer Nachteil der bekannten Steckdübel ist darin zu sehen, daß selbst bei ausreichendem Aufstelleffekt und damit guter Verspannung des Dübels im Bohrloch, die maximal erreichbaren Auszugswerte dann von der Abscherfestigkeit der relativ schmal ausgebildeten Gelenkachse begrenzt wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen bekannten Steckdübel so zu verbessern, daß unter allen praktischen Einsatzbedingungen eine erhöhte Haltekraft erreicht wird.
Erfindungsgemäß wir diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß die Stützelemente nicht mehr einstückig mit dem Schaft des Steckdübels ausgebildet sind, sondern in definierten Abschnitten des Schaftes verschiebbar und verformbar sind, wobei Art und Umfang der Verformung durch ihre Position auf dem jeweiligen Abschnitt wesentlich definiert sind. Daraus ergibt sich eine Art "Automatik" insoweit, als daß bei zunehmender Lastbeanspruchung des Steckdübels eine auch nur geringfügige Bewegung des Schaftes aus dem Bohrloch zu einer zunehmenden Verspannung oder Verkeilung dieser Stützelemente im Bohrloch aufgrund der durch eine solche Bewegung veränderten Positionierung der Stützelemente auf dem ihnen zugeordneten Abschnitt führt und damit zu einer entsprechenden Formänderung des Stützelementes, die zu einer Erhöhung der Reibungskraft zwischen Steckdübel und Bohrlochwandung führt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Steckdübels wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:
Figur 1: Einen Längsschnitt des Steckdübels in der Ebene Y-Y der Figur 2,
Figur 2: einen zweiten Längsschnitt durch den
Steckdübel in der Ebene X-X der Figur 1, Figur 3A: einen Querschnitt durch den Steckdübel in der Ebene Z-Z der Figur 1, und
Figur 3B und C: Querschnitte entsprechend Figur 3A mit alternativen Querschnittsformen des Schaftes,
Figur 4A und B: Seitenansichten von Steckdübeln nach dem Stand der Technik.
Der Steckdübel besteht aus einem zentralen Schaft 10, dessen aus dem Bohrloch B herausragender Teil in üblicher Weise, beispielsweise als Doppelklammer zur Aufnahme von zwei Kabeln, ausgebildet ist.
Ein erstes Anschlagelement 11 bildet den Übergang zu der erfindungsgemäßen Gestaltung des in das Bohrloch B eintauchenden Teils des Steckdübels: Hier wechseln sich kegel stumpfartige Abschnitte 12,14,16 mit dazwischen liegenden Anschlagelementen 13,15,17 ab, wobei der Querschnitt der Abschnitte 12,14,16 unterschiedlich gestaltet sein kann, beispielsweise elliptisch (Figur 3A), oder auch kreisförmig (Figur 3B) oder auch kleeblattförmig (Figur 3C). Im folgenden soll die in Figur 3A dargestellte Ausführung betrachtet werden.
Die Querschnittsform der Abschnitte 12,14,16 bleibt in diesem Sinne unverändert über die Länge des Schaftes hinweg, nimmt aber linear zum Ende des Steckdübels hin zu, beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur 1 in Verbindung mit Figur 3A liegen die Oberflächen der Abschnitte 12,14,16 somit auf dem Mantel eines durchgehenden Kegelstumpfes mit elliptischem Querschnitt.
Die Übergangsflächen 11B,13A,13B,15A,15B und 17A zwischen den Abschnitten 12,14 und 16 sind konisch ausgeführt und bilden die eigentlichen Anschlagflächen der Anschlagelemente 11,13,15,17.
Auf den Abschnitten 12,14,16 sind Stützelemente 20,21,22 axial verschiebbar und verformbar gehalten, deren Querschnitt so ausgelegt ist, daß eine Relativverschiebung der Stützelemente auf ihrem zugeordneten Abschnitt in Richtung zum bohrlochseitigen Ende des Steckdübels zu einer Verformung der Stützelemente führt, die zu einer zunehmenden Anlage oder einer zunehmenden Verkeilung zwischen Steckdübel und Bohrlochinnenwandung führen, wobei die konischen Anschlagflächen 13A,15A,17A die Axialverschiebungsbewegung der Stützelemente auf ihrem zugeordneten Abschnitt begrenzen.
Bei der in Figur 1 und 3A dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Stützelemente (im folgenden wird nur die Position des Stützelementes 20 betrachtet) als elliptischer Ring ausgebildet, wobei die große Halbachse a dieses elliptischen Ringes größer als der Bohrungsdurchmesser d ist, die kleine Halbachse b kleiner als der Bohrungsdurchmesser d. In ihrer unbeanspruchten Position sitzen die Stützelemente 20,21,22 auf den ihren zugeordneten Abschnitten 12,14,16 so auf, wie dies in Figur 1 schraffiert dargestellt ist. Beim Einstecken des Dübels in das Bohrloch B schmiegen sich die Ringflächen der Stützelemente an die zum Halteende des Steckdübels zeigenden Übergangsflächen 11B,13B und 15B an, so daß infolge der schwach glockenähnlichen Querschnittsstruktur sich nur ein geringer Reibungswiderstand aufgrund der Stutzelemente beim Einstecken des Dübels ergibt. Diese Position ist in Figur 1 mit 20',21' und 22' gekennzeichnet.
Liegt nun am Steckdübel 10 eine äußere Last an, so bewirkt diese, daß ein AufStelleffekt bei der eintretenden Verformung der Stützelemente auftritt, der zu einer Zunahme des Reibungswiderstandes und damit der Haltekraft führt. Führt die äußere Last zu einer geringfügigen Axialbewegung des Steckdübels aus dem Bohrloch heraus, so gleiten die Stützelemente auf ihrem Abschnitt 12,14 oder 16 nach hinten, wobei der zunehmende Querschnitt des Abschnittes zu einer zunehmenden Verspreizung der Stützelemente führt, bis diese im Extremfall schließlich an der zum Bohrlochende zeigenden Übergangsfläche 13A,15A,17A anliegen und sich dort verkeilen, wie dies in Figur 1 in den Positionen 20",-21" und 22" angedeutet ist. Die Formgebung der Stützelemente bewirkt also einerseits ein Einknicken beim Einführen des Steckdübels infolge der Reduzierung des Maßes a auf den Bohrlochdurchmesser d, andererseits einen Aufstelleffekt mit zunehmender Klemmung zwischen Steckdübel und Bohrlochwandung.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Steckdübel mit mindestens einem in ein Bohrloch einzuführenden Schaft, an dem sich Stützelemente befinden, die sich bei einer am Schaft aus dem Bohrloch ziehenden Last gegen die Bohrlochwand abstützen und so die Haltekraft erhöhen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (10) mindestens einen Abschnitt (12...) aufweist, dessen Querschnitt sich zum Schaftende/Bohrlochende hin vergrößert, und daß auf diesem Abschnitt (12...) mindestens ein Stützelement (20) verformbar und axial verschiebbar zwischen zwei mittels Anschlagelementen (11,13) definierten Endpositionen (20',20") gehalten ist.
2. Steckdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verschieben des Stützelements auf dem Abschnitt in Richtung von dessen abnehmenden Querschnitt hin beim Einstecken des Schaftes (10) in das Bohrloch (B) eine Verformung des Stützelementes derart eintritt, daß sich dessen Außenkontur an den Bohrlochdurchmesser (d) anpaßt, ohne das Einstecken wesentlich zu behindern.
3. Steckdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Abschnitts, der Innenquerschnitt des ringförmigen Stützelementes, und die Außenkontur des Stützelementes so aufeinander abgestimmt sind, daß beim Verschieben des Stützelements auf dem Abschnitt in Richtung von dessen zunehmenden Querschnitt bei äußerer Last am Schaft hin eine Verformung des Stützelementes derart eintritt, daß dieses sich zwischen Schaft und Bohrlochwandung zunehmend verkeilt, anpreßt und/oder verspreizt.
4. Steckdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abschnitte (12,14,16) des Schaftes (10) aufeinanderfolgen, die durch die Anschlagelemente (11,13,15,17) voneinander getrennt sind.
5. Steckdübel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen der aufeinanderfolgenden Abschnitte (12,14,16) auf einer gemeinsamen Kegel stumpffläche liegen.
6. Steckdübel nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Anschlagelement (11...) kegelförmige Übergangsflächen (11A,11B;... ) zu den jeweils angrenzenden Abschnitten hin aufweist, an die sich die Stützelemente (20,21,22) jedes Anschlagelementes zumindest teilweise in ihren Endpositionen anlegen, und sich so ihre Randbereiche dort mit der Bohrungswandung verkeilen.
7. Steckdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Abschnitts (12...) kreisförmig, elliptisch oder sternförmig ist.
8. Steckdübel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des Stützelements (20) elliptisch ist, wobei die große Halbachse (a) größer als der Bohrungsdurchmesser (d) und die kleine Halbachse (b) kleiner als der Bohrungsdurchmesser (d) ist.
9. Steckdübel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das scheibenförmige Stützelement (20) einen in der Ebene der Schaftachse schwach glockenförmigen Querschnitt mit verstärktem Randbereich aufweist, wobei die offene Seite dieser Glockenstruktur in Richtung des sich verjüngenden Abschnitts (12...) zeigt.
10. Steckdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (20) aus einem Thermoplasten spritzgegossen sind.
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