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Formschlüssig setzbarer Dübel
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Die Erfindung betrifft ein« ion einer mit einer radial umlaufenden
Hinterschnittfläche versehenen Bohrung formschlüssig und spreizdruckfrei setzbaren
Dübel mit einem dem Durchmesser der Bohrung im wesentlichen entsprechenden und in
die Bohrung einführbaren Dübel körper, an dem Riegelelemente gehaltert sind, deren
zur Bohrungsmündung weisende Enden von einer innerhalb des Durchmessers der Bohrung
liegenden Lage in eine Lage verschwenkbar sind, in welcher sie zumindest teilweise
über den Durchmesser des Dübelkörpers vorstehen und die Hinterschnittfläche der
Bohrung verriegelnd hintergreifen.
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Es ist ein Dübel dieser Art bekannt (DT-OS 25 33 066), bei dem der
ixibelkörper aus einer in die Bohrung einsetzbaren schweren Hülse besteht, die im
Bereich ihres
bohrungsinneren Endes mit Ausnehmungen versehen ist,
in denen flügelartige Riegelelemente angeordnet sind, die von einer Feder in die
ausgeschwenkte Lage vorgespannt sind, in welcher ihre zur Bonrungsmündung weisenden
rückwärtigen Enden die Hinterschnittfläche der Bohrung zu hintergreifen vermögen.
Vor dem Einführen dieses Dübels in die zugehörige Bohrung werden die Riegelelemente
von einem Ring in der eingeschwenkten Lage gehalten, wobei der Ring so auf der Außenseite
der Riegelelemente angeordnet ist, daß er beim Einschieben des Dübels in die Bohrung
von den Riegelelementen heruntergeschoben wird. Alternativ hierzu sind auch Ausgestaltungen
des Dübels bekannt, bei denen radial verschieblich in Ausnehmungen der Hülse geführte
Riegelelemente durch einen Nocken oder Spreizkörper aus der innerhalb des Bohrungsdurchmessers
befindlichen zurückgezogenen Stellung in die vorgeschobenen Verriegelungsstellungen
verstellbar sind. Zur Verriegelung muß dann ein spezielles Werkzeug in den Dübel
eingeführt werden, mit dem der Nocken oder Spreizkörper gedreht wird. Zur Befestigung
von Werkstücken weisen diese bekannten Dübel in ihrem der Bohrungsmündung zugewandten
Ende ein Innengewinde auf, in welches das Werkstück haltende Schrauben eingedreht
werden können. In Jedem Falle muß bei den bekannten Dübeln aber so verfahren werden,
daß zunächst der Dübel in der vorbereiteten mit Hinterschnitt versehenen Bohrung
gesetzt wird, worauf das Werkstück in der vorgesehenen Lage über der Bohrung aufgesetzt
und dann die eigentliche Befestigungsschraube durch die Befestigungsbohrung des
Werkstücks in den Dübel eingeführt und festgeschraubt wird. Diese
Verfahrensweise
ist nicht nur aufwendig, sondern hat auch den Nachteil, daß vor der Befestigung
des Werkstücks sorgfältig kontrolliert werden muß, ob alle vorgesehenen Bohrungen
auch wirklich mit einem Diibel versehen sind. Wenn nämlich versehentlich in einer
oder mehreren Bohrungen kein Dübel gesetzt ist, muß das möglicherweise bereits mit
mehreren Schrauben befestigte Werkstück wieder abgenommen und nach Setzen der fehlenden
Dübel erneut befestigt werden.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen formschlüssig
und spreizdruckfrei an einer Hinterschnittfläche einer Bohrung setzbaren Dübel zu
schaffen, der nicht vormontiert werden muß, sondern in der sogenannten Durchsteckmontage
eingesetzt werden kann.
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Außerdem sollen die Riegelelemente zwangsläufig in die Verriegelungsstellung
verschwenkt werden, ohne daß hierzu ein gesondertes Werkzeug erforderlich ist.
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Ausgehend.von einem Dübel der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dübelkörper ein am bohrungsinneren Ende
eines langgestreckten Befestigungsbolzens angeordnetes Kopfstück relativ geringer
Höhe ist, auf dem die bohrungsinneren Enden der zu einer den Befestigungsbolzen
umschließenden dickwandigen zylindrischen Hülse zusammengeschlossenen Riegelelemente
aufsitzen, daß der Befestigungsbolzen einen zwischen die zur Bohrungsmündung weisenden
Enden der Riegelelemente eingreifenden, sich zum Bohrungsinnern konisch verjüngenden
Bauteil aufweist, so daß bei einer Verschiebung des Kopfstücks in Richtung zur Bohrungsmündung
die
rücwärtigen Enden der Riegelelemente zwangsläufig radial nach
außen verschwenkt werden, und daß der Befestigungsbolzen an seinem äußeren Ende
einen Schraubenkopf oder eine auf ein Gewinde des Befestigungsbolzens aufgeschraubte
Mutter trägt. Der so ausgebildete Dübel ist in Durchsteckmontage setzbar, wobei
der aus der Befestigungsbohrung des Werkstücks vortretende Schraubenkopf bzw. die
Mutter sowie die gegebeiienfalls vorgesehene Unterlegscheibe auf den ersten Blick
zeigen, wo ein Dübel gesetzt ist und wo noch eine Befestigung erfolgen muß.
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Der sich konisch verjüngende Bauteil wird vorzugsweise von dem sich
konisch verjüngenden bohrungsinneren Ende einer langgestreckten, längsverschieblich
auf dem Befestigungsbolzen aufgesetzten Hülse gebildet, deren Länge etwa gleich
dem Abstand des Hinterschnitts der Bohrung von der Oberseite des zu befestigenden
Werkstücks zuzüglich des zum Ausschwenken der Riegelelemente erforderlichen Spannwegs
bemessen ist. Da die Länge der Hülse von der Tiefe der Hinterschnittfläche in der
Bohrung und der Dicke des zu befestigenden Werkstücks abhängt, ist es empfehlenswert,
zur Herstellung der Hinterschnittbohrung ein Werkzeug zu verwenden, welches einen
auf die erforderliche Tiefe der Hinterschnittfläche eingestellten oder einstellbaren
Tiefenanschlag aufweist, wobei zur Berücksichtigung der Werkstückdicke das Aufbohren
der Hinterschnittfläche zweckmäßigerweise bei angesetztem Werkstück oder - falls
das Werkstück zu schwer oder sperrig ist -mit einer der Werkstückdicke entsprechenden
Distanzhülse erfolgt.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird der sich
konisch verjüngende Bauteil von einem konischen Abschnitt des Befestigungsbolzens
selbst gebildet, dessen sich an den konischen Abschnitt zur Bohrungsmündung hin
anschließendes* Schaft einen im wesentlichen dem Durchmesser der Bohrung entsprechenc'en
bzw. nur geringfügig kleineren Durchmesser hat.
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Dadurch wird in dem kritischen, auf Scherung beanspruchten Bereich
des Befestigungsbolzens eine große Querschnittsfläche zur Verfügung gestellt.
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Um zu verhindern, daß der Dübel sich beim Setzen in der Bohrung insgesamt
drehen kann und die Riegelelemente dann nicht ausgeschwenkt und an der Hinterschnittfläche
verriegelt werden, weist das Kopfstück in erfindungsgemäßer Weiterbildung an der
Wandung der Bohrung angreifende Einrichtungen zur Verhinderung einer Verdrehung
auf. Diese Einrichtungen können beispielsweise von einem auf einer Eindrehung des
Kopfstücks angeordneten Ring mit sternartig radial von ihm vortretenden elastisch
verformbaren Haltekrallen gebildet sein, wobei sich dann die Herstellung des Rings
einschließlich der Haltekrallen aus Kunststoff anbietet, da dann eine preiswerte
Herstellung im Kunststoff-Spritzgußverfahren möglich ist.
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Alternativ können dagegen auch aus federelastischem Metallblech ausgestanzte,
den für die Schraubensicherung verwendeten Sternscheiben ähnliche Elemente oder
aus elastischem Draht mit vorspringenden Enden hergestellte Drehsicherungen vorgesehen
werden.
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Es empfiehlt sich, den Befestigungsbolzen zumindest an seinem bohrungsinneren
Ende mit Gewinde zu versehen und in ein komplementäres Gegengewinde des kopfstücks
einzuschrauben. Die wirksame Bolzenlänge kann damit in gewissem Umfange verändert
werden und - bei Verwendung eines Befestigungsbolzens mit festem Schraubenkopf -
dient die Gewindeverbindung. zur Erzeugung des Anzuges des Kopfstücks beim Aufspreizen
der Riegelelemente.
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Wenn auf dem äußeren Ende des Befestigungsbolzens eine auf ein Gewinde
des Befestigungsbolzens geschraubte Mutter vorgesehen ist, empfiehlt es sich, die
Länge des Gewindes des Befestigungsbolzens wenigstens gleich, vorzugsweise länger
als den zum Spreizen der Riegelelemente erforderlichen Spannweg zu bemessen.
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Bei der Ausführungsform mit auf dem Befestigungsbolzen aufgesetzter
Hülse kann der Befestigungsbolzen jedoch auch als Gewindebolzen mit durchgehendem
Gewinde ausgebildet sein. In beiden Fällen empfiehlt es sich dann, in der äußeren
Stirnfläche des Gewindebolzens einen Schraubenzieherschlitz zum Ansetzen eines Schraubenziehers
od.dgl. Werkzeug vorzusehen, mit dem der Befestigungsbolzen beim Anziehen der Mutter
festgehalten werden kann.
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In die der Bohrungswandung zugewandten Außenseiten der Riegelelemente
ist in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dübels eine umlaufende Radialnut
eingestochen, in der ein die Riegelelemente in der eingeschwenkten Lage haltender
elastisch aufweitbarer Ring angeordnet ist, wobei der Ring entweder ein geschlossener
Ring aus gummielastischem Material oder ein geschlitzter Ring aus Federstahldraht
sein kann.
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Die Abstützung der Riegelelemente auf dem Kopfstück erfolgt vorzugsweise
dadurch, daß jedes Riegelelement an seinem am Kopfstück gehalterten Vorderende wenigstens
einen Vorsprung aufweist, der in eine passende Vertiefung im Kopfstück eingreift
und so eine Verdrehung des Riegelelements relativ zum Kopfstück in Umfangsrichtung
verhindert, während die Verschwenkung der dem Kopfstück abgewandten Enden des Riegelelements
nicht behindert wird. Alternativ können an Jedem Riegelelement auch zwei dann vorzugsweise
im Bereich der seitlichen Begrenzungen angeordnete, in Vertiefungen im Kopfstück
eingreifende Vorsprünge vorgesehen sein.
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Bei dem mit der Hülse versehenen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Dübels muß die Hülse - wie erwähnt -relativ genau an die vorgesehene Tiefe der Hinterschnittfläche
sowie die Dicke des Werkstücks angepaßt sein.
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Weniger kritisch in dieser Hinsicht ist eine Weiterbildung, bei der
die Hülse unter Wirkung von Axialkräften um ein gewisses Maß axial verformbar ausgebildet
ist.
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Eine zu lang bemessene Hülse wird dann einfach durch Anziehen des
Befestigungskopfes bzw. der Mutter um das erforderliche Maß zusätzlich in Axialrichtung
zusammengedrückt.
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Im einfachsten Fall weist die Hülse hierfür wenigstens eine ihre Wandstärke
schwächende radiale Ausdrehung auf, in deren Bereich die restliche Hülsenwandstärke
so gering ist, daß sie in der erforderlichen Weise verformt werden kann.
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Alternativ kann zwischen der Hülse und dem am Befestigungsbolzen vorgesehenen
Schraubenkopf bzw. der Mutter ein in Axialrichtung zusammendrückbares Ringelement
vorgesehen sein.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Schnittansicht
durch den in eine mit einem Hinterschnitt versehene Bohrung eingesetzten Dübel in
unverriegeltem Zustand, wobei die Verriegelungsstellung der Riegelelemente strichpunktiert
angedeutet ist; Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Kopfstücks
und der Riegelelemente des in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Dübels; Fig. 3
eine der Fig. 1 entsprechende Schnittansicht durch ein zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Dübels; und Fig. 4 eine Seitenansicht des Befestigungsbolzens
des Dübels gemäß Fig. 3.
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Der in Fig. 1 gezeigte, in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße
Dübel soll formschlüssig in einer Bohrung 12 gesetzt - d.h. verriegelt - werden,
die sich aus einer zylindrischen Vorbohrung 14 und einer mit Abstand von der Mündung
der Bohrung vorgesehenen Erweiterungsbohrung 16 mit einer rückwärts zur Bohrungsmündung
gewandten Hinterschnittfläche 17 zusammensetzt.
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Der Dübel 10 weist einen langgestreckten, im gezeigten Fall ein durchgehendes
Gewinde tragenden Befestigungsbolzen 18 auf, auf dessen bohrungsinnerem Ende ein
im Durchmesser nur geringfügig kleiner als der Durchmesser der Vorbohrung 14 bemessenes
Kopfstück 20 aufgeschraubt ist. Der Befestigungsbolzen 18 ist also
durch
Drehen in das Kopfstück 20 hinein und aus herausschraubbar. Das Kopfstück trägt
in seinem bohrungsinneren Endbereich eine Drehsicherung in Form eines auf einer
Eindrehung 22 gehaltenen, mit radial über den Durchmesser der Vorbohrung vorspringenden
Haltekrallen 24 versehenen Rings 26. Der Ring 26 ist zweckmäßigerweise einstückig
mit den Haltekrallen 24 aus Kunststoff gespritzt, kann jedoch auch aus federelastischem
Metall hergestellt sein. Beim Einführen des Dübels 10 werden die Haltekrallen 24
entgegen der Einschubrichtung rückwärts umgebogen, so daß das Einführen des Dübels
in die Bohrung 12 nicht behindert wird. Einer Drehung des Kopfstücks 20 in Umfangsrichtung
beim Eindrehen des Befestigungsbolzens 18 setzen die an der rauhen Bohrungswandung
anliegenden Krallen aber einen hinreichenden Widerstand entgegen, um zu verhindern,
daß das Kopfstück sich mitdreht. Auf der rückwärts, d.h. zur Bohrungsmündung gewandten
Stirnfläche des Kopfstücks 20 sind drei Riegelelemente 28 in gleichmäßigen Winkelabständen
um den Befestigungsbolzen herum verteilt abgestützt, die in der in Fig. 1 gezeigten
Einführlage zusammengenommen die Form einer dickwandigen Ilülse haben, die aber
durch drei in Längsrichtung verlaufende Axialschnitte in die drei Riegelelemente
28 unterteilt ist. Ein in eine radial in die Außenfläche der Riegelelemente 28 eingestochene
Nut 30 eingelegter elastisch aufweitbarer Ring 32 hält die Riegelelemente in der
gezeigten Hülsenform zusammen. Die Riegelelemente sind dabei in der Dicke so bemessen,
daß die in der Einführlage von ihnen gebildete Hülse einen etwas kleineren Durchmesser
als die Bohrung hat und eventuell auch noch geringfügig kleiner als der Durchmesser
des Kopfstücks ist, so daß sichergestellt ist, daß die Riegelelemente 28 beim Einführen
in die Bohrung 12 keinesfalls an einer Kante oder einem Vorsprung hängen bleiben
können.
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Im Anschluß an die Riegelelemente 32 ist eine langgestreckte Hülse
34 lose auf dem Befestigungsbolzen 18 aufgeschoben, deren bohrungsinneres Ende 36
sich konisch verjüngt, so daß bei einem axialen Anziehen des Kopfstücks in Richtung
zur Bohrungsmündung die Riegelelemente 28 auf dem konischen Hülsenende auflaufen
und unter Aufweitung des Rings 32 in die in strichpunktierten Linien veranschaulichte
Lage radial verschwenkt werden. Die rückwärts weisenden Stirnflächen der Riegelelemente
28 werden also auf den Durchmesser der Hinterschnittfläche 17 aufgeweitet und verriegeln
den Dübel 10 formschlüssig an der Hinterschnittfläche.
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Es ist ersichtlich, daß die durch den Winkel Z veranschaulichte erforderliche
Verschwenkung der Riegelelemente 28 einem bestimmten Anzugsweg a des Kopfstücks
20 entspricht. Weiter ist der Fig. 1 zu entnehmen, daß einer bestimmten Bohrung
12 mit definierter Tiefe der Hinterschnittfläche eine bestimmte Länge der Hülse
34 zugeordnet ist, und zwar ist diese Länge gleich dem Abstand der Hinterschnittfläche
17 von der Bohrungsmündung zuzüglich der Dicke eines (nicht gezeigten) Werkstücks
und zuzüglich dem von der Konizität des Hülsenendes abhängenden erforderlichen Anzugsmaß
a zum Ausschwenken der Riegelelemente.
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Die Hülse 34 ist durch die auf das äußere Ende des Befestigungsbolzens
18 aufgeschraubte Mutter 38 abgestützt, wobei mit einem in einen in der äußeren
Stirnfläche des Befestigungsbolzens 18 vorgesehenen Schraubenzieherschlitz 40 eingesetzten
Schraubenzieher das Mitdrehen des Befestigungsbolzens beim Drehen der Mutter 38
verhindert werden kann. Die zwischen der Mutter 38 und der Hülse 34 gezeigte Unterlegscheibe
42 überträgt die Einspannkraft auf die Oberfläche des zu befestigenden Werkstücks.
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In Fig. 1 ist der Ansugsweg a, um den das Kopfstück 20 axial auf das
sich konisch verjüngende Ende 36 der Hülse 34 auflaufen muß, um die erforderliche
Ausschwenkung der Riegelelemente 28 zu bewirken, aus Gründen besserer Übersichtlichkeit
als Spalt zwischen der Unterlegscheibe 42 und der Oberfläche des Untergrundes dargestellt,
in welchem der Dübel 10 befestigt werden soll. In Wirklichkeit ist es natürlich
so, daß der Dübel 10 bis zur Anlage der Unterlegscheibe 42 an den Untergrund in
die Bohrung 12 eingeschoben wird und das Kopfstück sich beim Anziehen der Mutter
38 um das Maß a in Richtung auf die Bohrungsmündung verschiebt.
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Da der Befestigungsbolzen 18 im gezeigten Fall auch mit dem Kopfstück
20 in Gewindeeingriff steht, kann die Mutter 38 auch durch einen am Befestigungsbolzen
fest angestauchten Schraubenkopf ersetzt werden. Der Anzug des Kopfstücks 20 wird
dann durch Einschrauben des Befestigungsbolzens in das Kopfstück bewirkt. Andererseits
könnte das Kopfstück auch einstöckig am inneren Ende des Befestigungsbolzens angestaucht
sein. Dann muß der Anzug des Kopfstücks 20 aber in jedem Falle mit einer auf das
äußere Ende des Befestigungsbolzens aufgeschraubten und an der Hülse 34 abgestützten
Mutter erfolgen.
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Die Länge der Pulse muß - wie erwähnt - relativ genau in Abhängigkeit
von der Tiefe der Hinterschnittfläche in der Vorbohrung und der Werkstückdicke bemessen
sein.
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Eine Vergrößerung der Toleranz dieser Bemessung wird durch die im
oberen Endbereich der Hülse gezeigten
radialen Ausdrehungen 44
und 46 bewirkt. Diese Ausdrehungen sind so tief, daß die Wandstärke des verbleibenden
Hülsenteils bei starkem Anziehen der Futter - bzw. eines gegebenenfalls vorgesehenen
Schraubenkopfs - in Axialrichtung verformbar ist, d.h.
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die wirksame Länge der Hülse kann verkürzt werden.
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Dies ist nicht nur dann von Vorteil, wenn die Hülse von Anfang an
bezüglich der Tiefe der Hinterschnittfläche in der Bohrung versehentlich zu lang
bemessen ist, sondern erlaubt auch den Ausgleich von Unebenheiten an der Hinterschnittfläche
sowie ein Nachspannen der Dübelbefestigung, wenn sie beispielsweise beim Ausbrechen
eines Steinchens aus der ijinterschnittfläche lose geworden ist. Eine (nicht gezeigte)
Alternative zu den Ausdrehungen der Hülse ist die Anordnung eines in Axialrichtung
zusammendrückbaren Ringes bzw. einer zweiten zusammendrückbaren Hülse zwischen der
Unterlegscheibe 42 und der Hülse 34.
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In Fig. 2 sind das Kopfstück 20 mit dem als Verdrehsicherung wirkenden
Ring 26 und die Riegelelemente 28 sowie der sie zusammenhaltende aufweitbare Ring
32 zur besseren Veranschaulichung noch in einer auseinandergezogenen perspektivischen
Darstellung gezeigt. Es ist erkennbar, daß jedes Riegelelement einen seitlich von
seiner unteren Stirnfläche vorspringenden zugespitzten Vorsprung 48 aufweist, der
in eine entsprechende Ausnehmung 50 in der mündungsseitigen Stirnfläche des Kopfstücks
20 eingreift. Eine Verdrehung der Riegelelemente relativ zum Kopfstück wird so verhindert.
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Anstelle eines mit einer Ausnehmung im Kopfstück zusammenwirkenden
Vorsprungs kann jedes Riegelelement auch mit zwei solcher Vorsprünge versehen sein.
Der Vorsprung kann auch abweichend von der gezeigten seitlichen Anordnung
im
ttittelbereich des Riegelelements angeordnet sein.
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Weiter ist erkennbar, daß die Stirnflächen der Riegelelemente so geneigt
sind, daß sie in der ausgeschwenkten Verriegelungslage satt, d.h. großflächig auf
der Stirnfläche des Kopfstücks bzw. der Hinterschnittfläche 17 abgestützt sind.
Der in'die Nut 30 der Riegelelemente 28 einsetzbare Ring 32 ist im dargestellten
Fall ein geschlitzter Ring aus Federstahldraht. Alternativ kann jedoch auch ein
geschlossener Ring aus gummielastischem Material verwendet werden.
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Der mittels der Haltekrallen 24 gegen ungewollte Verdrehung des Kopfstücks
20 wirkende Ring 26 wird im dargestellten Fall durch Bemessungaeines lichten Durchmessers
mit entsprechendem Untermaß unter Spannung auf der Eindrehung 22 kraftschlüssig
gehalten.
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rforderlichenfalls kann jedoch auch eine formschlüssige Halterung
des Rings 26 auf dem Kopfstück 20 vorgenommen werden, indem am Ring beispielsweise
ein radial nach innen weisender Vorsprung angespritzt wird, dem eine entsprechende
Vertiefung in der Eindrehung zugeordnet wird.
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Bei dem in Fig. 3 gezeigten abgewandelten Dübel 60 sind mit dem Dübel
10 übereinstimmende Teile gleicher Funktion mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.
Bezüglich solcher übereinstimmender Teile genügt es also auf die vorstehende Beschreibung
dieses Dübels 10 zu verweisen. Der Dübel 60 unterscheidet sich vom Dübel 10 hauptsächlich
dadurch, daß er keine der Hülse 34 entsprechende Hülse aufweist. Der zum Spreizen
der Riegelelemente erforderliche Konus 62 ist vielmehr in den Befestigungsbolzen
18' integriert und der sich
am bohrungsmündungsseitigen Ende des
Konus 62 anschließende Schaftabschnitt 64 hat demzufolge einen dem Außendurchmesser
der Hülse 34 entsprechenden Durchmesser. Dadurch wird der Schaftabschnitt 64 relativ
stark, wodurch er besonders geeignet zur Aufnahme hoher Scherbeanspruchungen ist.
Infolge der größeren Dicke des Befestigungsbolzens 68 im Bereich des Schafts 64
wird das Gewinde 66 für die Mutter 38 und diese selbst entsprechend stärker, während
der am verjüngten Ende des Konus 62 angesetzte Schaftabschnitt 68 (Fig. 4) des Befestigungsbolzens
18' ein dem Gewinde des Befestigungsbolzens 18 des Dübels 10 entsprechendes Gewinde
70 aufweist.
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