DE3125457A1

DE3125457A1 - Spreizduebel

Info

Publication number: DE3125457A1
Application number: DE19813125457
Authority: DE
Inventors: Erich 8000 München Leibhard
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1981-06-29
Filing date: 1981-06-29
Publication date: 1983-01-20
Also published as: IT8221527A0; ATA234982A; PL237142A1; NL8202156A; CA1250161A; FI75915B; AU549402B2; GB2100823A; IE821543L; ES273624Y; CH655550B; FI75915C; SE8203677L; JPS588810A; BE893670A; AT383190B; PL138315B1; NO822196L; NO156184C; CS229933B2

Description

BERG STA'Pff·*:SGPMWBE *^AWDMAIR ■ "A * O I Z O 4

MAUtRKIRCHt HSlKASSt 4!, 8000 MUNCMtN BO

Anwaltsakte; 31 67 9 29. Juni 1981

HILTI AG
9494 Schaan/Fürstentum Liechtenstein

Spreizdübel

«· (089) 98 82 72 - 74 Telex: 05 24 560 BERG d Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 45:t 100 (BU 7OD JO? 70)

Telegramme (cable): Telekoplerer: (089)983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swilt Ci-Ie HYf¹OOEMM

BERGSTAPFPATENT München Kelle Intotec 6000 Postscheck Münchpn B5343-Hnn mi 7 7nnmriHni

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DR. BERG D I PL.-I NG. STAPF

DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDWAiR

.PATENTANWÄLTE 8 MÖNCHEN 80 · MAUERKiRCHERSTR. 46

HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN Fürstentum Liechtenstein

Spreizdübel

Die Erfindung betrifft einen Spreizdübel mit Dübelkörper und einem gegenüber dem Dübelkörper in eine Spreizstellung vortreibbaren Spreizelement/ wobei der Dübelkörper im rückwärtigen Bereich Angriffsmittel zum Aufbringen axial wirkender Kräfte und im vorderen Bereich eine zur Dübellängsachse geneigte, sich zum vorderen Ende des Dübelkörpers dessen

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Umfangskontur nähernde Stützfläche für das Spreizelement aufweist, und sich Dübelkörper und Spreizelement in ungespreizter Stellung zu einem kreisrunden Querschnitt ergänzen.

Bei Spreizdübeln wird zwischen solchen mit und solchen ohne Nachspreizverhalten unterschieden. Ein Nachspreizverhalten bedeutet, dass sich der Dübel unter Belastung noch weiter verspreizt. Ein solches Verhalten ist insbesondere bei Befestigungen, welche dynamischen Belastungen ausgesetzt sind, erwünscht. Ein Nachspreizverhalten ergibt jedoch auch bei statischen Belastungen erhebliche Vorteile, wie bspw die Erhöhung der Sicherheit.

Ein Nachspreizverhalten wird im allgemeinen dadurch erreicht, dass der Dübelkörper sich gegen das vordere Ende in einer oder mehreren Dimensionen erweitert und sich das Spreizelement entsprechend verjüngt. Bei einem bekannten Spreizdübel ist das Spreizelement keilförmig mit gegen das vordere Ende weisender Schneide ausgebildet und der Dübelkörper mit einer entsprechenden Ausnehmung für das Spreizelement versehen. Das Spreizelement stützt sich auf einer zur Dübellängsachse geneigten, sich zum vorderen Ende des Dübelkörpers dessen Umfangskontur nähernden Stützfläche ab. Beim Vortreiben des Spreizelementes gleitet dieses auf der Stützfläche und wird dabei radial nach aussen verschoben. Da die Stützfläche eben ist, besteht keine seitliche Führung für das Spreizelement. Das Spreizelement kann somit aussermittig verschoben werden.

Bei einem weiteren bekannten Spreizdübel ist der Dübelkörper als Hohlzylinder ausgebildet. Das Spreizelement wird somit nur an seinem Rand durch die im Bereich der Wandung des Dübelkörpers verlaufende Stützfläche abgestützt. Das Spreizelement kann somit durch den beim Spreizvorgang erzeugten Spreizdruck verformt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nachspreizenden Dübel zu schaffen, der dank seitlicher Führung und zentrischer Abstützung des Spreizelementes im Dübelkörper zu einer optimalen Lastverteilung und damit hohen Verankerungswerten führt.

Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Stützfläche vom Boden einer zentral angeordneten, entlang einer achsparallelen Ebene verlaufenden Nut gebildet ist.

Die Führung des Spreizelementes erfolgt somit durch die seitlichen Wandungen der Nut. Durch die zentral angeordnete Stützfläche wird das Spreizelement in der Ebene der höchsten auftretenden Spreizkräfte abgestützt.

Die Nut kann im Prinzip beliebig geformt sein. Für die Führung des Spreizelementes ist es jedoch zweckmässig, dass die Nut im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist. Die Schenkel des U-förmigen Querschnittes können parallel zueinander oder nach aussen bzw nach innen auseinanderlaufen. In herstellungstechnischer Hinsicht dürften jedoch parallel zueinander verlaufende Schenkel am zweckmässigsten sein.

Beim Spreizen des erfindungsgemässen Spreizdübels entsteht im Bereich der Stützfläche ein sehr hoher Spreizdruck. Um eine Verteilung dieses Spreizdruckes zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, dass der Boden der Nut im Querschnitt bogenförmig ausgebildet ist. Die Stützfläche ist somit gewölbt. Das Spreizelement wird dadurch vom Dübelkörper wie in einer Lagerschale abgestützt.

Beim Setzen des Spreizdübels muss der Spreizdruck von der Stützfläche aufgenommen werden. Zur Vermeidung von üeberbeanspruchungen ist es zweckmässig, dass die Breite der Nut das 0,3 bis 0,7-fache, vorzugsweise das 0,5-fache des Aussendurchmessers des Dübelkörpers beträgt. Bei Einhaltung dieses Verhältnisses tritt noch keine sich nachteilig auswirkende Schwächung des Dübelkörpers ein.

Bei den bekannten Spreizdübeln ist die Querschnittsverringerunj des Dübelkörpers am rückwärtigen Ende der Stützfläche am grossten. Diese Querschnittsverjüngung ergibt eine starke Kerbwirkung. Um diese wenigstens zum Teil zu vermeiden, ist es vorteilhaft, dass die die Nut seitlich begrenzenden Wan-

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düngen zum vorderen Dübelende hin in der Höhe abnehmen. Somit ergibt sich einerseits eine Querschnittsreduktion durch die in der Höhe abnehmenden seitlichen Wandungen und andererseits eine Querschnittserweiterung durch die sich zum vorderen Ende des Dübelkörpers dessen Umfangskontur nähernde Stützfläche. Durch geeignete Abstimmung dieser beiden Massnahmen kann erreicht werden, dass der Restquerschnitt des Dübelkörpers im Bereich der Stützfläche nahezu konstant bleibt.

Für die Verteilung des Spreizdruckes ist es zweckmässig, dass das Spreizelement zwischen zwei entsprechend der Abnahme der die Nut seitlich begrenzenden Wandungen des Dübelkörpers zum vorderen Ende hin zunehmenden Flanken einen mit dem Profil der Stützfläche korrespondierenden Kamm aufweist. Durch den Kamm wird das Spreizelement in der Nut des Dübelkörpers geführt. Die zum vorderen Ende hin zunehmenden Flanken ergeben eine Vergrösserung der mit der Bohrlochwandung in Kontakt kommenden Mantelfläche des Spreizelementes. Die Mantelfläche des Spreizelementes ist somit dort am grössten, wo erfahrungsgemäss auch der grösste Spreizdruck auftritt. Die Mantelfläche des Spreizelementes kann sich am vorderen Ende über den halben Umfang erstrecken.

Für eine einfache Herstellung des Dübelkörpers und des Spreizelementes ist vorteilhaft die Nut im Querschnitt V-förmig ausgebildet. Eine V-förmig ausgebildete Nut weist lediglich zwei Führungsflächen auf, die zudem eben ausgebildet sind. Die V-förmige Anordnung der Führungsflächen ergibt ausserdem eine Zentrierung des Spreizelementes am Dübelkörper.

Im Prinzip können die Führungsflächen beliebig geneigt sein. Für eine optimale Verteilung der auftretenden Kräfte und damit auch der an den Berührungsflächen entstehenden Drücke ist es jedoch zweckmässig, dass der Oeffnungswinkel der im Querschnitt V-förmig ausgebildeten Nut zwischen 90 und 120° beträgt. Ein in diesem Bereich liegender Winkel ergibt auch eine genügend grosse Mantelfläche des Spreizelementes zur Anlage an der Bohrlochwandung. Die Keilwirkung des Spreiz-

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elementes wird dabei in den zulässigen Grenzen gehalten.

Für grössere Durchmesserunterschiede zwischen dem Dübelkörper und dem Bohrloch sowie für höhere Belastungen weist der Dübelkörper im Bereich der Nut vorteilhafterweise einen Längsschlitz auf. Durch einen Längsschlitz lässt sich der Dübelkörper selbst radial aufweiten. Insbesondere zusammen mit einer V-förmig ausgebildeten Nut ergibt sich durch einen Längsschlitz am Dübelkörper eine nach drei Seiten wirkende Verspreizung, indem die durch den Längsschlitz gebildeten Schenkel mittels des Spreizelementes auseinandergespreizt werden.

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

Fig. 1 einen erfindungsgemässen, aus einem Dübelkörper und einem Spreizelement bestehenden Spreizdübel, in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Spreizdübel gemäss Fig. 1, mit teilweise vorgetriebenem Spreizelement,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den in Fig. 2 dargestellten Spreizdübel entlang der Linie III-III,

Fig. 4 den Dübelkörper und das Spreizelement einer weiteren Ausführung eines erfindungsgemässen Spreizdübels, in perspektivischer Darstellung,

Fig. 5 eine Stirnansicht des in Fig. 4 dargestellten Dübelkörpers.

Der aus Fig. 1 ersichtliche Spreizdübel besteht aus einem insgesamt mit 10 bezeichneten Dübelkörper und einem insgesamt mit 2 0 bezeichneten Spreizelement. Der Dübelkörper 10 ist zylindrisch ausgebildet. Im vorderen Bereich ist der Dübelkörper 10 mit einer zentral angeordneten, entlang einer

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achsparallelen Ebene verlaufenden Nut 11 versehen. Die Nut weist einen U-förmigen Querschnitt auf. Der Boden 12 der Nut 11 ist im Querschnitt bogenförmig ausgebildet und bildet eine Stützfläche für das Spreizelement 20. Der Boden 12 ist zur Dübellängsachse geneigt und nähert sich zum vorderen Ende des Dübelkörpers 10 dessen Umfangskontur. Die seitlichen Wandungen 13 der Nut 11 nehmen zum vorderen Dübelende hin in der Höhe ab. Das Spreizelement 20 weist zwei entsprechend der Abnahme der die Nut 11 seitlich begrenzenden Wandungen 13 des Dübelkörpers 10 zum vorderen Ende hin zunehmende Flanken 21 und einen entsprechend dem Boden 12 der Nut 11 einen bogenförmigen Querschnitt aufweisenden Kamm 22 auf. Die Mantelfläche 23 des Spreizelementes 20 nimmt somit gegen das vordere Ende des Spreizelementes 20 zu. Die Mantelfläche 23 des Spreizelementes 20 ist entsprechend dem Durchmesser des Dübelkörpers 10 gewölbt ausgebildet. Der Kamm 22 des Spreizelementes 20 passt in die Nut 11 des Dübelkörpers 10. Das Spreizelement 20 kann sich somit am Boden 12 der Nut 11 abstützen und ist gegenüber dem Dübelkörper 10 in axialer Richtung verschiebbar. In ungespreizter Stellung ergänzen sich das Spreizelement 20 und der Dübelkörper 10 zu einem kreisrunden Querschnitt.

Der in Fig. 2 dargestellte Längsschnitt durch den erfindungsgemässen Spreizdübel zeigt den im wesentlichen als Hülse ausgebildeten Dübelkörper 10 und das in die Nut 11 eingesetzte Spreizelement 20. Das Spreizelement 20 ist gegenüber dem Dübelkörper 10 um den Weg s verschoben. Da der Boden 12 der Nut 11 zur Dübellängsachse geneigt ist, wird das Spreizelement 20 dabei gegenüber dem Dübelkörper 10 seitlich ausgerückt. Der Dübelkörper 10 ist in seinem rückwärtigen Bereich mit einem Innengewinde 14 versehen. Das Innengewinde 14 dient als Angriffsmittel zum Aufbringen axial wirkender Kräfte. Das Vortreiben des Spreizelementes 20 kann mittels eines Setzwerkzeuges durch die Kernbohrung des Innengewindes 14 erfolgen. Bei Belastung des Dübelkörpers 10 ergibt sich ein Nachspreizen durch das sich dabei gegenüber dem Dübelkörper 10 in Längsrichtung verschiebende Spreizelement 20. Wie die

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Figur deutlich zeigt, nehmen die die Nut 11 seitlich begrenzenden Wandungen 13 des Dübelkörpers 10 zum vorderen Dübelende hin in der Höhe ab. Dadurch kann zusammen mit dem gegenüber der Dübellängsachse geneigten Boden 12 der Nut 11 ein nahezu konstant bleibender Restquerschnitt des Dübelkörpers 10 erreicht werden.

Aus dem in Fig. 3 dargestellten Querschnitt durch den Dübelkörper 10 ist die U-förmig ausgebildete Nut 11 ersichtlich. Der Boden 12 der Nut 11 ist im Querschnitt bogenförmig ausgebildet. Die Innenseiten der Wandungen 13 verlaufen parallel zueinander. Die Breite b der Nut 11 beträgt etwa das 0,5-fache des Aussendurchmessers D des Dübelkörpers 10. Durch dieses Verhältnis wird gewährleistet, dass eine genügend grosse Stützfläche für das Spreizelement 20 vorhanden ist und der Restquerschnitt des Dübelkörpers 10 nicht zu klein wird.

Der aus den Fig. 4 und 5 ersichtliche Spreizdübel besteht aus einem insgesamt mit 30 bezeichneten Dübelkörper und einem insgesamt mit 40 bezeichneten Spreizelement. Der Dübelkörper weLst im vorderen Bereich eine entlang einer achsparallelen Ebene verlaufende, im Querschnitt V-förmige Nut 31 auf. Der Boden der Nut 31 ist zur Dübellängsachse geneigt. Die Nut 31 •weist zwei Stützflächen 32 für das Spreizelement 40 auf, die zueinander einen Oeffnungswinkel von ca 90° bilden. Im Bereich der Nut 31 ist der Dübelkörper 30 mit einem Längsschlitz 33 versehen, der zwei auseinander spreizbare Schenkel 34 bildet. Der rückwärtige Bereich des Dübelkörpers 30 weist ei ie Bohrung 35 zum Eintreiben des Spreizelementes 40 auf.

Da.; Spreizelement 40 ist entsprechend der Nut 31 keilförmig ausgebildet und weist mit den Stützflächen 32 zusammenwirkende Führungsflachen 41 auf. Der Querschnitt des Spreizelementes 40 nimmt gegen dessen vorderes Ende hin ab. Beim Vortreiben des Spreizelementes 40 gegenüber dem in ein Bohrloch eingesetzten Dübelkörper 30 wird über die Führungsflächen 41 aul die Stützflächen 32 eine Spreizkraft erzeugt, die zu einem Auseinanderspreizen der Schenkel 34 führt. Die Ver-

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spreizung im Bohrloch erfolgt somit nach drei Seiten, nämlich in Richtung des Spreizelementns 40 und den beiden Schenkeln 34.

Die in Fig. 5 dargestellte Stirnansicht des Dübelkörpers 30 zeigt die im Querschnitt V-förmig ausgebildete Nut 31. Der
Oeffnungswinkel «ider beiden Stützflächen 32 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 90 bis 120°.

Claims

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Patentansprüche g mONCHEN eo · MAUERKiRCHEa-sr«-«

(1·) Spreizdübel mit Dübelkörper und einem gegenüber dem Dübelkörper in eine Spreizstellung vortreibbaren Spreizelement, wobei der Dübelkörper im rückwärtigen Bereich Angriffsmittel zum Aufbringen axial wirkender Kräfte und im vorderen Bereich eine zur Dübellängsachse geneigte, sich zum vorderen Ende des Dübelkörpers dessen Umfangskontur nähernde Stützfläche für das Spreizelement aufweist und sich Dübelkörper und Spreizelement in ungespreizter Stellung zu einem kreisrunden Querschnitt ergänzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche vom Boden (12) einer zentral angeordneten, entlang einer achsparallelen Ebene verlaufenden Nut (11, 31) gebildet ist.
2. Spreizdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (11) im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist.
3. Spreizdübel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (12) der Nut (11) im Querschnitt bogenförmig ausgebildet ist.
4. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (b) der Nut (11) das 0,3 bis 0,7-fache, vorzugsweise das 0,5-fache des Aussendurchmessers (D) des Dübelkörpers (10) beträgt.
5. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Nut (11) seitlich begrenzenden Wandungen (13) zum vorderen Dübelende hin in der Höhe abnehmen.
6. Spreizdübel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizelement (20) zwischen zwei entsprechend der Abnahme der die Nut (11) seitlich begrenzenden Wandungen (13) des Dübelkörpers (10) zum

vorderen Ende hin zunehmenden Flanken (21) einen mit dem Profil der Stützfläche korrespondierenden Kamm (22) aufweist.
7. Spreizdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (31) im Querschnitt V-förmig ausgebildet ist.
8. Spreizdübel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Oeffnungswinkel ipc) der im Querschnitt V-förmig ausgebildeten Nut (31) zwischen 90 und 120° beträgt.
9. Spreizdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dübelkörper (30) im Bereich der Nut (31) einen Längsschlitz (33) aufweist.