DE3116424A1

DE3116424A1 - Duebel

Info

Publication number: DE3116424A1
Application number: DE3116424A
Authority: DE
Inventors: Erich 8000 München Leibhard
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1981-04-24
Filing date: 1981-04-24
Publication date: 1982-11-11
Also published as: ES272778U; FR2504615A1; US4564324A; GB2097503A; JPS57184716A; FR2504615B1; CA1196220A; IT1150745B; BE892954A; ES272778Y; FI821309L; FI821309A0; GB2097503B; NL8201702A; IT8220518A0; SE8202466L; AU8230982A

Description

BERG ■ STAPF-_: -SCHWABE SANDMAIR

MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MÜNCHEN 80

Anwaltsakte; 31 593 23. Apfil 198t

HILTI AG 9494 Schaan/Fürstentum Liechtenstein

Dübel

a (089) 9882 72-74 TelSK: 0524560 BERG d · Bantaonlen: Bayo< VeroinsbanU Münchan 453100(BLZ 700202 70)

re'egramme (cable) TeleNoplecer: (089) 9930<3S Hypa-Ban'i Munthsn 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MPjI

3ERGSTAPFPATENT München KqIIe Infotee 6SOiJ Postscheck München 65343-808 (BLZ 700100BO)

DR. BERQ D I PL.-I N Q. STAPF

DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDN.AIR

PATENTANWÄLTE β MÖNCHEN 80 ■ M AU ERK1RCHERSTR. 45

HlLTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN Fürstentum Liechtenstein

Dübel

Die Erfindung betrifft einen Dübel mit hohlzylindrischem, eine kegelige Bohrung aufweisenden Dübelkörper aus Sintermaterial und einem kegeligen Spreizelement.

Ein bekannter Dübel besteht im wesentlichen aus oinem mehrteiligen hohlzylindrischen Düoelkcrper r.iit 'liner si.ch in Einführrichtung desselben kegelig erweiternden Bohrung sowie einem in Verengungsrichtung der Bohrung in diese einziehbaren kegeligen Spreizelement, Der Düb«.lkörpe-r lsi: aus Kunststoff gebildet, zB Polyesterharz das mit -insu» mineralischen Material gefüllt ist. Die Formgebung des Dübe!körpers erfolgt durch Sinterung.

Zum Verankern des Dübels in el---;ν ilafnahmeböhrung eines Bauteiles wird das Spreizelement in den Dübelkörper eingezogen. Hierbei zerfällt das Sinterrnatoriai des Düfoe!körpers vorerst in den pulver form igen Zustand, αΐϊΐ alsdann bei we j tor ■;>:;": Einziehen des Spreizelementes viieder su einem kompakte!; Körper zusammenzubacken„ Während dieses vOrga^ges legt sich der Dübelkörper an der Aufnahmebohrung und deren. Unebenheiten an und schafft so einen formschlHssigen Halt gegenüber dem Bauteil.

Hauptnachteile dieses bekannter; Dübeis sind der relativ kleine Verankerungswert,, die mangelnde Verankerungssich<irheit bei nicht vollständig eingesogenem Spreize lenient, der komplexe Aufbau des Dübels und die damit verbundene schv?i-3"igo Handhabung beim Setzvorgang.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen sich d-iu Unebenheiten einer Aufnahtnebohirung anpassenden,, sich durch hohe sowie sichere Verankerungswerce und durch Einfachheit auszeichenden Dübel zu schaffen ο

ErfindungsgemSss wird die Aufgabe ded'U"ch grjlöot, dass als Sintermaterial des Dtibelkörpers ΐ-in inrs u&sentlichen aus Eisen bestehendes Sintermetall, dient, das ein ^posifisches Gewicht von 5 bis 7 g /cm aufweist=

Ein Dübelkörper aus Sintermetall nit der angeführten Dichte weist die entsprechende Biganfc--^::i'^keit auf, mit der höh« und sichere Verankerungsv/erte, insbesondere durch formschlüssigon Eingriff des Dübelkörpers in On^l-;-'ihai ;«;■ dvr A..:/natvpcbohr^na.

BAD ORIGINAL

erzielbar sind. Das Material zeichnet sich durch ausreichende Elastizität und Bindekraft aus, so dass es beim Spreizvorgang nicht zu einer Pulverisierung kommt. Demnach lassen sich auch bei nur teilweise gespreiztem Dübel, wenn auch kleinere, so aber doch zuverlässige Verankerungswerte erreichen.

Das Spreizelement besteht aus Stahl, so dass es die erforderlichen Festigkeitseigenschaften aufweist.

Um die Bindekraft des Sintermetalls zu erhöhen, weist dieses zweckmässig einen Phosphorgehalt von 0,1 bis 1 % auf. Hierdurch werden also die für eine gute Verankerungscharakteristik auch massgeblichen mechanischen Eigenschaften, wie Zähigkeit und Dehnbarkeit, positiv beeinflusst. Es sind ferner eine gleichmässige Ausbildung und Verteilung der Poren des Sintermetalls im Ausgangszustand des Dübelkörpers erzielbar, was ebenso zu einem guten Verankerungsverhalten des Dübels beiträgt.

Beim Einsatz des Dübels in Bauteilen mit sehr hoher Festigkeit zeigt sich, dass die Verankerungswerte durch die Festigkeit des Dübelkörpers begrenzt sind. Aus dieser Sicht wäre eine höhere Festigkeit des Dübelkörpers zweckmässig. Die damit verbundene höhere Dichte würde indessen das Vortreiben des Spreizelementes und Herstellen eines Gewindes im Dübelkörper erschweren. Zur Erzielung der für die Erfüllung dieser beiden Funktionserfordernisse optimalen Materialeigenschaften ist als Sintermetall vorzugsweise ein faserverstärkter Verbundwerkstoff vorgesehen. Die Fasern des Verbundwerkstoffes sind im wesentlichen parallel zur Längsachse des Dübelkörpers orientiert. Es eignen sich bspw Metall-, Oxid-, Carbid-, Nitrit- oder Kohlestoffasern.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das Sintermetall mit korrosionshemmendem Material angereichert. Dieses wirkt sowohl im Innern des Dübelkörpers selbst, als auch im verankerten Zustand des Dübelkörpers gegenüber dem Spreizelement und als Schutzfilm für die Mantelfläche des Dübelkörpers. Als Korrosionsschutz-Material eignen sich Metalle wie bspw Zink oder Kunststoff-Vorpolymerisate. Dieses Material

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wird zweckmässig im flüssigen Zustand durch Tränken des Dübelkörpers in dessen Poren eingebracht.

Zur Gewährleistung eines sicheren und einfachen Setzvorganges verjüngen sich das Spreizelement und die kegelige Bohrung im Dübelkörper vorzugsweise nach vorne. Der Verankerungsdruck gegenüber der Wandung der Aufnahmebohrung wirkt so zumindest immer auch im Innern der Aufnahmebohrung, also an einer kraftaufnahmefähigen Stelle des Bauteiles.

Das Vortreiben des Spreizelementes in den Dübelkörper erfolgt unter Drehung des Spreizelementes und/oder Schlagabgabe an dasselbe. Zu diesem Zwecke wird das Spreizelement zweckmässig in ein entsprechendes motorisches Antriebsgerät eingespannt.

Um die zu erzielende Verbindung zwischen Dübelkörper und Spreizelement zu verbessern, trägt die kegelige Spreizzone des Spreizelementes, nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung, ein Gewinde. Das Vortreiben des Spreizelementes in den Dübelkörper erfolgt durch Drehen des Spreizelementes und eine von aussen an dieses angelegte axiale Vorschubkraft. Dadurch schafft sich das Gewinde des Spreizelementes im Dübelkörper ein entsprechendes Gegengewinde, so dass ein Formschluss zwischen den genannten Teilen entsteht. Diese Gewindeverbindung ist zudem lösbar - das Spreizelement kann also jederzeit aus dem Dübelkörper entnommen werden.

Weist hingegen die Bohrung des Dübelkörpers ein vorgefertigtes Gewinde auf, so muss dem Spreizelement nur Drehbewegung vermittelt werden. Das Spreizelement schiebt sich dank des Gewindeeingriffs Spreizelement/Dübelkörper quasi selbsttätig nach vorne in Spreizposition.

Um eine gute Spreizwirkung zu erzielen, beträgt der Kegelwinkel des Spreizelementes mit Vorteil 6 bis 12°, vorzugsweise 10°, und der Kegelwinkel der Bohrung des Dübelkörpers 4 bis 7°, vorzugsweise 6°. Diese Winkelkombination stellt einerseits sicher, dass dem Vortreiben des Spreizelementes sich nicht ein zu grosser Widerstand entgegensetzt und

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andererseits eine ausreichende Spreizung des Dübelkörpers erreicht wird. Am Ende des Spreizvorganges weist der Dübelkörper zumindest im Bereich der zuvor kegeligen Bohrung eine homogene Massenverteilung auf, wie dies bei einem kompakten Metall der Fall ist.

Das Spreizverhalten des Dübelkörpers wird weiters begünstigt, dh ein zu hohes Ansteigen der Spreizkraft verhindert, wenn der Dübelkörper längsgerichtete Querschnittsschwächungen, beispielsweise in Form von Kerben, trägt. Dadurch werden Sollbruchstellen geschaffen, die beim Auftreten einer in diesem Falle vorbestimmten Spreizkraft ein gesteuertes Aufbrechen des Dübelkörpers ermöglichen.

Ein erheblicher, vor allem sicherheitstechnischer Vorteil ist es, wenn das Erreichen einer definierten Verankerungskrart erkennbar ist. Hierzu wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dem Spreizelement in dessen der Spreizzone abgewandten Endabschnitt ein Angriffsmittel zur Einleitung eines Drehmomentes zuzuordnen, und zwischen Angriffsmittel und Spreizzone eine bei Erreichen eines vorbestimmten Drehmomentes ein Abtrennen des Angriffsmittels erlaubende Querschnittsschwächung vorzusehen. Die Kraft zum Eindrehen des Spreizelementes in den Dübelkörper wird von einem Antriebsgerät, zB Bohrmaschine, an das Angriffsmittel übertragen. Beim Eindrehen des Spreizelementes in den Dübelkörper nimmt das aufzubringende Drehmoment aufgrund der erforderlichen Spreizarbeit zu. Gegen Ende des Spreizvorganges überschreitet das Drehmoment den von der QuerschnittsSchwächung übertragbaren vorbestimmten Maximalwert, worauf das Angriffsmittel vom anderen Teil des Spreizelementes sich trennt. Dadurch ist in jedem Fall ein anwendungsgerechter, nicht von äusseren Krafteinflüssen bestimmter Verankerungswert gewährleistet.

Die Erfindung sei nachstehend anhand einer Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, näher erläutert. Im einzelnen sind der

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Fig. 1 die Teile eines Dübels in nicht montiertem Zustand, Dübelkörper in Schnittdarstellung, der

Fig. 2 ein Schnitt durch den Dübelkörper, gemäss Schnittverlauf II-II in Fig. 1, und der

Fig. 3 der Dübel in gesetztem Zustand, in Schnittdarstellung,

entnehmbar.

Der in Fig. 1 gesamthaft mit 1 bezeichnete hohlzylindrische Dübelkörper besteht aus faserverstärktem Sintermetall mit einem spezifischen Gewicht von 5 bis 7 g pro cm . Die den Dübelkörper 1 durchsetzende Bohrung weist hinterseitig ein Gewinde 2 und vorderseitig einen sich nach vorne verjüngenden kegeligen Abschnitt 3 auf. Im Bereich des kegeligen Abschnittes 3 sind zur Bildung von längsgerichteten Sollbruchstellen Hohlkehlen 4 vorgesehen, wie dies die Fig. 2 verdeutlicht.

Zur Verankerung des Dübelkörpers 1 wird in diesen ein gesamthaft mit 5 bezeichnetes Spreizelement vorgetrieben. Das Spreizelement 5 setzt sich aus einer kegeligen Spreizzone 6 und einem daran anschliessenden zylindrischen Abschnitt 7 zusammen. Dem Spreizelement 5 ist ferner ein Angriffsmittel 8 zugeordnet, das über eine Querschnittsschwächung 9, in Form einer umlaufenden Rille, mit dem Abschnitt 7 bzw mit der Spreizzone 6 in Verbindung steht. Oeber den gesamten zylindrischen Abschnitt 7, die kegelige Spreizzone 6 und das Angriffsmittel 8 erstreckt sich ein Gewinde 11.

Der Dübelkörper 1 wird zur Verankerung in die Aufnahmebohrung 12 eines Bauteiles 13 eingeführt und anschliessend das Spreizelement 5 unter Drehbewegung, die von einer Bohrmaschine an das Angriffsmittel 8 abgegeben werden kann, in den Dübelkörper 1 vorgetrieben.

Das Spreizelement 5 drängt dabei in dem an das Gewinde 2 inschliessenden vorderen kegeligen Abschnitt 3 das Material

des Dübelkörpers 1 radial nach aussen, wobei sich dieses aufgrund der günstigen Materialeigenschaften den Unebenheiten der Aufnahmebohrung 12 anpasst. Während dieses Verdrängungsvorganges bildet das Spreizelement 5 auch im kegeligen Abschnitt 3 des Dübelkörpers 1 ein Gegengewinde, so dass das Spreizelement 5 letztlich über die gesamte Länge des Dübelkörpers 1 formschlüssig gefasst ist. Bei Erreichen des durch die Kraftaufnahmefähigkeit der Querschnittsschwächung 9 definierten Drehmomentes kommt es zur Abtrennung des Angriff smittels 8, wodurch eine ordnungsgemässe Verarbeitung mit vorbestimmtem Haltewert angezeigt ist.

Es ist ebenso möglich, auf das Gewinde 2 im Dübelkörper 1 zu verzichten und bei entsprechender Durchmesserabstimmung der Bohrung des Dübelkörpers 1 und des Spreizelementes 5, das seinerseits mit oder ohne Gewinde 11 ausgestattet sein kanu, eine hochwertige Verankerung zu erzielen. Diesfalls werden dem Spreizelement 5 zum Vortreiben desselben zweckmässig Drehbewegung und Schläge vermittelt.

Claims

- Pf-

„ , -³B DFi. DR. SANDMAI

Patentansprüche Patentanwalts

O K0MOKlEM 0Θ ·

Dübel mit hohlzylindrischem, eine kegelige Bohrung
aufweisenden Dübelkörper aus Sintermaterial und einem
kegeligen Spreizelement, dadurch gekennzeichnet, dass als Sintermaterial des Dübelkörpers |I| ein im wesentichen aus Eisen bestehendes Sintermetall dient, das ein spezifisches Gewicht von 5 bis 7 g/cFti3 aufweist«

Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintermetall einen Phosphorgehalt von 0, 1 bis 1 'S aufweist=

Dübel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

dass als Sintermetall faserverstärkter Verbundwerkstoff vorgesehen ist,"

Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintermetall mit korrosxonshemmendem Material angereichert ist»

Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizelement (5) und die Bohrung (31 im Dübelkörper (1) sich nach vorne verjüngen.

Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelige Spreiszone (Sj des Spreiz-.elementes (5) ein Gewinde {11} trägt_c

Dübel nach einem der Ansprüche I bis 6? dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel des Spreizelementes {5}
6 bis 12 ° und der Kegelwinkel der Bohzxinq {3} des
Dübelkörpers {1} 4 bis 7 ° bstrSgto

/: - ■ : 31

Dübel nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekenrzeichnet, dass das Spreizelement (5) in dessen der Spreizzone (6) abgewandten Endabschnitt ein Angriffsmittel (8) zur Einleitung eines Drehmomentes aufweist, und zwischen Angriffsmittel und Spreizzone eine bei Erreichen eines vorbestimmten Drehmomentes ein Abtrennen des Angriffsmittels erlaubende Querschnittsschwächung (9) aufweist.

BAD ORIGINAL