DE69311167T2

DE69311167T2 - Universaldübel

Info

Publication number: DE69311167T2
Application number: DE69311167T
Authority: DE
Inventors: Robert Paul Anquetin
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2013-02-27
Also published as: DE69311167D1; EP0560517A1; EP0560517B1; CA2090636C; US5380135A; ATE153901T1; ES2101943T3; CA2090636A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Dübel für die Verwendung bei der Befestigung einer Schraube in einer zuvor hergestellten Bohrung in einem Werkstück entsprechend dem vorkennzeichnenden Teil von Anspruch 1.
Die Erfindung befaßt sich weiterhin mit einem Verfahren zum Herstellen dieses Dübels als Formteil.
Kunststoffdübel, welche in eine Bohrung in einem Werkstück eingesetzt werden, um eine konventionelle Schraube aufzunehmen, um die Schraube mit dem Werkstück zu befestigen, sind allgemein bekannt.
Es ist üblich, verschiedene Kunststoffdübel für verschiedene Werkstücke zu benutzen; insbesondere für die Befestigung von Schrauben in einem Blindloch eines harten Werkstücks, wie beispielsweise einem aus Ziegelsteinen oder Beton; in einem Blindloch in einem weichen, bröckligen Werkstück, wie beispielsweise einem aus Blähbeton; oder in einem Loch, welches sich gerade durch ein Werkstück in Plattenform erstreckt.
Es sind Versuche unternommen worden, für einen Dübel zu sorgen, welcher für eine Verwendung in allen diesen drei Situationen geeignet ist, aber die Erfordernisse an ein Befestigungselement, zufriedenstellend in allen diesen drei zu funktionieren, widersprechen einander.
Bei einem Dübel, welcher eine Schraube in einer Bohrung in einem steifen Werkstück befestigen soll, ist der Dübel konventionel lerweise von einheitlichem Außendurchmesser, so daß er leicht in die Bohrung eingesetzt werden kann. Eine zentrale Bohrung zur Aufnahme der Schraube ist üblicherweise mit Rillen versehen, so daß der Dübel an der Schraube, welche in den Dübel gedreht wird, fest mit dieser in Eingriff kommt und ein kleiner Betrag an Ausdehnung stattfindet, um mit der Bohrung fest in Eingriff zu kommen. Die Verwendung eines solchen Dübels bei einem bröckligen Material sorgt üblicherweise nicht für eine solide Befestigung, weil die Ausdehnung des Dübels nicht angemessen ist, um den Dübel fest in dem Material zu halten.
Bei einem Dübel, welcher eine Schraube in einem Loch durch ein plattenförmiges Material festsetzen soll, hat der Dübel üblicherweise ein Endteil, das an einem Kopfteil des Dübels durch eine Reihe von Armen verbunden ist, und es ist vorgesehen, daß die Schraube frei durch die Bohrung hindurchgeht, bis sie das Endteil erreicht und dann das Endteil in Richtung auf das Kopfteil zieht, um die Arme zu zwingen, sich nach außen zu biegen, um den Dübel fest mit dem Werkstück zu verbinden. Man wird sich denken können, daß ein Vorsehen von Rillen in der Bohrung des Dübels (um zu ermöglichen, daß der Dübel wie vorstehend in starrem Material verwendet werden kann) jeden leichten Durchgang der Schraube vom Kopfteil zum Endteil behindert.
Darüberhinaus ist es, wenn der Dübel aus einem Kunststoff hergestellt ist, schwierig und im allgemeinen nicht kosteneffektiv, ein Gewinde in der Bohrung des Endteils auszubilden, welche einen Durchgang der Schraube unterstützen würde. Folglich schneidet bei einem Kunststoffdübel die Schraube normalerweise ihr eigenes Gewinde, und dies bietet natürlich einen erheblichen Widerstand beim Drehen der Schraube. Die Schraube kann deshalb ein starkes Drehmoment auf das Endteil ausüben, wenn sie hineingedreht wird. Dieses Drehmoment kann ausreichen, um die Arme zu verdrillen, und tatsächlich ist dies das beabsichtigte Ergebnis bei manchen gegenwärtig verfügbaren Dübeln, so daß sich die Arme um die Schraube herum verdrillen und wenn die Schraube das Endteil in Richtung auf das Kopfteil zieht, dann werden die Arme zu einer Kugelbildung zusammengequetscht. Jedoch bringt dies sehr stark lokalisierte Drücke um den Rand der Bohrung bei dem plattenförmigen Material mit sich, so daß dann, wenn das letztere Gipskarton oder dergleichen ist, die Kante zerbröckeln kann und verhindert wird, daß eine sichere Befestigung vorgenommen wird.
In WO/9008265 wird ein Dübel offenbart, bei welchem dieser Tendenz der Arme entgegengewirkt wird. Dieser Dübel besteht aus einem Kopfteil, das einen vergrößerten Flansch, welcher so angepaßt ist, daß er mit dem Werkstück in Eingriff kommt und ein generell zylindrisches Teil, das von dem Flansch aus geringfügig konisch zuläuft, hat, aus einem zylindrischen Endteil von im wesentlichen demselben Durchmesser, wie der des kleinsten Teils des Kopfbereiches und aus vier Armen, welche das Endteil und das Kopfteil miteinander verbinden.
Diese Arme bestehen aus zwei Paaren, einem Paar von gegenüberliegenden Armen mit einem ungefähr halbkreisförmigen Querschnitt und einem anderen Paar von gegenüberliegenden Armen mit einem etwas kleineren Querschnitt. Die größeren Arme sind so angeordnet, daß ein Verdrillen derselben im wesentlichen verhütet wird und im wesentlichen nur ein Falten an definierten geschwächten Teilen möglich ist.
Dieser Dübel wird erfolgreich in einem Loch aus starrem Material funktionieren und wird auch in einem Loch in einem plattenförmigen Material mit angemessener Dicke funktionieren, wo sich die Arme in der Nähe ihrer Mitte nach außen falten, so daß die Hälften der Arme, die mit dem Kopfteil verbunden sind, flach gegen die Rückseite des plattenförmigen Werkstücks gehebelt werden, wenn beim Einschrauben der Schraube in das Endteil das Endteil zum Kopfteil hin gezogen wird. Eine sichere Befestigung in einem bröckligen Material, wie beispielsweise einem Gipskarton, ist deshalb möglich, weil die Drücke auf dem Karton durch die Arme, welche flach gegen den Karton anliegen, verteilt werden und nicht auf den Rand der Bohrung konzentriert sind.
Selbst in diesem Fall macht die Schraube, die ihr eigenes Gewinde in das Endteil schneiden muß (trotz des Vorsehens von Rillen in dem Endbereich, um das erforderliche Drehmoment herabzusetzen) es trotzdem schwierig, den Dübel einzusetzen und bietet einen beträchtlichen Widerstand bei dem Eindrehen der Schraube. Tatsächlich geht trotz der vorstehend erwähnten Rillen, um das erforderliche Drehmoment herabzusetzen, diese Reduzierung auf Kosten der Sicherheit der Befestigung; ist es gut und gern möglich, die Schraube zu überdrehen, ohne festzustellen, daß man dies tut, wenn die Gewindegänge die in das Endteil eingeschnitten worden sind, jetzt abgelöst worden sind.
In einem weichen blähbaren Material wird jedoch der Dübel generell nicht zufriedenstellend funktionieren: der Dübel wird sich nicht in angemessener Weise in das blähbare Material hinein einfach bei dem Einsetzen einer Schraube in den Dübel hinein spreizen, und wenn die Schraube weiter hineingedreht wird, dann ist die Steifigkeit des größeren Paars der Arme derart, daß nur ein kleiner Betrag an Spreizen in einer Art und Weise stattfindet, die dem vergleichbar ist, wenn eine Verwendung bei Plattenmaterial erfolgt, und es kann keine sichere Befestigung gewährleistet werden. In diesem Zusammenhang ist die vorstehend angeführte Verdrillung zu einer Kugel wünschenswert, weil sie ja eine Spreizung in das blähbare Material bewirkt.
Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, die Arme im wesentlichen gleich zu machen, so daß ein Verdrillen möglich ist, aber Gewindegänge in dem Endteil vorzusehen, so daß weniger Drehmoment erforderlich ist, um die Schraube in das Endteil hineinzudrehen (aber ohne Reduzierung der Festigkeit der Verbindung zwischen der Schraube und dem Endteil), so daß die unerwünschte Kugelbildung nicht auftritt oder es nicht wahrscheinlich ist, daß sie auftritt, wenn der Dübel in der Situation des plattenförmigen Werkstücks verwendet wird.
Ein Dübel entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus US-A-3,365,999 bekannt, welcher Gewindegänge zeigt, die in einem Endteil des Dübels vorgesehen sind.
Weil es jedoch ein wenig Probleme bei der Bildung von Gewindegängen in Dübeln dieses Typs gibt, ist es eine schwierige Angelegenheit, dies auch in kosteneffektiver Weise zu tun.
US-A-4, 547,108 offenbart eine Ausgleichs-Abdeckklammer, welche eine Gewindebacke hat, die an einer internen flexiblen Zunge angeformt ist, die in einer Bohrung der Klammer ausgebildet ist Hier verläuft eine Kernform durch ein Fenster der Klammer. Jedoch ist das so gebildete Gewinde nur einseitig, und muß, um eine Schraube zu erfässen, in Richtung auf die Schraube hin vorgespannt sein und bietet demzufolge einen nennenswerten Widerstand gegen ein Eindringen der Schraube.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für einen Dübel aus Kunststoff zu sorgen, welcher geformte Gewindebildungen hat und für ein Verfahren zum Formen derselben, welches nicht unter den vorstehend erwähnten Nachteilen leidet oder zumindest deren Auswirkungen lindert.
In Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird für einen Dübel zur Verwendung für die Befestigung einer Schraube in einem zuvor hergestellten Loch in einem Werkstück gesorgt, welcher aus einem Kopfbereich, einem Endbereich mit im wesentlichen dem gleichem Außendurchmesser wie der Kopfbereich und Arme hat, die den Endbereich und den Kopfbereich verbinden, wobei der Endbereich einen Körper mit einer Mittelbohrung von einem Armende zu einem gegenüberliegenden offenen Ende hat und dieses Armende mit den Armen verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß er ferner einen ersten einzelnen Wendelabschnitt mit maximal einer Windung in der Bohrung nahe dem Armende und einen zweiten einzelnen Wendelabschnitt mit maximal einer Windung in der Bohrung nahe dem offenen Ende aufweist, wobei jeder Wendelabschnitt einen Anfang und ein Ende in einer ersten Ebene hat, die die Mittellängsachse des Dübels enthält, und in der Bohrung zwischen den Abschnitten gekrümmte Nuten ausgebildet sind, sowie zwei mit der Bohrung verbundene Öffnungen an jeder Seite des zylindrischen Bereiches hat, wobei jede Öffnung eine mit der Ebene zusammenfallende erste Seite und eine zweite parallele Seite an gegenüberliegenden Seiten der Ebene hat und eine zweite Ebene durch die Achse festgelegt wird und senkrecht zur ersten Ebene verläuft, wobei die zweiten Seiten jeder Öffnung jede ein Profil haben, das gleich dem Profil in der zweiten Ebene der Nuten in der Bohrung ist und wobei die Wendelabschnitte und die gekrümmten Nuten eine Gewindeform bilden, so daß eine Schraube entsprechenden Durchmessers im wesentlichen ohne Schneiden des Materials des Dübels durch die Form gedreht werden kann.
Die Erfindung sorgt ferner für ein Verfahren zum Formen eines Dübels mittel einer zwei angepaßte Teile aufweisenden Form, die erste und die zweite senkrechte Ebenen definieren, wobei jedes Teil einen Kopfformbereich, einen Endformbereich und zwischen diesen einen Armformbereich hat, die beiden Teile entlang der zweiten Ebene aneinander angepaßt sind, die beim Formen eine Längsachse des Dübels enthält, wobei die erste Ebene auch die Achse enthält, die Form ferner einen Bohrungsstift und einen Endstift hat, die entlang der Achse liegen und von denen jeder ein Ende hat, das dem anderen zugewandt ist, wobei jeder Stift im wesentlichen zylindrisch ist und an dem zugewandten Ende einen Wendelabschnittformer aufweist, von denen jeder einen Anfang und ein Ende hat, die in der ersten Ebene und innerhalb des Umfangs des Endformbereichs der angepaßten Teile liegen, wenn die Form montiert ist, wobei in jedem Endformbereich jedes angepaßten Teils der Form ein Einsatz vorgesehen ist, der ein am angepaßten Teil angebrachtes Fußende und ein äußeres Ende hat, während sich eine erste Fläche zwischen Fußende und äußerem Ende erstreckt und sich in der ersten Ebene befindet, wobei die Enden der ersten Flächen bei montierter Form aneinander liegen und die Stifte an den Einsätzen anliegen, so daß während der Formung im Dübel eine durchgehende Bohrung ausgebildet wird, wobei die Einsätze in einer zweiten Fläche Nuten aufweisen, von denen erste Nuten im wesentlichen parallel zur ersten Ebene vom Fußende des Einsatzes bis zum Erreichen der zweiten Ebene verlaufen, worauf die Nuten zu zweiten Nuten wechseln, die im wesentlichen parallel zur zweiten Ebene verlaufen, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritten aufweist:
a) Zusammensetzen der Form;
b) Einbringen des Materials in die Form, um die Hohlräume zu füllen;
c) Aushärtenlassen des Materials;
d) Öffnen der Form durch Bewegen der zusammenpassenden Teile von dem Bohrungsstift weg in Richtung der ersten Nuten;
e) Bewegen des Endstiftes in axialer Richtung, um den Dübel vom Bohrungsstift freizugeben, wodurch ein Dübel geformt wird, der in einem Endbereich eine Gewindeform hat, so daß eine Schraube geeigneter Abmessung im wesentlichen ohne Schneiden in das Material des Dübels durch den Endbereich gedreht werden kann.
Spezielle Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Vorzugsweise sind die Arme jeweils bezogen auf eine dritte Ebene, die senkrecht zu der ersten und der zweiten Achse verläuft, um einen Betrag gleich der Neigung des zu bildenden Schraubengewindes geneigt. Vorzugsweise verlaufen die Nuten bei der zweiten Fläche parallel zu dem Arm in dem Bereich, in welchem die zweite Fläche parallel zu der ersten Fläche verläuft, sind aber progressiv bei der zweiten Fläche geneigt, so daß eine Tangente an die Nuten bezogen auf die dritte Ebene um dieselbe Neigung um den gekrümmten Bereich der zweiten Fläche geneigt bleibt.
Die Erfindung sorgt auch für eine Form zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens.
Die Erfindung wird im Nachstehenden, nur in der Form eines Beispiels, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, bei welchen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Dübels zeigt, welcher die Erfindung verkörpert;
Fig. 2 eine Ansicht des Dübels im Längsschnitt zeigt;
Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie III - III von Fig. 1 zeigt;
Fig. 4 und 5 eine erste Form der Verwendung des Dübels zeigen;
Fig. 6 und 7 eine zweite Form der Verwendung des Dübels zeigen:
Fig. 8 und 9 eine dritte Form der Verwendung des Dübels zeigen;
Fig. 10 eine Endansicht eines Kopfbereiches des Dübels zeigt;
Fig. 11 eine Seitenansicht in der Richtung des Pfeils XI in Fig. 12 einer zusammengebauten Form entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 12 eine Grundrißansicht der Form von Fig. 11 entlang der Linie XII - XII in Fig. 11 ist; und
Fig. 13 eine andere Seitenansicht der Form von Fig. 11 in der Richtung des Pfeils XIII in Fig. 12 ist.
Ein Dübel, welcher die Erfindung verkörpert, wird in Fig. 1 gezeigt. Dieser Dübel ist aus Nylon, vorzugsweise aus Nylon 6-6, hergestellt. Wie später erklärt wird, ist der Dübel bei drei verschiedenen Formen verwendbar, um Schrauben in einer vorher gebildeten Bohrung in einem Werkstück zu befestigen.
Der Dübel besteht aus einem Kopfbereich 2, welcher einen vergrößerten Flansch 4 hat, der so angepaßt ist, daß er bei der Verwendung des Dübels an der Oberfläche des Werkstücks in Eingriff kommt. Der Kopfbereich 2 besteht aus einem zylindrischen Teil 6 mit einheitlichem Außendurchmesser. Vier Rippen 8 erstrecken sich von dem Teil 6 bis zu dem Flansch 4, um bei der Verhütung einer Drehung des Dübels Unterstützung zu geben, wenn er in ein Werkstück eingesetzt ist.
Der Dübel hat auch einen zylindrischen Endbereich 10 von im wesentlichen demselben Durchmesser, wie der Kopfbereich. Vier Arme 12 verbinden den Endbereich 10 und den Kopfbereich 2 miteinander.
Eine im wesentlichen einheitliche glatte Bohrung 14 verläuft durch den Kopfbereich 2 und die vier Arme 12 zum Endbereich 10. Der Endbereich 10 ist mit in eine Schraube eingreifenden Vorsprüngen in der Form gewindeförmiger Erhöhungen 16 versehen, welche eine in der Mitte liegende Bohrung von geringerem Durchmesser, als dem der Bohrung 14 haben, jedoch ist der Durchmesser des Grundes von generell schraubenförmigen Vertiefungen 18 zwischen den Erhöhungen 16 ungefähr derselbe, wie der der Bohrung 14. Folglich bildet sich zwischen diesen die Erhöhungen 16 und Nuten 18, wie stärker detailliert nachstehend beschrieben, eine Gewindeformation 16, 18.
Jeder Arm 12 besteht aus einem ersten sich biegenden Teil 20 von reduzierter Dicke angrenzend an den zylindrischen Teil 6 des Kopfbereiches, einem zweiten sich biegenden Teil 22 von reduzierter Dicke angrenzend an den Endbereich 10 und einem dritten sich biegenden Teil 24 von reduzierter Dicke ungefähr in der Mitte zwischen den sich biegenden Teilen 20 und 22. Die Dicke des Armes (siehe Fig. 2) in radialer Richtung des Dübels nimmt von dem ersten sich biegenden Teil 20 in Richtung auf den dritten sich biegenden Teil 24 und von dem zweiten sich biegenden Teil 22 in Richtung auf den dritten sich biegenden Teil 24 zu.
Man kann folglich sehen, daß der Gesamt-Außendurchmesser X eines mittleren Teils der vier Arme geringfügig größer als der Außendurchmesser Y des zylindrischen Teils des Kopfbereiches 2 ist.
Jeder Arm 12 besteht, senkrecht zu einer Symmetrieachse des Dübels generell senkrecht zu dem Arm gesehen, aus zwei gebogenen Seitenflächen 25, 25. Von den gebogenen Seitenflächen 25, 25 zum Kopfbereich verlaufen parallel Seitenflächen 26, 26, und von den gebogenen Seitenflächen 25, 25 verlaufen parallele Seitenflächen 27, 27. Folglich nimmt die Dicke quer zur Radialrichtung zwischen dem ersten sich biegenden Teil 20 und dem dritten sich biegenden Teil 24 und zwischen dem zweiten sich biegenden Teil 22 und dem sich biegenden dritten Teil 24 ab. Ein schmaler Spalt 30 von generell einheitlicher Breite verläuft zwischen den Innenkanten 32 aneinandergrenzender Seitenflächen der beiden Arme 12. Dieser Spalt 30 verläuft von dem zweiten sich biegenden Teil 22 hinter den sich biegenden Teil 24 und ein kleines Stück in den zylindrischen Teil 6 des Kopfbereiches 2 hinein. Der Kopfbereich 2 ist mit vier in gleichem Abstand voneinander angebrachten internen axialen Nuten 31 versehen, welche Fortsetzungen der Spalte 30 sind.
Der Dübel kann auf dreierlei verschiedene Weisen verwendet werden.
Bei einer ersten Form (Fig. 4 und 5) wird der Dübel in einem Blindloch eines verhältnismäßig festen Materials, z.B. in Ziegelstein, verwendet. Eine Bohrung 34 wird hergestellt, welche ungefähr die Größe des zylindrischen Kopfbereiches 6 des Dübels hat. Der Dübel wird dann in die Bohrung eingesetzt. Er wird leicht in die Bohrung eindringen, wobei mittlere Teile der vier Arme nach innen (mit einem leichten Biegen bei den drei sich biegenden Teilen der Arme) gedrückt werden und innenliegende Teile 36 jedes Arms sich in die in der Mitte liegende Öffnung 14 hinein bewegen, um für einen Bereich mit reduziertem Durchmesser in der Bohrung zu sorgen, wobei dieser Durchmesser vom Kopfbereich 2 bis zur Mitte der Arme 12 abnimmt und dann wieder von dem mittleren Teil bis zu dem Endbereich 10 ansteigt. Dann wird eine Schraube 38 eingesetzt. In Abhängigkeit von der Natur des Materials des Werkstücks können die Arme 12 durch die Schraube nach außen gedrückt werden, wobei die Bohrung 34 vergrößert wird, jedoch werden bei den meisten Materialien die Arme dazu dienen, die Schraube 38 und auch die Innenseite der Bohrung 24 fest zu umgreifen.
Wenn die Spitze der Schraube 28 den Endbereich 10 des Dübels erreicht, dann kommt sie mit der Gewindeformation 16, 18 in Eingriff. Wenn der Dübel eine enge Passung in der Bohrung 34 hat, dann wird die Schraube durch den Endbereich 10 eingedreht und dient folglich dazu, das Festhalten des Dübels sowohl an der Schraube 38, als auch an der Bohrung 34 zu verstärken. Sollte die Bohrung gegenüber dem Dübel etwas überdimensioniert sein, so wird die Schraube nach weiterem Hineindrehen derselben, nachdem der Kopf 38 mit dem zu befestigenden Element 39 in Eingriff gekommen ist, die Gewindegänge ablösen, wenn sie sich (zutreffendenfalls) in die Oberflächen 36 eingeschnitten hat und den Endbereich zu dem Kopfbereich 2 hin ziehen und folglich die Arme 12 etwas spreizen, um das Festhalten innerhalb der Bohrung etwas zu verbessern.
Bei einer zweiten Form der Nutzung des Dübels wird der Dübel in einer Bohrung verwendet, welche sich durch Material 41 von einer geringeren Dicke als der Dübel erstreckt.
Wie in Fig. 6 gezeigt, ist das Material von einer Dicke ungefähr gleich der Länge des Kopfbereiches. Es wird eine Bohrung hergestellt, welche ungefähr die Größe des zylindrischen Kopfbereiches des Dübels hat. Die Arme 12 biegen sich nach innen, wenn der Dübel durch die Bohrung 40 geschoben wird und richten sich dann selbst auf der anderen Seite des Werkstücks wieder auf.
Dann wird eine Schraube 42 eingesetzt. Sie ist in der Lage, entlang der einheitlichen Bohrung 14 mit wenig Anstrengungen hindurchzugelangen, wobei der Eingriff zwischen der Schraube und der Bohrung minimal ist. Wenn die Spitze der Schraube 42 den Endbereich 10 des Dübels erreicht, dann kommt sie mit der Gewindeformation 16, 18 in Eingriff, und ein weiteres Drehen der Schraube wenn der Kopf 44 der Schraube nicht mehr in der Lage ist, sich weiter in Richtung auf das Werkstück hin zu bewegen, dann verursacht er, daß der Endbereich 10 in Richtung auf den Kopfbereich 2 gezogen wird und die Arme 12 nach außen gebogen werden, wobei sie sich an den drei biegsamen Stellen biegen. Die endgültige Stellung des Dübels ist so, wie in Fig. 7 gezeigt, wobei die Arme zu einer engen U-Form gebogen sind und gegen die Innenseite des Werkstückmaterials 41 anliegen.
In dieser Stellung verteilt die kreuzförmige Anordnung der Arme 12 die auf das Material 41 durch das Festziehen der Schraube aufgebrachten Belastungen. Diese Belastungen werden nicht auf die Kanten der Bohrung 40 konzentriert. Jedoch wird eine solche Stellung nur erreicht, weil die Gewindeformation 16, 18 nur einen geringen Widerstand bietet, während sie für die Schraube 42 mit entsprechender Steigung und anderen Abmessungen immer noch eine feste Verbindung ergibt. Ohne die Gewindeformation müßte die Schraube 42 ihr eigenes Gewinde schneiden, und das Drehmoment, welches dies auf den Endbereich 10 aufbringen würde, könnte vollkommen ausreichend sein, um die Arme 12 so zu verdrillen, daß sie sich letztendlich zu einer Kugel kräuseln. Dies bringt örtliche Belastungen auf die Kante der Bohrung 40 auf. Es ist tatsächlich wahrscheinlich, daß es auch dann auftritt, wenn eine Schraube mit den falschen Abmessungen verwendet wird, obwohl es selbst dann weniger wahrscheinlich ist, daß dies auftritt, als dann, wenn die Gewindeformation 16, 18 vollkommen fehlen würde.
Bei der dritten Form (Fig. 8 und 9) wird der Dübel verwendet, um eine Schraube in einem Blindloch in einem Werkstück aus weichem oder bröckligem Material zu befestigen.
Eine Bohrung 46 ungefähr von der Größe des zylindrischen Kopfbereiches wird hergestellt, und der Dübel wird in die Bohrung eingesetzt. Dann wird eine Schraube 48 eingesetzt. Während die Arme 12 in einem gewissen Ausmaß durch das Einsetzen in die Bohrung nach innen gedrückt worden sind, ist die Natur des Materials derart, daß man die Schraube leicht durch den Dübel schieben kann (wobei die Arme 12 nach außen in das weiche Material solange gedrückt werden, bis die Schraube mit der Gewindeformation 16, 18 des Endbereiches 10 in Eingriff kommt). Die Arme versuchen, sich so zu biegen, wie bei Plattenmaterial (wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 beschrieben), doch wird die Wand der Bohrung dies verhindern. Wenn jedoch die Schraube 48 festgezogen wird, dann wird sie stattdessen beginnen, den Endbereich 10 zu drehen und folglich die Arme 12 in eine einem S ähnliche Form zu biegen. Ein weiteres Drehen der Schraube 48 bewirkt dann, den Endbereich 10 zu dem Kopfbereich 2 hin mit einem nach außen verbundenen Biegen der Arme 12 zu ziehen und folglich eine bauchige Gestalt anzunehmen, wie in Fig. 9 gezeigt. Es ist selbstverständlich, daß die tatsächliche Gestalt des Dübels dann, wenn die Schraube 48 fest angezogen ist, in einem gewissen Umfang von der Natur des Materials des Werkstücks und von dem genauen Durchmesser der Bohrung 46 abhängig ist.
Die Konstruktion der Arme 12 trägt zu der Fähigkeit des Dübels bei, die in Fig. 9 gezeigte Gestalt anzunehmen. Erstens sind die vier Arme 12 alle von derselben Konstruktion, so daß sie alle dazu tendieren, sich in derselben Weise zu verformen. Zweitens reduzieren, während jeder Arm von seinem äußeren Teil zu seiner Mitte hin in der radialen Dicke zunimmt, die gebogenen Seitenflächen 25 die Dicke des Arms i Querrichtung, und folglich hat der Arm im wesentlichen dieselbe Fähigkeit, sich über seine Länge durchzubiegen. Weiterhin hat die Gestaltung der Spalten 30 zwischen den Armen und den angrenzenden Flächen 25, 26, 27 von zwei nebeneinanderliegenden Armen die Wirkung, daß es keine Behinderung zwischen den Armen gibt, welche die Fähigkeit der Arme, sich zu verdrillen, herabsetzen würde. Dies sind tatsächlich echte merkmale, welche die aufgebauchte Gestalt in diesem weichen Material begünstiqen, und da, wo das Verdrillen und Aufbauchen der Arme 12 eine nützliche Wirkung hat, würde dies natürlich auch im gleicher Weise diesen aufbauchenden Effekt bei der Anwendung in einem Plattenmaterial begünstigen, wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 beschrieben, bei welcher eine Anordnung des Verdrillens und Aufbauchens der Arme 12 eine schädliche Wirkung hat. Es ist erstrangig für diesen Grund, daß die Gewindeformation 16, 18 in dem Endbereich 10 vorgesehen ist. Jedoch wäre ein spezielles Schneiden von Gewindegängen in dem Endbereich in einer gesonderten Operation, nachdem die Dübel gegossen sind oder sogar das Gießen der Gewindegänge in dem Dübel mit einer Spiralmatrize, was es erfordern würde, daß der Dübel nach dem Gießen von der Matrize abgedrückt würde, in jedem Fall unzulässig teuer.
Folglich wird die Gewindeformation 16, 18 als Teil der Formoperation des Dübels selbst und in einer solchen Art und Weise gebildet, daß keine anschließenden Operationen erforderlich sind, nachdem der Gießvorgang abgeschlossen ist.
Fig. 11, 12 und 13 zeigen die relevanten Teile der Gießform 50. Die Gießform 50 besteht aus zwei zueinander passenden Teilen 52, 54, welche schalenähnlich sind und das äußere Profil des Dübels ausbilden. Sie definieren zwei zueinander senkrechte Ebenen 56, 58, wobei die erste Ebene 56 senkrecht zu der zweiten Ebene 58 liegt und sich beide entlang der Längsachse 60 der Gießform 50 und des fertigen Dübels schneiden. Fig. 11 liegt in der zweiten Ebene 58, während Fig. 13 in der ersten Ebene liegt.
Jedes Formteil 52, 54 hat offensichtlich das zutreffende Profil, um die Teile des Dübels zu gießen, welche unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 10 beschrieben worden sind. Folglich hat sie einen den Endbereich bildenden Teil 10', den hauptsächlichen Gegenstand von Fig. 11 bis 13. Jedoch kann man in Fig. 13 sehen, daß die Formteile 52, 54 eine erhöhte Rippe 22' haben, um den zweiten sich biegenden Teil 22 zu bilden und Längsrippen 12', zwi schen welchen die Arme 12 gebildet werden.
Die Gießform besitzt weiterhin zylindrische Stifte, welche in die Formteile 50, 52 von oben und unten eingesetzt sind. Bohrungsstift 62 wird von oben eingesetzt und bildet die Bohrung 14 des Dübels aus. Zu diesem Zweck hat er Absätze 31', welche gegen Rippen 12' anliegen, um die Schlitze 30 zwischen den Armen 12 zu bilden, und im Kopfbereich 6 bilden sie die Nuten 31. Der fertige Dübel kann von dem Stift 62 herabgleiten. Der Boden der Gießform wird durch den Endstift 64 geschlossen.
Zwei Einsätze 66, 68 sind in jedem Gießformteil 52 beziehungsweise 54 ausgebildet. Die Einsätze stehen schräg nach unten (in Fig. 13) in den Hohlraum zwischen den Gießformteilen vor. Sie liegen angrenzend aneinander in der ersten Ebene 56, wobei jeder eine erste Fläche 66a beziehungsweise 66b hat, die aneinander anstoßen. Jeder Stift 62, 64 ist an seinen Enden so ausgebildet, daß er an die Einsätze 66, 68 anstößt, ohne, daß dazwischen irgendwelche Zwischenräume gelassen werden. Folglich hat der Bohrungsstift 62 eine Stufe 70 in der ersten Ebene 56 zwischen einer ersten Schulter 72, die an der Oberkante 74 von Einsatz 68 anliegt und einer zweiten Schulter 76, die an der Oberkante 78 des Einsatzes 66 anliegt. In ähnlicher Weise hat der Endstift 64 eine Stufe 80 in der ersten Ebene 56 zwischen einem ersten Arm 82, der an der Unterkante 84 von Einsatz 68 anliegt und einem zweiten Arm 86, der an der Unterkante 88 des Einsatzes 66 anliegt. Die Schultern 72, 76 und Arme 82, 86 sind so geneigt, daß sie der Neigung der Einsätze 66, 68 entsprechen.
Die ersten Paßflächen 66a, 68a sind eben und glatt, aber die Einsätze 66, 68 haben jeweils zweite Flächen 66b, 68b. Die zweiten Flächen 66b, 68b beginnen an dem Fuß 65 jedes Einsatzes und liegen an diesem Punkt im wesentlichen parallel zur ersten Ebene 56. Jedoch ändern nach einem Durchgang durch die zweite Ebene 58 in Richtung auf ein entferntliegendes Ende 67 jedes Einsatzes die zweiten Flächen allmählich ihre Richtung, bis sie im wesentlichen parallel zur zweiten Ebene 58 enden. Die Dicke R jedes Einsatzes ist gleich dem Radius (unter Berücksichtung eines Schrumpfens) des Schaftes einer Schraube, von der beabsichtigt ist, daß sie in dem Dübel aufgenommen wird. Der Krümmungsradius des Endes jedes Einsatzes ist ebenfalls gleich R. An der zweiten Fläche 66b, 68b sind Rillen 90 ausgebildet. Zwischen den Füßen 65 und der zweiten Ebene 58 liegen die Rillen 90 parallel zu den Ober- und zu den Unterkanten 78, 88 und 74, 84 der Einsätze 66 beziehungsweise 68. Wenn sich jedoch die Rillen 90 um das Ende 67 herum krümmen, dann wenden sie sich nach unten.
Die Stifte 62, 64 haben einen Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem der Bohrung 14 (wieder unter Berücksichtigung eines Schrumpfens) des fertigen Dübels ist. Jedoch sind sie an ihren Enden mit einem schrägen spiralförmigen vorstehenden Teil 92, 94 mit einer Windung angrenzend an ihre entsprechenden Enden versehen.
Der Anfang und das Ende jedes vorstehenden Teils 92, 94 liegt in der ersten Ebene 56, so daß es eine weitere Stufe 96 in jedem Stift gibt.
Das Nettoergebnis dieser Anordnung ist, daß eine Gewindeformation gegossen werden kann. Das Gewinde beginnt zum Beispiel bei Stufe 96 des Endstiftes 64 (dies ist der Punkt A bei Fig. 12). Das Gewinde wird hier zwischen dem vorstehenden Teil 94 und der untersten Rille 90 des Einsatzes 66 gebildet. Nach ungefähr einem Drittel einer Windung (Punkt C) beginnt das Gewinde, verlorenzugehen (in dem Sinn, daß es auf dem Kreis mit einem Radius zwischen R und S liegt), wenn es in den Einsatz 66 eintritt, aber es beginnt erneut nach dem Durchgang durch die erste Ebene (Punkt D) zwischen dem ersten vorstehenden Teil 94 und der untersten Rille 90 des Einsatzes 68. Wieder nach ungefähr einem Drittel einer Windung (Punkt F) geht das Gewinde verloren, wenn es in den Einsatz 68 eintritt, aber es beginnt erneut jenseits der ersten Ebene 56 (wieder Punkt A), aber diesmal zwischen der untersten Rille 90 des Einsatzes 66 und der nächsten Rille. Das Gewinde verläuft anfänglich bis zum nach oben gekrümmten Teil der Rillen 90 (bis zu Punkt B), bevor es weiter oben von den geraden, aber schräg angeordneten Teilen der Rillen 90 weiterläuft. Jedoch geht das Gewinde wieder bei Punkt C verloren, be ginnt aber erneut zwischen den Rillen von Stift 68.
Wir haben festgestellt, daß zwei Rillen ausreichend sind, doch ist es klar, daß auch mehr ausführbar sind.
Schließlich beginnt das Gewinde erneut bei A, wieder unter Stufe 96, nachdem es nach dem Durchgang durch Einsatz 68 verlorengegangen ist, zwischen der obersten Rille 90 von Einsatz 66 und dem vorstehenden Teil 92 an dem Stift 62. Bei Punkt C verläuft das Gewinde ununterbrochen um das Ende des Einsatzes 68 herum und zwischen der obersten Rille 90 daran und dem vorstehenden Teil 92, wobei es um den Stift 62 herum weiterläuft, bis das Gewinde bei der Stufe 96 von Stift 62 endet. Folglich besteht das so gebildete Gewinde aus drei Windungen, doch fehlt bei zwei der Windungen ein Drittel als Ergebnis der Tatsache, daß die Einsätze hindurchgehen. Außerdem bilden die Einsätze einen Schlitz 19 an beiden Seiten des Endbereiches 10 des Dübels, welcher unvermeidlich einen Schwächungseffekt hat, doch sind die beiden Mängel ein kleiner Preis, der als Ergebnis für eine ganz zufriedenstellende Gewindebildung zu zahlen ist.
Wenn die Gießform zusammengebaut ist, wird Kunststoffmaterial in irgendeiner bekannten Weise eingespritzt, und man läßt es aushärten. Die Form wird getrennt, indem zuerst der Endstift 64 herausgezogen wird, wonach aber unmittelbar danach ein gegenseitiges Trennen der Formteile 52, 54 folgt.
Die Trennungsrichtung kann in jedem Fall die der Einsätze 66, 68 sein, so daß der Dübel auf dem Stift 62 verbleibt, von welchem er anschließend ausgeworfen werden kann. Jedoch können die Einsätze 66, 68 ebenfalls als Ausstoßstifte wirken, wenn die Teile 52 in der ersten Ebene in Richtungen senkrecht zu der zweiten Ebene getrennt werden.
Wenn die Einsätze 66, 68 dann aus den Schlitzen 19 herausgezogen werden, drücken sie den Dübel nach unten von dem Stift 62.
Folglich kann eine (nicht gezeigte) Schraube mit einem Schaft durchmessr R und einem Gewindedurchmessr S (natürlich unter Berücksichtigung eines Schrumpfens), welche eine Gewindesteigung gleich dem Abstand der Riefen 90 und der vorstehenden Teile 92, 94 darüber und darunter in den Endbereich 10 des Dübels im wesentlichen hineingedreht werden, ohne, daß sie selbst irgendein Gewinde einschneidet. Dies bedeutet, daß die vorstehenden Teile 16 tatsächlich nahe bei der Schraube liegen können, so daß eine besonders feste Verbindung mit der Schraube möglich ist, selbst wenn einige Teile des Gewindes fehlen.
Weil die Schraube nicht ihr eigenes Gewinde schneiden muß, gibt es wenig Widerstand für eine Schraube, welche hineingedreht wird, und deshalb werden die Vorteile für den Dübel, so, wie sie vorstehend erwähnt werden, realisiert. Gleichzeitig werden die Stückkosten für die Herstellung des Dübels mit dieser Gewindeformation nicht um einen nennenswerten Betrag erhöht. Tatsächlich können mehrere Dübel gleichzeitig gegossen werden, wenn die Form mit mehreren Hohlräumen und Stiften ausgerüstet ist, alle so, wie in den Zeichnungen gezeigt. Obwohl die vorstehend angeführte Gewindeformation so weit wie möglich als perfekte Spirale gestaltet ist, sollte man daran denken, daß, da sie aus Nylon hergestellt ist, zugelassen werden kann, daß die Gewindeformation nur eine angenäherte Spirale ist. Folglich könnte sie, um ein Herausziehen der Stifte 66, 68 zu unterstützen, erste und zweite Teile der Seiten 66b, 68b haben, welche gerade und nicht gekrümmt wie gezeigt sind, wobei der zweite Teil im wesentlichen parallel zu der zweiten Ebene 58 verläuft, während der erste Teil parallel zu der ersten Ebene 56 verläuft. Alternativ könnten die Nuten etwas konisch vom Fuß zum entferntliegenden Ende zulaufen oder könnten flacher sein. Tatsächlich gestattet die Tatsache, daß Nylon oder ein ähnliches Material verwendet wird, daß ein gewisses Schneiden in der Bohrung zugelassen wird, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Tatsächlich können Schrauben mit falschen Abmessungen immer noch mit gutem Ergebnis verwendet werden, obwohl dies natürlich nicht bevorzugt wird.

Claims

1. Dübel zur Verwendung für die Befestigung einer Schraube in einem zuvor hergestellten Loch in einem Werkstück, aufweisend einen Kopfbereich (2), einen Endbereich (10) mit im wesentlichen dem gleichen Außendurchmesser wie der Kopfbereich (2) und Arme (12), die den Endbereich (10) und den Kopfbereich (2) verbinden, wobei der Endbereich (10) einen Körper mit einer Mittelbohrung von einem Armende zu einem gegenüberliegenden offenen Ende hat und dieses Armende mit den Armen (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner einen ersten einzelnen Wendelabschnitt (16) mit maximal einer Windung in der Bohrung nahe dem Armende und einen zweiten einzelnen Wendelabschnitt (16) mit maximal einer Windung in der Bohrung nahe dem offenen Ende aufweist, wobei jeder Wendelabschnitt (16) ein Anfang und ein Ende in einer ersten Ebene (56) hat, die die Mittellängsachse (60) des Dübels enthält, und in der Bohrung zwischen den Abschnitten (16) gekrümmte Nuten (18) ausgebildet sind, sowie zwei mit der Bohrung verbundene Öffnungen (19) an jeder Seite des zylindrischen Bereiches hat, wobei jede Öffnung eine mit der Ebene (56) zusammenfallende erste Seite und eine zweite parallele Seite an gegenüberliegenden Seiten der Ebene (56) hat und eine zweite Ebene (58) durch die Achse festgelegt wird und senkrecht zur ersten Ebene (56) verläuft, wobei die zweiten Seiten jeder Öffnung jede ein Profil haben, das gleich dem Profil in der zweiten Ebene (58) der Nuten in der Bohrung ist, und wobei die Wendelabschnitte (16) und die gekrümmten Nuten (18) eine Gewindeform bilden, so daß eine Schraube entsprechenden Durchmessers im wesentlichen ohne Schneiden des Materials des Dübels durch die Form gedreht werden kann.

2. Dübel nach Anspruch 1, bei dem sich zwei gekrümmte Nuten (18) zwischen der zweiten Seite der Öffnungen (19) in Richtung parallel zur ersten Ebene (56) erstrecken, bis die zweite Ebene erreicht ist, worauf die Nuten gekrümmt verlaufen, bis sie sich im wesentlichen parallel zur ersten Ebene (56) erstrecken und an der anderen Öffnung enden.

3. Dübel nach Anspruch 2, bei der die Nuten sowohl in der ersten Ebene (56) als auch in einer Ebene senkrecht zur ersten und zur zweiten Ebene (56, 58) gekrümmt verlaufen.

4. Dübel nach Anspruch 2, bei dem die Nuten zwischen der zweiten Seite jeder Öffnung und der zweiten Ebene (58) im wesentlichen geradlinig verlaufen und in einer Ebene parallel zur ersten Ebene (56) schräg nach unten abgelenkt sind.

5. Dübel nach Anspruch 1, bei dem die Breite der Öffnungen (19) gleich dem Radius der Bohrung ist.

6. Verfahren zum Formen eines Dübels mittels einer zwei angepaßte Teile (50, 52) aufweisenden Form, die erste und zweite senkrechte Ebenen (56, 58) definieren, wobei jedes Teil einen Kopfformbereich, einen Endformbereich und zwischen diesen einen Armformbereich hat, die beiden Teile entlang der zweiten Ebene (58) aneinander angepaßt sind, die beim Formen eine Längsachse (60) des Dübels enthält, wobei die erste Ebene (56) auch die Achse (60) enthält, die Form ferner einen Bohrungsstift (62) und einen Endstift (64) hat, die entlang der Achse liegen und von denen jeder ein Ende hat, das dem anderen zugewandt ist, wobei jeder Stift im wesentlichen zylindrisch ist und an dem zugewandten Ende einen Wendelabschnittformer aufweist, von denen jeder ein Anfang und ein Ende hat, die in der ersten Ebene (56) und innerhalb des Umfangs des Endformbereiches der angepaßten Teile liegen, wenn die Form montiert ist, wobei in ledem Endformbereich jedes angepaßten Teils der Form ein Einsatz (66, 68) vorgesehen ist, der ein am angepaßten Teil angebrachtes Fußende und ein äußeres Ende hat, während sich eine erste Fläche (66a, 68a) zwischen Fußende und äußerem Ende erstreckt und sich in der ersten Ebene (56) befindet, wobei die Enden der ersten Flächen bei montierter Form aneinanderliegen und die Stifte an den Einsätzen anliegen, so daß während der Formung im Dübel eine durchgehende Bohrung ausgebildet wird, wobei die Einsätze in einer zweiten Fläche Nuten aufweisen, von denen erste Nuten im wesentlichen parallel zur ersten Ebene (56) vom Fußende des Einsatzes bis zum Erreichen der zweiten Ebene (58) verlaufen, worauf die Nuten zu zweiten Nuten wechseln, die im wesentlichen parallel zur zweiten Ebene (58) verlaufen, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist:

a) Zusammensetzen der Form;

b) Einbringen des Materials in die Form, um die Hohlräume zu füllen;

c) Aushärtenlassen des Materials;

d) Öffnen der Form durch Bewegen der zusammenpassenden Teile (52, 54) von dem Bohrungsstift (62) weg in Richtung der ersten Nuten;

e) Bewegen des Endstiftes (64) in axialer Richtung, um den Dübel vom Bohrungsstift (62) freizugeben, wodurch ein Dübel geformt wird, der in einem Endbereich (10) eine Gewindeformhat, so daß eine Schraube geeigneter Abmessung im wesentlichen ohne Schneiden des Materials des Dübels durch den Endbereich (10) gedreht werden kann.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Einsätze nach unten geneigt sind und bei dem die Form durch senkrechte Bewegung der Formteile zueinander geöffnet wird, worauf die geneigte Ausrichtung der Einsätze (66, 68) den Dübel axial aus dem Bohrungsstift (62) auswirft.