DE1908017A1

DE1908017A1 - Aufweitbares Befestigungselement

Info

Publication number: DE1908017A1
Application number: DE19691908017
Authority: DE
Inventors: Zifferer Kenneth B; Brooks William E; Helderman James F; Hershey Raymond F; Renoll Edward G
Original assignee: US EXPANSION BOLT CO
Current assignee: US EXPANSION BOLT CO
Priority date: 1968-02-23
Filing date: 1969-02-18
Publication date: 1970-08-06
Also published as: FR2002534A1; CH500390A; GB1259862A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

8 MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE 2O # i/U O U I /

Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8 München 2, HilblestroBo 20

Unser Zeichen Gg/fr18 166 Datum 1 8. Feb. 1969

Anwaltsakten-Nr.: 18 166 U.S. EXPAfNlSION BOLT COMPANY, YORK, PENNSYLVANIA,

USA

"Aufweitbares Befestigungselement."

Die Erfindung betrifft ein aufweitbares Befestigungselement. Solche aufweitbaren Befestigungselemente sind in der Technik in sehr zahlreichen Ausfuhrungsformen bekannt, es handelt sich bei ihnen im Regelfall um aus einem elastieschen Werkstoff hergestellte Stopfen, die in eine Bohrung von bestimmtem Durchmesser eingesetzt und in dieser auf den Bohrungsdurchmesser oder auf einen größeren Durchmesser aufgeweitet werden, um so den Stopfen in der Bohrung zu befestigen. Die Festlegung erfolgt im Regelfall durch Reibungskräfte, welche durch die äußere Formgebung des Stopfens unterstützt werden künnen. Das Entfernen solcher vorbekannter, aufweitbarer Befestigungselemente, welche auch als Dübel bekannt sind, kann im allge-

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meinen entweder dadurch erfolgen, daß man die wirkende Reibungskraft reduziert, indem man das die Aufweitung des Stopfens bewirkende Element entfernt, wodurch sich der Stopfen zusammenzieht, oder daß man den Stopfen unter Überwindung der festhaltenden Widerstandskraft gewaltsam aus der Bohrung herauszieht. Das erstere Verfahren macht es erforderlich, daß das die Aufweitung bewirkende Element erfaßt werden kann, während das letztere Verfahren es erforderlich macht, auf den Stopfen eine sehr wesentliche Haltekraft ausüben zu können.

Demgegenüber soll nach der Erfindung ein aufweitbares Befestigungselement geschaffen werden, welches als integrierender Bestandteil dann, wenn es einmal in die es aufnehmende Bohrung eingesetzt worden ist, aus dieser Bohrung nicht mehr entfernt werden kann, und zwar weder nach dem vorstehend zuerst genannten Verfahren noch nach dem vorstehend zuletzt genannten Verfahren, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu einer wesentlichen Verbesserung der Haltekraft und Funktion eines solchen Befestigungselementes auch eine verbesserte Formgebung des aufweitbaren Stopfens und des die Aufweitung bewirkenden Elementes geschaffen werden soll, um die Einfügung dieses Elementes in den Stopfen steuern zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung im wesentlichen, jedoch nicht darauf beschränkt, einen aufweitbaren Stopfen, der mit einem abgeflachten Kopf versehen ist. Als das die Aufweitung dieses Stopfens bewirkende Element wird ein Nagel vorgeschlagen, d©r mit einer Ausnehmung in der unteren Fläche seines Kopfes versehen ist. Diese Ausnehmung dient dazu, dsn Kopf de« Stopfens aufzunehmen? diesen zu umgeben und zu beschützen. Der Schaft des Nagels ist mit einem glatten, voreilenden FUhrungsabschnitt versehen, welcher mit einer gekrümmten, konischen Leitöffnung im Stopfen in Wirkverbindung bringbar und durch dies· gefuhrt ist. Die Befestigung eines solchen

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aufweitbaren Befestigungselementes als einem integrierenden Bestandteil erfordert lediglich das Einsetzen des Stopfens in eine Öffnung von im wesentlichen derselben Formgebung wie der Außenformgebung des Stopfens und das anschließende, zwangsweise Einfügen des Nagels in den Stopfen. Die Befestigung ist vollendet, wenn der Rand des Kopfes geringfügig in die Oberfläche des gehaltenen Materials eingetrieben ist. Ist dieses Material unnachgiebig bzw. starr, dann kann es mit einer Senkbohrung zur Aufnahme des Kopfrandes versehen werden. Eine gesteuerte Einfügung des Nagels in den Stopfen wird durch die NagelspVtze und durch den glatten FUhrungsabschnitt bewirkt, welche durch die mit einem Radius versehene oder gekrümmte, konische Leitöffnung des Stopfens in Längsrichtung geführt und ausgerichtet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausfuhrungsformen des erfindungsgemäßen Befestigungselementes näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in Vorderansicht einen aufweitbaren Stopfen des erfindungsgemäßen, aufweitbaren Befestigungselementes als einem integrierenden Bestandteil,
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, teilweise

in Durchsicht,
Fig. 3 eine Aufsicht, teilweise im Querschnitt und teilweise in

Durchsicht, des erfindungsgemäßen Befestigungselementes gemäß einer ersten Installation, Fig. 4 einen Querschnitt eines weiteren aufweitbaren Stopfens des erfindungsgemäßen Befestigungselementes, teilweise in Durchsicht,

Fig. 5 einen Querschnitt eines aufweitbaren Stopfens des erfindungsgemäßen Befestigungselementes gemäß einer dritten AusfUhrungsform, teilweise in Durchsicht, Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5,

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Fig. 7 eine Aufsicht,teilweise im Querschnitt and teilweise in

Durchsicht, eines weiteren Befestigungselementes nach der Erfindung gemäß einer weiteren Installation,

Fig. 8 eine Aufsicht, teilweise im Querschnitt und teilweise in Durchsicht, einer modifizierten Ausführurgsform des erfindungsgemäßen Befestigungselementes gemäß einer dritten Installation,und

Fig. 9 eine Vorderansicht, teilweise im Querschnitt, des Nagels des Befestigungselementes nach der Erfindung.

t Das aufweitbare Befestigungselement nach der Erfindung umfaßt einen aufweitbaren Stopfen 10, der mit einem abgeflachten Kopf 12 versehen ist, welcher in seinem Durchmesser im wesentlichen größer als der Durchmesser des Schaftteils 14 sein kann. An dem Kopf 12 des Stopfens sind zwei Schenkel 14a und 14b angeformt, welche nahe des Kopfes miteinander verbunden sind. Diese Schenkel können an ihren unteren Enden gemäß den AusfUhrungsformen nach den Fig. 1-7 miteinander verbunden oder gemäß der Ausführungsform nach Fig. 8 getrennt sein. Sie können weiterhin einander gegenüberliegende, abgeflachte Innenflächen aufweisen, welche einen zentral angeordneten, im wesentlichen ebenen Längsschlitz begrenzen, der sich

) quer über den vollen Durchmesser des Schaftes 14 erstreckt. Wenngleich dieser Längsschlitz im wesentlichen eben ist, kann er eine endliche Dicke haben, was gegenüber einem Längsschlitz keiner Dicke zu bevorzugen ist.

Der aufweitbare Stopfen 10 ist mit einer konischen Eintrittsbohrung oder Leitöffnung 20 versehen, die sich axial innerhalb des Kopfes 12 und des Schaftes 14 erstreckt. Die Eintrittsbohrung 20 ist mit einem Radius versehen oder konisch ausgeformt mit einem größeren Durchmesser am Kopf 12, welcher entlang des Schaftes 14 allmählich kleiner wird. Dieser konische oder mit einem wechselnden Durch-

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messer versehene Teil der Eintrittsbohrung 20 kann sich axial in einer Länge erstrecken, welche etwa einem Drittel der Länge des Stopfens 10 entspricht. Die Eintrittsbohrung 20 kann sich zusammensetzen aus einem konischen und einem im wesentlichen zylindrischen Abschnitt, wie dies Fig. 2zeigt, bei welcher Ausführungsform der obere Abschnitt der Eintrittsbohrung 20 innerhalb des Kopfes 12 und des benachbarten Schaftes 14 im wesentlichen zylindrisch (konstanter Durchmesser) und der untere Abschnitt konisch (abnehmender Durchmesser) ist. In einem solchen Falle sollte der konische Abschnitt eine Länge aufweisen, welche etwa ein Drittel der Gesamtlänge des Stopfens 10 entsprechen kann.

Der Konus der Eintrittsbohrung 20 kann linear sein, d.h. der Durchmesser verringert sich direkt proportional mit dem Abstand von dem Kopf 12, dieser Konus kann auch nicht linear sein, d.h. der Durchmesser verringert sich exponential proportional mit dem Abstand von dem Kopf 12. Im letzteren Falle wird der Konus natürlich wegen der exponentialen Beziehung durch einen Umdrehungsbogen bestimmt, während er bei der direkten Proportionalität eine gerade Linie beschreibt.

Die Eintrittsbohrung 20 kann mit mehreren Über den Umfang mit Abstand angeordneten und sich parallel zur Längsachse Über wenigstens eine Teillänge der Bohrung erstreckender Rippen 22 versehen sein, sie kann am Kopf 12 auch mit einer Vergrößerung versehen sein. Diese Vergrößerung kann durch einen gleichförmig nach außen gekrümmten Rand gebildet sein, wie dies die Fig. 2 und 4 zeigen, oder es kann gemäß der AusfUhrungsform nach Fig. 5 eine vergrößerte, ringförmige Einsenkung vorgesehen sein.

Der Schaft 14 kann außen mit einem Sägezahngewinde versehen oder •kann geprägt sein, um einen Widerstand gegen ein Entfernen aufzu-

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bauen, der Boden 16 des Stopfens kann gleichförmig abgerundet sein, um die Einfügung des Stopfens zu erleichtern. Der Kopf 20 ist, wie bereits erwähnt, flach ausgebildet. Seine untere Fläche kann gemäß den Ausfuhrungsformen nach den Fig. 1-3 flach und gemäß den Ausführungsformen nach den Fig. 4-8 konisch sein. Als die Aufweitung des Stopfens bewirkendes Element findet ein Nagel 50 Verwendung, der mit einem gleichförmig konvex gekrümmten Kopf 52 versehen ist und einen Schaft 54 aufweist, welcher mit Ringrippen versehen ist. Die Nagelspitze ist mit 56 bezeichnet und 58 bezeichnet einen glatten FUhrungsebschnitt 58 zwischen dem Schaft und der Spitze. Der Nagelkopf 52 weist einen sich nach unten erstreckenden, ringförmigen Rand 60, welcher eine ringförmige Ausnehmung 62 in der unteren Fläche Über den Umfang umgibt. Diese Ausnehmung 62 nimmt den Kopf 12 des Stopfens auf und kapselt diesen ein.

Das aufweitbare Befestigungselement nach der Erfindung wird im wesentlichen in herkömmlicher Art und Weise verwendet. Der aufweitbare Stopfen 10 wird in eine dafUr vorgesehene Öffnung eingesetzt, welche in ihrer Formgebung in ihrer Abmessung im wesentlichen dem Stopfen entspricht. Der Nagel 50 wird dann in die Eintrittsbohrung 20 eingetrieben, wobei die Kombination aus konusförmiger, mit Rippen 22 versehener Eintrittsbohrung 20 und spitz zulaufender Nagelspitze 56 mit FUhrungsabschnitt 50 eine äußerst genaue Einfügung des Nagels in den Stopfen sicherstellt, was eine symmetrische Aufweitung der Schenkel 14a und 14b und eine vergrößerte Haltekraft am Material zur Folge hat. Der Nagel 50 wird so weit eingetrieben, bis der Rand 60 in den zu befestigenden Werkstoff 30 eingedrungen und in diesen unterhalb seiner Oberfläche eingebettet ist. Die· setzt natürlich voraus, daß der Werkstoff 30 nachgiebig ist, wie dies beispielsweise bei Sperrholz der Fall ist. Es gibt nun aber auch Werkstoffe, die unter dem Angriff des Rande· 60 nicht nachgeben. Eine Platte 32 aus Kunststoff oder aus Fiberglas

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ist dafUr ein Beispiel und findet ein solches, zu befestigendes Material Verwendung, dann wird eine Senkbohrung vorgesehen, um den Rand 60 dauerhaft aufzunehmen.

Aus der vorstehenden Beschreibung sind die Vorteile vorliegender Erfindung erkennbar. Der Kopf 52 des Nagels umgibt vollständig den Kopf 12 des Stopfens und gewährleistet daher, daß ein Entfernen des Stopfens verhindert wird, der Stopfen bildet also einen integrierenden Bestandteil des zu befestigenden Materials. Die gleichförmig konvexe Krümmung des Nagelkopfes 52 verhindert das Ansetzen eines Werkzeuges, welches einem Herausziehen des Nagels dienen könnte. Indem der Rand 60 des Nagelkopfes in das zu befestigende Material eingegraben ist, wird dadurch verhirabrt, daß man den Nagelkopf mit einem Werkzeug hintergreifen kann, was gleichfalls ein Herausziehen des aufweitbaren Befestigungselementes nach der Erfindung verhindert.

Die Erfindung schafft also einen aufweitbaren Stopfen, der mit einem abgeflachten Kopf und mit einer, einen Radius aufweisenden Leitöffnung versehen ist, die durch einen Umdrehungswinkel bestimmt ist und sich über etwa das obere Drittel der Länge des Stopfens Erstreckt. Als ein die Aufweitung dieses Stopfens bewirkendes Element findet ein Nagel Verwendung, der einen Kopfteil aufweist, welcher mit einem sich nach unten erstreckenden Rand versehen ist, der eine ringförmige Ausnehmung in der unteren Fläche des Nagelkopfes Über den Umfang umgibt. Der obere Teil des Nagelkopfes ist gleichförmig konvex gekrümmt und der Nagelschaft ist mit einem glatten FUhrungsabschnitt zwischen der zugespitzten Nagelspitze und ringförmigen Rippen versehen.

In der Beschreibung sind bevorzugte Ausfuhrungsformen nach der Erfindung beschrieben, in welchem Zusammenhang nicht betont zu werden braucht, daß,der Erfindungsgedanken auch modifizierte AusfUhrungsformen erfaßt«

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Claims

Patentansprüche

Aufweitbares Befestigungselement als integrierender Bestandteil, gekennzeichnet durch einen aufweitbaren Stopfen mit einem Kopf und einem mit mehreren Schenkeln versehenen Schaft und durch einen Nagel mit einem den Kopf des Stopfens umgebenden Kopf und einem in den Schaft des Stopfens einfassenden und diesen aufweitenden Schaft.
2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nagelkopf mit einer Ausnehmung in seiner unteren Fläche versehen ist, welche den Kopf des Stopfens aufnimmt und diesen umgibt.
3. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nagelkopf mit einem sich nach unten erstreckenden, ringförmigen Rand versehen ist.
4. Befestigungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung ringförmig ist.
5. Befestigungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nagelkopf konvex gekrümmt ist.
6. Aufweitbares Befestigungselement als integrierender Bestandteil, gekennzeichnet durch einen aufweitbaren Stopfen mit einem Kopf und einem mit mehreren Schenkeln versehenen Schaft, wobei Kopf und Schaft eine zentral angeordnete, sich in Längsrichtung erstreckende Eintrittsbohrung aufweisen, und durch einen Nagel mit einem den Kopf des Stopfens umgebenden Kopf und einem mit Rippen versehenen Schaft mit einer zugespitzten Spitze und einem glatten FUhrungsabschnitt, welcher in die

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Eintrittsbohrung des Schaftes einfuhrbar ist und dessen Aufweitung dient.
7. Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Eintrittsbohrung über wenigstens eine Teillänge derselben konisch verläuft.
8. Befestigungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus eine lineare Beziehung zwischen der Verringerung des Durchmessers der Eintrittsbohrung und dem Längenabstand von dem Kopf des Stopfens darstellt.
9. Befestigungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus eine exponentiale Beziehung zwischen der Verringerung des Durchmessers der Eintrittsbohrung und dem Längenabstand von dem Kopf des Stopfens darstellt.
10. Befestigungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand Über den Umfang der Fläche der Eintrittsbohrung mehrere Rippen parallel zur Längsachse eingeordnet sind, welche sich wenigstens Über eine Teillänge der Eintrittsbohrung erstrecken.

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