DE3006480C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dübel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei dem durch das DE-GM 71 32 737 bekanntgewordenen Dübel dieser Art ist auf einen als Spreizteil ausgebildeten Ab­ schnitt des Hülsenkörpers eine aus Draht in Form einer Blockfeder gewickelte Hülse aufgesetzt. Die Hülse kann aus einem weichen Draht, insbesondere aus Kupferdraht gewickelt sein. Hierdurch wird erreicht, daß der Dübel auch in Bohr­ löchern mit geringer Tiefe wirksam verankert werden kann und außerdem die Gefahr beseitigt, daß der Dübel bei hohen Lasten unter Bildung eines Ausbruchkegels ausbricht.

Die Verankerung des Dübels erfolgt in zwei Stufen. Die er­ ste Stufe der Verankerung wird durch das Eintreiben des Spreizkonus in das Spreizteil bewirkt, während in der zwei­ ten Stufe die Verankerung durch Festdrehen der Befesti­ gungsmutter, d. h. durch Belastung des Dübels in Auszugrich­ tung vollzogen wird. Hierbei wird das gesamte Befestigungs­ element geringfügig in Ausziehrichtung verschoben, wobei sich die Gewindegänge der Feder gegeneinander verklemmen und verkeilen. Die durch eine Federwicklung gebildete Hülse wird also in sich verformt, um eine Verankerung mit gleich­ mäßiger Belastung der Bohrlochwandung zu erzielen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des bekannten Dübels wird die als Feder ausgebildete Hülse von einem Bund in axialer Richtung gehalten, so daß selbst bei hohen Auszugskräften ein durch eine axiale Verschiebung der Blockfeder gegenüber dem Spreizteil bewirktes Abgleiten der Feder mit Sicherheit verhindert wird.

Durch das DE-GM 69 30 827 sind Dübel bekanntgeworden, die eine Dübelhülse aus Stahl mit Spreizteil und Innengewinde und einen Spreizkonus umfassen. Das Spreizteil und der sich einstückig an dieses anschließende, mit dem Innengewinde versehene Abschnitt der Dübelhülse erstrecken sich jeweils über etwa die halbe Hülsenlänge. Das Spreizteil ist durch vier radiale Längsschlitze in aufspreizbare Zungen unter­ teilt und innen sich zum Hülsenende hin konisch verjüngend ausgebildet. Der Spreizkonus besteht aus einem zylindri­ schen Körper mit konischem Ansatz. Auf dem Spreizteil ist eine Vielzahl kleiner gewindeartiger Rippen angeordnet, die beim Aufspreizen der Dübelhülse in die Bohrlochwandung des Befestigungsmaterials eindringen und durch den Form- und Reibschluß mit dem Befestigungsmaterial die Halte- bzw. Auszugskraft erhöhen.

Zur Verankerung des Dübels in der Bohrung eines Betonbau­ teils wird die Dübelhülse mit ihrem Spreizteil voran in die Bohrung eingesteckt und der Spreizkonus durch den Gewinde­ abschnitt der Hülse hindurch mit seinem konischen Ansatz in das konische Spreizteil eingeführt und durch Einschlagen mittels eines Einschlagwerkzeuges um eine definierte Strecke in das Spreizteil eingetrieben, wobei die Zungen des Spreizteils - bei vorschriftsmäßiger Gestaltung des Bohrlochs - mit der für die reibungsschlüssige Verankerung der Dübelhülse erforderlichen Querpressung großflächig in Anlage mit der Bohrlochwandung gelangen.

Eine günstige Eigenschaft dieses Dübels mit sogenannter wegkontrollierter zwangsweiser Spreizung ist die über die Länge des Spreizteils gleichmäßige Verteilung der durch das Eintreiben des Spreizkonus erzielten Querpressung, so daß unter Ausnutzung der zulässigen Werte dieser Querpressung hohe Werte der zulässigen Belastung erreichbar sind. Nach­ teilig an dieser Art der Dübelverankerung ist jedoch ihre hohe Empfindlichkeit gegen eine im Ergebnis zu einer Erwei­ terung des Bohrlochs führenden Rißbildung im Betonbauteil, da schon eine geringfügige Erweiterung des Bohrlochs mit einer drastischen Minderung der Querpressung verknüpft sein kann, mit der die Zungen des Spreizteils an der Wand der Bohrung anliegen, so daß in einem solchen Fall die Sicher­ heit der Verankerung erheblich beeinträchtigt ist.

Weiter sind Dübel mit sogenannter kraftkontrollierter zwangsweiser Spreizung bekannt, die ebenfalls ein in Zungen unterteiltes Spreizteil haben, das jedoch zu seinem freien Ende hin sich konisch erweiternd ausgebildet ist. Als Spreizkonus ist ein Gewindekonus vorgesehen, der in das Spreizteil von dessen freiem Ende her eintritt und mittels einer Zugschraube, über die im montierten Zustand auch die Anschlußlast an dem Konus angreift, in das Spreizteil hineinziehbar ist; die Einstellung der für die reibungs­ schlüssige Verankerung des Dübels erforderliche Querpres­ sung seines Spreizteils zwischen Bohrung und Spreizkonus erfolgt durch Anziehen der Zugschraube mittels eines Dreh­ momentschlüssels bis das erforderliche Anzugsmoment er­ reicht ist. Ein solcher Dübel hat zwar den grundsätzlichen Vorteil, daß bei einer schadensbedingten Erweiterung des Bohrloches, durch die die Querpressung soweit vermindert wird, daß der Spreizkonus unter der wirksamen Last weiter in die Dübelhülse hineingezogen wird, eine Nachspreizung derselben bzw. ihres Spreizteiles eintritt und dadurch der Dübel, zunächst jedenfalls, im Bohrloch verankert bleibt. Nachteilig ist jedoch, daß als Folge der beim Nachspreizen eintretenden Relativbewegung von Spreizkonus und Dübelhülse der Längenabschnitt der Zungen des Spreizteils, auf dem die für die Verankerung des Dübels erforderliche Querpressung dieser Zungen erzeugt wird, immer kürzer wird und zunehmend in Richtung der angreifenden Last nach außen rückt; die zu­ nehmend mehr über die breite Basisfläche des Spreizkonus überstehenden Zungenenden tragen dann aufgrund ihrer Bieg­ barkeit immer weniger zur Verankerung des Dübels bei. Die Materialbeanspruchung nimmt erheblich zu und die Sicherheit der Verankerung wird vermindert. Weiter ist es in Fällen, in denen die Weite des Bohrloches geringfügig größer ist als eine vorgegebene Sollweite, unvermeidbar, daß schon bei der Montage des Dübels, d. h. beim Anziehen der Spannmutter, ein großer Teil des axialen Verschiebeweges des Spreizkonus "verbraucht" wird, so daß für eine gegebenenfalls erforderliche Nachspreizung nur noch ein kleiner Rest- Spreizweg zur Verfügung steht und die Sicherheit der Verankerung dadurch erheblich eingeschränkt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dübel der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, der eine erhöhte Sicherheit der Verankerung gegen eine, z. B. durch Rißbildung auftretende, Erweiterung des den Dübel enthaltenden Bohrloches vermit­ telt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erzielten Eigenschften des erfindungsgemäßen Dübels sind im wesentlichen die folgenden: Bei eingeschlagenem Spreizkonus ist der Spreizmantel auf einem größeren Endab­ schnitt seiner Länge durch die Zungen in reibungsschlüssige Anlage mit der Wand der Dübelbohrung gepreßt, deren Durch­ messer geringfügig größer ist als der der Dübelhülse, so­ lange der Spreizdübel noch nicht eingeschlagen ist. Zwi­ schen diesem aufgeweiteten Abschnitt des Spreizmantels bzw. von diesen Zungen, und der Ansatzstelle derselben an dem Gewindeabschnitt des Hülsenkörpers, der nicht mit aufgewei­ tet wird, ist dann bei eingeschlagenem Spreizkonus ein sich konisch erweiternder Abschnitt des Spreizmantels vorhanden, an dem die sich entsprechend erweiternden Abschnitte der Zungen des Hülsenkörpers anliegen. Bei dem erfindungsge­ mäßen Dübel ist somit im eingetriebenen Zustand des Spreiz­ konus die Form des Spreizmantels und des von diesem um­ schlossenen, durch die Zungen und den Spreizkonus umfassen­ den Kerns derjenigen der Spreizhülse und des Spreizkegels eines sogenannten kraftkontrollierten Dübels völlig analog, so daß der erfindungsgemäße Dübel z. B. im Falle einer scha­ densbedingten Erweiterung des Bohrloches das einem kraft­ kontrollierten Dübel entsprechende Nachspreizverhalten zeigt, und somit insgesamt hinsichtlich der Belastbarkeit und der Sicherheit der erzielbaren Verankerung die günsti­ gen Eigenschaften eines wegkontrollierten Dübels mit denje­ nigen eines kraftkontrollierten Dübels in sich vereinigt.

Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispie­ len und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Dübel in zwei Phasen seiner Montage in einem Bohrloch, in vergrößerter, nicht maßstäblicher Längsschnitt-Darstellung,

Fig. 2 den Dübel gemäß Fig. 1 im Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 in gegenüber der Fig. 1 verkleinertem Maßstab, und

Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dübels in einer der Fig. 2 ent­ sprechenden Darstellung.

Der in der Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Dübel 10 ist nach seinem Aufbau und der Art seiner Montage ein sogenannter wegkontrollierter Dübel, dessen Verankerung in einer Bohrung 11 des Verankerungsgrundes 12 durch Eintreiben eines Spreizkonus 13 in das Spreizteil 14 der Dübelhülse 16 erfolgt. Im unteren Teil der Fig. 1 ist die Ausgangsstellung der Dübelhülse 16 und des Spreizkonus 13 dargestellt, aus der dieser mittels eines Schlag­ werkzeugs in die im oberen Teil der Fig. 1 dargestellte End­ stellung getrieben wird.

Die Dübelhülse 16 umfaßt einen außen abschnittsweise zylindri­ schen Hülsenkörper 17 aus Stahl, der bei dem dargestellten spe­ ziellen Ausführungsbeispiel auf einem gemäß Fig. 1 äußeren Ab­ schnitt seiner Länge als Gewinderohr 18 mit Innengewinde 19 ausgebildet ist und dessen innerer Abschnitt das innen koni­ sche Spreizteil 14 ist, das in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Weise durch vier radiale Längsschlitze 21 in spreizbare Zungen 22 unterteilt ist; weiter umfaßt die Dübelhülse einen die Zungen 22 des Spreizteils 14 außenseitig umgebenden und mit diesen auf­ weitbaren Spreizmantel 23.

Dieser Spreizmantel 23 ist beim dargestellten Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 1 als eine von der freien Stirnseite 24 der Zungen 22 her auf das außen zylindrische Spreizteil 14 des Hülsenkörpers 17 aufsteckbare zylindrische Stahlhülse ausge­ bildet. Auch der Spreizmantel 23 ist durch in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Anordnung vorgesehene radiale Längsschlitze 26 in Zungen 27 unterteilt, die über einen gemäß Fig. 1 äußeren, ringförmigen Endabschnitt 28 des Spreizmantels 22 zusammenhängen. Vom äußeren Rand 29 dieses ringförmigen Endabschnitts 28 ausge­ hende Lappen 31, die in radialsymmetrischer Verteilung bezüglich der Längsachse 32 des Dübels 10 vorgesehen sind, haben an ihren äußeren Querrändern eine Innenfase 32, mit der sie sich an einer Gegenfase 33 des Hülsenkörpers 17 abstützen.

Die Zungen 27 des Spreizmantels 23 ragen mit einem kurzen Endabschnitt über die freien Stirnseiten 24 der Zungen 22 des Spreizteils 14 hinaus. In der im unteren Teil der Fig. 1 dargestellten Ausgangslage ist die Dübelhülse 16 über diese freien Endabschnitte der Zungen 27 des Spreizmantels 13 am Boden des Bohrloches 11 abgestützt, wobei der Hülsenkörper 17 noch ein kurzes Stück aus dem Bohrloch herausragt. Ausgehend von dieser Ausgangslage wird zunächst der Hülsenkörper so weit in das Bohrloch 11 hineingeschlagen, bis seine äußere Stirn­ fläche 37 bündig mit der Außenfläche 38 des Verankerungsgrun­ des 12 abschließt. Durch die beim Einschlagen des Hülsenkör­ pers 17 auftretende Relativbewegung zwischen diesem und dem am Bohrgrund abgestützten Spreizmantel 23 richten sich die von dessen ringförmigem Endabschnitt 28 ausgehenden Lappen 31 auf und krallen sich in der Wand 36 der Bohrung 11 fest. Durch das anschließende Einschlagen des Spreizkonus 13 in seine im oberen Teil der Fig. 1 dargestellte Endstellung werden die Zungen 22 des Spreizteils 14 in radialer Richtung auseinander­ getrieben, wobei der Spreizmantel 23 auf dem größten Teil seiner Länge mit hoher Querpressung an die Wand 36 der Bohrung 11 gedrückt wird. Aus der in der Zeichnung wiedergegebenen Form des Spreizteils 14 und des Spreizkonus 13 resultiert in dessen Endstellung eine Verteilung der Querpressung des Spreizman­ tels 23, die etwa im Bereich der Übergangsstelle des konischen Teils 41 in den zylindrischen Teil des Spreizkonus 13 ihr Maximum hat und in der Nähe des Übergangs der Spreizzungen 22 des Hülsenkörpers 17 in dessen Gewinderohrabschnitt 17 mini­ mal wird; über die Länge des konischen Teils 41 des Spreiz­ konus 13 gesehen ist die Querpressung des Spreizmantels 23, je nach Ausbildung seiner Innenkontur und derjenigen des Spreizteils 14 etwa konstant und nahezu gleich dem maximalen Wert der Querpressung.

Entsprechend dieser Verteilung der Querpressung bzw. der diese vermittelnden Radialkräfte tritt auch eine mehr oder minder starke Aufweitung des Bohrloches 11 ein, die in typischen Fällen ca. 0,5-0,7 mm beträgt und in Extremfällen bis zu 2 mm betragen kann, wobei zwischen dem aufgeweiteten, inneren Abschnitt und dem äußeren, den Gewinderohrabschnitt 18 des Hülsenkörpers 17 umgeben­ den Teil des Bohrloches 11 ein sich nach außen konisch verjüngen­ der Übergang der Bohrlochwand 36 vorhanden ist, und wobei sich zwischen den genannten Stellen minimaler und maximaler Querpres­ sung des Spreizmantels 23 ein entsprechend konischer Verlauf der aneinander anliegenden Abschnitte der Innenfläche 43 des Spreiz­ mantels 23 und der Außenfläche 44 der Zungen 22 des Spreizteils 14 ergibt. Im fertig montierten Zustand des Dübels 10 entsprechen somit Form und Anordnung des reibungsschlüssig an der Innen­ wand 36 der Bohrung 11 gehaltenen Spreizmantels 23 und des Spreizteils 14, jedenfalls auf den genannten Abschnitten ihrer Länge, derjenigen der Spreizhülse und des Spreizkonus eines üblichen kraftkontrollierten Dübels. Der erfindungsgemäße Dübel 10 zeigt daher im Falle einer z. B. aus einer Rißbildung resultie­ renden Aufweitung des Bohrloches 11, die zu einer Minderung der Querpressung des Spreizmantels 23 und im Extremfall zu einer Aufhebung der Verankerung führen würde, ein ausgeprägtes Nach­ spreizverhalten, wobei das Spreizteil 14 mit eingeschlagenem Spreizkonus 13 und der Spreizmantel 23 in ihrer Wirkung derje­ nigen des Spreizkonus und der Spreizhülse eines üblichen kraft­ kontrollierten, nachspreizenden Dübels analog sind.

Der zylindrische Spreizmantel 23 kann relativ dünnwandig sein, da es im wesentlichen nur darauf ankommt, daß seine Innenfläche 43 eine im vorstehenden Sinne geeignete Gleitfläche für das Spreiz­ teil 14 bildet. In praktischen Fällen entspricht die Dicke der Zungen 27 des Spreizmantels 23 ca. einem Fünftel bis maximal der Hälfte der Materialstärke der Zungen 22 des Spreizteils 14 an deren Ansatzstelle am Gewindeabschnitt 18 bzw. der Hälfte der Wandstärke des Gewindeabschnitts 18. Ansonsten können die Dimensionen des Dübels gemäß Fig. 1 denjenigen handelsüblicher wegkontrollierter Schlagdübel entsprechen.

Um sicherzustellen, daß der Spreizmantel 23 bei einer in Richtung der angreifenden Last auftretenden axialen Verschie­ bung des Hülsenkörpers 17 nicht aus dem Bohrloch 11 heraus­ gezogen wird, können die Zungen 27 an ihrer Außenseite auch aufgerauht oder mit einer kreisringförmigen, im Längsschnitt sägezahnförmigen Profilierung 46 versehen sein, die sich in die Wand 36 der Bohrung 11 eingräbt.

Der in der Fig. 3, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, dargestellte erfindungsgemäße Dübel 50 unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 1 lediglich durch die Gestaltung seines Spreizmantels 51 und die außenseitige Gestaltung der spreizbaren Zungen 52 seines Spreizteils 14. Demgemäß sind in der Fig. 3 im übrigen dieselben Bezugszeichen verwendet wie in der Fig. 1.

Beim dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel umfaßt der Spreizmantel 51 des Dübels 50 mehrere, z. B. vier einzeln an das Spreizteil 14 von außen her ansetzbare, jeweils einen Sektorbe­ reich des Spreizteils 14 umschließende Spreizungen, im folgenden Mantelstücke 53 genannt, die im Längsschnitt die aus der Fig. 3 ersichtliche Flachkeil-förmige Gestalt haben und von einer Umfangsrille der Spreizzungen 52 mit entsprechend keilförmigem lichten Querschnitt aufgenommen sind.

Die Gestaltung des Dübels 50 gemäß Fig. 3 hat den Vorzug, daß sich durch geeignete Wahl des Keilwinkels der Mantelstücke 53 und deren axialer Länge das Nachspreizverhalten des Dübels 50 definiert vorgeben läßt.

Von den inneren Keilschneidenenden der Mantelstücke 53 ausge­ hende und sich an den freien Stirnseiten 24 der Zungen 52 ab­ stützende, winkelförmige Flanschstücke 54 sind lediglich als Montagehilfe vorgesehen, über die z. B. mittels einer Kunststoff­ kappe 56 eine nachgiebig-zusammenhängende Befestigung des Spreiz­ mantels 51 am Hülsenkörper 17 möglich ist.

Die Mantelstücke 53 können auch an ihrer dem Grund der Bohrung 11 zugewandten Seite, z. B. ringförmig zusammenhängend zu einem ein­ stückigen, unter federelastischer Aufweitung auf das Spreizteil 14 aufsteckbaren Teil zusammengefaßt sein, dessen die Mantelstücke 53 verbindenden Brücken beim Einschlagen des Spreizkonus 13 auf­ reißen.

Es versteht sich, daß eine mehrteilige oder an der dem Grund der Bohrung 11 zugewandten Seite zusammenhängende Gestaltung des Sreizmantels 23 auch bei zylindrischer Gestaltung desselben vorgesehen sein kann.

Um eine für die zweckentsprechende Funktion des erfindungsge­ mäßen Dübels günstige, gute Gleitfähigkeit des Spreizteils 14 an dem Spreizmantel 23 bzw. 51 zu erzielen, ist es vorteilhaft, zwischen die aneinander gleitenden Flächen 43 und 44 ein Gleit­ mittel, vorzugsweise Graphit einzubringen.

Claims (9)

1. Dübel zum Einsetzen in ein Bohrloch eines Bauteils mit den folgenden Merkmalen:
ein in das Bohrloch (11) einzusetzender Hülsenkörper (17) ist
an seinem vorderen Einführ-Ende als sich zu diesem Ende hin innen konisch verjüngendes, durch Längsschltze (21) in Zungen (22, 52) unterteiltes Spreizteil (14) ausge­ bildet und
an seinem rückwärtigen Ende mit einem Gewinde (19) zur Befestigung eines Anschlußteils versehen;
vom rückwärtigen Ende her ist ein Spreizkonus (13) in das Spreizteil (14) eintreibbar:
auf das Spreizteil (14) ist ein aufweitbarer Spreiz­ mantel (23, 51) aufgesetzt, der bei eingetriebenem Spreiz­ konus (13) auf der Innenseite einen sich zum rückwärtigen Ende des Hülsenkörpers (17) hin konisch verjüngenden Ab­ schnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizmantel (23, 51) man­ telsektorförmige Spreizzungen (27, 53) enthält, deren Innenflächen (43) Gleitflächen bilden, die bei einer Erwei­ terung des Bohrlochs (11) ein Nachspreizen des Spreizman­ tels (23, 51) durch eine Relativ-Verschiebung des Hülsen­ körpers (17) gegenüber dem Spreizmantel (23, 51) in Zuglastrichtung (in Richtung zum rückwärtigen Ende des Hül­ senkörpers) begünstigen.

2. Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizmantel (23) als eine auf den Hülsenkörper (17) aufsteckbare, mindestens außenseitig zylindrische Hülse ausgebildet ist, die durch Längsschlitze (26) in Zungen (27) unterteilt ist.

3. Dübel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einhüllenden der Außenflächen der Zungen (52) des Hülsenkörpers (17) eine sich zum rückwärtigen Ende des Hülsenkörpers hin verjüngende Kegelstumpf-Fläche ist, und daß der Spreizmantel (51) im Längsschnitt eine zur Kegel­ form der Zungen (52) komplementäre Keilform hat.

4. Dübel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizmantel (51) Sektor-Mantelstücke (53) umfaßt, die als einzelne an dem Hülsenkörper (17) ansetzbare Spreizman­ telstücke ausgebildet sind.

5. Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizmantel (23) einen überstehen­ den, am Grund des Bohrlochs (11) abstützbaren Endabschnitt und an seiner, dem hinteren Ende des Hülsenkörpers (17) zu­ gewandten Seite in axialer Richtung vorspringende Lappen (31) mit einer Innenfase (32) aufweist, der eine ringför­ mige Gegenfase (33) des Hülsenkörpers (17) gegenübersteht.

6. Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizmantel (23, 51) an seiner an der Wand des Bohrlochs (11) anliegenden Außenseite aufge­ rauht ist.

7. Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizmantel (23, 51) an seiner an der Wand des Bohrloches (11) anliegende Außenseite mit einer im Längsschnitt sägezahnförmigen Profilierung (46) versehen ist.

8. Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn­ zeichnet, durch eine insgesamt außenzylindrische Dübelhülse (16).

9. Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die aneinanderliegenden Gleit­ flächen (43 und 44) des Hülsenkörpers (17) und des Spreiz­ mantels (23, 51) ein Gleitmittel eingebracht ist.