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B e s c h r e i b u n g
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Die Erfindung betrifft einen in einem Bohrloch in einem Untergrund
einsetzbaren kraft- oder formschlüssig setzbaren Dübel mit einem in einen in das
Bohrloch eingesetzten Verankerungsteil eingreifenden und aus dem Bohrloch vorstehenden
Gewindebolzen, an dessen äußerem, außerhalb des Bohrlochs siedenden Ende eine Mutter
bzw. ein Schraubenkopf vorgegehen ist, der sich über eine unter der Einwirkung von
in Dübel längsrichtung, wirkenden Axialkräften verformbare, im wesentlichen kugelabschnittsförmig
gewölbte Unterlegscheibe am Untergrund bzw. einem zu befestigenden Werkstück abstützt,
deren Verformungswiderstand so bemessen ist, daß sie bei Erreichen der für den Gewindebolzen
vorgeschriebenen Größe der Setzkraft des Dübels bzw. eines vorgegebenen Bruchteils
der Setzkraft von der gewölbten Ausgangsform aus zu einer ebenflächigen Scheibe
verformt ist.
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Wenn Werkstücke mit Dübeln auf oder an einem Untergrund befestigt
werden sollen, wird die je Dübel erreichbare höchste Haltekraft, und damit auch
die höchste Beanspruchbarkeit und Lebensdauer der Befestigungsanordnung, ganz allgemein
dann erreicht, wenn die für den jeweiligen Dübel charakteristische Setzkraft, doh.
die im Hinblick auf den jeweiligen Beanspruchungsfall und die kuerschnittsfläche
des Gewindebolzens zulässige Zugkraft bzw. die zulässigen Zugspannungen im Gewindebolzen
eingehalten werden. Da die im Gewindebolzen herrschende Kraft bzw. die Zugspannung
nicht direkt meßbar sind, schreiben die Dübelhersteller für den
jeweiligen
Dübel aufgrund der im Querschnitt des jeweiligen Gewindebolzens zulässigen Zugspannung
berechnete, an der auf den Gewindebolzen aufzuschraubenden Mutter bzw. dessen Schraubenkopf
auf zubringende Anzugs momente vor, deren Einhaltung mit Drehmomenten-Schlüsselm
leicht sichergestellt werden kann In der Praxis ent spricht nun aber das berechnete
(und vorgeschriebene) Anzugsmoment nicht der im Hinblick auf die Belastbar keit
des Gewindebolzens zulässigen Setzkraft0 Infolge von zwischen den Dübelbauteilen
beim Setzvorgang auf tretender Reibung wird nur ein Teil des ausgeübten Anzugsmoments
in eine Spannung im Gewindebolzen umgesetzt. Wenn der Reibungsverlust zumindest
bei Dübeln gleichen konstruktivenAufbaus jeweils in etwa gleich wäre, könnte das
einfach durch entsprechend höhere vorgeschriebene Anzugsmomente berücksichtigt werden,
d.h. man könnte einen Anzugs-irkungsgrad einführen. Leider schwankt aber die bei
gleichartigen Dübeln mit gleicher Anzugskraft erzielte Setzkraft so stark, daß ihre
korrekte Festlegung durch rechnerische Korrektur des Anzugsmoments nicht möglich
ist. Vom Anmelder wurde daher bereits ein Dübel der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen
(Patent anmeldung P 30 22 011.2), bei dem das Erreichen der vorgeschriebenen Setzkraft
unbeeinflußt von den beim Anziehen des Dübels auftretenden unterschiedlichen Reibungswiderständen
durch eine Bugelibschnittsa förmig gewölbte Unterlegscheibe gezeigt wird0 Durch
geeignete Materialwahl und Bemessung weist diese Unterlegscheibe nämlich einen Verforrnungswiderstand
auf, der bei der axialen Verformung aus der ursprung- -lichen Kugelschalenabschnittsform
zur ebenflächigen
Scheibe gerade der Größe der für den betreffenden
Dübel vorgeschriebenen Setzkraft entspricht. D,h.
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ein mit dieser Unterlegscheibe ausgerüsteter Dübel ist gerade dann
mit der vorgeschriebenen Anzugskraft gesetzt, wenn die Unterlegscheibe gerade bis
in satte ebenflächige Anlage an das zu befestigende Werkstück bzw. den Untergrund
verformt ist.
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In der Praxis hat sich nun aber gezeigt, daß die Beobachtung des Erreichens
der genau ebenflächigen Form der Unterlegscheibe beim Anziehen des Dübels schwierig
ist,-weil das menschliche Auge die geringen Verformungsunterschiede der Unterlegscheibe
kurz vor Erreichen der völlig ebenen Form nicht eindeutig wahrnimmt. Eine Kontrolle
- beispielsweise durch ein auf die flachgedrückte Unterlegscheibe aufzulegendes
Lineal o.dgl. - ist aber ebenfalls nicht möglich, weil die auf die Unterlegscheibe
drückende Mutter bzw. der Schraubenkopf des Dübels das Auflegen eines solchen Lineals
nicht erlauben. Daher ist auch bei Verwendung der mit der kugelabschnittsförmig
gewölbten Unterlegscheibe versehene Dübel nicht ganz auszuschleßen, daß die Mutter
bzw. der Schraubenkopf mit zu geringer oder - was noch gefährlicher ist - mit zu
hoher Anzugskraft angezogen wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Dübel der eingangs
erwähnten Art so weiterzubilden, daß beim Setzvorgang das Erreichen der vorgeschriebenen
Setzkraft eindeutig erkennbar ist.
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Diese Aufgabe wird ertindungsgemäß dadurch gelöst daß von-dem im übrigen
im wesentlichen kreisförmig begrenzten äußeren Randbeleich der Unterlegscheibe an
wenigste B einer Stelle ein Abschnitt wegge schnitten ist. Im Bereich des weggeschnittenen
Randabschnitts stützt sich die Scheibe also nicht auf dem zu befestigenden Werkstück
bzw. dem Untergrund ab 9 und infolge ihrer Wölbung entsteht im weggeschnittenen
Randbereich eine deutlich sichtbare Schattenfuge 9 die sich beim Anziehen der Mutter
bzw. des Schraubenkopfs des Dübels mit zunehmender Verformung der Unterlage scheibe
verkleinert, bis sie - bei Erreichen der ebenflächigen Form der Scheibe, d.h. der
vorgeschriebenen Setzkraft - gerade verschwindet0 Der Augenblick des Verschwindens
dieser Schattenfuge und damit das Erreichen der vorgeschriebenen Setzkraft ist aber
relativ genau erkennbar.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Unterlegscheibe
aus federelastischem Metalls vorzugsweise Stahl, hergestellt. Gegenüber der an sich
ebenfalls möglichen Herstellung aus einem plastisch verformbaren Material hat eine
solche federnde Scheibe den Vorteil, daß jederzeit kontrollierbar ist, ob bei dem
gesetzten Dübel noch die volle Setzkraft auf den Gewindebolzen einwirkte oder ob
ein Setzen des Dübels mit entsprechender Verringerung der Setzkraft stattgefunden
hat, weil dann wieder die Schattenfuge im weggeschnittenen Bereich der Unterlegscheibe
auftritt0 Durch Nachziehen der Mutter bzw des Schraubenkopfs des Dübels so weit,
daß diese Schattenfuge wieder verschwindet, kann dann wieder die vorgeschriebene
Setzkraft hergestellt werden.
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1al eilier vorteilhaften Werterbildung der Erfindung kann auf der
konkav gewölbten Seite der Unterleg scheibe mit Abstand von ihrem äußeren Rand an
wenigstens einer Stelle eine geringe Menge einer plastisch verformbaren Masse haftend
aufgebracht sein, wobei die Menge der plastisch verformbaren Masse zweckmäßig so
bemessen ist, daß beim Setzvorgang des Dübels bei Erreichen der ebenflächigen Form
der Scheibe wenigstens ein Teil der Masse im Bereich des weggeschnittenen Randabschnitts
austritt. Der Austritt der Masse ist dann ein zusätzliches Zeichen dafür, daß die
vorgeschriebene Setzkraft des Dübels erreicht ist.
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Diese Erkennbarkeit wird noch verbessert, wenn die Masse eine von
der Farbe der Unterlegscheibe abweichende Farbe hat. In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung
der Erfindung kann die Masse in einem Bereich der konkav gewölbten Fläche der Scheibe
aufgebracht sein, der eine niedrige rinnenförmige Vertiefung aufweist, welche sich
bis in den Bereich des weggeschnittenen Randabschnitts erstreckt und in diesem Bereich
mündet. Dadurch wird dann ein Kanal für die verdrängte Masse gebildet, der sicherstellt,
daß die Masse zum weggeschnittenen Randabschnitt und nicht etwa zur Mittelbohrung
der Unterlegscheibe verdrängt wird.
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Der weggeschnittene Randabschnitt hat zweckmäßig Segmentform. Alternativ
kann er auch die Form eines vom äußeren Rand ein kurzes Stück radial in Richtung
zur Mittelbohrung der Unterlegscheibe gerichteten Ausschnitts, beispielsweise eines
keilförmigen oder ausgerundeten Aus schnitts haben.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt bzw, zeigen: Fig.
la und lb jeweils eine Schnittansicht durch eine unter Verwendung eines in der erfindungsgemäßen
Weise aus gebildeten Dübels hergestellte Dübel-Befestigungsanordnung, bei welcher
ein Werkstück mit einem doppelt spreizenden Dübel auf einer Unterlage befestigt
wirts wobei Fig. la den bis auf die verformbare Unterlegscheibe nicht geschnittenen
Dübel in lose angesetztem Zustand und Fig ib den fertig gesetzten Dübel zeigte Fig.
2a und 2b den Fig. la und lb entsprechende Schnittansichten einer Be:lestigungsanordnung
eines Werkstücks auf einem Untergrund mittels eines vom bohrlochinneren Ende her
konisch spreizenden Spreizdübels; Fig. 3 eine Schnittansicht durch eine Befestigungsanordnung
mittels eines formschldssig an einer Hinterschnittfläche im Bohrloch im Untergrund
verankerbaren Dübels vor der Erzeugung der Spannkraft im Gewindebolzen durch Anschrauben
der Dübel-Mutter; Fig. 4a und 4b eine Unteransicht auf die konkav gewölbte Innenfläche
einer in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten Unterlegscheibe bzw0 eine Schnittansicht
durch die Unterlegscheibe gesehen in Richtung der Pfeile 4b lSb und Fig. 5a, 5b
und 5c perspektivische Ansichteji einer erfindungsgemäßen verformbaren Unterlegscheibe
in verschiedenen Stadien der Verformung0
Das in den Fig. la und
lb gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt eine Befestigungsanordnung eines Werkstücks
10 auf einem Untergrund 12, der beispielsweise ein Betonboden sein möge. Die Befestigung
erfolgt mittels eines doppelt spreizenden Dübels 14, der in Durchsteckmontage durch
die Befestigungsbohrung 16 im Werkstück in ein Bohrloch 18 im Untergrund eingeschoben
ist. Der Dübel 14 weist als Verankerungsbauteil eine Spreizhülse 20 auf, die vom
bohrungsinneren Ende her durch eingearbeitete Längsschlitze 23 in einzelne lamellenartige
Abschnitte unterteilt ist. Die Schlitze 23 sind nicht ganz bis zum oberen Ende der
Spreizhülse 20 geführt, so daß die Spreizhülse also am oberen Ende durch die verbleibenden
Reststege 24 zusammengehalten wird.
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In die Enden der Spreizhülse 20 sind jeweils die verjüngten Enden
von kegelstumpfförmigen Spreizkörpern 26 und 28 eingesetzt, wobei ein den Dübel
14 über seine gesamte Länge durchsetzender Gewindebolzen 30 in eine Gewindebohrung
im bohrungsinneren Spreizkörper 26 eingeschraubt ist. Im anderen Spreizkörper 28
ist eine glatte Durchgangsbohrung vorgesehen, durch welche der Gewindebolzen 30
mit Spiel hindurchtritt.
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Auf den letztgenannten Spreizkörper 28 ist eine Distanzhülse 32 aufgesetzt,
welche die Spannkraft einer auf das bohrungsäußere Ende des Gewindebolzens 30 aufgeschraubten
Mutter 34 auf dem Spreizkörper 28 abstützt. Zwischen dem oberen Ende der Distanzhülse
32 und der Mutter 34 ist dann noch eine mit einer mittigen Durchtrittsöffnung 36
für den Gewindebolzen versehene, im wesentlichen kugelschalenabschnittsförmige Unterlegscheibe
38, deren genauere Ausgestaltung
nachstehend noch in Verbindung
mit den Figuren 4a und 4b näher erläutert wird, so angeordnet, daß ihre konvexe
Fläche zur Mutter 34 weist, d,h. ihr äußerer Rand sich auf der Oberseite des Werkstücks
10 abstützt. Der Dübel 14 wird in üblicher Weise nach dem Einführen in das Bohrloch
18 durch Drehen der Mutter 34 und dadurch bewirktes Aufspreizen der Spreizhülse
20 gesetzt.
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Der Widerstand, den die Unterlegscheibe 38 einer Verformung durch
Anziehen der Mutter 34 aus dem in Fig. la gezeigten unverformten Zustand in die
in Figß lb gezeigte ebenflächige Form entgegensetzt, ist so bemessen, daß bei Erreichen
des ebenflächigen Zustands der Unterlegscheibe im Gewindebolzen gerade die vorgeschriebene
Axialkraft (Setzkraft) herrscht Die Unterlegscheibe 38 verformt sich dabei um das
in Fig. 1 angedeutete Maß a. In Fig. ib ist ersichtlich, daß der Reststeg 24 der
Spreizhülse 20 infolge der beim Eindringen des Spreizkörpers 38 in die Spreiz hülse
20 ausgeübten radialen Kraftkomponente gesprengt worden ist, wodurch die Spreizhülse
20 von beiden Enden her gleichmäßig, d,h. zylindrisch aufgespnflzt wurde und mit
ihrer Außenfläche großflächig an die Wandung des Bohrlochs 18 angepreßt ist0 Bei
der in den Fig. 2a und 2b gezeigten Befestigungs anordnung ist anstelle des doppelt
spreizenden Dübels 14 ein von seinem inneren Ende her konisch spreizender Dübel
40 zur Befestigung des Werkstücks 10 auf dem Untergrund 12 verwendet. Da bei diesem
Dübel deiYUfolge
ein Spreizkörper 42 nur am bohrlochinneren Ende
der Spreizhülse 40 vorgesehen ist, die sich nach dem konischen Aufspreizen nicht
mehr weiter ins Bohrlochinnere verschieben läßt, muß Sorge dafür getragen werden,
daß nach dem ersten Anlegen der Spreizhitlse 44 an die Wandung der Bohrung 18 die
Distanzhülse 46 des Dübels 40 nicht bereits dicht an der Unterseite des - in diesem
Falle anstelle einer Mutter am äußeren Ende des in den Spreizkörper 42 eingeschraubten
Gewindebolzens 48 vorgesehenen -Schraubenkopfs 50 anliegt, sondern noch einen gewissen
Abstand von ihm hat, so daß das Werkstück 10 auf die Oberfläche der Unterlage 12
gespannt werden kann.
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Dies wird dadurch erreicht, daß die der Unterlegscheibe 38 entsprechend
ausgebildete Unterlegscheibe 52 in im Vergleich zum DUbeliumgekehrter Lage, d.h.
mit der konvexen Fläche zum Werkstück weisend, zwischen der Distanzhülse 46 und
dem Schraubenkopf 50 angeordnet wird. Um die Unterlegscheibe 52 abzustützen, ist
dann zwischen dem Schraubenkopf 50 und der Unterlegscheibe 52 eine weitere ebenflächige
Unterlegscheibe 54 angeordnet, die so stark bemessen ist, daß sie sich beim Einschrauben
des Gewindebolzens 48 im wesentlichen nicht verformt. Die Verformung ist also auf
die Unterlegscheibe 52 beschränkt. Der Verformungsweg ist in der Zeichnung wieder
mit a angegeben.
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Es ist ersichtlich, daß der innere Rand der Unterlegscheibe 52 die
obere Stirnfläche der Distanzhülse zunächst etwas unterhalb der Oberfläche des Werkstücks
10 hält. Beim Flachdrücken der Unterlegscheibe 52 in die Ebene der Oberfläche des
Werkstücks versetzt
sich der innere Rand der Unterlegscheibe nach
oben, wodurch dann die erforderliche Spannmöglichkeit gegeben ist.
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Auch zur Befestigung des im Gewindebolzen 80 eines formschlüssig an
einer Hinterschnittfläche 82 einer Bohrung 84 setzbaren Dübels 86 ist eine verformbare
Unterlegscheibe 88 verwendbar, wie in Fig0 4 ver'-anschaulicht ist. Der Dübel 86
entspricht in seiner Ausgestaltung und Funktion im wesentlichen dem in der DE-OS
29 06 914 des Anmelders bescriebenen Dübel, so daß er im vorliegenden Zusammenhang
nicht näher erläutert werden muß. Die erfindungsgemäße Weitern bildung liegt lediglich
in der Verwendung der speziellen, bei einer durch die vorgegebene Beanspruchung
des Gewindebolzens 80 genau d'finierten Kraft in die ebenflächige Form verformbaren
Unterlage scheibe 88.
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Die genaue Form der bei den zuvor beschriebenen Dübeln 14, 40 und
86 verwendeten Unterlegscheiben 38, 52 bzw. 88 geht aus den Fig. 4a und 4b hervor0
Es handelt sich um eine im wesentlichen kugelabschnitts förmig durchgewölbte Unterlegscheibe,
von deren in der Zeichnung unten liegenden Randbereich ein strichpunktiert dargestellter
segmentförmiger Abschnitt 90 weggeschnitten ist. Da sich die Unterlegscheibe in
diesem weggeschnittenen Randbereich 90 ]lochwölbt , kann iiire Randbegrenzung in
diesem Bereich auf einer ebenen Unterlage nicht aufliegen, sondern es entsteht in
diesem Randbereich zwischen der Unterlage z.B.
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der Oberfläche eines mit einem erfindungsgemäßen
Dübel
zu befestigenden Werkstücks 10 und der Unterlegscheibe ein plan-konvexer Spalt,
der in den Fig. la, 2a und 3 jeweils bei 92 angedeutet ist. Dieser Spalt markiert
sich beim montierten Dübel zunächst als entsprechend geformte Schattenfuge, die
beim Andrehen der Mutter 34 bzw. des Schraubenkopfs 50 allmählich kleiner wird und
schließlich verschwindet, sobald die Unterlegscheibe flachgedrückt ist (Fig. lb,
2b).
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Auf der konkav gewölbten Innenfläche der Unterlage scheibe 38 bzw.
52 oder 88 ist eine geringe Menge einer plastisch verformbaren Masse 94 haftend
aufgebracht, wobei ihre Menge so bemessen ist, daß sie beim Setzvorgang des DLibels
gerade beim Erreichen der ebenflächigen Form der Scheibe im Bereich des weggeschnittenen
Randabschnitts 90 herausquillt. Um sicherzustellen, daß die Masse auch tatsächlich
im weggeschnittenen Randbereich 90 austritt, kann in der konkav gewölbten Innenfläche
der Unterlegscheibe 38 eine nedrige rinnenförmige Vertiefung 96 eingeprägt sein,
die sich von der Stelle, an welcher die plastisch verformbare Masse 94 aufgebracht
ist, bis zum weggeschnittenen Randabschnitt erstreckt. Die rinnenförmige Vertiefung
96 bildet dann also einen Fließkanal für die plastische Masse 94.
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In den Fig. 5a, 5b und 5c ist die Unterlegscheibe 38 (52; 88) in drei
verschiedenen Stadien ihrer Verformung perspektivisch dargestellt, wobei die im
Bereich des vom weggeschnittenen Randabschnitt 90 gebildeten Spalt 92 entstehende
Schattenfuge kreuzschraffiert ist. Es ist ersichtlich, daß die bei unverformter,
hochgewölbter
Unterlegscheibe (Fig. 5a) relativ hohe Schattenfuge mit zunehmendem Flachdrücken
(Fig. 5b) flacher wird, und bei Erreichen der ebenflächigen Form (Fig. 5c) verschwindet.