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Dübel mit Hülse und Spreizkörper
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Die Erfindung betrifft einen Dübel, der eine wenigstens bereichsweise
radial nachgiebige Hülse, einen darin einziehbaren und sie dabei aufweitenden Spreizkörper
sowie ggf. eine Drehsicherung aufweist, wobei dieser Spreizkörper ein vorgeformtes
Innengewinde zur Aufnahme eines mit einem Außengewinde versehenen Befestigungselementes
besitzt.
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Man kennt bereits dübelartige Wandanker, bei denen ein Spreizkörper
und häufig auch die zu spreizende Hülse aus Metall besteht, wobei im Spreizkörper
ein metrisches oder Whitworth-Gewinde vorgesehen ist. Derartige bekannte Wandanker
sind verhältnismäßig teuer in der Herstellung und für das Zusammenarbeiten mit üblichen
Holzschrauben nicht geeignet.
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Man kennt auch bereits Dübel der eingangs erwähnten Art, bei denen
sowohl die Hülse als auch der konische Spreizkörper aus Kunststoff bestehen und
im letzteren ein Muttergewinde zur Aufnahme eines Holzschraubengewindes vorgesehen
ist. Holzschrauben besitzen jedoch im Bereich ihres Gewindes, und zwar sowohl was
die Steigung der Gewindegänge als auch was den Gewindeaußen- und den Gewindekerndurchmesser
anbetrifft, verhältnismäßig große Toleranzen schon im Normbereich. Darüberhinaus
befinden sich im Handel auch noch Holzschrauben, deren Toleranzen über gewisse genormte
Grenzen hinausgehen. Derartige, praktisch ein
großes Toleranzfeld
überstreichende Ilolzschrauben ClcUgka IU den üblichen Befestigungsanforderungen
durchaus, sind verhältnismäßig billig und beim Handwerker und bei zahlreichen Heimwerkern
ohne weiteres zur Hand. Derartige Holzschrauben od.dgl. mit Holzschraubengewinde
versehene Befestigungselemente sind wegen ihres großen Toleranzbereiches bei dem
vorerwähnten Kunststoffdübel mit üblichem Muttergewinde im Spreizkörper in der Praxis
nicht recht verwertbar. Das hängt auch damit zusammen, daß bei diesem vorbekannten
Dübel der Spreizkörper aus hartem Werkstoff ausgebildet und sein Muttergewinde im
Vergleich zum Außengewinde der Schraube derart geometrisch gestaltet ist, daß ein
gutes Anpassen von Schraubengewinde und Muttergewinde selbst bei einem Kunststoffkörper
nicht in ausreichendem Maße gewährleistet ist. Auch sind bei dieser vorbekannten
Ausführung nur Schrauben mit einem Schaftdurchmesser vorgesehen, der verhältnismäßig
klein gegenüber dem Bohrloch-Durchmesser ist. Die Haltekräfte sind dementsprechend
gering. Auch hat sich in diesem vorbekannten Kunststoff-Spreizdübel ein metrisches
Gewinde od.dgl.
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in der Praxis nicht bewährt, u.a., weil auch bei Verwendung sehr qualifizierter
Kunststoffe die Belastbarkeit eines solchen Muttergewindes Schwierigkeiten macht.
Wegen der vorerwähnten Durchmesserveihältnisse zwischen Bohrloch und Schraubenschaft
ist auch in aller Regel der Durchmesser des Schraubenkopfes kleiner als der Bohrloch-Durchmesser.
Demzufolge wäre z.B. bei der Durchsteckmontage in der Regel als zusätzliches Element
eine Unterlegscheibe hinzuzufügen. Insgesamt ist dieser vorbekannte Dübel aber für
eine Durchsteckmontage nicht recht geeignet, weil dann seine Hülse im zu befestigenden
Gegenstand steckenbleiben kann, wenn der Spreizkörper mit Hilfe der Befestigungsschraube
in das Tiefste des Bohrloches eingedrückt wird.
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Man kennt auch bereits einen Dübel mit einer zu spreizenden Hülse
und einen teilweise konischen Spreizkörper, in dem sich ein vorgeformtes Innengewinde
befindet. Dieses ist bezüglich seiner Ganghöhe auf das Außengewinde der zugehörigen
Befestigungsschraube abgestimmt, die ein Holzschraubengewinde oder ein holzschraubenähnliches
Gewinde aufweist, dessen
Umrißform sich an der Eindrehspitze dieser
Befestigungsschraube konisch verjiingt. Das Muttergewinde im Spreizkörper vcrcngt
sich am inneren Ende entsprechend, so daß der Spreizkörper dort auch noch aufgeweitet
wird. Dieser Dübel besitzt auch eine Verbindungsnase zwischen dem Spreizkonus und
der Hülse, so daß man beim Einstecken der Spreizschraube die Hülse über den Spreizkonus
und dessen Nase ziehend mit in das Bohrloch einbringen kann. In der Praxis hat sich
dieser seit vielen Jahrzehnten bekannte Dübel jedoch nicht einführen können, was
u.a. damit zusammenhängen mag, daß für die unvermeidbaren Toleranzen am Schraubengewinde
keine ausreichende Ausgleichmöglichkeit besteht bzw. daß an die Fertigungsgenauigkeit
bezüglich des Zusammenpassens des Schrauben- und des -Muttergewindes für die Praxis
zu hohe Anforderungen gestellt werden müßten. Außerdem besteht bei diesem Dübel
die Gefahr, daß die Gewindegänge des Konus oder der Schraube der Belastung beim
Eindrehen der Schraube nicht gewachsen sind. Dabei spielt auch die Verengung des
lichten Durchmessers im Spreizkern im Verhältnis zu den übrigen, die Belastbarkeit
beeinflussenden Abmessungen bei der Schraube und beim Spreizkonus eine Rolle, insbesondere,
wenn dieser Spreizkonus aus Metall besteht. Außerdem wirkt sich noch folgendes negativ
aus: Die Spreizhülse ist am Außenmantel mit einem kräftig profilierten Sägezahnprofil
ausgebildet. Entsprechend der durch die übrigen geometrischen Verhältnisse vorgegebenen
Funktionsweise besteht dadurch in besonderem Maße die Gefahr, daß das innere Ende
der Spreizhülse sich aufbiegt und daß es insgesamt zu in axialer Richtung schmalen,
ringartigen Befestigungsbereichen zwischen der Spreizhülse und der diese umgebenden
Lochwandung kommt.
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Ein sicheres Festlegen über eine längliche zylindrische Fläche, wie
es zur Erzeugung von großen Haltekräften erwünscht ist,wird hier nicht gewährleistet.
Auch bei diesem Dübel stehen der Schraubenschaft- und der Schraubenkopf-Durchmesser
in einem ungünstigen Verhältnis zum notwendigen Bohrloch-Durchmesser.
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Schließlich kennt man auch bereits eine dübelartige Vorrichtung zum
Befestigen von Gegenständen an Mauern, die insbesondere zum halten von Fassaden-Verkleidungen
u.dgl.
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vorgesehen ist. Sie weist eine langgestreckte, rohrartige, längsgeschlitzte
Hülse sowie einen an deren inneren Ende angesetzten Spreizkonus und eine Befestigungsschraube
dafür auf. Dies ist ebenfalls mit einem holzschraubenartigen Gewinde versehen und
dieses muß sich dann entweder unter einem entsprechenden Kraftaufwand in den Spreizkonus
einarbeiten und/oder auf andere Weise erhebliche Verdrängungsarbeit leisten. Oder
es kommt nicht zu einer exakten Zusammenarbeit zwischen dem Gewinde dieser Schraube
und dem Muttergewinde des in der Regel aus Metall bestehenden Spreizkonus. Nach
dem Festziehen der Befestigungsschraube bildet sich eine in axialer Richtung vergleichsweise
schmale, ringförmige Befestigungszone am inneren Ende der langgestreckten Spreizhülse.
Von der Aufgabenstellung und Funktionsweise ist deshalb diese Vorrichtung mit einem
erfindungsgemäßen Dübel nicht recht vergleichbar.
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Die bisher bekannten, mit einem Spreizkonus versehenen Dübel haben
dementsprechend noch zahlreiche Nachteile, wozu auch ihr vergrößerter Fertigungsaufwand
sowie ihre starke Abhängigkeit von verhältnismäßig genau herzustellenden Holzschrauben
gehört.
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Man kennt auch bereits aus Kunststoff bestehende, gewöhnlich einstückig
ausgebildete Dübel, deren Spreizteil mit Hilfe von Holzschrauben aufgespreizt und
dadurch im Bohrloch festgelegt wird; bei diesen Dübeln schneidet sich die Holzschraube
ihr "Muttergewinde" zumindest zum großen Teil selbst in die Spreizschenkel des Dübels
ein. Dementsprechend werden an die eingangs erwähnten Toleranzen solcher Holzschrauben
keine großen Anforderungen gestellt. Demzufolge können diese einstückigen Kunststoff-Dübel
und die dafür geeigneten Holzschrauben od.dgl. vergleichsweise billig hergestellt
und leicht verlegt werden, ggf. auch von Nichtfachleuten. Derartige, aus einem Kunststoff-Dübel
und einer Befestigungsschraube od.dgl. mit Holzschraubengewinde bestehende Befestigungselemente
haben jedoch den erheblichen Nachteil, daß zu ihrem Festlegen ein verhältnismäßig:großer
Kraftaufwand erforderlich ist. Dies kann beim Befestigen
von mehreren
Dübeln in einem geschlossenen Arbeitsgang schon zu einer erheblichen Beeinträchtigung
der Arbeitsleistung auch bei dafür ausgebildeten Arbeitskräften führen, namentlich
wenn es sich um Dübel von mittlerem und größerem Durchmesser, also solchen von Durchmessern
von etwa 8 mm und größer handelt. Aber auch beim Verlegen von Dübeln mit kleinerem
Durchmesser stellt die gewöhnlich von Hand auszuführende Eindreharbeit eine beachtliche
Belastung dar, namentlich, wenn zahlreiche Dübel eingedreht werden müssen.
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Außerdem gilt sowohl für Dübel großen als auch kleinen Durchmessers,
daß eine verhältnismäßig große Anzahl von Umdrehungen bei der Befestigungsschraube
durchgeführt werden muß und dementsprechend der Zeitaufwand groß ist.
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Ferner besitzen diese an sich weit verbreiteten und bewährten Kunststoff-Dübel
noch folgenden Nachteil: Die Auszugswerte streuen verhältnismäßig stark und sind
dabei u.a.
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von den Toleranzen des Durchmessers des Befestigungsloches und von
der Größe und ggf. auch der Eindringtiefe der gewählten Befestigungsschraube stark
abhängig.Unter ungünstigen Verhältnissen, die aber häufig nicht vorauskalkulierbar
sind, kann die minimale Belastbarkeit erheblich abfallen.
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Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, einen Dübel zu
schaffen, der einerseits bezüglich einer leichten Herstellbarkeit mit dem zuletzt
erwähnten einstückigen Kunststoff-Dübel wenigstens in etwa vergleichbar ist und
mittels einer Holzschraube od.dgl. Holzschraubengewinde aufweisenden Befestigungselement
gespreizt bzw. in der Bohrlochwand festgelegt werden kann. Andererseits soll dieser
Dübel aber möglichst gute und vor allem gleichmäßige Auszugswerte besitzen.
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Dabei soll einerseits diese Holzschraube od.dgl. die gebrauchsüblichen
Toleranzen aufweisen dürfen und andererseits insbesondere der Kraft- und Zeitaufwand
beim Eindrehen der Befestigungsschraube erheblich verringert werden. Dadurch soll
dann der Gesamtkostenaufwand von Herstellung und Montage des Dübels wenigstens etwa
gleich den bekannten einstückigen Kunststoff-Dübeln sein, möglichst jedoch besser.
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Auch soll der Dübel im Bedarfsfalle zumindest 4 teilweise, vorzugsweise
ganz aus Kunststoff hergestellt und möglichst sowohl in hartem Wandwerkstoff wie
Beton als auch in weicherem Wandwerkstoff wie z.B. Gas- oder Porenbeton verwendet
werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird dazu beim Dübel der eingangs erwähnten
Art insbesondere vorgeschlagen, daß beim unverformten Innengewinde des Spreizkörpers
Innengewinde-Zwischenräume im Vergleich zum zugehörigen Außenprofil der Außengewindegänge
mit etwas Axialspielraum versehen sind, und daß der Spreizkörper zumindest bezüglich
eines wesentlichen Abschnittes seines Gewindebereiches etwas axial nachgiebig ausgebildet
ist derart, daß sich die Anlagefläche zwischen dem Außengewinde und dem Innengewinde
bei Belastung vergrößert.
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Bei einem derartigen Dübel kann man die dazu passende Holzschraube
ohne besonderen Kraftaufwand leicht in das Innengewinde des Spreizkörpers eindrehen,
und zwar auch, wenn diese Holzschraube od.dgl. Befestigungselement sowohl hinsichtlich
der Gewindesteigung als auch bezüglich des Gewindeaußen- und des Gewindekern-Durchmessers
größere Toleranzen aufweisen, so wie es bei derartigen Holzschrauben handelsüblich
ist. Das Einschneiden der Gewindegänge und das Verdrängen von erheblichen Anteilen
von Dübelwerkstoff, wie es bei vorbekannten, mit entsprechend toleranzbehafteten
Holzschrauben zusammenwirkenden Dübeln üblich ist, wird weitgehend vermieden. Es
hat sich gezeigt, daß das anschließende Festlegen des Spreizdübels mit wesentlich
weniger Umdrehungszahlen und mit wesentlich weniger Kraftaufwand erfolgen kann,
als dies beim Festlegen von vorbekannten einstückigen Kunststoff-Dübeln mittels
Holzschrauben erforderlich ist. Außerdem hat sich gezeigt, daß wegen der besonderen
Ausbildung des Innengewindes des Spreizkörpers zwar in beabsichtigter Weise zunächst
nur eine kleine Auflagefläche zwischen dem Außengewinde der Schraube od.dgl. im
vorgeformten Innengewinde des'Spreizkörpers besteht, dieser sich aber beim ersten
Anziehen
etwas in axialer Richtung und wegen seiner konischen
Führung in der Spreizhülse auch zu einem gewissen Grade in radialer Richtung etwas
nach innen verformt. Versuche haben gezeigt, daß die in bezug auf das Außengewinde
beim Innengewinde bestehenden Zwischenräume beim Festlegen des Dübels im wesentlichen
verschwinden und sich dieses Innengewinde des Spreizkörpers an die Außengewinde
der Befestigungsschraube od.dgl. anpaßt. Dabei kommt dem Dübel die erfindungsgemäße
Ausgestaltung besonders zugute, daß nämlich die zum Toleranzausgleich im Gewindebereich
vorgesehenen Zwischenräume sich verhältnismäßig gleichmäßig über den gesamten Innengewinde-Verlauf
verteilen. Dementsprechend brauchen die einzelnen Werkstoffteilchen des Spreizkörpers
nur vergleichsweise geringe Verdrängungs- bzw. Verschiebungswege zurückzulegen,
damit sich das Innengewinde vollständig oder wenigstens nahezu vollständig an die
Umrißform des Außengewindes der Befestigungsschraube anpassen kann. Bei diesem Vorgang
wird die Kraft-Obertragungsfläche zwischen den Außengewinde- und den Innengewindegängen
soweit vergrößert und es erfolgt praktisch eine derart genaue axiale Festlegung
der Befestigungsschraube, als ob ein speziell der jeweils angewendeten einzelnen
Befestigungsschraube angepaßtes Innengewinde vorliegen würde. Dazu tragen neben
der besonderen , erfindungsgemäßen Ausbildung des Innengewinde eine entsprechend
axiale Nachgiebigkeit des Spreizkörpers sowie die bei diesem während des Spreizvorganges
auftretenden, radial nach innen gerichteten Kräfte bei. Bei einer zum Dübel passenden
Schraube od.dgl.
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wirken sich die nach den Industrienormen zulässigen Toleranz-Abweichungen
und auch darüberhinausgehende, in der Praxis im handel übliche Toleranzabweichungen,
bei derartigen Schrauben nicht nachteilig aus. Dabei kann man derartige Dübel z.B.
vergleichsweise billig zweistückig aus Kunststoff herstellen und mit llolzschrauben
versehen, die ebenfalls vergleichsweise billig herstellbar sind, weil an sie keine
besondere Maßgenauigkeits-Forderungen gestellt werden müssen.
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Vorzugsweise kann die Hülse des Dübels bei Beginn des Ein- t ziehens
des Spreizkörpers diesen mindestens über einige Gewindegänge umschließen. Dadurch
erreicht man, daß bereits bei der ersten Belastung der Innengewindegänge radial
nach innen gerichtete Kräfte in der Spreizhülse, insbesondere deren Gewindebereich
auftreten. Die erfindungsgemäß allgemein gewünschte Verstärkung der Gewindegänge
wird dadurch von Anfang an begünstigt.
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Zusätzliche Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Merkmalen
der weiteren Unteransprüche aufgeführt. Dabei geben die Merkmale des 3. Anspruches
detailliertere geometrische Ausbildungen des Gewindes des Spreizkörpers an.
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Es hat sich gezeigt, daß bei einer Herstellung des Dübels aus für
Kunststoff-Dübel üblichen Werkstoffen und Verwendung in einem harten Wandwerkstoff
wie z.B. Beton, der das Festziehen der Befestigungsschraube bzw. das Einziehen des
Spreizkörpers etwa folgenden Ablauf nimmt: Es besteht bei Beginn des Befestigens
die Ausgangssituation, daß eine normale, toleranzbehaftete Holzschraube mit wenigstens
einem Gewindegang oder einem Gewindegangabschnitt im Innengewinde des Spreizkörpers
zum Anliegen kommt. Wenn die Holzschraube dann angezogen wird, dehnt sich der Gewinde-Spreizkonus
etwas. Die Gefahr, daß dabei zu große Dehnungen und damit ein Abreißen von Kunststoff-Gewindegängen
auftreten können, wird wegen des Zusammenarbeitens des sich verjüngenden Spreizkörpers
mit der entsprechend konisch od.dgl. ihn umfassenden Dübelhülse vermieden. Während
der axialen Belastung ergeben sich dann nämlich genügend große radiale Kräfte, welche
den Spreizkörper mit seinen Gewindegängen nach innen drücken.
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Wenn der Werkstoff, in welchem der Dübel befestigt werden soll, weicher
ist, z.B. bei Gasbeton Werte von etwa 35 kg/cm2 Festigkeit unterschreitet, wird
man, um die Funktionstüchtigkeit des erfindungsgemäßen Dübels zu verbessern bzw.
noch sicherer zu machen, zusätzliche Maßnahmen treffen, um eine Oberlastung der
einzelnen Gewindegänge oder Gewindegangabschnitte des Spreizkörpers zu vermeiden.
Eiüe Maßnahme- besteht z. B.
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darin, den Spreizkörper aus einem Kunststoff mit den Werkstoff-Werten
gemäß dem 4. Anspruch zu versehen.
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Eine derartige Ausbildung des Spreizkörpers macht den erfindungsgemäßen
Dübel dann sowohl bei der Verwendung bei harten Wand-Werkstoffen wie Beton als auch
bei weicheren Wand-Baustoffen möglich. Eine andere Maßnahme zur Erlangung hoher
Festigkeitswerte im Spreizkörper ist im 5. Anspruch angegeben, wobei die Maßnahmen
des 4. und 5. Anspruches sowohl jeweils für sich alleine als auch in Kombination
miteinander angewandt werden können.
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Anspruch 6 gibt - vergleichbar mit Ansprnch 3 - eine geometrische
Ausgestaltung des Gewindeganges des Spreizkörpers an.
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In axialer Richtung wird die Anpassungsfähigkeit des Spreizkörpers
an die evtl. unterschiedlichen Belastungen von Gewindegängen oder Gcwindegangabschnitten
durch die Maßnahmen des 7. Anspruches erleichtert.
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Ein leichteres Anpassen an Durchmesser-Toleranzen der Holzschraube,
insbesondere an deren Gewindekern-Durchmesser, aber auch allgemein ein leichteres
Verformen in radialer Richtung nach innen wird durch die Maßnahmen des 8. Anspruches
begünstigt.
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Die Maßnahmen der Ansprüche 9 und 10 begünstigen vor allem die Durchsteckmontage.
Durch diese Maßnahme wird die Spreizhülse von dem mit der Befestigungsschraube in
(bis dahin noch loser) Verbindung stehenden Spreizkörper gezogen, so daß ein in
diesem Montagestadium unerwünschtes Aufspreizen der Spreizhülse vermieden wird.
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Die Maßnahmen der Ansprüche 11 bis 14 stellen Hilfen für das Zusammenbauen
von Spreizkörper und Spreizhülse dar.
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Dadurch kann auch die Herstellung preiswert gehalten werden.
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Gcmäß dem 15. Anspruch weist der Spreizkörper vorzugsweise einen Außenkonus
auf und die Spreizhülse ist cntsprechend ausgebildet.
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Gemäß den Maßnahmen des 16. Anspruches kann man die Spreizwirkung
des Spreizkörpers vergrößern.
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Es hat sich herausgestellt, daß man durch die Maßnahmen des 17. Anspruches
den Spreizbereich der Ilülse axial erheblich verlängern und dadurch die Auszugskräfte
vergrößern kann.
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Durch die Maßnahmen des 18. Anspruches kann dann das Festlegen des
Dübels besonders in etwas weicherem Wandwerkstoff begünstigen, insbesondere weil
die erwähnten Spreizzungen sich radial tiefer in den Werkstoff einarbeiten können
als die übrige Spreizhülse. Gleichzeitig werden dadurch die radial nach innen gerichteten
Kräfte auf die Spreizhülse vergrößert, was wegen der bereits erwähnten Gesichtspunkten
gerade bei weicherem Wand-Werkstoff besonders crwünscht ist.
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Eine wichtige Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Dübel so auszugestalten,
daß der in einer oder in wenigen Ausführungsformen möglichst für verschiedene Anwendungsgebiete
gleichermaßcn geeignet ist, z.B. für das Anbringen in weichem oder hartem Wand-Werkstoff,
insbesondere aber auch für die Durchsteckmontage. Die Maßnahmen gemäß den Ansprüchen
20 bis 25 zeigen unterschiedliche Merkmale auf, die je für sich oder in Kombination
miteinander das Durchstecken durch ein zu befestigendes Teil (z.B. eine lSolzverlattung)
begünstigen. In der Praxis ist es üblich, daß z.B. Holzverlattungen mit dem gleichen,
für das Aufbohren von Holz aber weniger geeigneten Steinbohrers die dahinterliegende
Wand durchbohrt werden. Dabei entstehen in der iloizverlattung etwas kleinere lichte
Durchmesser als im Gestein. Dementsprechend würde das Durchstecken der Spreizhülse
dort auf erheblichen Widerstand stoßen. Dies wird
weitgehend verringert
durch die vorerwähnten Maßnahmen, wie in den Ansprüchen 20 bis 24. Dabei werden
durch die Maßnahmen des Anspruches 23 die Vorteile einer ungeschlitzten Ilülse mit
denen einer geschlitzten Ilülse vereinigt. Bei einer geschlitzten Hülse kann nämlich
ein gewisser Nachteil bezüglich des Einziehens des Spreizkörpers auftreten; dieser
kann sich nämlich, wenn der Schlitz axial durchgehend ausgebildet ist, mit einem
Teil in diesen Schlitz hineinverformen. Dadurch wird dann in einem Bereich weniger
Material angeboten, was in engen Grenzen zu etwas verschlechterter Spreizwirkung
bzw. zu verringerten Auszugswerten führen kann. Durch eine zackige oder überlappcnde
Schlitzausbildung wird ein verhältnismäßig gleiches Materialangebot über den gesamten
Umfang des Konus ' des Spreizkörpers erreicht.
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Durch die Maßnahmen des 24. Anspruches, insbesondere durch die scharfkantig
ausgebildete Außenkante der Ringwulst wird eine Art Aufweitstempel für das Itolzloch
od.dgl. gebildet, wodurch das nachfolgende llindurchschieben der Spreizhülse wesentlich
erleichtert wird.
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Durch die Maßnahme des 25. Anspruches wird wegen der Flachseiten eine
verbesserte Verdrehsicherung des Spreizkörpers erreicht, und zwar mit sehr einfachen
Mitteln gerade dann, wenn die größten Einschraubkräfte auftreten.
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Durch die Maßnahmen nach den Ansprüchen 27 und 28 wird die Möglichkeit
der Verkrallung der Spreizhülse vergrößert, und zwar gemäß dem 28. Anspruch durch
verhältnismäßig geringfügige Profilierung. Dies hat den wesentlichen Vorteil, daß
in der eigentlichen Befestigungszone ein vergleichsweise großes Dübel-Wcrkstoff-Volumen
in gleichmäßiger Weise zur Verfügung steht. Dies ist für die Ereugung hoher Auszugswerte
vorteilhaft.
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Ein gutes Zusammcnwirken zwischen Spreizkonus und Spreizhülse crgibt
sich besonders, wenn man die Konuswinkel des
aus Kunststoff bestehenden
Spreizkörprs gemäß dem Anspruch 35 wählt. Bekannte Ausführungen von Spreizkörpern
aus Metall haben häufig einen vergleichbaren Konuswinkel von etwa 150. Für den erfindungsgemäßen
Dübel in der Kunststoffausführung hat sich dagegen ein Kegelwinkel von etwa 100
besonders bewährt. Nach einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist der lichte
Winkel des Innenkonus in der Spreizhülse um etwa 2 bis 3° kleiner gegenüber dem
entsprechenden Außenkegel-Winkel beim Spreizkörper (vgl.
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Anspruch 36). Zwar ist bereits bei Wandankern in Metallausführung
bekannt, die Winkel zwischen entsprechenden Innenkonus- und Außenkonus-Flächen um
etwa 2 bis 30 unterschiedlich auszubilden. Bei der Metallausführung von Wandankern
beabsichtigt man damit aber eine linienartige Berührung und dadurch eine Verringerung
der Reibung beim Einziehen. Beim Anmeldungsgegenstand, insbesondere wo sowohl die
Spreizhülse als auch der Spreizkonus aus Kunststoff bestehen und dementsprechend
bei diesen Teilen eine größere Verformbarkeit als bei Metall vorliegt, erreicht
man durch die Maßnahmen der Ansprüche 35 und 36 schnell eine großflächige Anlage
zwischen dem Konus des Spreizkörpers und dem entsprechenden Innenkonus der Spreizhülse
und dementsprechend auch ein schnelles Angreifen dieser Hülse an der Bohrlochwand.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit der Zeichnung sowie aus den Einzelmerkmalen der Ansprüche zu entnehmen.
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Es zeigen in unterschiedlichen Maßstäben: Fig. 1 eine perspektivische
Ansicht eines erfindungsgemäßen Dübels mit von der Hülse getrenntem Spreizkörper,
Fig. 2 einen Teillängsschnitt eines mit einem herkömmlichen Gewinde versehenen Konuskörpers
mit Schraube, die nicht der Erfindung entsprechen, Fig. 3 eine etwa Fig.2 entsprechende
Ansicht, hier jedoch mit erfindungsgemäßem Gewinde, sowie entsprechend dem erfindungsgemäßen
Dübel; Fig. 4 einen Teillängsschnitt eines Dübels mit lose eingedrehter und Fig.
5 bei fest eingedrehter Befestigungsschraube sowie eingezogenem Spreizkörper, Fig.
5a einen Teillängsschnitt eines Spreizkörpers mit abgewandeltem Innengewinde, Fig.
6 einen halbseitigen Längsschnitt eines Spreizkörpers, Fig. 7 stark vergrößert dargestellt,
Teillängsschnitte von bis 9 Spreizkörpern mit unterschiedlich tolerierten Befestigungsschrauben,
Fig.lo verschiedene Ansichten eines längsgeschlitzten bis 12 Spreizkörpers, Fig.
13 einen Teillängsschnitt sowie Fig. 14 eine Seitenansicht und Fig. 15 eine Stirnseitenansicht
eines Spreizkörpers,
Fig. 16 einen Teillängsschnitt eines in einem
Bohrloch -befindlichen Dübels mit Schraube, Fig. 17 das innere Ende einer Dübelhülse
mit verschieden bis 19 tief eingezogenen Spreizkörpern, Fig. 20 eine Stirnansicht
auf das innere Ende einer mit einer Einsteckhilfe ausgerüsteten Dübelhülse sowie
Fig. 21 eine Längsschnittdarstellung dieses Dübelhülsenendes, Fig. 22 eine perspektivische
Ansicht eines abgewandelten erfindungsgemäßen Dübels, Fig. 23 eine Teillängsschnittansicht
eines in einem Bohrloch befindlichen Dübels nach Fig. 22 in ungespreiztem sowie
Fig. 24 in gespreizten Zustand, Fig. 25 einen teilweise längsgeschlitzten Dübel
im Längsschnitt, Fig. 26 eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Ausffihrungsbeispicles
eines erfindungsgemäßen Dübels, Fig. 27 eine teilweise von einem Steinbohrer durchbohrte
ilol zverblendung, Fig. 28 eine Befestigungsstelle an einer Wand mit einer zu befestigenden
Holzverblendung sowie einem angesetzten Dübel mit Befestigungsschraube, Fig. 29
ein wiederum abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dübels, Fig.
30 einen Spreizkörper, halbseitig geschnitten dargestellt, Fig. 31 eine Stirnseitenansicht
des in Fig. 30 gezeigten Spreizkörpers,
jig. 32 stark schematisiert
den inneren Endbereich einer und 33 längsgeschlitzten Dübelhülse, Fig. 34 einen
in einem Wandbohrloch verankerten Dübel sowie Fig. 34a einen vergrößerten Ausschnitt
des in Fig. 34 gezeigten profilierten Dübelmantels, Fig. 35 einen teilweise in ein
Wandbohrloch eingesteckten Dübel und eine mittels Durchsteckmontage zu befestigende
Holzverblendung, Fig. 3@ einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie A-A' in Fig.35,
I:ig. 37 einen Teillängsschnitt durch einen Teil des Dübels und einen entsprechenden
Wandabschnitt ähnlich Fig. 24, wobei dieser Wandwerkstoff hier aus hartem Werkstoff
wie Beton besteht und jig. 38 einen Tei 1-Querschnitt durch den I)übel entsprechend
der Schnittlinie B-B' in Fig. 37.
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Ein in lig. 1 gezeigter Dübel 1 weist eine Hülse 2 und einen Spreizkörper
3 auf, die hier zur Verdeutlichung voneinander getrennt dargestellt sind.
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Der Spreizkörper 3 ist vom inneren Einsteckende 4 in die Hülse 2 einziehbar,
wobei er mit seinem Außenkonus 8 den Hülsenmantel 5 bereichsweise aufweitet. In
diesem Ausführungsbeispiel ist zur erleichterten Aufweitung die Spreizzone der Dübelhülse
2 geschlitzt. Von dem äußeren Ende 6 der Dübelhüls@ 2 ist eine Befestigungsschraube
7 durchsteckbar und in den Spreizkörper einschraubbar (vgl. Fig. 28). Dazu weist
der
Spreizkörper ein vorgeformtes Innengewinde auf, welches das Eindrehen er Schraube
7 erleichtert.
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Zur besseren Erläuterung der Erfindung ist in Figur 2 ein in einem
Mutterteil M eingebrachtes Innengewinde J dargestellt, das den Gewindegängen des
Außengewindes 11 einer üblichen Befestigungsschraube 7 vom Umriß her entspricht.
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Da die handelsüblichen Befestigungsschrauben, insbesondere bezüglich
der llmrißform von deren in den Spreizkörper eindringenden Bereich, mit erheblichen
Toleranzen behaftet sind, würden in aller Regel auch bei vorgeformten Innengewinden
J Schwierigkeiten beim Eindrehen auftreten. deshalb weist das zur E.rfindtlng gehörige
Innengewinde 90 gegenüber bisher bekannten Innengewinden eine andere Form auf und
der wesentliche Unterschied ist im Prinzip gut aus einem Vergleich der Figuren 2
und 3 zu erkennen. Dabei gestattet das erfindungsgemäß ausgebildete Innengewi nde
90 auch die Verwendung stark tolerantbehafteter Befestigtingsschr.inben 7.
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Bei ihm sind die Innerlgcwinde-Zwischenriillale 10 im Vergleich zum
Umrißprofil der Außengewindegänge 1 ia der Befestigungsschraube 7 mit Axial-Spielraum
ausgebildet, was z.B. auch bei den erfindungsgemäßen Anordnungen gemäß Figur 7 bis
9 gut erkennbar ist. Dieser Axial-Spielraum verteilt sich gleichmäßig über den Gewindebereich
(vgl.z.B. Fig.6-9 u. 23,24 u. 37).
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Bei einer Befestigungsschraube mit Sollmaß (Fig. 9) ist durch die
Zwischenräume 10 ein Axialspiel zwischen der Schraube 7 und dem Spreizkörper vorhanden,
wobei diese axiale Bewegbarkeit der lichten Breite der Zwischenräume 10 entspricht.
Der lichte Abstand tler von zueinanderweisenden Innengewindeflanken 12 begrenzten
Zwischenräume 10 ist dabei so bemessen, daß sowohl Schrauben mit toleranzbedingtem
Größtmaß (Fig. 7), als auch solche mit toleranzbedingtem Kleinstmaß (Fig. 8) ohne
Materialverformungzumindest ohne wesentliche Materialverformungleingedreht werden
können. Insbesondere entspricht der Abstand a der einander zugewandten inneren Flanken
12a (Fig. 7) des ersten und des letzten Gewindeganges des
Innengewindes
9o etwa dem Abstand der diesen Flanken 12a zugewandten Flanken 13a des Außengewindes
11 einer toleran@behafteten Befestigungsschraube 7 mit Größtmaß. Andererseits entspricht
aber auch der Abstand b der jeweils dem ersten und dem letzten Innengewindegang
zugeordneten Außenflanken 12b dem Abstand der diesen Flanken 12b zugewandten Flanken
13b des Außengewindes 11 einer toleranzbehafteten Befestigungsschraube 7 mit Kleinstmaß
(Fig.8).
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Dadurch können innerhalb dieser maximalen Toleranzgrenze liegende
Schrauben 7 verwendet werden, ohne daß beim losen Eindrchen eine Materialverformung
oder Verdrängung stattfindet. Die in den Fig. 7 und 8 eingesetzten Flankenabstände
a und b sind hier beispielsweise auf die Mitte der radialen Höhe der Innengewindegänge
bezogen. Die vorerwähnten Abstandsverhältnisse gelten jedoch für jeden Bereich der
entsprechenden Flanken.
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In den Ausführungsbeispielen weist das Innengewinde 9o des Spreizkörpers
3 Gewindezwischenräume 10 mit etwa trapezförmigem Querschnitt auf, wobei die Gewindetiefe
etwa der des Gewindes 11 der Befestigungsschraube 7 entspricht.
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Von wesentlicher Bedeutung ist es auch, daß der Spreizkörper 3 zumindest
über einen wesentlichen Teil des Gewindebereiches etwa axial nachgiebig ausgebildet
ist. Dies kann durch entsprechende Materialauswahl erreicht werden, wobei bevorzugt
Kunststoff in Frage kommt. Beispielsweise kann dabei das Material des Spreizkörpers
einen Elastizitätsmodul von mindestens 7.500 N/mm2 bei einer Zugfestigkeit von minimal
100 N/mm2 aufweisen. Die Nachgiebigkeit des Spreizkörpers 3 bei gleichzeitig ausreichender
Festigkeit und auch guter Formbeständigkeit des Außenkonus 8 ist bei dem erfindungsgemäßen
Dübel 1 von wesentlicher Bedeutung.
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Hs ist nämlich vorgesehen, daß bei steigender Belastung eines Innengewinde-Abschnittes
zit der zunächst voritandenen t ragenden Anlagefläche zwischen dem Innen- und dem
Außengewinde weitere Abschnitte des Außengewindes am Innengewinde zum Tragen kommen.
Diese Belastung tritt beim Einzichen des Spreizkörpers 3 in die Hülse 2 auf.
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Der vorerwähnte Vorgang ist gut anhand der Fig.4 und 5 überschaubar.
Zunächst "trägt" in dem Auführungsbeispiel gemäß lig. 4 nur die dem ersten in der
Hülse befindichen Gewindegang des Innengewindes 90 zugeordnete Innenflanke 12a.
Beim weiteren Einziehen des Spreizkörpers 3 vergrößert sich zunehmend die von der
Schraube 7 auf den Spreizkörper 3 zu übertragende Zugkraft. Dadurch tritt eine erwünschte
Verformung in dem Gewindebereich des Sprei zkörpers 3 auf, wobei sich weitere Gewindegänge
des Innengewindes 90 an die Gewindegänge des Außengewindes 11 der Befestigungsschraube
7 anlegen. Damit wird die tragende Anlagefläche des Innengewindes vergrößert, so
daß sich schließlich etwa die in Fig. 5 gezeigte Situation einstellt, bei der sich
das Innengewinde 90 durch Verformung praktisch vollständig dem Außengewinde 11 der
Befestigungsschraube 7 angepasst hat. Gegebenenfalls kann dabei auch das in Fig.
5a gezeigte Innengewinde 9oa wegen seiner unter Umständen günstigeren Anpassbarkeit
bei der Verformung vorteilhaft eingesetzt werden. Dieses Gewinde 9oa weist gerundete
Übergänge der Gewindeflanken 12 zu den Zwischenräumen des Innengewindes 90a auf.
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Wegen der an sich gegensätzlich Forderungen, nämlich einerseits die
erwünschte Verformbarkeit im Gewindebereich und andererseits aber eine gute Formstabilität
des Außenkonus, kann es bei bestimmten Anwendungsfällen zweckmäßig sein, wenn der
Spreizkörper eine Fasereinlage od.dgl. Armierung aufweist, die vorzugsweise im Konusbereich
gelagert ist.
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Um die Verformbarkeit des Spreizkörpers 3 in axialer Richtung zu erleichtern,
kann er auch eine Schwächungsstelle 15 aufweisen, die, wie in Fig. 6 gezeigt, zweckmäßigerweise
durch eine umlaufende, randoffene Radialringnut 16 gebildet ist. Diese befindet
sich hier etwa im mittleren Bereich der axialen Erstreckung des Spreizkörpers 3.
Durch diese Schwächungsstelle 15 kann sich der Spreizkörper 3 bei einer Belastung
in seinem Gewindebereich insgesamt etwas in seiner Länge mitverändern, so daß die
Verformung im eigentlichen Gewindebereich gegebenenfalls reduziert werden kann.
Außerdem ist durch eine oder mehrere derartiger Schwächungsstellen eine Aufteilung
des Spreizkörpers in mehrere axiale Bereiche geschaffen, in denen die Bemessung
der Innengewinde-Zwischenräume lo nur auf die in diesem axialen Bereich auftretende
Toleranzabweichung des Außengewindes 11 der Befestigungsschraube 7 abgestimmt sein
muß. Die Gesamtlängenabweichung eines Schraubenaußengewindes hängt bei gegebener
Einzeltoleranzabweichung benachbarter Gewindegänge nämlich auch von der Anzahl der
Gewindegänge ab. Umso kleiner die axiale Erstreckung der durch Schwächungsstellen
begrenzten Bereiche des Spreizkörpers ist, je kleiner kann dann auch der durch die
Zwischenräume lo gebildete Spielraum sein.
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Bei Belastung verformen sich dann die Schwächungsstellen verstärkt,
so daß auch dadurch eine gute Anpassung mit zunehmender Vergrößerung der tragenden
Anlagefläche der Gewinde erreicht wird.
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Der Außenkonus 8 ist in etwa an einen in der Hülse 2 befindlichen
Innenkonus angepaßt, wobei der KonuswinkeloR des Außenkonus 8 nur ca. 20 bis 30
größer ist als der Konuswinkel Cs des Innenkonus der Hülse 2 (Fig. 25, 10, 14, 16).
Dadurch wird beim Einziehen des Spreizkörpers 3 in die hülse 2 schnell eine großflächige
Anlage der beiden Konusflächen und auch ein schnelles Angreifen
der
Hülse an der Bohrlochwand erreicht.
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Um die Aufspreizung der Hülse 2 noch zu verstärken, kann die Gewindebohrung
des Spreizkörpers 3 sich zu ihrem durchmessergrößtem Ende hin konisch verengen,
wie dies in Fig. 13 gezeigt ist. Dabei sind dort axialorientierte Schlitze 17 vorgesehen
(Fig.14, 15), die eine Aufspreizung des Konuskörpers erleichtern. Die von der Befestigungsschraube
7 bewirkte Aufspreizung des Konuskörpers wird auf die Hülse 2 übertragen, so daß
diese einerseits durch das axiale Einziehen des Spreizkörpers 3 und zusätzlich auch
durch dessen radiale Aufspreizung aufgeweitet wird. Bei geringem Einziehweg kann
dadurch schon eine gute Verankerung des Dübels 1 erzielt werden.
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Fig. 14 läßt erkennen, daß sich an den Außenkonus 8 ein zylindrischer
abschnitt 18 anschließt, dessen Durchmesses etwa dem Außendurchmesser der Hülse
2 entspricht (Fig. 16). Dieser zylindrische Abschnitt 18 hält den Hülsenmantel auch
bei über den Konusbereich in die Hülse eingezogenem Spreizkörper 3 in Spreizlage,
so daß dadurch die axiale Erstreckung der wirksamen Anpressfläche an die Bohrlochwandung
vergleichsweise groß ist.
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Der Dübel 1 ist an sich aus einer Einheit aus Hülse 2 und Spreizkörper
3 gebildet, wie dies z.B. in Fig. 22 und 25 erkennbar ist. Zur Verbindung dieser
beiden Teile sind in Einsteckrichtung wirkende Mitnehmerelemente 19 vorgesehen (Fig.
13, 14, 16), die im Ausführungsbeispiel einesteils durch zwei gegenüberliegende,etwa
radial vorstehende Nasen 20 gebildet sind. An ihrer dem Einsteckende 4 zugewandten
Seite weisen diese Nasen 20 Anschlagflächen 21 und gegenüberliegend, zum äußeren
Ende 6 weisend, Auflaufschrägen 22 auf. Zu den Mitnehmerelementen 19 gehören andererseits
auch in der Hülse 2 vorgesehene, fensterartige Ausnehmungen 23 (Fig. 17 bis 19),
die mit den Nasen 20 des Spreizkörpers 3 zusammenarbeiten. Die Nasen 20 rasten schon
beim losen Einstecken
des Spreizkörpers 3 in die Ausnehmungen 23
der Hülse 2 ein; dabei erfolgt noch keine Aufspreizung der Hülse 2 (Fig. 16). Durch
die vorbeschriebene "Verrastung" der beiden Dübelteile miteinander wird auch verhindert,
daß der Spreizkörper 3 beim Eindrehen der Befestigungsschraube 7 mitdreht, weil
die Hülse 2 bereits nach dem Einstecken in das Wandbohrloch 24 z.B. durch Rippen
25 (Fig. 1) od.dgl. Verdrehschutz bereits etwas festgelegt ist.
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Zum lagerichtigen Zusammenfügen der Hülse 2 und des Spreizkörpers
3 sind an der Hülse 2 Einsteckhilfen 26 vorgesehen (Fig. 17 bis 21). Dazu dienen
jeweils in axialer Richtung mit den fensterartigen Ausnehmungen 23 fluchtende, etwa
V-förmige Randausnehmungen 27 des dem Einsteckende 4 des Dübels zugewandten Randes
der Hülse 2.
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Fig. 17 bis 19 zeigen in verschiedenen Phasen, wie die Randausnehmungen
27 durch die auf ihre Schrägen auflaufenden Nasen 20 den Spreizkörper 3 in radialer
Richtung zentrieren, so daß die Nasen in die fensterartigen Ausnehmungen 23 geführt
werden und dort einrasten. Bei dem in Fig. 20 und 21 gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Randausnehmungen 27 durch den Außenmantel der Hülse verdeckt. Dabei haben
diese Randausnehmungen 27 eine geringere radiale Tiefe als die Wandungsstärke der
Hülse 2.
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Die innen eingezeichneten Pfeile sollen die Zentrierwirkung verdeutlichen.
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Die Fig. 22 bis 24 lassen an der Hülse 2 eine Spreizzunge 28 erkennen.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Hülse 2 ist dabei vorzugsweise eine weitere
Spreizzunge 28 vorgesehen. Diese sind radial von dem Konuskörper aufspreizbar, wobei
die Nasen 20 mit ihren Auflaufschrägen 22 die freien Enden der Spreizzungen 28 beim
Einziehen des Spreizkörpers untergreifen (Fig. 24). Die Zungen 28 sorgen für eine
zusätzliche Verankerung des Dübels 1, die insbesondere beim Festlegen in weicheren
Baustoffen vorteilhaft sein kann.
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Der erfindungsgemäße Dübel 1 eignet sich auch gut ür eine sogenannte
Durchsteckmontage, bei der, wie in Fig. 28 und 35 erkennbar, der Dübel 1 mit zum
Teil eingedrehter Befestigungsschraube 7, jedoch ungespreizter Hülse 2 durch das
zu befestigende Teil hindurch in das Wandbohrloch 24 eingebracht wird. Beim Durchbohren
des zu befestigenden Teiles, das z.B. aus einer llolzverlattung 31 od.dgl. bestehen
kann (Fig.27), und beim gleichzeitigen Bohren des Wandloches 24, werden üblicherweise
Steinbohrer 29 mit speziellen Schneidflächen verwendet. Es entsteht dadurch in dem
Holz ein etwas kleinerer lichter Bohrlochdurchmesser als im Gestein. Dadurch kann
das Durchstecken des Dübels 1 dort auf erheblichen Widerstand stoßen. Deshalb sind
bei dem erfindungsgemäßen Dübel 1 verschiedene Mittel vorgesehen, um die Reibung
insbesondere an dem Durchsteckteil (z.B. Ilolzverlattung 31) zu verringern. Dazu
kann die Dübelhülse 2 einen oder mehrere axiale, vom äußeren Ende über einen axialen
Abschnitt sich erstreckende Schlitze 30 (z.B. Fig. 28 und 29) aufweisen, deren Breite
auf die durch Verformung zu überbrückende Radialtoleranz abgestimmt ist. Die Dübelhülse
2 kann dadurch beim Durchstecken durch das ohrloch in der Holzverlattung 31 etwas
radial nachgeben, so daß der Durchsteckwiderstand dadurch verringert ïst. Die Schlitze
30 können dabei auch eine zick-zack-förmige (Fig.
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29) und/oder eine überlappende (Fig. 32 und 33) Randprofilierung 32
aufweisen. Durch die zackige Schlitzausbildung bzw. überlappende Schlitzausbildung
wird ein verhältnismäßig gleiches Material angebot über den gesamten Umfang des
Konus 8 erreicht. Dadurch können die Vorteile einer ungeschlitzten Hülse mit denen
einer geschlitzten Hülse vereinigt werden.
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Als weiteres Mittel zur erleichterten Durchsteckmontage kann im durchmessergrößten
Bereich des Spreizkörpers 3 eine radial-vorstehende Ringwulst 33 - wie in Fig. 30
erkennbar
- vorgesehen sein. Diese weist an ihrer der Hülse 2
zugewandten Seite eine Spreizschräge 34 und an ihrer dem Einsteckende zugewandten
Seite eine scharfkantig ausgebildete Außenkante 35 auf. Die radiale Höhe der Ringwulst
33 ist dabei auf die Durchmesserverhältnisse der Bohrungen des Durchsteckteiles
(31) und des Wandbohrloches 24 bzw. deren Durchmesserunterschiede nach dem Bohren
bei einer Durchsteckmontage abgestimmt.
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Beispielsweise kann bei einem größten Konusdurchmesser des Spreizkörpers
3 von 7,8 mm der Außendurchmesser der kreisringförmigen Wulst 33 8,1 mm betragen.
Die Ringwulst 33 dient beim Durchstecken des Dübels 1 durch das Durchsteckteil (z.B.
Holzverlattung 31) zum Aufweiten des gegenüber dem Wandbohrloch 24 etwas engeren
Loches in der Holzverlattung 31 od.dgl. Dadurch wird das Hindurchschieben der Hülse
2 wesentlich erleichtert. Auch bei diesen, mit einer Ringwulst 33 versehenen Spreizkörper
3 kann die Hülse mit dem schon vererwähnten Schlitz 30 versehen sein, der ebenfalls
zum erleichterten Durchstecken des Dübels 1 beiträgt. Schließlich kann die Hülse
2 zum gleichen Zwecke aber auch zumindest in einem Bereich ihrer axialen Erstreckung
eine Durchmesserverringerung aufweisen.
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Der Querschnitt einer zum Teil in ein Wandbohrloch 24 und zum Teil
noch in einem zu befestigenden Holzteil befindlichen Hülse 2 zeigt Fig. 36. Der
Schnitt verläuft dabei entsprechend der Schnittlinie A-A' in Fig. 35.
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Deutlich ist dabei der in dem Holz 37 gegenüber dem Wandbohrloch 24
geringere Durchmesser des Holzbohrloches erkennbar. Um trotz dieser Bohrlochverengung
im Bereich des Holzes 37 einen vergleichsweisen geringen Durchsteckwiderstand zu
erhalten, weist hier die Hülse 2 eine besondere Längsprofilierung 38 auf, die ein
elastisches, radiales Nachgeben des Hülsenmantels 5 begünstigt. Der Mantel wird
dabei in dem engeren Holzbohrloch etwas radial zusammengedrückt,
wobei
er sich etwa ziehharmonikaartig vcrlcirnj1-Fig. 31 und z.B. auch Fig. 28 lassen
erkennen, daß der sich an den Konus 8 des Spreizkörpers 3 anschließende zylindrische
Abschnitt 18 etwa tangential orientierte Flachseiten 36 aufweist, die ein Mitdrehen
der Dübeleinheit beim Anziehen der Befestigungsschraube 7 behindern kann.
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Neben den oft erheblichen Toleranzen bezüglich der axialen Abstände
der Gewindegänge 11a der Befestigungsschraube 7, weist diese in der Regel auch größere
Toleranzen ihres Gewindekerndurchmessers auf. Zur Lösung dieses Problemes kann wie
in Fig. 10 bis 12 gezeigt, der Spreizkörper 3 längsgeschlitzt (Schlitze 17a) ausgebildet
sein, so daß durch Aufweiten eine gute Anpassung an unterschiedliche Kerndurchmesser
möglich ist.
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Im Spreizbereich des Dübels 1 kann zur Verbesserung der Auszugswerte
auch eine Außenprofilierung vorgesehen sein (Fig. 34, 34a), die hier durch eine
nur geringfügig -z.B. o,2mm - radial vorstehende sägezahnartige umlaufende Rippung
39 gebildet ist, deren etwa radial orientierte Flächen zum äußeren Ende der Hülse
2 weisen.
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Wegen des gleichmäßigen Spreizeffektes und der flächigen Anlage an
der Bohrlochwandung bei dem erfindungsgemäßen Dübel 1, kann man vorteilhaft mit
dieser geringen Profiltiefe t auskommen.
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Insbesondere bei Weichbaustoffen kann ein etwas verlängerten Schaft
der Dübelhülse 2 vorteilhaft sein. Die eigentliche Spreiz- und Haltezone wird dadurch
etwas tiefer in das Wandbohrloch verlegt, so daß eine übermäßige Randbelastung des
Wandwerkstoffes vermieden wird.
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Bei üblichen Holzschrauben kann gemäß den Nornl-Vorbch iften ein Gewindegang
bereits eine Toleranz von - 0,2 mm haben.
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Bei fünf Gcwindegängen kann dies bereits eine Toleranz von 2 mm ausmachen,
was schon in der Größenordnung der Steigung eines Gewindeganges liegt. Wie bereits
erwähnt, sind auch zahlreiche tiolzschrauben im Handel, bei denen die Toleranz noch
größer ist als es den Normvorschriften entspricht.
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Es ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß bei dem vorbeschriebenen
Dübel Holzschrauben mit den vorerwähnten Toleranzen ohne weiteres Verwendung finden
können und daß dennoch diejenige Verdrängungsarbeit bei dem Eindringen der Befestigungsschraube
weitestgehend vermieden werden kann, die bei bisher bekannten Kunststoffdübeln aufgewandt
werden muß.Dabei kann nicht nur ein typisches Holzschraubengewinde bei einem Befestigungselement
Verwendung finden, sondern auch z.B. ein Rundgewinde od.dgl., das entsprechend große
Steigungen hat, um sich in einem angepaßten Gewinde des Spreizkörpers 3 festlegen
zu können.
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Dabei ist ein wesentlicher Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung,
daß das Innengewinde 90 des Spreizkörpers 3 im unverformten Zustand absichtlich
von dem Verlauf des zugehörigen Außengewindes 11 der Befestigungsschraube od.dgl.
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abweicht, und zwar unter Berücksichtigung von deren praktischem Toleranzbereich.
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Wie praktische Versuche gezeigt haben, erfolgt während des ersten
Eindrehens der Befestigungsschraube keine praktisch nennenswerte Verformung dieses
Innengewindes 90, wobei dennoch eine genügend genaue axiale Verbindung zwischen
der Befestigungsschraube od.dgl. und dem Spreizkörper 3 erreicht wird, um den gesamten
Dübel 1 in sein Befestigungsloch einstecken und in die gewünschte Position legen
zu können.
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Während des Festziehens der 13efestigungsschrau1 e ,zl.~r.
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dann in erwünschter Weise eine gewisse Verformung der Gewindegänge
90 und des zugehörigen Teiles des Spreizkörpers 3.
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Dadurch erreicht man, daß möglichst viele, zweckmäßigerweise sogar
alle Gewindegänge beansprucht werden. Dennoch bleibt dieser Einscraub- und Festlegungsvorgang
der Schraube verhältnismäßig leichtgängig. Ein weiterer wesentlicher Gcsichtspunkt
der Erfindung ist dabei, daß einerseits kein harter, spröder und auch kein zu zäher
Kunststoff für den Spreizkörper 3 Verwendung findet, dieser aber andererseits zum
einen die Belastungen seiner Innengewindegänge 90 aushält, andererseits soweit elastisch
verformbar ist, daß sich sein zentraler Bereich anpassen kann, wie es insbesondere
gut aus einem Vergleich der Figuren 4 und 5 hervorgeht. Dabei wird bei der Erfindung
systematisch die Zusammenarbeit zwischen dem Außenkonus 8 des Spreizkörpers 3 und
dem Innenkonus der Spreizhülse 2 ausgenutzt in dem Sinne, daß dabei entstehende
radial nach innen gerichtete Kräfte für eine Anpassung des inneren Bereiches des
Spreizkörpers 3 an die Außenkontur der Befestigungsschraube 7 mitwirken, wie man
es ebenfalls besonders gut aus Fig. 5 erkennen kann.
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Ferner gehört mit zur Erfindung der Gesichtspttnkt, daß die vorbeschriebene
Wirkungsweise, insbesondere bei Anbringung des Dübels 1 in harten Werkstoffen wie
Beton, ohne besondere Schwierigkeiten möglich ist, wobei sich herausgestellt hat,
daß die Auszugskräfte bei derartigen Dübeln normalerweise mindestens genau so groß
sind, in der Regel sogar etwas besser sind als bei vergleichbaren einstückigen Kunststoff-Dübeln
bekannter Bauweise. Ferner gehört mit zu der Erfindung, daß bei sehr weichen Baustoffen
wie Porenbeton, deren Festigkeit unterhalb von 35 kg/cm2 liegt, besondere Maßnahmen
vorsorglich getroffen werden sollten, die dafür sorgen, daß die Anpassung des Innengewinde-Bereiches
des Spreizkörpers 3 an die Außenkontur der Befestigungsschraube 7 entsprechend den
Figuren 4 und 5 auch dann erfolgt, wenn der Werkstoff der umgebenden Wand etwas
weicher ist. Erfindungsgemäß muß also dafür Sorge getragen werden, daß der
Spreizkörper
3 genügend zäh und stabil ist, andererseits, daß genügend kräftig nach innen gerichtete
Radialkräfte wirksam werden. Eine Maßnahme zur Begünstigung ist die Auswahl von
Kunststoffen mit den im 4. Anspruch angegebenen pysikalisccn Konstanten. Eine andere
Maßnahme ist im Zusammenhang mit den Figuren 23 und 24 dargestellt und beschrieben.
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Ein wesentliches erfinderisches Merkmal besteht im folgenden: Das
von dem mit einem Zylinderabschnitt 18 versehenen Spreizkörper 3 und der Hülse 2
in deren unverformtem Zustand in einem axialen Abschnitt 41 des späteren Anpreßbereiches
umfaßte Volumen ist etwas größer als das zugeordnete Volumen des Wandbohrloches
24 im gleichen axialen Abschnitt 41 dieses Anpreßbereiches. Dabei wird davon ausgegangen,
daß der Zylinderabscnitt 18 des Spreizkörpers 3 wenigstens eine Länge e1 von einem
Drittel des Durchmessers D5 dieses Abschnittes aufweist und daß das entsprechende
Wandbohrloch 24 nicht die üblichen Toleranzabmessungen überschreitet. Dabei würde
sich der Dübel 1 beim Einziehen des Spreizkörpers 3 in die Hülse 2, wenn man dies
außerhalb eines Wandbohrloches 24 ausführt, derartig spreizen, daß in diesem Abschnitt
41 radial ein Volumen am Dübelwerkstoff vorsteht, das etwa der Wanddicke d der Hülse
2 in diesem Bereich entspricht.
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Vgl. insbesondere die Figuren 23, 24 sowie 37 und 38. Dabei ist der
Durchmesser des Zylinderabschnittes 18 des Spreizkörpers 3 wenigstens nahezu gleich
dem Durchmesser D4 der Dübelhülse im unverformten Zustand. Wenn man diesen Vorgang
innerhalb des Dübelbohrloches 24 durchführt, bietet dementsprechend der Dübel 1
zumindest etwa über die Länge 1 1 des Zylinderabschnittes 18 des Spreizkörpers ein
vor allem in radialer Richtung Druck ausübendes überschüssiges Volumen im Vergleich
zum entsprechenden Volumen des Wandbohrloches 24 an. Dementsprechend verformt sich
vor allem der Spreizkörper 3, und zwar paßt er sich mit seinem Innengewinde einerseits
dem Außengewinde 11 der zugehörigen Befestigungsschraube 7 an andererseits preßt
der Spreizkörper 3 die Hülse 2 dort gegen das Wandbohrloch 24 an und legt damit
den Dübel 1 in zumindert
einem axialen Abschert 41 gesichert fest.
Wie sich in Versuchen herausgestellt hat, kommt es auch dann noch zu einem sicheren
Festlegen und zu hohen Auszugswerten des Dübels, wenn ungünstige Verhältnisse vorliegen.
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Solche ungünstigen Verhältnisse im Rahmen der zulässigen Toleranzen
können z.B. das Zusammentreffen eines Wandbohrloches 24 mit groß ausgefallenem Bohrloch-Durchmesser
zusammen mit der Verwendung einer Befestigungsschraube 7 mit kleinem Gewindegang-Durchmesser
sein. Diese erfindungsgemäße Ausbildung wird noch durch weitere Maßnahmen begünstigt.
Wie gut aus Fig. 34 erkennbar, ist die Hülse 2 im wesentlichen zylindrisch mit etwa
glatter Mantelfläche 40 ausgebildet. Sie weist zwar einen Abschnitt ihres Spreizbereiches
auf, der mit einer Wandverankerungshilfe, nämlich einer Rippung 39 versehen ist.
Diese ist aber beim erfindungsgemäßen Dübel nur geringfügig radial profiliert. Es
handelt sich um eine in Achsrichtung sägezahnförmige Rippung 39, deren radial orientierte
Flächen zum äußeren Ende 6 der hülse 2 weisen. Dabei ist die Profiltiefe t der Rippung
39 nur etwa 0,2 mm groß vorgesehen (Fig. 34a). Stärkere Einschnitte, umlaufende
Nuten od.dgl.
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Profilierung des Dübel-Außenmantels sind also vermieden.
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Die vorstehend erörterten, erwünschten Volumenverhältnisse erreicht
man nach einer Ausbildung der Erfindung gut dadurch, daß sich beim unverformten
Dübel 1 der Schraubenschaft-Durchmesser D1 zum Durchmesser D2 des Wandbohrloches
und zum Dübeldurchmesser D4 zumindest in etwa wie 3:5:4 verhalten. Außerdem verhält
sich - vgl. Fig. 34 und Fig. 19 - der Schraubenkopf-Durchmesser D3 zum Wandbohrloch-Durchmesser
D2 und zum Dübeldurchmesser D4 zumindest in etwa wie 6:5:4. In der Praxis bedeutet
dies, daß z.B.
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bei einem Dübel mit dem Durchmesser D4 = 8 mm der Schraubenkopf-Durchmesser
D3 = 11,8 mm, der Wandbohrloch-Durchmesser D2 = 10 mm und der Schraubenschaft-Durchmesser
D1 etwa 6,6 mm sind. Dies hat zum einen den Vorteil, daß der Schraubenkopf-Durchmesser
D3 soviel größer ist als der Wandloch-
Durchmesser D2, daß man
häufig auf eine Unterleg*Fcl eibe verzichten kann. Es bringt andererseits mit sich,
daß der Bereich der Gewindegänge 11 der Befestigungsschraube 7 schon sehr nahe am
Rand des Dübels zu liegen kommt. Diese an sich nicht unbedenkliche Maßnahme wird
jedoch in der Erfindung zu einem weiteren Vorteil ausgenutzt. In Verbindung mit
der besonderen Ausgestaltung des Innengewindes 90 des Spreizkörpers 3 ergeben sich
vergleichsweise kurze Wege für die einzelnen an der Verformung teilnehmenden Teilchen
des Spreizkörpers 3.
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Wie bereits erläutert, besitzt der Zylinderabschnitt 18 des Spreizkörpers
3 nach einer erfindungsgemäßen Ausgesteltung einen Durchmesser DS, der zuminest
etwa-gleich dem Außendurchmesser D4 des Dübels 1 bzw. der Dübelhülse gleich ist
vgl. Fig. 19 und 23). Die vorstehend beschriebenen, die hohen und gleichmäßigen
Auszugswerte begünstigenden Volumenverhältnisse kann man nach einer erfindungsgemäßen
Weiterbildung des Dübels 1 durch folgende Maßnahmen erreichen. Bei unverformtem
Dübel 1 besitzt die Dübelhülse 2 im Spreizbereich eine Wandstärke d von etwa 0,8
mm bei Dübeln mit kleinem Dübeldurchmesser D4 und eine mit größer werde'dem Dübeldurchmesser
D4 zunächst größer werdende Wandstärke d, die bei Dübeln mit einem Dübeldurchmesser
D4 von 10 mm und größer d = 1,6 mm beträgt. In Fig. 37 ist am äußersten Ende der
Hülse 2 die Wandstärke mit d2 bezeichnet. Dieser äußerste Auslaufbereich der Hülse
ist für die Charakterisierung jedoch weniger geeignet. Charakteristisch ist der
im konischen Bereich liegende Wert der Wandstärke d bzw. der die volle Wandstärke
erfassende Wert dl (Fig. 37). Die in Rede stehende Wandstärke d betrifft also die
volle Wandstärke dl oder die mittlere Wandstärke d im konischen Bereich, nicht die
aus dem einen oder anderen Grund abgeschwächte Wandstärke d2 am inneren Ende der
Hülse (vgl. auch z.B. Fig. 20).
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Unter Dübeln mit kleinem Durchmesser sollen dabei sqo&e ' t mit
D4 von etwa 6 mm verstanden werden, unter Dübeln mit größerem Durchmesser solche
mit einem Durchmes e c D4 von 10 mm und mehr. Die zu den erläuterten Volumenverhältnissen
beitragende Wandstärke d beläuft sich also bei Dübeln von einem Durchmesser D4 von
etwa 6 mm auf d von etwa 0,8 mm, steigt dann etwa linear an mit steigendem Dübeldurchmesser
bis bei Dübeln mit D4 von 10 mm auf d = 1,6 mm und bleibt dann im wesentlichen konstant
bei noch größeren Dübeln.
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Die vorerörterte, erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dübels 1 mit
seinen Durchmesservcrhältnissen, denen seiner Hülse 2 und seines Spreizkörpers 3
sowie der Wandstärke d dieser hülse 2 und den Volumenverhältnissen von Dübelwerkstoff
und Wandbohrloch im Anpreßbereich 41 wirken ineinandergreifend und in einzelnen
Kombinationen oder in Gesamtkombination unterstützend zusammen. Auch wenn der axiale
Abschnitt 41 des Anpreßbereiches (vgl. Fig. 34) verhältnismäßig lang, z.B.
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erfindungsgemäß von der Länge eines Dübel-Durchmessers D4 oder noch
länger ist und wenn dadurch sehr günstige, d.h.
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große Auszugswerte erreicht werden, braucht dennoch keine allzu große
Verformung des Werkstoffes der Dübelhülse 2 und des Spreizkörpers 3 durchgeführt
zu werden. Dementsprechend kommt man mit viel geringerem Kraftaufwand als bei vergleichbaren
Kunststoff-Dübeln aus. Dcnnoch kann man Toleranze, z.B.
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groß ausgefallene Bohrloch-Durchmesser oder klein ausgefallene Befestigungsschrauben
gut überbrücken. Das hängt auch etwas damit zusammen, daß beim erfindungsgemäßen
Dübel die Verdrängung des Dübel-Werkstoffes nicht innen an der Angriffsfläche der
Befestigungsschraube hauptsächlich bewirkt und am Mantelbereich des Dübels bei der
Wandung des Bohrloches 24 zur Wirkung gebracht werden muß; vielmehr wird, im Vergleich
zum einstückigen Kunststoff-Dübel, beim erfindungsgemäßen Dübel die Verdrängung
auch teilweise in den Gewindebereich verlegt. Die Verformungen finden am erfindungsgemäßen
Dübel mehr in der Nähe derjenigen Stellen statt, wo die entsprechende Krafteinleitung
erfolgt, wozu auch die konische Ausbildung des Spreizkörpers 3 und der vergleichsweise
dicke Schraubenschaft mit beitragen. Diese günstigen Verhältnisse werden auch nicht
nachteilig beeinflußt,
wenn Jcr. Axialabschnitt 18 bzw. der Ees
.tf Spreizkörper j und sein Innengewinde 7 eine cntsprechend große axiale Erstreckung
haben. Diese größere axiale Erstreckung, insbesondere die entsprechende Länge des
Zylinderabschnittes 18 begünstigen jedoch die Größe der Auszugswerte.
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In den Figuren 23 und 24 ist ein Dübel 1, der mit zwei gegenüberliegenden
Zungen 28 ausgerüstet ist (vgl. Fig. 22) dargestellt, wie er in einem vergleichsweise
weichen Wandwerkstoff wie Porenbeton wirkt. Dabei sind dessen Spreizhülse 2 und
Spreizkörper 3 aus geeigneten zähen, elastischen Kunststoffen angefertigt. In Fig.
37 erkennt man gut, wie der gleichermaßen mit Zungen 28 ausgerüstete Dübel 1 in
einem harten Wandwerkstoff wie Beton zur Anlage gebracht ist. Wenn die Hülse 2 und
der Spreizkörper 3 entsprechend den Darstellungen nach Fig. 28 bis 31 bzw. 28 bis
36 für eine Durchsteckmontage ausgebildet ist, ist ein solcher Kunststoff-Dübel
universell anwendbar, nämlich sowohl bei harten als auch weichen Werkstoffen als
auch bei einfacher wie auch bei Durchsteckmontage. Dabei ist jedoch der erfindungsgemäße
Dübel hinsichtlich seines Gesamtaufwandes zur herstellung und Montage preisgünstig.
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Man kann den erfindungsgemäßen Dübel auch gut als komplette, mit der
Befestigungsschraube 7 bereits versehene Befestigungscinheit zusammenstellen und
so in den Verkehr bringen.
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Man hat dann eine gewisse Gewähr dafür, daß eine Befestigungsschraube
der passenden Größenordnung verwendet wird, wodurch auch die entsprechenden Mindest-Auszugswerte
gesichert sind. Unter "passender Befestigungsschraube 7" wird dabei jedoch nicht
eine bezüglich ihrer Toleranzen besonders auf das Spreizkörper-Innengewinde ausgewählte
Schraube verstanden. Es geht nur darum, daß die Schraube der passenden Größenordnung
bereits beim Dübel vorgesehen ist.
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Alle in der Beschreibung und den Ansprüchen aufgeführten Merkmale
können einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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- Patenansprüche -