DE69300929T2

DE69300929T2 - Universaldübel.

Info

Publication number: DE69300929T2
Application number: DE69300929T
Authority: DE
Inventors: Robert Paul Anquetin
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1996-08-08
Anticipated expiration: 2013-02-27
Also published as: ATE131257T1; DE69300929D1; EP0560518A1; GB9205192D0; EP0560518B1; US5312215A; CA2090637A1; CA2090637C

Description

Die Erfindung betrifft Dübel zur Befestigung einer Schraube in einem zuvor in einem Werkstück ausgebildeten Bohrloch.
Es sind bereits Kunststoffdübel bekannt, die in ein sich in einem Werkstück befindlichen Bohrloch eingesetzt werden, um eine herkömmliche Schraube aufzunehmen, um diese Schraube in dem Werkstück zu befestigen.
Normalerweise werden verschiedene Kunststoffdübel für verschiedene Werkstücke verwendet, insbesondere, um Schrauben in einem Sackloch in einem harten Werkstück, wie Ziegelstein oder Beton, in einem Sackloch in einem weichen, bröckligen Werkstück, wie Gasbeton, oder in einem Bohrloch zu befestigen, das sich im rechten Winkel durch ein plattenförmiges Werkstück erstreckt.
Es wurden bereits Versuche unternommen, einen Dübel zu schaffen, der zur Verwendung für alle diese drei Anwendungen geeignet ist, aber die Anforderungen, bei allen drei Anwendungen zufriedenstellend zu funktionieren, stehen im Widerspruch zueinander.
Ein Dübel, der zur Befestigung einer Schraube in einem Bohrloch in einem festen Werkstück dient, hat normalerweise einen gleichförmigen Außendurchmesser, so daß er einfach in das Bohrloch eingesetzt werden kann. Eine mittlere Bohrung zur Aufnahme der Schraube ist normalerweise mit Verstärkungsrippen versehen, so daß die Schraube beim Eindrehen in den Dübel fest mit dem Dübel eingreift, wobei der Dübel geringfügig ausgedehnt wird, um fest mit dem Bohrloch einzugreifen. Die Verwendung eines solchen Dübels in einem bröckligen Material bewirkt normalerweise keine feste Verankerung, da die Ausdehnung des Dübels nicht ausreicht, um den Dübel fest im Material zu halten.
Ein Dübel, der zur Befestigung einer Schraube in einem durch ein plattenförmiges Material verlaufenden Bohrloch dient, hat normalerweise einen Endabschnitt, der mit einem Kopfabschnitt des Dübels durch eine Anzahl von Beinen verbunden ist, wobei die Schraube frei durch die Bohrung des Dübels führt, bis sie den Endabschnitt erreicht, um dann den Endabschnitt in Richtung auf den Kopfabschnitt heranzuziehen, damit die Beine nach außen gebogen werden, um den Dübel im Werkstück zu befestigen. Es ist offensichtlich, daß durch das Vorsehen von Verstärkungsrippen in der Bohrung des Dübels (um den Dübel, wie eingangs erwähnt, in festem Material verwenden zu können) ein einfaches Durchführen der Schraube vom Kopfabschnitt zum Endabschnitt verhindert wird.
Ein Dübel, der für die beiden obengenannten Anwendungen verwendet werden kann, wird in der WO/9008265 beschrieben.
Dieser Dübel enthält einen Kopfabschnitt mit einem erweiterten Flansch, der ausgebildet ist, um mit dem Werkstück einzugreifen, einen im allgemeinen zylinderförmigen Abschnitt, der vom Flansch leicht nach außen konisch zuläuft, einen zylinderförmigen Endabschnitt, der im wesentlichen den gleichen Durchmesser hat wie der dünnste Bereich des Kopfabschnittes, und vier Beinen, die den Endabschnitt und den Kopfabschnitt miteinander verbinden.
Diese Beine sind in zwei Paare unterteilt, ein Paar gegenüberliegender Beine mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt und ein weiteres Paar gegenüberliegender Beine mit etwas kleinerem Querschnitt. Die Beine sind mit biegsamen Abschniten verminderter Dicke versehen. Eine im wesentlichen gleichförmige Bohrung erstreckt sich durch den Kopfabschnitt und durch die vier Beine bis zum Endabschnitt, der zum Eingreifen mit der Schraube mit Vorsprüngen versehen ist, die eine mittlere Bohrung bilden, die einen kleineren Durchmesser hat als die im wesentlichen gleichförmige Bohrung.
Der Dübel funktioniert gut in einem in festem Material vorgesehenen Bohrloch und wird ebenfalls in einem Bohrloch in einem plattenförmigen Material ausreichender Dicke verwendet.
In einem weichen, bröckligen Material funktioniert der Dübel im allgemeinen jedoch nicht zufriedenstellend: der Dübel erstreckt sich nicht ausreichend in das bröcklige Material, wenn lediglich die Schraube in den Dübel eingesetzt wird, und wenn die Schraube weiter angezogen wird, verhält sich die Festigkeit des dickeren Beinpaares so, daß nur ein geringes Ausmaß seitlicher Ausdehnung erfolgt, und zwar in einer Weise, wie sie bei Anwendung bei dem plattenförmigen Material erfolgt, und eine sichere Befestigung kann nicht gewährleistet werden.
Es ist eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, einen Dübel zu schaffen, der zur Befestigung einer Schraube in einem zuvor in einem Werkstück gebildeten Bohrloch verwendet werden kann, und der für einen breiten Anwendungsbereich benutzt werden kann.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Dübel, um eine Schraube in einem zuvor in einem Werkstück ausgebildeten Bohrloch zu befestigen, mit einem Kopfabschnitt (2), der einen erweiterten Flansch (4), 20 welcher zur Anlage am Werkstück ausgestaltet ist, und einen zylinderförmigen Abschnitt (6) aufweist,
einem zylinderförmigen Endabschnitt (10), der im wesentlichen den gleichen Außendurchmesser hat wie der zylinderförmige Abschnitt (6) des Kopfabschnittes,
vier Beinen (12), die den Endabschnitt (10) und den Kopfabschnitt (2) miteinander verbinden und mit biegsamen Abschnitten verminderter Dicke versehen sind, und
einer im wesentlichen gleichförmigen Bohrung (14), die sich durch den Kopfabschnitt und durch die vier Beine bis zum Endabschnitt erstreckt, welcher zum Eingreifen mit der Schraube mit Vorsprüngen (16) versehen ist, die eine mittlere Bohrung enthalten, deren Durchmesser kleiner ist als der der im wesentlichen gleichförmigen Bohrung (14),
wobei
die vier Beine (12) eine zueinander identische Form haben und jeweils aufweisen:
einen ersten biegsamen Abschnitt (20) mit verminderter radialer Dicke, der zum zylinderförmigen Abschnitt (6) des Kopfabschnittes benachbart ist,
einen zweiten biegsamen Abschnitt (22) mit verminderter radialer Dicke, der zum zylinderförmigen Endabschnitt (10) benachbart ist,
einen dritten biegsamen Abschnitt (24) mit verminderter radialer Dicke, der ungefähr auf halbem Wege zwischen dem ersten und dem zweiten biegsamen Abschnitt (20, 22) liegt,
wobei die Dicke der Beine bezüglich des Dübels zwischen dem ersten biegsamen Abschnitt (20) und dem dritten biegsamen Abschnitt (24) und zwischen dem zweiten biegsamen Abschnitt (22) und dem dritten biegsamen Abschnitt (24) radial zunimmt und quer zur Radialrichtung abnimmt, und wobei der gesamte Außendurchmesser des mittleren Abschnittes der vier Beine etwas größer ist als der Außendurchmesser des zylinderförmigen Abschnittes (6) des Kopfabschnittes (2).
Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßer Dübel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigt
Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Dübels;
Figur 2 einen Querschnitt des Dübels in Längsrichtung;
Figur 3 einen Querschnitt entlang Linie III-III aus Figur 1;
Figur 4 und 5 eine erste Anwendung des Dübels;
Figur 6 und 7 eine zweite Anwendung des Dübels;
Figur 8 und 9 eine dritte Anwendung des Dübels;
Figur 10 eine Endansicht des Kopfabschnittes des Dübels.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Dübel dargestellt. Dieser Dübel besteht aus Nylon, vorzugsweise aus Nylon 6-6. Wie nachfolgend beschrieben wird, kann der Dübel für drei verschiedene Anwendungen benutzt werden, um Schrauben in einem zuvor in einem Werkstück ausgebildeten Bohrloch zu befestigen.
Der Dübel enthält einen Kopfabschnitt 2, der einen erweiterten Flansch 4 aufweist, welcher ausgestaltet ist, um bei Verwendung des Dübels an der Fläche des Werkstückes anzuliegen. Der Kopfabschnitt 2 enthält einen zylinderförmigen Abschnitt 6 mit einem gleichförmigen Außendurchmesser. Vom Abschnitt 6 zum Flansch 4 erstrecken sich vier Rippen 8, um eine Drehung des Dübels beim Einsetzen in ein Werkstück zu verhindern.
Der Dübel enthält weiterhin einen zylinderförmigen Endabschnitt 10, der im wesentlichen den gleichen Außendurchmesser hat wie der Kopfabschnitt. Vier identische Beine 12 verbinden den Endabschnitt 10 mit dem Kopfabschnitt 2.
Eine im wesentlichen gleichförmige, glatte Bohrung 14 erstreckt sich durch den Kopfabschnitt 2 und durch die vier Beine 12 bis zum Endabschnitt 10. Der Endabschnitt 10 ist zum Eingreifen mit der Schraube mit Vorsprüngen versehen, die die Gestalt gewindeförmiger Stege (16) haben, wobei deren mittlere Bohrung einen kleineren Durchmesser hat als die Bohrung 14, wobei jedoch der Bodendurchmesser der normalerweise schraubenförmigen Vertiefungen 18 zwischen den Stegen 16 im wesentlichen gleich dem der Bohrung 14 ist.
Jedes Bein enthält einen ersten biegsamen Abschnitt 20 mit verminderter Dicke, der zum zylinderförmigen Abschnitt 6 des Kopfabschnittes benachbart ist, einen zweiten biegsamen Abschnitt 22 mit verminderter Dicke, der zum Endabschnitt 10 benachbart ist, und einen dritten biegsamen Abschnitt 24 mit verminderter Dicke, der ungefähr mittig zwischen den biegsamen Abschnitten 20 und 22 liegt. Die Dicke des Beines (siehe Figur 2) radial zum Dübel erhöht sich vom ersten biegsamen Abschnitt 20 in Richtung auf den dritten biegsamen Abschnitt 24 und vom zweiten biegsamen Abschnitt 22 zum dritten biegsamen Abschnitt 24. Es kann somit gesehen werden, daß der gesamte Außendurchmesser X eines mittleren Abschnittes der vier Beine etwas größer ist als der Außendurchmesser Y des zylinderförmigen Abschnittes 6 des Kopfabschnittes 2.
Jedes Bein 12 hat, in einer Richtung radial zum Dübel und im wesentlichen senkrecht zum Bein (wie in Figur 1), gekrümmte Seitenflächen 25, 25. Von den gekrümmten Seitenflächen 25, 25 erstrecken sich parallel verlaufende Seitenflächen 26, 26 zum Kopfabschnitt 2, und von den gekrümmten Seitenflächen 25, 25 erstrecken sich parallel verlaufende Seitenflächen 27, 27 zum Endabschnitt 10. Die Seitenflächen 25, 27 eines Beines verlaufen senkrecht zu den Seitenflächen eines benachbarten Beines. Somit verringert sich die Dicke des Beines quer zur Radialrichtung zwischen dem ersten biegsamen Abschnitt 20 und dem dritten biegsamen Abschnitt 24 und zwischen dem zweiten biegsamen Abschnitt 22 und dem dritten biegsamen Abschnitt 24. Zwischen den inneren Kanten 32 benachbarter Seitenflächen zweier Beine 12 erstreckt sich ein schmaler Spalt 30 mit im allgemeinen gleichförmiger Breite. Dieser Spalt 30 erstreckt sich vom zweiten biegsamen Abschnitt 22 über den dritten biegsamen Abschnitt 24 und über eine kurze Entfernung in den zylinderförmigen Abschnitt 6 des Kopfabschnittes 2. Der Kopfabschnitt 2 ist mit vier gleichmäßig beabstandeten inneren Axialnuten 31 versehen, die sich an die Spalte 30 anschließen.
Der Dübel kann für drei verschiedene Anwendungen benutzt werden.
Bei einer ersten Anwendung (Figuren 4 und 5) wird der Dübel bei einem Sackloch in sehr festem Material, z.B. Ziegelstein, verwendet. Ein Bohrloch 34 ist ausgebildet, das ungefähr die Größe des zylinderförmigen Kopfabschnittes 6 des Dübeis hat. Der Dübel wird dann in das Bohrloch eingesetzt. Er läßt sich leicht in das Bohrloch einschieben, wobei die mittleren Abschnitte der vier Beine nach innen gedrückt werden, wodurch sich die Spalte 30 schließen, wobei die drei biegsamen Abschnitte jedes Beines und die inneren Bereiche 36 jedes Beines leicht in die mittlere Bohrung 14 gedrückt werden, um in der Bohrung einen Bereich mit vermindertem Durchmesser zu schaffen, wobei dieser Durchmesser vom Kopfabschnitt 2 bis zur Mitte der Beine 12 abnimmt und dann vom mittleren Bereich bis zum Endabschnitt 10 wieder zunimmt. Dann wird eine Schraube 38 eingesetzt. Die Schraube hat einen geeignetendurchmesser, um an den Beinen 12 dort anzuliegen, wo diese nach innen gedrückt werden. Abhängig von der Eigenschaft des Materials des Werkstückes können die Beine 12 durch die Schraube nach außen gedrückt werden, wodurch das Bohrloch 34 ausgeweitet wird, wobei jedoch bei den meisten Materialien die Beine dazu dienen, um mit der Schraube 38 und ebenfalls mit der inneren Fläche des Bohrlochs 34 fest einzugreifen.
Wenn die Spitze der Schraube 38 den Endabschnitt 10 des Dübels erreicht, greift sie mit den Stegen 16 ein. Wenn der Dübel eng im Bohrloch 34 anliegt, wird die Schraube durch den Endabschnitt 10 angezogen, was dazu dient, den Eingriff des Dübels sowohl mit der Schraube 38 als auch mit dem Bohrloch 34 zu erhöhen. Wenn das Bohrloch für den Dübel zu groß ist, zieht die Schraube den Endabschnitt 10 in Richtung auf den Kopfabschnitt 2, wodurch die Beine 12 auseinander gebogen werden, um den Eingriff mit dem Bohrloch zu verbessern.
Bei einer zweiten Anwendung des Dübels wird der Dübel in einem Bohrloch benutzt, das sich durch ein Material mit einer Dicke erstreckt, die kleiner ist als die Länge des Dübels.
Wie in Figur 6 zu sehen ist, hat das Material eine Dicke, die ungefähr gleich der Länge des Kopfabschnittes 2 ist. Ein Bohrloch 40 wird ausgebildet, das ungefähr die Größe des zylinderförmigen Kopfabschnittes des Dübels hat. Die Beine 12 werden nach innen gedrückt, wenn der Dübel durch das Bohrloch 40 gedrückt wird, und bilden sich auf der anderen Seite des Werkstückes wieder zurück.
Anschließend wird eine Schraube 42 eingesetzt. Sie kann mit geringer Anstrengung durch die gleichförmige Bohrung 14 geführt werden, wobei der Eingriff zwischen der Schraube 42 und der Bohrung sehr gering ist. Wenn die Spitze der Schraube 42 den Endabschnitt 10 des Dübels erreicht, greift diese mit den Stegen 16 ein, und wenn der Kopf 44 der Schraube nicht weiter in das Werkstück eingedreht werden kann, bewirken weitere Drehungen der Schraube, daß der Endabschnitt 10 in Richtung auf den Kopfabschnitt 2 gezogen wird und daß die Beine 12 auseinander gebogen werden, wobei die drei biegsamen Abschnitt verbogen werden. Die endgültige Stellung des Dübels ist in Figur 7 gezeigt, wobei die Beine 12 zu einer engen U-Form verbogen sind und gegen die Innenfläche des Werkstückes drücken.
Bei einer dritten Anwendung (Figuren 8 und 9) wird der Dübel verwendet, um eine Schraube in einem in einem Werkstück aus weichem oder bröckligem Material vorgesehenen Sackloch zu befestigen.
Eine Bohrloch 46, das ungefähr die Größe des zylinderförmigen Kopfabschnittes 6 hat, wird gebildet, und der Dübel wird in das Bohrloch eingesetzt. Anschließend wird eine Schraube 48 eingesetzt. Obwohl die Beine 12 beim Einsetzen in das Bohrloch 46 leicht nach innen gedrückt werden, ist die Eigenschaft des Materials so beschaffen, daß die Schraube leicht durch den Dübel gedrückt werden kann (wobei die Beine 12 nach außen in das weiche Material gedrückt werden), bis die Schraube mit den Stegen 16 des Endabschnittes 10 eingreift. Weiteres Eindrehen der Schraube 48 bewirkt im allgemeinen, daß die Schraube in den Endabschnitt 10 eindringt, und nach einigen weiteren Drehungen in den Endabschnitt 10 werden die Beine 12 S-förmig verbogen. Durch weiteres Drehen der Schraube 46 wird bewirkt, daß der Endabschnitt 10 in Richtung auf den Kopfabschnitt 2 gezogen wird, wobei die Beine 12 nach außen gebogen werden, wodurch eine bauchige Anordnung entsteht, die in Figur 9 gezeigt ist. Es ist offensichtlich, daß sich die Gestalt des Dübels beim festen Anbringen der Schraube abhängig von der Eigenschaft des Materials des Werkstückes und vom Durchmesser des Bohrlochs 46 entsprechend ausweitet.
Der Aufbau der Beine 12 trägt dazu bei, daß der Dübel die in Figur 9 gezeigte Gestalt annimmt. Erstens haben die vier Beine 12 alle den gleichen Aufbau, so daß sie dazu neigen, sich auf gleiche Weise zu verformen. Zweitens hat das Bein im wesentlichen die gleiche Eigenschaft, sich entlang seiner Länge zu verbiegen, da sich die Dicke jedes Beines in radialer Richtung von dessen äußeren Abschnitten in Richtung auf die Mitte verringert, wobei die Dicke des Beines in Querrichtung durch die gebogenen Seitenflächen 25 vermindert wird. Außerdem hat die Anordnung der Spalte 30 zwischen den Beinen und den benachbarten Flächen 25, 26, 27 zweier benachbarter Beine die Wirkung, daß zwei Beine nicht aneinander anliegen, wodurch die Fähigkeit der Beine, sich zu verhaken, vermindert wird.

Claims

1. Dübel zur Befestigung einer Schraube in einem zuvor in einem Werkstück ausgebildeten Bohrloch, mit

einem Kopfabschnitt (2), der einen erweiterten Flansch (4), welcher zur Anlage am Werkstück ausgestaltet ist, und einen zylinderförmigen Abschnitt (6) aufweist,

einem zylinderförmigen Endabschnitt (10), der im wesentlichen den gleichen Außendurchmesser hat wie der zylinderförmige Abschnitt (6) des Kopfabschnittes,

vier Beinen (12), die den Endabschnitt (10) und den Kopfabschnitt (2) miteinander verbinden und mit biegsamen Abschnitten verminderter Dicke versehen sind, und

einer im wesentlichen gleichförmigen Bohrung (14), die sich durch den Kopfabschnitt und durch die vier Beine bis zum Endabschnitt erstreckt, welcher zum Eingreifen mit der Schraube mit Vorsprüngen (16) versehen ist, die eine mittlere Bohrung enthalten, deren Durchmesser kleiner ist als der der im wesentlichen gleichförmigen Bohrung (14),

wobei

die vier Beine (12) eine zueinander identische Form haben und jeweils aufweisen:

einen ersten biegsamen Abschnitt (20) mit verminderter radialer Dicke, der zum zylinderförmigen Abschnitt (6) des Kopfabschnittes benachbart ist,

einen zweiten biegsamen Abschnitt (22) mit verminderter radialer Dicke, der zum zylinderförmigen Endabschnitt (10) benachbart ist,

einen dritten biegsamen Abschnitt (24) mit verminderter radialer Dicke, der ungefähr auf halbem Wege zwischen dem ersten und dem zweiten biegsamen Abschnitt (20, 22) liegt, wobei die Dicke der Beine bezüglich des Dübels zwischen dem ersten biegsamen Abschnitt (20) und dem dritten biegsamen Abschnitt (24) und zwischen dem zweiten biegsamen Abschnitt (22) und dem dritten biegsamen Abschnitt (24) radial zunimmt und quer zur Radialrichtung abnimmt, und wobei der gesamte Außendurchmesser des mittleren Abschnittes der vier Beine etwas größer ist als der Außendurchmesser des zylinderförmigen Abschnittes (6) des Kopfabschnittes (2).

2. Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Eingreifen mit der Schraube vorgesehenen Vorsprünge des Endabschnittes die Form gewindeförmiger Stege (16) haben.

3. Dübel nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bein in radialer Blickrichtung bezüglich des Dübels und im allgemeinen senkrecht zum Bein gebogene Seitenflächen (25, 25) hat, so daß der mittlere Abschnitt des Beins dünner ist als dessen Endabschnitte.

4. Dübel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bein in dieser Richtung betrachtet parallele Seitenflächen (26, 26), welche sich vom Kopfabschnitt (2) zu den gebogenen Seitenflächen (25, 25) erstrecken, und parallele Seitenflächen (27, 27) hat, die sich von den gebogenen Seitenflächen (25, 25) zum Endabschnitt (10) erstrecken.

5. Dübel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein schmaler Spalt (30) bezüglich des Dübels axial zwischen den inneren Kanten (32) der Beine (12) erstreckt, so daß die Beine (12) beim Einsetzen des Dübels in ein Bohrloch, welches im wesentlichen den gleichen Durchmesser hat wie der zylinderförmige Abschnitt des Kopfabschnittes, leicht nach innen gedrückt werden können.

6. Dübel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Spalt (30) zwischen benachbarten Beinen (12) vom zweiten biegsamen Abschnitt (22) über den dritten biegsamen Abschnitt (24) hinweg und über eine kurze Distanz in den Kopfabschnitt (2) erstreckt.