КРЕПЕЖНАЯ ДЕТАЛЬ С РАСПОРНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ Российский патент 1998 года по МПК F16B13/10 

Изобретение относится к крепежной детали с расположенным у заднего конца удерживающим средством для закрепления предмета согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Из заявки ФРГ DE-OS 2914739 известна крепежная деталь, которая в области ее передней торцевой стороны имеет распорную часть, которая образована продольным пазом, имеющим поднимающуюся к переднему торцевому концу поверхность дна с вставленным в продольный паз распорным элементом. Анкеровка такого крепежного элемента осуществляется таким образом, что после ввода стержня в предварительно высверленное отверстие строительной детали при закреплении предмета к строительной детали стержень перемещается в осевом направлении относительно зубьев распорного элемента, направленных к стенке высверленного отверстия. Благодаря поднимающейся основной поверхности продольного паза, принимающего распорный элемент, распорный элемент отжимается в радиальном направлении наружу и таким образом заклинивает крепежный элемент в просверленном отверстии.

Однако распорный элемент имеет на своей наружной поверхности зубья, которые образуют поперек продольного направления выступающие над стержнем кромки. Эти занимающие всю ширину распорного элемента кромки при забивании крепежного элемента в строительную деталь способствуют созданию высокого сопротивления, которое в особенности в строительной детали из бетона, наряду с высоким и мало благоприятствующим процессу закрепления сопротивлением при забивании, может привести к отрицательно влияющим на функцию закрепления повреждениям крепежного элемента. Кроме того, при забивании распорного элемента материал соскабливается с внутренней стенки просверленного отверстия. Этот материал собирается в продольном пазу и при некоторых обстоятельствах приводит к заклиниванию распорного элемента в продольном пазу. Вследствие этого, способность к перемещению распорного элемента в продольном пазу настолько снижается, что дополнительное распирание после закрепления при раздаче просверленного отверстия из-за образования трещин становится больше невозможным. Из-за этого известный крепежный элемент не подходит для использования в зоне растяжения, в которой возникают трещины. Другая причина непригодности в зоне растяжения и относительно небольших значений крепления даже в бетоне, не имеющем трещин, заключается у известного крепежного элемента в ограничении продольного паза в направлении к переднему торцевому концу крепежного элемента упорной поверхностью. Тем самым может достигаться, с одной стороны, лишь незначительный угол подъема основной поверхности продольного паза, а с другой стороны, длина распорного элемента по отношению к длине продольного паза значительно сокращается, чтобы получить достаточное для закрепления перемещение. Если, кроме того, происходит еще и расширение просверленного отверстия из-за трещинообразования, то существует опасность того, что распорный элемент упрется в переднюю упорную поверхность продольного паза и не представится никакой дальнейшей возможности для распирания. Эта ситуация может возникнуть, например, в том случае, если предварительно просверленное отверстие для крепежного элемента при окончательном сверлении получилось несколько больше.

Наконец, благодаря плоской основной поверхности продольного паза и плоской поверхности прилегания распорного элемента в процессе распирания получается высокое сжатие поверхности, которое может привести к холодной сварке. Благодаря этому дополнительное распирание и тем самым пригодность в зоне растяжения снижаются.

Из патента ФРГ DE 3334754 C2 известен распорный дюбель, имеющий форму гильзы с внутренней резьбой для винта или резьбовых шпилек. Клинообразный распорный элемент этого распорного дюбеля является частью самого дюбеля и с помощью остающихся между надрезами, оказывающих действие как заданное место разрушения, перемычек соединен с дюбелем. Надрезы расположены таким образом, что, с одной стороны, возникает поднимающаяся к переднему концу дюбеля скошенная поверхность, а с другой стороны, возникает клинообразная форма распорного элемента. Для того чтобы на распорном элементе создать поверхность приложения усилия к расположенному инструменту, на распорном элементе сформирован упор, выступающий в отверстие гильзы дюбеля.

Для закрепления распорного дюбеля распорный элемент с помощью распорного элемента вначале надрывается у данного места разрушения, а затем сдвигается к переднему концу дюбеля. Уже надрыв заданного места разрушения требует некоторого усилия сдвига, которое делает необходимым опирание известного распорного дюбеля на основание просверленного отверстия. Далее, для перекрытия разделяющего обе поверхности скольжения дюбеля и распорного элемента надреза требуется еще больший осевой сдвиг распорного элемента, чтобы достичь эффекта распирания. Поскольку как распорный элемент, так и дюбель состоят из одного материала, то существует опасность, что при распирании обе поверхности скольжения получат благодаря холодной сварке и заеданию повреждения такого рода, что не получится никакого дополнительного распирания. Таким образом, известный дюбель непригоден для применения в зоне растяжения, в которой могут возникнуть из-за трещин расширения просверленных отверстий, которые требуют компенсации с помощью дополнительного распирания.

В основе изобретения лежит задача усовершенствовать крепежную деталь указанного вначале вида таким образом, чтобы крепежная деталь вводилась при малом сопротивлении и могла закрепляться в строительной детали простым способом благодаря хорошим свойствам дополнительного распирания, имея высокие значения удержания также в том случае, если из-за трещинообразования получается раздача просверленного отверстия.

Решение этой задачи достигается с помощью признаков, приведенных в п. 1 формулы изобретения. В изготовленном штамповкой продольном пазу трапециевидным сечением получаются расположенные под углом друг к другу поверхности скольжения, уплотненные на поверхности. Благодаря уплотнению повышаются свойства скольжения и тем самым снижается склонность к холодному свариванию и заеданию при перемещении распорного элемента в продольном пазу в процессе распирания. Дальнейшее снижение склонности к заеданию достигается с помощью снижения сжатия поверхности благодаря двум расположенным под углом друг к другу поверхностям скольжения, которые одновременно выполняют функции боковых направляющих для распорного элемента при его перемещении.

Благодаря расположенным на наружной поверхности распорного элемента отчасти выступающим по высоте над хвостовой частью зубьям при вводе крепежного элемента в подготовленное просверленное отверстие образуется лишь одна бороздка. Так как лишь вершина оснащенного зубьями распорного элемента погружается в стенку просверленного отверстия, то при вводе крепежного элемента нужно преодолеть лишь небольшое сопротивление.

После забивания зубья, расположенные на распорном элементе, удерживают его в отверстии без возможности смещения, в то время как стержень в процессе закрепления может смещаться в осевом направлении. Благодаря поднимающемуся продольному пазу распорный элемент прижимается по радиусу наружу к стенке просверленного отверстия, причем из-за зубьев сопротивление прониканию наружной поверхности распорного элемента в стенки просверленного отверстия снижается. Вследствие этого для закрепления требуется лишь небольшой момент завинчивания. Кроме того, так как поднимающаяся поверхность продольного паза заканчивается на некотором расстоянии от переднего торцевого конца у наружного периметра стержня, то можно, во-первых, использовать более длинный распорный элемент с большей поверхностью прижатия, а во-вторых, благодаря более крутым углам подъема основной поверхности можно достичь большего распирания в радиальном направлении при меньших осевых перемещениях.

Особенно предпочтительным как для свойств скольжения, так и для изготовления продольного паза оказалось, если обе поверхности скольжения находятся под углом 100-120^oC друг к другу, а ширина поверхности основания обеих поверхностей скольжения меньше, чем ширина поверхности основания обеих поверхностей прилегания распорного элемента. Последнее обеспечивает, чтобы распорный элемент своими поверхностями прилегания накладывался исключительно лишь на поверхности скольжения.

Целесообразным является вариант выполнения, при котором продольный паз на своем конце, обращенном к заднему торцевому концу крепежного элемента, имеет по меньшей мере глубину, соответствующую половине диаметра стержня, а угол подъема поверхности основания составляет 11-13^o.

Для того чтобы распорный элемент при вбивании крепежного элемента имел опору, предусмотрен полукруглый упор на ограничивающей продольный паз поверхности, обращенной к заднему концу крепежного элемента, к которому прилегает распорный элемент в своей позиции наибольшего погружения в отверстие.

Далее, распорный элемент перед забиванием крепежного элемента можно удерживать без возможности смещения в продольном пазу с помощью удерживающего элемента, например резинового кольца, выштампованных гофров, чтобы распорный элемент случайно не выпал из продольного паза. Хорошее запирающее действие зубьев при малом сопротивлении забиванию достигается благодаря тому, что зубья имеют различные профили, причем более короткие боковые стороны зубьев расположены в направлении к переднему торцевому концу.

Для облегчения забивания в другом варианте выполнения изобретения можно расположить на переднем конце распорного элемента проходящий до вершины первого зуба поднимающийся скос.

В другом варианте выполнения изобретения крепежный элемент может иметь на своем заднем конце внутреннюю резьбу, так чтобы можно было закреплять предмет на установленном в кладке крепежном элементе с помощью винта, шпильки с резьбой или т.п. Благодаря весовой нагрузке, воздействующей на дюбель, получается незначительный сдвиг между дюбелем и прочно сидящим распорным элементом. Благодаря хорошим свойствам скольжения, сдвиг по оси между распорным элементом и дюбелем возникает даже в том случае, если из-за трещинообразования получается раздача просверленного отверстия.

В некоторых случаях перемещение дюбеля относительно распорного элемента нежелательно, так как из-за этого происходит также перемещение винта или шпильки с резьбой. Во избежание такого сдвига в дальнейшем варианте выполнения предусмотрено, что к внутренней резьбе примыкает отверстие, которое через упорный уступ проходит в продольный паз и пересекает его частью своего сечения, и что распорный элемент с винтом, шпилькой или инструментом для вбивания может сдвигаться к переднему концу для закрепления крепежного элемента.

Между распорным элементом и ввинчиваемым винтом или шпилькой можно разместить другой упругий элемент, предпочтительно пружину сжатия. Благодаря такому упругому закреплению распорного элемента он при раздаче просверленного отверстия из-за трещинообразования дополнительно перемещается так, что для дополнительного распирания не требуется никакого сдвига в осевом направлении дюбеля. В качестве упругого элемента можно также использовать резиновый болт.

Изобретение поясняется более подробно с помощью чертежей, на которых показаны примеры выполнения изобретения.

На фиг. 1 показан вставленный в просверленное отверстие строительной детали крепежный элемент с распорным элементом, вложенным в продольный паз его распираемой части;
на фиг. 2 - частичный продольный разрез крепежного элемента по фиг. 1 в закрепленной позиции;
на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2;
на фиг. 4 - продольный разрез крепежного элемента с внутренней резьбой во время процесса закрепления с помощью забивающего инструмента;
на фиг. 5 - крепежный элемент по фиг. 4 с ввинченной шпилькой с резьбой и расположенным между распорным элементом и шпилькой с резьбой упругим элементом.

Представленная на фиг. 1 крепежная деталь 1 имеет стержень 2 с наружной резьбой 3 на нижнем конце 4 и участок распирания, образованный продольным пазом 5 с поперечным сечением трапециевидной формы и вложенным в этот продольный паз 5 распорным элементом 6. Легко перемещаемый в продольном пазу 5 распорный элемент 6 поддерживается с помощью удерживающего элемента 7 (в примере выполнения - резиновое кольцо).

Распорный элемент 6 имеет на своей наружной поверхности зубья 8 (см. фиг. 3). При забивании крепежной детали 1 в просверленное отверстие 9 строительной детали 10 распорный элемент 6 находится в своем самом глубоком положении, при котором задняя, имеющая полукруглую форму, торцевая сторона 11 распорного элемента 6 прилегает к также имеющей полукруглую форму и служащей упором 12 ограничивающей поверхности продольного паза 5. В этом положении зубья 8 частью своей высоты перекрывают стержень 2 крепежной детали.

Крепежная деталь 1 вводится через прикрепляемую деталь 16 в просверленное отверстие. Благодаря навинчиванию гайки 17 на выступающую часть резьбы 3 стержень 2 перемещается относительно распорного элемента 6 по оси в направлении входа в просверленное отверстие, так что распорный элемент 6 благодаря поднимающейся основной поверхности 18 продольного паза 5 прижимается в радиальном направлении наружу (см. фиг. 2). При этом зубья 8 распорного элемента 6 внедряются в стенку просверленного отверстия и вызывают закрепление крепежной детали. Зубья 8 имеют профиль в форме зубьев пилы, причем боковая сторона зуба 19 скошена к переднему торцевому концу 14 в целях снижения сопротивления при вводе. Далее распорный элемент 6 имент входной скос 28, проходящий от переднего конца распорного элемента до вершины первого зуба.

На фиг. 3 показано сечение А-А на фиг. 2. Зубья 8 благоприятствуют глубокому внедрению распорного элемента 6 в стенку просверленного отверстия 10. На фиг. 3 можно видеть также трапециевидное поперечное сечение продольного паза 5. Благодаря трапециевидной форме возникают две расположенные под углом друг к другу поверхности скольжения 22, 23, на которые садится распорный элемент 6 своими обеими поверхностями прилегания 24, 25. Угол α, заключенный между обеими поверхностями прилегания составляет предпочтительно 100-120^o. Для того чтобы обеспечить скольжение поверхностей прилегания 24, 25 по поверхностям скольжения 22, 23, ширина поверхности основания 26 между обеими поверхностями скольжения несколько меньше, чем ширина поверхности основания 27 между обеими поверхностями прилегания 24, 25 распорного элемента 6.

Представленная на фиг. 4 крепежная деталь 1a имеет на своем заднем конце 1a внутреннюю резьбу 30 для ввинчивания винта или шпильки. К внутренней резьбе 30 примыкает меньшее по диаметру по сравнению с внутренним диаметром внутренней резьбы отверстие 31, которое проходит через упорный выступ 12 в продольный паз 5 и пересекает его частью своего сечения. Благодаря этому распорный элемент 6 своим задним концом входит в отверстие 31, так что оправка 32 инструмента 33 для забивания упирается в задний конец распорного элемента 6. С помощью инструмента 33 для забивания распорный элемент 6 может теперь перемещаться по поднимающейся основной поверхности 18 продольного паза 5 в направлении основания просверленного отверстия. При этом распорный элемент 6 заклинивается в просверленном отверстии 9 строительной детали 10 и осуществляет закрепление крепежного элемента. Осевое перемещение распорного элемента 9 может также осуществляться непосредственно с помощью винта или шпильки, ввинчиваемых во внутреннюю резьбу. В этом случае можно или удлинить внутреннюю резьбу 30 за упорное утолщение 12, или на торцевой стороне винта или шпильки расположить уменьшенный отрезок, соответствующий отверстию 31.

На фиг. 5 во внутреннюю резьбу 30 крепежной детали 16 ввинчена шпилька 34, например, для подвески труб, потолкой или т.п. Между распорным элементом 6 и шпилькой 34 расположена в качестве упругого элемента пружина сжатия. Пружина сжатия может или сдвигаться после закрепления крепежного элемента 16 с помощью инструмента для забивания и зажиматься шпилькой 34, или используется непосредственно для сдвигания по оси распорного элемента 6 с помощью шпильки 34. Пружина оказывает постоянное давление на распорный элемент 6 после ввинчивания винта или шпильки, так что, с одной стороны, распорный элемент 6 при раздаче просверленного отверстия из-за трещинообразования дополнительно сдвигается, а с другой стороны, одновременно достигается защита от вибрации для шпильки 34.

Распорный элемент 6 можно изготовить или из ковкого чугуна литьем под давлением или с помощью холодной деформации в инструменте для штамповки или изгиба. Изготовленный из ковкого чугуна распорный элемент имеет очень хорошие свойства скольжения, благодаря содержанию графита в ковком чугуне.

При этом распорный элемент 6 может быть изготовлен из листовой пластины, причем края листовой пластины загнуты внутрь, а зубья изготовлены штамповкой.

Крепежная деталь с распорным элементом предназначена для закрепления предмета на строительной детали. Крепежная деталь имеет распираемый участок, образованный имеющим трапециевидную форму поперечного сечения продольным пазом и расположенным в этом пазу распорным элементом. Продольный паз имеет две расположенные под углом друг к другу поверхности скольжения. Распорный элемент выполнен с двумя также расположенными под углом друг к другу поверхностями прилегания. Наружная поверхность распорного элемента выполнена с зубьями и выступает над стержнем крепежной детали частью своей высоты зуба. Перемещаемый в продольном пазу распорный элемент обеспечивает дополнительное распирание закрепленной крепежной детали при раздаче просверленного отверстия. 11 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Крепежная деталь, содержащая расположенное на заднем конце удерживающее средство для закрепления предмета на строительной детали и по меньшей мере один проходящий от переднего торцевого конца в продольном направлении через часть длины стержня крепежной детали участок распирания, который образован продольным пазом, имеющим поднимающуюся к переднему торцевому концу поверхность основания, и вставленный в продольный паз и установленный с возможностью перемещения распорный элемент, снабженный на своей наружной поверхности зубьями, выступающими за стержень по меньшей мере на часть своей высоты, отличающаяся тем, что продольный паз выполнен штамповкой и имеет трапециевидное поперечное сечение с двумя расположенными под углом друг к другу поверхностями скольжения, распорный элемент имеет две взаимодействующие с указанными поверхностями скольжения поверхности прилегания. 2. Деталь по п.1, отличающаяся тем, что обе поверхности скольжения продольного паза расположены под углом 100 - 120^o друг к другу. 3. Деталь по п. 1, отличающаяся тем, что ширина поверхности основания продольного паза между двумя поверхностями скольжения меньше ширины поверхности между обеими поверхностями прилегания распорного элемента. 4. Деталь по п.1, отличающаяся тем, что продольный паз на своем обращенном к заднему торцевому концу крепежной детали конце имеет глубину, соответствующую по меньшей мере половине диаметра стержня, а угол подъема (α) поверхности основания лежит между 11 и 13^o. 5. Деталь по п.1, отличающаяся тем, что распорный элемент своей обращенной к заднему концу крепежной детали поверхностью прилегает к имеющей полукруглую форму и служащей упором ограничивающей поверхности продольного паза. 6. Деталь по п.1, отличающаяся тем, что распорный элемент зафиксирован в продольном пазу с помощью удерживающего элемента в виде резинового кольца с возможностью разъемности. 7. Деталь по п.1, отличающаяся тем, что зубья имеют различный профиль зуба, причем более короткие боковые стороны зубьев направлены к переднему торцевому концу крепежной детали. 8. Деталь по п.1, отличающаяся тем, что на переднем конце распорного элемента расположены входные скосы, доходящие до вершины первого зуба. 9. Деталь по п.1, отличающаяся тем, что на заднем конце крепежной детали выполнена внутренняя резьба для винтов, шпилек или тому подобных. 10. Деталь по п.9, отличающаяся тем, что к ее внутренней резьбе примыкает отверстие, которое проходит через упорный выступ в продольный паз и пересекает его частью своего поперечного сечения, при этом распорный элемент с помощью винта, шпильки или инструмента для забивания может перемещаться к переднему концу для закрепления крепежной детали. 11. Деталь по п.1, отличающаяся тем, что распорный элемент изготовлен из ковкого чугуна. 12. Деталь по п.1, отличающаяся тем, что распорный элемент изготовлен из листовой пластины, причем края листовой пластины загнуты внутрь, а зубья изготовлены штамповкой.

Приоритет по пунктам:
15.04.95 - по пп.1 - 8.