FIW2303 26.10.2007

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Beschreibung

Befestigungselement und Verfahren zum Befestigen

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement, insbesondere zur Befestigung an plattenartigen Bauteilen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Sie betrifft zudem ein Verfahren, zum Befestigen eines Befestigungselements an insbesondere plattenartigen Bauteilen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7.

Es sind Befestigungselemente zum Einsetzen in ein Bohrloch bekannt, die einen

Nietdorn mit Sollbruchstelle und eine Niethülse mit einer in Achsrichtung verlaufenden Durchgangsöffnung zur Aufnahme des Nietdorns aufweisen. Insbesondere sind zur Befestigung an plattenartigen Bauteilen Befestigungselemente bekannt, deren Niethülse an ihrem in Einsteckrichtung vorderen Teil ein Spreizelement und an ihrem in Einsteckrichtung hinteren Teil einen Klemmabschitt zur klemmenden Befestigung eines

Gegenstandes, dem sogenannten Anbauteil, an das plattenartige Bauteil aufweist. Der Begriff „plattenartiges Bauteil" umfasst sämtliche Bauteile, deren Länge und Breite wesentlich größer als Ihre Dicke ist. Insbesondere handelt es sich hierbei um Verkleidungsplatten wie sie im Innen- und Außenbereich, beispielsweise im Fassadenbau, eingesetzt werden. Diese Bauteile können beispielsweise aus

Faserzement, Hochdruckschichtpressstoffplatten, sogenannten HPL-Platten, Holzwerkstoffen, Naturwerkstein oder Glas sein, wobei diese Aufzählung weitere Materialien nicht ausschließt. Der Begriff Anbauteil umfasst sämtliche Gegenstände, die an dem Bauteil oder an denen das Bauteil befestigt werden soll. Anbauteile können beispielsweise Agraffen, Plattentragprofile oder einfache Winkelprofile sein, wobei auch diese Aufzählung nicht abschließend gemeint ist. Die Anbauteile weisen meist eine Durchgangsbohrung für das Befestigungselement auf.

Die Druckschrift DE 42 03 774 A1 zeigt ein Befestigungselement, mit einer in einer Hinterschneidung eines Bohrlochs aufspreizbaren, geschlitzten Spreizhülse mit

Spreizsegmenten. Die Spreizhülse wird durch einen Blindniet aufgespreizt, dessen

Setzkopf mit einem Nietdorn in den geschlitzten Teil einer Innenbohrung der Spreizhülse eingezogen und vernietet wird. Der Blindniet liegt mit seinem Bund an der dem plattenartigen Bauteil abgewandten Seite des Anbauteils an. Durch Ziehen des Nietdorns in die Niethülse kommt es zur Ausbildung eines konischen Spreizkörpers der die Spreizsegmente der Spreizhülse aufweitet und in die Hinterschnittbohrung drückt.

Durch das Einpressen der Spreizsegmente in die Hinterschnittbohrung wird an der Niethülse gezogen und der Bund der Niethülse gegen den an der Fassadenplatte zu befestigen Gegenstand gedrückt.

Aus der Druckschrift EP 0 841 491 A1 ist ein in ein Sackloch einsetzbares

Befestigungselement bekannt, das eine Hülse mit einem Bund, einem Schaftteil und einem Nietdorn zum Aufweiten der Hülse aufweist. Am Schaftteil sind Erhebungen und Vertiefungen als Gewinde ausgeführt. Das Anbauteil weist eine Durchgangsbohrung auf, durch die das Befestigungselement in ein Sackloch einer Platte eingeführt wird, bis der Bund am Anbauteil anliegt. Durch Ziehen des Nietdorns wird die Hülse aufgeweitet, wodurch das Gewinde am Schaftteil der Hülse unter Materialverformung in die Wand des Sacklochs gedrückt wird.

Nachteilig an beiden Lösungen ist, dass das Befestigungselement genau auf die gewünschte Verankerungstiefe im Bauteil und die Dicke des Anbauteils abgestimmt sein muss. Bei einem zu langen Befestigungselement wird zwar das Befestigungselement im Bohrloch verankert. Allerdings ist nicht gewährleistet, dass das Anbauteil durch das Befestigungselement gegen das Bauteil gepresst wird. Eine unerwünschte Bewegung zwischen Bauteil und Anbauteil ist somit möglich. Ist das Befestigungselement zu kurz, wird die gewünschte Verankerungstiefe nicht erreicht, wodurch die notwendige

Lastübertragung nicht gewährleistet ist. Dies kann ein sicherheitsrelevantes Problem darstellen. Aus der Praxis ist ein System bekannt, dass für HPL-Platten Kombinationen aus zwei verschiedenen Verankerungstiefen und drei unterschiedliche Anbauteildicken vorsieht. Es werden somit sechs in Ihrer Länge unterschiedliche Befestigungselementetypen benötigt. Der Anwender ist daher gezwungen, einen entsprechende Vorrat an verschiedenen Befestigungselementen vorzuhalten. Zudem muss er gewährleisten, dass für eine entsprechende Kombination von Verankerungstiefe und Anbauteildicke ausschließlich das vorgesehene Befestigungselement verwendet wird.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Befestigungselement der beschriebenen Gattung und ein Verfahren zum Setzen des Befestigungselements vorzuschlagen, die eine ordnungsgemäße Funktion des Befestigungselements bei unterschiedlichen Anbauteildicken und Verankerungstiefen gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 7 gelöst. Das erfindungsgemäße Befestigungselement weist einen Nietdorn mit Sollbruchstelle und eine Niethülse mit einer in Achsrichtung verlaufende Durchgangsöffnung zur Aufnahme des Nietdoms auf. An seinem in Einsteckrichtung vorderen Teil ist ein Spreizelement und an seinem in Einsteckrichtung hinteren Teil ist ein Klemmabschnitt angeordnet. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Niethülse selbst als Spreiz- und/oder Klemmelement ausgebildet ist, oder das die Niethülse durch eine weitere Hülse umfasst wird, die als Spreiz- und/oder Klemmelement dient. Der Klemmabschnitt ist derart stauchbar, dass beim Ziehen des Nietdorns zunächst das Spreizelement verspreizt, danach das Klemmelement gestaucht wird und danach der

Nietdorn an der Sollbruchstelle reißt. Ziehen beschreibt hier den bei Nieten üblichen Vorgang des Setzens der Niet, wobei mit einem Nietsetzgerät der Nietdorn entgegen der Einsteckrichtung in die Niethülse eingezogen und diese damit geweitet und verspreizt wird, wobei sich das Nietsetzgerät an der Niethülse abstützt. Durch das Stauchen des Klemmelements wird der Klemmbereich verkürzt. Dies kann eine Vergrößerung des

Außendurchmessers des Klemmbereichs auf der dem Bauteil abgewandten Seite des Anbauteils zur Folge haben. Die Aufweitung führt zu einer bundartigen Auswölbung des Schafts, die größer als die Durchgangsbohrung im Anbauteil ist. Durch Anpressen der bundartigen Wölbung an das Anbauteil wird dieses gegen das Bauteil gepresst und klemmend befestigt. Eine alternative Ausführungsform weist einen vorgeformten Bund an dem in Einsteckrichtung hinteren Teil des Klemmabschnitts auf. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Länge des Klemmbereichs ideal auf die gewünschten Bohrloch und Anbauteilkombinationen abgestimmt werden kann, da kein zusätzliches Material im Klemmbereich zur Ausbildung der bundartigen Wölbung vorhanden sein muss. Die Länge des Klemmbereichs ergibt sich dann aus der Differenz der Summe der größten

Bohrlochtiefe und der größten Anbauteildicke und der Summe kleinsten Bohrlochtiefe und der kleinsten Anbauteildicke. Im Regelfall dürfte dies 2 mm bis 8 mm betragen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung weist einen Klemmabschnitt mit einer Schwächungszone auf. Die Schwächungszone kann beispielsweise durch mindestens eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Nut, Ausnehmung oder Einprägung gebildet

sein, die dazu führt, dass mindestens eine definierte Biegestelle zur Ausbildung der bundartigen Auswölbung vorhanden ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Spreizelement geschlitzt. Insbesondere durch eine mehrfache Schlitzung ist eine gezielte Steuerung des

Aufspreizverhaltens und der Anlage der durch die Schlitzung entstandenen Spreizsegmente an die Bohrlochwand möglich.

Eine weitere Ausführungsvariante sieht vor, dass das Spreizelement mindestens eine Erhebung aufweist. Die Erhebung kann beispielsweise dazu dienen, die Reibkräfte zwischen Spreizelement und Bohrlochwand zu erhöhen, oder aber die Erhebung wird durch Aufweiten der Hülse so in das Material des Bauteils gedrückt, dass es zu einer formschlüssigen Verbindung kommt. Die Erhebung kann beispielsweise als umlaufende Schneide ausgebildet sein. Denkbar sind beispielsweise auch mehrere einzelne Körper. Alternativ kann die Bohrung im Bauteil eine Hinterschneidung aufweisen, in die die

Erhebung formschlüssig eingreift. Es ist auch denkbar, dass die Erhebung als Gewinde ausgebildet ist, oder aus Teilabschnitten besteht, die ein Gewinde oder Teile eines Gewindes sind. Hierdurch wird eine einfache Demontage des Befestigungselements gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Befestigen an Bauteilen, die ein Bohrloch aufweisen, insbesondere an plattenartigen Bauteilen, sieht vor, dass das erfindungsgemäße Befestigungselement in das Bohrloch eingesetzt wird. Dies kann in Vorsteck- oder Durchsteckmontage erfolgen. Dann wird der Nietdorn gezogen, wodurch der Nietdorn das Spreizelement aufweitet und das Befestigungselement im Bohrloch verankert. Dann wird durch weiteres Ziehen am Nietdorn der Klemmabschnitt gestaucht und durch das Stauchen des Klemmabschnitts wird ein Anbauteil klemmend an das plattenartige Bauteil befestigt. Erst danach reißt der Nietdorn. Dass der Nietdorn beim Ziehen nicht vollständig durch die Niethülse nach oben durchgezogen wird, bevor der Klemmabschnitt abschließend gestaucht und das Anbauteil klemmend an das plattenartige Bauteil befestigt ist, kann beispielsweise durch die Ausbildung einer Anschlagschulter, einer entsprechende Ausgestaltung der Durchgangsöffnung oder durch die Schlitzung der Hülse erfolgen. Hierdurch kann der Widerstand, der dem Nietdorn beim Ziehen entgegengesetzt wird, gesteuert werden.

Eine bevorzugte Variante des Verfahrens sieht vor, dass durch das Stauchen des Klemmabschnitts der Klemmabschnitt verkürzt und der Durchmesser des Klemmabschnitts vergrößert wird.

Das Bohrloch, in das das Befestigungselement eingesetzt wird, kann beispielsweise ein

Sackloch oder eine Hinterschnittbohrung sein. Das Verfahren ist grundsätzlich auf jede Bohrlochgeometrie und jede Verankerungsöffnung übertragbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein erstes erfindungsgemäßes Befestigungselement in einer

Schnittdarstellung, vor dem Befestigen in einem Bohrloch;

Figur 2 ein zweites erfindungsgemäßes Befestigungselement in einer

Schnittdarstellung vor dem Befestigen in einem Bohrloch; und

Figur 3 das zweite erfindungsgemäße Befestigungselement in einer Schnittdarstellung nach dem Befestigen in einem Bohrloch.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Befestigungselement 1 zum Befestigen eines Anbauteils 16 an einem Bauteil 18. Das Anbauteil 16 weist zum Einsetzen des Befestigungselements 1 eine Durchgangsbohrung 15 und das Bauteil 18 ein Bohrloch 2 auf. Das Befestigungselement 1 umfasst einen Nietdorn 3 mit Sollbruchstelle 4 und eine

Niethülse 5. Eine in Achsrichtung der Niethülse 5 verlaufende Durchgangsöffnung 6 nimmt den Nietdorn 3 auf. Die Niethülse 5 weist an ihrem in Einsteckrichtung vorderen und in der Figur 1 unteren Teil ein Spreizelement 7 auf, das hier als einstückig mit der Niethülse 4 verbundener, ungeschlitzter Spreizabschnitt 8 ausgebildet ist. Am Spreizabschnitt 8 sind umlaufende Erhebungen 9 als Schneiden angeordnet, die beim

Verspreizen des Spreizabschnitts 8 die Reibung zwischen der Wand des Bohrlochs 2 und dem Befestigungselement 1 erhöhen bzw. sich formschlüssig in die Wand des Bohrloches 2 eindrücken und einen festen Halt gewährleisten. Die Durchgangsöffnung 6 ist im Bereich des Spreizabschnitts 8 so gestaltet, dass eine Anschlagschulter 10 als Widerlager für den Kopf 1 1 des Nietdorns 3 ausgebildet ist. Der obere Teil der Niethülse

5 schließt mit einem Klemmabschnitt 13 ab, der an seinem oberen Ende einen Bund 12

aufweist. Zwischen Bund 12 und Spreizelement 7 bildet die Niethülse 5 den stauchbaren Teil des Klemmabschnitts 13 mit Schwächungszonen 14, die in diesem Fall umlaufend angeordnet sind.

Zum Befestigen des Befestigungselements 1 wird der Nietdorn 3 in ein nicht dargestelltes Mundstück eines Nietsetzgeräts eingeführt, bis das Mundstück am Bund 12 der Niethülse 5 anliegt. Das Befestigungselement wird durch eine Durchgangsbohrung 15 eines Anbauteils 16 in Vorsteckmontage in das Bohrloch 2 eingebracht, bis der sich in Einsteckrichtung am vorderen Ende des Kopfs 1 1 angeordnete Kegel 17 am Bohrlochgrund aufsteht. Der öffnungswinkel des Kegels 17 entspricht dem Schneidenwinkel des zur Erstellung des Bohrlochs 2 verwendeten Bohrwerkzeugs, was bewirkt, dass das Befestigungselement 1 im Bohrloch 2 zentriert wird und die Längsachse des Befestigungselements 1 mit der Achse des Bohrlochs 2 zusammenfällt. Mit dem Nietsetzgerät wird der Kopf 11 des Nietdorns 3 in den Spreizabschnitt 8 der Niethülse 5 gezogen. Die Erhebungen 9 greifen in die Wand der

Bohrung 2 ein und der Spreizabschnitt 8 wird dadurch im Bohrloch 2 verankert. Spätestens wenn der Kopf 11 des Nietdorns 3 an der Anschlagschulter 10 anliegt, wird die Bewegung des Nietdorns 3 gestoppt. Da das Nietsetzgerät den Nietdorn 3 aber weiter in das nicht dargestellte Mundstück einzieht, erhöht sich der Druck des anliegenden Mundstücks auf den Bund 12 und den sich daran anschließenden stauchbaren Teil des Klemmabschnitts 13. Es kommt zu einer Stauchung des Klemmabschnitts 13. Die Schwächungszonen 14 legen Knickpunkte fest, zwischen denen der Klemmabschnitt sich aufweitet und plastisch verformt. Der Stauchvorgang dauert so lange an, bis der Bund 12 und der gestauchte Klemmabschnitt 13 vollständig auf der oberen Seite des Anbauteils 16 aufliegt und es formschlüssig klemmend an dem

Bauteil 18 befestigt. Eine weitere Bewegung des Nietdorns 3 in das Mundstück des Setzgeräts ist nun nicht möglich. Dadurch entsteht eine große Zugkraft im Nietdom 3, was zum Abreißen des Nietdorns 3 an der Sollbruchstelle 4 führt. Damit ist die Befestigung des Anbauteils 16 am Bauteil 18 abgeschlossen.

In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements V vor dem Befestigen in einem Bohrloch 2' dargestellt. Es unterscheidet sich im Wesentlichen durch eine zusätzliche Spreizhülse 19' als Spreizelement T und durch das Fehlen eines Bundes. Das Bohrloch 2' ist eine Hinterschnittbohrung. Das Befestigungselement V, bestehend aus Niethülse 5', Nietdorn

3' und der geschlitzten Spreizhülse 19' mit Spreizsegmenten 20', ist in das Bohrloch 2' in

Vorsteckmontage eingebracht. Ein nicht dargestelltes Nietsetzgerät zum Befestigen des Befestigungselements 1 ' liegt direkt am oberen Ende des Klemmabschnitts 13' an. Durch Ziehen des Nietdoms 3' mit dem Nietsetzgerät wird die Niethülse 5' und damit die Spreizsegmente 20' der Spreizhülse 19' verspreizt. Die Situation nach Ziehen des Nietdoms 3' zeigt Figur 3. Durch das Verspreizen der Spreizhülse 19' werden die

Spreizsegmente 20' in den hinterschnittenen Teil des Bohrlochs 2' gedrückt. Das Befestigungselement 1 ' ist im Bohrloch 2' befestigt. Da der obere Teil der Spreizhülse 19' nicht geschlitzt ist, kann der Nietdorn 3' mit dem Nietsetzgerät nicht durch die Spreizhülse 19' durchgezogen werden. Es kommt zur Stauchung des Klemmabschnitts 13', der eine bundartige Wölbung 21 ' ausbildet, bis der Nietdorn 3' an der Sollbruchstelle

4' reißt. Die bundartige Wölbung 21 ' klemmt das Anbauteil 16' gegen das Bauteil 18'. Der untere Teil des Nietdorns 3' verbleibt nach Versagen der Sollbruchstelle 4' im Bohrloch. Idealerweise verspannt sich der verbleibende Teil des Nietdorns 3' so in der Niethülse 5', dass diese gemeinsam ein Rückfedern der Spreizsegmente 20', auch unter Zuglast, verhindern.

FIW2303 26.10.2007

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Bezuqszeichenliste

Befestigungselement und Verfahren zum Befestigen

1, 1 ^' Befestigungselement

2, 2' Bohrloch

3, 3' Nietdorn

4, 4' Sollbruchstelle

5, 5' Niethülse

6, 6' Durchgangsöffnung

7, 7' Spreizelement

8 Spreizabschnitt

9, 9' Erhebung

10 Anschlagschulter

11, 11' Kopf des Nietdorns 3, 3'

12 Bund

13, 13' Klemmabschnitt

14, 14' Schwächungszone

15, 15' Durchgangsbohrung

16, 16' Anbauteil

17 Kegel

18, 18' Bauteil

19' Spreizhülse

20' Spreizsegmente

21' bundartige Wölbung