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Die Erfindung betrifft eine Tackernadel zur Fixierung von Gegenständen wie beispielsweise den Rohren von Fußbodenheizungen, welche mindestens ein Setzbein zur Verankerung im Untergrund sowie einen vom Setzbein abstehenden Widerhaken enthält.
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Eine Tackernadel dieser Art ist beispielsweise aus der
DE 31 25 318 A1 bekannt. Sie ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet mit zwei parallel verlaufenden Setzbeinen, welche in einen weichen Untergrund wie beispielsweise eine Isolierplatte eingesteckt bzw. eingestochen werden können. Die in Steckrichtung pfeilförmig angewinkelten Widerhaken erlauben dabei das Einstechen, während sie sich bei einer entgegengesetzt gerichteten Auszugsbewegung abspreizen und den Auszug damit erschweren. Diese Verankerungswirkung der Widerhaken tritt jedoch nicht immer zuverlässig ein, beispielsweise wenn die Ausrichtung der Tackernadel nicht exakt gerade ist und/oder wenn die Widerhaken sich bei einer Auszugsbewegung nicht abspreizen, sondern an die Setzbeine anlegen.
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Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel zur zuverlässigeren Verankerung von Tackernadeln in einem Untergrund bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Tackernadel nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Die erfindungsgemäße Tackernadel dient der Fixierung von Gegenständen an einem Untergrund, beispielsweise von Rohren einer Fußbodenheizung an einer darunter befindlichen Isolierplatte. Die Tackernadel enthält (mindestens) die folgenden Bestandteile:
- - Mindestens ein Setzbein, welches durch Vorschub in eine Steckrichtung in einen Untergrund eindringen kann.
- - Mindestens einen von dem Setzbein abstehenden Widerhaken, welcher zwischen einer näher am Setzbein liegenden „Eindringkonfiguration“ und einer stärker vom Setzbein abstehenden „Sperrkonfiguration“ veränderlich ist.
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Weiterhin enthält die Tackernadel mindestens ein Hilfselement, welches dazu ausgebildet ist,
- a) den Übergang des Widerhakens von der Eindringkonfiguration in die Sperrkonfiguration zu unterstützen, und/oder
- b) den Übergang des Widerhakens von der Sperrkonfiguration in die Eindringkonfiguration zu blockieren.
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Das „Setzbein“ der Tackernadel ist typischerweise ein gerader, stiftförmiger Abschnitt mit einer Spitze zum Einstechen in den Untergrund und einer Länge von beispielsweise ca. 10 mm bis ca. 60 mm. In der Regel enthält eine Tackernadel zwei Setzbeine.
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Der am Setzbein angeordnete Widerhaken nimmt (automatisch) die mehr am Setzbein anliegende Eindringkonfiguration an, wenn das Setzbein in einen Untergrund eingesteckt wird. Die von Setzbein und Widerhaken gebildete Querschnittsfläche senkrecht zur Steckrichtung ist dann verhältnismäßig klein, sodass das Stecken mit einem geringen Widerstand erfolgen kann. In der Sperrkonfiguration des Widerhakens ist diese Querschnittsfläche dagegen vergrößert, wodurch ein Auszug der Tackernadel aus dem Untergrund entgegen der Steckrichtung erheblich erschwert wird. Um einen Übergang zwischen Eindringkonfiguration und Sperrkonfiguration zu ermöglichen, ist der Widerhaken typischerweise beweglich am Setzbein angeordnet bzw. in sich flexibel.
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Wie erläutert nimmt der Widerhaken während des Einsteckens der Tackernadel in einen Untergrund die mehr stromlinienförmige Eindringkonfiguration an. Nach Vollendung des Einsteckens bzw. spätestens bei Auftreten von Auszugskräften soll er dagegen in die breitere Sperrkonfiguration übergehen. Der Übergang von der Sperrkonfiguration in die Eindringkonfiguration wird nachfolgend ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als „Einklappen“ des Widerhakens bezeichnet, der umgekehrte Übergang als „Entfalten“ des Widerhakens.
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Das Hilfselement kann nun dazu eingerichtet sein, ein Entfalten in die Sperrkonfiguration zu unterstützen und damit sicherzustellen, dass der Widerhaken seine Sperrwirkung ausübt.
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Zusätzlich oder alternativ kann das Hilfselement dazu eingerichtet sein, das Einklappen von einer einmal angenommenen Sperrkonfiguration in die Eindringkonfiguration zu blockieren und damit zu verhindern, dass der Widerhaken bei Auftreten von Auszugskräften seine Sperrwirkung aus irgendwelchen Gründen wieder verliert.
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Die Tackernadel wird auf diese Weise zuverlässiger im Untergrund gehalten. Für die Realisierung des Hilfselementes gibt es dabei verschiedene Möglichkeiten, von denen einige nachfolgend in Verbindung mit bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung erläutert werden.
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Der am Setzbein angeordnete Widerhaken unterteilt (ebenso wie jeder andere Punkt entlang des Setzbeins) dieses in einen ersten Abschnitt, der in Steckrichtung vorne liegt und als erstes in einen Untergrund eindringt (und daher typischerweise spitz ist), sowie einen in Steckrichtung dahinter gelegenen zweiten Abschnitt. Nachfolgend wird der erste Abschnitt als „distaler Abschnitt“ und der davon abgewandte zweite Abschnitt als „proximaler Abschnitt“ des Setzbeins bezeichnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet der Widerhaken dann mit dem so definierten proximalen Abschnitt des Setzbeins einen Winkel von ca. 90° oder weniger. Bei einem Winkel von 90° steht der Widerhaken maximal ausladend vom Setzbein ab, was insbesondere in der Sperrkonfiguration der Fall sein kann. Bei kleineren Winkeln werden zunehmend stromlinienförmigere Konfigurationen angenommen, und bei einem Winkel von 0° liegt der Widerhaken eng an und parallel zu dem Setzbein. Spitze Winkel (z.B. weniger als ca. 45°) zwischen Setzbein und Widerhaken werden typischerweise als Eindringkonfiguration angenommen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der genannte Winkel zwischen Widerhaken und Setzbein variabel, was beispielsweise durch eine flexible Ausbildung des Widerhakens und/oder durch seine gelenkige Verbindung mit dem Setzbein realisiert werden kann.
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Das Hilfselement könnte so ausgebildet sein, dass es nur ein Entfalten des Widerhakens von der Eindringkonfiguration in die Sperrkonfiguration erlaubt, nicht jedoch den umgekehrten Weg des Einklappens. In diesem Falle müsste der Widerhaken sich vor dem Setzen der Tackernadel bereits in der Eindringkonfiguration befinden. Häufig befinden sich Widerhaken im fabrikneuen und/oder kräftefreien Zustand einer Tackernadel jedoch in der Sperrkonfiguration, aus welcher sie beim Einstecken in den Untergrund durch den Materialwiderstand in die Eindringkonfiguration gedrückt werden. Wenn ein Hilfselement ständig einen solchen Übergang blockieren würde, wäre diese Ausführungsform nicht möglich. Im Folgenden werden daher vorzugsweise solche Ausbildungen der Tackernadel betrachtet, bei welchen das Hilfselement auch einen passiven Zustand hat oder annehmen kann, in welchem es das Einklappen des Widerhakens von der Sperrkonfiguration in die Eindringkonfiguration nicht blockiert. Bei dieser Ausführungsform kann die Wirkung des Hilfselementes darauf beschränkt sein, die Entfaltung des Widerhakens von der Eindringkonfiguration in die Sperrkonfiguration zu unterstützen. Zusätzlich oder alternativ kann das Hilfselement auch einen aktiven Zustand haben, in welchem es das Einklappen des Widerhakens blockieren kann. Ein aktiver und ein passiver Zustand des Hilfselements können beispielsweise dadurch realisiert werden, dass das Hilfselement beweglich und/oder flexibel ist.
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Das Hilfselement ist vorzugsweise in der Steckrichtung gesehen hinter dem Widerhaken angeordnet. Beim Einstecken in den Untergrund liegt es daher „im Windschatten“ des Widerhakens, sodass es den Einsteckvorgang wenig oder gar nicht beeinflusst. Bei einer Auszugsbewegung in umgekehrte Richtung liegt es dagegen dann an der Front dieser Bewegung. Dadurch kann es vermöge einer Wechselwirkung mit dem Untergrund aktiviert werden und das Entfalten des Widerhakens in die Sperrkonfiguration unterstützen und/oder dessen Einklappen aus der Sperrposition blockieren.
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Das Hilfselement kann insbesondere so ausgebildet sein, dass es in einen Raum zwischen dem Setzbein und dem Widerhaken eintreten kann, um das Einklappen des Widerhakens von der Sperrkonfiguration in die Eindringkonfiguration zu blockieren. Im einfachsten Fall kann es dabei den Raum besetzen, welchen der Widerhaken für die Annahme der Eindringkonfiguration benötigen würde. Der Eintritt des Hilfselementes in diesen Raum kann insbesondere durch dessen Wechselwirkung mit dem Untergrund bei Vorliegen von Auszugskräften bzw. Auszugsbewegungen erfolgen.
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Für die räumlich-körperliche Ausbildung des Hilfselementes gibt es verschiedene Möglichkeiten. Insbesondere kann es als ein flexibel am Setzbein angeordneter Finger ausgebildet sein. Die Flexibilität kann in diesem Zusammenhang über das gesamte Hilfselement ausgebildet sein und beispielsweise dessen Formänderung ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ kann sie auch nur in einigen Punkten vorliegen, beispielsweise in einem als Gelenk ausgebildeten Verbindungspunkt zum Setzbein. Das fingerförmige Hilfselement kann ähnlich wie ein Widerhaken durch Wechselwirkung mit dem Untergrund in verschiedene Winkelstellungen bzw. Konfigurationen gebracht werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Länge des Hilfselements kürzer als die Länge des Widerhakens, wobei die Längen jeweils in der Erstreckungsrichtung der Komponente vom Setzbein aus gemessen werden. Das Hilfselement kann dann bei gleichem radialen Abstand zum Setzbein einen größeren Winkel relativ zum Setzbein annehmen als der Widerhaken, was dazu führt, dass es bei einer Auszugsbewegung leichter und zuverlässiger entfaltet wird als der Widerhaken, wobei dieses Entfalten des Hilfselementes für die Unterstützung der Entfaltung des Widerhakens und/oder für eine Blockierung des Einklappens des Widerhakens genutzt werden kann.
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Bei seiner Ausbildung als schwenkbar am Setzbein angeordneter Finger bildet das Hilfselement mit dem proximalen Abschnitt des Setzbeins vorzugsweise einen Winkel, welcher den Bereich von ca. 80° bis ca. 100° umfasst, besonders bevorzugt den Bereich von ca. 70° bis ca. 130°. Winkel von 90° oder mehr können dabei insbesondere in einem aktiven Zustand des Hilfselementes angenommen werden, in welchem es ein Einklappen des Widerhakens blockiert.
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Es ist bereits vorteilhaft, wenn ein einzelner Widerhaken an einem Setzbein einer Tackernadel wie beschrieben ausgebildet ist. Vorteilhafterweise enthält das Setzbein der Tackernadel indes zwei oder mehr Widerhaken, um seine Verankerung im Untergrund zu verstärken, wobei zumindest einem dieser Widerhaken ein Hilfselement der beschriebenen Art zugeordnet ist. Vorzugsweise ist jedem Widerhaken ein derartiges Hilfselement zugeordnet, zumindest jedoch den in Steckrichtung gesehen am weitesten hinten gelegenen Widerhaken. Durch ihre Anordnung bei den in Steckrichtung hintersten Widerhaken ist gewährleistet, dass diese Hilfselemente bei einer Auszugsbewegung unbeeinträchtigt mit dem Untergrund wechselwirken und aktiviert werden können.
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Weiterhin ist bereits vorteilhaft, wenn nur ein einzelnes Setzbein der Tackernadel wie beschrieben ausgestaltet ist und/oder die Tackernadel überhaupt nur ein einziges Setzbein hat. Üblicherweise ist die Tackernadel indes U-förmig mit zwei vorzugsweise spiegelbildlich ausgebildeten Setzbeinen.
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Im Folgenden wird die Erfindung mithilfe der Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine Tackernadel nach dem Stand der Technik unter der Wirkung von Auszugskräften;
- 2 eine Tackernadel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 die Spitze eines Setzbeins der Tackernadel von 2;
- 4 den Bewegungsspielraum von Widerhaken und Hilfselement der Tackernadel von 2;
- 5 die Tackernadel von 2 beim Eindringen in den Untergrund;
- 6 die Tackernadel von 5 nach dem vollständigen Setzen in den Untergrund und beim ersten Auftreten von Auszugskräften;
- 7 die Tackernadel von 6 bei fortgesetzter Wirkung der Auszugskräfte.
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In 1 ist einer Tackernadel TN entsprechend dem Stand der Technik dargestellt. Hierbei handelt es sich um ein im Wesentlichen U-förmiges Gebilde mit zwei parallelen Setzbeinen, welche eine Spitze sowie Widerhaken WH tragen. Mit der Spitze und den Widerhaken können die Setzbeine der Tackernadel TN in Steckrichtung S in einen entsprechend weichen Untergrund eingestochen werden, um ein Rohr R (beispielsweise einer Fußbodenheizung) zu fixieren. Die Widerhaken WH sollen nach dem Einstechen eine möglichst weit von den Setzbeinen abstehende Sperrkonfiguration sk annehmen, sodass sie in Gegen-Steckrichtung wirkenden Auszugskräften F Widerstand entgegensetzen und die Tackernadel so im Untergrund verankern. In der Praxis zeigt sich jedoch, dass diese gewünschte Wirkung oft nicht zuverlässig eintritt, sondern dass Widerhaken beispielsweise aufgrund einer nicht ganz exakten Ausrichtung der Tackernadel in der nahe am Setzbein liegenden Eindringkonfiguration ek verbleiben (wie in 1 für den Widerhaken ganz rechts dargestellt ist). Als Folge hieraus kann es dann zu einem unerwünschten Auszug der Tackernadel aus dem Untergrund kommen.
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Zur Lösung dieser Problematik wird eine Ausbildung entsprechend dem in den 2-7 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Tackernadel 10 vorgeschlagen. Eine solche Tackernadel 10 ist dabei wie üblich U-förmig ausgebildet (z.B. als Spritzgießprodukt aus Kunststoff) mit einem bogenförmigen Mittelkörper 11 und zwei daran angeordneten Setzbeinen 15. Am Übergang zwischen Mittelkörper 11 und den Setzbeinen 15 kann eine Schulter 12 vorgesehen sein, welche während des Steckvorganges als Anschlag für ein Setzgerät (nicht dargestellt) dient.
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Ein Setzbein 15 der Tackernadel bzw. dessen im Bereich der Spitze gelegener Abschnitt ist in 3 separat dargestellt. Die Ausgestaltung dieses Setzbeins ist bezüglich der Längsachse symmetrisch, sodass nachfolgend nur eine der Seiten genauer beschrieben wird.
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So endet das Setzbein 15 in einer Spitze 16, welche das Einstechen in einen Untergrund ermöglicht. Die Spitze 16 wird von ersten Widerhaken 17 fortgesetzt, welche für die nachfolgenden Betrachtungen jedoch keine besondere Rolle spielen.
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In Steckrichtung S gesehen hinter diesen ersten Widerhaken 17 sind weitere Widerhaken 18 vorgesehen. Diese sind als vom Setzbein abstehende Streben 18 ausgebildet, wobei sie mit dem proximalen Abschnitt des Setzbeins (d. h. dem Abschnitt, welcher vom Ansatzpunkt der Widerhaken 18 aus gesehen der Spitze 16 abgewendet ist) einen Winkel α bilden.
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Wie aus der überlagerten Darstellung verschiedener Widerhakenstellungen in 4 ersichtlich ist, kann durch die Flexibilität der Widerhaken 18 der Winkel α in einem weiten Bereich variieren (typischerweise von ca. 10° bis ca. 80°). Eine Konfiguration des Widerhakens 18 mit einem kleinen Winkel α (typischerweise α < 30°) beschreibt dabei die Eindringkonfiguration ek des Widerhakens. Diese nimmt er gemäß 5 bei Vorschub in Steckrichtung S während des Eindringens der Tackernadel in den Untergrund an. In der Eindringkonfiguration ek setzt der Widerhaken 18 dem Vorschub einen möglichst geringen Widerstand entgegen.
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Treten nach dem Setzen der Tackernadel dagegen Auszugskräfte F in Gegen-Steckrichtung auf (d.h. nach oben in den Figuren), so führt die Wechselwirkung mit dem Untergrund zum Entfalten des Widerhakens 18 und damit zu einer Vergrößerung des Winkels α. Der Widerhaken 18 nimmt dadurch eine weit vom Setzbein abstehende Sperrkonfiguration sk an.
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Bis hierher entspricht das Verhalten der Tackernadel 10 im Wesentlichen noch demjenigen der bekannten Tackernadel TN gemäß 1.
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Bei der erfindungsgemäßen Tackernadel 10 sind jedoch weiterhin am Setzbein 15 noch Hilfselemente 19 vorhanden, welche ein Entfalten des Widerhakens 18 unterstützen und/oder das Einklappen des Widerhakens 18 von der Sperrkonfiguration sk in die Eindringkonfiguration ek blockieren können.
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Gemäß 3 sind die Hilfselemente 19 dabei beispielsweise (ähnlich den Widerhaken) als vom Setzbein 15 abstehende Finger ausgebildet, welche mit dem proximalen Abschnitt des Setzbeins einen Winkel β bilden. Aufgrund der Flexibilität der Hilfselemente bzw. einer gelenkigen Anbringung am Setzbein ist dieser Winkel β variabel, beispielsweise wie aus 4 ersichtlich in einem Bereich von ca. 30° bis ca. 160°.
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Des Weiteren ist die Länge dH des Hilfselementes 19 vorzugsweise kürzer als die Länge dW des Widerhakens 18. Dies führt dazu, dass beim Eindringen der Tackernadel 10 in den Untergrund der Winkel β zwischen dem Hilfselement 19 und dem Setzbein 15 größer sein kann als der Winkel α zwischen dem Widerhaken 18 und dem Setzbein, obwohl Hilfselement 19 und Widerhaken 18 radial gleich weit vom Setzbein abstehen (die Hilfselemente also quasi „im Windschatten“ der Widerhaken liegen). Wie in 5 erkennbar ist, können daher die Hilfselemente beim Setzen der Tackernadel in einer weiter geöffneten Konfiguration verbleiben als die Widerhaken 18.
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Dies hat gemäß den 6 und 7 bei auftretenden Auszugskräften F die Wirkung, dass die Hilfselemente 19 zuverlässig und sensibel mit dem umgebenden Untergrund reagieren. Insbesondere erfolgt durch den beginnenden Auszug eine Vergrößerung des Winkels β und damit ein weiteres Aufklappen der Hilfselemente. Die Hilfselemente 19 gehen dadurch von einem während des Eindringens (5) angenommenen passiven Zustand in einen aktiven Zustand (6, 7) über, in welchem sie das Einklappen der Widerhaken 18 von der Sperrkonfiguration sk in die Eindringkonfiguration ek blockieren können. Letzteres wird erreicht, indem die Hilfselemente 19 in den Raum zwischen den Setzbeinen und den Widerhaken 18 eindringen und diesen somit für die Widerhaken blockieren.
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Anders als bei herkömmlichen Tackernadeln gemäß 1 wird auf diese Weise eine zuverlässige und robuste Sperrwirkung der Widerhaken sichergestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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