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Gewindeeinsatz
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gewindeeinsatz zum Einbau in eine Bohrung eines aus einem verhältnismässig weichen Werkstoff bestehenden Bauteils mit einem von einem Innengewinde axial durchsetzten Einsatzkörper, dessen unterer, aussen hafterhöhend profilierter Endteil durch mehrere an ihren En- den offene Längsschlitze in einwärts federnde Arme unterteilt ist, die nach dem Einführen des Einsatz- körpers in die Bohrung durch ein in der Bohrung verschiebbares Spreizelement gespreizt werden, das durch einen Gewindebolzen gegen das untere Ende der Arme vortreibbar ist. Gewindeeinsätze der genannten
Art werden häufig verwendet, um Bauteile aus verhältnismässig weichen Stoffen, wie z. B. Kunststoff,
Spritzgussmetall, Holz od. dgl. mit Innengewinden zu versehen.
Bei einem bekannten Gewindeeinsatz der genannten Art tragen die federnden Arme an ihren freien Enden radial nach aussen ragende, niedrige Ringleistenteile, die beim Spreizen der Arme in die Wand der Bohrung des Bauteils hineingedrückt werden, um den Gewindeeinsatz in axialer Richtung und gegen Verdrehen in der Bohrung festzuhalten. Durch die in das Material des Werkstückes nur seicht eingreifenden Ringleistenteile kann hiebei der Gewindeeinsatz in axialer Richtung genügend fest verankert werden, weil erfahrungsgemäss solche Gewindeeinsätze nach ihrer Befestigung in der Bohrung einem axialen Zug nur im geringen Ausmass und axialen Druckkräften überhaupt nicht unterworfen werden.
In Verdrehungsrichtung werden hingegen auf die Gewindeeinsatze sowohl beim Festziehen als auch beim Lösen der in die Gewinde eingeschraubten Schrauben sehr grosse Kräfte ausgeübt. Gegen Verdrehung ist aber der vorstehend beschriebene bekannte Gewindeeinsatz kaum gesichert, weil das zwischen je zwei benachbarten Ringleistenquadranten stehenbleibende Material hiefür nicht ausreicht. Zur Verbesserung der Haftfestigkeit in Umfangsrichtung ist deshalb vorgeschlagen worden, die Ringleisten zu verzahnen. Infolge der geringen Zahntiefe kann aber dadurch keine nennenswerte Erhöhung der Verankerungswirkung gegen Verdrehung des Gewindeeinsatzes in der Werkstückbohrung erzielt werden.
Bei einem andern bekannten Gewindeeinsatz der eingangs beschriebenen Art ist an der Aussenfläche des Einsatzes eine Rändelung angebracht, durch die aber wegen ihrer geringen Tiefe der Gewindeeinsatz weder in axialer Richtung noch in Umfangsrichtung genügend fest in der Bohrung des Werkstückes verankert werden kann.
Die vorstehend angeführten Mängel und Nachteile der beschriebenen bekannten Gewindeeinsätze werden gemäss der Erfindung vollkommen dadurch behoben, dass bei einem Gewindeeinsatz der eingangs erläuterten Art der obere Teil des Einsatzkörpers als verbreiterter, in eine Erweiterung des Einganges der Werkstückbohrung einführbarer Kopfteil mit in den weichen Werkstoff eingreifenden Vorsprüngen oder Ansätzen zur Verankerung des Gewindeeinsatzes gegen Verdrehen ausgebildet ist.
Infolge dieser Ausbildung wird der erfindungsgemässe Gewindeeinsatz auch gegen sehr starke Verdrehungskräfte in der Bohrung des Werkstückes festgehalten, weil die, an dem verbreiterten Kopfteil angeordneten Vorsprünge oder Ansätze ausreichend gross bemessen sein können, so dass die Vorsprünge an relativ grossen Flächen gegen Verdrehen abgestützt sind und das zwischen den Vorsprüngen befindliche Material der Wand der Bohrung durch die Vorsprünge oder Ansätze auch grossen Abscherkräften standhält.
Der verbreiterte Kopfteil des Gewindeeinsatzes kann zwecks Anpassung an den Verwendungszweck verschiedenartig ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der verbreiterte Kopfteil die Form eines zylindrischen Flansches, der an seiner Unterseite mehrere in den weichen
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Werkstoff des Bauteils einpressbare, vorzugsweise dornartige Vorsprünge aufweist. Bei einer andern bevor- zugten Ausführungsform hat der Kopfteil einen Vieleckquerschnitt.
Die Erfindung wird nachstehend, unter Bezugnahme auf einige in der Zeichnung veranschaulichte
Ausflihrungs- und Verwendungsbeispiele, näher erläutert. Die Fig. l bis 4 zeigen eine erste Ausführungs- form des erfindungsgemässen Gewindeeinsatzes, der in Fig. 1 in Seitenansicht, in Fig. 2 in Draufsicht, in Fig. 3 im Axialschnitt und in Fig. 4 im Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3 dargestellt ist. Fig. 5 zeigt einen in einer Bohrung eines Bauteils befestigten Gewindeeinsatz nach den Fig. 1 bis 4. Die Fig. 6 und 7 zeigen in etwas verallgemeinerter Darstellung eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Gewindeeinsatzes und ein Verwendungsbeispiel derselben in Seitenansicht bzw. im Axialschnitt.
In den Fig. 8 und 9 ist in Seitenansicht bzw. im Axialschnitt eine bevorzugte Ausbildung des in Fig. 6 gezeigten Gewindeeinsatzes vor bzw. nach dem Einbau in ein Werkstück dargestellt und Fig. 10 veranschaulicht im Axialschnitt den in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Gewindeeinsatz bei einer besonderen Verwendung.
Der in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Gewindeeinsatz 12 hat die Form eines im wesentlichen zylindrischen Einsatzkörpers 13, der eine axiale Gewindebohrung 14 aufweist und an seinem unteren Endteil durch mehrere, beim dargestellten Ausführungsbeispiel vier, an ihren Enden offene Längsschlitze 16 in nach einwärts federnde Arme 15 unterteilt ist. Diese Arme sind an ihren Aussenflächen mit einer die Haftrei- bung erhöhenden Profilierung, z. B. einer Rändelung 22, versehen und weisen innen eine Fortsetzung 14a der axialen Gewindebohrung 14 auf. Vor dem Spreizen der Arme 15 ist deren Aussendurchmesser kleiner als der Aussendurchmesser des zylindrischen Einsatzkörpers 13. In der Gewindebohrung ist ein scheibenförmiges Spreizelement 17 axial verschiebbar, dessen Dicke erheblich kleiner ist als die Länge des Gewindeeinsatzes.
Das Spreizelement 17 hat einen kreisrunden Mittelteil, dessen Aussendurchmesser nur wenig kleiner als der Innendurchmesser des Gewindes 14 im Einsatzkörper 13 ist. Der Mittelteil des Spreizelementes 17 trägt an seinem Umfang radial nach aussen ragende Führungsnasen 18, die in die als Führungen für das Spreizelement 17 dienenden Längsschlitze 16 zwischen den federnden Armen 15 eingreifen.
Gemäss der Erfindung trägt der Einsatzkörper 13 an seinem oberen Teil einen verbreiterten Kopfteil, der beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. l bis 5 als Kopfteil 23 mit vieleckigem Querschnitt ausgebildet ist. Dieser Kopfteil besteht mit dem Einsatzkörper 13 aus einem Stück und kann auf seiner ganzen Länge vom Gewinde 14 durchsetzt sein oder eine glatte Bohrung haben, deren Durchmesser mindestens so gross wie der Gewindeaussendurchmesser sein muss. Zur Aufnahme des Kopfteiles 23, der nach den Fig. l und 2 die Umrissform eines regelmässigen Sechseckes hat, aber auch eine andere Querschnittsform haben kann, ist im Bauteil am oberen Ende der zur Aufnahme des Einsatzkörpers 13 bestimmten Bohrung 19 eine der Querschnittsform des Kopfteiles entsprechend geformte und bemessene Ausnehmung 24 (Fig. 5) vorgesehen.
Gewindeeinsätze der in den Fig. l bis 5 gezeigten Form eignen sich besonders vorteilhaft zum Einbau in Werkstücke, die infolge gleichbleibender Anordnung der Bohrungen für die Gewindeeinsätze in grosser Zahl durch Pressen oder Giessen aus Kunststoff oder Spritzgussmetall hergestellt werden können, weil hiebei die Bohrung und die vieleckige Ausnehmung für den Kopfteil des Gewindeeinsatzes beim Pressen'oder Giessen des Bauteils in einem Arbeitsgang mitgeformt werden können.
Nach dem Einsetzen des Einsatzkörpers 13 in die vorbereitete Bohrung 19 des Werkstückes aus relativ weichem Werkstoff 20 wird das Spreizelement 17 durch ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Werkzeug, z. B. durch einen in die Gewindebohrung 14 einschraubbaren Druckstift, in der Gewindefortsetzung 14a zum freien Ende 21 der federnden Arme 15 vorgeschoben. Hiebei werden durch den Mittelteil und die Nasen 18 des Spreizelementes 17 die federnden Arme 15 auseinander gespreizt und mit grosser Haftreibung an die Wand der Bohrung 19 angepresst, wobei die Grate der Rändelung 22 in den Werkstoff 20 des Bauteiles eingedrückt werden und der Gewindeeinsatz in axialer Richtung ausreichend fest im Werkstück verankert wird.
Beim Einbau des Gewindeeinsatzes in eine Bohrung, deren Tiefe grösser ist als die Länge des Einsatzkörpers darf natürlich das Spreizelement niemals über das untere Ende der federnden Arme herausgedrückt werden, weil dann die Arme unter Aufhebung der Haftreibung an der Wand der Bohrung wieder in ihre Anfangsstellung zurückfedern würden.
Durch die grossflächige Anlage der Seitenflächen des Kopfteiles 23 an den Wänden der passend geformten Ausnehmung 24 im Werkstück kann der Gewindeeinsatz auch bei Anwendung sehr grosser Drehkräfte im Werkstück nicht gelockert oder verdreht werden.
Bei einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Gewindeeinsatzes, bei dem der Einsatzkörper 13, die federnden Arme 15 und das Spreizelement 17 in gleicher Weise wie beim Gewindeeinsatz nach den Fig. l bis 4 ausgebildet sind, hat der verbreiterte Kopfteil die Form eines zylindri-
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schen Flansches 25, der gemäss den Fig. 8 und 9 an seiner Unterseite mehrere domartige Vorspringe 26 aufweist. Der Flansch 25 kann in einer passenden Ausnehmung 24a des Bauteils 20a liegen, in deren Bo- denfläche die Vorsprünge 26 hineingedrückt werden, um den Gewindeeinsatz gegen Verdrehen zusichern.
Der Flansch 25 kann aber auch mit seiner Unterseite auf der oberen Fläche des Bauteils 20a oder einer auf den Bauteil aufgelegten Belagplatte 27 (Fig. 7) aufliegen, wobei die Vorsprünge 26 direkt oder durch die
Belagplatte 27 hindurch in das Material des Bauteils 20a eingreifen können.
Wenn bei der Anordnung nach Fig. 7 eine Durchiochung der Belagplatte 27 durch die Vorsprünge 26 unerwünscht ist, so kann eine Verankerung des Gewindeeinsatzes gegen Verdrehen auch dadurch erzielt werden, dass bei einem Gewindeeinsatz der in Fig. 6 dargestellten allgemeinen Form der an die Untersei- te des Flansches 25 anschliessende Teil des zylindrischen Einsatzkörpers 13 nach Art des Kopfteiles 23 des
Gewindeeinsatzes nach Fig. l ausgebildet wird.
Die Gewindeeinsätze mit einem flanschförmigen Kopfteil 25 werden in gleicher Weise wie die Ge- windeeinsätze mit einem vieleckigen Kopfteil 23 nach Fig. l im Bauteil befestigt.
Gewindeeinsätze mit einem flanschförmigen Kopfteil eignen sich besonders gut zum Einbau in Werk- stücke, die entweder in Einzelfertigung hergestellt werden müssen oder bei denen wegen unterschiedlicher
Anordnung der Gewindeeinsätze im Bauteil die Bohrungen und daher auch die Ausnehmungen für den
Kopfteil nicht geformt werden können, sondern durch Bohren hergestellt werden müssen. Bei aufliegen- dem Flansch genügt eine glatte Bohrung und bei versenktem Flansch kann die erforderliche Ausnehmung ebenfalls leicht unter Verwendung eines Bohrwerkzeuges, gegebenenfalls in einem Arbeitsgang mit der
Hauptbohrung hergestellt werden.
Wie Fig. 10 zeigt, kann eine Belagplatte 27 auch bei Verwendung eines Gewindeeinsatzes mit einem vieleckigen Kopfteil 23 am Bauteil 20 befestigt werden. Bei dieser Anordnung ist die Tiefe der Ausneh- mung 24a für den Kopfteil 23 kleiner als dessen Höhe, so dass er etwas über die obere Fläche der Belagplatte 27 herausragt und in eine Ausnehmung an der Unterseite einer Deckscheibe 28 eingreift, wodurch diese beim Festziehen der Schraube 29 gegen Verdrehen festgehalten wird.
Der erfindungsgemässe-Gewindeeinsatz bietet ausser der sehr widerstandsfähigen Verankerung gegen
Verdrehen im Werkstück noch den weiteren Vorteil, dass bei seinem Einbau in tiefe und durchgehende Bohrungen nicht auf die Einhaltung einer vorbestimmten Einbautiefe geachtet werden muss, weil der verbreiterte Kopfteil 23 oder 25 einen Anschlag bildet, der die Einsatztiefe automatisch begrenzt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gewindeeinsatz zum Einbau in eine Bohrung eines aus einem verhältnismässig weichen Werkstoff bestehenden Bauteils mit einem von einem Innengewinde axial durchsetzten Einsatzkörper, dessen unterer, aussen hafterhöhend profilierter Endteil durch mehrere an ihren Enden offene Längsschlitze in einwärts federnde Arme unterteilt ist, die nach dem Einführen des Einsatzkörpers in die Bohrung durch ein in der Bohrung verschiebbares Spreizelement gespreizt werden, das durch einen Gewindebolzen gegen das untere Ende der Arme vortreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil des Einsatzkörpers (13) als verbreiterter,
in eine Erweiterung des Einganges der Werkstückbohrung einführbarer Kopfteil mit in den weichen Werkstoff eingreifenden Vorsprüngen oder Ansätzen zur Verankerung des Gewindeeinsatzes gegen Verdrehen ausgebildet ist.