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Die Erfindung betrifft einen Gewindeeinsatz für Kunststoff-Direktverschraubungen von zwei Bauteilen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gewindeeinsatzes.
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Gewindeeinsätze für Direktverschraubungen in Kunststoffbauteilen mit glatter und ebener Bundfläche als Anlagefläche sind bereits bekannt. Der Nachteil besteht darin, dass beim Lösen der Schraubverbindung über das Innengewinde im Gewindeeinsatz ein ungewünschtes Lösen des Gewindeeinsatzes aus dem Kunststoffbauteil auftritt.
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Aus der
DE 10 2016 125 664 A1 ist beispielsweise ein Gewindeeinsatz mit integrierten Minirampen zur Verhinderung von ungewolltem Ausdrehen offenbart. Hierbei umfasst ein Befestigungseinleger aus Kunststoff mit einer T-förmigen Konfiguration bestehend aus einer Einlegescheibe und einem an der Einlegescheibe befestigten hohlzylindrischen Schaft. Die Einlegescheibe weist mehrere außermittig angeordnete Durchgangsöffnungen auf, von denen mindestens eine einen vollständig umlaufenden oder einen abschnittsweise umlaufenden Randvorsprung aufweist, der als Verzahnung ausgebildet ist und sich einseitig oder beidseitig über die jeweilige Befestigungsseite der Einlegscheibe hinaus erstreckt. Diese Verzahnung sorgt für eine zusätzliche formschlüssige Verbindung beziehungsweise Fixierung des Befestigungseinlegers in einem vorzugsweise faserverstärkten Verbundmaterial.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gewindeeinsatz derart weiterzuentwickeln, dass eine Verschraubung von zwei Bauteilen aneinander besonders effizient und verlässlich durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird mittels eines Gewindeeinsatzes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mittels eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Gewindeeinsatzes gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gewindeeinsatzes sind als vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei die Mittel des Gewindeeinsatzes zur Durchführung der Verfahrensschritte eingesetzt sind. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Gewindeeinsatz für Kunststoff-Direktverschraubungen von zwei Bauteilen, mit einem Gewindeteil, welches zylindrisch ausgebildet ist und ein Innengewinde aufweist, zum Verschrauben einer Schraube und mit wenigstens einer außenumfangsseitigen Auskragung, welche um den Gewindeteil herum ausgebildet ist und zur Beabstandung der zwei Bauteile zueinander angewendet wird. Auf der Auskragung ist wenigstens ein Keilelement zur Verzahnung der Auskragung an einem der Bauteile während des Eindrehvorgangs des Gewindeeinsatzes angeordnet. Mit anderen Worten wird mittels des Gewindeeinsatzes eine Beabstandung von zwei Bauteilen bereitgestellt, wobei mittels Verschrauben einer Schraube in dem Gewinde des Gewindeeinsatzes die zwei Bauteile aneinander befestigt werden. Um bei einem Lösen der Schraube, das heißt bei einem Entgegendrehen in Drehrichtung, ein Versetzen des Gewindeeinsatzes zu vermeiden und somit ein Verdrehen des Gewindeeinsatzes oder ein Lösen des Gewindeeinsatzes zu vermeiden, werden die Keilelemente als Verzahnungen angewendet, das heißt die Keilelemente werden an einem der Bauteile angebunden, beziehungsweise die Keilelemente greifen in das Material des einen Bauteils ein, wodurch das Verdrehen des Gewindeeinsatzes vermieden wird.
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Um die Aufgabe der Erfindung zu lösen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das wenigstens eine Keilelement rampenförmig mit einer Schräge ausgebildet ist, wobei ein erstes Ende der Schräge an eine Ebene der Auskragung übergeht und ein zweites Ende der Schräge eine vorgegebene Höhe aufweist, wodurch insbesondere das Keilelement somit als Rampe ausgebildet ist. Hierbei soll die Rampenförmigkeit als die Verzahnung angewendet werden, wobei die vorgegebene Höhe der zweiten Schräge das Eingreifen des Materials des Keilelements in eines der Bauteile vorgibt. Umso geringer die Höhe ist, umso weniger Eingriff wird ermöglicht, wobei anders herum genau eine höhere Höhe ein stärkeres Eingreifen wiedergibt. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass eine höhere Höhe eine schrägere Schräge darstellt, wodurch auch eine höhere Kraft angewendet werden muss, um den Gewindeeinsatz einzudrehen und somit die Keilelemente derart zu beanspruchen, dass diese in eines der beiden Bauteile eingreift. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass die Keilelemente das Ausdrehen oder das Lösen des Gewindeeinsatzes während eines Ausschraubens der Schraube verhindern, wodurch eine höhere Sicherheit des Gewindeeinsatzes und somit des Haltens des Gewindeeinsatzes an den Bauteilen ermöglicht wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Ende der Schräge in Eindrehrichtung des Gewindeeinsatzes vor dem zweiten Ende angeordnet ist, wodurch das Eindrehen des Gewindeeinsatzes vereinfacht wird, das Ausdrehen wird jedoch durch das Eingreifen der jeweiligen Keilelemente in eines der Bauteile erschwert. Dadurch wird das Halten des Gewindeeinsatzes an der vorgesehenen Stelle verstärkt ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das rampenförmige Keilelement während eines Eindrehens des Gewindeeinsatzes komprimierbar und verformbar ist. Hierbei ist es vorgesehen, dass das Keilelement aus einem dementsprechend komprimierbaren und verformbaren Material ausgebildet ist, wodurch eine Nachgebtoleranz beziehungsweise ein Nachgeben ermöglicht wird, insbesondere wird somit beim Eindrehen weniger Kraft benötigt und die Keilelemente können sich besser an das Material des anzuschraubenden Bauteils anpassen. Ebenso ist eine solche Verformbarkeit möglich, um beispielsweise beim Ausdrehen des Gewindeeinsatzes mittels einer vorgegebenen Kraft eine Beschädigung des Bauteils zu vermeiden, da die komprimierbaren und verformbaren Keilelemente verformt werden und das Bauteil, welches ein härteres Material aufweist, nicht oder nur gering beschädigt wird.
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Ebenso vorteilhaft hat sich eine weitere Ausgestaltung der Erfindung erwiesen, in welcher eine Vielzahl von Keilelementen außenumfangsseitig um das Gewindeteil herum auf der Auskragung angeordnet ist, insbesondere in einem vorgegebenen gleichmäßigen Abstand. Dadurch ist es möglich, die Auskragung und somit den Gewindeeinsatz an der vorgesehenen Stelle an dem Bauteil zu befestigen, wobei die Vielzahl von Keilelementen eine stärkere Befestigung und somit ein besseres Halten des Gewindeeinsatzes ermöglicht. Schließlich ist es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Gewindeeinsatz und das wenigstens eine Keilelement einteilig ausgebildet sind. Durch die Einteiligkeit des Gewindeeinsatzes ist es möglich, insbesondere den Gewindeeinsatz in einem einfachen Herstellungsverfahren zu gestalten, wobei es vorgesehen ist, beispielsweise den Gewindeeinsatz aus einem Kunststoff bereitzustellen, wodurch die Herstellungskosten reduziert sind. Insbesondere kann dadurch eine Vielzahl von Gewindeeinsätzen in einer schnelleren Form beziehungsweise in einem schnelleren Herstellungsverfahren ausgebildet werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gewindeeinsatzes nach dem ersten Aspekt, wobei der Gewindeeinsatz mit dem wenigstens einen Keilelement durch Materialverpressung hergestellt wird. Insbesondere ist es mittels der Materialverpressung möglich, ein kostengünstiges Herstellungsverfahren bereitzustellen, mittels welchem eine Vielzahl von Gewindeeinsätze schnell herstellbar ist. Insbesondere wird hierbei ein Material angewendet, welches wenigstens teilweise nachgibt oder verformbar ist, um insbesondere, bei Anwendung eines höheren Drehmoments, eines der Bauteile nicht zu beschädigen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gewindeeinsatzes für eine Kunststoff-Direktverschraubung;
- 2 eine Draufsicht der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gewindeeinsatzes; und
- 3 eine Perspektivansicht der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gewindeeinsatzes.
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In den Fig. sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt einen Querschnitt einer ersten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gewindeeinsatzes 10 für Kunststoff-Direktverschraubungen von zwei Bauteilen 12, 14, welche aneinander verschraubt werden, insbesondere mittels einer Schraube 17, welche in ein Gewinde des Gewindeteils 15 verschraubbar ist. Dementsprechend weist der Gewindeeinsatz 10 den Gewindeteil 15 und wenigstens eine außenumfangsseitige Auskragung 16 zur Beabstandung der zwei Bauteile 12, 14 zueinander auf. Auf der Auskragung 16 ist wenigstens ein Keilelement 18 zur Verzahnung der Auskragung 16 an einem der Bauteile 12, 14 während eines Eindrehvorgangs angeordnet.
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2 zeigt eine Draufsicht der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gewindeeinsatzes 10, wobei auf einer Ebene E der Auskragung 16 eine Vielzahl von Keilelementen 18 dargestellt wird, welche außenumfangsseitig um das Gewindeteil 15 herum auf der Auskragung 16 angeordnet sind.
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3 zeigt eine Perspektivansicht der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gewindeeinsatzes 10, bei welchem die Vielzahl von Keilelementen 18 dargestellt ist. Hierbei sind die jeweiligen Keilelemente 18 rampenförmig ausgebildet, wobei ein Keilelement 18 mit einer Schräge 20 ausgebildet ist. Ein erstes Ende 22 der Schräge 20 geht in eine Ebene E der Auskragung 16 über, und ein zweites Ende 24 der Schräge 20 weist eine vorgegebene Höhe H auf. Hierbei ist es vorgesehen, dass das erste Ende 22 der Schräge 20 in Eindrehrichtung R des Gewindeeinsatzes 10 vor dem zweiten Ende 24 angeordnet ist, wodurch das Eindrehen des Gewindeeinsatzes 10 vereinfacht wird. Das rampenförmige Keilelement 18 ist während des Eindrehens des Gewindeeinsatzes 10 komprimierbar und verformbar beziehungsweise es weist ein Material auf, welches komprimierbar und verformbar ist. Dadurch ist es möglich, beim Eindrehen des Gewindeeinsatzes 10 die Kraft, die zwischen der Auskragung 16 und einem der Bauteile 12, 14 entsteht, auf die jeweiligen Keilelemente 18 zu übertragen, welche nun komprimiert und/oder verformt werden. Insbesondere ist es hierbei vorgesehen, dass bei einem Ausdrehen der Schraube 17 ein Ausdrehen des Gewindeeinsatzes 10 vermieden wird, wodurch der Gewindeeinsatz 10 in dem dafür vorgesehenen Bereich ungedreht bestehen bleibt. Hierfür verzahnen sich die jeweiligen Keilelemente 18 an eines der Bauteile, wobei durch die Verformung beziehungsweise durch die Komprimierung bei einem höheren Drehmoment die jeweiligen Keilelemente 18 verschleißen, und nicht die
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Bauteile 12, 14 beziehungsweise diese werden nicht beschädigt. Insbesondere sind der Gewindeeinsatz und die jeweiligen Keilelemente 18 einteilig ausgebildet, wodurch es erfindungsgemäß vorgesehen ist, ein Herstellungsverfahren anzuwenden, welches beispielsweise eine Materialverpressung ist. Insbesondere soll hier eine Drehmomentbelastung auf dem Gewindeeinsatz 10 durch die jeweiligen Keilelemente 18 abgefedert werden. Dadurch bleibt der Gewindeeinsatz 10 unverdreht beim Ausdrehen der Schraube 17.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gewindeeinsatz
- 12
- Bauteil
- 14
- Bauteil
- 15
- Gewindeteil
- 16
- Auskragung
- 17
- Schraube
- 18
- Keilelement
- 20
- Schräge
- 22
- erstes Ende
- 24
- zweites Ende
- E
- Ebene
- R
- Eindrehrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016125664 A1 [0003]
