-
Die
Erfindung bezieht sich auf einen Gewindeeinsatz einer Einrichtung
zum lösbaren
Verbinden zweier z. B. plattenförmiger
Bauteile, wie Platten, Hohlbauteilen, Formteilen, Rohren etc. nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Aus
der
DE 695 03 312
T2 ist ein derartiger als Käfigmutter bezeichneter Gewindeeinsatz
bekannt. Um einen Voreinbau der Mutter in ihrem Käfig in schneller
Weise und ohne besondere Schwierigkeit zu gestatten, hat die Öffnung in
der oberen Stützplatte
eine der Gestalt der Mutter mit Flügeln etwa entsprechende längliche
Gestalt.
-
Der
erfindungsgemäße Gewindeeinsatz
ist nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere für den Einsatz
an empfindlichen Bereichen, wie faserverstärkten Kunststoffkomponenten
bestimmt. Durch einen solchen Gewindeeinsatz müssen hohe Kräfte übertragen
werden. Dennoch muss sowohl während
der Installation als auch im Betrieb eine Beschädigung derart empfindlicher
Bauteile vermieden werden. Es gibt unterschiedliche andere Techniken, um
Gewindeeinsätze
zu befestigen. Aufgrund der hohen Steifigkeit und Festigkeit faserverstärkter Bauteile
scheiden diese Techniken, wie z. B. das Ultraschall-Fügen oder ein rein mechanisches
Einpressen, für
solche Werkstoffe aus. Für
die sogenannten Blindmontage sind Blindnietmuttern bekannt. Hierbei wird
jedoch während
der Montage eine Radialkraft auf die Aufnahmebohrung des Bauteils
ausgeübt, welche
empfindliche Kanten der Aufnahmebohrung so belastet, dass eine Schädigung des
Bauteils verursacht wird. Bei glasfaserverstärkten Bauteilen führt starke
Beanspruchung z. B. zu einer Zerstörung der Harzbindung und einem
Delaminieren.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Gewindeeinsatz der eingangs
genannten Art vorzuschlagen, der es erlaubt, ohne Beschädigung des
aufnehmenden Bauteils, auch wenn dieses aus empfindlichem Material,
wie glasfaserverstärktem Kunststoff,
besteht, hohe Belastungen einzuleiten und dabei eine einfache, schnelle
und prozesssichere Vormontage an dem einen Bauteil zu ermöglichen. Die
Befestigung soll von einer Seite aus (Blindmontage) möglich sein.
Es sollen ferner hohe Drehmomente und Auszugskräfte übertragbar sein, wobei während der
Montage und im Betrieb ein Delaminieren des Bauteilmaterials vermieden
wird.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Gewindeeinsatz gemäß Anspruch
1 gelöst.
-
Wenn
in diesem Zusammenhang der Einfachheit halber nur von ”Gewindeeinsatz” die Rede ist,
so muss dies nicht bedeuten, dass der Einsatz tatsächlich ein
Gewinde aufweist. Es können
auch an dem Einsatz statt eines Gewindes andere Befestigungsmittel,
wie Nockenbahnen oder dgl. vorgesehen sein, welche mit einem Verbindungsbolzen
als Gegenstück
zur Vervollständigung
der Verbindungseinrichtung in Wirkverbindung treten.
-
Mit
der Erfindung wird also ein vorzugsweise einteilig vorgefertigter,
zweiteiliger Gewindeeinsatz vorgeschlagen, welcher im Wesentlichen
aus einer Führungshülse und
dem eigentlichen Mutternkörper besteht,
welcher entweder eine Gewindebohrung für die Aufnahme eines Gewindebolzens,
eine Nockenbahn für
die Aufnahme eines entsprechenden Nockenzapfens, oder dgl. Verbindungsmittel,
aufweist. Führungshülse und
Mutternkörper
sind bevorzugt unverlierbar vormontiert, bspw. dadurch, dass sie
zunächst
einteilig ausgebildet, aber für
die Montage z. B. durch Aufwenden einer Kraft, wie Mutternkörper eines
Drehmomentes, voneinander trennbar sind. Es ist auch eine Presspassung
oder Verras tung zwischen Führungshülse als
Vormontage möglich.
Der Mutternkörper
ist mittels z. B. zweier diametral einander gegenüber liegender
Flügel
in dementsprechend zwei Führungsnuten,
welche zwischen den Konturenelementen der Führungshülse gebildet sind, verdrehsicher
geführt
und in der Führungshülse axial
beweglich.
-
Zur
Montage des Gewindeeinsatzes in das Formloch des einen Bauteils
tauchen die beiden Flügel
des Mutternkörpers
durch die entsprechenden Aussparungen des Formlochs hindurch, in
welche dann die gegenüber
den Flügeln
winkelversetzten Konturenelemente der Führungshülse eingreifen sollen. Der
Gewindeeinsatz wird sodann um den Winkelversatz von vorzugsweise
um 90° so
verdreht, bis die Konturenelemente in die Aussparungen des Formloches
des einen Bauteils einrasten. Hierdurch hintergreifen dann die Flügel des
Mutternkörpers
das eine Bauteil, in welchen der Gewindeeinsatz eingeführt worden
ist. Sodann kann der Mutternkörper
mit den Flügeln,
z. B. mittels eines Schraubwerkzeuges, axial gegen das Bauteil gezogen
werden. Zwischen den Flügeln
des Mutternkörpers
und der Führungshülse entsteht
eine Presspassung oder Verrastung, wodurch der installierte Gewindeeinsatz
verlier- und transportsicher montierbar ist. Während sich die Führungshülse mit
ihrem Kragen auf der Außenseite
des einen Bauteils abstützt,
greifen also nach der Vormontage die zwei Konturenelemente der Führungshülse in entsprechend
geformte Aussparungen des Formloches dieses einen Bauteils der miteinander
zu verbindenden Bauteile ein, sodass die Führungshülse dort gegenüber diesem
Bauteil verdrehsicher positioniert ist.
-
Der
erfindungsgemäße Aufbau
des Gewindeeinsatzes erlaubt so innerhalb des vorgegebenen Axialspieles
zwischen Mutternkörper
und Führungshülse die
Anwendung bei Bauteilen unterschiedlicher Wandstärken. Bei der Endmontage des
zweiten Bauteils leiten die Flügel
des Mutternkörpers
durch die Vorspannung der Drehverbindung, insbesondere Schraubverbindung,
die Kräfte
flächig von
unten in die entsprechende Struktur ein. Die Dimensionierung der
Flächen
der Flügel
ist dabei so gewählt,
dass die maximal zulässige
Flächenpressung
des jeweiligen Bauteilmaterials nicht überschritten wird.
-
Die
Konturenelemente und die Flügel
sind vorzugsweise zueinander deckungsgleich, aber um einen Drehwinkel
von z. B. 90° zueinander
versetzt. Auf diese Weise kann der Gewindeeinsatz leicht durch das
Formloch in das eine Bauteil eingesetzt werden, um eine Drehsicherung
des Gewindeeinsatzes an diesem einen Bauteil mittels der Konturenelemente
und eine großflächige Abstützung mittels
der Flügel
zu erreichen.
-
Der
Mutternkörper
mit den Flügeln
kann vorteilhafterweise schon zur Vormontage in Presspassung und/oder
Verrastung mit der Führungshülse gebracht
sein, um die Montage noch zu vereinfachen.
-
Es
ist ferner möglich,
Führungshülse und Mutternkörper zunächst einteilig
auszuführen,
wenn diese durch Kraftanwendung, z. B. durch Anwendung eines Drehmomentes,
voneinander trennbar sind, was bei einer Fertigung aus Kunststoff
einfach bewerkstelligt werden kann.
-
Die
Montageposition kann auf einfach Weise dadurch erreicht werden,
dass der von den axialen Führungsnuten
durchbrochene Mantel der Führungshülse Federarme
für die
Halterung des Mutternkörpers
aufweist, indem sie den Mutternkörper
axial in Richtung des einen Bauteils drücken.
-
Dabei
können
die einander zugewandten Kanten der Federarme als Schrägen ausgebildet sein,
welche in Richtung des Kragens konisch auseinanderlaufen. Auf diese
Weise kann der Mutternkörper
einfach über
die Schrägen
in Richtung des Kragens gedrückt
werden.
-
Es
ist aber auch möglich,
dass die Federarme den Mutternkörper
in seiner Vormontageposition, z. B. mit ihren freien, dem Kragen
zugewandten Enden, abstützen.
Diese Abstützung
erfolgt vorteilhafterweise an den Flügeln des Mutternkörpers.
-
Um
den Anforderungen an Stabilität
und Federelastizität
gerecht zu werden, kann die Führungshülse aus
einer Metall-Kunststoff-Verbindung bestehen. Dabei können insbesondere
der Kragen zur Aufnahme der Flächenpressung
aus Metall, z. B. einem Metallstanzteil, und der Mantel der Führungshülse, insbesondere
die Federarme, aus Kunststoff bestehen. Dabei kann der Kragen aus
Metall mit dem übrigen
Teil der Führungshülse aus
Kunststoff verklinkt sein.
-
Der
Mutternkörper
kann wahlweise ein Gewinde, eine Nockenbahn oder dgl. Befestigungsmittel aufweisen.
-
Zur
Vereinfachung der Montage kann die z. B. mit einem Ende versehenen
Durchtrittsöffnung des
Mutternkörpers
eingangsseitig eine Zentrierfase aufweisen.
-
Zur
Erlangung einer definierten (niedrigen) Reibung kann das Mutterngewinde
oder dgl. Befestigungsmittel mit einem Gleitlack ausgestattet sein.
-
Zur
sicheren Positionierung bei der Montage kann der Gewindeeinsatz
an dem Kragen mindestens eine ebene Seitenfläche aufweisen.
-
Weitere
Ziele, Ausbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
beiliegenden Zeichnung.
-
Es
zeigen:
-
1a einen
die Erfindung aufweisenden Gewindeeinsatz in Ansicht von schräg oben,
-
1b den
Gewindeeinsatz nach 1a in Ansicht von schräg unten,
-
2a in
Seitenansicht ein Bauteil, in welches nebeneinander zwei erfindungsgemäße Gewindeeinsätze gemäß 1a und 1b eingesetzt worden
sind, wobei der linke Gewindeeinsatz den Mutternkörpern in
vormontierter und der rechte Gewindeeinsatz den Mutternkörpern in
endgültig
montierter (eingezogener) Position veranschaulicht,
-
2b die
Anordnung der beiden Gewindeeinsätze
in dem einen Bauteil gemäß 2a in Draufsicht,
-
2c einen
Schnitt A-A durch den rechten Gewindeeinsatz in 2a,
-
2d in
Ansicht schräg
von unten die in dem einen Bauteil montierten Gewindeeinsätze gemäß 2a,
wobei sich der Mutternkörper
des linken Gewindeeinsatzes wiederum in seiner axial vorstehenden
Position und in dem rechten Gewindeeinsatz in seiner axial eingezogenen
Position befindet, in welcher Führungshülse und
Mutternkörper
zwischen sich einen Presssitz bilden,
-
3a in
Seitenansicht eine Gewindeeinsatz nach der Erfindung gemäß einer
anderen Ausführungsform,
-
3b den
Gewindeeinsatz gemäß 3a in
Draufsicht,
-
3c den
Gewindeeinsatz gemäß 3a in
einer Seitenansicht senkrecht zu der Seitenansicht von 3a,
-
3d den
Gewindeeinsatz gemäß 3a in
Ansicht von schräg
unten,
-
4 in
Draufsicht das eine Bauteil zur Veranschaulichung des in ihm vorgesehenen
Formloches,
-
5a eine
Darstellung entsprechend 3a für eine noch
weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gewindeeinsatzes,
-
5b eine
Darstellung entsprechend 3b für den Gewindeeinsatz
gemäß 5a,
-
5c eine
Darstellung entsprechend 3c für den Gewindeeinsatz
gemäß 5a,
und
-
5d den
Gewindeeinsatz gemäß 5a in
Ansicht von schräg
oben.
-
Der
Gewindeeinsatz gemäß der zeichnerischen
Darstellungen ist Bestandteil einer Einrichtung zum lösbaren Verbinden
wenigstens zweier Bauteile, wobei die Bauteile z. B. plattenförmig sind.
Gemäß den Darstellungen
in den 1a bis 5d wird
ein solcher Gewindeeinsatz in dem dargestellten einen Bauteil B
festgelegt, sodass ein (nicht dargestellter) weiterer Bauteil mittels
eines mit dem Gewindeeinsatz zusammenwirkenden Verbindungsbolzens
an dem ersten Bauteil B festgelegt werden kann. In den dargestellten
Ausführungsbeispielen
hat der Gewindeeinsatz ein Innengewinde 7 und der mit ihm
zusammenwirkende (nicht dargestellte) Verbindungsbolzen als Gewindebolzen
ein Außengewinde.
Es können
aber an dem Gewindeeinsatz und den Verbindungsbolzen statt Gewinde
auch andere Befestigungsmittel vorgesehen sein, wie bspw. Nockenbahnen
zur Bildung einer Art Bajonettverschlusses oder dgl..
-
Der
in den 1a bis 2d dargestellte Gewindeeinsatz
besteht im Wesentlichen aus einer Führungshülse 1 und einem in
dieser aufgenommenen Mutternkörper 2.
Die Führungshülse 1 hat
einen oberen Kragen 3, aus Stabilitätsgründen z. B. aus Metall, für das Aufliegen
auf der Außenfläche 10 des einen
Bauteils B. Auf der Unterseite des Kragens 3 befinden sich
an der im Übrigen
aus Kunststoff gefertigten Führungshülse 1 wenigstens
zwei Konturenelemente 4, welche in entsprechend gestaltete
Aussparungen A eines Formloches F (vgl. 4) des Bauteils
B eingreifen und für
Drehsicherung sorgen. Zwischen den beiden Konturenelementen 4 ist
eine axiale Führungsnut 5 für radial
nach außen
abstehende Flügel 6 des
Mutternkörpers 2 gebildet.
Die Flügel 6 sind
gegenüber
den Konturenelementen 4 dementsprechend winkelversetzt,
vorzugsweise um 90°.
Die Flügel 6 des
Mutternkörpers 2 sind
in Anpassung an die Aussparungen A des Formloches F deckungsgleich
zu den Konturenelementen 4 der Führungshülse 1, sodass sie
ohne Weiteres nacheinander durch das Formloch F mit den Aussparungen
A hindurchgeführt
werden können.
Während
Führungshülse 1 und
Mutternkörper 2 beim
Einsetzen in das Formloch F des einen Bauteils B noch eine vormontierte
Einheit bilden können,
indem sie bspw. einteilig ausgebildet sind, kann danach der Mutternkörper 2 unter
Krafteinwirkung, z. B. einem Drehmoment, von der Führungshülse 1 gelöst werden.
Bspw. mittels eines Werkzeuges kann dann der Mutternkörper 2 aus der
in den 2a und 2d links
dargestellten vorgeschobenen Position in eine in den 2a und 2d rechts
dargestellte eingezogene Montageposition überführt werden, in welcher die
Flügel 6 großflächig an
der Rückseite
des Bauteils B anliegen. In dieser Lage befinden sich Führungshülse 1 und
Mutternkörper 2 in
Presssitz oder Verrastung zueinander, sodass Verliersicherheit gegeben
ist.
-
Wie
aus 2c erkennbar, hat der Mutternkörper 2 an der Eingangsseite
seiner Durchtrittsöffnung 8 eine
Zentrierfase 9, um den Einschraubvorgang zu erleichtern.
Um eine definierte Reibung sicherzustellen, kann das in diesem Fall
vorgesehene Mutterngewinde 7 der Durchtrittsöffnung 8 mit
einem Gleitlack beschichtet sein.
-
Bei
der in den 3a bis 3d dargestellten
Ausführungsform
der Erfindung sind die die axialen Führungsnuten 5 begrenzenden
Bereiche des Mantels der Führungshülse 1 als
Federarme 12 für die
Halterung des Mutternkörpers 2 ausgebildet.
Zu diesem Zweck sind die einander zugewandten Kanten der Federarme 12 als
Schrägen
ausgebildet, welche in Richtung des Kragens 3 konisch auseinander laufen.
Auf diese Weise kann der Mutternkörper 2 über die
Schrägen
axial in Richtung des Kragens 3 bis zu einer Presspassung
oder Verrastung verschoben werden.
-
Aus 3b ist
ersichtlich, dass der Kragen 3 mit dem übrigen Teil der Führungshülse 1 Verklinkungen 14 aufweist.
-
Der
Kragen 3 hat zur Positionierung bei der Montage zwei einander
gegenüber
liegende parallele Seitenflächen 15.
-
4 veranschaulicht
die Gestalt eines Formloches F mit Aussparungen A in einem Bauteil B,
welches der verdrehsicheren Aufnahme der Führungshülse 1 mit den Konturenelementen 4 dient.
-
Bei
der in den 5a bis 5d veranschaulichten
Ausführungsform
der Erfindung weist die Führungshülse 1 von
dem dem Kragen 3 gegenüberliegenden
Ende schräg
in Richtung des Kragens 3 abgespreizte Federarme 12' auf, auf deren äußeren Enden
sich der Mutternkörper 2 mit
seinen Flügeln 6 abstützen kann,
sodass beide Teile eine Einheit bilden.
-
- 1
- Führungshülse
- 2
- Mutternkörper
- 3
- Kragen
- 4
- Konturenelement
- 5
- Führungsnuten
- 6
- Flügel
- 7
- Gewinde
- 8
- Durchtrittsöffnung
- 9
- Zentrierfase
- 10
- Außenfläche
- 11
- Rippe
- 12,
12'
- Federarme
- 13
- Kanten
- 14
- Verkleidung
- 15
- Seitenfläche
- A
- Aussparung
- B
- Bauteil
- F
- Formloch