DE1063858B

DE1063858B - Vorrichtung zur Verbindung von Maschinenelementen

Info

Publication number: DE1063858B
Application number: DEP19528A
Authority: DE
Inventors: Louis Albert Cummaro
Original assignee: Phillips Screw Co
Current assignee: Phillips Screw Co
Priority date: 1953-08-10
Filing date: 1957-10-21
Publication date: 1959-08-20

Description

Das Patent 1 035 980 betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung von Maschinenelementen, bestehend aus einem vorzugsweise mit Außengewinde versehenen Einsatzstück und einem über den nicht gewindetragenden Teil dieses Einsatzstückes aufschiebbaren Sperrglied, dessen Vorsprünge einerseits in entsprechende Ausnehmungen des Einsatzstückes eingreifen und andererseits in einen gewindelosen Teil der das Einsatzstück aufnehmenden Bohrung in einem Grundkörper eindringen, wobei das Sperrglied mit Spiel in den gewindelosen Teil der Bohrung im Grundkörper eingesetzt und mit Vorsprüngen in Form von sich von seinem Ringteil aus in axialer Richtung erstreckenden Nasen versehen ist, die mit entsprechenden Einschnitten oder Nuten des Einsatz-Stückes zusammenwirken, während die Enden der Nasen nach erfolgtem Einschrauben des Einsatzstückes in den Grundkörper beim Einbau des Sperrgliedes in an sich bekannter Weise in den Werkstoff des Grundkörpers eindringen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung und zweckmäßige Ausführungsform des Vorschlags des Hauptpatents. Sie geht ebenfalls von einer Vorrichtung zur Verbindung von Maschinenelementen aus, bestehend aus einem vorzugsweise mit Außengewinde versehenen Einsatzstück und einem Sperrglied, dessen Vorsprünge einerseits in entsprechende Ausnehmungen des Einsatzstückes eingreifen und andererseits in einen gewindelosen Teil der das Einsatzstück aufnehmenden Bohrung in einen Grundkörper eindringen, wobei das Sperrglied in den gewindelosen Teil der Bohrung im Grundkörper eingesetzt und mit Vorsprüngen in Form von sich von seinem Ringteil aus in axialer Richtung erstreckenden Nasen versehen ist, die mit entsprechenden Einschnitten oder Nuten des Einsatzstückes zusammenwirken, und besteht im wesentlichen darin, daß das Sperrglied sowohl mit axial von der Unterseite des Ringteiles sich nach unten erstreckenden und in Nuten des Einsatzstückes eingreifenden Vorsprüngen wie auch mit radialen in den Grundkörper eindringenden weiteren Vorsprüngen des Ringkörpers versehen ist. Bei der vorliegenden Erfindung wird also die Kupplung zwischen dem Sperrglied und Einsatzstück einerseits und Sperrglied und Grundkörper andererseits durch zwei verschiedene Arten von Vorsprüngen des Ringteiles bewirkt.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die mit dem Grundkörper im Eingriff stehenden Vorsprünge vorzugsweise in Form von Zähnen ausgebildet sind, die um den mehrfachen Betrag ihres Wurzelmaßes voneinander entfernt am Außenumfang des Ringteils angeordnet und mit einer in Axialrichtung schneidenden Kante versehen sind.

Vorrichtung zur Verbindung
von Maschinenelementen

Zusatz zum Patent 1 035 980

Anmelder:

Phillips Screw Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2

Louis Albert Cummaro, New York, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Weiterhin weisen die axial verlaufenden Vorsprünge einen rechteckigen Querschnitt auf, sind mit ihrer Innenfläche bündig mit der Innenfläche des Ringteils und mit ihrer Außenfläche vom Außenumfang des Ringteils zurückversetzt. Erfindungsgemäß sind die axial verlaufenden Vorsprünge länger als die Ausdehnung der Zähne in Axialrichtung, und die Zähne sind mit den Stirnflächen des Ringteils bündig ausgebildet.

Es sind Vorrichtungen zum Verankern von Befestigungselementen in Grundkörpern aus weichem Werkstoff bekannt, bei denen ein Einsatzstück in eine mit Innengewinde versehene Bohrung eingesetzt und mit Hilfe eines Sperrgliedes gegen ein Lösen der Vorrichtung gesichert ist. Hierzu ist der obere Teil des Einsatzstückes mit einer am Umfang fortlaufend angeordneten Außenverzahnung versehen, in die die Innenverzahnung eines entsprechend ausgebildeten Sperrgliedes eingreift. Am äußeren Umfang des Sperrgliedes ist ebenfalls eine fortlaufende Zahnung angeordnet, welche beim Eindrücken des Sperrgliedes mit dem Grundkörper in Eingriff tritt. Um das Aufsetzen des Sperrgliedes auf das Verbindungsteil zu erleichtern, ist am unteren Teil des Sperrgliedes ein ringförmiger Fortsatz angeordnet, dessen Innenfläche konusartig ausgenommen ist und sich nach unten erweitert. Die im Grundkörper angeordnete, mit Innengewinde versehene Bohrung ist in ihrem oberen Teil

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in einer der Höhe des Sperrgliedes entsprechenden Höhe gewindelos und hat einen etwas geringeren Durchmesser, als es dem Außendurchmesser des Sperrgliedes entspricht. Das beim Zusammenbau der Vorrichtung durch die Zähne des Sperrgliedes vom Grundkörper abgespante Material findet in unterhalb der Verzahnung des Sperrgliedes befindlichen Zwischenräumen Aufnahme. Das Einsatzstück ist zur Aufnahme eines Gewindebolzens mit Innengewinde versehen. Die Sperrung der Vorrichtung erfolgt dadurch, daß die Außen verzahnung des Einsatzstückes mit der Innenverzahnung des Sperrgliedes in Eingriff tritt, wobei das Sperrglied seinerseits mit seiner Außenverzahnung in den Grundkörper eingreift. Vorrichtungen der beschriebenen Art haben den Nachteil, daß an die Verzahnungen des Verbindungsteils wie des Sperrgliedes hinsichtlich ihrer Fertigungsgenauigkeit hohe Ansprüche gestellt werden müssen und hierdurch erhebliche Herstellungskosten entstehen. Fernerhin ist die Anordnung einer fortlaufenden Zahnung am Außenumfang des Sperrgliedes nachteilig, weil beim Einpressen des Sperrgliedes durch die Vielzahl der Zähne das Material des Grundkörpers derart zerspant wird, daß eine zufriedenstellende Sicherung gegen Relativbewegungen gegenüber dem Grundkörper nicht gewährleistet ist. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß Vorrichtungen der beschriebenen Art infolge ihrer komplizierten Ausbildungsform eine Serie von hintereinandergeschalteten Bearbeitungsvorgängen bei ihrer Herstellung erfordern, so daß sie nicht in der für die Herstellung von Massenartikeln erforderlichen einfachen Weise hergestellt werden können.

Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und ist besonders vorteilhaft, wenn derartige Befestigungselemente in Grundkörpern aus weichem Werkstoff verankert werden sollen.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfmdungsgemäßen Einsatzstückes mit dem dazugehörigen Sperrglied und die im Grundkörper ausgebildete Öffnung, in welche das Einsatzstück und das Sperrglied eingebracht werden,

Fig. 2 die Seitenansicht eines im Grundkörper eingebauten Einsatzstückes und eines Sperrgliedes nach Fig. 1, wobei ein Teil des Sperrgliedes und des Einsatzstückes im Längsschnitt dargestellt ist, und

Fig. 3 einen Teil einer Seitenansicht eines Einsatzstückes mit einem in einem Stück daran ausgebildeten Zapfen, zusammen mit dem Sperrglied nach Fig. 1 in einem Grundkörper eingebaut, wobei ein Teil des Einsatzstückes und des Sperrgliedes im Längsschnitt dargestellt ist.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Einsatzstück 10 dargestellt, das vorzugsweise aus relativ hartem Metall gefertigt ist, wie z. B. aus Stahl, Bronze, Messing oder anderem Metall, oder auch geeignetem anderen Werkstoff und welches dazu dient, in einen Grundkörper 12 aus relativ weichem Material, wie z. B. Aluminium, Magnesium oder deren Verbindungen, eingebaut zu werden. Das Einsatzstück 10 ist im wesentlichen röhrenförmig ausgebildet und hat ein über seine ganze Länge sich erstreckendes und in das Gewinde in der öffnung 16 im Grundkörper 12 passendes Außengewinde. Die öffnung 16 weist einen gewindefreien Teil 18 bestimmter Tiefe auf, dessen Zweck später erläutert werden wird. Das Einsatzstück 10 wird in die öffnung 16 eingeschraubt, bis dessen oberes Ende 20 etwas unterhalb der Oberfläche

des Grundkörpers 12 liegt. Das Einsatzstück 10 besitzt eine zentrale mit Innengewinde versehene öffnung 19, in welche ein Gewindestutzen oder ein anderer Befestigungsteil, der im Grundkörper 12 verankert werden soll, eingeschraubt werden kann.

Das Sperrglied 14 besteht aus einem Ringteil 22, der dazu dient, in dem gewindefreien Teil 18 über dem Einsatzstück eingesetzt zu werden. Das Einsatzstück 10 wird vorzugsweise so weit in den Grundkörper 12 eingeschraubt, bis sein oberes Ende 20 um die Höhe bzw. axiale Länge des Ringteils 22 unterhalb der Oberfläche des Grundkörpers liegt. Der äußere Durchmesser des Ringteils 22 ist vorzugsweise im wesentlichen gleich dem Durchmesser der zylindrischen Bohrung 18, während der Durchmesser der Ringöffnung vorzugsweise etwas größer ist, als der Kerndurchmesser des Innengewindes 19 des Einsatzstückes, so daß der Zapfen oder das Befestigungsglied, welches in das Gewinde eingeschraubt wird, frei durch den Ring hindurchgehen kann.

An den einander gegenüberliegenden Flächen des Sperrgliedes 22 und des Einsatzstückes 10 sind Mittel angeordnet, die miteinander in Eingriff kommen, um eine Relativdrehung zwischen beiden zu verhindern. Am oberen Ende 20 des Einsatzstückes 10 befindet sich eine Vertiefung, durch welche in der Wandung des Einsatzteiles diametral gegenüberliegende, bis zu einer Stirnfläche durchlaufende Schlitze oder Nuten 24, 26 ausgebildet werden. Von der Unterseite des Ringteiles 22 aus erstrecken sich ein Paar gegenüberliegend angeordnete Nasen 28, 30, welche in die Nuten 24, 26 eingreifen, wenn das Sperrglied in die Bohrung 18 eingesetzt ist. Vorzugsweise sind die Nasen 28, 30 wesentlich länger als die axiale Länge des Ringteiles 22, während die Nuten 24, 26 annähernd so tief, jedoch vorzugsweise etwas tiefer sind, als die Länge der Nasen 28, 30 ist, so daß der Ringteil 22 satt auf dem oberen Ende 20 des Einsatzstückes aufliegt. Die Nuten 24, 26 im Einsatzstück können gleichzeitig zum Einsetzen eines Werkzeuges dienen.

Der äußere Umfang des Sperrgliedes 22 weist Mittel auf, welche mit dem Grundkörper 12 in Eingriff kommen, so daß die Drehung des Sperrgliedes relativ zum Grundkörper verhindert ist. Diese Sperrmittel bestehen aus mehreren, in Umfangsrichtung voneinander entfernt liegenden Zähnen 32, welche sich in die Seitenwände der zylindrischen Bohrung 18 einarbeiten, wenn das Sperrglied 22 in die Bohrung gepreßt wird. Vorzugsweise sind die Zähne 32, wie dargestellt, derart bemessen, daß sie infolge einer auf das Einsatzstück wirkenden Torsionsbeanspruchung nicht abgeschert werden können und daß ein sicherer Eingriff des Sperrgliedes mit dem Grundkörper erfolgt.

Wie Fig. 2 zeigt, schneiden die Zähne 32 einen Span aus dem Grundkörper aus.

Vorzugsweise besitzt das Einsatzstück 10 an seiner oberen Stirnfläche eine Abschrägung 34 erheblicher Größe, damit ein Freiraum für die Späne geschaffen wird. Auch die Nasen 28, 30 sind vorzugsweise in einer geringen Entfernung vom Außenumfang des Sperrgliedes 22 angeordnet, so daß ein freier Raum für die Späne geschaffen wird.

Die zuvor erwähnte bevorzugte Länge der Nasen 28, 30 ist so groß, daß sie in die Nuten 24, 26 eingreifen, bevor die Zähne 32 mit der Oberfläche des Grundkörpers 12 in Eingriff kommen, so daß gewährleistet ist, daß die Nuten und die Nasen miteinander fluchten. Vorzugsweise wird auch die zylindrische Bohrung 18 etwas tiefer ausgeführt, als die Eindring-

Claims

tiefe der Nasen 28, 30 beträgt, so daß ein freier Weg für die Nasen geschaffen wird, und kein Teil des Gewindes im Grundkörper unterbrochen oder verletzt werden kann, wenn das Sperrglied in seine endgültige Lage gepreßt wird. Der Eingriff der Nasen 28, 30 in die Nuten 24, 26 des Einsatzstückes verhindert eine Relativdrehung zwischen dem Einsatzstück 10 und dem Sperrglied 14. Der Eingriff der Sperrgliedzähne 32 in den Grundkörper 10 verhindert andererseits eine Drehbewegung des Sperrgliedes relativ zum Grundkörper, wobei das Einsatzstück 10 sehr wirksam gegen Drehung gehalten wird. Der Eingriff des Gewindes des Einsatzstückes 10 mit dem Gewinde des Grundkörpers verhindert die Längsverschiebung des Einsatzstückes, nachdem es in den Grundkörper eingebaut wurde. Fig. 3 zeigt einen Teil eines Einsatzstückes, das insgesamt mit 42 bezeichnet ist und welches massiv anstatt röhrenförmig ausgebildet ist. Es besteht aus einem einstückig mit ihm gefertigten Zapfen 44, der sich von einem mit einem Außengewinde versehenen Teil 46 aus erstreckt. Der Zapfen 44 hat einen kleineren Durchmesser als der Kerndurchmesser des Gewindeteiles 46. Der Gewindeteil ist mit einem Paar langgestreckter, diametral gegenüber angeordneter Nuten 48 versehen, die bis zur Schulter 50 offen durchlaufen. Das Einsatzstück 42 ist entsprechend der Fig. 3 in einer mit Gewinde versehenen zylindrischen öffnung eines Grundkörpers 52 zusammen mit einem Sperrglied 54 angeordnet, welches im wesentlichen dem Sperrglied nach Fig. 1 gleicht und das so angeordnet ist, daß es das Einsatzstück gegen Drehung sichert. Das Sperrglied 54 besteht aus einem Ringteil mit einer Zentralöffnung, durch welche der Zapfen 44 hindurchragt, von welchem ein Paar von gegenüberliegend angeordneten Nasen 58, 60 nach unten ragt und in die einander gegenüberliegend angeordneten Nuten 48 des Einsatzstückes eingreifen. Das Sperrglied 54 weist Zähne 62 auf, die sich in den Grundkörper eingraben, um das Einsatzstück gegen eine Relativdrehung zu sichern. Der Ausbau eines Einsatzstückes nach der Erfindung aus einem Grundkörper kann auf einfache Weise erfolgen. So ist z. B. aus Fig. 2 zu ersehen, daß das Sperrglied 14 und das Einsatzstück 10 von der Oberfläche des Einsatzstückes aus, bis zu den unteren Enden der Nasen 28, 30 mit einem Bohrer herausgebohrt zu werden braucht, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des Ringteils 22 entspricht. Das ganze Sperrglied mit Ausnahme der Zähne 32 wird auf diese Weise herausgebohrt, so daß es möglich ist, den verbleibenden Teil des Einsatzstückes mit Hilfe eines Werkzeuges zu entfernen. Die Zähne 32 können in dem Grundkörper verbleiben oder auch einfach herausgebrochen werden. Anschließend kann ein neues Einsatzstück und Sperrglied in die frühere oder die zum Einsetzen eines größeren Einsatzstückes vergrößerte Öffnung eingesetzt werden. Die Erfindung läßt offensichtlich noch eine ganze Reihe von anderen Ausführungsbeispielen zu, die sämtlich in ihren Schutzumfang fallen. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Verbindung von Maschinenelementen, bestehend aus einem vorzugsweise mit Außengewinde versehenen Einsatzstück und einem Sperrglied, dessen Vorsprünge einerseits in entsprechende Ausnehmungen des Einsatzstückes eingreifen und andererseits in einem gewindelosen Teil der das Einsatzstück aufnehmenden Bohrung in einem Grundkörper eindringen, wobei das Sperrglied in dem gewindelosen Teil der Bohrung im Grundkörper eingesetzt und mit Vorsprüngen in Form von sich von seinem Ringteil aus in axialer Richtung erstreckenden Nasen versehen ist, die mit entsprechenden Einschnitten oder Nuten des Einsatzstückes zusammenwirken, nach Patent 1035 980, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (14) sowohl mit axial von der Unterseite des Ringteiles (22) sich nach unten erstreckenden und in Nuten (24, 26) des Einsatzstückes (10) eingreifenden Nasen (28, 30) als auch mit radialen, in den Grundkörper (12) eindringenden Vorsprüngen (32) des Ringkörpers (22) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Grundkörper (12) im Eingriff stehenden Vorsprünge (32) vorzugsweise in Form von Zähnen ausgebildet sind, die um den mehrfachen Betrag ihres Wurzelmaßes voneinander entfernt am Außenumfang des Ringteils (22) angeordnet und mit einer in Axialrichtung schneidenden Kante versehen sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Nasen (28, 30) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, mit ihrer Innenfläche bündig mit der Innenfläche des Ringteils (22) und mit ihrer Außenfläche vom Außenumfang des Ringteils (22) zurückversetzt sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Nasen (28,30) länger sind als die Zähne (32) in Axialrichtung.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (32) mit den Stirnflächen des Ringteiles (22) bündig ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 400318.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen