DE1085381B

DE1085381B - Drahtspulen-Gewindeeinsatz

Info

Publication number: DE1085381B
Application number: DEH26742A
Authority: DE
Inventors: Leo J Brancato
Original assignee: Heli Coil Corp
Current assignee: Heli Coil Corp
Priority date: 1955-11-28
Filing date: 1956-04-10
Publication date: 1960-07-14
Also published as: BE552411A; CH348007A; NL212333A; FR1150818A; NL105900C; GB801857A; US2874741A

Description

Die Erfindung betrifft einen Drahtspulen-Gewindeeinsatz mit einem im wesentlichen zylindrischen Körper aus einem schraubenförmig gewickelten Draht, der ein inneres und ein äußeres Schraubengewinde bildende Teile aufweist. Solche Gewindeeinsätze weisen gewöhnlich ein als Griffteil ausgebildetes Ende auf, der durch ein Werkzeug von der Innenseite des Einsatzes erfaßt werden kann.

Bei Gewindeeinsätzen dieser Art besteht das Problem, ein unbeabsichtigtes Lösen nach dem Einsetzen zu verhindern. Es wurde zu diesem Zweck bereits vorgeschlagen, einen über seine ganze Länge wellenförmigen Draht als Ausgangsmaterial für den Gewindeeinsatz zu verwenden. Die Wölbungen dieses Drahtes ergeben jedoch einen sehr starken Widerstand und eine Unnachgiebigkeit bei radialer Belastung, ohne daß dabei die Elastizität des Drahtwerkstoffes zu dem gewünschten Verriegelungseffekt führen würde.

Gemäß der Erfindung erstreckt sich mindestens ein Teil einer zwischen den Enden des Einsatzes befindlichen Windung als Sehne der Schraubenlinie des gewickelten Drahtes. Die Sehne liegt dabei mit ihren Enden auf einem Durchmesser, der im wesentlichen dem des übrigen Teils des zylindrischen Einsatzkörpers entspricht.

Auf diese Weise unterscheidet sich der Einsatz gemäß ^a5 der Erfindung von einem bekannten Einsatz, bei dem die sehnenförmigen Drahtteile am Wendelende liegen. Bei dieser bekannten Bauart erfolgt die Festklemmung der sehnenförmigen Teile der Wendel nach dem Einführen derselben erst bei einer Drehung des Einführungswerkzeuges, die derjenigen beim Einsetzen der Wendel entgegengesetzt ist. Das Rückwärtsdrehen des Werkzeugs stellt eine unerwünschte Mehrarbeit dar, die bei dem Einsatz gemäß der Erfindung entfällt, da hierbei allein durch das Einführen des Schraubenbolzens in die Wendel der sehnenförmige Abschnitt in den Mutternkörper eingedrückt wird. Außerdem ist gegenüber der bekannten Bauart die größere Verformungsstabilität der Drahtecken vorteilhaft, die sich somit besser im Mutternkörper festklemmen. Bei der bekannten Bauart besteht schließlich die Gefahr, daß der Bolzen den Einsatz wegen der zu hohen Reibung zwischen Bolzen und Griff ende der Spule mitnimmt. Diese Gefahr besteht bei dem Einsatz gemäß der vorliegenden Erfindung nicht, da nicht nur, wie bisher, der vor dem sehnenförmigen Abschnitt liegende Teil der ⁴^ Wendel zusammengezogen, sondern nunmehr der dahinterliegende Teil der Wendel gestaucht wird, so daß sie sich noch fester in dem Gewindeloch verkeilt. Schließlich kann durch Verwendung mehrerer sehnenförmiger Abschnitte die Sicherungswirkung über die Länge des Einsatzes verteilt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt Drahtspulen-Gewindeeinsatz

Anmelder:

Heli-Coil Corporation,
Danbury, Conn. (V. St. A.)

Vertreter; Dr.-Ing. E. Hoffmann und Dipl.-Ing. W. Eitle, Patentanwälte, München 22, Widenmayerstr. 34

Beanspruchte Priorität:
V. St v. Amerika vom 28. November 1955

Leo J. Brancato, Danbury, Conn. (V. St. A.)r
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Einsatzes gemäß der Erfindung, der in eine Nabe eingesetzt ist,

Fig. 2 eine Ansicht des Einsatzes von unten,

Fig. 3 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform des Einsatzes von unten,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform,

Fig. 5 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform von unten und

Fig. 6 ein Schema zur Berechnung des Mittelwinkels, der sich durch die Lage der Sehne ergibt.

Die in den Zeichnungen gezeigten Einsätze sind alle aus einem Draht von rautenförmigem Querschnitt hergestellt. Hierbei ist jedoch zu erwähnen, daß der Drahtquerschnitt so gewählt werden kann, wie er sich am besten für den beabsichtigten Zweck eignet, und daß die nachstehend beschriebene Erfindung unabhängig von der Form des Drahtquerschnitts angewendet werden kann, vorausgesetzt, daß er in dem spulenförmig gewickelten Einsatz ein Innen- und ein Außengewinde bildet.

In Fig. 1 ist ein Spuleneinsatz 10 gezeigt, der in die Gewindebohrung 11 einer Nabe 12 eingeschraubt ist, welche in der Unteransicht des Einsatzes in Fig. 2 weggelassen ist.

Der Durchmesser des freien Einsatzes ist in seinem ursprünglichen Zustand etwas größer als der Durchmesser der Gewindebohrung 11. Dies ist ein notwendiges Merkmal des Einsatzes gemäß der Erfindung, um einen festen Reibungssitz des Einsatzes in der Gewindenut des Gewindelochs zu gewährleisten. Um das Einschrauben des Einsatzes in die Nabe zu ermöglichen, ist ein diametraler Steg an demjenigen Ende des Einsatzes vorgesehen, der beim Einsetzen führt. Natürlich kann der Einsatz irgendeine andere geeignete oder zweckmäßige Form haben,

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Claims

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die von innen für das Zusammenziehen der Drahtwin- Ecken an den Sehnenenden in Berührung mit der Gedungen beim Einsetzen erfaßt werden kann. Um den windenut des Innengewindes sein, so daß sie nicht durch Einsatz selbstsperrend zu machen, ist mindestens ein die Wirkung eines Bolzens beim Einschrauben verlagert Teil einer Windung gerade, so daß sich eine Sehne zur werden. Dies trifft sowohl bei der in Fig. 1 dargestellten Schraubenlinie der Drahtspule ergibt. Dies ist bei der in 5 Ausführungsform mit einer einzigen Sehne als auch bei Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform gezeigt, bei den in Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen zu, welcher sich die Sehne 14 zwischen den Punkten 15 und 16 bei denen eine Vielzahl von Sehnen vorgesehen ist.
erstreckt. Es ist dabei wesentlich, daß die Punkte 15 Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht einer selbstsichernden und 16 auf dem Außendurchmesser des zylindrischen Spule 30 mit einer Sehne 31, die ähnlich der Sehne 14 Einsatzes liegen. Hiervon weicht die Bildung des io in Fig. 1 und 2 ist, und einer zweiten Sehne 32, die von Steges 13 ab, dessen Wurzel 17 an den Windungs- der ersten durch kreisförmige Windungen 33 getrennt ist. bogen 18 von sich allmählich verringerndem Durch- Die Spule 40 in Fig. 5 ist der in Fig. 3 gezeigten ähnlich messer anschließt. mit der Ausnahme, daß eine vordere Endwindung 41

Es wurde festgestellt, daß es zweckmäßig ist, den von dreieckiger Form statt in Form eines diametralen Sehnenteil in einem ausreichenden Abstand, d. h. etwa 15 Steges 21 vorgesehen ist. Wie ersichtlich, ist die Innendrei Windungen vom Steg 13 oder einer anderen einen fläche 42 des Dreiecks 41 kleiner als die durch die Sehnen Griffteil bildenden Endwindung anzuordnen, so daß der begrenzte Fläche 43 und liegt innerhalb dieser Fläche. Bolzen die mit einer Sehne ausgebildete Windung voll Die dreieckige Endwindung 41 dient als Griffende für ein erfaßt, ohne daß die Spitze des Bolzens am Steg bzw. Einsatzwerkzeug von dreieckigem Querschnitt, das vom an dem anderen Griffende des Einsatzes anstößt. 20 entgegengesetzten Ende des Einsatzes eingesetzt werden

Der Sehnenteil 14 hat die Wirkung, daß er mit stark kann und das Dreieck des Griffendes so erfaßt, daß die erhöhter Reibung an einem in den Einsatz eingeschraubten Spule zusammengezogen wird, während sie in das Gewinde-Bolzen anliegt, so daß er je nach der Richtung eines loch einer Mutter oder einer Nabe, für die sie bestimmt auf den Bolzen wirkenden Drehmoments das Bestreben ist, eingeschraubt wird.

hat, den oberen oder unteren Teil des Einsatzes am 25 Es wurde bereits erwähnt, daß die Länge eines Sehnen-Bolzen zusammenzuziehen und den anderen Einsatzteil teils in den Windungen eines gegebenen Einsatzes ein zu dehnen, um ihn noch fester in der Gewindenut des bestimmtes Maximum nicht überschreiten soll, da sonst Gewindelochs, in dem der Einsatz sitzt, zu verkeilen. die Sehne verhältnismäßig nahe an der Spulenachse liegt Die auf diese Weise erzielte Sicherungswirkung einer und dadurch das Hindurchführen eines Bolzens vereinzigen Sehne der in Fig. 1 und 2 gezeigten Art ist, be- 3° hindert. Es wurde festgestellt, daß ein bestimmtes Versonders, wenn es sich um geringe Drehmomente handelt, hältnis zwischen der Länge einer Sehne und dem Flankenausreichend, und Nenndurchmesser eines Einsatzes besteht, der das

Wie nachstehend näher erläutert wird, kann diese Hindurchführen eines Schraubenbolzens immer gewähr-

Wirkung durch eine größere Länge der Sehne nicht über leistet.

einen bestimmten Betrag hinaus verstärkt werden. Durch 35 In Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines Eineine Vervielfachung der Zahl der in einem Einsatz vor- satzes 50 mit einer Drahtdicke W und einer Sehne 51, gesehenen Sehnen können jedoch höhere Drehmomente die sich zwischen den Punkten A und B auf dem Außenaufgenommen werden. Diese Sehnen können entweder umfang des Einsatzes erstreckt, gezeigt. Der innere Abeinander benachbart oder durch kreisförmige Windungen stand der Sehne vom Mittelpunkt 0 sei gleich Üü und oder Teile von Windungen voneinander getrennt sein. 4° der Mittelwinkel der Sehne gleich α, so daß

Ferner können mehrere benachbarte Sehnen sich über

einen Teil einer einzigen Windung und über eine Viel- fi. — ^C + ^
zahl von Windungen erstrecken. Ein Einsatz, bei welchem 2 ~ÖÄ
eine Vielzahl von selbstsichernden Windungen angeordnet sind, die aufeinanderfolgend einander benachbart 45 Nun ist UC gleich dem halben Kerndurchmesser D₁ der sind, kann durch hohe Drehmomente beansprucht werden. in den Einsatz einzuschraubenden Schraube minus einem Bei einem Einsatz, bei dem die selbstsichernden Win- Faktor k und UZ halb so groß wie der Außendurchdungen durch eine oder mehrere kreisförmige Windungen messer D₂ des Gewindelochs. Daher ist
getrennt sind, wird die Sicherungswirkung über die Länge _a D₁ + 2 W — 2k

des Einsatzes verteilt. Dies ist in den Fällen besonders 5o cos — = — .

vorteilhaft, in denen Einsätze von größerer Länge ver- ²

wendet werden, da eine einzige selbstsichernde Windung Durch Versuche wurde festgesteEt, daß der Wert von k

die Neigung hat, eine Drehwirkung hervorzurufen, die für etwa 0,454 φ -f 0,015 beträgt, wobei -p die Steigung

unerwünscht sein kann. Schließlich hat ein Einsatz, bei des Schraubengewindes ist. Bei diesen Werten kann der

dem die Sehnenabschnitte aufeinanderfolgend mindestens 55 maximal zulässige Mittelwinkel unter Benutzung der

über einen größeren Teil der Länge des Einsatzes aus- folgenden Formel berechnet werden:

gebildet sind, eine Sicherungswirkung von zunehmender D₁ + 2 PF — 2 (0,454 ^> + 0,015)

Größe, wenn die Eindringtiefe des Bolzens oder Bolzen- a =2arccos -~ —- .

gewindes beim Einschrauben in den Einsatz zunimmt. ²

Fig. 3 ist eine Ansicht eines Einsatzes 20 mit einem 60 Dieser Höchstwert des Mittelwinkels darf von keiner Steg 21 von unten. Dieser Einsatz weist eine Vielzahl der Sehnen des Einsatzes überschritten werden, kann von Sehnen 22 auf, die aneinander anschließen, so daß jedoch von jeder Sehne erreicht werden,
sie ein Sechseck bilden. Wie ersichtlich, liegen alle Außenecken 23 auf Durchmessern, die gleich denjenigen der Patentansprüche:
kreisförmigen Windungen sind. Es ist jedoch nicht unbe- 65 1. Drahtspulengewindeeinsatz mit einem im wesentdingt erforderlich, daß diese Ecken beim freien Einsatz, liehen zylindrischen Körper aus einem schraubenbevor dieser zur Auskleidung eines Gewindeloches zu- förmig gewickelten Draht, der ein inneres und ein sammengezogen wird, in der erwähnten Weise liegen. äußeres Schraubengewinde bildende Teile aufweist, Wenn jedoch der Einsatz einmal in das Innengewinde wobei das eine Ende des Einsatzes als Griffteil auseiner Mutter oder einer Nabe eingesetzt ist, müssen die 7° gebildet ist, der durch ein Werkzeug von der Innenseite

des Einsatzes erfaßt werden kann, dadurch gekenn zeichnet, daß mindestens ein Teil einer zwischen den Enden des Einsatzes befindlichen Windung sich als Sehne der Schraubenlinie des gewickelten Drahts erstreckt, deren Enden auf einem Durchmesser liegen, der im wesentlichen dem des übrigen Teils des zylindrischen Einsatzkörpers entspricht.
2. Drahtspulengewindeeinsatz nach Anspruch 1 mit mehreren sich als Sehne der Schraubenlinie des gewickelten Drahtes erstreckenden Teilen, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß diese Teile aneinander anschließen.
3. Drahtspulengewindeeinsatz nach Anspruch 1, mit mehreren sich als Sehne der Schraubenlinie des gewickelten Drahtes erstreckenden Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile nicht unmittelbar auf einanderfolgen, sondern sich jeweils beidseitig an von schraubenförmig gewickeltem Draht gebildete Stücke des zylindrischen Einsatzkörpers anschließen.
4. Drahtspulengewindeeinsatz nach Anspruch 1, bei welchem die Form des Drahtquerschnitts symmetrisch zu einer Linie in Richtung eines Halbmessers des gewickelten Drahtes und zu einer Linie im rechten Winkel zur Halbmesserlinie ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Mittelwinkels der erwähnten Sehne

2 arccos

D₁ + 2 W - 2 (0,454 ρ + 0,015)

ist, wobei D₁ der Kerndurchmesser der in den Einsatz eingeschraubten Schraube, W die Breite des Drahtes in der erwähnten radialen Richtung, -p die Steigung des Schraubengewindes und D₂ der Außendurchmesser des Gewindeloches ist, für das der Einsatz bestimmt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 830133, 969 974;
französische Patentschrift Nr. 926 749;
schweizerische Patentschrift Nr. 256 054;
USA.-Patentschriften Nr. 2 210 061, 2 363 663.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 550/196 7.