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Selbstschneidende Gewindebüchse Die Erfindung bezieht sich auf eine
selbstschneidende Gewindebüchse mit Außengewinde und mit auf der gesamten axialen
Länge durchgeführtem Innengewinde, die in ihrem zum einzuschraubenden Ende liegenden
Bereich deformierbar ist.
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Gewindebüchsen dieser Art dienen dazu, Schrauben bzw. Schraubenbolzen
sicher in Bauteilen zu befestigen, die aus leicht bearbeitbarem Material, wie beispielsweise
Kunststoff, Leichtmetall od. dgl. bestehen, welche eine relativ geringe Scherfestigkeit
besitzen.
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Es sind mit Außengewinde versehene Gewindebüchsen bekannt, die in
Längsrichtung zwecks Erzeugung einer Selbstschneidewirkung am Eintrittsende Nuten
oder Schlitze besitzen. Diese Ausführung bedingt sorgfältigste Ausführung des die
Gewindebüchse aufnehmenden Loches und eine sehr genaue Fertigung der konischen Anfasung
des Außengewindes mit Bezug auf die Tiefe des Schlitzes, sowie einwandfreie Schärfe
der Schneidkanten, wenn die durch die genannten Schlitze am unteren Ende der Gewindebüchse
entstandenen Segmente dazu bestimmt sind, eine in eine solche Gewindebüchse einzudrehende
Schraube wirksam festzuhalten. Beim Eindrehen einer solchen Gewindebüchse in ein
Bauteil ist aber eine Deformierung des Schneidteiles nicht zu vermeiden. Wird die
Selbstschneidewirkung einer Gewindebüchse der erwähnten Art z. B. durch eine Querbohrung
kleinen Durchmessers durch die Gewindeb'üchsenwand im selbstschneidenden Außengewindebereich
erzielt, so kann die in die Gewindebüchse eingedrehte Schraube nicht selbstklemmend
festgehalten werden. Sie machen überall da zusätzliche Klemm- oder Festspannvorrichtungen
erforderlich, wo Sicherheit gegen'ein unbeabsichtigtes Lösen der Schraube verlangt
wird.
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Bei den bekannten, unten geschlitzten selbstschneidenden Gewindebüchsen
wird beim Eindrehen der Schraube der untere, von Außengewinde freie Teil gegen die
Wand der Bohrung gepreßt, und hierbei findet in sehr nachteiliger Weise eine Beeinflussung
der festen Lage der Gewindebüchse im Bauteil statt. Die Stärke der Anpressung des
von Außengewinde freien Teiles ist nämlich unkontrollierbar und verschieden stark,
so daß die tatsächlich feste Lage der Gewindebüchse im Bauteil nicht gewährleistet
ist; es kommt vor, daß der gewindefreie Bereich bei entsprechender Pressung den
richtigen Sitz und das richtige Anliegen des darüber befindlichen Außengewindebereiches
sehr störend beeinflußt.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile bei einer selbstschneidenden
Gewindebüchse mit Außengewinde und auf der gesamten axialen Länge durchgeführtem
Innengewinde, die in ihrem zum einzuschraubenden Ende liegenden Bereich deformierbar
ist, dadurch vermieden, daß zwischen dem oberen, nicht deformierbaren Bereich und
dem unteren, von Außengewinde freien Bereich eine Eindrehung in Form einer Ringnut,
z. B. mit ausgerundetem Profil, vorgesehen ist, wobei der untere, deformierbare
Bereich einen verringerten Durchmesser aufweist, derart, daß bei Aufweitung dieses
Bereiches durch den eingedrehten Schraubenbolzen keine Berührung zwischen dem defonnierbaren
Bereich und der die Gewindebüchse aufnehmenden Bohrung stattfindet. Der untere,
deformierbare Bereich besteht z. B. aus einem Kragen, der einen reduzierten Außendurchmesser
aufweist und vorzugsweise kein Außengewinde besitzt. Der deformierbare Bereich ist
mit Schlitzen od. dgl. versehen, welche die Möglichkeit schaffen, daß seine unteren
Enden deformiert werden können. Die Schlitze können zwischen dem Kragen und dem
restlichen Teil der Gewindebüchse, etwa in einer senkrechten Ebene zur Drehachse,
angeordnet sein, so daß die Schraube oder der Schraubenbolzen beim Einschrauben
in die Gewindebüchse, welche ihrerseits in das Material des tragenden Bauteiles
eingeschraubt wurde, den verformten Kragen vornehmlich im elastischen Bereich im
wesentlichen in seine ursprüngliche Form und Lage zurückführt. Auf diese Weise wird
ein wirksamer, dauernd bestehender und festhaltender Druck gegen die Schraube ausgeübt,
ohne
daß der Kragen sich gegen die Wandung der Bohrung preßt. Die erfindungsgemäße Gewindebüchse
gestattet ferner ein häufiges Ein- und Ausschrauben von Schraubenbolzen, die beim
erneuten Einschrauben wieder mit Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Lösen festgehalten
werden, wobei keinerlei Beschädigungen der Gewinde zu befürchten sind.
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Die Erfindung ist in einigen von vielen möglichen Ausführungsformen
in der Zeichnung dargestellt, und es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise
im Schnitt, wobei die Gewindebüchse in der Anfangsphase des mittels Werkzeuges A
erfolgenden Einschraubens in dem tragenden Bauteil C dargestellt ist, Fig. 2 einen
Längsschnitt durch die eingeschraubte Gewindebüchse, Fig. 3 einen Schnitt nach der
Linie 3-3 in Fig. 2, mit eingeschraubtem Schraubenbolzen, Fig.4 eine Seitenansicht
einer abgeänderten Gewindebüchse, Fig. 5 eine Seitenansicht ähnlich wie Fig. 4,
aber mit einer weiteren Abänderung, Fig. 6 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt
durch einen Teil der Darstellung der Fig. 5 (Gewindebüchse ohne Schraubenbolzen);
Fig. 7 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 6, wobei die Teile bei eingeschraubtem
Schraubenbolzen dargestellt sind, Fig. 8 eine Ansicht ähnlich wie Fig. 4, jedoch
mit einer Variante, Fig. 9 eine Ansicht von unten gemäß Fig. B.
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Die in Fig. 1 bis 3 gezeigte Gewindebüchse besteht aus einem Metallzylinder
10, dessen axiale Bohrung mit dem Innengewinde 11 versehen ist, und zwar
vorzugsweise durchgehend vom oberen zum unteren Ende. Die Gewindebüchse besitzt
ferner ein Außengewinde 12, das sich vom oberen Ende bis in einige Entfernung vom
unteren Ende erstreckt, wobei diese Distanz in der Größenordnung eines bis zweieinhalb
Gewindegänge des Außengewindes 12 liegt. Der vordere Teil der Gewindebüchse bildet
einen zum Sichern des Schraubenbolzens dienenden Kragen 14, der einen Außendurchmesser
besitzt, welcher wesentlich geringer ist als der Kerndurchmesser des Außengewindes
12. Die selbstschneidende Wirkung der Gewindebüchse wird gemäß Fig. 1 bis 3 durch
zwei diametral gegenüberliegende Querbohrungen 15 in der Wand der Gewindebüchse
bewirkt.
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Die Querbohrungen 15 sind etwa im sich verjüngenden Abschnitt a (Fig.
5) des Außengewindes 12 angeordnet und erstrecken sich noch bis in den Bereich des
zylindrischen Außengewindes 12, wie aus Fig. 1 und 5 zu ersehen ist.
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Durch eine Ringnut 16 ist von dem starren, ein Außengewinde aufweisenden
oberen Bereich der von Außengewinde freie, verformbare untere Bereich 14 abgetrennt,
der die Form eines Kragens besitzt. Dieser Kragen hat einen wesentlich kleineren
Durchmesser als der Kerndurchmesser des Außengewindes 12.
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Der Kragen 14 hat gemäß Fig. 1 bis 3 zwei oder mehrere in gleichem
Abstand angebrachte Schlitze 18, die im wesentlichen über seinen ganzen Umfang
verteilt sind. Die durch die Schlitze abgeteilten Segmente werden anschließend nach
innen gedrückt, so daß der Kragen eine konische Form 17 gemäß Fig. 1 bis 3 erhält.
Die Gewindebüchse wird in eine glatte Bohrung B des Trägerbauteiles C eingedreht.
Dies kann durch ein geeignetes Werkzeug, etwa das Werkzeug A gemäß Fig. 1, erfolgen.
Bei diesem Arbeitsgang schneiden die Schneidöffnungen 15 bzw. deren Schneidkanten
ein Gewinde 10a (Fig. 2) in die Bohrung B ein, wobei die Späne durch die offene
Gewindebüchse abgeführt oder durch Absaugen entfernt werden können.
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Während des Eindrehens der Gewindebüchse bis zur Endlage nach Fig.
2 bleibt der Kragen 14 unbeeinflußt von und ohne jede Berührung mit der Wandung
der Bohrung B des Bauteiles C.
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In Fig. 3 -ist eine Platte 20 dargestellt, die vom Kopf 21
der in die Gewindebüchse eingeschraubten Schraube 22 gehalten wird. Die Schraube
22 spreizt den Kragen 14 so weit auf, bis er wieder etwa zylindrische Form angenommen
hat. Während und nach diesem Aufspreizen hat der Kragen 14 keine Berührung mit der
Wand der Bohrung B des Bauteiles C, so daß die feste Lage der Gewindebüchse 10 im
Bauteil C durch das Festklemmen der Schraube im Kragen weder beeinflußt noch gestört
wird. Entsprechend bewirkt der Kragen 14 einen äußerst sicheren Griff um die Schraube
herum, die infolgedessen zuverlässig in ihrer Lage festgehalten wird.
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Die Ausführungsform nach Fig. 4 zeigt eine der in Fig. 1 dargestellten
ähnliche Gewindebüchse, mit der Abänderung, daß an Stelle einer oder mehrerer Vertiefungen
oder Querbohrungen 15 ein oder mehrere Schlitze 25 vorgesehen sind, die sich in
Längsrichtung in den mit Außengewinde 10' versehenen Bereich der Gewindebüchse erstrecken.
Mindestens zwei dieser Schlitze 25 verlaufen über den Bereich des Außengewindes
10' hinaus (Fig. 4) und schlitzen den Kragen 14 in seiner axialen Breite. Durch
radiales Zusammendrücken der dadurch entstehenden Segmente erhält der Kragen eine
konische Form 17', also ähnlich wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, wobei die Schlitze
26 des Kragens 14' sich nach unten verengen. Die Anwendung und Betätigung der Ausführungsform
gemäß Fig. 4 ist im wesentlichen gleich oder ähnlich wie bei der Ausführungsform
gemäß Fig: 1 bis 3. Bei der Ausführungsform gemäß Fig.5 ist der Kragen 142 am Umfang
nicht unterbrochen, sondern die Gewindebüchse weist zwei diametral gegenüberligende
radiale Schlitze 27, 28 auf, und zwar unterhalb des Außengewindebereiches, d. h.
im 17bergangsbereich zum Kragen 142. Jeder dieser beiden Schlitze 27, 28 kann sich
über einen Winkelbereich von 120° erstrecken, so daß der Kragen 142 mit dem übrigen
Teil der Gewindebüchse durch querverlaufende Stege 29 verbunden ist. Dieser Kragen
142 wird durch ein am äußeren Rande von unten nach oben erfolgendes Hochdrücken
seiner Segmente 30 (vgl. Fig. 5 und 6) deformiert.
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Bei der Verformungsbeanspruchung werden die Gewindegänge innerhalb
des Kragens 142 lageverändert gegenüber denjenigen des Schraubenbolzens 22', der
in der eingebauten Gewindebüchse festgehalten werden soll.
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In Fig. 7 ist gezeigt, wie der Schraubenbolzen 22' die Segmente 30
des Kragens 142 nach unten biegt, so daß das Innengewinde 32 des Kragens bzw. der
Kragensegmente 30 wieder im wesentlichen mit dem Innengewinde 33 im oberen Bereich
der Gewindebüchse fluchtet. Hierdurch wird ein pressender Druck
auf
den Schraubenbolzen 22' ausgeübt, der auf diese Weise sicher in seiner Lage festgehalten
wird.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 und 9 ist die Gewindebüchse
zunächst im wesentlichen identisch mit derjenigen nach Fig. 5, jedoch ist hier der
eingeschlitzte Kragen 143 durch radiales Pressen aus seiner ursprünglichen Kreisform
in eine ovale oder elliptische Form gebracht worden, wie besonders bei 35 in Fig.
9 gezeigt ist. Die diametral gegenüberliegenden Teile 36, 36' des Innengewindes
des Kragens 143 werden einander entlang der kleineren Ellipsenachse auf eine gewisse
Distanz angenähert, so daß hier ein Durchmesser 36 bis 36' entsteht,, der etwas
kleiner ist als der Durchmesser des einzuschraubenden Schraubenbolzens. Dementsprechend
wird sich dann, wenn der Schraubenbolzen in die Gewindebüchse eingeschraubt wird,
der elliptisch deformierte Kragen 143 im wesentlichen auf seine ursprüngliche Kreisform
verformen. Durch den dabei auftretenden Druck auf das Außengewinde des Schraubenbolzens
wird dieser gesichert.