DE1130648B - Selbstschneidende Gewindebuechse - Google Patents

Selbstschneidende Gewindebuechse

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DE1130648B
DE1130648B DEG23577A DEG0023577A DE1130648B DE 1130648 B DE1130648 B DE 1130648B DE G23577 A DEG23577 A DE G23577A DE G0023577 A DEG0023577 A DE G0023577A DE 1130648 B DE1130648 B DE 1130648B
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DE
Germany
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threaded bushing
area
self
collar
deformable
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Pending
Application number
DEG23577A
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English (en)
Inventor
Felix W Braendel
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Groov Pin Corp
Original Assignee
Groov Pin Corp
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Publication date
Application filed by Groov Pin Corp filed Critical Groov Pin Corp
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/12Nuts or like thread-engaging members with thread-engaging surfaces formed by inserted coil-springs, discs, or the like; Independent pieces of wound wire used as nuts; Threaded inserts for holes
    • F16B37/122Threaded inserts, e.g. "rampa bolts"
    • F16B37/125Threaded inserts, e.g. "rampa bolts" the external surface of the insert being threaded
    • F16B37/127Threaded inserts, e.g. "rampa bolts" the external surface of the insert being threaded and self-tapping

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bei der Verformungsbeanspruchung werden die Gewindegänge innerhalb des Kragens 142 lageverändert gegenüber denjenigen des Schraubenbolzens 22', der in der eingebauten Gewindebüchse festgehalten werden soll.
  • 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.
  • 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.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Selbstschneidende Gewindebüchse mitAußengewinde und mit auf der gesamten axialen Länge durchgeführtem Innengewinde, die in ihrem zum einzuschraubenden Ende liegenden Bereich deformierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem oberen, nicht deformierbaren Bereich (10) und dem unteren, von Außengewinde freien Bereich (14) eine Eindrehung in Form einer Ringnut (16), z. B. mit ausgerundetem Profil, vorgesehen ist, und daß der untere, deformierbare Bereich (14) einen verringerten Durchmesser besitzt, derart, daß bei Aufweitung dieses Bereiches durch den eingedrehten Schraubenbolzen (22) keine Berührung zwischen dem deformierbaren Bereich (14) und der die Gewindebüchse aufnehmenden Bohrung (B) stattfindet.
  2. 2. Selbstschneidende Gewindebüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im übergangsteil in an sich bekannter Weise zwischen dem oberen Bereich (10) und dem unteren Bereich (14) diametral zueinander angeordnete Querschlitze (27, 28) vorgesehen sind, die in einer zur Längsachse der Gewindebüchse senkrechten Ebene verlaufen.
  3. 3. Selbstschneidende Gewindebüchse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der deformierbare Bereich aus einem ungeschützten Kragen (142) mit einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 808 510; österreichische Patentschrift Nr. 184 780; französische Patentschrift Nr. 1091288; britische Patentschrift Nr. 780 901; USA.-Patentschriften Nr. 2 445 696, 2 260 531.
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