DE1575187B2

DE1575187B2 - Einsatz fuer ein in einer metallplatte oder einem blech vorgesehenes loch

Info

Publication number: DE1575187B2
Application number: DE1967L0055667
Authority: DE
Inventors: Arthur Raymond Euclid; Anderson Edward Allen Cleveland Breed (verstorben); Ohio (V.St.A.)
Original assignee: The Lamson & Sessions Co., Cleveland, Ohio (V.StA.)
Priority date: 1966-02-10
Filing date: 1967-02-04
Publication date: 1976-04-29
Also published as: GB1177151A; BE693185A; US3399705A; JPS46765B1; SE333278B; NL6701592A; NL158267B; DE1575187A1; FR1508899A; GB1177152A

Description

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35 Die Erfindung geht aus von einem Einsatz der im

Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, wie er durch die deutsche Gebrauchsmusterschrift 1777114 bekanntgeworden ist.

In der britischen Patentschrift 987578 ist ein Einsatz mit einem zylindrischen, gerändelten Schaft- oder Halsteil beschrieben, welcher zwischen einem bundartigen Endteil und dem Kopf angeordnet ist. Der gerändelte oder gezackte Schaftteil steht nach dem Einsetzen des Einsatzes mit dem Blech- oder Plattenmaterial in Eingriff, um dadurch den Einsatz drehfest zu sichern.

Bei dem Einsatz nach der britischen Patentschrift 911422 weist die Außenkontur des Schaftteils scharfe Kanten auf, wobei die Seitenflächen der in das Material eindringenden Zacken einen Winkel von etwa 60 Grad miteinander einschließen. Bei dem Einsatz nach der USA.-Patentschrift 3117611 weist der Schaftteil eine ähnliche Außenkontur auf; lediglich die Spitzen der einzelnen Zähne oder Zacken sind etwas abgerundet, aber trotzdem immer noch verhältnismäßig scharf.

Bei dem Einsatz nach der USA.-Patentschrift 2490594 ist der Schaftteil flach gerändelt und mit kurzen scharfen Zähnen ausgebildet, oder der Schaftteil weist Vertiefungen und Einkehlungen mit verhältnismäßig scharfen Kanten auf. Alle die vorbeschriebenen, bekannten Einsätze weisen somit scharfkantige Rändelungen, Zacken, Spitzen oder Verzahnungen auf, welche an dem Werkstoff der Metallplatte ₆, oder des Bleches angreifen und dadurch Spannungskonzentrationen in dem Material hervorrufen, welche frühzeitig zu einer Weiterbildung in Form von Ermüdungsrissen führen können, wenn die Platte beispielsweise dynamisch belastet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Einsätze der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch das deutsche Gebrauchsmuster 1777114 bekanntgewordenen Art insoweit zu verbessern, daß bei Beibehaltung des Vorteils, daß nach dem Einsetzen eine Verdrehungssicherung erreicht ist, es auch noch ermöglicht ist, daß eine Spannungskonzentration in der Platte oder in dem Blech auf ein Minimum herabgesetzt ist und dadurch eine feste Halterung auch bei einer Materialermüdung erreicht und gewährleistet ist. .

Diese Aufgabe ist durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst, während die Merkmale des Anspruchs 2 noch eine vorteilhafte Weiterbildung darstellen.

Hierbei ist zu beachten, daß durch die britische Patentschrift 783 220 ein viereckiger, vorzugsweise quadratischer Einsatz ähnlicher Art bekanntgeworden ist, bei dem an dem vom Kopf entfernt liegenden Ende des Schaftteils eine Ausbauchung vorgesehen ist, deren Querabmessung größer als der Schaftteil und der Lochdurchmesser ist. Jedoch sind die sonstigen technischen Verhältnisse bei diesem Stand der Technik ganz anders gelagert als bei der Erfindung.

Nachfolgend wird nunmehr die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines selbsthaltenden Einsatzes und eines Grundkörpers zur Aufnahme des Einsatzes,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 1, wobei der Einsatz eingesetzt ist,

Fig. 4 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Einsatzes der zum Vorlochen der ihn aufnehmenden öffnung in einem Grundkörper verwendbar ist, und

Fig. 5 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispiels eines selbsthaltenden Einsatzes.

Der abgebildete selbsthaltende Einsatz 10 weist einen Kopf 12 und einen Mittenansatz 13 auf, der von einer vorgelochten oder selbstgelochten öffnung in einem Blech oder einer Platte aufgenommen werden kann, an welcher der Einsatz befestigt werden soll. Der Kopf 12 erstreckt sich von dem Ansatz 13 an dessen einem Ende seitlich nach außen, während sich eine Gewindeöffnung 14 axial durch den Kopf 12 und den Ansatz 13 hindurch erstreckt. Üblicherweise wird die Außenseite des Kopfes 12 des Ansatzes als dessen oberes Ende betrachtet.

Der Mittenansatz 13 des Einsatzes weist einen Schaftteil 13a auf, der einen vieleckigen Querschnitt mit einer kontinuierlichen Umfangsfläche hat, wodurch der Einsatz gegen Drehung gesichert ist, wenn er in eine Platte oder ein Blech eingesetzt ist. Im abgebildeten Ausführungsbeispiel ist der vieleckige Querschnitt ein regelmäßiges Vieleck, bei welchem die Winkel zwischen benachbarten Seiten stumpf sind. Im Ausführungsbeispiel ist das regelmäßige Vieleck so beschaffen, daß ein dem Vieleck einbeschriebener Kreis einen Durchmesser von mindestens 80 Prozent des Durchmessers des Kreises hat, der das Vieleck umschreibt; hierbei ist der Durchmesser nicht größer als derjenige, der als Minimum ein Spiel von 7,5 : 10~³

cm zwischen einer Seite des Vielecks und des das Vieleck umschreibenden Kreises ergibt. Der eingeschlossene Winkel zwischen den benachbarten Seiten des Vielecks kann etwa 100 Grad klein sein. Der Schaftteil 13α ist mindestens hexagonal, so daß der eingeschlossene Winkel zwischen benachbarten Seiten 120 Grad beträgt. Bei dem beschriebenen regelmäßigen Vieleck bilden die Seiten des Vielecks Sehnen des Kreises, der das Vieleck umschreibt. Während die Seiten des vieleckigen Schaftteils flächig sind, sind benachbarte ίο Seiten durch gekrümmte. Flächen miteinander verbunden, die eine kontinuierliche Umfangsflache bilden. Die Umfangsfläche wird als kontinuierlich bezeichnet, da der Schaftteil so ausgebildet ist, daß es keine Teile gibt, welche durch eine Gerade bzw. eine Linie gebildet sind; d. h. die Ebenen, welche die Umfangsfläche bilden, sind durch bogenförmig gekrümmte Flächen miteinander verbunden, um auf diese Weise irgendwelche scharfe Kanten zu vermeiden, welche zu Spannungen in dem Blech oder in der Platte führen könnten, in welche der Einsatz eingesetzt wird.

Das untere Ende des vieleckigen Schaftteils 13 a ist nach außen gewölbt und geht in eine Ausbauchung 18 über. Die Seiten des vieleckigen Schaftteils 13 a verlaufen entlang der Ausbuchtung 18 bis zu einer Stelle, wo deren Durchmesser ein Maximum ist. Die Ausbauchung 18 hat daher den gleichen Gesamtquerschnitt wie der Schaftteil 13α. Der Mittelansatz verjüngt sich von der Ausbauchung 18 an zur äußeren kreisförmigen Endfläche 20 des Ansatzes. Im abgebildeten Ausführungsbeispiel weist der Teil des Ansatzes in unmittelbarer Nähe des äußeren Endes im allgemeinen die Form eines Kegelstumpfes auf, der sich zum maximalen Durchmesser des Ansatzes an der Ausbauchung 21 nach außen hin ausweitet. Der Mantel 21 des Kegelstumpfs verläuft unter einem maximalen Winkel von etwa 15 Grad zur Achse der Gewindeöffnung. Hierbei erstreckt sich der Gewindeteil an den Ecken des Vielecks höher als an den geraden Teilen.

Die Unterseite des Kopfes 12 weist eine in sich ebene, am Umfang kontinuierlich verlaufende Fläche auf, die an der Platte oder dem Blech angreifen kann, wenn der Einsatz eingesetzt ist, um das Fließen des Werkstoffs der Platte oder des Blechs bei Eingriff mit _4S dem Rand des Ansatzes 13 zu bewirken. Im Ausführungsbeispiel ist an der Unterseite des Kopfes 12 eine ringförmige Aussparung 22 in unmittelbarer Nähe des Mittelansatzes 13 vorgesehen, die einen sich eindrükkenden Flansch 23 mit einer ringförmigen Oberfläche 23 a unmittelbar außerhalb der Aussparung 22 festegt. Die Aussparung 22 öffnet sich nach unten und hr Boden ist von der ringförmigen Fläche 23 a nach iben weggebogen und geht dann nach unten in den Vlittelansatz über. Der Krümmungsradius am Boden ier Aussparung ist in unmittelbarer Nähe des Ansatzes kleiner und wird allmählich größer, wodurch die >eitenflache 24 am Flansch geschaffen ist, die sich von ier ringförmigen Fläche 23 aus nach innen erstreckt ind dem Mittelansatz 13 gegenüberliegt.

Der Ansatz 13 ist so dimensioniert, daß die maxinale Querabmessung des vieleckigen Schaftteils 13a ingefähr gleich oder etwas größer als die maximale 3uerabmessung der äußeren Endfläche 20 ist, die viederum so bemessen ist, daß sie in ein vorgelochtes, undes Loch paßt, für das der Einsatz vorgesehen ist. Venn der Einsatz wie in Fig. 1 in ein vorgelochtes ^och eingesetzt wird, wird durch den Kegelstumpf 21 das Material zusammengedrückt, damit die Ausbauchung 18 durch das Material hindurchgeht und der Flansch 23 des Kopfes am Blech oder an der Platte M angreift und sich eindrückt, wodurch das Material um den vieleckigen Schaftteil 13 α des Einsatzes herum fließt. ,_:;" ._:'. .,,· ... ..

Hierbei bewirkt die Aussparung 22, daß die Kräfte auf die ringförmige Auflagefläche 23α des Flansches konzentriert werden; hierbei ist diese Fläche so bemessen, daß der normale Löchungsdruck den Streckwiderstand des Werkstoffs überwindet, damit der Flansch 23 sich selbst in das Material eindrücken kann und das Material dann seitlich um den yieleckigen Schaftteil 13α herum fließt und im wesentlichen an dessen ganzen Umfang angreifen kann. Die geneigte Fläche 24 des Flansches 23 unterstützt die Ausrichtung des Werkstoff-Flusses nach innen zu dem vielekkigen Schaftteil hin.

Die ringförmige Auflagefläche 23α im Ausführungsbeispiel ist eine fortlaufende Fläche, die dadurch erreicht ist, daß beim Eindrücken des Flansches in das Blech oder die Platte nicht nur ein Fluß an dem Ansatz auf dessen ganzen Umfang wirkt, sondern auch keine unerwünschten Spannungskonzentrationen in dem aufnehmenden Körper hervorruft. Der vieleckige Schaftteil 13α ist daher so ausgebildet, daß die aneinandergrenzenden Seiten keine scharfen Kanten festlegen, die zur Ausbildung von Spannungskonzentrationen führen könnten. Die eingeschlossenen Winkel zwischen den Seiten des Ansatzes 13 sind stumpfe Winkel, wodurch die Spannungskonzentrationen weiter verringert sind. Während der Mittelansatz der Kreisform angenähert ist, ist der Winkel zwischen aneinandergrenzenden Seiten so groß, daß der Ansatz den Einsatz in dem Blech oder der Platte drehsichert.

Der Ansatz 13 ist so lang, daß die Endfläche 20 mit oder in dem Blech oder der Platte fluchtet, wenn der Einsatz in die Platte oder das Blech eingesetzt ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Während des Einsetzens wird der Einsatz durch einen Amboß 26 oder ein anderes Werkzeug von unten gehalten.

Der selbsthalternde Einsatz kann auch für einen Grundkörper mit einer Senköffnung abgewandelt werden. Ein derartiger Einsatz ist in F ig. 5dargestellt; der Einsatz 10' weist einen Kopf mit einem Flansch 23' auf, der so geformt ist, daß der Einsatz im eingebauten Zustand mit der Oberfläche eines Blechs oder einer Platte fluchtet, die eine vorgelochte Senköffnung aufweist. Der Flansch 23' hat eine durchgehende, ringförmige Auflagefläche 23α' zwischen dem Ansatz 13' und einer nach oben divergierenden, kegelstumpf förmigen Fläche 23 b', die so verläuft, daß sie der kegelstumpfförmigen Senköffnung im Grundkörper entspricht. Die Auflagefläche 23α' hat eine bestimmte, sich eindrückende Fläche, so daß beim Einsetzen des Einsatzes in die Senköffnung die Auflagefläche an der kegelstumpfförmigen Wandung der Senköffnung anliegt und diese eindrückt, damit der Werkstoff des Grundkörpers mit dem Umfang des Ansatzes 13' in Anlage kommt. Der Ansatz 13' des Einsatzes 10' weist den gleichen Aufbau wie der Ansatz 13 des vorbeschriebenen Einsatzes 10 auf.

Im allgemeinen werden übliche Lochwerkzeuge und Unterwerkzeuge verwendet, um die Öffnungen in Blechen oder Platte für den Einsatz vorzulochen. An Stelle eines Lochwerkzeugs zum Vorlochen einer Öffnung kann der Einsatz selbst zusammen mit einem üblichen Unterwerkzeug zum Lochen verwendet wer-

den, wie in Fig. 4 abgebildet ist. Das Unterwerkzeug weist eine Nennöffnung auf, die ungefähr gleich der Nennöffnung der zu lochenden öffnung ist, und die äußere Endfläche 20 des vieleckigen Ansatzes 13 ist so bemessen, daß sie als Lochwerkzeug mit dem Unterwerkzeug zusammenarbeitet.

Wie bereits erwähnt, ist das äußere Ende des Mittelansatzes so kreisförmig ausgebildet, daß das Spiel zwischen dem äußeren Ende des Ansatzes und dem kreisförmigen Unterwerkzeug nicht mehr als 10 Prozent der Dicke des Blechs beträgt, wodurch ein sauberes Loch gewährleistet ist. Der Mittelansatz des Einsatzes wird von dem Unterwerkzeug nicht richtig aufgenommen, da er von der Platte oder dem Blech nicht nach außen vorsteht. Das vorstehend angeführte Spiel stellt das seitliche Spiel dar, das vorhanden wäre, wenn das äußere Ende des Mittelansatzes sich am äußeren Ende der öffnung in dem Unterwerkzeug befinden würde.

Bei Verwendung des beschriebenen vieleckigen Schaftteils des Einsatzes wird in Verbindung mit dem beim Lochen verwendeten Unterwerkzeug eine maximale Festigkeit erreicht, obwohl der Schaftteil zur Drehsicherung des Einsatzes benutzt wird. Dadurch können auch andere Einsätze zur Lochung der sie aufnehmenden öffnungen verwendet werden, wobei die Dicke des Materials erheblich größer ist, als es bisher möglich war.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einsatz für ein in einer Metallplatte oder einem Blech vorgesehenes Loch, welches mit einem vorgegebenen Durchmesser vorgelocht ist oder welches mittels des Einsatzes in die Metallplatte oder das Blech gelocht wird, wobei der Einsatz einen in das Loch einbringbaren Schaftteil mit einer vielkantigen, in Umfangsrichtung kontinuierliehen Außenkontur und einen Kopf mit einem größeren Durchmesser als der des Schaftteils aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil (13ä) an dem vom Kopf entfernt liegenden Ende eine Ausbauchung (18) aufweist, deren Querabmessung größer als der Schaftteil und der Lochdurchmesser ist, und wobei sich das Schaftende von der Ausbauchung (18) an zu einer kreisförmigen Endfläche hin nach außen verjüngt, und daß im Querschnitt jeweils der Winkel zwischen einem weiter vorstehenden und einem angrenzenden, weniger weit vorstehenden Bereich des vielkantigen Schaftteils (13a) mindestens 110 Grad bzw. bezüglich eines Radius mindestens 55 Grad beträgt.

2. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in radialer Richtung der Unterschied zwischen dem größeren und kleineren Durchmesser des vieleckigen Schaftteils (13a) nicht kleiner als etwa 7,5 ^; 10"³ cm ist.