DE1872942U

DE1872942U - Gewindeeinsatz mit kegelspreizung.

Info

Publication number: DE1872942U
Application number: DEH44001U
Authority: DE
Original assignee: Heli Coil Corp
Current assignee: Heli Coil Corp
Priority date: 1962-02-16
Filing date: 1963-02-15
Publication date: 1963-05-30
Also published as: DE1204891B; GB962206A; US3172329A; CH399082A

Description

!A. 109 640*15.2.BS

He-li-Coil Corporation, Danbury, Connecticut, USA

"Gewindeeinsätze mit Kegelspreizung"

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf Gewindeeinsätze, insbesondere auf solche, die durch einen Kegel gespreizt und ausgeweitet werden, zur Verwendung bei mehr oder weniger weichen Werkstoffen, wie z.B. Kunststoffen bzw. Plasten, Spritzgußteilen, Aluminium und dergl. mehr. Gewindeei'nsätze dieses Typs werden in der Regel in Bohrungen in einem Werkstück eingesetzt anstatt das Gewinde in dem,¹ Grundwerkstoff selbst zu bilden.

Bei einer Ausführungsform der üblichen Vorrichtungen für den angegebenen Zweck besteht der Gewindeeinsatz aus einem einheitlichen hülsenähnlichen Körper mit einer axial hindurchgehenden Bohrung, welche auf den größeren Teil· ihrer

Länge mit einem Innengewinde versehen ist, und einem aus einem Stück mit dem Körper bestehenden kegelstumpfförmigen Ausweitzapfen, dessen dünneres Ende mit dem Körper des Einsatzes durch eine zerbrechliche Wandung verbunden ist, so daß, wenn der Gewindeeinsatz mit dem unteren Ende des Zapfens voran in die Bohrung des Werkstückes eingesetzt und einem Axialdruck ausgesetzt wird, die den Zapfen und den Körper des Einsatzes miteinander verbindende dünne Wandung bricht und der kegelstumpfförmige Zapfen nunmehr in den nicht mit Gewinde versehenen Teil der Bohrung in dem hülsenähnlichen Körper eindringt, wobei er das umgebende Körperende ausweitet und dasselbe durch in dem Werkstück verankert, worauf ein Gewindebolzen in die Gewindebohrung eingeschraubt werden kann.

Diese üblichen Gewindeeinsätze sind nun mit gewissen Nachteilen behaftet, insofern als es vorkommen kann, beispielsweise wenn der Einsatz dicht am Rande des Werkstückes eingebaut wird, daß das letztere unter dem Einfluß der durch den Spreizzapfen an einem Kreisumfang ausgeübten Kräfte aufreißt. Ferner haben die üblichen Vorrichtungen nur Innengewinde und können daher nicht sofort etwa als feste Stiftschraube oder mit sonstigen Formkörpern, welche eine axiale Bohrung nicht zulassen,verwendet werden.

Das Ziel der vorliegenden Neuerung ist die Vermeidung dieser und sonstiger Nachteile und die Schaffung von Einheitseinsätzen, welche das Ausweiten durch Spreizkegel zu-, lassen, ganz gleich ob der Einsatz als Hülse mit Innengewinde oder wie eine Stiftschraube geformt ist oder eine sonstige

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geeignete Form besitzt.

Der Neuerung zufolge ist der Einsatz mit einer durchgehenden Bohrung versehen, die sich senkrecht zu der Achse des Einsatzes erstreckt, und zwar so, daß sie die benachbarte Stirnfläche des Einsatzkörpers schneidet und dabei an den letzteren zwei parallele Kanten bildet. Zwischen dem dünneren Ende des schrägen Teils eines mit dem Einsatzkörper., aus einem Stück bestehenden Spreizzapfens und diesen Kanten werden dadurch ferner dünne zerbrechliche Wandungsteile gebildet. Wird nun auf den Einsatz ein axialer Druck ausgeübt, dann brechen diese

dünnen Wandungsteile, wodurch der Spreizzapfen in den Hohlraum der durchgehenden Bohrung eindringen kann und die beiden Schenkel des Einsatzes, die durch die erwähnte Bohrung voneinander getrennt sind, auseinanderspreizt. Die das Spreizen bewirkende Kraft wirkt senkrecht zu der Achse des Einsatzes in zwei entgegengesetzten Richtungen.

Weiterhin sieht die Neuerung einen zylindrischen Abschnitt vor, der an die Basis des kegelstumpfförmigen Spreizzapfens angefügt wird, um eine Oberfläche zu bekommen, welche nach dem Einbau des Einsatzes in den Grundwerkstoff von den beiden auseinandergespreizten Schenkeln des Einsatzes erfaßte werden kann, wodurch die von dem Spreizzapfen auseinandergedrückten Schenkel in dieser Lage gehalten werden, obwohl der-Einsatz innerhalb gewisser Grenzen in der denselben aufnehmenden Bohrung bewegt werden kann, was trotz dieser Relafcivbe-. wegung eine konstante Festigkeit verbürgt.

Weitere Ziele und Einzelheiten der Neuerung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, welche einige Ausführungsformen als Beispiele erläutert.

Fig. 1 der Zeichnung ist ein Seitenriß eines neuerungs-* gemäßen, eine Stiftschraube bildenden Einsatzes.

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2 - 2 in Fig. 1.

, Fig. 3 ist ein Seitenriß einer Modifikation, eingesetzt in eine Bohrung eines Werkstücks vor dem Auseinander-

spreizen.

Fig. 4 zeigt die gleiche Ausfürhung wie in Fig. 3, jedoch mit den auseinandergespreizten Schenkeln, welche den Einsatz in dem Werkstück verankern.

Fig. 5 ist ein Seitenriß einer weiteren Ausführungsform, welche mit einem Innengewinde versehen und in einem Werkstück verankert ist.

Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 5.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen spreizbaren einteiligen Einsatz mit einem eine Stiftschraube bildenden Teil. Der Einsatz, der vorzugsweise aus Messing oder einem sonstigen geeigneten Werkstoff verfertigt wird, besteht aus einem zylindrischen Körper lo, aus dem der Stiftschraubenteil 11 nach oben hervorsteht. Der dieser Stiftschraube bzw. dem Gewindeteil entgegengesetzte Teil des Körpers Io ist mit einer durchgehenden Querbohrung 12 unter einem rechten Winkel zu

der Achse a - a des Einsatzes versehen. Die Achse "b" der Bohrung hat von der unteren Stirnfläche 13 des zylindrischen Körpers Io einen Abstand "d", welcher kleiner ist als der Radius der Bohrung 12. Dadurch werden an der Stirnfläche 13 zwei zueinander parallele Kanten 14, 14 gebildet, welche auch zu derAchse "b" parallel sind. Der zylindrische Körper Io ist an seinem Außenumfang in einer die Bohrung 12 umgebenden Zone 15 gerändelt. Ein kegelstumpfförmiger Zapfen 16 besteht

aus einem Stück mit dem zylindrischen Körper Io. Das obere, *

d.h. das dünnere Ende dieses Zapfens hat einen Durchmesser "f",

' welcher etwa so groß ist wie der Abstand "e" der Kanten 14 voneinander, das heißt dieser Durchmesser kann etwas kleiner sein als der Abstand oder auch gleich diesem Abstand, ist aber vorzugsweise etwas größer. Der größere Durchmesser "g" des Zapfens muß nicht gerade größer sein als der Durchmesser des zylindrischen Körpers 2o, in den meisten Fällen wird er kleiner sein. Das obere Ende des Zapfens 16 ist mit den Kanten 14 durch kleine, dünne, leicht zerbrechliche Wandungsteile 17 verbunden. Die obere Fläche des Zapfens 16 ist mit einer teilzylindrischen Aussparung oder Einkerbung 18 versehen, welche die Bohrung 12 zu einer ganzen inneren zylindrischen Mantelfläche ergänzt. Diese Aussparung wird erzeugt, wenn das Querloch durch den zylindrischen Körper Io gebohrt wird. Es ist also klar,¹ daß der ganze eine Stiftschraube bildende Einsatz nebst seiner Querbohrung und dem zugehörigen Zapfen als ein einziges Stück von rundem Stangenmaterial auf einem Automaten oder Halbautomaten erzeugt werden.

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Die bevorzugte, in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform des eine Stiftschraube bildenden Einsatzes unterscheidet sich von der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 lediglich insofern als der Spreizzapfen einen kegelstumpfförmxgen Teil 16' hat, der gleich dem Zapfen 16 ist, und einen zylindrischen Teil 16" in Fortsetzung des größeren oder Fußendes des Teils 16*. Warum dieser Zapfen eine solche Ausführungsform hat und wie-dieselbe wirkt wird später erklärt werden. In jeder anderen Hinsicht ist die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 genau gleich der Ausführung nach den Fig. 1 und 2, weshalb

die gleichen Teile mit den gleichen Bezugsnummer bezeichnet sind und keine zusätzliche Beschreibung erfordern.

In Fig. 3 befindet sich der Einsatz in einer Bohrung 2o eines Werkstückes 21, in welchem der Einsatz befestigt werden soll. Hierbei legt sich der Spreizzapfen mit seiner untersten Fläche an den Boden 22 der Bohrung 2o an. Wenn nun auf den Einsatz ein Axialdruck ausgeübt wird, brechen die dünnen Wandungsteile 17, worauf der Zapfen 16¹, 16" in die Bohrung 12 eindringt und den unteren Teil des zylindrischen Körpers auseinanderdrückt, wobei die beiden Schenkel 23 und 24 gebildet werden, welche in entgegengesetzten Richtungen, unter einem rechten Winkel zu der Achse der Bohrung 12, in den Werkstoff des Werkstückes 21 eingreifen. Man wird bemerken, daß das Spreizen der Schenkel 23 und 24 von den Kanten 14, 14 der Oberfläche 13 des zylindrischen Körpers ausgeht und daß sich in der endgültigen Lage nach Fig. 4 die Kanten 14, 14 an den zylindrischen Teil 16" des Zapfens anlegen. Wenn sich bei der Ausführungsform nach

Fig. 1 der Einsatz nach seinem Einbau - wie es vorkommen kann etwas gegenüber der aufnehmenden Bohrung in dem Werkstück bewegt , dann hat der zylindrische Körperteil manchmal das Bestreben, sich infolge der Konizität des Zapfens von dem letzteren zu lösen. Infolgedessen verlieren die gespreizten Schenkel des Körpers ihren Halt an dem Zapfen, und ihr Widerstand gegenüber irgendeiner Bewegung wird vermindert. Solche Vorkommnisse werden, wenigsten in den meisten Fällen, durch die Form des Spreizzapfens nach den Figuren 3 und 4 vermieden. Wie bereits oben erwähnt wurde, legen sich, die Kanten 14, wenn der Einsatz wie in Fig. 4 richtig eingebaut wurde, eher an eine Zylindermantelfläche anstatt an eine Kegelmantelfläche an. Selbst wenn also der Einsatzkörper das Bestreben haben sollte, sich axial zu dem Zapfen zu bewegen, werden doch die Schenkel 23 und 24 zwangsläufig gespreizt bleiben solange sich die Kanten 14 an dem zylindrischen Zapfenteil 16" abstützen.

Der soeben beschriebene Einsatz bietet beträchtliche Vorteile gegenüber den üblichen Ausführungsformen von durch einen Spreizkegel ausweitbaren Gewindeeinsätzen. Die Quasrbohrung, in welche der Spreizkegel eindringt, ermöglicht die Fertigung eines einteiligen Stiftschraubeneinsatzes, wohingegen man bei den üblichen Einsätzen eine besondere Stiftschraube erst einschrauben mußte, wenn eine SQlche erforderlich war. Ferner gestattet der durch die Querbahrung gebildete Hohlraum;' eine Verformung der aufnehmenden Bohrung in bildsamen Werkstoffen, wodurch die Beanspruchung etwas ermäßigt werden kann. Ebenso hat man festgestellt, daß für den Einbau des neüerungs-

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gemäßen Einsatzes eine etwas geringere Anstrengung erforderlich ist, denn die Kraft zum Auseinanderspreizen des Einsatzes wirkt hier in nur zwei Richtungen, wohingegen bei den üblichen Vorrichtungen die Kraft an einem Kreisumfang ausgeübt wird, Die Belastung des neuerungsgemäßen Einsatzes, unter welcher er aus dem Werkstück herausgerissen werden kann, bleibt bis zu einem gewissen Grade konstant, wohingegen bei den üblichen Einsätzen für ein solches Herausreißen eine kritische Belastung besteht. Schließlich, und das soll noch insbesondere bei Be-Schreibung der Fig. 5 und 6 erklärt werden, kann der Einsatz

infolge der in zwei Richtungen wirkenden Kraft, die durch denä Spreizkegel auf die S_chenkel des Einsatzes ausgeübt wird, so ausgerichtet werden, daß in dem betreffenden Werkstück die dickeren Wandungsabschnitte in einem Teil desselben beansprucht werden. Als Beispiel sei hier ein Einbau dicht am Rande eines Werkstücks angeführt. Bei Ausübung einer an einem Kreisumfang angreifenden Kraft durch einen der üblichen Einsätze könnte das Werkstück am Rande aufgerissen werden. Richtet man aber bei dem neüerungsgemäßen Einsatz die Querbohrung desselben unter einem rechten Winkel zu dem Randteil des Werkstückes aus, dann kann ein solches Ausbrechen nicht erfolgen.

Alle diese Vorteile, ausgenommen diejenigen, die nur der Stiftschraubenform eigen sind, gelten auch für Einsätze mit Innengewinde anstatt eines Außengewindes. Eine derartige Einsatzkonstuktion zeigen die Fig. 5 und 6, bei welcher der Einsatz einen ganz allgemein mit 3o bezeichneten Körper hat. Dieser Körper hat in seinem oberen Teil 31 ein Innengewinde 32, während der untere Teil 33 des Körpers am Außenumfang gerändelt

und mit einer Querbohrung 34 versehen ist. Die Anordnung d3S Spreizzapfens 35 und dessen Verbindung mit dem Teil 33 des Körpers, bevor der letztere auf den Zapfen heruntergedrückt wird, ist die gleiche wie bei den entsprechenden Teilen nach den Fig. 1 bis 4. Der Einsatz ist hier dargestellt als in der Bohrung 2o des Werkstücks 21 befindlich, nachdem ein Druck auf denselben ausgeübt wurde, um ihn in seiner endgültigen Lage zu befestigen. Aus einem Vergleich der Figuren 5 und 6 ergibt sich deutlich, daß das Auseinandeispreizen nur in zwei entgegengesetzten Richtungen erfolgt, unter einem rechten Winkel zu der Bohrung 34, welche ihrerseits senkrecht zu der Wandung 25 des Werkstücks 21 angeordnet ist, weshalb keine Gefahr vorhanden ist, daß der Einsatz aus dem Werkstück herausbricht.

- Io -

Claims

?X 109 640*15.2.65 β - Io - Schutzansprüche

1. Dehnbarer bzw. spreizbarer Einsatz, aus einem einzigen Stück bestehend, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Körper mit einem Gewindeendteil zur Befestigung eines äusseren, ebenfalls mit einem Gewinde versehenen Teils, sowie mit einer praktisch ebenen Stirnfläche an dem dem Gewindeteil entgegengesetzten Ende, wobei der Körper mit einer durchgehenden Bohrung senkrecht zu der Achse des zylindrischen Körpers versehen ist und dieAchse der Bohrung von der erwähnten Stirnfläche einen Abstand hat, der kleiner ist als der Radius der Bohrung, so daß an der Stirnfläche zwei parallele Kanten gebildet werden, einen kegelstumpfförmigen Spreizzapfen, dessen kleinerer Durchmesser sich dem Maß des Abstandes der erwähnten Kanten annähert und dessen größerer Durchmesser höchstens so groß ist wie derjenige des zylindrischen Körpers, sowie dünne zerbrechliche Wandteile, welche dasEnde des Spreizzapfens mit dem kleineren Durchmesser mit den erwähnten parallelen Kanten verbinden.

2. Einsatz gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizzapfen an seiner kleineren Stirnfläche eine teilzylindrische Aussparung hat, welche mit der erwähnten Bohrung einen vollständigen Hohlzylinder bildet.

3. Einsatz gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte zylindrische Körper an seinem Außenumfang in einer Zone, in welcher sich die erwähnte Bohrung befindet, gerändelt ist.

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4. Einsatz gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizzapfen an dem Ende mit dem größeren Durchmesser eine zylindrische Verlängerung gleichen Durchmessers hat.

5. Einsatz gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da$ der mit Gewinde versehene Endteil eine eine Stiftschraube bildende Verlängerung des zylindrischen Körpers "ist ·

6. Einsatz gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, der mit Gewinde versehene Endteil ein hohler, mit Innengewinde versehener Teil des zylindrischen Körpers ist, dessen unterer Teil kein Gewinde besitzt und mit einer im wesentlichen ebenen Stirnfläche versehen ist.