DE2355166C3

DE2355166C3 - Metallischer Gewindeeinsatz zum Wärme-Druckeinbau in Werkstücke aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE2355166C3
Application number: DE19732355166
Authority: DE
Inventors: Klaus 4800 Bielefeld Kobusch
Original assignee: Boellhoff GmbH
Current assignee: Boellhoff GmbH
Priority date: 1973-11-05
Filing date: 1973-11-05
Publication date: 1979-06-21
Also published as: FR2250040A1; DE2355166A1; DE2355166B2; FR2250040B1

Description

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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung einen 1 und dessen Axiallänge größer ist als die Axiallänge des

metallischen Gewindeeinsatz zn schaffen, der einen Einführungskegelstumpfes 1,

schnelleren Einbau in thermoplastischen Kunststoff Auf den unteren zylindrischen Abschnitt 2 folgt ein

erlaubt und bei dessen Verwendung Spannungsrisse beim Kegelstumpf 3 größerer axialer Länge, der auf seiner

Abkühlen des Kunststoffes vermieden werden. 5 Außenfläche mit einer gleichmäßig verteilte Erhebun-

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gen 4 und Vertiefungen 5 aufweisenden Kreuzkordel

einen metallischen Gewindeeinsatz zu schaffen, der versehen ist, wobei die Tiefe der Kreuzkordel 0,6 mm

einen schnelleren Einbau in thermoplastischen Kunst- betragen kann. Der Durchmesser des unteren zylindri-

stoff erlaubt und bei dessen Verwendung Spanaungsris- sehen Abschnittes 2 ist kleiner als der Durchmesser der

se beim Abkühlen des Kunststoffes vermieden werden. io kleineren Endfläche des Kegelstumpfes 3 mit der

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kreuzkordel. Die einzelnen Elemente der Kreuzkordel Kennzeichen des vorstehenden Patentanspruches ge- sind vorzugsweise mit quadratischer Grundfläche

löst ausgebildet

Die Axialrillen auf der Mantelfläche des zylindrischen Der Neigungswinkel des Einführungskegelstumpfes 1 Kopfabschnittes mit größerem Durchmesser dienen 15 ist wesentlich größer als der Neigungswinkel des

zum einen als Drehsicherung und zum anderen als Kegelstumpfes 3 größerer axialer Länge. Die Randlinie

Glättungselemeiite für die Ausbildung einer ungestör- der größeren Kegelstumpfendfläche des Einführungs-

ten Oberfläche. Die Kreuzkordel auf der Außenfläche kegelstumpfes 1 liegt jedoch auf der Erzeugenden des

des Kegelstumpfes sorgt dafür, daß der metallische Kegelstumpfmantels des Kegelstumpfes 3 größerer

Gewindeeinsatz während des Wärme-Druckeinbaues 20 axialer Länge.

das Werkstück an einer Vielzahl von Anlagepunkten An den Kegelstumpf 3 schließt sich ein oberer

berührt, so daß einerseits der Querschnifc für den zylindrischer Abschnitt 6 an, dessen Durchmesser

Wärmetransport in die zu plastifizierende Kunststoff- kleiner ist als der größte Durchmesser des Kegelstump-

schicht hinein vergrößert und andererseits der Wärme- fes 3.

fluß gleichmäßig über den gesamten Umfang des 25 An den oberen zylindrischen Abschnitt 6 schließt sich Gewindeeinsatzes verteilt wird. Hinzu kommt, daß an nach auiien ein zylindrischer Kopfabschnitt 7 an, dessen den einzelnen Anlagepunkten zwischen Gewindeein- Mantelfläche mit Erhöhungen 8 und Vertiefungen 9 satz und der Innenfläche der im Werkstück vorbereite- bildenden Axialrillen versehen ist Bei der gezeigten ten Bohrung ein hoher spezifischer Druck aufgebaut Ausführungsform ist die zylindrische Mantelfläche des wird, der die Plastifizierung unterstützt Mit der 30 Kopfabschnittes 7 mit Axialrillen von rechteckigem Kreuzkordel ist daher eine schnellere und gleichmäßi- Querschnitt versehen. Da der Durchmesser der gere Erwärmung zu erzielen. Die gleichmäßige Formge- größeren Endfläche des Kegelstumpfes 3 und der bung der Kreuzkordel führt auch dazu, daß beim Durchmesser des zylindrischen Kopfabschnittes 7 Abkühlen und Schrumpfen der erwärmten Kunststoff- größer sind als der Durchmesser des oberen zylindrischicht sich keine Ansatzpunkte oder Ansatzlinien zur 35 sehen Abschnittes 6, wird zwischen diesen ein Ringraum Bildung von Spannungsrissen bilden können. Durch den bereitgestellt, in den plastifizierter Kunststoff einfließen zwischen dem Kegelstumpf und dem Einführungske- kann. Die axiale Länge des zylindrischen Kopfabschnitgelstumpf angeordneten unteren zylindrischen Ab- tes 7 ist größer als die axiale Länge des oberen schnitt mit seinen Durchmesser — und Axiallängenbe- zylindrischen Abschnittes 6. Bei der gezeigten Ausfühziehungen ru dem Kegelstumpf und dem Einführungs- 40 rungsform ist der Gewindeeinsatz mit einem Innengekegelstumpf wird erreicht, daß der in den Ringraum um winde 10 versehen. Es können aber auch Gewindeanden unteren zylindrischen Abschnitt eintretende flüssige Ordnungen benutzt werden, wie sie in der DT-PS Kunststoff beim weiteren Eindrücken des Gewindeein- 19 25 766 beschrieben sind.

Satzes in die im Werkstück vorbereitete Bohrung zu Beim Wärme-Druckeinbau des in der Figur gezeigten

einem gleichmäßigen schnelleren Auffüllen der Kreuz- 45 Einsatzes wird zunächst der mit dem Einiührungskegel-

kordel des in das Sackloch nachdrängenden Kegel- stumpf 1 in Berührung kommende Kunststoff plasti-

stumpfabscbnittes führt Auch kann eine ungleichmäßige fiziert Beim weiteren Einpressen des Gewindeein-

Verflüssigung des Kunststoffes durch den Einführungs- satzes gelangt plastifizierter Kunststoff in Berührung

kegelstumpf in Umfangsrichtung gesehen durch Bereit- mit der Kreuzkordel des Kegelstumpfes 3. Schließlich

stellung des Ringraumeb ausgeglichen werden. Selbst- so taucht der Kopfabschnitt 7, dessen Durchmesser

verständlich trägt der in dem Ringraum nach Abkühlen vorzugsweise etwas größer ist als der Durchmesser der

der plastifizieren Kunststoffschicht verbleibende ihm zugewandten Endfläche des Kegelstumpfes 3, unter

Kunststoff zur Erhöhung des Herausreißwiderstandes Auffüllen der Vertiefungen 9 der Axialrillen in die

beim Gewindeeinsatz bei. Wegen der Speicher- und Oberfläche des Werkstückes ein. Dabei wird plastifizier-

Ausgleichsfunktion ist die Axiallänge des Ringraumes SS ter Kunststoff in den von dem oberen Abschnitt 6

größer als die Axiallänge des Einführungskegelstump- begrenzten Ringraum verdrängt. Der zyfindrische

fes. Zur Verankerung gegen Auszugskräfte trägt auch Kopfabschnitt 7 gewährleistet aber, daß nach dem

der sich um den oberen zylindrischen Abschnitt herum Erstarren und Schrumpfen des plastifizieren thermo-

erstreckende Kopfabschnitt bei. plastischen Kunststoffes das Werkstück im Bereich des

Der erfindungsgemäße Gewindeeinsatz soll nun 60 eingebrachten Gewindeeinsatzes eine saubere Oberflä-

anhand der einzigen Figur genauer beschrieben werden. ehe aufweist.

Der in der Figur gezeigte metallische Gewindeeinsatz Die Kreuzkordel, deren Axiallänge gröPer ist als die

weist einen der Einführung des Gewindeeinsatzes in ein Axiallänge des Einführungskegelstumpfes 1 und des

Sackloch oder Durchgangsloch des Werkstückes Kopfabschnittes 7, trägt den Hauptanteil der Veranke-

dienenden Kegelstumpf 1 geringer axialer Länge auf. 6$ rung des Einsatzes im Werkstück gegen Zug- und

Daran schließt sich ein unterer zylindrischer Abschnitt 2 Torsionsbelastungen. Da die Kreisgeometrie der Ke-

an, dessen Durchmesser Meiner ist als der Durchmesser gelstumpfmantelfläche des Kegelstumpfes 3 durch die

der größeren Endfläche des Einfiihrungskegelstumpfes gleichmäßige Verteilung der Erhebungen und Vertie-

fungen erhalten bleibt, kann es beim Schrumpfen des plastifizierten thermoplastischen Kunststoffs nicht zur Bildung von Spannungsrissen kommen. Damit ist der metallische Gewindeinsatz insbesondere für den Einbau in kerbempfindliche Kunststoffe, wie z. B. Polykarbonat und Polystyrol, verwendbar. Die Axialrillen des Kopfabschnittes 7 tragen ebenfalls zur Sicherung gegen Torsion bei. während die durch den unteren zylindrischen Abschnitt 2 und den oberen zylindrischen Abschnitt 6 bestimmten Ringiäüine zur Sicherung gegen Zugbelastungen beitragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

Gewindeeinsatz bekannt geworden, der bei der

Patentanspruch: Herstellung des Werkstückes aus thermoplastischem

Kunststoff mit umspritzt wird. Der zylindrisch ausgebil-

Metaliischer Gewindeeinsatz zum Wärme-Druck- dete und mit einer Hintersehneidung versehene einbau in kalte Werkstücke aus thermoplastischem s Gewindeeinsatz ist auf seiner Außenfläche mit einer Kunststoff, bestehend aus einem Kegelstumpf Kreuzkordel versehen, um bei Drehbelastung des größerer axialer Länge, dessen Kegelmantelfläche in metallischen Gewindeeinsatzes im kalten Werkstück axialer und in IJmfangsn'chtung im wesentlichen ein Drehen des Gewindeeinsatzes zu vermeiden. Bei gleichmäßig verteilte Erhebungen und Vertiefungen dem Einbau eines metallischen Gewindeeinsatzes durch aufweist, und einem der Einführung des Gewindeein- io Umspritzen befindet sich zwar der Kunststoff in satzes in das Werkstück dienenden Kegelstumpf vorteilhafter Weise in seinem flüssigen Zustand und geringer axialer Länge sowie einem sich am kann in die Erhebungen und Vertiefungen der entgegengesetzten Ende an den Kegelstumpf Kreuzkordel eintreten, jedoch muß der metallische anschließenden zylindrischen oberen Abschnitt, Gewindeeinsatz besonders gehalten werden. Deshalb dessen Durchmesser kleiner ist als der größte 15 v/ird der Wärme-Druckeinbau in kalte Werkstücke aus Durchmesser des Kegelstumpfes, ge kenn- thermoplastischem Kunststoff bevorzugt Bei dem zeichnet durch die Kombination der folgenden Wärme-Druckeinbau muß aber dafür Sorge getragen z. T. bekannten Merkmale, a) daß sich an den oberen werden, daß der den Gewindeeinsa,tz umschließende zylindrischen Abschnitt (6) nach oben ein zyliiidri- Kunststoff möglichst schnell und energiesparend nur so scher Kop.'abschnitt (7) mit einem größeren 20 weit erwärmt wird, daß die Schichtdicke, mit der der Durchmesser anschließt, dessen Mantelfläche mit Kunststoff beim Einbau verflüssigt wird, für ein Axialrillen (8, 9) versehen ist, b) daß der an den Umfließen der gleichmäßig verteilten Erhebungen und oberen zylindrischen Abschnitt (6) nach unten an- Vertiefungen ausreicht. Bei dem aus der DE-PS schließende Kegelstumpf (3) auf seiner Außenfläche 19 25 766 bekannten metallischen Gewindeeinsatz mit einer Kreuzkordel (4,5) versehen ist, c) daß zwi- 25 dauert das Erwärmen des thermoplastischen Kunststofschen dem Kegelstumpf und dem Einführungskegel- fes relativ lange, wobei nur die radial außenliegenden stumpf (1) ein unterer zylindrischer Abschnitt (2) an- Flächen der Teilkegeistümpfe zum Erwärmen beitragen, geordnet ist, d) daß der Durchmesser des unteren Dies liegt an der Obereinanderanordnung mehrerer zylindrischen Abschnittes kleiner als der der kleine- Teilkegelstümpfe, deren Hinterschneidungen bisher für ren Endfläche des Kegelstumpfes mit der Kreuzkor- 30 die Sicherungswirkung als unbedingt erforderlich del und aucb kleiner als der Durchmesser der größe- erachtet wurden.

ren Endfläche des Einführungskegelstumpfes ist, Aus dem DE-GM 68 08 669 ist ein Gewindeeinsatz e) daß die Axiallänge des unteren zylindrischen Ab- bekannt, dessen Rohrkörper mit mindestens einem schnittes größer ist als die Axialiänge des Einfüh- Schlitz versehen ist, um ein radiales Zusammenpressen rungskegelstumpfes. 35 des Gewindeeinsatzes beim Einführen in eine vorbe

reitete Bohrung eines Werkstücks zu ermöglichen. Durch das Einschrauben des von dem Gewindeeinsatz am

Werkstück zu befestigenden Schraubelementes wird der

Gewindeeinsatz aufgespreizt und mit seiner Mantel-40 fläche gegen die Wandung der Bohrung gedrückt Zur

Die Erfindung betrifft einen metallischen Gewinde- Verankerung des Gewindeeinsatzes ist auf der Manteleinsatz zum Wärme-Druckeinbau der im Oberbegriff fläche eine Kreuzriffelung vorgesehen,
des vorstehenden Patentanspruches genannten Art. Aus der DE-OS 20 54 836 ist eine Metallbuchse für den

Ein solcher Gewindeeinsatz ist aus der DE-PS Ultraschall-Einbau in kalte Werkstücke bekannt, die auf 25 766 bekannt. Bei diesem ist der Kegelstumpf 45 ihrer zylindrischen Mantelfläche mit Eindrehungen, größerer axialer Länge in axialer Richtung durch drei Rändelungen oder Einfräsungen für die Verankerung parallel verlaufende Einschnitte in drei Teilkegelstümp- versehen ist und durch die sich eine glatte Durchgangsfe unterteilt. Die in Umfangsrichtung im wesentlichen bohrung erstreckt, in die beim Eindrücken der Buchse gleichmäßig verteilten Erhebungen und Vertiefungen verdrängter Kunststoff des Werkstückes eintreten kann, werden durch die Mantelflächen der drei Teilkegel- 50 Schließlich ist aus der DE-AS 12 96 355 ein Schraubstümpfe durchsetzende Nuten aufgebaut. Es hat sich bolzenmitzylindrischemRändelkopfbekannt,dessenmit aber gezeigt, daß bei dem Wärme-Druckeinbau derart einer Kreuzrändelung versehener zylindrischer Kopf in gestalteter Gewindeeinsätze in kerbempfindliche ther- ein kaltes Werkstück aus thermoplastischem Kunststoff moplastische Kunststoffe bei Verfestigung des während mittels Ultraschall eingebettet werden kann. In dem des Einbaues plastifizierten Kunststoffes, die von einer ss Werkstück kann eine zylindrische Ausnehmung ange-Schiumpfung begleitet ist, in dem Werkstück Span- bracht sein, die aber etwas kleinere Abmessungen hat Die nungsrisse entstehen können. Kreuzrändel schwimmt in dem an der Stirnfläche des

Aus der Zeitschrift »Machine Design« vom 7. Januar Schraubenkopfes durch Reibung erwärmten, voll plasti-1971, Seite 125, ist ein metallischer Gewindeeinsatz mit fizierten Material, so daß sie wenig zur Erwärmung des mehreren in axialer Richtung übereinander angeordne- te von dem Schraubenkopf insgesamt zu verdrängenden ten Kegelstümpfen bekannt geworden, bei dem auf den Kunststoffes beiträgt Das von dem Schraubenkopf oberen Teilkegelstumpf ein oberer zylindrischer Ab- verdrängte Material führt zu einer Störung der Oberschnitt kleineren Durchmessers folgt; an diesen schließt fläche des Werkstücks, die durch die Sonotrode nicht sich nach außen ein zylindrischer Kopfabschnitt mit geglättet werden kann. Es besteht die Gefahr, daß die einem größeren Durchmesser an, dessen Mantelfläche 65 Verankerung des Schraubbolzens durch die Kreuzkordel mit axialen Rillen versehen ist. allein nicht ausreicht da der Schraubbolzen nur so weit in

Weiterhin ist aus der Zeitschrift »Machine Design« das Werkstück eingedrückt wird, bis seine untere Fläche vom 16. lanuar 1964. Seiten 174 bis 175, ein metallischer plan mit der Werkstückoberfläche liegt.