DE2409144A1

DE2409144A1 - Selbstschneidender gewindebolzen mit sicherungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2409144A1
Application number: DE2409144A
Authority: DE
Inventors: Robert W Bosse
Original assignee: EIBES KERB KONUS GmbH
Current assignee: EIBES KERB KONUS GmbH
Priority date: 1973-02-28
Filing date: 1974-02-26
Publication date: 1974-08-29
Also published as: US3871429A; CA997539A

Description

Dipl.-Ing.

Rudolf Bussefmeier

Dipl.-Ih^.

RolfChjafyer 2409144

Patentanwälte

Augsburg 31 - Postfach 242
Rehlingenstraße 8
Tel. 08 21/2 88 45
Postscheckkonto: München Nr. 1547 89-801

6638/330/UO/Fr Augsburg, 22. Februar 1974

Kerb-Konus-Vertriebs-GmbH 8454 Schnaittenbach/Opf»

Selbstschneidender Gewindebolzen mit Sicherungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft einen selbstschneidenden Gewindebolzen mit Sicherungsvorrichtung zum Einsetzen in eine zylindrische öffnung eines Materials, das weicher ist als das Material des Gewindebolzens.

Es sind Gewindebolzen bekannt, die in eine zylindrische öffnung eines Werkstückes eingesetzt werden können und an,einem Ende ein selbstschneidendes Kopf- oder Führungsstück und am anderen Ende ein· mit Gewinde versehenes Haltestück besitzen. Der Bolzen wird eingesetzt, indem das Haltestück er-

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griffen, das Führungsstück gegen den Eingang der Öffnung im Werkstück angelegt und der Bolzen mit Kraftaufwand gedreht wird. Dabei*muß natürlich das Werkstück aus weicherem Material.als der Bolzen sein. Durch die Anwendung eines beträchtlichen Drehmoments wird in die Öffnung ein Gewinde geschnitten; der Bolzen dringt fortschreitend in das Innere der Öffnung ein, so daß schließlich der Schaft mit dem Haltegewinde um eine bestimmte Länge über die Öffnung hervorsteht. Die Verwendung von solchen selbstschneidenden Bolzen ist in der Industrie weit verbreitet. Beispielsweise ist es üblich, Öffnungen in Motorblöcke zu bohren oder in diesen auf andere Weise auszubilden und Bolzen in die Öffnungen zu drehen. Die mit Gewinde versehenen hervorstehenden Teile der Bolzen können zur Befestigung des Auspuffs oder ähnlicher Teile am Motorblock verwendet werden.

Bei vielen Anwendungen schrauben sich solche Bolzen durch Drehung aus ihrer eingeschnittenen Lage. Dies geschieht insbesondere unter dem Einfluß wiederholter Erwärmungs- und Abkühlzyklen, von Schwingungen und ähnlichem. Um dieses Herausschrauben zu vermeiden, wird häufig nach dem Einsetzen des Bolzens das Metall an der Verbindungsstelle des Bolzens und der Öffnung deformiert, so daß eine eventuelle Drehung verhindert wird. Dieses Verfahren ist bis zu einem gewissen Grad wirksam. Wenn jedoch der Bolzen bricht oder das Gewinde am Halteteil des Bolzens ausreißt (oder überdreht wird) verhindert die Deformation des Metalls das Entfernen des Bolzens und Wiederein-

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setzen eines neuen Bolzens oder macht dies zumindest schwierig.

Wenn außerdem der Bolzen beträchtlichem longitudinalem Zug, also achsenparallelem Zug ausgesetzt ist, muß gewöhnlich das Kopfstück länger sein, damit das Herausziehen vermieden wird. Diese Verlängerung des Kopfstücks bedingt aber beim Einsetzen ein größeres Drehmoment.

Es ist demgemäß Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten selbstschneidenden Gewindebolzen mit einer Sicherungsvorrichtung zu schaffen, der sich einer unbeabsichtigen Entfernung oder Drehung widersetzt, gleichzeitig aber eine erwünschte Entfernung erlaubt. Der Bolzen soll in seine Lage mit geringerem Drehmoment einschraubbar sein, als dies beim Einsetzen bisher bekannter Gewindebolzen mit vergleichbarer Haltekraft erforderlich war.

Die Erfindung gemäß Anspruch 1 löst diese Aufgabe. Besonders vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nun anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben; es zeigen:

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Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht der Öffnung im Werkstück, in welche der Bolzen eingesetzt werden soll, den Bolzen, die Sicherungsmuffe und das Eindrehwerkzeug für die Sickerungsmuffe und

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch

einen eingesetzten Bolzen mit Muffe,

Das in Fig. 1 gezeigte Werkstück 10 besitzt eine zylindrische Öffnung 11, in welche der Bolzen 12 mit Sicherungsvorrichtung eingesetzt werden soll.

Der Bolzen besitzt einen länglichen Schaft 13 mit einem im Durchmesser etwas größeren zylindrischen inneren Endstück 14, welches mit einem selbstschneidenden Gewinde 15 versehen ist. Da die Details der selbstschneidenden Komponente wohl bekannt sind, wird diesbezüglich hier.auf eine genauere Beschreibung verzichtet.

Der Schneidkopf des Bolzens kann zusätzlich eine Querbohrung 16 besitzen. Dadurch wird die Schneidewirkung verstärkt und die Bruchwahrscheinlichkeit verringert. Gleichzeitig wird ein Aufnahmeraum für Metallabriebe und -späne, die während des Schneidvorgangs anfallen, gebildet.

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Der Bolzen 13 besitzt ein im Durchmesser reduziertes zylindrisches Schaftstück 17, das von seinem äußeren Ende 18 nach innen mit einem helixförmigen Gewinde 19 versehen ist. An der Verbindungsstelle des Teiles 14 mit größerem Durchmesser und des Schaftteiles 17 mit geringerem Durchmesser ist eine Anschlagschulter 20 ausgebidet.

Die Sicherungsmuffe 21 besteht aus einem röhrenförmigen Teil. Dessen innere Bohrung 22 besitzt einen Durchmesser, mit dem sie eng über das Schaftstück gleiten kann. Die Muffe 21 besitzt ein Außengewinde 23, welches in das weibliche Gewinde, das vom Schneidgewinde 15 des inneren Endstücks 14 des Bolzens geschnitten wird, paßt. Am hinteren Ende 24 der Muffe ist ein Paar nach innen zeigender, in Längsrichtung ausgerichteter Schraubschlitze 25, 26 ausgebildet, durch welche gegenüberliegende Flügel 27,28 an der Muffe definiert werden.

Mit 29 ist ein Einschraubwerkzeug bezeichnet, mit dem die Muffe 21 zur Sicherung in die Öffnung 11 eingebracht wird. Das Einschraubwerkzeug 29 besitzt einen röhrenförmigen Schaft 30 mit einer inneren Bohrung, die über das schmale Schaftstück 17 des Bolzens 13 paßt. Das Werkzeug 29 besitzt zwei nach vorne verlaufende Schraubfinger 32, welche in die Schlitze 25, 26 der Muffe 21 passen.

Der Bolzen wird in die Öffnung 11 auf folgende Weise eingesetzt:

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Das schmale Schaftstück 17 wird.von einem Spannkopf oder Aufspannfutter oder einem ähnlichen Werkzeug erfaßt, welches,über den Teil 19 geschraubt, den Schaft berühren kann oder auch nicht. Das Führungsende 15a des schneidenden Stücks 14 wird gegen den Eingang der Öffnung 11 gedrückt; der Bolzen wird gedreht, wobei gleichzeitig eine Axialkraft ausgeübt wird. Das Stück 14 schneidet in bekannter Weise ein Gewinde 33 in die Wand der Öffnung 11. Zur gleichen Zeit dringt der Bolzen in seine richtige Stellung innerhalb der Öffnung vor. Wenn der Bolzen eine bestimmte Tiefe in der Öffnung erreicht hat, wird das Eins chraubwerkzeug entfernt und die Muffe 21 wird über das Schaftstück 17 geschoben. Das Gewinde 23 auf der Außenfläche' der Muffe kommt mit dem Gewinde 33, das in die Wand der Öffnung 11 eingeschnitten ist, in Eingriff.

Das Werkzeug 29 wird über das Schaftstück 17 geschoben, die Einschraubfinger 32 greifen in die Schlitze 25, 26 ein, wodurch auf die Muffe ein Drehmoment ausgeübt werden kann. Die Muffe wird durch Drehung ■des Werkzeugs 29 progressiv in die Öffnung 11 geschraubt, bis das Führungsende 34 der Muffe mit dem Anschlagring 20 des Bolzens in Berührung kommt.

Wenn die Teile in der beschriebenen, sich gegenseitig berührenden Lage sind, führt ein weiteres Drehmoment auf das Werkzeug 29 natürlich zu keiner weiteren Drehung der Muffe mehr.

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Es ist ersichtlich, daß durch die sichernde Berührung der Muffe gegen die Anschlagschulter 20 eine zufällige oder unbeabsichtigte Drehung des Bolzen im Gewinde, das in der Öffnung 11 gebildet wurde, verhindert wird.

Es ist weiter offensichtlich, daß die Haltekräfte, welche den Bolzen in seiner Lage in der Öffnung halten, die vereinigten Kräfte des Bolzens selbst und der Muffe sind. Eine Auswärtsbewegung des Bolzens wäre nämlich wegen der Berührung zwischen Bolzen und Muffe nur möglich, wenn sowohl das Gewinde zwischen Bolzen und Öffnung als auch das Gewinde zwischen Muffe und Öffnung ausreißen würden.

Die beschriebene Vorrichtung hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Längsausdehnung des mit Gewinde versehenen Stücks am Führungsende des Bolzens reduziert wird. Dadurch wird die Reibung und entsprechend das Drehmoment", das zum Einsetzen des Bolzens benötigt wird, verringert, verglichen mit einem Bolzen, der nicht eine Sicherungsmuffe besitzt und der ein entsprechend verlängertes Gewinde besitzen muß, um eine entsprechende Haltekraft zu erzielen.

Die zusätzliche Reibung bei einem Bolzen mit längerem Gewinde liegt zum Teil darin, daß trotz der Querbohrung 16 sich Abrieb im Gewinde sammelt. Dadurch setzt sich das Drehmoment, das zum Einschrauben des

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Bolzens in seine Lage benötigt wird, kumulativ aus dem zum Schneiden erforderlichen Drehmoment und
einem Einschraubdrehmoment zusammen, wobei das
Einschraubdrehmoment aufgrund der Anwesenheit des
Abriebs höher ist als dies normalerweise zu erwarten wäre.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich und wünschenswert, den Abrieb vor Einsetzen der Sicherungsmuffe zu entfernen, beispielsweise durch Ausblasen der Öffnung. Dadurch kann die Muffe ohne Einsatz eines nennenswerten Drehmoments eingeschraubt werden und vergrößert dennoch den Ausreißwiderstand.

Vorzugsweise ist außerdem das Metall der Muffe weicher als das des Bolzens. In einem solchen Falle
kann die Muffe zunächst so weit eingedreht werden, bis das innere Ende 34 an der Schulter 20 anliegt. Dann kann ein zusätzliches, deformierendes Drehmoment ausgeübt werden, welches die Flügel 27 und/oder 28 an den Schlitzen 25, 26 verformt. Dadurch wird
eine zusätzliche reibende Verbindung zwischen Muffe und Öffnung geschaffen.

Wenn der Bolzen oder ein Bruchstück davon entfernt werden soll, muß nur die Muffe herausgeschraubt .
werden, beispielsweise durch Drehen des Werkzeugs im Gegensinn, der Bolzen muß ergriffen, gegensinnig

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gedreht und so aus der Öffnung 11 gelöst werden.

Die Erfindung schafft also offensichtlich einen selbstschneidenden Schraubbolzen, der sich dem unbeabsichtigten Ausschrauben in der Verwendung verstärkt widersetzt, ohne daß das Metall des Bolzens oder der Öffnung, welche den Bolzen enthält, permanent verformt werden muß.

Der Bolzen kann mit geringerem Drehmoment eingeschraubt werden als ein Bolzen, welcher eine Gewindelänge besitzt, die mit der vereinigten Gewindelänge der Muffe und des erfindungsgemäßen Bolzens vergleichbar ist. Dies beruht darauf, daß die Bauweise in zwei Teilen gemäß der vorliegenden Erfindung das Entfernen des Abriebs erlaubt, bevor die Muffe eingesetzt wird, und außerdem darauf, daß ein selbstschneidender Gewindebolzen mit zunehmender Gewindelänge zunehmend schwieriger zu drehen ist.

- 10 Ansprüche

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Claims

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Ansprüche

Seibstschneidender Gewindebolzen mit Sicherungsvorrichtung zum Einsetzen in eine zylindrische Öffnung eines. Materials, das weicher ist als das Material des Gewindebolzens, dadurch gekennzeichnet , daß er umfaßt

ein zylindrisches, inneres Endstück (14) mit gegenüber dem restlichen Schaft vergrößerten Durchmesser, das ein selbstschneidendes, am Innenende des Stücks (14) beginnendes und helixförmig auf der Zylinderfläche des inneren Endstücks (14) verlaufendes Gewinde trägt,

ein im Durchmesser gegenüber dem Endstück (14) im Durchmesser reduziertes zylindrisches äußeres Endstück (17) das eine Fortsetzung des Innenstücks (14) bildet und koaxial zum Innenstück (14) ausgerichtet ist,

eine nach außen weisende ringförmige Schulter (20) an der Verbindung zwischen Innenstück (14) und Außenstück (17),

mit einem Haltegewinde (19), das am äußeren Ende (18) des Bolzens beginnt und helixförmig auf der

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Zylinderfläche des Außenstücks (17) verläuft,

wobei eine röhrenförmige Sicherungsmuffe vorgesehen ist, deren Innenbohrung (22) über das Außenstück (17) gleiten kann und die an ihrem Führungsende eine Schulter besitzt, die zum Anliegen an die ringförmige Schulter (20) ausgebildet ist, wobei am Außenende der Muffe eine Angriffsmöglichkeit (25,26) zum Eindrehen und auf der äußeren Zylinderfläche der Muffe (21) ein Gewinde (23), welches zu dem Gewinde am Innenstück (14) paßt, ausgebildet sind.
2. Bolzen und Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsmöglichkeit der Muffe (21) zum Einschrauben ein Paar diametral gegenüberliegender Schlitze umfaßt.
3. Bolzen und Sibherungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe aus weicherem Metall als der Bolzen ist.

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