DE2548495A1

DE2548495A1 - Einsatz

Info

Publication number: DE2548495A1
Application number: DE19752548495
Authority: DE
Inventors: Arthur Derrick Barnsdale; Stanley Alfred Ringham
Original assignee: Adbar Patent Co Ltd
Current assignee: Adbar Patent Co Ltd
Priority date: 1974-11-01
Filing date: 1975-10-29
Publication date: 1976-05-06
Also published as: FR2289789A1; JPS5167871A; ES442266A1; IT1048052B; NL7512802A; FR2289789B1

Description

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95-24,9l6P(24.917H) 29. 10. 1975

ADBAR (PATENT CO) LIMITED, Stratford-upon-Avon (Warwickshire)

Großbritannien

Einsatz

Die Erfindung betrifft einen Linsatz für eine Öffnung in einem Grundmaterial und besteht aus einem Körper, von dem wenigstens ein Teil einen äußeren Konus und einen radial erweiterten Klemme ring aufweist, aer axial über den Konus des Körpers getrieben weraen kann, wenn sich der Körper im Grundmaterial befindet, wodurch der Klemmring erweitert wird und die Wand der Bohrung berührt, um sich und den Körper darin zu verriegeln.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit zum Befestigen und Festlegen dienende Einsätze. Diese Linsätze haben für gewöhnlich eine Gewindeöffnung zur Aufnahme eines mit Gewinde versehenen Teils, etwa einer Schraube, und eignen sich z.B. zur Verwendung in Teilen aus Metall, Kunststoff oder anderem Material, oder für eine ähnliche Verwendung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Einsatz der oben genannten Art zu schaffen, der zusätzlich zu seiner einfachen und billigen Ausbildung sich zweck-* mäßig verwenden läßt und leicht hergestellt sowie eingebaut 95-(5241)

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ORIGINAL INSPECTED _

werden kann.

Dies wird bei einem Einsatz der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Klemmring außen mit einer im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Kerbverzahnung versehen ist und anfänglich am auflaufenden Ende eine einen schmalen Querschnitt aufweisende Verbindung mit dem kleineren Ende des Körpers aufweist, der den äußeren koaxialen Konus besitzt, wobei der Körper mit seinem arideren größeren Ende in Anschlag in der öffnung in dem Grundmaterial angeordnet und auf das freie Ende des Klemmrings eine axiale Kraft ausgeübt wird, und wobei die den schmalen Querschnitt aufweisende Verbindung zuerst gebrochen und dann der Klemmring axial über den äußeren Konus des Körpers getrieben und hierdurch erweitert wird, damit das auflaufende Ende des Klemmrings Material von der Wand der öffnung zu einem entsprechenden Konus abschert unct auf diese Weise der Klemmring und der Körper in der Öffnung gegen axiales Hinausdrücken verriegelt werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Einsatzes in teilweisem Längsschnitt;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt;

Fig. 3 und 4 Ansichten von oben bzw. unten des Einsatzes von Fig. 1;

Fig. 5 bis 7 Seitenansichten des Einbaus des Einsatzes;

Fig. 8 bis 11 Seitenansichten des Einbaus und der Verwendung einer abgeänderten Form des Einsatzes.

Der Einsatz von Fig. 1 bis 4 weist einen Körper 1 und eine Hülse oder einen Klemmring 2 auf, der anfänglich durch eine einen

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schmalen Querschnitt aufweisende Verbindung 12 einstückig mit dem Körper 1 verbunden ist. Der Körper 1 des Einsatzes weist einen äußeren Konus 10 und eine mit Gewinde versehene juohrung 11 auf zur Aufnahme einer Schraube oder eines ähnlichen mit Gewinde versehenen Teils. Die Bohrung 11 kann für Halte- oder ähnliche Zwecke auch glatt sein.

Die Außenseite des Klemmrings 2 ist in Längsrichtung mit Nuten oder einer Kerbverzahnung 20 versehen, während eine Bohrung 21 des Kleiiimrings glatt und zylindrisch ist mit einem Durchmesser, der im wesentlichen dem Außendurchmesser des kleineren Endes des Körpers 1 gleicht. Die Kerbverzahnung 20 kann bei Bedarf gegenüber der reinen Längsrichtung eine gewisse Neigung infolge einer leichten Spiralform haben.

Beim Einbau des Einsatzes wird dieser mit dem Körper 1 voran in eine einen geeigneten Durchmesser aufweisende Bohrung oder Öffnung 3 in einem Grundmaterial 5 eingesetzt. Dabei stößt das Ende mit dem größeren Durchmesser oder die Basis des Körpers 1 an den Grund oder das innere Ende der Bohrung 3 an oder ist davon benachbart oder befindet sich in anderer Weise in Anschlag bezüglich der Bohrung 3 (z.B. durch eine Schulter oder einen Anschlagzapfen, der während des Einbaus von einer Durchgangsbohrung aufgenommen wird). Die Bohrung 3 ist so tief, daß der anfänglich einstückig mit dem Körper 1 verbundene Klemmring 2 mit einem größeren Teil seiner Länge aus der Bohrung 3 über die Oberfläche 50 des Grundmaterials 5 hinausragt.

Auf das äußere oder freie Ende des Klemmrings 2 wird dann, etwa durch ein geeignetes Einbauwerkzeug 4 (Fig. 5), eine axiale Kraft oder ein Druck ausgeübt,wodurch zuerst die den schmalen Querschnitt aufweisende Verbindung 12 gebrochen und danach der Klemmring 2 axial über den äußeren Konus 10 des Körpers 1 getrieben und von diesem erweitert wird, damit das auflaufende Ende 22 der äußeren Kerbverzahnung 20 des Klemmrings 2 Material von der toand 30 der Bohrung 3 zu einem entsprechenden Konus abschert oder

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räumt, der dem äußeren Konus entspricht, der vom Klemmring 2 angenommen wird, wenn dieser über den Körper 1 getrieben wird.

Als Ergebnis dieses Konuseingriffs werden der Klemmring 2 und der Körper 1 des Einsatzes fest in der Bohrung 3 verriegelt und widerstehen einer sehr hohen axialen Belastung, die den Körper des Einsatzes aus der Bohrung 3 herausziehen will. Somit wird beim Bestreben des Körpers 1, sich axial gegenüber dem Klemmring 2 rückwärtszubewegen, der Klenonring weiter erweitert und die durch den Konus erfolgende Verriegelungswirkung vergrößert.

Ein weiterer durch den Konus bewirkter Widerstand gegenüber Herausziehen wird durch das Material 35 vorgesehen, das von der Wand der Bohrung 3 abgeschert und in den Raum zwischen dem auflaufenden Ende 22 des Klemmrings 2 und der Basis des Körpers 1 gedrückt ist.

Wenn der Klemmring 2 auf diese Weise in seine Lage getrieben wird, entwickelt sich dank der längsgerichteten Kerbverzahnung 20 am auflaufenden Ende 22 ein Riß 23 (Fig. 6), der sich entlang dem Klemmring 2 bis zu dessen hinterem Ende hinauferstreckt, so daß der Klemmring beim vollständigen Einbau ganz oder im wesentlichen gespalten wird und seine Erweiterung durch den Körper 1 zuläßt, vgl. Fig. 7. Im Versuch hat sich herausgestellt, daß beim Einbau bei dem mit Kerbverzahnung versehenen Klemmring 2 unverändert nur ein einziger Riß 2 3 auftritt oder in diesem erzeugt wird.

Dieser Riß 23 nimmt Material von der Wand 30 der Bohrung 3 auf, was in Verbindung mit der äußeren Kerbverzahnung 20 oder den Nuten des Klemmrings 2 eine wirksame Verriegelung gegen Drehung des ganz eingebauten Einsatzes bewirkt.

In der Praxis kann der vom äußeren Konus 10 des Körpers 1 eingeschlossene Winkel in der Größenordnung von fünf oder neun Grad liegen. Es sei jedoch betont, daß dieser Wert nur als Beispiel gegeben ist und entsprechend den Erfordernissen verändert werden kann/ wobei vielfältige Winkel verwendet werden können. Im

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Versuch hat sich aucn herausgestellt, daß der Klemmring 2 bei dem auf ihn v/irkenden anfänglichen Einbaudruck leicht vom Körper 1 abbricht, und daß das auflaufende Ende 22 der äußeren Kerbverzahnung 20 des Klemmrings 2 eine leichte Schneidwirkung im Grundmaterial 5 der Bohrung 3 ausübt, so daß beim Treiben des Klemmrings 2 in seine Lage keine übermäßige Kraft erforderlich ist. Das Verschieben oder Fließen des Grundmaterials 5 in die Kerbverzahnung 20 vermindert die Bildung von Spannungen im Grundmaterial 5, die sonst ein Brechen des Grundmaterials bewirken könnten. Die Kerbverzahnung 20 des Klemmrings 20 verstärkt diesen auch gegen Knicken während des Einbaus.

Die Bohrung 11 des Körpers 1 des Einsatzes weist am hinteren Ende mit dem kleinen Durclimesser eine Abschrägung oder Ansenkung 111 auf, die in der Größenordnung von 60° liegen kann und zusätzlich zur üblichen Verbesserung der Führung einer Schraube bei ihrer Aufnahme durch den Einsatz auch eine selbstfluchtende Festlegung eines Einbauwerkzeugs hiermit vorsieht.

Der erzielbare wirksame durch Konusverriegelung erfolgende Einbau ist von cter Art, daß eine weite Toleranz bei einer Bohrungsgröße für einen Einsatz zulässig ist insbesondere im Fall eines Kernoder Zuglochs.

Für viele praktische Anwendungen und dort, wo das Grundmaterial 5 aus Kunststoff oder weichem Metall, z.B. Aluminium oder dessen Legierungen, oder aus irgendeinem Spritzgußmaterial besteht, kann der gesamte Einsatz, bestehend aus dem mit dem Körper 1 vereinigten Klemmring 2, aus Flußstahl oder nichtrostendem Stahl bestehen. Bei einer Verwendung in einem härteren Grundmaterial kann jedoch der gesamte Einsatz etwa durch Einsatzhärten gehärtet werden. Das Material des Einsatzes kann jedoch in Abhängigkeit von der Art des Grundmaterials verändert werden und je nach den Einbauerfordernissen z.B. aus Messing, einem anderen Nichteisenmetall, Kunststoff oder Keramikmaterial bestehen. Kunststoff oder Keramik-

material kann somit dort gewählt werden, wo eine Isolierung e.rforderlich ist.

Die anfänglich einstückige Form des Einsatzes ist zweckmäßig für das Handhaben, während die Verbindung 12 des Klemmrings 2 des Körpers 1 deren koaxiale Ausfluchtnng vor dem Einbau sicherstellt. Darüber hinaus erleichtert die einstückige Ausbildung die herstellung des Einsatzes insbesondere bei der schnellen Massenherstellung des Einsatzes auf automatischen Drehbänken.

Zum Unterstützen der Bearbeitung des äußeren Konus 10 des Körpers 1, z.B. durch ein Formwerkzeug, ist das Ende mit dem größeren Durchmesser oder die Basis des Körpers 1 mit einem ringförmigen

einer
zylindrischen Teil oder/tragenden Fläche 13 versehen, die auch die axiale Festlegung des Einsatzes in einer Bohrung 3 beim anfänglichen Einsetzen in diese Bohrung unterstützt. Bei einigen Einbauerfordernissen kann die Auflagefläche 13 eine beträchtliche axiale Ausdehnung annehmen.

Der abschließende Druck des Einbauwerkzeugs 4 gegen die Oberfläche 50 des Grundmaterial 5 unmittelbar um das hintere Ende des ganz eingebauten Klemmrings kann das Grundmaterial 5 um den Klemmring herum örtlich ausnehmen und zusammendrücken oder ringförmig verstemmen und einen weiteren festen Einbau und ein sauberes Aussehen des eingebauten Einsatzes zu erzielen.

Wenn auch ein schneller durch einen einzigen Schuß erfolgender Einbau des Einsatzes bevorzugt wird, kann dieser bei Bedarf durch eine Reihe von Schlägen oder mit Hilfe von Erschütterungen eingebaut werden.

Bei dem im allgemeinen ähnlichen Einsatz von Fig. 8 bis 11 ist die Bohrung 11 des Körpers 1 des Einsatzes am hinteren den kleinen Durchmesser aufweisenden Ende des Körpers mit einer Abschrägung oder Ansenkung 211 versehen, die in der Größenordnung von

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liegen kann und sich für den Zweck der vorliegenden Erfindung von der Bohrung 11 zur Innenwand der Bohrung 21 des Klemmrings 2 erstrecken kann, d.h. ohne oder praktisch ohne Vorsehen irgendeiner ringförmigen Stufe oder eines ringförmigen Ansatzes zwischen der Ansenkung 211 und der Wand der Bohrung 21. Je nach der Art des
Einbauwerkzeugs kann bei 211 eine andere ähnliche Ausnehmung angewendet werden.

Beim anfänglichen Einbau des Einsatzes und wenn die den schmalen Querschnitt aufweisende Verbindung 12 zuerst gebrochen und der
Klemmring 2 dann axial über den äußeren Konus 10 des Körpers 1
getrieben wird, wird eine einen schmalen Querschnitt aufweisende Wand 120 (Fig. 9) des Körpers 1 am hinteren oder kleineren Ende
des Körpers übrig gelassen, die sich an diesem Ende zu praktisch einer Messerkante verjüngt.

Als Ergebnis und wenn das Einbauwerkzeug 40 seine endgültige Bewegung ausführt, drückt eine Schulter 49 des Werkzeugs gegen die den schmalen Querschnitt aufweisende Wand 120 und unterwirft sie einer Zusammendrückung (Fig. 10), d.h. bis das Werkzeug in Anlage an die Oberfläche des Grundmaterials 5 mit oder ohne dessen Eindrückung kommt.

Die auf diese Weise erzielte nachgebende Wirkung der den schmalen Querschnitt aufweisenden Wand 120 ermöglicht eine-Veränderung der Tiefe der Bohrung 3, so daß in dieser Hinsicht
eine weitere Toleranz zugelassen werden kann. Gleichzeitig wird
das vollständige Eintreiben des Klemmrings 2 in die Bohrung 3 innerhalb der durch die nachgebende Wirkung bedingten Toleranz unabhängig von der Tiefe der Bohrung 3 sichergestellt.

Darüber hinaus schützt die nachgebende Wirkung der den schmalen
Querschnitt aufweisenden Wand 120 den übrigen Körper vor einem
unerwünschten Zusammendrücken, das sonst eine Verformung des Innengewindes bei 11 bewirken würde.

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— ο —

Lin bündig mit der Oberfläche 50 des Grundmaterials 5 oder unter dieser Oberfläche erfolgender Einbau des Einsatzes wird auch innerhalb der zulässigen Bohrungstiefentoleranz sichergestellt, so daß ein unerwünschtes Überstehen des Einsatzes über der Oberfläche vermieden oder vermindert wird.

Ein weiterer Vorteil in der Praxis besteht darin, daß die Herstellung der Einsätze dadurch erleichtert wird, daß zum Bearbeiten der Ansenkung 211 ein einfaches Werkzeug verwendet werden kann.

Zur Erzielung einer festen Festlegung des auflaufenden Endes des Einsatzes in einer Bohrung 3 ist am Körper 1 ein zylindrischer Teil 130 mit dem vollen Durchmesser vorgesehen. Die Erstreckung des Konus 10 ist so getroffen, daß er die erforderliche axiale Bewegung des Klemmrings 2 aufnimmt und ein ausreichendes Spiel für das vom auflaufenden Ende 22 des Klemmrings 2 abgeschnittenen Grundmaterials 35 vorsieht. Es kann auch eine leichte Abschrägung 131 vorgesehen werden, während das auflaufende Ende des Körpers 1 bei 132 abgeschrägt ist, um das Abstechen jedes Einsatzes vom Stangenmaterial zu erleichtern, wenn dessen Herstellung auf einer automatischen Drehbank ausgeführt wird.

Fig. 11 zeigt ein Teil 6, das von einer im Körper 1 aufgenommenen Schraube 7 befestigt ist.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

Einsatz für eine Öffnung in einem Grundmaterial, bestehend aus einem Körper, von dem wenigstens ein Teil einen äußeren Konus und einen radial erweiterbaren Klemmring aufweist, der axial über den Konus des Körpers getrieben werden kann, wenn sich der Körper im Grundmaterial befindet, wodurch der Klemmring erweitert wird und die Wand der öffnung berührt, um sich und den Körper darin zu verriegeln, dadurch gekennzeichnet , daß der Klemmring (2) außen mit einer im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Kerbverzahnung (20) versehen ist und anfänglich am auflaufenden Ende (22) eine einen schmalen Querschnitt aufweisende Verbindung (12) mit dem kleineren Ende des Körpers (1) aufweist, der den äußeren koaxialen Konus (10) besitzt, wobei der Körper (1) mit seinem anderen größeren Ende in Anschlag in der Öffnung (3) in dem Grundmaterial (5) angeordnet und auf das freie Ende des Klemmrings (2) eine axiale Kraft ausgeübt wird, und wobei die den schmalen Querschnitt aufweisende Verbindung (12) zuerst gebrochen und dann der Klemmring (2) axial über den äußeren Konus (10) des Körpers getrieben und hierdurch erweitert wird, damit das auflaufende Ende (22) des Klemmrings Material von der Wand (3O) der öffnung (3) zu einem entsprechenden Konus abschert und auf diese Weise der Klemmring (2) und der Körper (1) in der öffnung (3) gegen axiales hinausdrücken verriegelt werden.
2. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anfängliche einen schmalen Querschnitt aufweisende Verbindung (12) zwischen dem kleineren Ende des Körpers (1) und dem auflaufenden Ende des Klemmrings (2) so bemessen ist, daß beim Brechen der Verbindung (12) am kleineren Ende des Körpers (1) eine einen schmalen Querschnitt aufweisende Wand (12) stehengelassen wird, die durch ein Einbauwerkzeug (40) zusammendrückbar ist zur Anpassung an gewisse Änderungen der tatsächlichen Tiefe der den - Einsatz aufnehmenden öffnung (3) .

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