DE2717250B2 - Dorn zum Einführen eines Gewindeeinsatzes in Gewindelöcher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dorn zum Einführen eines Gewindeeinsatzes in Gewindelöcher, mit einem Außengewindeteil zum Führen des Gewindeeinsatzes und einem Treibzahn am freien Ende des Außengewindeteiles, der eine etwa radial zum Dorn angeordneten Treibschulter für einen am Gewindeeinsatz angeordneten Mitnehmer aufweist.

Ein Dorn dieser Art ist aus der US-PS 3348293 bekannt. Dieser ist als starrer, unflexibler Körper ausgebildet, wodurch sich eine relativ hohe Anfälligkeit für ein Querschneiden ergibt. Unter einem solchen Querschneiden ist zu verstehen, daß die Spirale nicht in den Gewindenuten läuft, sondern dieselben schneidet. Die Neigung zu einem Querschneiden ist am größteil bei Einsätzen mit Feingewinden und während des anfänglichen und abschließenden Einsetzens der Spirale in die Bohrung. Während der anfänglichen Einsetzschritte liegt eine beträchtliche Neigung zum Kippen vor, die dann auftritt, wenn das vordere Ende des Einsatzes in den vorderen Teil der Innengewindegänge eingeführt wird. Ein solches Kippen tritt verstärkt auf, wenn die Achse des Dorns manuell gedreht wird. Außerdem ergibt sich bei den genannten Lösungen gemäß dem Stand der Technik der Nachteil, daß während der abschließenden eintreibenden Schritte die letzte Windung der Spirale nicht durch die hinteren Windungen abgestützt wird und sich daher leicht in Axialrichtung verschieben kann. Daher löst sich bei den abschließenden Einführungsschritten die Endwindung oder legt sich mit einem Neigungswinkel in das Innengewinde, der sich vom Rest der Spirale unterscheidet. Dies führt zu Verhältnissen, bei denen infolge des Querschneidens das Einschrauben eines Bolzens in den angeordneten Einsatz unmöglich wird, so daß der Einsatz entfernt und ausgetauscht werden muß. Das Querschneiden am hinteren Ende erhöht das Drehmoment und kann zu einem Festfressen oder Verkeilen der Bauteile führen, d. h. Umstände bedingen, die einen Bruch des Treibzahnes zur Folge haben.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Dorn der eingangs genannten Art zu schaffen,

mittels dem unter Zuhilfenahme einer einfachen konstruktiven Ausgestaltung und bei einfacher Handhabung der Gewindeeinsatz derart in ein Gewinde eingeschraubt werden kann, daß dabei ein Querschneiden des Gewindeeinsatzes verhindert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Außengewindeteil aus nachgiebigem Kunststoff besteht und zumindest der hintere Abschnitt des Auß?ngewindeteils vom Vorspannen des hinteren Gewindeeinsatzendss radial nach innen kompressibel ist. '

Aufgrund der Nachgiebigkeit des Schaft- oder Grundkörpers des erfindungsgemäßen Dorns hat der vordere Dornbereich die deutliche Neigung, sich selbst zur Achse der Gewindebohrung auszurichten. Selbst wenn die Achse des Grundkörpers in bezug auf die Achse der Bohrung etwas fehl ausgerichtet liegt, können die versteiften Bereiche am vorderen Ende ihre konzentrische Lage einnehmen. Daher kann bei dem erfindungsgemäßen nachgiebigen Dorn die verstärkte Zone einen genauen Winkel zur Achse der Bohrung automatisch einnehmen und einhalten. Dadurch wird es möglich, daß der Gewindeeinsatz derart eingesetzt werden kann, daß ein Querschneiden vermieden wird. Die Axialverschiebung der letzten Windungwird dadurch vermieden, daß der entsprechende Bereich kompressibel ist und insofern der radiale Abstand zwischen den Gewinden des Dorns und des Gewindeeinsatzes nicht so groß gewählt werden muß, daß eine Verschiebung der letzten Windungen zu befürchten wäre.

Entsprechend dem Anspruch 2 ist an der Spitze des Doms ein Treibzahn derart ausgebildet, daß mittels der Lippe 27 und der Treibschulter 26 eine Haltetasche gebildet wird, die unmittelbar am Treibmitnehmer des Gewindeeinsatzes angreift. Im Bereich dieser Haltetasche ist der Grundkörper durch eine feste Einlage versteift, so daß die notwendigen Drehmomente übertragen werden können. Die Lippe 27 verhindert dabei ein Abspreizen der anfänglichen Windungen des Einsatzes, wenn ein Drehmoment angelegt wird. Dadurch wird das Einführen des Gewindeeinsatzes erleichtert.

Beim abschließenden Eintreiben des Gewindeeinsatzes werden die hinteren Windungen unter Verhinderung einer axialen Verlängerung des Gewindeeinsatzes relativ zu dessen restlichen Teilen abgestützt und somit ein Querschneiden ausgeschaltet. Der Durchmessep/erringerung der letzten Windungen, die zur vollständigen Einführung des Gewindeeinsatzes notwendig ist, wird durch die Eigenschaft des nachgiebigen Dornbereiches Rechnung getragen, sich in radial nach innen weisender Richtung zusammendrükken zu lassen. Somit stützt der erfindvjngsgemäße Dorn, anders als die bekannten Dorne, bei denen der Sitz zwischen Einsatz und Dorr, lose ist, voll die hinteren Windungen des Einsatzes, bis diese fest angeordnet sind, wodurch die Möglichkeit zu einem Querschneiden ausgeschaltet ist. Die in den hinteren Bereichen des Einsatzes verliehene größere Abstützung neigt dazu, eine Längsverwerfung des Einsatzes zu verhindern.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine solche Konstruktion ist in vieler Hinsicht vorteilhaft. Insbesondere erleichtert die Flexibilität des größeren Körperbereiches ein Ankuppeln der vorderen Windungen des Einsatzes an das Gewinde in der Bohrung, wobei eine gewisse Selbstkompensation vorliegt.

Zusätzlich vermag der Dorn aufgrund der Nachgiebigkeit des Hauptkörperbereiches Stoßkräfte aufzufangen, wenn das Eindrehen plötzlich und ohne genau ausgerichtete Teile erfolgt, wodurch eine Beschädigung von Treibzahn und Lippe vermieden wird. Was nicht zu erwarten war, wird aufgrund dieses Dämpfungseffektes die Lebensdauer des Dorns erheblich verlängert.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf das vordere oder treibende Ende eines Doms mit darauf angeordnetem Gewindeeinsatz,

Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht des Doms längs der Linie 2-2 nach Fig. 1,

Fig. 3 eine fragmentarische geschnitte Ansicht längs der Linie 3-3 nach Fig. 1,

Fig. 4 eine fragmentarische geschnittene Ansicht längs der Linie 4-4 nach Fig. 1,

Fig. 5 eine geschnittene Ansicht von einem in einer Bohrung angeordneten Gewindeeinsatz bei teilweise ausgeschraubtem Dorn,

Fig. 6 eine vertikal geschnittene Ansicht von einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit Darstellung einer Bohrung, des Gewindeinsatzes und des Dorns bei den abschließenden Schritten zum Positionieren des Einsatzes,

Fi g. 7 eine geschnittene Ansicht längs der Linie 7-7 nach Fig. 6,

Fig. 8 eine Ansicht von unten auf das vordere Ende eines Dorns gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 eine vertikal geschnittene Ansicht der Bohrung, des eingesetzten Gewindeeinsatzes und des Dorns nach der Ausführungsform von Fig. 8 bei den abschließenden Schritten zum Positionieren des Einsatzes,

Fig. 10eine Ansicht von unten auf den Endbereich eines Dorns gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11 eine vertikal gechnittene Ansicht längs der Linie 11-11 nach Fig. 10,

Fig. 12 eine vertikal geschnittene Ansicht längs der Linie 12-12 nach Fig. 11,

Fig. 13 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 13,13 in Fig. 12 und

Fig. 14 eine fragmentarische Seitenansicht einer ι Verstärkungseinlage in modifizierter Ausführung.

In der Zeichnung und insbesondere in den Fig. 1 bis 4 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Dorn zum Eintreiben eines Gewindeeinsatzes und das Bezugszeichen 11 einen Gewindeeinsatz.

Der Gewindeeinsatz 11 besteht aus einer Drahtspirale aus rostfreiem Federstahl oder einem andeien Metall. Am vorderen Ende 12 des Gewindeeinsatzes ist ein Mitnehmer 13 angeformt, der sich in einer Richtung im wesentlichen sankrecht zur Achse der ι Spirale erstreckt. Zwischen dem Hauptteil der Spirale und dem Mitnehmer 13 ist eine Abbrechkerbe 14 ausgebildet.

Zum Eintreiben wird der Gewindeeinsatz 11 auf

dem Außengewindeteil 15 des Dorns 10 aufge-

, schraubt, bis der Mitnehmer 13 gegen einen Treibzahn 26 stößt, was nachfolgend noch näher beschrieben wird.

Der so angeordnete Gewindeeinsatz wird dann in

eine entsprechende Gewindebohrung 17 eines Werkstücks 18 eingedreht, indem man den Dorn 10 so vorbewegt, daß die vordere Windung des Gewindeeinsatzes nahe dem Eingangsbereich 19 des den Umfang der Bohrung im Werkstück 18 bildenden Innengewindes der Gewindebohrung 17 zu liegen kommt.

Wenn der vordere Teil der Spirale in geeigneter Weise im Eingangsbereich 19 der Gewindebohrung 17 angeordnet ist. wird der Dorn 10 in eine von der »Gängigkeit« des Gewindes abhängigen entsprechenden Richtung gedreht, während gleichzeitig auf den Dorn 10 in der Bohrung eine Axialkraft aufgebracht wird. Die Torsionskräfte werden vom Dorn 10 auf den Mitnehmer 13 übertragen, so daß mit fortschreitender Drehung der Einsatz in die in Fig. 5 gezeigte Stellung gelangt.

Aus dem Vergleich z. B. der Fig. 2 und 5 geht hervor, daß der Durchmesser des Gewindeeinsatzes in dessen normalem ungespannten Zustand den Durchmesser der Gewindebohrung 17 übertrifft und daß nach dem Einsetzen des Gewindeeinsatzes dessen Durchmesser verkleinert wird. Es versteht sich, daß der Gewindeeinsatz unter radialem Zusammendrükken angebracht wird, und daß daher praktisch keine Möglichkeit besteht, daß der Gewindeeinsatz aus seiner Lage herauskommt, wenn ein komplementär gestalteter Gewindebolzen in den angebrachten Einsatz eingeschraubt oder herausgeschraubt wird.

Des weiteren ist darauf hinzuweisen, daß der Durchmesser des Außengewindeteils 15 des Dorns 10 ausreichend kleiner als der Innendurchmesser des Gewindeeinsatzes ist, damit der notwendige radiale freie Raum vorliegt, um ein Zusammenziehen des Gewindeeinsatzes im Laufe der Einführung zu ermöglichen.

Nach dem Einsetzen des Gewindeeinsatzes wird der Mitnehmer 13 an der Kerbe 14 abgebrochen und entfernt, so daß er das nachfolgende Einführen eines Schraubbolzens nicht behindert.

Der Dorn 10 und die Art und Weise des Einsetzens des Gewindeeinsatzes, wie sie zuvor beschrieben wurden, sind im wesentlichen herkömmlich.

Der Dorn 10 besteht aus einem nachgiebigen polymeren Material, bei dem es sich in nicht einschränkender Weise z. B. um ein langkettiges Polyamid oder ein Acetalharz handeln kann. Der Dorn 10 weist einen länglichen im wesentlichen zylindrischen Grundkörper 20 auf und besitzt infolge der inneren Nachgiebigkeit des Kunststoffmaterials und des länglichen Aufbaus des Körpers eine gewisse Verformbarkeit in Richtung senkrecht zur Längsachse des Doms 10. Im Laufe des Domgießverfahrens wird in das eintreibende Ende 21 des Doms eine Verstärkungseinlage 22 vorgesehen. Die Verstärkungseinlage ist eine Stange mit kreisförmigem oder andersartigem Querschnitt aus Stahl oder ähnlichem Metall. Die Verstärkungseinlage 22 wird in der vorderen Zone des Eintreibendes in einem Bereich angeordnet, der sich im wesentlichen von der Spitze des Dorns 10 nach hinten über eine Teillänge des Doms 10 erstreckt, die wenigstens gleich den ersten wenigen Windungen des Einsatzes in Eintreibstellung ist. Die Verstärkungseinlage 22 liegt im Winkel zur Längsachse des Doms 10. Somit versteift die Verstärkungseinlage 22 wesentlich das freie Ende 23 nahe dem Eintreibende des Doms 10 und verhindert eine wesentliche Verformung oder Verbiegung innerhalb dieses Endes.

Ein Bereich 25' nahe dem körperfernen Ende 25 der Verstärkungseinlage 22 liegt unmittelbar bei und in nahe beabstandeter Beziehung zu einer Treibschulter 26 des Treibzahnes 16. In manchen Fällen kann der Bereich 25' freiliegen. Man wird somit erkennen, daß ein eintreibendes Drehmoment durch den Grundkörper des Dorns 10 auf das verstärkte Ende 23 übertragen wird, und daß das Ende als Einheit wirkt, um die Antriebskraft über den Bereich 25' auf die Treibschulter 26 zu übertragen. Die Verstärkungseinlage 22 gemäß Fig. 1 liegt unter einem Winkel von etwa 30° bis 50° (Fig. 1) relativ zu der Richtung, in der der Dorn beim Eintreiben gedreht werden muß.

Der Zahn 16 besitzt eine überragende Lippe 27, die sich teilweise über das Material des Gewindeeinsatzes 11 an der Verbindungsstelle von Mitnehmer 13 und erster Windung erstreckt. Die Lippe 27 verhindert ein Abspreizen der anfänglichen Windungen des Gewindeeinsatzes 11, wenn ein Drehmoment angelegt wird. Das körperferne Ende 25 der Verstärkungseinlage 22 liegt innerhalb der Lippe 27 und verhindert zwangsmäßig eine nach oben gerichtete Verbiegung der Lippe. Die Verstärkungseinlage 22 ist nach oben relativ zur Längsachse des Dorns 10 unter einem Winkel von 60° von der Achse des Dorns versetzt geneigt, so daß die Verstärkungseinlage gegenüber der Horizontalen um einen Winkel von etwa 30° versetzt ist. Das körperferne Ende 25 der Verstärkungseinlage 22 befindet sich an oder unmittelbar nahe der oberen Oberfläche der Lippe 27, wobei die axiale Mittellinie der Einlage 22 koaxial zum Teilkreis des Außengewindes des Dorns 10 liegt.

Um das radiale Kompressions- oder Kontraktionsvermögen zu erhalten, ist in Fig. 6 eine axial sich erstreckende Ausnehmung 29 in der Zone 30 vorgesehen. Diese Ausnehmung 29 liegt in Ausrichtung zu den hinteren Windungen des am Dorn 10' angeordneten Gewindeeinsatzes.

Eine Reihe von Versteifungsrippen 31 überbrückt die Ausnehmung 29. Infolge des Vorsehens der Ausnehmung 29 ist der Dorn in Quer- oder Radiairichtung kompressibel. Infolge der erlaubten Kompressibilität kann der Durchmesser des Gewindebereichs 32 des Dorns 10', der zu dem hinteren Ende des Einsatzes ausgerichtet ist, ausreichend groß gestaltet werden, daß er in engem Eingriff mit den abschließenden Windungen, z. B. 28, des Gewindeeinsatzes steht und diese Windungen abstützt. Eine solche innige oder enge Eingriffnahme würde nicht möglich sein, wenn der Dorn 10 nicht in Querrichtung kompressibel wäre, da zum Eindringen des Gewindeeinsatzes in die Bohrung eine wesentliche Verkleinerung des Durchmessers des Gewindeeinsatzes vorgenommen werden muß.

Wie in Fig. 7 gezeigt, kann der Dom 10' im Querschnitt etwas oval sein, indem er längs der Durchmesserachse d eine größere Abmessung als in der anderen Durchmesserachse d' aufweist. Der Kontraktion des Gewindeeinsatzes wird daher in Richtung des Durchmessers d durch Kompression des Dorns 10' in Richtung d Rechnung getragen, da sich in Richtung d' keine störende Beeinträchtigung des kleineren Durchmessers mit dem Einsatz ergibt.

Der Dorn kann konisch ausgebildet sein, so daß die Gewindedurchmesser nahe dem vorderen oder Treibende des Doms kleiner als der Durchmesser des Umf angs 32 in der Kompressionszone 30 sind, die den Gewindeeinsatz an seinem hinteren Ende abstützt, ohne daß die zum Eintreiben des Einsatzes an den

anfänglichen oder zwischenliegenden Windungen erforderlichen Torsionskräfte ansteigen.

Die in den Fig. 8 und 9 gezeigte Ausführungsform ist im wesentlichen gleich der Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 mit der Ausnahme, daß die in Fig. 6 gezeigten Rippen 31 weggelassen wurden. Während sich die Ausnehmung 29 nach Fig. 6 durch den gesamten Grundkörper des Dorns 10' erstreckt, erstreckt sich die Ausnehmung 29' bei der Ausführung nach den Fig. 8 und 9 nur teilweise durch den Dorn 10'.

Wie am besten aus Fig. 8 hervorgeht, ist der Gewindeteil des Dorns 10' konisch ausgebildet, wie dies zuvor in Verbindung mit der Ausführung nach Fig. 6 beschrieben wurde. Desweiteren ist der Dorn 10' nicht genau rund, sondern im Querschnitt leicht oval, indem der Durchmesser in Vertikal richtung bei Betrachtung gemäß Fig. 8 etwas größer als der Durchmesser im

Horizontalschnitt ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 10 und 11 einerseits und nach Fig. 12 und 13 andererseits betreffen weitere mögliche Variationen hinsichtlich der Konfiguration der zentralen Ausnehmung, die das gewünschte Ausmaß an Kompressibilität des Grundbereichs des Dorns 10' hervorruft und die den Durchmesser des Außengewindes am Dorn 10' an der Stelle erhöht, die zu den hinteren Windungen des Gewindeeinsatzes 11 ausgerichtet ist.

In Abänderung kann die Verstärkungseinlage 22' in Fig. 14 aus zwei zueinander im Winkel stehenden Schenkeln 22a, 22b bestehen. Wenn sie im Dorn angeordnet ist, liegt der Schenkel 22b parallel zur Dornachse, während der Schenke! 22a im wesentlichen an der Stelle angeordnet wird, die in Verbindung mit den anderen Ausführungsformen beschrieben wurde.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Dora zum Einführen eines Gewindeeinsatzes in Gewindelöcher, mit einem Außengewindeteil zum Führen des Gewindeeinsatzes und einem Treibzahn am freien Ende des Außengewindeteiles, der eine etwa radial zum Dom angeordneten Treibschulter für einen am Gewindeeinsatz angeordneten Mitnehmer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Außengewindeteil (15) aus nachgiebigem Kunststoff besteht und

b) zumindest der hintere Abschnitt des Außengewindeteiles (15) zum Vorspannen des hinteren Gewindeeinsatzendes radial nach innen kompressibel ist.

2. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) am Treibzahn (26) eine die Treibschulter (16) radial und axial überragende Lippe (27) vorhanden ist,

b) die Treibschulter (26) mit der Lippe (27) eine Haltetasche für den Mitnehmer (13) des Gewindeeinsatzes (11) bildet,

c) am freien Ende (23) des Außengewindeteiles (15) eine Verstärkungseinlage (22, 22') eingebettet ist, zum Verstärken der Treibschulter (26) und der Lippe (27),

3. Dorn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (22, 22') sich über eine Teillänge der Gesamtlänge des Doms (10) erstreckt und dabei bis in die Treibschulter (16) und die Lippe (27) ragt.

4. Dorn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teillänge des Doms (10) den kleineren Teil der Gesamtlänge des Dorns zwischen dem Treibende und dem Ende zum Anlegen des Drehmomentes bildet.

5. Dorn nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (22) einen geraden stangenförmigenTeil aufweist, der zur Längs- und Querachse des Dorns (10) schräg verläuft.

6. Dorn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Verstärkungseinlage (22) unter einem Neigungswinkel von 30° bis 50° zur Eintreibrichtung des Dorns angeordnet ist.

7. Dorn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teillänge des Doms (10) weniger als etwa ein Drittel der Dornlänge einnimmt und daß die restlichen Teile des Dorns (10) außerhalb der Teillänge in Richtungen senkrecht zur Achse federnd biegsam sind.

8. Dorn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (22) als gerades stangenförmiges Teil ausgebildet ist, dessen axiale Mittellinie an ihrem äußeren Abschlußende im wesentlichen mit dem Teilkreis des äußeren Gewindeteils (15) des Dorns (10) zusammenfällt und das stangenförmige Teil zusammen mit dem Teilkreis einen Winkel von etwa 60° bildet:.

9. Dorn nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Ausnehmung (29) aufweist, der im Dorn radial inwärtigdes in Übereinstimmung mit dem hinteren Ende von einem auf dem Dorn (10) angeordneten Einsatzes liegenden Rereich ausgebildet ist und die radial nach innen gerichtete Kompressibilität des Dorns (10) erleichtert.

10. Dorn nach Ansprach 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (29) in Axialrichtung verlängert ist.

H. Dorn nach den Ansprüchen 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (29) von einer Vielzahl sich quer erstreckenden Versteifungsrippen (31) überspannt ist.

12. Dorn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (31) zur Längsachse des Doms unter einem Winkel geneigt sind.

13. Dorn nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Dorns (10) an seinem Gewindebereich von einem kleineren Durchmesser nahe dem Treibende zu einem größeren Durchmesser an dem in Übereinstimmung mit dem hinteren Ende des Einsatzes befindlichen Bereich konisch ausgebildet ist.