DE2909236C2

DE2909236C2 - Einstückiger Metalleinsatz

Info

Publication number: DE2909236C2
Application number: DE2909236A
Authority: DE
Inventors: Theodore jun. Yardley Pa. Ziaylek
Original assignee: YARDLEY PRODUCTS CORP YARDLEY PA US
Current assignee: YARDLEY PRODUCTS CORP YARDLEY PA US
Priority date: 1975-07-14
Filing date: 1979-03-09
Publication date: 1983-08-18
Also published as: GB2043817B; FR2318335A1; JPS5213057A; FR2451488A2; FR2318335B1; GB2043817A; DE2630344C2; DE2630344A1; US4143579A; GB1552002A; FR2451488B2; DE2909236A1; JPS5936126B2

Description

Die Erfindung betrifft einen einstückigen Metallein- -»5 satz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Metalleinsatz dieser Art ist aus der DE-OS 30 344 bekannt. Bei diesem bekannten Einsatz ist die Außenseite des Mutternabschnittes glatt ausgebildet. Das hat insbesondere den Nachteil, daß nach dem so Einsetzen des Einsatzes in den Hohlraum eine Relativbewegung zwischen Mutternabschnitt und Hülsenabschnitt stattfinden kann.

In der US-PS 32 16 304 ist ein Metalleinsatz beschrieben, bei dem ein Mutternabschnitt auf der Außenseite mit Längsrippen versehen ist, die beim Einschlagen des Hülsenabschnittes in Nuten eingreifen, die an der Innenseite des Hülsenabschnittes vorgesehen sind. Die Außenseite des Hülsenabschnittes ist glatt ausgebildet. Es findet somit beim Einsetzen des ^b0 Einsatzes in einen Hohlraum keine Drehbewegung des Hülsenabschnittes statt, sondern eine reine Axialbewegung, wobei die Längsrippen als Führungen dienen.

Bei dem in der US-PS 35 66 739 beschriebenen Einsatz ist lediglich anstelle der vorstehend beschriebe- »> nen Längsrippen ein gerändelter Bereich auf der Außenseite des Mutternabschnittes vorgesehen. Auch hier findet beim Einsetzen des Einsatzes keine Drehung des Hülsenabschnittes relativ zum Mutternabschnitt statt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Metalleinsatz der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Drehbewegung des Hülsenabschnittes beim Eindrücken In den Hohlraum unterstützt und eine Relativbewegung zwischen Mutternabschnitt und Hülsenabschnitt nach dem Einsetzen verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Metalleinsatz gemäß Patentanspruch 1 gelöst

Von wesentlicher Bedeutung ist, daß die Rippen in derselben Richtung und annähernd unter demselben Winkel wie die Kerbzähne geneigt sind. Dadurch kann sich der Hülsenabschnitt nach dem Abscheren der zerbrechlichen Verbindung bedeutend leichter in das Werkstück eindrehen, wobei sich ein sauberer Einschnitt ergibt. Wenn der Hülsenabschnitt in den Hohlraum eingedrückt wird und die Rippen des Mutternabschnittes mit der Innenfläche des Hülsenabschnittes in Eingriff treten, wird dem Hülsenabschnitt durch die Neigung der Rippen eine anfängliche Drehbewegung mitgeteilt, und zwar in der gleichen Richtung, wie sie durch die Kerbzähne verursacht wird. Folglich wirken die Kerbzähne und die Rippen zusammen und verbessern die Drehbewegung des Hülsenabschnittes, wenn dieser in den Hohlraum des Werkstückes eingedrückt wird. Dadurch wird die Neigung des Hülsenabschnittes zum Zerbrechen herabgesetzt

Die auf der Außenseite des Mutternabschnittes vorgesehenen Rippen fressen sich in die Innenseite des Hülsenabschnittes ein, wenn sich dieser relativ zum Mutternabschnitt bewegt. Auf diese Weise wird die Drehbewegung des Hülsenabschnittes während des Einsetzens desselben in das Werkstück unterstützt, während eine Relativbewegung zwischen dem Mutternabschnitt und dem Hülsenabschnitt nach dem Einsetzen verhindert und eine zwangsläufige Verbindung zwischen diesen beiden Elementen 'hergestellt wird. Die Rippen und die Kerbzähne sind vorzugsweise unter einem Winkel von annähernd 30° zur Längsachse des Einsatzes geneigt.

Als weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung weist der Mutternabschnitt in der Nähe seines inneren Endes eine Zone von vermindertem Durchmesser auf, in die hinein sich das Ende des Hülsenabschnitts zusammenziehen kann. Der Mutternabschnitt wird dabei in wirksamer Weise umfaßt, so daß eine axiale Trennung oder Verschiebung der beiden Elemente relativ zueinander verhindert wird.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Metalleinsatzes, wobei dessen eine Hälfte im Schnitt gezeigt ist;

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch den Einsatz gemäß F i g. 1, zusammen mit einem Werkzeug zum Anbringen des Einsatzes;

Fig.3 eine Darstellung ähnlich Fig.2, die den Einsatz im teilweise eingesetzten Zustand zeigt; und

Fig.4 den Einsatz nach Fig. 1 in seiner vollständig eingebetteten Lage.

Der in den Figuren dargestellte Einsatz besteht aus Metall, wie beispielsweise Messing oder dergleichen, und hat einen Mutternabschnitt 2 und einen Hülsenabschnitt 4, die durch eine zerbrechliche Verbindung 6 aneinandergefügt sind. Der Mutternabschnitt des

Einsatzes kann ggf. mit einem Innengewinde 8 versehen sein; wenn jedoch der Einsatz lediglich als Lager oder Halterung für eine Stange oder dergleichen dienen soll, dann kann der Mutternabschnitt eine zylindrische oder andere Innenform haben.

Die Außenseite des Mutternabschnitts 2 ist nach außen geneigt und verläuft von einer Zone kleinen Durchmessers bei iO im Bereich der zerbrechlichen Verbindung 6 bis zu einer Zone größten Durchmessers 12 mit Abstand von dem unteren Ende des Miitternabschnitts. Das untere Ende des Mutternabschnitts weist bei 14 eine Zone verminderten Durchmessers auf, die in einer flachen Endfläche 16 ausläuft die in der Lage ist, auf dem Boden 18 einer Bohrung oder eines Hohlraums 20 in einem Werkstück 22 zu sitzen, der annähernd den gleichen Innendurchmesser hat wie der Hülsenabschnitt 4 des Einsatzes. Die Zone 12 größten Durchmessers des Mutternabschnitts ist mit Rippen 13 versehen, welche nach auOen vorstehen und sich in die Innenseite des Hülsenabschnitts 4 einschneiden, wenn dieser in teleskopartigen Eingriff mit dem Mutternabschnitt gedruckt wird, wie in F i g. 4 gezeigt. Die Rippen 13 sind unter einem Winkel von etwa 30° rvlativ zur Längsachse des Einsatzes geneigt und dienen zur Herstellung einer Verbindung mit dem Hülsenabschnitt, die eine relative Axialbewegung der Elemente nach dem Einsetzen in das Werkstück verhindert

Der HQlsenabschnitt 4 des Einsatzes ist vorzugsweise von zylindrischer Gestalt und hat einen Innendurchmesser, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des Mutterriabschnitts des Einsatzes an der Zone kleinen Durchmessers 10, jedoch geringer ist als der Außendurchmesser an der Zone größten Durchmessers bei 12, in welcher die Rippen 13 angeordnet sind.

Die Außenseite des Hülsenabschnitts ist mit Kerbzähnen 24 versehen, die in derselben Richtung geneigt sind wie ein auf der Innenseite des Mutternabschnitts des Einsatzes angeordnetes Gewinde 8. Die Kerbzähne 24 sind ebenfalls unter einem Winkel von etwa 30° relativ zur Achse des Einsatzes und unter demselben Winkel und in derse'ben Richtung wie die Rippen 13 auf dem Mutternabschnitt 2 geneigt.

Zur bestimmungsgemäßen Verwendung des Einsatzes entsprechend der Darstellung in Fig.2 wird der Mutternabschnitt 2 derart im Hohlraum des Werkstücks 22 angeordnet, daß seine Endfläche 16 den Boden 18 des Hohlräume erfaßt. Ein Werkzeug 26 in Form eines Führungszapfens ist an einem Ende 28 so geformt, daß es in die Mittelbohrung des Mutternabschnitts des Einsatzes eintreten kann, und weist einen weiteren Teil 30 auf, der in den K'jlsenabschnitt des Einsatzes hineinpaßt. Das Werkzeug 26 wird von einem zylindrischen Stößel umgeben, der in Richtung auf das Werkstück 22 beweglich ist, um den Hülsenabschnitt 4 nach unten in den Hohlraum 20 hinein und um die Zone 10 mit kleinerem Durchmesser des Mutternabschnitts des Einsatzes herumzudrücken. Der Hülsenabschnitt bricht somit die zerbrechliche Verbindung 6 und bewegt sich in die in F i g. 3 gezeigte Stellung hinein.

Die fortgesetzte Bewegung des Hülsenabschnitts 4 in den Hohlraum 20 hinein bewirkt eine Aufweitung desselben durch den Mutternabschnitt bei seiner Bewegung über die Zone 12 größten Durchmessers nach unten, wie in Fig.4 gezeigt. Der Hülsenabschnitt wird somit in Reibkontakt mit den Innenseitenwänden des Hohlraums 20 nach außen gedrückt, während der Mutternabschnitt des Einsatzes gegen den Boden 18 des Hohlraums gepreßt wird Zur gleichen Zeit pressen sich die Kerbzähne 24 auf der Außenseite des Hülsenabschnittes in die Seitenwände des Hohlraums ein und stellen somit eine Verbindung zwischen dem Hülsenabschnitt und dem Werkstück her. Die Steigung der Kerbzähne 24 ist größer als der RuhewinkeL Demgemäß wird beim Herunterdrücken des Hülsenabschnittes in den Hohlraum hinein und über den Mutternabschnitt hinweg der Hülsenabschnitt veranlaßt, ein Drehbewegung auszuführen, und das Metall des Einsatzes wird bei

ίο der Erweiterung des Hülsenabschnitts einem Einziehvorgang unterworfen. Während einer solchen Bewegung des Hülsenabschnittes wird der Mutternabschnitt des Einsatzes gegen den Boden des Hohlraums gedrückt und gegenüber einer Drehbewegung fixiert, während

i) sich die Rippen 13 in den Innenwänden des Hülsenabschnittes festbeißen und bei der Einleitung einer Drehbewegung unterstützend mitwirken.

Das Verdrehen des Hülsenabschrittes beim Herunterdrücken und Aufweiten derselben führt nicht nur zu einem Einschrauben der Kerbzähne 24 in das Material der Hohlraumwände mit einer Mind^tverformung des Materials, sondern auch dazu, dab das Metall des Einsatzes einer Einschnürungswirkung ausgesetzt wird, die die Neigung des Hülsenabschnittes, bei einer

2") radialen Aufweitung zu brechen oder zu reißen, wesentlich herabsetzt Die Kerbzähne halten natürlich den Einsatz gegenüber einer Axialverschiebung fest, so daß er sicher in dem Hohlraum 20 des Werkstücks fixiert ist. Ferner zieht sich bei der Bewegung des

μ inneren Endes des aufgeweiteten Hüisenabschnitts über die Zone 12 größten Durchmessers hinweg in die Zone 14 verminderten Durchmessers des Mutternabschnitts das innere Ende des Hülsenabschnittes zusammen und fließt nach innen in den Bereich der Endfläche 16 des

J> Mutternabschnitts, wie bei 34 gezeigt. Auf diese Weise wird der Hülsenabschnitt veranlaßt, den Mutternabschnitt zu umfassen und zu ergreifen, um die beiden Elemente des Einsatzes zwangsläufig miteinander zu verriegeln.

Obwohl die Kerbzähne 24 auf dem Hülsenabschnitt 4 und die Rippen 13 auf dem Mutternabschnitt 2 verrihiedene Ausführungsformen aufweisen können, sind sie vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 30° geneigt, um ihnen ein Einschneiden in das Werkstück

■»> und den Hülsenabschnitt in der Form eines Gewindes ohne Abstreifen oder Zerstörung dos von ihnen erfaßten Materials zu gestatten. Ferner drückt, wenn die Kerbzähne und Rippen auf einem Einsatz mit einem Rechtsgewinde auf der Innenseite des Mutternab-

■'i' Schnitts nach rechts geneigt sind, die kraftvolle Drehbewegung eines ein derartiges Gewinde erfassenden Bolzens den Hülsen- und Mutternabschnitt des Einsatzes gegen den Boden 18 des Hohlraums 20 und erhöht dadurch die Fixierung durch das Werkstück.

5> Darüber hinaus vermindert eine derartige Fixierung des Einsatzes jegliche Neigung zur Bildung eines Endspiels zwischen dem Einsatz und dem Werkstück. Derselbe Vorteil wird natürlich erreicht bei Neigung der Kerbzähne 24 und Rippen 13 nach links, wenn der

μ Mutternabschnitt e^;n Linksgewinde hat.

Wenn der Hülsenabschnitt 4 des Einsatzes beim Herunterdrücken über die geneigte Oberfläche 10 des Mutternabschnitts 2 eine nach innen gerichtete Kraft auf den Mutternabschnitt ausübt, ist es erforderlich, ein

<" Zusammendrücken des Mutternabschnitts zum Verformen desselben oder ..ur Verschiebung seines Gewindes zu vermeiden. Es ist daher wünschenswert, den Hülsenabschnitt 4 des Einsatzes mit einer Wanddicke

auszubilden, die geringer ist als diejenige des Mutternabschnitts des Einsatzes und vorzugsweise nicht größer als etwa die Hälfte der Wanddicke des Mutternabschnitts 4 am Ende 10 desselben im Bereich der zerbrechlichen Verbindung 6.

Ferner kann, wie in F i g. 4 gezeigt, der Boden 18/4 des Loches oder Hohlraums 20, auf dem der Mutternabschnitt 4 des Einsatzes sitzt, die Form einer Schulter haben, welche einen Kanal 36 umgibt, durch den sich ein Bolzen oder ein Gewindeelement hindurcherstrecken kann. Es ist dann möglich, einen Bolzen oder anderes Element in den Mutternabschnitt des Einsätze* von der einen oder anderen Seite des Werkstücks einzuführen, wie bei 38 in punktierten Linien gezeigt ist.

Die Einsätze können je nach Wunsch in verschiedenen Größen und aus jedem beliebigen Metall oder einer gewünschten Legierung hergestellt werden. Im allgemeinen ist die axiale Länge des Hülsenabschnitts annähernd gleich der Länge des Mutternabschnitts des Einsatzes, so daß bei vollständiger Einbettung in das Werkstück, wie in Fig. 4 gezeigt, die oberen oder freiliegenden Enden beider Abschnitte des Einsatzes mit der Oberseite des Werkstücks fluchten. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, da der Einsatz in bestimmten Fällen mit einem Abschnitt über die Oberfliiche des Werkstücks hinweg vorstehen oder ggf. in einer versenkten Ausnehmung angeordnet sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einstückiger Metalleinsatz zum Einbetten in einen zylindrischen Hohlraum von vorgegebenem Durchmesser in einem Werkstück, mit einem im wesentlichen zylindrischen Mutternabschnitt und einem im wesentlichen zylindrischen Hülsenabschnitt, die durch eine zerbrechliche Verbindung miteinander verbunden sind, wobei der Hülsenabschnitt einen Außendurchmesser annähernd gleich dem vorgegebenen Durchmesser des Hohlraums in dem Werkstück und einen Innendurchmesser hat, der geringer ist als derjenige einer Zone größten Durchmessers des Mutternabschnitts des Einsatzes, und der auf seiner Außenseite zur Längsachse des ι? Einsatzes geneigte Kerbzähne aufweist, die ein Hineinschrauben des Hülsenabschnittes in das Material an den Seitenwänden des Hohlraums beim Hineindrücken desselben um den Mutternabschnitt herum in den Hohlraum bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß der Mutternabschnitt (2) in derselben Richtung und annähernd unter demselben Winkel wie die Kerbzähne (24) geneigte Rippen (13) aufweist, die auf seiner Außenseite in der Zone (12) größten Durchmessers angeordnet sind und beim Drücken des Mutternabschnittes (2) gegen den Boden (18) des Hohlraumes 420) und Hineindrücken des Hülsenabschnittes (4) um den Mutternabschnitt (2) herum in den Hohlraum in das Innere des Hülsenabschnittes (4) einschneiden.

2. Metalleinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13) und die Kerbzähne (24) unter einem Winkel ;on annähernd 30° zur Längsachse des Einsatzes geneigt sind.

3. Metalleinsatz nach Anspr ch 1 oder 2, dadurch J5 gekennzeichnet, daß der Mutternabschnitt (2) in der Nähe seines inneren Endes eine Zone (14) von vermindertem Durchmesser aufweist, in die hinein sich das Ende des Hülsenabschnitts (4) zusammenziehen kann.