DE2917934A1

DE2917934A1 - Gewindeeinsatz

Info

Publication number: DE2917934A1
Application number: DE19792917934
Authority: DE
Inventors: James Matthew George Tildesley
Original assignee: PRECISION FASTENERS
Current assignee: PRECISION FASTENERS
Priority date: 1979-05-04
Filing date: 1979-05-04
Publication date: 1980-11-13

Description

Gewindeeinsatz
Die Erfindung betrifft Befestigungsmittel, insbesondere solche, die als Gewindeeinsätze bekannt sind. Derartige Gewindeeinsätze dienen in zunehmendem Maße dazu, Schraubengewinde in (oder auf) verhältnismäßig weichem Material zu ermöglichen. Es ist allgemein bekannt, deartige Gewindeeinsätze beispielsweise aus messing oder Stahl herzustellen, welche ein Innengewinde besitzen und die außen mit Zähnen oder dergl. versehen sind; die Gewindeeinsätze werden dann in eine vorbereitete Bohrung in dem weichen Material insbesondere Kunststoff eingepreßt. Die Zähne schneiden komplementäre Rillen in den Kunststoff und der Gewindeeinsatz kann dann dazu dienen, ein beliebiges Teil gegen Drehbelastung zu verankern. Werden die Zähne spiralförmig oder in anderer Weise nicht axial mit axialer Komponente angeordnet, dann kann das Einsetzen der Gewindeeinsätze teilweise unter Drehbewegung erfolgen, so daß die Einsätze einer gewissen Axialbelastung als auch einer unter einem Winkel angreifenden Belastung standhält, welche den Gewindeeinsatz11hinein&chrauben" möchte. (Einer Belastung in Richtung "Herausschrauben" wird jedoch kein Widerstand entgegengesetzt).
Aus der GB-PS 1 279 452 ist es auch bekannt, zwei Gruppen von Zähnen oder dergl . mit entgegengesetzter Richtung zu verwenden und den Gewindeeinsatz in den Kunststoff unter Hochfrequenz- oder Ultraschallvibration oder durch direkte Erwärmung einzupressen, welche bewirkt, daß der Kunststoff lokal fließend wird, so daß er Raum für die Zähne freigibt und die Zwischenräume zwischen den Zähnen füllt. Die entgegengesetzt gerichteten Zähne bewirken auch, daß ein derartiger Gewindeeinsatz gegen Herausschrauben in beiden Richtungen als auch einer axialen Belastung Widerstand leistet.
Bei allen bekannten Befestigungsmitteln dieser Art wurde es bisher als wichtig erachtet, die Zähne so scharf als möglich zu machen. Dies bedeutet, daß die Zähne mit Kanten versehen werden , welche zu scharf definierten Spitzen zusammengeführt sind, welche praktisch keinen Rundungsradius besitzen.Im speziellen Fall der vorgenannten Befestigungsvorrichtung wird eine Rille von rechteckigem Querschnitt zwischen den beiden Zahngruppen angebracht. Es ist offensichtlich, daß eine derartige Schärfe das Einbringen des Gewindeeinsatzes in das Material fördert, selbst wenn das vorgenannte Hochfrequenzverfahren angewandt wird.
Die Erfindung basiert auf der überraschenden Feststellung, daß bei bestimmten Kunststoffen eine größere Wirksamkeit insbesondere was die Lebensdauer des Kunststoffteils betrifft, erzielt werden kann, wenn die Schärfe zugunsten von Abrundungen aufgegeben wird, das bedeutet, daß alle Teile des Gewindeeinsatzes, welche in Kontakt mit dem Kunststoff kommen, wenn der Gewindeeinsatz eingesetzt wird, einschließlich der Zähne abgerundet, d.h. mit Rundungsradien versehen werden.
Die Erfindung betrifft vorzugsweise einen Gewindeeinsatz, welcher durch direkte Erwärmung oder Hochfrequenzvibration eingesetzt wird und dessen Körper einen glatten Einführungsansatz, zwei voneinander in Abstand längs der Achse des Körpers angeordnete Teile mit nach außen gerichteten Zähnen oder dergl. und einen Schraubengewindeteil besitzt, wobei die Zähne oder dergl . in entgegengesetzter Richtung geneigt sind.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Oberflächen des Körpers, welche bei eingefügtem Gewindeeinsatz in Kontakt mit dem Kunststoff sind, einschließlich der Zähne, sämtlich mit Rundungsradien versehen sind und keine scharfen Spitzen aufweisen.
Stoffe, für welche sich die erfindungsgemäßen Gewindeeinsätze besonders eignen sind verhältnismäßig harte Kunststoffe wie Polycarbonate sowie solche Stoffe, welche beispielsweise unter den Warenzeichen Noryl und Lexan vertrieben werden.
Werden Bauteile aus derartigen Stoffen hergestellt und Gewindeeinsätze zur Prüfung der Ausgestaltung der Bauelemente eingefügt, dann zeigt sich, daß die Bauteile manchmal infolge von Rissen rund um den Gewindeeinsatz unbrauchbar werden. Die übliche Erklärung dafür besteht darin, daß über den Gewindeeinsatz eine Belastung angelegt wird oder daß beispielsweise das Bauteil frei vibrieren kann, während der Gewindeeinsatz gegen Schwingungen fixiert ist, so daß in beiden Fällen eine Beschädigung rund um den Gewindeeinsatz zu erwarten ist; das Bauelement wird dann versteift oder anderweitig abgestützt, um die Belastung zu verteilen. Die Erfindung basiert jedoch auf der Annahme, daß die in Frage kommenden Stoffe kerbempfindlich sind, das bedeutet, daß eine Strukturschädigung von Brüchen oder Rissen herstammt, ähnlich den Ermüdungsrissen bei Metallen, und daß derartige Risse mit großer Wahrscheinlichkeit von den internen scharfen Kanten und Ecken herrühren. Somit besteht der Grundgedanke der Erfindung in der Beseitigung derartiger scharfer Kanten an der Außenseite der Gewindeeinsätze. Obwohl Gewindeeinsätze gemäß der GB-PS 1 279 452 (mit scharfen Kanten) mit Erfolg in Polycarbonate eingesetzt wurden und eine befriedigende Wirkung zeigten, hat sich ergeben, daß die erfindungsgemäßen Gewindeeinsätze eine verbesserte Wirkung besitzen und größere Belastungen der Struktur des kerbempfindlichen Stoffes ohne das Risiko von Rissen aushalten.
Abgesehen von den wesentlichen Merkmaler. des Einführungsansatzes und der gezahnten Teile können ci erfindungsgemäßen Gewindeeinsätze beliebige Größe und Form besitzen und aus den verschiedensten Stoffen hergestellt sein, einschließlich der Möglichkeit, die Gewindeeinsätze in Doppel ausführung herzustellen, d.h. mit einer Symmetrie um eine zur Längsachse senkrechte und in der Mitte der Länge des Elements verlaufenden Ebene; dies gestattet eine Schüttelförderung ohne teure und komplizierte Vorrichtungen, welche die Einsätze in gleiche Ausrichtung bringen. In diesem Falle besitzen die beiden gezahnten Teile gleichen Durchmesser. Alternativ können die Gewindeeinsätze jedoch auch ähnlich denjenigen ausgeführt sein, die in der genannten Patentschrift beschrieben sind, d.h. daß der dem Einführungsansatz gegenüberliegende Kopf einen größeren Durchmesser besitzt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Gewindeeinsatz.
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gewindeeinsatz nach Fig. 1.
Fig. 3 etne vergrößerte Draufsicht auf eine Einzelheit des Gewindeeinsatzes nach Fig. 1 und Fig. 2.
Der Gewindeeinsatz gemäß dem Ausführungsbeispiel besteht aus einem Körper, welcher einen Einführungsansatz 10, einen ersten gezahnten oder dergl. geformten Teil 12, und einem zweiten derartigen Teil 14 besitzt. Rillen 16 und 18 liegen zwischen dem Einführungsansatz 10 und dem Teil 12 bzw. zwischen den Teilen 12 und 14. Die Teile 12 und 14 sind in entgegengesetzter Richtung gezahnt.
Der Durchmesser des Einführungsansatzes ist kleiner oder höchstens gleich dem Kerndurchmesser des Teiles 12 und der Außendurchmesser des Teiles 12 ist kleiner oder höchstens gleich dem Kerndurchmesser des Teiles 14.
Der Einführungsansatz 10 endet in einem kegelstumpfförmigen oder angefasten Teil 20.
Die Herstellung des Gewindeeinsatzes erfolgt durch Drehen von Stangenmaterial und einem Kordeln der Teile 12 und 14. Die beiden Rillen können mittels eines Werkzeugs mit abgerundeter Nase hergesteilt werden, so daß sich ein einziger Radius ergibt, welcher die benachbarten Kanten der Teile 10, 12 bzw. 12, 14 verbindet.
Die Kanten 22 der Rille 18 und in gleicher Weise die Kante 24 an der Grenze der Rille 16 können Radien besitzen, welche in der Größenordnung von 0,1 mm liegen, obwohl auch größere Radien bis zu einem Maximum möglich sind, bei dem noch ein weicher Übergang von dem Rillenradius zu den zylindrischen Teilen 10, 12, 14 möglich ist. Die Fase 20 ist nicht mit einem Rundungsradius versehen, da sie nach dem Einsetzen nicht in Kontakt mit dem Kunststoff ist, da der Gewindeeinsatz zuerst in eine Führunsbohrung mit dem gleichen Durchmesser wie derjenige des Einführungsansatzes 10 eingesetzt wird. In gleicher Weise ist die Umfangskante der Stirnfläche 26 nicht mit einem Radius versehen , da diese Stirnfläche nach dem Einsetzen mit dem Kunststoff eben sein soll und auch nicht zu irgendwelchen inneren scharfen Kanten in dem Material führt.
Die Zähne können an der Spitze und dem Fuß des Gewindes einen einheitlichen Radius besitzen, sie können beispielsweise stetig sinusförmig sein, von jedem Fußpunkt über die Flanke zur Spitze und über die nächste Flanke zum nächsten Fußpunkt und sie können einen sinusförmigen Querschnitt besitzen. Bei einem typischen Gewindeeinsatz von ca. 7,4 mm Durchmesser (mit einem entsprechenden Innengewinde "ought BA") kann der Radius 0,15 mm an der Spitze unter dem Fußpunkt sein; bei diesem Beispiel kann der Steigungswinkel 450 betragen und die Zahnteilung 30 Zähne pro Zoll sein.

Claims

Patentansprtiche 7E (1. Gewindeeinsatz, insbesondere zum Einfügen unter direkter Erwärmung oder Hochfrequenzschwingung mit einem Körper, dessen ìantelfläche unterschiedliche Bereiche besitzt, von denen zumindest einer mit Zähnen, Riffelungen oder dergl. versehen ist, zum Einsetzen in Kunststoff oder deryl. Material, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß diejenigen Bereiche des Körpers, welche nach dem Einsetzen mit dem Kunststoff oder dergl. in Berührung sind, einschließlich der Zähne sämtlich gerundet sind und keine scharfen Spitzen besitzen.
2. Gewindeeinsatz nach Anspruch 1, g e k e n n -z e i c h n e t durch einen glatten Einführungsansatz (10) und zwei gezahnte oder mit Riffelung versehene Bereiche (12,14) deren Zahnung entgegengesetzt gerichtet ist und durch Umfangsrillen zwischen den gezahnten Bereichen und dem einen gezahnten Bereich (12) und dem Einführungsansatz (10).
3. Gewindeeinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Einführungsansatz (20) an seiner Stirnseite ohne wesentliche Rundung angefast ist.
4. Gewindeeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest die beiden mit Zahnungen versehenen Bereiche gleichen Durchmesser besitzen und der Einsatz symmetrisch ausgeführt ist.
5. Gewindeeinsiatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bereiche (10,12,14) der Mantelfläche des Körpers unterschiedliche Durchmesser besitzen.
6. Gewindeeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zahnung bzw. Riffelung einen sinusförmigen Querschnitt besitzen.
7. Gewindeeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Umfangsrillen (16,18) weiche Übergänge zu den benachbarten Bereichen der Mantelfläche besitzen.
8. Gewindeeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die der Stirnseite (20) des Einführungsansatzes gegenüberliegende Stirnseite (26) keine Anfasung bzw. Rundung besitzt.