DE3431516A1

DE3431516A1 - Gewindebuchse zur armierenden auskleidung einer oeffnung in einem werkstueck

Info

Publication number: DE3431516A1
Application number: DE19843431516
Authority: DE
Inventors: Hubert 5040 Brühl Emmerich
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1984-08-28
Filing date: 1984-08-28
Publication date: 1986-03-13

Description

Gewindebuchse zur armierenden Auskleidung
einer Offnung in einem Werkstück Die Erfindung betrifft eine Gewindebuchse zur armierenden Auskleidung einer Öffnung in inem Werkstück, insbesondere einer Bohrung in Leichtmetall, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Werden in Werkstücken aus weichen Materialien (z.B. Aluminium) Elemente mehrfach ein- bzw. ausgeschraubt, so können die Gewindegänge im Werkstück unbrauchbar, werden, wodurch eine sichere Schraubverbindung nicht mehr möglich ist Zur Verbesserung der Haltbarkeit dieser Gewinde werden in das Werkstück Gewindebuchsen eingeschraubt, die aus einem widerstandsfähigeren Material als das Werkstück gefertigt sind. So ist es z.B. bei ölwanne bzw. Zylinderköpfen oder dergl. Teile aus Aluminium bekannt, die Gewindebohrungen für die Ölablaßschraube bzw. für die Zündkerzen mit Gewindebuchsen armierend auszukleiden.
Damit die Gewindebuchsen beim Ausschrauben der Ölablaßschraube, der Zündkerzen oder dergl. nicht mit herausgeschraubt werden, sind eine Vielzahl von Sicherungsmitteln vorgeschlagen worden.
So ist es bekannt, die Gewindebuchse mit einem Kragen zu versehen, der nach dem Einschrauben zusammen mit dem Werkstück verbohrt und mit einem Stift gesichert wird.
Bei einer Gewindebuchse nach der DE-OS 29 22 851 ist ein äußerer Bund des Kragens gerändelt ausgbildet. Nach dem Einschrauben des Armierungsabschnittes in das Werkstück wird mit einem aufwendigen Preßwerkzeug der Kragen mit der Rändelung ganz oder teilweise in Einschraubrichtung in das Werkstück hineingedrückt. Hierbei wird ein zwischen dem Armierungsabschnitt und dem Kragen vorgesehener Abschnitt gestaucht. Muß eine derartige Gewindebuchse aufgrund eines erhöhten Verschleißes ausgetauscht werden, so muß die in das Werkstück eingedrückte Rändelung entfernt werden, was mit großem Aufwand verbunden ist.
Alle bekannten Gewindebuchsen müssen - unabhängig von der Art der Sicherung - mit einem vorgegebenen Anzugsmoment angezogen werden. Dies erfolgt mit einem speziellen Drehmomentenschlüssel oder nach der Anzugswinkelmethode, was sehr aufwendig ist. Das Aufbringen des richtigen Anzugsmoments ist daher oft fehlerhaft, was einen schlechten Halt der Gewindebuchse im Werkstück zur Folge hat. Es besteht dann die Gefahr, daß die Gewindebuchse trotz Sicherung z.B. mit der Ölablaßschraube ausgeschraubt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gewindebuchse zur armierenden Auskleidung einer Öffnung in einem Werkstück derart auszubilden, daß unter weitgehender Vermeidung von Fehlerquellen mit einem einfachen Werkzeug die Gewindebuchse sicher mit einem vorgegebenen Anzugsmoment eingeschraubt werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Aufgrund der Sollbruchstelle wird jeder Gewindebuchse bereits bei der Fertigung ein maximal mögliches Anzugsmoment eingeprägt. Dieses Anzugsmoment kann mit einfachen Werkzeugen wie z.B. einem handelsüblichen Schraubenschlüssel oder einem Steckschlüssel (Imbus) aufgebracht werden. Fehler beim Aufbringen des Anzugsmoments können nicht mehr auftreten, da die Sollbruchstelle nur ein maximales, vorgegebenes Anzugsmoment auf den Armierungsabschnitt übertragen kann. Damit ist sichergestellt, daß das Gewinde im Werkstück nicht durch ein zu großes Anzugsmoment beschädigt werden kann und daß der Kragen des Armierungsabschnittes mit einer vorgegebenen Kraft auf einer entsprechenden Gegenfläche des Werkstücks aufliegt, so daß die Gewindebuchse ein ausreichend hohes Losdrehmoment aufweist. Ein Ausschrauben der Gewindebuchse z.B. zusammen mit der Ölablaßschraube ist so weitgehend vermieden.
Vorteilhafterweise ist die Sollbruchstelle als konstruktive Materialschwächung ausgebildet. Eine derartige Materialschwächung ist ohne beträchtlichen Mehraufwand bereits bei der Fertigung anzubringen.
Um ein Lösen des Armierungsabschnittes aus dem Werkstück auch unter ungünstigen Bedingungen auszuschließen, ist zur Erhöhung des Losdrehmomentes der Armierungsabschnitt in die Öffnung des Werkstückes eingeklebt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen.
Fig. 1 zeigt einen axialen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Gewinde buchse mit einem dünnwandigen Axialabschnitt als Sollbruchstelle, Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Gewindebuchse mit einem die Sollbruchstelle bildenden Radialschnitt.
Das im Ausführungsbeispiel gezeigte Werkstück 2 besteht aus einem Leichtmetall, z.B. aus Aluminium. In diesem Werkstück ist eine durchgehende Bohrung 1 angeordnet, an deren einem Ende eine im wesentlichen ringförmige Einsenkung lb vorgesehen ist, die - wie noch näher ausgeführt wird - zur Aufnahme einer Dichtung 8 und zur teilweisen Aufnahme eines Kragens 4 einer Gewindebuchse 9 dient. Die Öffnung 1 ist mit einem Innengewinde la versehen.
In die Öffnung wird eine Gewindebuchse 9 eingeschraubt, die im wesentlichen aus einem Armierungsabschnitt 3, einem Kragen 4 und einem Kopf 5 besteht. Der Kopf 5 ist zum Ansatz eines einfachen Werkzeugs, wie z.B. eines Mehrkant-Steckschlüssels, eines Sechskant-Steckschlüssels, eines Imbusschlüssels, eines Schraubenschlüssels (z.B. Ring-oder Maulschlüssel) oder dergl. ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kopf 5 zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels ausgebildet.
Der Armierungsabschnitt 3 besteht im wesentlichen aus drei Teilabschnitten. Der erste Teilabschnitt 3a trägt ein Außengewinde, das in das Innengewinde la der Öffnung 1 eingeschraubt ist. In Einschraubrichtung 10 schließt an den Teilabschnitt 3a ein im Außendurchmesser verringerter Teilabschnitt 3d an, dessen freies Ende angefast ist. Der Innendruchmesser der Teilabschnitte 3a und 3d ist gleich.
Entgegen der Einschraubrichtung 10 schließt an den Teilabschnitt 3a ein Teilabschnitt 3b an, der ein Innengewinde 9b trägt. Der Teilabschnitt 3b hat einen geringeren Innen- durchmesser als die Teilabschnitte 3a und 3b, während sein Außendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Teilabschnitts 3a ist. Im Inneren der Gewindebuchse 9 schließt der Teilabschnitt 3b mit einer Stufe an den Teilabschnitt 3a an.
Das Außengewinde 9a des Teilabschnitts 3a reicht in Axialrichtung der Gewindebuchse 9 etwa vom angefasten Teilabschnitt 3d bis zu einer Eindrehung 3c, die im Mantel der Gewindebuchse 9 im Teilabschnitt 3b vorgesehen ist. Die Eindrehung 3c hat etwa die Form einer Hohlkehle und schließt unmittelbar an den radial nach außen ragenden Kragen 4 an, zu dem das freie Ende des Teilabschnitts 3b ausgebildet ist. Die innere Mantelfläche des Teilabschnitts 3b trägt über ihre gesamte axiale Länge das Innengewinde 9b, das zum auswechselbaren Einschrauben eines nicht näher gezeigten Elements (Ölablaßschraube, Zündkerze oder dergl.) vorgesehen ist.
Wie Fig. 1 zeigt, schließt in axialer Richtung an den Kragen 4 ein dünnwandiger Axialabschnitt 7 an, dessen Außendurchmesser dem Außendurchmessers des Kragens 4 entspricht. Dieser Axialabschnitt 7 verbindet die Gewindebuchse 9 mit ihrem Kopf 5, der zum Ansatz eines Werkzeugs ausgebildet ist. Der Axialabschnitt 7 zwischen dem Kragen 4 und dem Kopf 5 ist als Sollbruchstelle 6 ausgebildet.
Der Axialabschnitt 7 ist dabei so dimensioniert, daß nur ein maximaler, vorgebbarer Wert eines Anzugsmoments auf die Gewindebuchse 9 übertragbar ist.
Die Gewindebuchse 9 wird in bekannter Weise in die Öffnung 1 eingeschraubt, bis der Kragen 4 auf dem Boden 11 der Einsenkung unter Zwischenlegen einer Dichtung 8 zur Anlage kommt. Nunmehr kann das Anzugsmoment weiter erhöht werden, bis bei dem der Gewindebuchse eingeprägten vorgegebenen Wert des Anzugsmomentes die Sollbruchstelle 6 bricht und der Kopf 5 vom Kragen 4 abschert.
Jeder Gewindebuchse 9 kann so durch konstruktive Maßnahmen ein maximal mögliches Anzugsdrehmoment eingeprägt werden.
Die Ausbildung der Sollbruchstelle 6 durch die konstruktive Materialschwächung läßt sich bei der Herstellung der Gewindebuchse ohne großen Aufwand mit geringen Toleranzen fertigen.
Zur Vermeidung einer Verletzungsgefahr an dem verbleibenden Grat der Sollbruchstelle 6 ist es vorteilhaft, die Sollbruchstelle 6 als axiale Eindrehung 7b zwischen dem Kopf 5 und dem Kragen 4 vorzusehen. Der Kopf 5 liegt dann im wesentlichen koaxial zum Kragen 4, wobei der Kopf 5 über einen durch die Eindrehung 7b geschaffenen, sich radial erstreckenden Ringabschnitt 7a radial mit dem Kragen 4 verbunden ist. Der Ringabschnitt 7a liegt vorzugsweise in Höhe der dem Boden 11 der Einsenkung lb zugewandten Fläche des Kragens 4, an der auch die Dichtung 8 anliegt.
Dabei wird die Tiefe der Einsenkung lb derart bestimmt, daß nach Abscheren des Kopfes 5 der verbleibende Grat der Sollbruchstelle 6 zumindest im wesentlichen in der Einsenkung lb liegt, so daß eine Verletzungsgefahr weitgehend ausgeschlossen ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird zur Erhöhung des Losdrehmomentes der im Werkstück 2 eingeschraubten Gewindebuchse 9 vorgesehen, zwischen das Innengewinde la der Öffnung 1 und dem Außengewinde 9a einen aushärtenden Klebstoff vorzusehen. Hierzu ist vorzugsweise ein anaerober Kunststoff geeignet, z.B. Loctite. Nach Aushärtung des Kunststoffs ist die Gewindebuchse 9 weitgehend unverlierbar fest in der Öffnung 1 gehalten.
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Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Gewindebuchse zur armierenden Auskleidung einer Öffnung (1) in einem Werkstück (2), insbesondere einer Bohrung in Leichtmetall, mit einem in die Öffnung (1) einschraubbaren Armierungsabschnitt (3), der sich mit einem Kragen (4) am Werkstück (2) abstützt und einem mit dem Kragen (4) verbundenen, zum Ansatz eines Werkzeugs ausgebildenden Kopf (5), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kopf (5) und dem Kragen (4) eine Sollbruchstelle (6) vorgesehen ist, die derart dimensioniert ist, daß bei einem vorgebbaren Wert des Anzugdrehmomentes der Kopf (5) vom Kragen (4) des Armierungsabschnittes (3) abschert.
2. Gewindebuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle (6) als konstruktive Materialschwächung ausgebildet ist.
3. Gewindebuchse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle (6) als ein in der Wandstärke verringerter Axialabschnitt (7) zwischen dem Kopf (5) und dem Kragen (4) ausgebildet ist.
4. Gewindebuchse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle (6) als Ringabschnitt (7a) den Kragen (4) mit dem Kopf (5) radial verbindet.
5. Gewindebuchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle (6) als axiale Eindrehung (7b) zwischen dem Kopf (5) und dem Kragen (4) ausgebildet ist.
6. Gewindebuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Armierungsabschnitt (3) in die Öffnung (1) eingeklebt ist.
7. Gewindebuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (5) zum Ansatz eines Mehrkant-Steckschlüssels ausgebildet ist.
8. Gewindebuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle (6) in einer Einsenkung (lb) des Werkstückes (2) liegt.