DE3723847A1

DE3723847A1 - Gewindeeinsatz mit verdrehsicherung

Info

Publication number: DE3723847A1
Application number: DE19873723847
Authority: DE
Inventors: Bernhard Binger; Hans-Juergen Eickhoff
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Binger Bernhard 88212 Ravensburg De Eickhoff H
Priority date: 1986-07-24
Filing date: 1987-07-18
Publication date: 1988-01-28
Also published as: DE3723847C2

Description

Diese Erfindung betrifft einen Gewindeeinsatz mit Verdrehsicherung für ein Werkstück, vorrangig ein Getriebegehäuse aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Es sind Gewindeeinsätze mit Verdrehsicherung in vielen Ausführungen bekannt, die aus einem verschleißfesteren Material - meist Stahl - bestehen und in ein Werkstück aus weniger festem Material - meist einem Leichtmetall oder einer Leichtmetall- Legierung - eingesetzt werden, um Verschraubungen von z. B. Befestigungs- oder Rohranschlüssen, die öfter gelöst werden müssen, auf Dauer sicherer zu halten.

So ist z. B. aus der DE-OS 28 11 747 ein Gewindeeinsatz mit einem Außen-, einem Innengewinde und einem an einer Stirnseite angeformten Flansch mit einer Verdrehsicherung bekannt, wobei zwischen Flansch und dem Außen- sowie dem Innengewinde ein glattwandiger Bereich mit geringerer Wandstärke sich befindet, der gestaucht wird, wenn nach dem Einschrauben des Gewindeeinsatzes der Flansch mit der stirnseitig angebrachten Verdrehsicherung in das Werkstück gedrückt wird.

Nach der DE-OS 29 22 851 ist der Flansch geteilt und die Verdrehsicherung ist als z. B. Verzahnung nur am inneren Teil angebracht und wird von einem äußeren glatten Teil abgedeckt, der nach dem Eindrücken der Verdrehsicherung über das Werkstück übersteht. Dieser überstehende Flansch soll insbesondere eine bessere Abdichtung bei Rohranschlüssen ermöglichen.

Und schließlich ist aus dem DE-G 79 35 646.0 bekannt, daß der Flansch nicht rechtwinklig zum Verlauf des Außen- und Innengewindes angeordnet, sondern kegelförmig gestaltet ist, die Verdrehsicherung trägt und nach dem Einschrauben in das Werkstück so eingedrückt wird, bis die innere Fläche des Hohlkegelstumpfes mit der Oberfläche des aufnehmenden Werkstückes eine Ebene bildet. Dabei wird bei der Verformung Material von der Außenfläche des Hohlkegelstumpfes in den Freiraum verdrängt, der den glattwandigen Teil umgibt, der auch bei dieser Lösung zwischen den beiden Gewinden und dem Flansch angeordnet ist.

Alle diese Lösungen haben sich für die verschiedensten Anwendungsfälle mehr oder minder bewährt, wobei oft die Drehsicherung und/oder auch die Abdichtung nicht immer den hohen Anforderungen gerecht geworden sind.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Gewindeeinsatz nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 weiterzuentwickeln, wobei sowohl die Befestigung in einem solchen Gewindeeinsatz wie auch die Drehsicherung und die Abdichtung den hohen Anforderungen besser gerecht wird, ohne daß sich die Herstellung und die Montage des Gewindeeinsatzes verteuert.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 erfüllt.

Wird der die Verdrehsicherung tragende Flansch nicht stirnseitig, sondern in einem definierten Abstand von der äußeren Stirnseite des Gewindeeinsatzes angeordnet, ist es möglich, das Eindrückwerkzeug für die Verdrehsicherung so zu bemessen, daß nur dieser Flansch von der Verformung betroffen ist. Der eigentliche Gewindeeinsatz bleibt unverändert, weil auf die Stauchung eines halsartigen, glattwandigen Teiles zwischen Flansch und Innengewinde verzichtet werden kann. Damit bleibt die nach außen stehende Stirnseite, die bei Rohranschlüssen als Dichtfläche wirkt, völlig unverändert von der Verformung, so daß diese Dichtfläche vom Eindrückvorgang nicht beeinträchtigt ist. Damit ist es auch möglich, auf den halsartigen, dünnwandigen Teil zwischen Bund und dem Innengewinde zu verzichten und dieses bis an die äußere Stirnfläche, also über die gesamte Länge des Gewindeeinsatzes, auszubilden. Damit steht auch die volle Länge des Gewindeeinsatzes für die Verschraubung zur Verfügung und auch bei relativ kurzen Anschlußteilen ist eine ausreichende Anzahl von Gewindegängen an der Verbindung beteiligt, so daß damit auch alle Normteile verwendbar sind.

Eventuell entstehende Risse im Flansch beim Eindrücken der Verdrehsicherung beeinträchtigen die Dichtfläche und auch die Qualität der Drehsicherung nicht mehr, so daß für den Gewindeeinsatz noch verschleißfesteres Material zum Einsatz gelangen kann.

Mit den Ansprüchen 2 bis 6 wird die Erfindung in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltet.

In sehr einfacher Weise kann die Verdrehsicherung am Außendurchmesser des Flansches als Verzahnung, Rändelung oder einer ähnlichen Profilierung sogar im Stanzverfahren hergestellt werden, wobei auch die Abkröpfung nach außen zu einer kegeligen Form im gleichen Arbeitsgang miterfolgen kann. Diese Formgebung, die natürlich auch bei der Herstellung des Gewindeeinsatzes selbst mit in dieser Weise erfolgen kann, hat den weiteren Vorteil, daß das Eindrückwerkzeug sehr einfach gehalten werden kann, da nur ein ebener Hohlstempel nötig ist. Eine nach innen wirkende Abstützung ist nicht erforderlich und die Bohrung des Stempels kann auch relativ groß sein, weil das Eindrücken der Verdrehsicherung in das Werkstück primär im äußeren Bereich des Flansches erfolgt. Vor allem dann, wenn die Gewindebohrung im Werkstück zur besseren Aufnahme der Verdrehsicherung noch eine Einsenkung hat, in die ein Teil des verdrängten Materials beim Eindrücken des Flansches ausweicht.

Wenn der Flansch durch mehrere Schlitze am Umfang unterbrochen ist, kann sowohl das Eindrücken der Verdrehsicherung in das Werkstück erleichtert wie auch einer Bildung von Rissen am Umfang des Flansches beim Eindrücken vorgebeugt werden.

Neben der Anbringung der Verdrehsicherung an der Stirnseite des Flansches kann diese auch als Verzahnung spanlos an der zum Außengewinde hinzeigenden Seite des Flansches angeordnet sein, wobei der Flansch vor dem Eindrücken im rechten Winkel zum Gewinde stehen und nach dem Eindrücken zum Werkstück zu konisch verformt, aber auch in der bereits beschriebenen Weise angeordnet sein kann.

Die Ausnutzung der gesamten Länge des Gewindeeinsatzes für das Innengewinde und der Wegfall des gewindefreien Halses ermöglicht eine Verbesserung der Befestigung infolge der größeren Zahl der Gewindegänge und macht den Einsatz von Normverschraubungen in Verbindung mit Gewindeeinsätzen oft erst möglich.

Mit der Eindrehung zwischen Flansch und Außengewinde und der Anordnung eines Dichtringes (O-Ring) in dieser Ausdrehung ist eine absolut zuverlässige Abdichtung, auch im Bereich des Außengewindes, möglich.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1, 1A einen Gewindeeinsatz im Schnitt mit Werkzeug vor und nach dem Eindrücken der Verdrehsicherung.

Fig. 2, 2A ein weiteres Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, 1A.

Fig. 3 einen Ausschnitt einer Draufsicht auf den Gewindeeinsatz.

In der Fig. 1 ist ein Gewindeeinsatz G mit dem Außengewinde 2 in ein Werkstück 9, z. B. ein Getriebegehäuse aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung, eingeschraubt dargestellt. Im linken Halbschnitt liegt der nach der äußeren Stirnfläche 5 zu abgekröpfte Flansch 4 nur am Werkstück 9 an und begrenzt damit die Einschraubtiefe. Im rechten Halbschnitt ist dieser Flansch 4 mit der Verdrehsicherung 1, die in diesem Beispiel als Feinverzahnung 11 oder Rändelung ausgeführt ist, in das Werkstück 9 eingedrückt und steht damit parallel 42 zur Stirnfläche 5. Der Flansch 4 ist im äußeren Bereich 6 des Gewindeeinsatzes G in einem definierten Abstand 61 so weit von der äußeren Stirnfläche 5 entfernt angeordnet, daß beim Eindrücken der Verdrehsicherung 1 in das Werkstück 9 die äußere Stirnfläche 5, die auch bei Verschraubungen mit Rohranschlüssen als Dichtfläche wirkt, nicht deformiert und bei der Umformung des Flansches 4 gar nicht berührt wird. Die Dichtfläche 5 des Gewindeeinsatzes G ist im Durchmesser so groß gestaltet, daß die handelsüblichen Anschlüsse (nicht dargestellt) für das jeweilige Innengewinde 3 sicher abgedichtet werden. Der Flansch 4 mit der Verdrehsicherung 1 ragt im Durchmesser über das Außengewinde 2 hinaus und muß, unter Beachtung der Dichtfläche, an der äußeren Stirnfläche 5 im Durchmesser so gewählt werden, daß beim Eindrücken in das Werkstück 9 und damit beim Umformen die Dichtfläche nicht berührt wird. Das Innengewinde 3 erstreckt sich bis auf die übliche Ansenkung 31 auf die gesamte Länge des Gewindeeinsatzes G. Insbesondere reicht es bis zur äußeren Stirnfläche 5. Das Werkzeug 10 zum Eindrücken der Verdrehsicherung 1 in das Werkstück 9 ist ein einfacher Hohlstempel mit einer zur Werkstückoberfläche 91 parallelen Stirnfläche 101. Zur Verbesserung der Abdichtung im Bereich des Außengewindes 2 hat der Gewindeeinsatz G eine erste Eindrehung 7, in der ein Dichtring 8, vorrangig ein O-Ring, angeordnet ist. Zur Erleichterung des Eindrückvorganges für die Verdrehsicherung 1 ist im Anschluß an den Flansch 4 im Bereich des definierten Abstandes 61 zur äußeren Stirnfläche 5 im Gewindeeinsatz G noch eine zweite Eindrehung 62 angeordnet. Das Gewinde 92 im Werkstück 9 hat im Bereich des eingedrückten Flansches 4 und des Dichtringes 8 noch eine zylindrische 93 und unmittelbar im Bereich der Oberfläche 91 noch eine konische Ansenkung 94.

Abweichend von Fig. 1 ist in Fig. 2 nur der Flansch 45, die Verdrehsicherung 1 und infolge des Flansches auch das Werkzeug 100.

Der Flansch 45 ist im eingeschraubten Zustand - linker Teilschnitt - parallel 46 zur äußeren Stirnfläche 5 und die Verdrehsicherung ist als Verzahnung 12 an der dem Außengewinde 2 am nächsten liegenden Seite 43 des Flansches 45 angeordnet. Im eingedrückten Zustand der Verdrehsicherung 12 ist der Flansch 45 in Richtung auf das Außengewinde 2 zu abgekröpft 47. Das Werkzeug 100 ist ein runder Hohlstempel, dessen Stirnseite 110 konisch gestaltet ist, wobei der äußere Durchmesser den Flansch 45 am weitesten in das Material des Werkstückes 9 hineindrückt 47.

In Fig. 3 teilen die am Umfang verteilten Schlitze 49 den Flansch 4, 45 in mehrere Segmente 48. Die Schlitze können dabei jede nur erdenkliche Form haben. Die Verdrehsicherung 1 ist als Feinverzahnung 11 ausgeführt, die in das Werkstück 9 eingedrückt ist. Mit 3 ist das Innengewinde und 5 die nach außen stehende Stirnfläche dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf die beiden dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr kann z. B. der Flansch nach Fig. 2 und die Verdrehsicherung nach Fig. 1 gestaltet sein.

Bezugszeichen   1 Verdrehsicherung
11 Feinverzahnung, Rändelung
12 Verzahnung
  2 Außengewinde
  3 Innengewinde
13 Ansenkung
  4 Flansch
41 Flansch abgekröpft
42 Flansch parallel zur Stirnfläche
43 Seite zum Außengewinde zu
45 Flansch
46 Flansch parallel zur Stirnfläche
47 Flansch zum Außengewinde zu abgekröpft
48 Segmente
49 Schlitze
54 Stirnfläche außen
  6 nach außen stehender Bereich vom Gewindeeinsatz
61 definierter Abstand
62 zweite Eindrehung
74 erste Eindrehung
84 Dichtring/O-Ring
94 Werkstück
91 Werkkststückoberfläche
92 Gewinde
93 zylindrische Ansenkung
94 konische Ansenkung
10 Werkzeug
101 Stirnfläche
100 Werkzeug
110 konische StirnseiteG Gewindeeinsatz

Claims

1. Gewindeeinsatz (G) mit Verdrehsicherung (1), bestehend aus einem Außengewinde (2) zum Einschrauben in ein Werkstück (9), vorrangig in ein Getriebegehäuse aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung, sowie einem Innengewinde (3) zur Aufnahme von Verschraubungen, z. B. von Befestigungsbolzen oder Rohrleitungen, wobei die Verdrehsicherung (1) an einen Flansch (4) in einem nach außen stehenden Bereich (6) des Gewindeeinsatzes (G) angeordnet ist und nach dem Einschrauben des Gewindeeinsatzes (G) in das Werkstück (9) in das Material dieses Werkstückes (9) eingepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4, 45) in einem definierten Abstand (61) zur nach außen stehenden Stirnfläche (5) des Gewindeeinsatzes (G) angeordnet ist und in radialer Richtung das Außengewinde (2) überragt, so daß beim Einpressen der am Flansch (4) angeordneten Verdrehsicherung (1) in das Werkstück (9) die Stirnfläche (5) des Gewindeeinsatzes (G) nicht deformiert wird.

2. Gewindeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung (1) als Feinverzahnung (11) oder auch Rändelung am Außendurchmesser des Flansches (4) angeordnet und dieser im nicht eingepreßten Zustand der Verdrehsicherung (1) in Richtung zur äußeren Stirnfläche zu abgekröpft 41 und nach dem Einpressen parallel 42 zu dieser Stirnfläche (5) angeordnet ist (Fig. 1, 1A).

3. Gewindeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) durch am Umfang angeordnete Schlitze (49) in Segmente (48) unterteilt ist.

4. Gewindeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung (1) als Verzahnung (12) an der zum Außengewinde (2) zu gerichteten Seite (43) des Flansches (45) angeordnet ist und der Flansch (45) im nicht eingepreßten Zustand der Verdrehsicherung (1) parallel zur Stirnfläche (46) des Gewindeeinsatzes (G) und nach dem Einpressen in Richtung auf das Außengewinde zu abgekröpft (47) ist (Fig. 2, 2A).

5. Gewindeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewinde (3) sich über die gesamte Länge des Gewindeeinsatzes (G) erstreckt.

6. Gewindeeinsatz nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Flansch (4, 45) und dem Außengewinde am Außendurchmesser noch eine erste Eindrehung (7) zur Aufnahme eines Dichtringes (8) angeordnet ist.