DE4033650A1 - Gewindeeinsatz - Google Patents
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Gewindeeinsatz zum Befestigen
eines Montageteils an einem Halteteil, der ein Außengewinde zum
Einschrauben in das Halteteil und ein Innengewinde zum Einschrau
ben einer das Montageteil haltenden Schraube hat.
In verschiedenen Bereichen der Konstruktion, z. B. im Fahrzeugbau,
ist es üblich, Schraubbefestigungen unter Verwendung mehrerer
Befestigungselemente auszuführen. Hierzu wird ein gattungsgemäßer
Gewindeeinsatz in ein Halteteil eingeschraubt. Der Gewindeein
satz dient der Aufnahme einer Schraube, die wiederum ein Montage
teil am Halteteil bzw. Gewindeeinsatz befestigt. Solche Schraub
befestigungen kommen insbesondere zum Einsatz, wenn ein in das
Halteteil eingebrachtes Gewinde leicht zerstörbar ist, wie
das z. B. bei einem Halteteil aus Aluminium der Fall ist.
Der Gewindeeinsatz braucht dann nur einmal mit hoher Prä
zision eingedreht zu werden, wogegen die Schraube vielfach
gelöst und auch fest angezogen werden kann, ohne daß es
besonderer Vorsicht bedarf.
Dabei ist eine dauerhafte Sicherung der Verschraubung zum
Vermeiden selbsttätigen Lösens oder Mitdrehens des Gewin
deeinsatzes beim Lösen der Schraube schwer zu verwirk
lichen. Häufig wird eine Verschraubungssicherung durch
Aufbringen einer Verklebung angestrebt, z. B. durch Mikro
verkapselung. Derartige Sicherungen sind jedoch kosten
intensiv und empfindlich.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, einen verbesserten Gewindeeinsatz zur Verfügung
zu stellen, der eine Schraubbefestigung sichert und keiner
zusätzlichen Sicherungsmedien bedarf.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein gattungsgemäßer Gewin
deeinsatz mindestens einen Schlitz auf, der sich von einer
Stirnseite des Einsatzes aus in Axialrichtung erstreckt,
und hat das Außengewinde im Schlitzbereich einen Gewinde
einlauf, dessen Außendurchmesser mit zunehmendem axialen
Abstand von der geschlitzten Stirnseite zunimmt.
Ein erfindungsgemäßer Gewindeeinsatz hat in seinem Schlitz
bereich eine relativ gute Radialverformbarkeit. Beim Ein
schrauben des Gewindeeinlaufs wird der Einsatz im Schlitz
bereich teilweise radial zusammengedrückt, weil mit zu
nehmender Einschraubtiefe ein immer größer werdender Außen
durchmesser in der vorbereiteten Bohrung des Halteteiles
zur Anlage kommt. Zugleich wird das Außengewinde mit
zunehmendem Abstand vom geschlitzten Ende immer tiefer in
den Werkstoff des Halteteils gepreßt. Optimal ist, wenn der
Durchmesser der Bohrung oder der Außendurchmesser eines
darin vorbereiteten Innengewindes etwa dem kleinsten Durch
messer des Gewindeeinlaufes entspricht. Jedenfalls darf der
Durchmesser der Bohrung oder Außendurchmesser eines vorbe
reiteten Innengewindes nicht dem maximalen Durchmesser des
Gewindeeinlaufes entsprechen oder diesen übertreffen, weil
dann keine zunehmende Radialverformung mit zunehmender
Einschraubtiefe eintritt.
Durch das radiale Zusammendrücken wird der gesamte Quer
schnitt des Gewindeeinsatzes im Schlitzbereich und somit
auch der Durchmesser seines darunterliegenden Innengewin
des verringert. Die Größe der Durchmesserverringerung hängt
insbesondere von den Werkstoffen des Gewindeeinsatzes und
des Halteteiles sowie den Abmessungen des Gewindeeinsatzes
und der Bohrung bzw. eines vorbereiteten Innengewindes im
Halteteil ab. Eine anschließend in den Gewindeeinsatz
eingedrehte Schraube erzwingt eine radiale Spreizung im
Schlitzbereich des Gewindeeinsatzes, wobei der Gewindeein
lauf in den umgebenden Werkstoff gepreßt wird. Hierdurch
wird eine Sicherung sowohl des Gewindeeinsatzes im Halte
teil, als auch der spielfrei gehaltenen Schraube im Gewin
deeinsatz erreicht. Die für die Sicherung verantwortlichen
Reaktionskräfte werden durch geeignete Materialwahl und
Bemessung der Bauteile nicht so weit abgebaut, daß eine
Reduzierung der Klemmkräfte unter das erforderliche Maß
erfolgt. Deshalb ist die erfindungsgemäße Sicherung dauer
haft und verhindert wirksam ein unbeabsichtigtes Lösen der
Schraubbefestigung. Zudem hat der Gewindeeinsatz aufgrund
seines Gewindeeinlaufes eine selbstschneidende Funktion.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind
mehrere, vorzugsweise vier Schlitze gleichmäßig über den
Umfang des Gewindeeinsatzes verteilt angeordnet, die bei
ausreichender Radialverformbarkeit eine einfache Herstell
barkeit sicherstellen, weil einander gegenüberliegende
Schlitze gleichzeitig eingearbeitet werden können.
Bei einer anderen Ausgestaltung erstreckt sich jeder
Schlitz in Axialrichtung etwa über die halbe Länge des
Außengewindes, so daß die eingedrehte Schraube sicher im
Innengewinde gehalten wird, wenn beim Erreichen des Schlitz
bereiches die Spreizwirkung beginnt. Innengewinde und
Schraubgewinde der Schraube sind dann vor einem Zerstören
infolge erhöhter Eindrehmomente beim Spreizen geschützt.
Überdies kann das Außengewinde neben dem Schlitzbereich
als Traggewinde genutzt werden, so daß der Gewindeeinsatz
hohe Befestigungskräfte übertragen kann.
Bevorzugt beträgt die Schlitzbreite etwa ein Viertel des
Kerndurchmessers des Außengewindes.
Bei einer praktischen Weiterbildung ist vorgesehen, daß
der Außendurchmesser des Gewindeeinlaufs in einer Konus
mantelfläche verläuft, wodurch ein sanfter Anstieg der
Spreiz- und Sicherungskräfte erreicht wird. Wenn sich
gemäß einer anderen Weiterbildung an den Gewindeeinlauf
ein Innengewinde anschließt, dessen Außendurchmesser in
einer Zylindermantelfläche verläuft, wird eine maximale
Spreiz- und Sicherungskraft nicht überschritten und hohe
Belastbarkeit der Schraubbefestigung ermöglicht.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß
der Gewindeeinsatz an der vom Gewindeeinlauf abgewandten
Stirnseite einen Flansch hat. Beim Eindrehen in das Halte
teil ist der Flansch an dessen Außenfläche andrückbar,
wobei er eine zusätzliche Sicherung durch axiales Ver
spannen des Gewindeeinsatzes bewirkt. Außerdem ist ein
Montageteil an dem Flansch abstützbar, so daß Befestigungs
kräfte ausschließlich über den Gewindeeinsatz in das Halte
teil eingeleitet werden.
Schließlich ist bei einer praktischen Fortbildung vorge
sehen, daß der Gewindeeinsatz an einer Stirnseite, vorzugs
weise an einer mit einem Flansch versehenen Stirnseite,
Ansatzflächen für ein Eindrehwerkzeug, insbesondere einen
Außen- oder Innensechskant oder einen Kreuzschlitz hat.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
der zugehörigen Zeichnungen, die einen erfindungsgemäßen
Gewindeeinsatz und eine damit erzeugte Schraubbefestigung
zeigen. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Gewindeeinsatz in Vorderansicht, teilweise ge
schnitten;
Fig. 2 einen Gewindeabschnitt desselben Gewindeeinsatzes im
Längsschnitt;
Fig. 3 denselben Gewindeeinsatz in der Untersicht;
Fig. 4 denselben Gewindeeinsatz in ein Halteteil eingesetzt
im Längsschnitt;
Fig. 5 eine Schraubbefestigung mit demselben Gewindeeinsatz
im Längsschnitt.
Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte, hülsenförmige Gewin
deeinsatz 1 hat einen zylindrischen Einsatzschaft 2 mit
einem Außengewinde 3 konstanter Steigung und konstanten
Flankenwinkels. Auf einer Stirnseite trägt der Einsatz
schaft 2 einen Flansch 4, der zum Eindrehen des Außenge
windes 3 mit einem Außensechskant 5 versehen ist.
Von einer anderen Stirnseite des Einsatzschaftes 2 gehen
vier gerade Schlitze 6 aus, die gleichmäßig über den Um
fang des Einsatzschaftes 2 verteilt sind und sich in des
sen Axialrichtung etwa über seine halbe Länge erstrecken.
Die Breite der Schlitze 6 beträgt etwa ein Viertel des
Durchmessers des Einsatzschaftes 2, welcher dem Kerndurch
messer des Außengewindes 3 entspricht.
Im Schlitzbereich hat das Außengewinde 3 einen Gewindeein
lauf 3′, dessen Außendurchmesser mit zunehmendem Abstand
von der geschlitzten Stirnseite zunimmt. Am inneren Ende
der Schlitze 6 hat der Gewindeeinlauf 3′ seinen maximalen
Außendurchmesser erreicht und hat das Gewinde 3 ein voll
ausgebildetes Dreiecksprofil. Der Außendurchmesser des
Gewindeeinlaufs 3′ verläuft auf einer Konusmantelfläche,
so daß das Gewindeprofil zwischen geschlitzter Stirnseite
und innen liegendem Ende des Schlitzes außen abgeflacht
ist. Zwischen Gewindeeinlauf 3′ und Flansch 4 ist das
Gewinde 3 als Traggewinde 3′′ ausgebildet, dessen Außen
durchmesser auf einer Zylindermantelfläche verläuft.
Schließlich hat der Gewindeeinsatz auch eine durchgehende
Bohrung 7 mit einem Innengewinde 8. Im Bereich des Flan
sches 4 ist die Bohrung 7 mit einer Innenphase 9 versehen,
die das Einführen einer Schraube erleichtern soll. Eine
entsprechende Innenphase ist aus fertigungstechnischen
Gründen auch an der geschlitzten Stirnseite des Gewinde
einsatzes 1 ausgebildet.
Wie in der Fig. 4 dargestellt ist, wird der Gewindeeinsatz
1 zum Erstellen einer Schraubbefestigung zunächst in eine
Bohrung 10 eines Halteteiles 11 eingeschraubt. Da der Ge
windeeinsatz 1 selbstschneidende Funktion hat, ist zuvor
in die Bohrung 10 kein Innengewinde eingearbeitet worden.
Da der kleinste Außendurchmesser des Außengewindes 3 am
Beginn des Gewindeeinlaufs 3′ vor dem Einsetzen des Gewin
deeinsatzes 1 ungefähr dem Innendurchmesser der Bohrung
entspricht und der größte Außendurchmesser des Außengewin
des 3 den Innendurchmesser der Bohrung erheblich übersteigt,
ist das Außengewinde beim Eindrehen in die Innenwand der
Bohrung eingegraben. Andererseits ist der Gewindeeinsatz 1
im Bereich der Schlitze 6 durch die Reaktionskräfte des
Halteteils 11 radial etwas zusammengedrückt. Hierdurch
verringert sich der Innendurchmesser des Innengewindes 8
zu geschlitzten Stirnseiten hin.
Die Fig. 5 zeigt, daß eine abschließend in den Gewinde
einsatz 1 eingedrehte Schraube 12 den Gewindeeinsatz auf
grund ihrer geringen Kompressibilität im Bereich der
Schlitze 6 wieder auseinanderdrückt, so daß er seine
ursprüngliche Form annimmt. Hierdurch wird der Gewinde
einlauf 3′ tiefer in die Innenwand der Bohrung 10 gedrückt
und eine erhebliche Klemmwirkung auf den Außenumfang des
Gewindeeinsatzes 1 erzielt. Die Reaktionskräfte des Halte
teiles 11 pflanzen sich aber auch durch die Wand des Ein
satzschaftes 2 hindurch bis zur Schraube 12 hin fort und
sichern auch diese in der Schraubverbindung.
Durch festes Schrauben des Flansches 4 gegen eine Anlage
fläche des Halteteils 11 wird eine axiale Verspannung des
Gewindeeinsatzes 1 und eine zusätzliche Sicherung erzielt.
Der Flansch 4 bildet außen eine Stützfläche für ein Mon
tageteil 13, welches andererseits über eine Unterlegscheibe
14 von einem Kopf 15 der Schraube 12 gehalten ist. Auch
große Kräfte können zwischen Montageteil 13 und Halteteil
11 übertragen werden, insbesondere weil der Gewindeeinsatz
1 aufgrund des tief in das Halteteil 11 eingreifenden Trag
gewindes 3′′ eine hohe Auszugsfestigkeit hat.
Ein erfindungsgemäßer Gewindeeinsatz kann mit beliebigen
handelsüblichen Maschinenschrauben zusammenarbeiten. Ein
bevorzugter Werkstoff für den Gewindeeinsatz hat die Be
zeichnung 9S Mn Pb 28K.
Claims (8)
1. Gewindeeinsatz zum Befestigen eines Montageteils an einem
Halteteil, der ein Außengewinde (3) zum Einschrauben in
das Halteteil (11) und ein Innengewinde (8) zum Ein
schrauben einer das Montageteil (13) haltenden Schraube
(12) hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeein
satz (1) mindestens einen Schlitz (6) aufweist, der
sich von einer Stirnseite des Einsatzes aus in Axial
richtung erstreckt, und daß das Außengewinde (3) im
Schlitzbereich einen Gewindeeinlauf (3′) hat, dessen
Außendurchmesser mit zunehmendem axialen Abstand von
der geschlitzten Stirnseite zunimmt.
2. Gewindeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere, vorzugsweise vier Schlitze (6) gleichmäßig
über den Umfang des Gewindeeinsatzes (1) verteilt an
geordnet sind.
3. Gewindeeinsatz nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sich jeder Schlitz (6) in Axial
richtung etwa über die halbe Länge des Außengewindes
(3) erstreckt.
4. Gewindeeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite etwa ein Viertel
des Kerndurchmessers des Außengewindes (3) beträgt.
5. Gewindeeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Gewinde
einlaufs (3′) in einer Konusmantelfläche verläuft.
6. Gewindeeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß sich an den Gewindeeinlauf (3′) ein
Traggewinde (3′′) anschließt, dessen Außendurchmesser
in einer Zylindermantelfläche verläuft.
7. Gewindeeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gewindeeinsatz (1) an der vom
Gewindeeinlauf (3′) abgewandten Stirnseite einen Flansch
(4) hat.
8. Gewindeeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gewindeeinsatz (1) an einer
Stirnseite, vorzugsweise an einer mit einem Flansch (4)
versehenen Stirnseite, Ansatzflächen für ein Eindreh
werkzeug, insbesondere einen Außen- oder Innensechskant
(5) oder einen Kreuzschlitz hat.
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DE19904033650 DE4033650A1 (de) | 1989-11-02 | 1990-10-23 | Gewindeeinsatz |
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Publications (1)
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DE4033650A1 true DE4033650A1 (de) | 1991-05-16 |
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ID=25886638
Family Applications (1)
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DE19904033650 Withdrawn DE4033650A1 (de) | 1989-11-02 | 1990-10-23 | Gewindeeinsatz |
Country Status (1)
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DE (1) | DE4033650A1 (de) |
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1990
- 1990-10-23 DE DE19904033650 patent/DE4033650A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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