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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft allgemein Gewindeeinsätze und insbesondere einen
Gewindeeinsatz mit Keilen, die in 90°-Schlitzen mit geraden Wänden angeordnet
sind.
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Beschreibung des Stands
der Technik
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Gewindeeinsätze von
der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, werden gewöhnlich benutzt,
um harte und dauerhafte Gewinde in weichen oder formbaren Grundwerkstoff
zur Verfügung
zu stellen, insbesondere wenn ein Anschlusszapfen oder ein Anschlussbolzen
oft entfernt werden muss. Gewindeeinsätze werden auch benutzt, um
abgewürgte,
beschädigte
oder verschlissene Gewinde in einem Grundwerkstoff zu reparieren.
Weiche oder formbare Materialien, die Gewindeeinsätze aufgenommen
haben, zeigen typischer Weise verbesserte Tragfähigkeit unter statischen und
dynamischen Belastungsbedingungen.
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Unter
Bezugnahme auf die 1a, 1b und 1c umfasst
ein Gewindeeinsatz nach dem Stand der Technik einen zylinderförmigen Buchsenteil
mit einer Zentralbohrung über
die ganze Länge des
Gewindeeinsatzes. Der Buchsenteil umfasst auch ein Innengewinde über die
Länge der
Oberfläche
in der Zentralbohrung und ein Außengewinde über die Länge der Außenoberfläche des Buchsenteils. Das Außengewinde
auf der Außenoberfläche des
Buchsenteils ist konfiguriert, dass es mit einem Gewindeloch im
Grundwerkstoff, wie einer Platte oder einem Gussstück aus Aluminium
oder Magnesium, zusammenpasst. Das Innengewinde in der Zentralbohrung
ist so konfiguriert, dass es mit einer Befestigung mit Außengewinde
wie einem Zapfen oder Bolzen zusammenpasst. Der Gewindeeinsatz ist
typischer Weise aus einem Material hergestellt, das härter als
der Grundwerkstoff ist, wie z.B. Stahl.
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Um
sicherzustellen, dass der Gewindeeinsatz nach dem Stand der Technik
sich nicht im Gewindeloch im Grundwerkstoff dreht, wenn eine Befestigung
mit Außengewinde
installiert oder entfernt wird, umfasst der Gewindeeinsatz mindestens
einen Keil. Der mindestens eine Keil ist gewöhnlich in einem Einschubschlitz
positioniert, der sich in Längsrichtung
der Außenfläche des
Gewindeeinsatzes erstreckt. Die Tiefe des Einschubschlitzes ist
typischer Weise größer als
die Tiefe des Außengewindes
auf der Außenfläche des
Gewindeeinsatzes.
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Der
Einschubschlitz wird zum Gewindeeinsatz durch einen Räumvorgang
hinzugefügt.
Der Räumvorgang
umfasst das Eintreiben eines länglichen,
gezahnten Schneidewerkzeugs mit aufeinanderfolgenden größeren Zähnen in
Form des Einschubschlitzes entlang der Außenfläche des Gewindeeinsatzes. Während der
Herstellung der Gewindebefestigung erfordert der Räumschritt
allgemein eine zusätzliche
Maschineneinstellung, was zu höheren Herstellungskosten
führen
kann. Räumwerkzeuge sind
auch oft verhältnismäßig teuer
verglichen mit anderen Werkzeugtypen, was zu den Herstellungskosten
des Gewindeeinsatzes beiträgt.
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Nach
dem Räumvorgang
wird der Einschubschlitz entgratet, um alle herausragenden zackigen Ränder zu
entfernen, die auf dem Außengewinde
auf der Außenoberfläche des
Gewindeeinsatzes während
des Räumvorgangs
entstanden sind. Der Entgratungsvorgang wird oft manuell vorgenommen, was
zu der Zeit und den Kosten, die zur Herstellung des Gewindeeinsatzes
erforderlich sind, beiträgt.
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Der
Keil umfasst einen Zapfenteil und einen Arretierteil, wobei der
Zapfenteil und der Arretierteil aneinander anstoßend angeordnet und in Längsrichtung
gefluchtet sind. Ein Querschnitt des Zapfenteils weist eine im wesentlichen
rechteckige Form auf, während
ein Querschnitt des Arretierteils eine im wesentlichen dreieckige
Form aufweist. Der Zapfenteil ist im Einschubschlitz durch einen
Presssitz angeordnet. Eine innere Fläche des Zapfenteils ist bevorzugt in
Kontakt mit der Bodenfläche
des Einschubschlitzes und die äußeren, sich
gegenüber
liegenden Ränder
des Zapfenteils sind in die abgewinkelten Flächen des Einschubschlitzes
geräumt.
Die Dicke des Zapfenteils ist ausreichend klein, so dass, wenn der Zapfenteil
in Kontakt mit der Bodenfläche
des Einschubschlitzes ist, die äußeren Ecken
des Zapfenteils tiefer als der innere Durchmesser des Außengewindes
auf der Außenfläche des
Gewindeeinsatzes bleiben. Das verhindert, dass der Zapfenteil während der
Installation des Gewindeeinsatzes mit dem Gewinde im Loch im Grundwerkstoff
interferiert. Vor der Installation des Gewindeeinsatzes in den Grundwerkstoff
wird der Arretierteil hinter dem Buchsenteilende des Gewindeeinsatzes
angeordnet. Die Dicke des Arretierteils reicht aus, damit der am
weitesten außen
liegende Teil des Arretierteils im Wesentlichen bündig mit
dem Außendurchmesser
des Außengewindes
der Außenfläche des
Gewindeeinsatzes angeordnet ist.
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Während der
Installation des Keils im Einschubschlitz wird die innere Oberfläche des
Zapfenteils des Keils im Wesentlichen mit der Bodenfläche des
Einschubschlitzes an einem Ende des Gewindeeinsatzes gefluchtet.
Auf den Keil wird eine Längskraft
ausgeübt,
so dass der Zapfenteil des Keils in den Einschubschlitzes gedrückt wird,
wobei die außenseitigen
Ränder
des Zapfenteils in den abgewinkelten Oberflächen des Einschubschlitzes
geräumt werden.
Wenn während
der Installation des Keils im Einschubschlitz keine positiven Kräfte den
Zapfenteil gegen die Bodenfläche
des Einschubschlitzes pressen, kann die innenseitige Oberfläche des
Zapfenteils versehentlich zu der Bodenfläche des Einschubschlitzes versetzt
installiert werden. Deshalb wird eine Keilnachstellung ausgeführt, um
zu gewährleisten,
dass der Zapfenteil nicht im Außengewinde
der äußeren Oberfläche des
Gewindeeinsatzes positioniert wird. Die Keilnachstellung umfasst
die Beaufschlagung des Zapfenteils des Keils mit einer Kraft, die
in einer Richtung verläuft,
die im Wesentlichen rechtwinklig zur Bodenfläche des Einschubschlitzes ist.
Für solche
Keile, die in dem Zapfenteil versetzt zu der Bodenfläche des
Einschubschlitzes angeordnet sind, kann die Keilnachstellung zur
Folge haben, dass der Keil aus dem neu ausgeräumten Teil der abgewinkelten
Oberflächen
des Schlitzes herausgedrückt
wird und sich lockert, was ausreichen kann, dass der Gewindeeinsatz
zu verschrotten ist. Die Keilnachstellung ist auch ein Vorgang,
der die Herstellungskosten des Gewindeeinsatzes erhöht.
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Bei
der Installation kann der Gewindeeinsatz in das Gewindeloch im Grundwerkstoff
geschraubt werden, bis der Arretierteil des mindestens einen Keils
auf dem Gewindeeinsatz eine Fläche
des Grundwerkstoffs kontaktiert. Der mindestens eine Keil wird dann
in den Grundwerkstoff getrieben, so dass der Arretierteil des Keils
das Gewinde des Gewindelochs im Grundwerkstoff durchdringt und im Gewinde
im Grundwerkstoff bleibt. Wenn der Keil im Gewinde im Grundwerkstoff
sitzt, wird der Gewindeeinsatz vor Ort blockiert, indem jede weitere
Rotation des Gewindeeinsatzes im Gewindeloch im Grundwerkstoff verhindert
wird. Während
der mindestens eine Keil in den Grundwerkstoff getrieben wird, dringt der
Zapfenteil des Keils gleichzeitig weiter in die abgewinkelte Oberfläche des
Einschubschlitzes ein, was zu der Schwierigkeit, den Keil in den
Grundwerkstoff zu treiben, beiträgt.
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GB-A-1,246,657
offenbart ein Beispiel einer Arretierungsschraubbefestigung mit
einer Vielzahl von Arretierstiften. Die Befestigung weist eine Einsatzbefestigung
mit einer Innengewindebohrung und einem Außenschraubgewinde auf deren
Außenoberfläche auf,
wobei sich Nuten in Längsrichtung über das
Außenschraubgewinde
erstrecken. Die Nuten nehmen die Arretierstifte mit einem sich länglich erstreckenden
Führungsteil
und einem prismenförmigen
Schneideteil auf. Der Schneideteil umfasst außerdem einen Schneiderand,
der in einer Ebene liegt, die rechtwinklig zur Längsachse des Arretierstiftes verläuft. Die
Arretierschraubbefestigung wird im Wesentlichen so benutzt wie es
vorher beschrieben worden ist.
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Im
Licht der vorgehenden Beschreibung haben die Fachleute die Notwendigkeit
eines Gewindeeinsatzes erkannt, der über mindestens einen Arretierkeil
verfügt,
der jedoch weniger die Tendenz hat, in den Schlitz im Gewindeeinsatz
einzudringen. Es wurde auch die Notwendigkeit eines Gewindeeinsatzes
erkannt, der wirtschaftlicher und mit einem verbesserten Rückhaltevermögen und
einer verbesserten Fluchtung der Keile hergestellt werden kann.
Außerdem
wurde die Notwendigkeit eines Gewindeeinsatzes erkannt, der für ein verbessertes
Eintreiben des Keils konfiguriert ist. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese
und andere Notwendigkeiten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Nach
der vorliegenden Erfindung werden ein Gewindeeinsatz und ein Verfahren
zur Herstellung eines Gewindeeinsatzes bereitgestellt, wie in den
angehängten
Ansprüchen
beansprucht.
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Kurz
und allgemein ausgedrückt
betrifft die vorliegende Erfindung einen Gewindeeinsatz, der Keile
aufweist, die in Schlitzen angeordnet sind, die im wesentlichen
parallele Wände
aufweisen, die im wesentlichen rechtwinklig zur Bodenfläche des Schlitzes
verlaufen.
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In
einer gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst der Gewindeeinsatz mindestens einen Keil.
Obwohl die Fachleute wissen, dass mehr als ein Keil und ein Schlitz
im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein können, wird auf eine Ausführungsform
Bezug genommen, bei der nur ein Keil, ein Schlitz und die betreffenden
Flächen beschrieben
werden. Der Keil umfasst einen im wesentlichen länglichen Zapfenteil, umfassend
ein erstes Ende, ein zweites Ende, eine erste Stirnseite, eine zweite
Stirnseite, eine erste Seitenfläche
und eine zweite Seitenfläche.
Die erste Stirnseite und die zweite Stirnseite sind im Wesentlichen
parallel zueinander und haben ein bogenförmiges Profil, wobei die erste
Stirnfläche
eine konkave Oberfläche
und die zweite Stirnfläche
eine konvexe Oberfläche
hat. Die erste und die zweite Seitenfläche grenzen an die erste und
zweite Stirnfläche.
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Der
Keil umfasst auch einen im wesentlichen länglichen Arretierteil mit einem
ersten Ende, einem zweiten Ende und einem im wesentlichen dreieckigen
Querschnitt, der eine Rückseite
und zwei abgewinkelte Seiten aufweist. Das zweite Ende des Arretierteils
ist angrenzend an das erste Ende des Zapfenteils angeordnet, so
dass der Zapfenteil und der Arretierteil im Wesentlichen in Längsrichtung
gefluchtet sind. Die Rückseite
ist im wesentlichen in Längsrichtung
mit einem Scheitel der ersten Stirnseite des Zapfenteils gefluchtet,
während
die Schnittlinie der zwei abgewinkelten Stirnseiten über einen
Scheitel der zweiten Fläche
des Zapfenteils herausragt.
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Der
Gewindeeinsatz umfasst auch einen Buchsenteil. Der Buchsenteil umfasst
eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einem ersten Ende, einem
zweiten Ende und einer durchgehenden zentralen Bohrung. Eine Fläche der
zentralen Bohrung umfasst ein Innengewinde über die Länge des Buchsenteils, während eine
Außenfläche des Buchsenteils
ein Außengewinde über die
Länge des Buchsenteils
umfasst. Der Buchsenteil umfasst mindestens einen Schlitz, der auf
der Außenfläche angeordnet
ist und der sich im Wesentlichen in Längsrichtung über die
ganze Länge
des Buchsenteils erstreckt. Der Schlitz umfasst eine Bodenfläche und zwei
Wandflächen.
Die zwei Wandflächen
sind im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen rechtwinklig
zur Bodenfläche,
wobei die Tiefe des Schlitzes größer als
die Tiefe des Außengewindes
auf der Außenfläche ist.
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Der
Zapfenteil des Keils ist im Schlitz zum ersten Ende des Buchsenteils
hin positioniert. Die Kanten zwischen der ersten Stirnseite und
den ersten und zweiten Seitenflächen
des Zapfenteils sind in Kontakt mit der Bodenfläche des Schlitzes im Buchsenteil
positioniert. Die Kanten zwischen der zweiten Stirnseite und der
ersten und zweiten Seitenfläche
des Zapfenteils weisen einen Presssitz mit den zwei Wänden im
Schlitz des Buchsenteils auf. Der Arretierteil des Keils erstreckt
sich hinter das erste Ende des Buchsenteils. Die Tiefe des Schlitzes
des Buchsenteils reicht aus, dass der Scheitel der zweiten Fläche des
Zapfenteils nach dem Stand der Technik in einer Tiefe positioniert
ist, die tiefer als der Innendurchmesser des Außengewindes auf der Außenoberfläche des
Buchsenteils ist. Die Tiefe des Schlitzes des Buchsenteils positioniert
die Schnittlinie der beiden angewinkelten Stirnseiten des Arretierteils
des entsprechenden Keils in einer Tiefe, die flacher als der Innendurchmesser
des Außengewindes
der Außenfläche des
Buchsenteils ist.
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In
einer gegenwärtig
bevorzugten detaillierten Ausführungsform
der Erfindung ist das Außengewinde
auf der Außenoberfläche des
Buchsenteils so konfiguriert, dass es mit einer Gewindebohrung in
einem Grundwerkstoff zusammenpasst, während das Innengewinde in der
Zentralbohrung des Buchsenteils so konfiguriert ist, dass es mit
einer Außengewindebefestigung
zusammenpasst. In einer anderen gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst der Keil vier Keile, die über den Umfang des Buchsenteils
ungefähr
mit 90° voneinander beabstandet
angeordnet sind. Die erste und die zweite Seitenfläche des
Zapfenteils des Keils sind im Wesentlichen senkrecht zu den Tangenten
entlang der ersten Stirnseite des Zapfenteils an der Schnittlinie der
ersten Seitenfläche
und jeweils der ersten und zweiten Seite. Die abgewinkelten Stirnseiten
des Arretierteils des Keils verjüngen
sich zur zweiten Stirnfläche
des Zapfenteils des Keils hin. In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Verjüngung
eine abgewinkelte Verjüngung,
während
in einer anderen gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die Verjüngung
eine bogenförmige
Verjüngung
umfasst. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
die Schnittlinie der abgewinkelten Seiten des Zapfenteils des Keils
im Wesentlichen überbündig, unterbündig oder
im Wesentlichen bündig
mit dem Außendurchmesser
des Außengewindes
auf der Außenoberfläche des
Buchsteilsangeordnet sein. Der Arretierteil des Keils umfasst außerdem eine Endfläche am ersten
Ende des Arretierteils. Die Endfläche ist im Wesentlichen rechtwinklig
zur Rückseite und
den abgewinkelten Stirnseiten des Arretierteils. In einer zusätzlichen
gegenwärtigen
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erstreckt sich der ganze Arretierteil des Keils hinter
das erste Ende des Buchsenteils. In einem anderen gegenwärtigen bevorzugten
Aspekt der Erfindung weisen die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche des
Zapfenteils des Keils einen Presssitz mit den beiden Wänden im Schlitz
des Buchsenteils auf.
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Die
Erfindung umfasst auch ein gegenwärtig bevorzugtes Verfahren
zum Zusammenbau des Gewindeeinsatzes. Das Verfahren umfasst die
Bereitstellung des Keils und des Buchsenteils. Das Verfahren umfasst
auch die Positionierung des Zapfenteils des Keils in dem Schlitz
zum ersten Ende des Hülsenteils
hin gerichtet, so dass die Kanten zwischen der ersten Stirnseite
des Zapfenteils und der ersten und zweiten Endfläche des Zapfenteils in Kontakt
mit der Bodenfläche
des Schlitzes im Buchsenteil sind. Der Zapfenteil ist auch so positioniert,
dass sich der Arretierteil des Keils hinter das erste Ende des Buchsenteils
erstreckt. Das Verfahren umfasst außerdem die Anwendung einer
Kraft auf die zweite Stirnfläche
des Zapfenteils des Keils in einer Richtung, die im Wesentlichen
rechtwinklig zur Bodenfläche
des Schlitzes verläuft.
Die Kraft wird angelegt, bis das bogenförmige Profil des Zapfenteils
des Keils reduziert wird und ein Scheitel der zweiten Stirnfläche des
Zapfenteils in einer Tiefe positioniert ist, die tiefer als der
Innendurchmesser des Außengewindes des
Buchsenteils liegt. Die Kraft wird auch angelegt, bis ein Presssitz
zwischen dem Zapfenteil des Keils und dem Schlitz des Buchsenteils
gebildet ist.
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In
einer detaillierten Ausführungsform
des gegenwärtig
bevorzugten Verfahrens zum Zusammenbau des Gewindeeinsatzes umfasst
die Beaufschlagung der zweiten Stirnfläche des Zapfenteils mit einer
Kraft eine Kraftbeaufschlagung solange, bis sich der Presssitz zwischen
den Wänden
des Schlitzes des Buchsenteils und den Kanten zwischen der zweiten
Stirnseite und der ersten und zweiten Seitenfläche des Zapfenteils des Keils gebildet
hat. In einer gegenwärtig
bevorzugten detaillierten Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Beaufschlagung der zweiten Stirnfläche des
Zapfenteils mit einer Kraft eine Kraftbeaufschlagung solange, bis
sich der Presssitz zwischen den Wänden des Schlitzes des Buchsenteils
und der ersten und zweiten Seitenfläche des Zapfenteils des Keils
gebildet hat.
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Aus
dem Obigen kann man ersehen, dass die Erfindung einen Gewindeeinsatz
mit mindestens einem Keil bereitstellt, der in einem Schlitz positioniert
ist, der parallele Wände
aufweist, die rechtwinklig zur Bodenfläche des Schlitzes verlaufen.
Man kann auch ersehen, dass der Keil weniger Tendenz hat, in den
Schlitz im Buchsenteil einzudringen und dass der Gewindeeinsatz
konfiguriert ist, um das Eintreiben des Schlitzes verglichen mit
dem Gewindeeinsatz aus dem Stand der Technik zu verbessern. Außerdem kann
man ersehen, dass der Gewindeeinsatz der Erfindung wirtschaftlicher
und mit verbesserten Rückhalte-
und Fluchtungseigenschaften des Keils verglichen mit den Gewindeeinsätzen nach dem
Stand der Technik hergestellt werden kann. Dieser und andere Aspekte
und Vorteile der Erfindung werden offenkundiger aus der folgenden
detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, wodurch beispielhaft
die Merkmale der Erfindung dargestellt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1a ist
eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, die einen Gewindeeinsatz
nach dem Stand der Technik darstellt.
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1b ist
eine Bodenansicht des Gewindeeinsatzes nach dem Stand der Technik
der 1a, gesehen von der Linie 1b-1b in 1.
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1c ist
eine Schnittansicht, die einen Teil des Gewindeeinsatzes nach dem
Stand der Technik der 1a, gesehen von der Linie 1c
in 1b darstellt.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Gewindeeinsatz der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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3a ist
eine Ansicht, die einen Keil des Gewindeeinsatzes der 2 darstellt.
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3b ist
eine Ansicht, die den Keil der 3a, gesehen
von der Linie 3b-3b in 3a darstellt.
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4a ist
eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, die den Gewindeeinsatz
der 2 darstellt.
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4b ist
eine Bodenansicht des Gewindeeinsatzes der 2, gesehen
von der Linie 4b-4b in 4a.
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4c ist
eine Schnittansicht, die einen Teil des Gewindeeinsatzes der 4a gesehen
von der Linie 4c in 4b darstellt.
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5a ist
eine Schnittansicht, die einen Teil der Installation des Gewindeeinsatzes
der 2 darstellt.
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5b ist
eine Schnittansicht, die einen Teil der Installation des Gewindeeinsatzes
der 2 darstellt.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Installationswerkzeug zur
Vereinfachung der Installation des Gewindeeinsatzes der 2 darstellt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie
in den Zeichnungen dargestellt, die nur zu Darstellungszwecken aber
nicht als Beschränkung
dienen, wird die Erfindung durch einen Gewindeeinsatz verkörpert, der
benutzt wird, um harte und dauerhafte Gewinde in einem relativ weichen
oder formbaren Grundwerkstoff zur Verfügung zu stellen. Unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen, in denen gleiche Referenznummern benutzt werden,
um gleiche oder vergleichbare Elemente in den Figuren zu bezeichnen,
stellt die 2 einen erfindungsgemäßen Gewindeeinsatz 20 dar.
Der Gewindeeinsatz 20 umfasst einen Buchsenteil 22 mit
einer im Wesentlichen zylindrischen Form mit einem ersten Ende 24, einem
zweiten Ende 26 und einer durchgehenden zentralen Bohrung 28.
Eine Fläche
der zentralen Bohrung 28 umfasst ein Innengewinde 30 über die Länge des
Buchsenteils 22, während
eine äußere Fläche 32 des
Buchsenteils ein Außengewinde 34 über die
Länge des
Buchsenteils umfasst. Das Außengewinde 34 kann
so konfiguriert sein, dass es mit einem Gewindeloch 36 (5a und 5b)
in einem Grundwerkstoff 38 wie einer Platte oder einem Gussteil
zusammenpasst, wobei das Innengewinde 30 so konfiguriert
sein kann, dass es mit einem Befestigungselement mit Außengewinde
wie einem Zapfen oder einem Bolzen (nicht gezeigt) zusammenpasst.
Der Gewindeeinsatz 20 umfasst auch mindestens einen Keil 40,
um sicherzustellen, dass sich der Gewindeeinsatz im Gewindeloch
im Grundwerkstoff nach der Installation im Grundwerkstoff nicht
dreht. Jeder der Keile 40 ist in einem Schlitz 42 positioniert,
der sich im Wesentlichen in Längsrichtung
entlang der Außenfläche 32 des
Buchsenteils 22 erstreckt. In einer gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsform
umfasst der Gewindeeinsatz 20 vier Keile 40 die
in vier entsprechenden Schlitzen positioniert sind, die ungefähr 90° voneinander
um den Umfang des Buchsenteils 22 herum angeordnet sind.
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Gemäß den 3a und 3b umfasst
der Keil 40 einen Zapfenteil 44 und einen Arretierteil 46, der
aus einem einzigen Materialstück,
das härter
als der Grundstoff ist, gebildet sein kann. Der Zapfenteil 44 umfasst
eine im Wesentlichen längliche
Struktur mit einem ersten Ende 47, einem zweiten Ende 49, einer
ersten Stirnseite 48 und einer zweiten Stirnseite 50.
Die erste Stirnseite 48 und die zweite Stirnseite 50 des
Zapfenteils 44 sind im Wesentlichen parallel und umfassen
ein bogenförmiges
Profil, wobei die erste Stirnseite eine innenseitige, konkave bogenförmige Fläche und
die zweite Stirnseite eine außenseitige,
konvexe bogenförmige
Fläche
bildet. Der Zapfenteil 44 umfasst auch eine erste Seitenfläche 52 und
eine zweite Seitenfläche 54.
Die erste Seitenfläche 52 kann
im Wesentlichen rechtwinklig zur Tangente entlang der ersten Stirnseite 48 an
der Schnittlinie der ersten Stirnseite und der ersten Seitenfläche sein.
Auf ähnliche
Weise kann die zweite Seitenfläche 54 im
Wesentlichen rechtwinklig zur Tangente entlang der ersten Stirnseite 48 an
der Schnittlinie der ersten Stirnseite und der zweiten Seitenfläche sein.
Die bogenförmige
Form des Zapfenteils 44 kann durch Herstellungsverfahren
wie Stanzen erzeugt werden, die aus dem Stand der Technik bekannt
sind.
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Der
Arretierteil 46 des Keils 40 umfasst eine im Wesentlichen
längliche
Struktur, die angrenzend an den Zapfenteil 44 positioniert
ist. Der Zapfenteil 46 umfasst ein erstes Ende 55,
ein zweites Ende 57 und einen im Wesentlichen dreieckigen
Querschnitt. Der dreieckige Querschnitt umfasst eine Rückseite 56 und
zwei abgewinkelte Stirnseiten 58. Das zweite Ende 57 des
Arretierteils 46 ist angrenzend an das erste Ende 47 des
Zapfenteils 44 positioniert, so dass der Zapfenteil und
der Arretierteil im Wesentlichen in Längsrichtung fluchten. Die Rückseite 56 des
Arretierteils 46 ist im Wesentlichen in Längsrichtung
mit einem Scheitel 60 der ersten Stirnseite 48 des Zapfenteils 44 gefluchtet.
Die zwei abgewinkelten Stirnseiten 58 des Arretierteils 46 können sich
in die zweite Stirnseite 50 des Zapfenteils 44 des
Keils 40 durch eine abgewinkelte oder eine bogenförmige Verjüngung verjüngen. Die
Entfernung zwischen der Rückfläche 56 und
der Schnittlinie 62 zwischen den beiden abgewinkelten Stirnseiten 58 reicht
aus, damit die Schnittlinie der abgewinkelten Seiten nach der Installation
des Keils 40 im Schlitz 42 im Buchsenteil 22 (4a, 4b und 4c)
in einer Tiefe positioniert ist, die weniger tief als der innenseitige
Durchmesser 72 des Außengewindes 34 auf
der Außenfläche 32 des
Buchsenteils ist. In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform
kann die Schnittlinie 62 der zwei abgewinkelten Seiten 58 des
Arretierteils 46 im wesentlichen bündig mit dem Außendurchmesser 64 des
Außengewindes 34 auf
der Außenfläche 32 des
Buchsenteils 22 sein. In anderen gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen
kann die Schnittlinie 62 der zwei abgewinkelten Stirnseiten 58 des
Arretierteils 46 entweder überbündig oder unterbündig mit
dem Außendurchmesser 64 des
Außengewindes 34 auf
der Außenfläche 32 des
Buchsenteils 22 sein. Eine Endfläche 66 am ersten Ende 55 des
Arretierteils 46 kann im Wesentlichen rechtwinklig zur
Rückseite 56 und
den zwei abgewinkelten Stirnseiten 58 sein.
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Gemäß den 4a, 4b und 4c umfasst
jeder der Schlitze 42 in dem Buchsenteil 22 des Gewindeeinsatzes 20 eine
Bodenfläche 68 und
zwei Wände 70,
die im Wesentlichen rechtwinklig zur Bodenfläche sind. Die Breite des Schlitzes 42 reicht aus,
den Zapfenteil 44 und den Arretierteil 46 des Keils
aufzunehmen. Die Tiefe jedes Schlitzes 42 ist größer als
die Tiefe des Außengewindes 34 auf
der Außenfläche 32 des
Buchsenteils 22 und ist ausreichend tief, so dass der Zapfenteil 44 des
Keils mit dem im Buchsenteil installierten Keil 40 in einer
Tiefe bleibt, die tiefer als der Innendurchmesser 72 des
Außengewindes
des Buchsenteils ist.
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Der
Buchsenteil 22 des Gewindeeinsatzes 20 kann mit
Hilfe von Herstellungstechniken hergestellt werden, die aus dem
Stand der Technik bekannt sind. Der Buchsenteil 22 kann
z.B. aus Rundstabstahl auf einer CNC – Maschine (nicht gezeigt)
hergestellt werden. Eine CNC – Maschine
kann das Innengewinde 30 in der zentralen Bohrung 28 und
das Außengewinde 34 auf
der Außenfläche 32 mit
einer einzigen Maschineneinstellung herstellen. Mit derselben Maschineneinstellung
können
die Schlitze 42 hergestellt werden. Im Fall der Schlitze
mit den beiden rechtwinklig zur Bodenfläche 68 stehenden Wänden 70,
können
die Schlitze unter Benutzung eines einzigen Werkzeugs wie einer
Kreissäge
oder einem Schneidfräser
hergestellt werden. Die Kosten für
ein Maschinenwerkzeug wie eine Kreissäge oder ein Schneidfräser sind
bedeutend geringer als die zur Herstellung der Schlitze nach dem
Stand der Technik erforderlichen Kosten.
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Die
Herstellung der Schlitze 42 mit einer Kreissäge erzeugt
weniger Grate auf dem Außengewinde 34 als
das Räumverfahren,
das zur Herstellung der Schlitze der Konfigurationen nach dem Stand
der Technik benutzt wurde, wodurch die zum Entgraten nötige Zeit
und Kosten reduziert werden. Der Entgratungsschritt kann auf der
CNC – Maschine mit
derselben Maschineneinstellung wie für die Herstellung des Innengewindes 30,
des Außengewindes 34 und
der Schlitze 42 automatisiert und ausgeführt werden,
wodurch die zur Herstellung des Buchsenteils nötigen Zeiten und Kosten reduziert
werden. Nach der Herstellung des Innengewindes 30, des
Außengewindes 34 und
der Schlitze 42 und dem Entgraten der Schlitze auf der
CNC – Maschine
kann der Buchsenteil 22 des Gewindeeinsatzes 20 aus
dem Rundstahlstab auf endgültige
Länge abgeschnitten werden.
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Beim
Zusammenbau des Gewindeeinsatzes 20 kann der Zapfenteil 44 von
jedem der Keile 40 in einen entsprechenden Schlitz 42 zum
ersten Ende 24 des Buchsenteils 22 hin eingeführt werden,
so dass die Kante 74 (3a und 3b)
des Zapfenteils zwischen der ersten Stirnseite und der zweiten Seitenfläche 54 in
Kontakt mit der Bodenfläche 68 des Schlitzes
ist. Der Arretierteil 46 von jedem der Keile 40 kann
sich während
des Montagevorgangs hinter das erste Ende 24 des Buchsenteils 22 erstrecken.
In einer gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
erstreckt sich der ganze Arretierteil 46 von jedem der Keile 40 hinter
das erste Ende 24 des Buchsenteils 22.
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Um
die Keile 40 in ihren entsprechenden Schlitzen 42 zu
halten, kann die zweite Stirnseite 50 des Zapfenteils 44 von
jedem Keil in einer Richtung mit einer Kraft beaufschlagt werden,
die im wesentlichen rechtwinklig zur Bodenfläche 68 des entsprechenden
Schlitzes verläuft,
um das bogenförmige Profil
des Zapfenteils zu reduzieren. Die Reduzierung des bogenförmigen Profils
des Zapfenteils 44 erzeugt eine Spreizung der ersten 52 und
zweiten 54 Seitenfläche
(3a und 3b) des
Zapfenteils, wodurch die Kanten 78, 80 des Zapfenteils 44 zwischen
der zweiten Stirnseite 50 und den ersten 52 und
zweiten 54 Seitenflächen
mit den beiden Wänden 70 des
Schlitzes 42 in Kontakt gebracht werden und ein Presssitz
zwischen dem Zapfenteil und dem Schlitz erzeugt wird.
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Das
Montageverfahren erleichtert die Positionierung des Zapfenteils 44 des
Keils 40, der in Kontakt mit der Bodenfläche 68 des
Schlitzes 42 ist. Mit den Kanten 74, 76 zwischen
der ersten Stirnseite 48 und der ersten 52 und
zweiten 54 Seitenfläche
des Zapfenteils 44, die in Kontakt mit der Bodenfläche 68 des
Schlitzes 42 positioniert sind, benötigt man weniger Keileinstellung
als bei den Gewindeeinsätzen nach
dem Stand der Technik. Indem der Bedarf einer Keileinstellung bei
der Montage des Gewindeeinsatzes 20 reduziert wird, werden
die Herstellungskosten des Gewindeeinsatzes gesenkt. Die Positionierung der
Kanten 74, 76, die in Kontakt mit der Bodenfläche 68 des
Schlitzes 42 positioniert sind, zwischen der ersten Stirnseite 48 und
der ersten 52 und zweiten 54 Seitenfläche des
Zapfenteils 44 der Keile verbessert die Fluchtung der Keile 40 mit
den Schlitzen und erhöht
das Rückhaltevermögen der
Keile in den Schlitzen, wodurch die während der Montage des Gewindeeinsatzes 20 anfallende
Ausschussmenge verglichen mit den Gewindeeinsatzkonfigurationen
nach dem Stand der Technik reduziert wird.
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Gemäß 5a umfasst
die Installation des Gewindeeinsatzes 20 in den Grundwerkstoff 38 die Ausfluchtung
des zweiten Endes 26 des Buchsenteils 22 des Gewindeeinsatzes
mit dem Gewindeloch 36 in dem Grundwerkstoff und das Einschrauben
des Gewindeeinsatzes in das Gewindeloch im Grundwerkstoff. In einer
gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
wird der Gewindeeinsatz 20 in den Grundwerkstoff 38 eingeschraubt,
bis das erste Ende 24 des Buchsenteils 22 ungefähr 0,25
bis 0,76 mm unter der Oberfläche 82 des
Grundwerkstoffs liegt. Die Tiefe, bis zu der der Gewindeeinsatz 20 in
das Gewindeloch 36 im Grundwerkstoff 38 geschraubt
wird, kann durch die Längsposition
des Arretierteils 46 der Keile 40 während der
Montage des Gewindeeinsatzes gesteuert werden. Da sich der Arretierteil 46 der
Keile 40 in das Außengewinde 34 auf
der Außenfläche 32 des
Buchsenteils 22 des Gewindeeinsatzes 20 erstreckt,
kann der Gewindeeinsatz nur so weit in das Gewindeloch 36 im
Grundwerkstoff 38 eingeschraubt werden, bis der Arretierteil
der Keile in Kontakt mit dem Grundwerkstoff kommt. Auf diese Weise
kann der Arretierteil 46 der Keile 40 als Tiefenkontrollarretierung
für den
Gewindeeinsatz benutzt werden.
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Wie
in 5b gezeigt, können
die Keile, wenn der Gewindeeinsatz 20 in einer gewünschten Tiefe
im Gewindeloch 36 im Grundwerkstoff 38 positioniert
ist, in das Gewinde 84 im Loch im Grundwerkstoff getrieben
werden. Der Vortrieb der Keile 40 in das Gewinde 84 im
Loch 36 im Grundwerkstoff 38 hat zur Folge, dass
der Arretierteil 46 der Keile durch das Gewinde des Lochs
im Grundwerkstoff dringt. Die Keile 40 können im
neu ausgeräumten
Teil des Gewindes 84 des Grundwerkstoffs 38 bleiben,
wodurch der Gewindeeinsatz 20 vor Ort arretiert wird und
wodurch verhindert wird, dass sich der Gewindeeinsatz während der
Installation oder dem Entfernen von Befestigungselementen mit Außengewinde
im Innengewinde 30 (2) in der
zentralen Bohrung 28 des Buchsenteils 22 dreht.
Die Keile 40 können
in das Gewinde im Loch im Grundwerkstoff durch mehrere leichte Schläge mit einem
Werkzeug wie einem Hammer oder einem Schlägel direkt auf die Endflächen 66 am
ersten Ende 55 des Arretierteils 46 der Keile
eingetrieben werden. Die Keile 40 können eingetrieben werden, bis
die Endflächen 66 am
ersten Ende 55 des Arretierteils 46 der Keile
im Wesentlichen bündig oder
unterbündig
mit der Fläche 82 des
Grundwerkstoffs 38 sind.
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Alternativ
können
die Keile 40 in das Gewinde im Loch 36 im Grundwerkstoff 38 unter
Benutzung eines Installationswerkzeugs 86 (6)
eingetrieben werden, welches einen im Wesentlichen länglichen Schaft 88 aufweist.
Das Installationswerkzeug 86 kann mindestens einen ersten
zylindrischen Teil 90 und einen zweiten zylindrischen Teil 92 umfassen, die
im Wesentlichen in Längsrichtung
um die Längsachse 94 des
zylindrischen Schafts fluchten.
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Der
erste zylindrische Teil 90 ist am ersten Ende 96 des
Installationswerkzeugs 86 positioniert. Der erste zylindrische
Teil 90 kann einen ersten Durchmesser 98 umfassen,
der ein wenig kleiner als der Innendurchmesser 100 des
Innengewindes 30 in der zentralen Bohrung 28 des
Buchsenteils 22 des Gewindeeinsatzes 20 (4a und 4b)
ist. Der erste zylindrische Teil 90 kann auch eine erste
Länge umfassen,
die größer ist
als die Entfernung, die der Arretierteil 46 der Keile 40 im
Gewindeeinsatzes 20 vom ersten Ende 24 des Buchsenteils 22 des
Gewindeeinsatzes (4a und 4b) entfernt
ist.
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Der
zweite zylindrische Teil 92 kann eine erste Stirnseite 102,
die angrenzend an den ersten zylindrischen Teil 90 positioniert
sein kann, und eine zweite Stirnseite 104 am entgegengesetzten
Ende des zweiten zylindrischen Teils umfassen. Der zweite zylindrische
Teil 92 kann einen zweiten Durchmesser 106 umfassen,
der größer als
der erste Durchmesser 98 des ersten zylindrischen Teils 90 ist,
so dass die erste Stirnseite 102 groß genug ist, um gleichzeitig mit
den Endflächen 66 am
ersten Ende 55 des Arretierteils 46 von jedem
der Keile 40 (2) im Gewindeeinsatz 20 in
Kontakt zu treten.
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Um
die Keile 40 unter Benutzung des Installationswerkzeugs 86 einzutreiben,
wird der erste zylindrische Teil 90 in die zentrale Bohrung 28 (4a und 4b)
vom ersten Ende 24 des Buchsenteils 22 des Gewindeeinsatzes 20 eingeführt, bis
die erste Stirnseite 102 auf dem zweiten zylindrischen
Teil 92 in Kontakt mit den Endflächen 66 am ersten
Ende 55 des Arretierteils 46 der Keile 40 tritt.
Die Keile 40 können
dann durch mehrere kleine Schläge
auf die zweite Stirnseite 104 des zweiten zylindrischen
Teils 92 des Installationswerkzeugs eingetrieben werden.
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Als
Ergebnis der Konfigurationen dieser Schlitze 42 und der
Zapfenteile 44 der Keile 40, und des Verfahrens
zur Montage der Keile im Buchsenteil 22 wird, verglichen
mit den Gewindeeinsatzkonfigurationen nach dem Stand der Technik,
die Tendenz der Keile reduziert, in die Wände 70 der Schlitze
einzudringen. Außerdem
wird, verglichen mit den Gewindeeinsatzkonfigurationen nach dem
Stand der Technik, die Tendenz der Keile 40 reduziert,
in die Wände 70 der
Schlitze 42 einzudringen, indem die Keile während der
Installation des Gewindeeinsatzes 20 in das Gewindeloch 36 im
Grundwerkstoff 38 eingetrieben werden. Deshalb werden die
Keile während
der Installation des Gewindeeinsatzes 20 der vorliegenden
Erfindung leichter in den Grundwerkstoff 38 eingetrieben
als die Keile in Gewindeeinsatzkonfigurationen nach dem Stand der
Technik.
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Aus
dem Vorstehenden geht für
den Fachmann auf dem Gebiet der Konstruktion von Befestigungen klar
hervor, dass, obwohl besondere Formen der Erfindung dargestellt
und beschrieben worden sind, ausgehend vom Geltungsbereich der Erfindung verschiedene
Modifikationen vorgenommen werden können. Entsprechend ist es nicht
beabsichtigt, die Erfindung, außer
durch die Patentansprüche
zu begrenzen.