DE6602649U - Gewindebuechse mit selbsttaetigem gewindebildungseffekt - Google Patents

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Postfach 242 I'oilithfcVkonlo: Manchen Nr. 74» 39

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Gebrauchs mus tor η nine !dung

Kerb -Konus -Vertrieb s -OitnbII

Sclinaittenbach /Opf

Gcicindebüchse mit selbsttätigem Gcwindcbxldimgaoffclct

Die Neuerung betrifft eine GeAcindebüchsc, iiis-•besondere gewinde se Ibstforraende bzii. selbstschncxdende GeΛίi.ndebüchse mit einer oder mehreren, das Außengewinde unterbrechenden, in die ursprünglich kreisförmige Umfangskontur einspringenden Abflachungen, [ Nuten oder dgl., die sich mindestens über mehrere · Gewindegänge erstrecken, derart, daß der bzw. die Gewindebereiche, die den Abflachungen, Nuten oder dgl. benachbart sind, bzv. in diese übergehen, Stirnflächen bilden."

Ί Die Neuerung strebt die Beseitigung mehrerer \

Probleme an: '

1. Das in Hsr Bohrung des Werkstücks erzeugte Muttergewinde soll teils spanlos geformt, also beispielsweise gefurcht, und teils spanend, also beispielsweise geschnitten oder spanabhebend gebildet v/erden.

2. Es soll erreicht v/erden, daß das Eindreh-Drehüiomont der Gewindebüchse einen nicht allzu hohen "Wert annimmt, hingegen soll das Ausdreh- oder Rückdrehmoment relativ hoch sein.

♦..-' %'.*- 7· Kebruar Ι969

3· Die Fertigung der Gewindebuchse soll möglichst wirtschaftlich sein.

Es sind selbstschneidende Gewindebüchsen in ver-

! · schiedenen Ausführungen bekannt. Man hat beispiels

weise Gewindebuchse*·! geschaffen, bei denen mindestens

·! . in einem -Teilbereiche der Gewindebuchse etwa achs-

' parallele Nuten oder Schlitze vorgesehen sind, die zu-

sumntcii mit dsTi Gewindsstegsri uchn.Gxdlv5n.tori bilden, wobei das Eindrehende der Gewindebuchse außen konisch

\ verjüngt zu sein pflegt. Solche Schlitze oder -Nuten

; werden beim üblichen Herstellungsverfahren solcher

\ Gewindebüchse nach dem Aufbringen des Außengewindes

( auf die Büchse durch Fräsen, Schleifen oder in ähnlicher

Weise hergestellt. Dies ist eine sehr teure Fertigungsmethode. Solche Gewindebüchsen arbeiten im übrigen im wesentlichen so, daß beim Eindrehen das Muttergewinde im Bohrloch des Werkstücks ganz überwiegend, wenn nicht ausschließlich spanend gebildet wird. Derartiges spanendes Gewindeformen hat den Nachteil, daß die Fasern des Werkstückmaterials zertrennt werden, wodurch die Festigkeit und insbesondere ;' der Scherfestigkeit leidet.

Ί Gevindebüchsen, di e ein selbstschneidendes

',·*. Außengewinde besitzen, sind üblicherweise aus Metall,

• ^ beispiclswitise a-us Stahl, Bronze oder Messing ge

fertigt, urd sie dienen dazu Schrauben, Bolzen"oder ähnliche Verbindungselemente in oder an Bauteilen oder Werkstücken zu befestigen, die eine geringere Festigkeit als das Büchsenmaterial haben, also beispie Isveise aus weichem Stahl o'der Eisen, aus Holz, aus Kunststoffen, aus Leichtmetallen öder dgl. bestehen. Dfr Sinn solcher Gewindebüchsen, die auch Einsatzbüchsen genannt werden, besteht darin, daß man in einem relativ weichen Werkstoff ein Muttergewinde schafft, das eine entsprechend hohe Festigkeit hat» Diese Festigkeit iriLrd nicht nur durch das gegenüber

• * · * to ·

7. Pobrunr I969

dom Innengewinde-Durchmesser der Büchse im Durchmesser erheblich größere Muttergewinde erzielt, sonder auch dnnn, wenn rann das schon genannte Zertrennen der Matorialfasorn vermeiden kann; dies ist also ebenfalls Aufgabe der Neuerung.

Die»Neuerung löst die beschriebene Aufgabe on einer Gewindebuchse der eingangs erwähnt-en Art rladtiych. dall dies Stirnflächen jedes Gewindeganjrs gegenüber der ursprünglichen Kontur der Abflachung, Nut oder dgl. aufgebogen bzw. aufgewölbt und schaufel· oder pfännennrtig bzw. löffelartig geformt sind.

Für die Anwendung der nouerungsgemäßen Gewindebüchse ist dabei besonders wesentlich, daß die zu beiden Seiten einer Abflachung gegenüberliegenden Stirnflächen eines Gewindegangs gegenüber der ursprünglichen Kontur verschieden stark aufgebogen und aufgewölbt und schaufel- oder pfannenartig geformt sind.

Ein besonderes und neuerunrsgemäßes Merkmal dieser Stirnflächen besteht d«j.j.n, daß sie Ränder besitzen, die nicht als völlig scharfkantige Schneidkanten bzw. rücicdrehmomenterhöhende Kanten ausgebildet sind. - *

* Die neuerungsgemäße Ausbildung der Stirnflächen bzw. deren Ränder wird in besonders einfacher Weise durch einen Außengewinde-Rollvorgang und durch entsprechende Materialverdrängung erzeugt, d.h. aus der ursprünglichen Fläche oder Kontur der Abflachung oder dgl. ausspringend geformt.

Das Verfahren zur Herstellung der neuerungsgemäße Gewindebüchse ist also denkbar einfach: Man geht von einer Profilstange aus, die mehrere über ihren Umfang verteilte, bevorzugt achsparallele A"bflachungen besitzt, und durch Rollwerkzeuge mit Außengewinde versehen wird. Dabei können die Charakteristiken des Rol3

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Vorgangs, wie beispielsweise Rolldruck, Rolltiefe, Hollvorschub, Form und Material des Rollwerkzeuges oder dgl.,derart gewählt sein, daß die im Ubergangsborcich zwischen jedem Gewindesteg und jeder Abflachung am Gewindogangende entstehende Stirnfläche gegciiübor der ursprünglichen Ebene oder Kontur der Abflachung mehr oder weniger hochgewölbt bzw. durch Materialverdrängung aufgestaucht wird und daß die ,

Runder der genannten Stirnflächen die rmußrungsgomäße Ausbildung erhalten, d.h. diese noch überragen, wobei die Ränder nicht völlig scharfkantig sind. Die nicht scharfkantige Ausbildung der Ränder ist maßgeblich für das Entstehen des hohen Rückdrehmoments, ferner

J aber auch für den gewünschten Effekt, daß beim Ein

drehen der Büchse das Muttergewinde des Werkstücks nur teilweise spanend, überwiegend aber spanlos gebildet wird.

Die Herstellung der neuerungsgemäßen Gewindebüchse ist also denkbar einfach und kann dadurch noch weiter vereinfacht werden, daß als Ausgangsmaterial nach dem Ziehverfahren hergestellte Profilstangen verwendet werden, die bereits die genannten Abflacliungen, welche eben, konvex oder konkav ausgebildet sein können, aufweisen*

Weiterhin ist neuerungsgemäß vorgesehen, daß das

^Außengewinde benachbart einem oder beiden Enden der Gewindebüchse in an sich bekannter Weise konisch abgeflachte, sich in Richtung zum jeweiligen Ende hin im Außendurclimesser verjüngende Gewindeprofile aufweist. Insbesondere durch ein solches beidseitiges ,. Anschweißen der Gewindebüchse ist es neuerungsgemäß ■ . . möglich, ein und dieselbe Gewindebüchse je nach dem

mit welchem Ende sie in die noch glatte Bohrung eines Werkstückes eingedreht wird, mit der staVker oder schwächer aufgewölbten Stirnfläche als Schneidf läclie bzw. der schwächer oder stärker aufgewölbten S-cirnfläc als rückdrehmoment erhöhend es Organjg ins Werkstück ein-

7· Fobrupr I969

zubringen bzw. dort zu befestigen. Hierzu sei noch bemc-rkt, daß je nach dem ob die Rollrichtung bei der brzeugung des Außengewind-es der Gewindebuchse

und die Eindreinrichtung der Gewindebuchse in das 1; Werkstück übereinstimmen oder einander entgegenlaufen I die stärker hochgewölbte Stii-nf lache das gev.-indeformen- f

de und die schwacher hochgev^ölbte Stirnfläche das |

rückdrehmomenterhöhende Organ oder timgekehrt bilden.

as hat sich gezeigt, daii derartige konkave oder pfannenartige Ausbildungen der gegenüber der Abflachung, Nut oder dgl. aufgewölbten oder hochgezogenen Stirnflächen solche Ränder besitzen, die mindestens teilweise die Funktion eines Spanabhebens und gleichzeitig eines Materialverdrangens besitzen bzw. ausüben können, sofern man diese Stirnflächen als muttergewindeerzeugende Organe verwendet.

In jeder Abflachung, Nut oder dgl. hat jeder Gowindesteg also zwei Stirnflächen, und neuerungsgom/iß is4^-die zweite Stirnfläche flacher ausgeführt nls die zum Schneiden bestimmte Stirnfläche, jedoch ist nuch sio noch ausreichend konkav oder pfannenförmig, um ein gegenüber bislang wesentlich verbessertos Rückdrohmoinont zu erzielen. Im übrigen ,können mindestens in Sonderfällen die Funktionen der beiden StirnfInchon vertauscht werden, so daß also die flachoro Stirnfläche beim Eindrohen der Ge^rindebiichso nls gewindof orinondoK Organ wirkt ,während die stärker hochgewölbto Stirnfläche beim Rückdrehen oder Ausdrehen dns Ausdrohmoinont orhöht.

Box Verwendung der nouorungsgomnßon Gewindebuchse sind die Anteile dos spanenden und dos spanlosen Formens des Muttergewindos verschieden und richten sich beispielsweise noch d.or Starke oder Höhe der Aufwölbung der Stirnkanton, nac.h dor Schärfe

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der Ränder der Stirnkanten und dgl. mehr. Auf alle Fälle erzielt man neuerungsgemäß den Effekt, daß noch ein ausreichendes spanloses Jtfaterialverdrängen erzielt wird, und zwar zeitlich nach der spanabhebenden Phase des gewindebildenden Vorganges, so daß eine Materialverdichtung und eine Verbesserung des Faserverlauf.s im Material des Werkstücks ersielt werden kann. Außerdem hat dieses Materialverdrängen den Vorzug, daß die eingedrehte Gewindebuchse dichter und fester im Werkstück sitzt.

Wenn die genannten Ränder der Stirnflächen nicht besonders scharf ausgebildet sind - und dies wird

- beim richtig gesteuerten Rollvorgang tatsächlich er

zielt - dann besteht praktisch kaum eine Gefahr des Zertrennens der Fasern des Werkstückmaterials.

Die beigegebene Zeichnung zeigt in den ersten Figuren das Ausgangsmaterial, alsdann eine fertige . Gewindebuchse, sodann die versd.nnbildlicb.ung eines Eindrehvorgangs und schließlich im vergrößerten Maßstab dic^iVusbildung der Schneidkanten und Rückdrehkanten, außerdem auch Draufsichten auf fertige Gewindebüchsen. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:

._o Fig. 1 den Querschnitt eines Vollstabmaterials mit drji gleichmäßig verteilten längslauf enden Abflachungen, Fig. 2 ein volles Stabmaterial im Querschnitt mit

längslaufenden, etwas konvexen Abflachungen, Fig. 3 ein volles Stabmaterial im Querschnitt mit drei gleichmäßig verteilten, etwas konkaven

• · längslaufenden Abflachungen,

Fig. ^li eine Draufsicht auf eine fertige Gewindebuchse ,

.,* Fig. 5 eine Draufsicht auf eine andere fertige

Gewiidebüchse,

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tct

Fxg.	6
Fig.	7
Fig.	8
Fig.	9
Fig.	10
Fig.	11

4891/l8c/GLrf/W«A . : .' ' I I-"? - 7. x-ebruar 1969

eine perspektivische Darstellung einer fertigung Ge\v'indebüchse, eine vergrößerte Draufsicht des Bereich*s VII gemäß Fig. 6,

einen Schnitt gernäß VIII - VIII der Fig. 7,

einen Schnitt gemäß IX - IX der Fig. 7, einen Schnitt gemäß X-X der Fig. 7, in auseinandergezogener Darstellung die Versinnbildlichung eines Eindrehvorgangs.

Gemäß Fig. 1 hat der Stab 1, ursprünglich ein

.^ Rundstab, die ebenen Abflachungen 2, gleichmäßig über

den Umfang verteilt und achsparallel, d.h. also stablängslaufend. In Fig. 2 ist ein im wesentlichen gleicher Stab I¹ gezeigt, der etwas konvexe, aber sonst den Abflachungen 2 entsprechende Abflachungen 2¹ besitzt.

Nach Fig. 3 sind an dem im übrigen gleichen Stab I¹· die Abflachungen 2'' konkav, verlaufen aber auch hier s-kalaJLängs und achsparallel. In Fig. 3 ist bei 3 angedeutet, daß ggf. statt eines Stabs auch ein Rohr verwendet werden kann, wobei die Innenwand 3 zu einem geeigneten Zeitpunkte des Herstellungsver-") fahrens mit derii notwendigen Innengewinde versehen

^ werden kann. Im allgemeinen wird man allerdings wegen des Rollvorgangs, der durch seinen Rolldruck beispielsweise ein etwas schwachwandiges Rohr zu stark deformieren könnte volle Stäbe vorziehen.

Die Fig. ¹I zeigt in Draufsicht eine fertige Ge

windebüchse B, bei der die Eindrehrichtung gleich der Rollrichtung ist. Beide Richtungen laufen also im Uhrzeigersinn,und die gezeigte Rollrichtung, mit dor das Außengewinde erzeugt wird, führt zu einem schon erwähnten Hoohwölben, also zur Bildung von hochgewölbten odoir hochgebogenen, durch Materia.lverdrängung

im Uhrzeigersinn entstandenen Schneidkanten, ocr Rollvorgang hat eigenartigerweise auch die Folge, daß bei lk eine in anderer Richtung, also entgegen der Rollrichtung herauswachsende, wenn auch geringfügigere Hocliwölbung als bei 13 entsteht, wobei bei • 13 in' diesem Fall die Rückdrehkante sitzt.

Bei der Gewindebuchse B' nach der Fig. 5, die eine achsiale Draufsicht auf eine solche Büchse zeigt, ist die Rollrichtung entgegengesetzt gewählt, und hier ist nun zu sehen, daß die Lage ^er Kanten oder der Stirnflächen I3 und lk vertauscht ist.

Wie in der r'ig. 6 gezeigt, sind in an sich bekannter Weise die untersten Gewindegänge etwa im Be reiche 12 konisch abgeflacht, was beispielsweise durch entsprechendes Andrehen oder Uberschleifen bewirkt werden kann.

Es mag erwähnt werden , daß das Ausgangsmaterial bevorzugt ein im Ziehverfahren bereits so wie in den F-i tr. /1 - 3 gezeigt, geformter Stab ist. Interessant und äußerst wichtig und Hauptgegenstand der Neuerung ist nun, daß die an den Gowindestegeii beim Ubergangsijereich zur Abflachung 2 oder dgl. entstehenden Stirn-

(^ flächen 13 und gegenüberliegend I⁷I, konkave Gestaltung

. haben, also etwa wie löffelnrtig, z.P. eine Spaten- oder Schaufel-Innenfläche. Die 'Flächen sind nlso ballig, pfnnnon^rtig nach innen gewölbt.

Dies geht nus der Dnrstollung der Fig. 7 und 8

, besonders deutlich hcr^vor. Die Stirnflächen 13 be-

\ ' sitzen eine ballige Höhlung dor Stirnkante bzw. der

· . Stirnfläche des Gewindestegs 15. In gleicher Weis",

jedoch weniger ausgeprägt, sind die Stirnflächen "* h geformt. Dis Ränder 13¹ und 13'' dar genannten Stirn-.,* flächen I3 sind hochgetriebene, schmale Stege _t die

in einer gewissen Weise als Schneidkanten wirken, und

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-J 9'!- 7· Februar 1969

zwar als spanabhebende Kanten; da sie nicht messerscharf sind, haben sie aber den erwünschten Effekt, nicht nur Späne abzuheben, sondei-n auch den Materialvordrängungsvorgang beim Formen des Muttergewindes im Workstück einzuleiten und mindestens teilweise zu bewirken. Ebenso sind bei den Stirnflächen l4 die Knnton oder Ränder l'i' und l^lt' ' als nicht sehr schnrfo Schneidkanton geformt, wobei diese Stirn- flächen l'i das Rückdrehmoment beim RUckdrehen wesentlich erhöhen. Hiorboi ist vorausgesetzt, daß die Eindrehriehtung 'gomnß Fig. 7 äem Pfeil B entspricht; bei umgckohrtcr Eindrehrichtung gemäß Pfeil E¹ ist natürlich di& Stirnfläche l'i jeweils dio das Muttergewinde formende Stirnfläche, während dio Stirnflächen 13 die RückdrehstirnfInchon mit besonders starker Erhöhung dos Rückdrohmoinonts sind.

In den Fig. 9 und 10 sind die in der Fig. 7 nn-'gedeuteten Schnitte gezeigt; man hat zu beachten, daß im unteren Bereiche 12 gemäß Fig. 6 die Gewindestege etwa gemäß der nur in Fig. 10 gelegten, gestrichelten Linie 17-_-abgef lacht, d.h. konisch zulaufend gestaltet sind.

Gemäß Fig. 11 erfolgt das Eindrehen einer Gewindebüchse B durch ein Eindrehwerkzeug bekannter Bauart 18, und zwar in Richtung E in das Werkstück I9, das die bekannte glatte Bohrung 20 besitzt, deren Durchmesser natürlich geringer ist, als der größte Außendurchmesser der Büchse B. Die in. Fig. 11 gezeigte Büchse B hat also die beispielsweise in Fig. gezeigte Form mit gewindeformenden Stirnflächen 13 : und Rückdrehstirnfl'ächen l4.

- Schutzansprüche -

Claims (6)

-JCSfO \ 111··* , I j I I SOI Dipl.-Ing. Rudolf Busselmeier ■ Augsburg, den 7. Februar "969 Patentanwalt Az _ . K 5? ^2./**-?& Gbm Augsburg 3 · Rehlingenstraße B Postfach 242 FostsdiKkkonto: München Nr. 74539 'iö9l/l80/Gr/Wa S cliutzan sprüche

1. Gewindebuchse, insbesondere gewinde selbstformende bzw. selbstschneidende Gewindebüchse mit einer oder mehreren das Außengewinde unterbrechenden, in die ursprünglich kreisförmige Umfangslcontur

. einspringenden Abflachungen, Nuten oder dgl., die sich mindestens über mehrere Gewindegänge erstrecken, derart, daß der bzw. die Gewindebereich«, die den Abflachungen, Nuten oder dgl. benachbart sind bzw. in diese übergehen, Stirnflächen bilden, dadurch g ^kennzeichnet, daß die Stirnflächen (I3,l4) jedes Gewindegangs gegenüber der ursprünglich Kontur der Abflachung (2), Nui: oder dgl. aufgebogen bzw. aufgewölbt und schaufel- oder pfannenartig bzw. löffelärTig geformt sind.

2. Gewindebüchse nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet., daß die eine Stirnfläche (l4) ebenfalls, jedoch weniger als die andere Stirnfläche

'⁰^. (13) gegenüber der ursprünglichen Kontur aufgebogen oder aufgewölbt und schaufel- oder pfannenartig geformt ist,

3. Gewindebüchse nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennze i chne t, daß infolge Rollens des Außengewindes, in Rollrichtung gesehen, die erste Stirnfläche (13) jedes Gewindegangs stärker hochgewölbte Ränder (i3^! » i3^!!) und eine weniger ausgeprägte Löffelform aufweist, als die gegenüberliegen de Stirnfläche (l4).

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♦ 9
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4. Gewindebuchse nnch Anspruch 1, dadurch g e χ e rs n zei chne t, daß die Ränder (13¹ ,13") o.. . (l'l'.l'i") der Stirnflächen (I3) bzw. (i'i) r.icht vji; kommen scharfkantig bzw. schneidenförrai g ausgebildet sind.

5. Gewindebuchse nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die ursprüngliche Kontur der Abflachungen (2) eben (2), konvex (2¹), konkav (2¹¹) oder dgl. ausgebildet ist.

6. Gewindebuchse nnch Anspruch I₅ dadurch g c k e r. rs zeichnet, daß dessen Außengewinde benachbart einem oder beiden Enden in. an sich bekannter vJeise konisch abgeflachte, sich in Richtung zum jeweiligen Ende hin im Außendurchmesser verjüngende Gewindeprofile aufweist.