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Diese
Erfindung betrifft Innengewindemetalleinsätze, die in Kunststoffgehäusen vorgesehen sind,
um in duktilen Materialien belastbare Gewinde bereit zu stellen.
Insbesondere betrifft diese Erfindung eine alternative Einrichtung
zum Erzeugen dieser Einsätze,
die die Herstellungskosten signifikant verringert.
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Ein übliches
Verfahren zum Bereitstellen belastbarer Gewinde in Kunststoffabschnitten
wird unter Verwendung von Innengewindemetalleinsätzen erzielt. Derartige Erzeugnisse
stehen üblicherweise zur
Verfügung
von zahlreichen inländischen
wie ausländischen
Quellen, wie etwa Yardley (RTM) Einsätze, von P. S. M. International,
von Groove-Pin (RTM) Corporation und von anderen. Diese Einsätze werden üblicherweise
aus Nichteisenmaterial, wie etwa Messing, hergestellt; sie können jedoch
auch aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium hergestellt werden und
es handelt sich bei ihnen um rohrförmige Vorrichtungen, die Innengewinde
enthalten. Sie sind entweder in Kunststoffabschnitte gegossen oder
in Kunststoffabschnitten mit einem geeigneten Aufnahmeloch bzw.
einem geeigneten Aufnahmevorsprung installiert. Der Installationsprozess
besteht darin, die Einsätze
in das Aufnahmeloch mittels axialer Kraft zu pressen, die ausreicht,
den erforderlichen Installationsdruck zu entwickeln, und der Prozess
kann Wärme,
Ultraschalleinsatz oder eine Kombination aus diesen Verfahren umfassen.
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Die
Außendurchmesser
dieser Einsätze
weisen typischerweise Rippen oder Nuten auf, die einen hohen Herausziehwiderstand
bereitstellen auf Grund von Kunststoffmaterialfluss um und in die
Rippen bzw. Nuten hinein während
des Installationsprozesses. Die Rippen bzw. Nuten werden typischerweise
in Kombina tion mit Rändelungen
verwendet, die zwischen dem Einsatz und dem Kunststoffabschnitt
eine hohe Drehmomentbeständigkeit
entwickeln. Wenn der Einsetzprozess lediglich die Anwendung axialer Kraft
ohne Wärme
vorsieht, vermag das Federvermögen
bzw. die Elastizität
des Materials, umfassend die Innenwandung des Aufnahmelochs, ausreichend Kraft
bereit zu stellen, um die Rippen und Rändelungen zu ergreifen, nachdem
der Einsatz in das Loch getrieben worden ist.
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Derartige
Einsätze
werden aus Stangenmaterial auf Spindelmaschinen mit Produktionsraten
im Bereich von 800 bis 1500 Stück
pro Stunde hergestellt. Der Rohmaterialverbrauch bei der Herstellung dieser
Einsätze
ist signifikant, da die fertig gestellten Teile typischerweise lediglich
50% des Gewichts des unbearbeiteten Rohlings aufweisen. Sobald sie spanabhebend
(durch Bohren) hergestellt worden sind, besteht außerdem die
Möglichkeit,
dass diese Einsätze
auf Grund von Bohrerverschleiß und/oder -bruch
außerhalb
des Toleranzbereichs liegend oder mit fehlenden Gewinden ausgeliefert
werden, was bei dem Endnutzer während
der endgültigen
Montage Probleme und Ärgernis
hervorruft, wenn derartige Defekte oder fehlende Gewinde entdeckt
werden. Ferner hat sich herausgestellt, dass die Innengewinde dieser
Einsätze
verschiedenes Material einfangen, wie etwa Späne auf Grund der spanabhebenden Bearbeitung,
was wiederum für
die Qualität
des Enderzeugnisses einen beträchtlichen
Nachteil darstellen kann.
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Einsätze, die
ohne die Verwendung von Wärme
oder Ultraschall installiert werden, sind auf einen Einsatz in Kunststoffmaterialien
beschränkt,
die ausreichend Elastizität
bzw. Federvermögen
aufweisen, um die Rippen und Rändelungen
nach der Einsetzverformung zu ergreifen. Dies kann die Verwendung dieser
Einsätze
in härteren
bzw. gefüllten
Kunststoffen aus schließen,
die üblicherweise
hohe Schmelzpunkte aufweisen und für anspruchsvolle Anwendungen
ausgelegt sind. Es besteht deshalb ein Bedarf auf diesem Gebiet
der Technik an einem kosteneffektiveren und zuverlässigeren
Metalleinsatz für
Kunststoffabschnitte, die in einer großen Vielfalt von Kunststoffmaterialien
zum Einsatz kommen können.
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Der
nächstliegende
Stand der Technik, auf den die Anmelderin aufmerksam wurde, umfasst
das US-Patent 3433119, erteilt auf Ballantyne et al. am 18. März 1969.
Diese Druckschrift offenbart einen länglichen Blecheinsatz mit internen
und externen Widerhaken zum Einsetzen in ein Kunststoffmaterial vor
Aufnahme eines Gewindeelements. Das US-Patent 3496800 offenbart
eine dreieckförmige
Buchse, die intern mit Gewinde versehen wird durch Pressen eines
rohrförmigen
Elements gegen einen intern positionierten Gewindestempel. Das US-Patent 3314509,
erteilt auf Olson am 23. März
1943, offenbart die Verwendung eines in Längsrichtung gefalteten Blechbefestigungselements
mit unterbrochenen Gewinden, die in das Blech geprägt sind.
Das US-Patent 3006231, erteilt auf Kahn am 31. Oktober 1961, offenbart
eine Innengewindemutter, die aus einem in Längsrichtung gefalteten Blech
besteht, wobei Gewinde auf dem Blech vorgeformt sind. Das US-Patent 3532323,
erteilt auf Uhen am 6. Oktober 1970, offenbart eine lateral gefaltete
Blechmutter mit Schlitzen, die in das Blech geschnitten sind, um
die Außengewinde
eines Bolzens auf- und in Eingriff zu nehmen. Das US-Patent 5419043,
erteilt auf Laue am 30. Mai 1995, offenbart ein in Längsrichtung
gefaltetes Befestigungselement mit Gewindeeindrückungen, das einen Ausrichtungsdorn
verwendet. Das US-Patent 1111749, erteilt auf C. Joseph am 29. September 1914,
offenbart einen Blecheinsatz, der in Längsrichtung gefaltet ist und
auswärts
weisende Widerhaken sowie Gewindeeingriffausschnitte aufweist. Das US-Patent 4430033,
das für
McKewan am 7. Februar 1984 erteilt wurde, umfasst einen Blecheinsatz
für Schaumkunststoff,
der eine auswärts
weisende, geriffelte Fläche
aufweist, die mit Gewindeeingriffrippen im Grenzflächeneingriff
steht.
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Keine
der vorstehend angeführten
Lehren schlägt
die Verwendung der Ausbildung eines Innengewindeeinsatzes durch
progressives bzw. fortschreitendes Stoßstanzen von Blechmaterial,
gefolgt vom Falten des gestanzten Blechs, vor. Die Verwendung dieses
Verfahrens zur Ausbildung eines Befestigungselements gewährleistet
eine wirtschaftliche Herstellung, die bislang durch keines der Verfahren gemäß dem Stand
dem Technik zur Ausbildung von Gewindeeinsätzen erzielbar war.
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Die
FR-A-1444248 betrifft einen Einsatz in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Die Gewindebereiche des Einsatzes umfassen Längsreihen
von Ausschnitten auf den Innenseiten der planaren Oberflächen des
Einsatzes.
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In Übereinstimmung
mit einem ersten Aspekt wird ein Gewindemetalleinsatz bereitgestellt,
aufweisend einen rohrförmigen
Kanal mit mehreckigem Querschnitt, der aus mehreren planaren Längsflächen besteht,
die sich in Eckenbereichen schneiden; mehrere externe Widerhaken,
die von den Eckenbereichen derart radial vorstehen, dass die Enden
der Widerhaken gemeinsam den größten Außendurchmesser
des Einsatzes festlegen; mehrere Gewindebereiche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Gewindebereiche auf den Innenseiten von jeder der planaren
Flächen
Längsreihen
von Eindrückungen
aufweisen.
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In Übereinstimmung
mit einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Bilden eines derartigen Gewindemetalleinsatzes
bereitgestellt, aufweisend die Schritte: Bereitstellen eines länglichen
Metallstreifens; Bilden des Streifens in Verbindungsrohlinge, wobei
jeder Rohling vordere und hintere Seitenränder aufweist; Einprägen bogenförmiger Eindrückungen
in eine Vorderseite der Verbinderrohlinge, wobei die Eindrückungen
in beabstandlichen Längsreihen
angeordnet sind; Falten des Streifens in einen rohrartigen Kanal
entlang Längsfaltlinien,
die zwischen den Reihen von Eindrückungen zu liegen kommen, derart,
dass die Wände
der Eindrückungen Sehnenabschnitte
eines Raumes entsprechend einem Außengewindeelement festlegen.
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Um
den vorstehend angesprochenen Bedarf zu befriedigen, stellt diese
Erfindung einen Einsatz für
Kunststoffabschnitte bereit, der vorteilhafterweise hergestellt
wird aus einem flachen Metallstreifen, wie etwa einem Messingstreifen.
Hergestellt in Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, kann der Einsatz aus
Rohmaterial in Form von Streifenmaterial in progressiver bzw. fortschreitender Weise
auf einer Hochgeschwindigkeitspresse gestanzt werden. Herstellungs-
bzw. Produktionsraten belaufen sich typischerweise auf von 500 bis
1200 Teile pro Minute. Bezogen auf den vorgestanzten Rohling fällt außerdem ein
wesentlich geringerer Prozentsatz an Abfall an und der Abfall, der
aus dem Stanzvorgang herrührt,
liegt in besser vermarktbarer Form vor.
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Der
Streifen kann in einen eindringbaren Gewindeeinsatz durch progressive
Prägeformung
gebildet werden. Der Rohmaterialstreifen wird zunächst in einen
flachen Rohling mit einem Muster geschnitten, das scharfe Schneidrandvorsprünge in dem
Streifen entlang von drei Parallelen auf der Stirnseite aufweist.
Im nächsten
Schritt werden drei Bereiche auf der Stirnseite des Streifens eingeprägt oder
anderweitig mit Ge windesteigungsprofil gebildet. Wenn die Ausbildung
fortdauert, wird der Streifen entlang den Faltlinien zur Bildung
eines dreieckigen hohlen Rohrs gefaltet. Die scharfrandigen Vorsprünge erstrecken sich
radial auswärts
von jeder Ecke des Dreiecks unter Bildung von Widerhaken, die den
größten Durchmesser
des Rohrs festlegen. Um das gefaltete Rohr in einem geschlossenen
Zustand zu halten, um einen sicheren Eingriff der Gewindeschraube
sicherzustellen, kann der Rohling eine Blockadezunge und einen passenden
Ausschnitt aufweisen. Die Zunge kann keilsteinförmig sein, um in den Blockadeausschnitt entsprechender
Form derart einzugreifen, dass nach dem Falten die anliegenden Seitenränder des
Streifens miteinander versperrt bzw, verriegelt sind, um einer Trennung
zu widerstehen. Die Blockadezunge hält außerdem die Ränder des
Streifens in axialer Ausrichtung, um die Registerhaltigkeit der
Gewindebereiche sicherzustellen.
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Infolge
des Faltprozesses kommen die Gewindebereiche entlang der Innenwandung
der rohrförmigen
Konstruktion zu liegen und legen einen Gewindesteigungsdurchmesser
fest, der eine Schraube aufzunehmen vermag, die in das Zentrum des
Einsatzes geschraubt wird. Der resultierende dreieckige Einsatz
ist derart bemessen, dass ein Durchmesser, der die außen liegenden
Ecken des Einsatzes umschreibt, gleich oder geringfügig größer ist
als der Durchmesser des beabsichtigten Aufnahmelochs, während sich
die Widerhaken zu einem größeren Durchmesser
als demjenigen des Lochs erstrecken.
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Eine
zusätzliche
Struktur in Form eines Verschlusses kann am Boden des Einsatzes
vorgesehen sein, um zu verhindern, dass umgebendes Material in den
Einsetzkanal eindringt, wenn der Einsatz installiert wird. Der Verschluss
ist gebildet durch Bereitstellen eines dreieckigen Vorsprungs am
Bodenrand des Rohlings zwischen den beiden in Längsrichtung verlaufenden Faltlinien.
Eine laterale Faltlinie des Verschlusses wird senkrecht zu den drei
das Rohr bildenden Faltlinien vorgesehen, so dass durch den fortschreitenden
Faltprozess der Verschluss eine Position über dem Boden des gefalteten
Rohrs einnimmt, um die Öffnung
an einem Ende abzudecken. Die Endkappe kann auch als Anschlag dienen,
um zu verhindern, dass die Schraube von einem Ende des Einsatzes
vorsteht, um einen Kontakt mit anderen Strukturen zu unterbinden.
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Als
zusätzliches
Merkmal enthält
das verarbeitete Rohmaterial, das vorstehend erläutert ist, einen Trägerstreifen,
der aus dem Rest des nicht zugeschnittenen Materials entlang von
einem oder beiden der oberen und unteren Bodenränder resultiert. Wie außerdem erläutert, bleiben
die fertig gestellten gefalteten Befestigungselemente an dem Trägerstreifen fixiert
durch einen kleinen Verbindungsmitnehmer, der problemlos abtrennbar
ist. Vollständig
geformte Einsätze
können
deshalb gehandhabt und bevorratet werden als getrennte Vorrichtungen,
die durch einen in eine Rolle gewickelten Streifen gehalten werden. Dies
erschließt
die Möglichkeit
einer Zufuhr zu einem automatisierten Einsetzwerkzeug, wobei jedes
Befestigungselement zu dem Einsetzort auf dem Streifen zugeführt und
daraufhin gleichzeitig mit dem Streifen abgeschnitten wird, wenn
dieser in das Aufnahmeloch in dem Gehäuse gepresst wird.
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Der
Einsatz gemäß der vorliegenden
Erfindung, der vorstehend erläutert
ist, kann durch axiale Kraft unter Verwendung von Wärme, Druck,
Ultraschall oder einer beliebigen Kombination aus diesen Verfahren
installiert werden. Selbst ohne Einsatz von Verfahren, die das Fließen von
Material um den Einsatz hervorrufen, stellt die vorliegende Erfindung
eine effektive Installation bereit. Die Widerhaken bilden scharfe
Zähne,
die bevorzugt mit einem nach hinten weisenden Winkel gebildet sind,
wobei diese Widerhaken dazu neigen, in Richtung auf den Körper des Einsatzes
umgebogen zu werden. Wenn der Einsatz vollständig in sein Aufnahmeloch installiert
ist, bietet das auswärts
gerichtete Federungsvermögen
der Widerhaken ausreichend Kraft, damit diese in die Seitenwandung
des Aufnahmelochs einschneiden und sich in dem umgebenden Material
in Reaktion auf Herausziehkräfte
verhaken. Wenn der Einsatz durch Pressen positioniert wird, widerstehen
die Seiten der Widerhaken außerdem
auswärts
gerichteten Drehmomentkräften,
weil sie größer sind
als der Durchmesser des Aufnahmelochs, wobei sie bei der Einführung in
Längsnuten
in der Seitenwandung des Lochs einschneiden. Der Eingriff der Widerhaken
mit den geformten Nuten sichert den Einsatz in Bezug auf Drehung.
Die Widerhaken stellen dadurch sowohl Beständigkeit gegenüber einem
nach außen
gerichteten Drehmoment wie einem Herausziehen bereit, und dies sogar
bei einem kalten Einsetzprozess in Kunststoffabschnitte, die relativ
nicht federnd bzw. elastisch sind.
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Der
Einsatzprozess kann auch unterstützt werden
durch ein Werkzeug, das den Einsatz sowohl presst wie dreht, wenn
er in das Aufnahmeloch in dem Kunststoffabschnitt unter Kraftausübung eingesetzt
wird. Dies bedarf lediglich eines geringen Drehungsgrads über die
volle Länge
des Einsetzhubs. Dieser Einsetzvorgang durch Verdrehen stellt sicher, dass
aus der Aufnahmelochwandung durch die Widerhaken während der
Installation entferntes Material keine gerade verlaufenden Nuten
bildet, die anderweitig direkt über
jeden der Widerhaken zu liegen kommen würden. Der Herausziehwiderstand
ist deshalb erhöht,
weil die Widerhaken in das Seitenwandmaterial vollständig einschneiden,
das direkt über
ihnen liegt. In ähnlicher
Weise kann der Widerstand gegenüber
einem auswärts
ge richteten Drehmoment vergrößert sein.
Der Einsatzvorgang durch Verdrehen kann außerdem erleichtert werden durch
Verkanten der Widerhaken unter einem Winkel relativ zur Einsetzachse,
so dass die Kraft des Materials in Bezug auf die Widerhaken einen
Teil der oder die gesamte Verdrehkraft für den Einsatz bereitstellt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt deshalb ein kostengünstiges und wirksames Mittel
bereit, um einen Gewindemetalleinsatz bereit zu stellen, der in Kunststoffabschnitten
verwendet werden kann, wobei der Einsatz wirtschaftlich herstellbar
und in einer großen
Vielfalt von Materialien Wirkung entfaltet, einschließlich in
härteren
Kunststoffen mit hohem Schmelzpunkt. Weitere Aufgaben und Vorteile
erschließen
sich aus der nachfolgenden Zeichnung und der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsform.
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1 zeigt
eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Einsatzes von schräg oben gesehen.
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2 zeigt
eine Ansicht des erfindungsgemäßen Befestigungseinsatzes
von links oben in verschiedenen Stadien der aufeinander folgenden
Ausbildung.
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3 zeigt
eine Ansicht eines Segments des Rohlings in einer Zwischenstufe
der Ausbildung, ausgehend von der das Befestigungselement gebildet wird,
von links oben gesehen.
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4 zeigt
eine Seitenschnittansicht in der Stellung von 3 gesehen.
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5 zeigt
eine Vorderansicht eines Segments des Befestigungselementrohlings
in einer Zwischenstufe der Ausbildung, die in 2 gezeigt
ist, von links oben.
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6 zeigt
eine Draufsicht der Ausführungsform
der Erfindung, die in 1 gezeigt ist.
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7 zeigt
eine Draufsicht der vorliegenden Erfindung, installiert in einem
Montageloch, das in einem Substrat gebildet ist.
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8 zeigt
eine Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung von unten.
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9 zeigt
eine Ansicht der Herstellungssequenz der Ausführungsform der Erfindung, die
in 8 gezeigt ist, von links oben.
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In 1 ist
ein vollständig
gebildeter Befestigungselementeinsatz 11 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Befestigungselement wird
durch progressives Prägestanzen
und Falten eines Blechrohlings entlang von drei Faltlinien gebildet,
um ein dreieckiges geschlossenes Rohr mit Seiten 36 und
einem Längssaum
zu bilden. Wie nachfolgend erläutert,
sind außerdem
Gewindeeindrückungen 15 in
die Oberfläche
des Rohlings derart vorgesehen, dass dann, wenn er in ein geschlossenes
Rohr gefaltet wird, diese Gewindeeingriffflächen für eine Schraube bilden, die
in das Zentrum geschraubt wird. Außerdem sind Schraubeneinführabschrägungen 16 in
das Material entlang den oberen Rändern von jeder der drei Seiten
eingeprägt. Ecken 17 werden
gebildet durch den Faltvorgang und umfassen auswärts weisende Widerhaken 38,
die radial von jeder Ecke vorstehen. Die Widerhaken sind radial
und axial übereinander
angeordnet und dienen zum Greifen in das umgebende Material, in
das der Einsatz installiert wird. Einführabschrägungen 19 sind am
unteren Ende bzw. Boden (Einsetzende) von jeder Ecke gebildet. Eine
greifsteinförmige
Zunge 21 passt in einen entsprechenden Ausschnitt im gegenüberliegenden
Rand des Streifenmaterials, an dem die Zunge anliegt. Die Zunge
hält den
Saum zwischen den Anlageseitenrändern
des gefalteten Materials geschlossen und die Ausrichtung der Gewinde aufrecht.
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In 2 ist
die vorliegende Erfindung in verschiedenen Stufen der fortgeschrittenen
Ausbildung gezeigt, hervorgerufen durch die Verwendung progressiven
Stoßstanzens.
Der Streifen weist eine Vorderseite und eine Rückseite auf und die Ausbildungsschritte
werden hauptsächlich
auf der Vorderseite des Streifens durchgeführt, die nach dem Faltvorgang
die Innenseite des Befestigungselements bildet. Dieses Verfahren
stellt ein wichtiges Merkmal der Erfindung dar und erbringt große Wirtschaftlichkeit
bei der Herstellung. Als Stufe I gezeigt, beginnt das Befestigungselement
als flacher Materialstreifen 31, der aus geeignetem Material
besteht, wie etwa aus Messing.
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In
der Stufe II wird begonnen, den Streifen 31 zunächst auf
dem vorauseilenden Rand 23 auszuschneiden, der einen Blockadeausschnitt 30 umfasst.
Daraufhin wird der nacheilende Rand 25 ausgeschnitten,
was zu einem Rohling 32 führt, wie in der Stufe III gezeigt.
In dieser Stufe wird der Perimeter des einzelnen Einsetzrohlings
vollständig
mit einem Seitenrand gebildet, der eine Keilsteinzunge 21 umfasst,
und mit einem weiteren Seitenrand, der einen Blockadeausschnitt 30 in
Keilsteinform entsprechend der Zunge umfasst. In dieser bevorzugten Ausführungsform
besitzt die Zunge die Form eines Keil steins; andere Verriegelungs-
bzw. Blockadeformen können
jedoch ebenfalls zum Einsatz kommen. Während des gesamten Prozesses
verbinden zerbrechliche Lappen 33 den Körper der einzelnen Befestigungselementrohlinge
mit einem Trägerstreifen 35,
bei dem es sich um einen ungeschnittenen Abschnitt des Materials
handelt, das entlang dem Bodenrand bzw. unteren Rand des Materials
zu liegen kommt. Ein zusätzlicher
Trägerstreifen
(nicht gezeigt) kann entlang dem oberen Rand des Materials vorgesehen
sein. Der Träger
hält dadurch
fortgesetzt bzw. andauernd jedes einzelne Befestigungselement selbst
nach der Ausbildung. Einzelne Befestigungselemente können später von
dem Streifen nach der Installation abgeschnitten werden.
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In
der Stufe IV ist das Befestigungselement weitergebildet worden durch
Einprägen
von drei Einführabschrägungen 16 und
drei in Längsrichtung
verlaufenden Gewindeabschnitten 37 in die Vorderseite des
Rohlings. Außerdem
werden in dieser Stufe Widerhaken 38 gebildet, die erzeugt
werden durch Stanzen und Herausfalten von dreiseitigen Ausschnitten
durch den Rohling. Diese Strukturen sind in 3, 4 und 5 näher gezeigt.
In der Stufe V wird der Rohling daraufhin entlang von zwei Faltlinien A
und B gefaltet, wodurch das Befestigungselement in U-Form überführt wird
mit zwei parallelen Seiten 36. In der Stufe VI werden die
Enden der Seiten 36 am Saum 39 zusammengeführt und
die Zunge 21 wird über
und in den Ausschnitt 30 auf der gegenüberliegenden Seite des Rohlings
gefaltet, wodurch der Haltesaum 39 geschlossen wird. Einführabschrägungen 19 werden
in die Rückseite
des Rohlings durch eine Stanze derart geformt, dass sie am Außenboden
von jeder Ecke auftreten. Die Stufe VII zeigt das vollständig fertig
gestellte Befestigungselement 11 von dem Lappen 33 abgetrennt
und bereit für
die Installation.
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In 3 und 4 ist
der Rohling in der Stufe IV der Befestigungselementausbildung, die
vorstehend unter Bezug auf 2 erläutert ist,
isoliert gezeigt. 3 zeigt die Rückseite
des Rohlings sowie vorstehende Widerhaken 38, die gebildet
werden durch Stanzen und Herausbiegen kleiner Abschnitte des Blechs.
Diese Seite wird zur Außenseite
des Befestigungselements nach dem Faltvorgang. Einführabschrägungen 19 werden
in die Rückseite
des Rohlings durch eine Stanze bzw. ein Prägewerkzeug hinter dem Streifen
eingeprägt. 4 zeigt
die Widerhaken 38 gestanzt und nach außen gefaltet ausgehend von
der Rückseite
des Rohlings mehr im Einzelnen. Es wird bemerkt, dass aus dieser
Figur hervorgeht, dass die Widerhaken unter einem Winkel vorstehen,
der bevorzugt nach oben ausgerichtet ist oder in einer Richtung
entgegengesetzt zum Einführen
des Befestigungselements. Dies ermöglicht eine verringerte Einführ- bzw.
Einsetzkraft und eine erhöhte
Herausziehkraft auf Grund der Keilwirkung der gewinkelten Widerhaken
in Bezug auf das umgebende Material.
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5 zeigt
den Zustand der Befestigungselementausbildung, die in der Stufe
V von 2 gezeigt ist. Aus dieser Figur geht klar hervor,
dass die Widerhaken 38 entlang den Faltungen zu liegen
kommen, die die Eckbereiche des vollständig hergestellten Befestigungselements
bilden. Das Anordnen der Widerhaken in diesen Positionen erbringt
zahlreiche Vorteile. Da sie an den Ecken des Rohrs zu liegen kommen,
besitzen sie als erstes den größten Außendurchmesser
des Befestigungselements bzw. legen diesen Außendurchmesser fest. Dies bietet
den größten Grad
an Einschneiden bzw. Eindringen in das umgebende Material, in das
sie installiert werden. Die ausgestanzten Abschnitte in dem Bereich der
Faltlinie erzeugen als zweites eine inhärente Schwächung in dem Material, wodurch
dieses leichter gefaltet werden kann. Schließlich enthalten die Eckenbereiche
keine Gewindeeindrückungen,
weshalb die Verwendung des Materials in diesem Bereich zur Bildung
der Widerhaken die Größe der Gewindebereiche
nicht verringert.
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In 6 ist
die endgültige
Positionierung der Gewindeeindrückungen
nach dem Faltvorgang gezeigt. Die Gewindeeindrückungen 15 bilden
bogenförmige
Eindrückungen,
die in drei Bereichen zu liegen kommen, jeweils auf jeder Seite
des Befestigungselements. Diese schalenförmigen Eindrückungen
werden derart gebildet, dass die Form der Eindrückungen als Gruppe entlang
dem kreisförmigen Umfang
eines imaginären
Zylinders zu liegen kommen, der von einer Mittenachse des Rohrs
ausgeht, wenn der Rohling vollständig
gefaltet ist. Das Volumen der Eindrückungen legt Sehnenabschnitte
eines Raum fest entsprechend eindringfähigen Schraubengewinden. Die
Gewindeeindrückungen
werden mit ausreichender Tiefe und geeignetem Führungswinkel derart gebildet,
dass der Einsatz eine entsprechende Schraube korrekt aufnimmt, die
in ihn geschraubt wird.
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In 7 ist
der erfindungsgemäße Einsatz 11 in
einen Kunststoffabschnitt 45 installiert gezeigt. Wie aus
dieser Figur hervorgeht, sind die Widerhaken 38 in das
Seitenwandungsmaterial des Montagelochs 43 eingebettet
gezeigt an jedem der drei Ecken des Einsatzes. Sobald sie installiert
sind, sind die Gewindeeindrückungen
des Einsatzes bereit, ein entsprechendes Gewindeelement, wie etwa
eine Schraube, aufzunehmen. Das den Einsatz umgebende Material,
in das es installiert ist, stellt eine zusätzliche Abstützung und
Abmessungsintegrität
bereit. Obwohl axial gestapelt angeordnet, sind die Widerhaken gleichmäßig radial
um jede Ecke des Einsatzes beabstandet, um ausgeglichene Einschiebe-
und Herausziehkräfte
bereit zu stellen.
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8 zeigt
eine alternative Ausführungsform 12 der
Erfindung. Dieses Befestigungselement ähnelt dem in 1 erläuterten
Befestigungselement mit der Ausnahme, dass eine Bodenkappe 53 während der
Bildung des Befestigungselements vorgesehen ist, um die Bodenöffnung des
vollständig
ausgebildeten Befestigungselementkanals abzudecken. Die Kappe dient
dazu, zu verhindern, dass umgebendes flüssige Material in das Befestigungselement während des
Einsetzvorgangs eindringt, wodurch unter Umständen der Gewindeeingriff zwischen
dem Einsatz und einem Gewindeelement beeinträchtigt wird. Dies ist besonders
wichtig, wenn der Einsatz in Kunststoffmaterial verwendet wird,
wobei das Material in dem Bereich des Montagelochs während des
Installationsvorgangs fließfähig bzw.
flüssig
ist. Außerdem
kann die Endkappe als Anschlag dienen, um zu verhindern, dass die
Schraube von dem Ende des Einsatzes vorsteht zum Schutz gegenüber einem Kontakt
mit anderen Strukturen.
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Wie
in 9 gezeigt, ist das in 8 gezeigte
Befestigungselement 12 in einer Weise ähnlich zu der in 1 gezeigten
Ausführungsform
gebildet, wie unter Bezug auf 2 näher erläutert. Diese Ausführungsform
umfasst jedoch eine Bodenkappe 53, die zwischen dem Hauptkörper des
Rohlings 52 und dem Verbindungslappen 33 zu liegen
kommt. Während
des Ausbildungsprozesses wird die Kappe 53 lateral entlang
einer Faltlinie C gefaltet, die senkrecht zu den übrigen Eckenfaltlinien
liegt, so dass die Kappe die Öffnung
des Bodens des Befestigungselements vollständig abdeckt, wie in 8 gezeigt.
Wie das Befestigungselement in der vorausgehenden Ausführungsform,
wird das vervollständigte
Befestigungselement 12 mit dem Trägerstreifen 35 zusammengebaut
gehalten, bis es von dem Halterungslappen 33 abgeschnitten
wird.
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Wie
vorstehend erläutert,
kann durch progressives bzw. fortschreitendes Stanzen bzw. Prägen von
Metallmaterial und Bilden desselben in einen Innengewindeeinsatz
eine wirtschaftliche Herstellungsweise erzielt werden. Durch Halten
der einzelnen Befestigungselemente an dem Trägerstreifen werden zusätzliche
Vorteile erzielt in Bezug auf eine problemlose Inspektion, einen
problemlosen Transport und eine sequenzielle Förderung zu einer automatisierten
Installationsvorrichtung, die das Befestigungselement von dem Streifen
trennt und einzelne Befestigungselemente in Montagelöcher presst.
Die offenbarten Ausführungsformen
lösen deshalb
die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben zur Bereitstellung
eines Gewindemetalleinsatzes, der in Kunststoffabschnitten verwendet
werden kann und wirtschaftlich herstellbar und installierbar ist.
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Es
wird jedoch bemerkt, dass die Erfindung zahlreichen Modifikationen
zugänglich
ist, ohne von ihrem Geist und Umfang abzuweichen. Obwohl das Befestigungselement
gemäß der vorliegenden
Erfindung drei Seiten aufweisend gezeigt ist, können ähnliche Strukturen zum Einsatz
kommen mit zusätzlichen
Faltlinien, so dass vier- oder fünfseitige
Befestigungselemente ebenfalls hergestellt werden können. Die
dreiseitige Ausführungsform
ist jedoch bevorzugt auf Grund der größeren Materialmenge zwischen den
Gewindeabschnitten, die zur Bildung der Widerhaken zur Verfügung steht.
Je größer die
Anzahl von Seiten, desto geringer ist die Materialmenge zwischen
benachbarten zur Verfügung
stehenden Gewindeabschnitten. Es wird außerdem bemerkt, dass, obwohl
die bevorzugten Schritte zur Bildung des Gewindeeinsatzes gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer gegebenen Abfolge erläutert worden sind, die Abfolge
der Schritte auch geändert
werden kann, um dasselbe Ergebnis zu erzielen. In ähnlicher
Weise existieren zahlreiche weitere mögliche Modifikationen. Die
Erfindung ist jedoch lediglich durch die nachfolgenden Ansprüche und
ihre rechtlich möglichen Äquivalente
beschränkt.