DE69824112T2 - Gewindeeinsatz - Google Patents

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/12Nuts or like thread-engaging members with thread-engaging surfaces formed by inserted coil-springs, discs, or the like; Independent pieces of wound wire used as nuts; Threaded inserts for holes
    • F16B37/122Threaded inserts, e.g. "rampa bolts"
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/02Nuts or like thread-engaging members made of thin sheet material

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 1 zeigt eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Einsatzes von schräg oben gesehen.
  • 2 zeigt eine Ansicht des erfindungsgemäßen Befestigungseinsatzes von links oben in verschiedenen Stadien der aufeinander folgenden Ausbildung.
  • 3 zeigt eine Ansicht eines Segments des Rohlings in einer Zwischenstufe der Ausbildung, ausgehend von der das Befestigungselement gebildet wird, von links oben gesehen.
  • 4 zeigt eine Seitenschnittansicht in der Stellung von 3 gesehen.
  • 5 zeigt eine Vorderansicht eines Segments des Befestigungselementrohlings in einer Zwischenstufe der Ausbildung, die in 2 gezeigt ist, von links oben.
  • 6 zeigt eine Draufsicht der Ausführungsform der Erfindung, die in 1 gezeigt ist.
  • 7 zeigt eine Draufsicht der vorliegenden Erfindung, installiert in einem Montageloch, das in einem Substrat gebildet ist.
  • 8 zeigt eine Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von unten.
  • 9 zeigt eine Ansicht der Herstellungssequenz der Ausführungsform der Erfindung, die in 8 gezeigt ist, von links oben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (13)

  1. Gewindemetalleinsatz, aufweisend: einen rohrförmigen Kanal mit mehreckigem Querschnitt, der aus mehreren planaren Längsflächen (36) besteht, die sich in Eckenbereichen (17) schneiden; mehrere externe Widerhaken (38), die von den Eckenbereichen (17) derart radial vorstehen, dass die Enden der Widerhaken (38) 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 (15) aufweisen.
  2. Einsatz nach Anspruch 1, wobei der Querschnitt dreieckig ist.
  3. Einsatz nach Anspruch 1 oder 2, außerdem aufweisend einen Verschluß (53) am Boden des Einsatzes, wobei der Verschluß eine Verlängerung der planaren Fläche ist, die lateral einwärts am Boden der einen Seite gefaltet ist.
  4. Einsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend einen gefalteten Metallstreifen (32) mit ersten und zweiten Seitenrändern (23, 25), die sich in Anlage entlang einem Längssaum treffen oder nahezu treffen.
  5. Einsatz nach Anspruch 4, wobei der erste Seitenrand (23) einen Ausschnitt (30) umfasst, und wobei der zweite Seitenrand (25) eine Zunge (21) umfasst, entsprechend dem Ausschnitt, wodurch der Saum durch Einführen der Zunge in den Ausschnitt zusammengehalten ist.
  6. Einsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, außerdem aufweisend Einsatzführungsabschrägungen (19) die an dem Bodenaußenrand von jedem der Eckenbereiche (17) angeordnet sind.
  7. Verfahren zum Bilden eines Gewindemetalleinsatzes nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend die Schritte: Bereitstellen eines länglichen Metallstreifens (31); Bilden des Streifens (31) in Verbinderohlinge (32), wobei jeder Rohling vordere und hintere Seitenränder (23, 25) aufweist; Einprägen bogenförmiger Eindrückungen (15) in eine Vorderseite der Verbinderrohlinge (32), wobei die Eindrückungen (15) 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 (15) Sehnenabschnitte eines Raumes entsprechend einem Außengewindeelement festlegen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Prägeschritt außerdem ein gleichzeitiges Stanzen und Falten von Bereichen um die Faltlinien nach außen umfasst, zur Erzeugung nach außen vorstehender hakenartiger Strukturen (38), die von der gegenüberliegenden Seitenfläche der Rohlinge (32) vorstehen.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein erster Rand (25) des Rohlings (32) eine Zunge (21) enthält, und ein gegenüberliegender Rand (23) des Rohlings einen Ausschnitt (30) entsprechend der Form der Zunge enthält.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, außerdem aufweisend den Schritt, die Zunge (21) in den Ausschnitt (30) einzuführen, um die Ränder (23, 25) in vollständig gefaltetem Zustand zu halten, wobei die Ränder entlang einem Längssaum sich in Anlage oder nahezu in Anlage befinden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, außerdem aufweisend einen abschließenden Schritt zum lateralen Falten eines Kappenabschnittes (53) des Rohlings (32), der sich ausgehend vom Bodenrand von einer der planaren Flächen (36) erstreckt, wobei der Kappenabschnitt eine Öffnung des Einsatzes nach dem lateralen Falten im wesentlichen verschließt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Widerhaken (38) nach dem Falten gemeinsam den größten Außendurchmesser des Einsatzes festlegen und unter einem Winkel nach oben vorstehen.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei sämtliche der Verbinderrohlinge (32) mit einem gemeinsamen Prä gerabschnitt (35) des Streifens (31) nach der Bildung verbunden bleiben.
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