EP3212361A1 - Installationswerkzeug für einen drahtgewindeeinsatz mit zurückbiegbarem einbauzapfen sowie ein installationsverfahren - Google Patents

Installationswerkzeug für einen drahtgewindeeinsatz mit zurückbiegbarem einbauzapfen sowie ein installationsverfahren

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EP3212361A1
EP3212361A1 EP15797064.1A EP15797064A EP3212361A1 EP 3212361 A1 EP3212361 A1 EP 3212361A1 EP 15797064 A EP15797064 A EP 15797064A EP 3212361 A1 EP3212361 A1 EP 3212361A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wire
thread insert
wire thread
installation tool
installation
Prior art date
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Granted
Application number
EP15797064.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3212361B1 (de
Inventor
Dennis Henke
Andreas Marxkors
Holger Thommes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Original Assignee
Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Boellhoff Verbindungstechnik GmbH filed Critical Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Publication of EP3212361A1 publication Critical patent/EP3212361A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3212361B1 publication Critical patent/EP3212361B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B27/00—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for
    • B25B27/14—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for assembling objects other than by press fit or detaching same
    • B25B27/143—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for assembling objects other than by press fit or detaching same for installing wire thread inserts or tubular threaded inserts

Definitions

  • the present invention relates to an installation tool for a wire thread insert for installation in a receiving thread of a component and an installation method for this wire thread insert in the component with receiving thread.
  • EP-A-0 140 812 and EP-A-0 157 715 Regularly, the outer diameter of the cylindrical walls of the wire thread insert must be slightly larger than the outer diameter of the receiving thread of the component to be selected. Therefore, the installation of the wire thread insert must be made in the receiving thread of the component with a reduction in diameter of the wire thread insert. In this way it is ensured that a firm fit of the wire thread insert is achieved by the elastic re-deformation of the wire thread insert after installation in the receiving thread.
  • a wire thread insert consists of a cylindrical helix with a plurality of helically wound turns. A first turn of this cylindrical coil opens into a straight-action radially projecting into the cylindrical helix mounting pin. With the aid of a suitable installation tool, this installation plug is gripped and thus the wire thread insert screwed into the receiving thread of the component. After completion of the installation, the installation pin is removed by breaking it off with the aid of a predetermined breaking point in the first turn. In this way, creates a receiving thread with a consistently screwed wire thread insert.
  • DE 1 016 066 B discloses a locking screw to which a wire thread insert can be fastened.
  • the locking screw on a front side on a transverse slot in which a radially inwardly bent driving pin of the wire thread insert can be accommodated.
  • an internal channel is provided in the locking screw which ends at the transverse slot. Through this channel a pin can be plugged, with which the driving pin is pushed out of the transverse slot. The drive pin is neither excessively bent, broken off or permanently deformed. Subsequently, the locking screw can be removed from the wire thread insert.
  • the installation tools according to the invention are adapted to a wire thread insert having a cylindrical helix with a plurality of helically wound turns of a wire.
  • a first turn comprises a driving pin with a driving notch projecting over a bending region into an interior of the helix.
  • the driving pin protrudes radially inwardly with respect to the helix and encloses an angle ⁇ 90 ° with a extending in the direction of the Mil installingzapfens second turn of the helix.
  • the installation tool has the following features: a rotatable mounting spindle having a drive end for rotating the mounting spindle and a functional end for installing the wire threaded insert, wherein the functional end comprises at least one circumferentially length reduced thread engaging a cam edge at a first end In a Mitauerkerbe the wire thread insert and at a second end a Tarbieschulter for radially-outward bending of the entrainment pin of Drahtgewindeeinsalzes.
  • the installation tool has a known mounting spindle, on the functional end of the wire thread insert to be installed is rotatably fastened, so that it can be screwed by turning the mounting spindle in a threaded component hole.
  • the rotation of the Einbindspindcl via the drive end, which is moved manually or by means of a motor drive.
  • the wire thread insert can be fastened in a rotationally fixed manner in one direction of rotation of the mounting spindle.
  • the functional end has a suitable external thread, so that the wire thread insert can be screwed onto this external thread.
  • the functional end has an outer diameter which is smaller than the inner diameter of the wire thread insert.
  • the wire thread insert to the functional end of the installation tool.
  • a reduced in its circumferential length of thread is arranged. This means that at the end remote from the drive end function end of the mounting spindle seen in the longitudinal direction of the Einbauspindcl at least one last thread in its length is reduced such that this last thread does not extend over a rotational angle of 360 ° about the longitudinal axis of the mounting spindle. Rather, the length-reduced thread extends in the circumferential direction preferably over a length which is defined by a rotation angle of ⁇ 270 °, preferably ⁇ 180 °, about the longitudinal axis of the mounting spindle.
  • the two opposite ends of the reduced-length thread are formed as functional elements.
  • the driving edge which is formed by a radially inner and a radially outer leg.
  • the radially inner and the radially outer legs preferably include an angle ⁇ 90 °.
  • the Aufbieschululter has a radially inwardly and counter to a direction of insertion of the mounting spindle inclined web, which preferably includes an angle of ⁇ 90 ° with a radial outer edge of the mounting spindle.
  • the Mit supportivekante forms due to their preferred acute-angled design a blade-like leadership in the direction of rotation of the wire thread insert, which engages positively due to their arrangement in the Mitauerkerbe the wire thread insert. This interlocking engagement ensures a rotationally fixed connection between the mounting spindle and the wire thread insert in the screwing-in direction or installation direction of the wire thread insert in the component opening.
  • the Aufbügelschulter acts, however, only with a rotation of the mounting spindle against the installation direction, ie when the mounting spindle is rotated away from the wire thread insert. Due to its preferred angular configuration, when the installation spindle is unscrewed, the entrainment peg runs in an angle which is formed by the bending shoulder and the radially inner wall of the component opening. Upon further rotation, the bending shoulder presses the driving pin against the radially inner component opening, so that the driving pin is permanently deflected back into the outer contour of the wire thread insert. will be. In this case, the Aufbieschulultcr slides against the insertion direction of the wire thread insert along the driving pin.
  • the Aufbiege- shoulder is formed curvilinear. Accordingly, the Aufbieschululter referred to the installation spindle in its course radially inwardly to an increasing curvature. In addition, it is preferred that the Aufbieschululter is integrally connected via the at least one length-reduced thread integral with the driving edge.
  • the present invention comprises a further alternative of the installation tool for the wire thread insert.
  • the wire thread insert consists of a cylindrical helix having a plurality of helically wound turns of a wire, in which a first turn has a driving notch with a notch, projecting over a bending area into an interior of the helix.
  • the installation tool includes the following features: a rotatable mounting spindle having a drive end for rotating the mounting spindle and a functional end for installing the wire threaded insert in a component opening in which the functional end has a first threaded portion with a first core diameter and a second threaded portion with a second core diameter, wherein the first threaded portion is disposed between the drive end and the second threaded portion, wherein the second core diameter is greater than the first core diameter and wherein the functional end in a thread has a recess which forms an undercut for the driving pin of the wire thread insert in the screwing of the wire thread insert.
  • the second alternative of the installation tool according to the invention is characterized by a functional end with two mutually adjacent threaded areas.
  • the first thread essentially serves to receive the wire thread insert to be installed.
  • the wire thread insert is in this threaded area, it is preferably installed in a component opening of a component.
  • the second threaded portion having a larger core diameter than the first threaded portion is arranged such that when removing the mounting spindle from the installed Drahtgevveinintra this second threaded portion must be screwed through the installed wire thread insert.
  • the drive pin Due to the larger core diameter of the second threaded area, which screws of the mounting spindle from the wire thread insert forces through the wire thread insert, the drive pin is bent with the cam notch radially outwardly into the circumferential outer contour of the wire thread insert. Since in the bending area preferably different mechanicallyszuslitze superimposed, the driver pin is bent back into the circumferential contour of the wire thread insert. Preferably, after the bending back of the driving pin is dimensionally accurate or instructive arranged in the outer contour of the wire thread insert or in the thread of the mounting hole of the wire thread insert. In order to hold the wire thread insert spindled or plugged on the functional end during installation rotatably, the above-mentioned recess is provided.
  • This depression is preferably arranged in the first threaded region, preferably within a rotation angle of 270 ° beginning at or adjacent to the second threaded region.
  • the radially inwardly bent driver pin with driver notch snaps into the groove during spindling or on top of the wire thread insert on the functional end.
  • the second core diameter is at least 0.1% larger than the first core diameter, preferably in a range ⁇ 0,1% to 2% larger than the first core diameter.
  • the second threaded portion extends over a rotation angle of at least 180 ° about the longitudinal axis of the mounting spindle.
  • the present invention also comprises an installation method of the wire thread insert with a bendable, non-detachable driving pin and a Mitauerkerbe mith hat an installation tool in a receiving thread of a component, preferably with an installation tool according to claim 1 or 7, comprising the following steps: spindling or attaching the wire thread insert a functional end of a mounting spindle of the installation tool such that the driver notch positively coupled to a driver edge or a radial recess of the installation tool and the Wire thread insert rotates with the installation tool, screwing the wire thread insert into the receiving thread by turning the mounting spindle in a first direction of rotation, bending the driving pin back into the receiving thread by rotating the mounting spindle in a second direction of rotation and unwinding or removing the mounting spindle from the wire thread insert with the pin bent back.
  • a radial bending back of the entrainment pin by a Aufbschulschulter or a second threaded portion with increased core diameter compared to a first threaded portion at the functional end of Eininstallpindcl it is further preferred that a radial bending back of the entrainment pin by a Friedbschulschulter or a second threaded portion with increased core diameter compared to a first threaded portion at the functional end of Eininstallpindcl.
  • FIG. 1 is an end view of a preferred embodiment of a wire threaded insert with Wegbiegbarem driving pin and Mit supportivekerbe,
  • Fig. 2 is an end view of another preferred embodiment of a
  • 6 is a sectional side view of the preferred first alternative of the installation tool
  • 7 shows a side sectional view of a preferred second alternative of the installation tool
  • Fig. 8 is a schematic view of the two threaded portions of the preferred second alternative of the installation tool.
  • FIG. 9 is a flow chart of a preferred embodiment of the inventive installation method of the wire thread insert in an internal thread of a component opening of a component with an installation tool.
  • the present invention relates to different alternatives of an installation tool for installing a wire thread insert 1 in a component opening with internal thread of a component.
  • the use and dimensioning of wire thread inserts 1 is known in the art.
  • the wire thread insert 1 is wound from a wire known material and known cross-sectional shape.
  • the wire thread insert 1 comprises a cylindrical helix 20 consisting of a plurality of helically wound turns 30.
  • the helix 20 has a first end 22 and a second end 24.
  • a driver pin 50 is arranged with a driver notch 42, which projects in a radial plane of the cylindrical helix 20 into the interior of the cylindrical helix 20.
  • the driving pin 50 is connected via a bending region 40 to a first turn 32 of the cylindrical helix 20 at its first end 22.
  • the driving pin 50 does not protrude in a straight line radially into the interior of the cylindrical helix 20, as can be seen from FIGS. 1 and 2. Instead, the driving pin 50 has approximately the shape of a circular arc.
  • the circular arc of the driving pin 50 preferably has the same or a larger radius than the cylindrical helix 20, so that the driving pin 50 from the interior of the cylindrical helix 20 in the course of the first turn 32 is permanently bent back. It is also preferred to form the circular arc of the driving pin 50 with a radius which differs by a maximum of ⁇ 1% from the radius of the cylindrical helix 20.
  • the driving pin 50 closes with the peripheral contour of the wire thread insert an angle ⁇ .
  • the angle ⁇ is less than 90 ° and forms an acute angle. It has been shown that in the case of a driving pin 50 with a length of 0.2 U to 0.4 U, this angle can be advantageously reduced from an angle ⁇ of 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 50 °, preferably 1 ° ⁇ ⁇ ⁇ 35 ° Bend back the circumferential contour of the wire thread insert 1. It has an advantageous effect that the driving pin 50 rests with its length on the installation tool (see below) via frictional engagement. As a result, multiaxial mechanical stress state is transmitted into the bending region 40, which ensures the permanent bending back of the entrainment spigot.
  • the driver pin 50 is preferably arranged in an angle range of 5 ° ⁇ 45 °, preferably 5 ° ⁇ a ⁇ 30 ° ,
  • the size U denotes the circumference of the wire thread insert 1, which can be calculated from the radius or the diameter of the wire thread insert 1.
  • the bending region 40 has the function of connecting the driving pin 50 in a bendable and tension-resistant manner to the remainder of the wire thread insert 1. This ensures that when installing the wire thread insert 1 in a receiving thread A of a component B, a sufficiently high torque can be applied to the wire thread insert 1 via the driving pin 50. Based on this structural basis, the wire thread insert 1 can be pulled over the driving pin 50 into the receiving thread A, without the driving pin 50 breaks off. In order to be able to transfer the required torque for screwing in the wire thread insert into the component opening onto the wire thread insert, the wire thread insert has the catch notch 42.
  • the driver notch 42 is in the insertion direction R (see FIGS. 1, 2) from a radial depression on a radial inner side of the bending region 40.
  • the driver notch 42 has an undercut 43, which rotatably coupling (in Einwindrtchtung R) an installation tool (see below) to the Mit Conversekerbe 42 and a co-rotation of the wire thread insert 1 allowed.
  • the driver notch 42 is positioned such that the undercut 43 is disposed within the circumferential contour of the wire thread insert 1.
  • the undercut 43 protrudes radially inwardly beyond the inner edge 25 of the wire thread insert 1. In this way, a coupling between installation tool and wire thread insert is supported.
  • the bending region 40 ensures that the driving pin 50 permanently in the receiving thread A of the component B or generally in the course of the first winding 32nd is bendable back.
  • the bending region 40 has the same mechanical, thermal, chemical and geometric properties as the wire of the cylindrical helix 20.
  • the wire in the bending region 40 is preferably changed in its bending properties compared to the wire of the cylindrical helix 20.
  • This change in the bending region 40 is generated mechanically, geometrically, thermally, chemically or in another manner according to different embodiments of the present invention.
  • the wire of the bending portion 40 is tapered in cross section as compared with the wire of the cylindrical coil 20. This is realized via the driver notch 42.
  • the taper or notch 42 is formed such that a small notch factor arises when the entrainment pin 50 is bent back and therefore the entrainment pin 50 does not break off during the bending back.
  • the cam groove 42 is disposed on the radially inner side of the bending portion 40.
  • the Mitauerkerbe is shaped and positioned so that they can run to screw the wire thread insert 1 into a receiving thread in a located in the contour of the screwdriver driving blade or edge and hooked to this form-fitting.
  • the side of the driver notch 42 disposed in the direction of insertion of the wire thread insert 1 forms an undercut, against which the driver blade rests in a form-fitting manner.
  • the radially inwardly bent driver pin 50 supports the engagement of the driver blade or edge in the driver notch 42, because at least the upstream in the screwing direction side of the driver notch 42 projects radially inwardly over the peripheral contour into an interior of the wire thread insert 1.
  • the Mitauerkerbe 42 realized simultaneously two functions. On the one hand, it allows the engagement and locking of the driver blade or edge of an installation tool for the wire thread insert 1. On the other hand, it represents a taper of the bending region 40, which supports a bending back of the driving pin 50 in the receiving thread of the component.
  • the bending region is mechanically machined for this purpose. Suitable methods include notching, milling. Punching, forging, grinding, polishing, cold striking, pickling, lapping to reduce the cross section of the bending region 40. At the same time, it must be ensured that the corrosion properties in the bending area 40 are restored after processing.
  • Wire thread insert 1 for installation in a Aufhahmege thread of a component comprising the following features: a cylindrical coil 20 consisting of a plurality of helically wound turns 30 of a wire, a first 22 and a second end 24, wherein a provided at the first end 22 first turn 32 has a over a bending portion 40 into an interior 26 of the coil 20 projecting male pin 50 with a cam groove 42 and wherein the Milisingzapfen 50 inseparably connected to the first turn 32 , via the bending region 40 from the interior 26 of the coil 20 can be bent back and the wire thread insert 1 via the Mitauerkerbe 42 and the Mit supportivezapfen 50 can be installed.
  • the driving pin 50 of the wire thread insert 1 is permanently bendable back into the receiving thread A of the component B.
  • the driving pin 50 is preferably a circular arc whose journal radius is approximately equal to a radius of the first turn 32 of the cylindrical helix 20.
  • the driving pin 50 of a wire thread insert 1 installed in the receiving thread A of the component B can be bent out of the inside of the cylindrical helix 20 so that the receiving thread A is gauged with the wire thread insert 1 .
  • a screw or a threaded mandrel with a negligible additional torque or friction torque due to the bent-back entrainment pin 50 can be screwed into the receiving thread A with the wire thread insert 1.
  • the gauge stability of the receiving thread A with the wire thread insert 1 is detectable in that a manual screwing of the threaded plug gauge according to the tolerance class 6H, preferably the Toleranzklassc 5H, is guaranteed.
  • the driving pin 50 is of different lengths (see above).
  • the driving pin 50 extends over a circular arc ARZ having a length Lz of 0.05 U ⁇ Lz ⁇ 0.4 U, preferably 0.2 U ⁇ Lz ⁇ 0.4 U or 0.05 U ⁇ Lz ⁇ 0, 1 U.
  • U denotes the outer circumference of the wire thread insert.
  • the length Lz of the driving pin is measured in each case beginning in the bending region 40 to the free end of the driving pin 50.
  • Figs. 1 and 2 show two preferred embodiments of a wire thread insert 1, which are installed by means of installation tools described in more detail below in a component opening. Fig.
  • FIGS. 4-6 and 7-8 Two alternative preferred constructions of the installation tool 60; 60 'are illustrated schematically in FIGS. 4-6 and 7-8.
  • the alternative installation tools 60; 60 ' are the same structural details with the same reference numerals.
  • descriptions of these same constructive details apply equally to both alternatives of the installation tool 60; 60 ', even if they have only been discussed in the context of an alternative.
  • the installation tools 60; 60 ' each comprise a rotatable mounting spindle 62 with a drive end 64 and a function end 70; 70 '.
  • the mounting spindle 62 is manually or mechanically via the drive end 64 with a corresponding, for example. Electromotive. Drive (not shown) rotatable.
  • the wire thread insert 1 is fastened or arranged on the functional end 70: 70 '(step S1).
  • the functional end 70; 70 ' runs on the front side of the wire thread insert 1, which faces the end face of the wire thread insert 1 with driving pin 50.
  • the mounting spindle 62 is rotated clockwise or counterclockwise.
  • the functional end 70; 70 'of the mounting spindle 62 to be made smaller in diameter than an inner diameter of the wire thread insert 1.
  • the gauge integrity of the built-in wire thread insert is compromised, screwing in a screw in the installed wire thread insert is possible.
  • a preferred embodiment of the first alternative of the installation tool 60 is shown in Figs. 4-6.
  • the functional end 70 of the mounting spindle 62 has a fitting to the wire thread insert 1 formed threaded portion 72.
  • the threaded section 72 preferably extends over at least a partial length of the functional end 70.
  • this partial length corresponds to at least one axial length of the wire thread insert 1, so that it can be spindled onto the functional end 70 in its full length , It is also preferable to make the threaded portion 72 shorter.
  • a receiving region 74 of smaller diameter compared to the threaded portion 72 connects. This receiving area 74 allows a run-up and later supporting and guiding the wire thread insert 1, without the function of the threaded portion 72 is limited.
  • the threaded portion 72 comprises a circumferential thread which extends helically around the mounting spindle 62 at the functional end 70.
  • the thread is formed by two radially outwardly projecting opposite flanks, between which the wendclförmig bent wire of the wire thread insert 1 is guided.
  • the thread 72 is broken (breakthrough 73).
  • Inside of the opening 73 of the wire of the winch Drahtge- insert 1 over the length range of a rotational angle ⁇ is not on both sides of preferably at least 360 0 supported or guided by flanks of the thread.
  • the functional end 70 comprises a length-reduced first thread 72a and a second thread 72b.
  • the opening 73 is formed by a front axial extension 80 of the functional end 70, which protrudes counter to the fastening direction B of the wire thread insert 1 from the end face of the functional end 70.
  • the extension 80 extends only over part of the front side, as can be seen in Figs. 4 and 5. As a result, a part of the frontal surface of the functional end 70 springs back behind the extension 80, whereby the opening 73 is formed.
  • the extension 80 is defined along a circumferential path through the length-reduced first thread path 72a.
  • the length-reduced first thread 72a and thus the one side of the extension 80 preferably extend over an arc length S defined by an angle ⁇ .
  • the angle ⁇ has a preferred size of 150 ° ⁇ ⁇ ⁇ 240 °.
  • the front end of the length-reduced first thread 72 and thus also the front end of the extension 80 has a driving edge 82.
  • the driver edge 82 preferably extends parallel to the longitudinal axis of the mounting spindle 62. However, the course of the driver edge 82 may also deviate from this orientation as long as the functional interaction between the driver notch 42 and the driver edge 82 is ensured. If, in fact, the functional end 70 is screwed into the wire thread insert 1 with the driver notch 42 in the screwing direction R (step S 1), the driver edge 82 automatically runs into the driver notch 42 (step S2).
  • the driving edge 82 engages in the undercut 43 so that in the direction of insertion R a rotationally fixed connection between the mounting spindle 62 and wire thread insert 1 is formed.
  • the non-rotatable connection ensures that the wire thread insert 1 is rotated by rotation of the mounting spindle 62 and in this way can be installed in an internal thread of a component opening of a component.
  • the driving edge 82 is arranged offset radially inwardly relative to a core radius nc of the length-reduced first thread 72a.
  • the core radius r ⁇ is shown in Figs. 4 and S.
  • the cam edge 82 is spaced from the central axis of the installation spindle 62 by the length IMK.
  • the length IMK preferably comprises a range of nc>IMK> 1, 4 nc, in order to ensure optimum interaction of the driver notch 42 and the driver edge 82.
  • step S3 the driver edge 82 pulls the wire thread insert 1 in the direction of insertion R by the rotationally fixed engagement on the undercut 43.
  • the first turn 32 adjoins the driving pin 50, to the length-reduced first thread 72a and forms with him an additional frictional connection.
  • This frictional connection supports the transmission of the installed torque from the mounting spindle 62 to the wire thread insert l.
  • the installing and on the wire thread insert 1 to be transmitted torque is distributed to the driver edge 82 and the length-reduced first thread 72a. Therefore, it is preferable to set the length of the length-reduced first thread 72a (see angle ⁇ , top) in dependence on the torque to be transmitted. It follows that with a larger torque to be transmitted between the installation spindle 62 and wire thread insert 1, the reduced length first thread 72a is formed longer than a smaller torque to be transmitted.
  • the driver edge 82 is formed by a radially inner and a radially outer leg. These two legs enclose an angle of ⁇ 90 °, preferably ⁇ 50 ° and more preferably ⁇ 40 °. It is also preferred that the length-reduced first thread 72a terminates in an axial web, which forms the driver edge 82 by its width.
  • the length-reduced first thread 72a runs out at its end facing away from the insertion direction R in a (2004)bieschululter.
  • the Aufbiegcschulter 84 consists of a relative to the core radius r straight angled surface (not shown) or from a curvilinear surface.
  • the embarkbügelschulter 84 forms an axial boundary surface 85 of the extension 80.
  • the Aufbieschululter 84 with the outer edge of the mounting spindle 62 includes an angle 6 ⁇ 90 °, preferably 90 °> ⁇ > 30 °, a.
  • the bending shoulder 84 consists of a curvilinear surface
  • the angle ⁇ between the tangent Tg on the surface 85 is measured at the intersection with the outer edge of the mounting spindle 62 and the outer edge of the mounting spindle 62 (see FIGS. 4 and 5).
  • the Aufbieschululter 84 is formed curvilinear. The curvilinearly shaped bending shoulder 84 has pulled on the installation spindle 62 in the course radially inwardly increasing curvature.
  • the Aufbieschululter 84 is integrally connected via the reduced-length thread 72a and directly to the driving edge 82.
  • the extension 85 is stably formed and forms a supplementary radial support for the length-reduced first thread 72a.
  • the mounting spindle 62 is rotated counter to the insertion direction R.
  • Step S4 Upon further rotation of the mounting spindle 62 and thus the function end 70, the Aufbieschulter 84 comes into contact with the driving pin 50. About the further rotation of the function end 70 against the insertion direction R presses the Aufbieschulter 84th During the bending back of the entrainment pin 50 (step S5), the bending area 40 is subjected to such a mechanical load that the entrainment pin 50 is moved in such a way that the drive pin 50 moves radially outwardly into the peripheral contour of the wire thread insert 1 permanently bent back into the circumferential contour of the wire thread insert 1.
  • the Aufbieffler 84 bends the weakened by the Mit Conversekerbe 42 driving pin 50 radially into the internal thread of the component opening.
  • the driving pin 50 is thereby bent and bent over the envelope contour of a screw and a threaded sleeve out radially outward.
  • the insertion torque of a screw into the wire thread insert 1 with the driver pin 50 bent back is approximately zero.
  • the gauge integrity of the wire thread insert 1 with bent-back pin 50 achieved in this way means that the bent-back pin 50 does not disturb the thread predetermined by the wire thread insert 1. Proof of such gauge integrity is given in accordance with tolerance class 6H, after which the lignite is manually screwed into the installed wire thread insert 1 with bent-back pin 50. (See also ISO standard 965-1)
  • a preferred embodiment of the second alternative of the installation tool is shown schematically in FIG. Unlike the first alternative of the installation tool, it has another function end 70 '.
  • the preferred functional end 70 ' comprises a first 90 and second threaded portion 92 disposed adjacent the free end of the working end 70 ' opposite the drive end 64.
  • both threaded portions 90, 92 directly adjacent to each other to ensure a smooth transition of the wire thread insert 1 between the threaded portions 90, 92 when screwing and unscrewing from the functional end 70 ' .
  • a thread is provided to match the shape of the wire helix of the wire thread insert 1.
  • This thread of the second threaded portion 92 has the same characteristics as the thread 72b of the working end 70 (see above).
  • shape and size of the thread of the wire thread insert 1 can easily enter into the second threaded portion 92.
  • the second threaded region 92 can be characterized by a core radius r ⁇ 2, as shown in FIG.
  • the core radius r ⁇ 2 defines the distance between the longitudinal axis of the working end 70 ' and the radial outside of the thread core of the second threaded portion 92.
  • a thread core of the first thread portion 90 is larger than the thread core of the second thread portion 92.
  • the core radius r ⁇ 1 of the first thread portion 90 is larger than the core radius r ⁇ 2 of the second thread portion 92.
  • first core diameter 2r ⁇ ⁇ at least 0, 1% greater than the second core diameter 2 r ⁇ 2, preferably in a range ⁇ , ⁇ % to 2% greater than the first core diameter 2r ⁇ .
  • the first threaded portion 90 or the thread of the first threaded portion 90 extends at least over a rotation angle ⁇ > 180 ° about the longitudinal axis of the mounting spindle 62. According to the direction of rotation of the first threaded portion 90 of this angle ⁇ is measured left or right. Preferably, the first threaded portion 90 extends over a rotational angle in the range of 180 ° ⁇ ⁇ ⁇ 720 °.
  • the second threaded portion 92 has a radial recess 94 into which the cam groove 42 engages with an undercut 43.
  • the radial recess 94 is preferably formed as a bore, milling or Senkrod mich. In addition, it is preferable to extend the recess 94 along the thread of the second threaded portion 92 over a certain length. According to one embodiment of this invention, this length corresponds to the length of the driving pin 50, so that it is easier to hold in the recess 94 in a rotationally fixed manner.
  • depression 94 is preferably arranged in the second thread projection 92, it could also be arranged in the first thread region 90.
  • the wire thread insert 1 is spindled or screwed onto the functional end 70 '. This is done manually or automatically. Since the wire thread insert 1 can expand radially during spindling, because it is not restricted by a component wall, the wire thread insert 1 is spindled onto the first 90 and the second threaded portion 92 without special mechanical effort (step S1). At the end of the spindling, the driving pin 50 and / or the driving notch 42 rotatably connects to the recess 94 and therefore to the functional end 70 '(step S2).
  • the wire thread insert is screwed into the desired depth of the internal thread of the component opening by means of the installation spindle 62 (step S3).
  • the mounting spindle 62 is rotated counter to the insertion direction R (step S3).
  • first the second threaded region 92 and then the first threaded region 90 are screwed out of the wire thread insert 1, wherein the first threaded region 90 passes through the entire wire thread insert 1.
  • the driving notch 42 is first pressed radially out of the recess 94. As soon as the first threaded region 90 reaches the receiving pin 50, the larger core radius r ⁇ forces the driving pin 50 radially outwardly such that it is permanently bent back into the internal thread of the component opening or the peripheral contour of the wire thread insert 1 (step S5). Since preferably the driving notch 42 represents a weakening of the bending region 40 of the wire thread insert 1, this supports the bending back of the driving pin 50.
  • the driving pin 50 Due to the increased core diameter or core radius r ⁇ of the first threaded portion 90 experiences the driving pin 50 in addition to the radially outward bending force on the friction of the driving pin 50 on the radial outside of the two threaded portions 90, 92, in particular through the threaded portion 90, an additional tangential force. Due to this additional force due to the friction, a multiaxial mechanical stress state preferably occurs in the bending region 40. This causes an exceeding of the material yield point in the bending region 40, so that a permanent radial bending back of the driving pin 50 can be realized. Therefore, the driving pin 50 can be bent over the envelope contour of a screw and a threaded mandrel beyond radially outward and calibrated there.

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Abstract

Die erfindungsgemäßen Installationswerkzeuge (60) sind an einen Drahtgewindeeinsatz (1) angepasst, der eine zylindrische Wendel (20) mit einer Mehrzahl von schraubenförmig gewickelten Windungen (30) eines Drahts und einen über einen Biegebereich (40) in ein Inneres der Wendel ragenden Mitnehmerzapfen (50) mit Mitnehmerkerbe (42) aufweist. Das Installationswerkzeug (60) weist die folgenden Merkmale auf: eine drehbare Einbauspindel (62) mit einem Antriebsende (64) zum Drehen der Einbauspindel und einem Funktionsende (70) zur Installation des Drahtgewindeeinsatzes (1), wobei das Funktionsende mindestens einen in Umfangsrichtung längenreduzierten Gewindegang umfasst, der an einem ersten Ende eine Mitnehmerkante zum Eingriff in eine Mitnehmerkerbe des Drahtgewindeeinsatzes und an einem zweiten Ende eine Aufbiegeschulter zum radialauswärts Biegen des Mitnehmerzapfens (50) des Drahtgewindeeinsatzes aufweist.

Description

Installationswerkzeug für einen Drahtgewindeeinsatz mit zurückbiegbarem Einbauzapfen sowie ein Installationsverfahren
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Installationswerkzeug für einen Drahtgewindeeinsatz zum Einbau in ein Aufnahmegewinde eines Bauteils sowie ein Installationsverfahren für diesen Drahtgewindeeinsatz in dem Bauteil mit Aufnahmegewinde. 2. Hintergrund der Erfindung
Im Stand der Technik sind verschiedene Drahtgewindeeinsätze zum Einbau in einem Aufnahmegewinde eines Bauteils bekannt. Sie sind beispielsweise in US-A-2,363,789,
EP-A-0 140 812 und EP-A-0 157 715 beschrieben. Regelmäßig muss der Außendurchmesser der zylindrischen Wände des Drahtgewindeeinsatzes etwas größer als der Außendurchmesser des Aufnahmegewindes des Bauteils gewählt werden. Daher muss der Einbau des Drahtgewindeeinsatzes in das Aufnahmegewinde des Bauteils unter einer Durchmesserverringerung des Drahtgewindeeinsatzes erfolgen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass durch die elastische Rückverformung des Drahtgewindeeinsatzes nach Installation im Aufnahmegewinde ein fester Sitz des Drahtgewindeeinsatzes erzielt wird.
Um das Einschrauben des Drahtgewindeeinsatzes in das Aufnahmegewinde zu erleichtern, wird in bekannter Weise (EP-B 1 -0 228 981 ) eine halbe Windung am Ende der zylindrischen Wendel des Drahtgewindeeinsatzes radial nach innen eingezogen. Der kleinste Außendurchmesser des eingezogenen Abschnitts des Drahtgewindeeinsatzes soll etwa gleich oder etwas größer als der zugehörige Außendurchmesser des Aufnahmegewindes im Bauteil sein. Femer ist bei diesem bekannten Drahtgewindeeinsatz der Drahtquerschnitt am Ende verjüngt, um das Einschrauben des Drahtgewindeeinsatzes in das Aufnahmegewinde zu erleichtern und Beschädigungen der Gewindebohrung im Bauteil zu vermeiden. Verschiedene Ausgestaltungen von Drahtgewindeeinsätzen sind auch in EP-B1 -0 983 445 offenbart. Ein Drahtgewindeeinsatz besteht aus einer zylindrischen Wendel mit einer Mehrzahl von schraubenförmig gewickelten Windungen besteht. Eine erste Windung dieser zylindrischen Wendel mündet in einen geradlinig radial in die zylindrische Wendel ragenden Einbauzapfen. Mit Hilfe eines geeigneten Installationswerkzeugs wird dieser Einbauzapfen ge- griffen und damit der Drahtgewindeeinsatz in das Aufnahmegewinde des Bauteils eingeschraubt. Nach abgeschlossener Installation wird der Einbauzapfen entfernt, indem er mit Hilfe einer Sollbruchstelle in der ersten Windung abgebrochen wird. Auf diese Weise entsteht ein Aufnahmegewinde mit einem durchgängig verschraubbaren Drahtgewindeeinsatz.
DE 1 016 066 B offenbart eine Sperrschraube, an der ein Drahtgewindeeinsatz befestigbar ist. Zu diesem Zweck weist die Sperrschraube an einer Stirnseite einen Querschlitz auf, in dem ein radial einwärts gebogener Mitnehmerzapfen des Drahtgewindeeinsatzes aufnehmbar ist. Um die Sperrschraube aus dem Drahtgewindeeinsalz entfernen zu können, ist in der Sperr- schraube ein innenliegcnder Kanal vorgesehen, der am Querschlitz endet. Durch diesen Kanal ist ein Stift steckbar, mit dem der Mitnehmerzapfen aus dem Querschlitz gedrückt wird. Dabei wird der Mitnehmerzapfen weder übermäßig abgebogen, abgebrochen oder bleibend ver- formt. Nachfolgend kann die Sperrschraube aus dem Drahtgewindeeinsatz entfernt werden. DE 1 201 050 735 beschreibt verschiedene Alternativen eines Drahtgewindeeinsatzes mit zurückbiegbarem, aber nicht entfembarem Zapfen. Die Zapfen dienen zum Installieren des Drahtgewindeeinsatzes in einer Bauteilöffnung mit Gewinde. Nach der Installation wird der Zapfen in die Umfangsform des Drahtgewindeeinsatzes zurückgebogen, ohne später das Einschrauben eines Gewindebolzens in den Drahtgewindeeinsatz zu behindern. Das Zurückbie- gen erfolgt mit einem Installationswerkzeug mit Stauchklinge. Die Stauchklinge übt eine Kraft auf die freie Stirnseite des Zapfens aus und biegt ihn dadurch zurück. Um das Zurückbiegen zu erleichtern, weist ein Biegebereich zwischen Wendel und Zapfen des Drahtgewindeeinsatzes eine verjüngende Kerbe oder eine Mitnehmerkerbe auf. Die Mitnehmerkerbe dient gleichzeitig als Verjüngung im Biegebereich und als Installationshilfe des Drahtgewin- deeinsatzes in der Bauteilöffnung.
Ausgehend von den bekannten Drahtgewindeeinsätzen mit zurückbiegbarem und nicht entfernbarem Zapfen ist es die technische Aufgabe vorliegender Erfindung, ein alternatives sowie technisch einfaches und robustes Installationswerkzeug und ein alternatives Installations- verfahren bereitzustellen, mit dem der Drahtgewindeeinsatz in einer Bauteilöffnung mit Gewinde installicrbar ist.
3. Zusammenfassung der Erfindung Die obige Aufgabe wird durch das Installalionswerkzeug gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch das Installationswerkzeug gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 7 gelöst. Des Weiteren löst die obige Aufgabe das Installationsverfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weilerentwicklungen vorliegen- der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung sowie den begleitenden Zeichnungen hervor.
Die erfindungsgemäßen Installationswerkzeuge sind an einen Drahtgewindeeinsatz angepasst, der eine zylindrische Wendel mit einer Mehrzahl von schraubenförmig gewickelten Windun- gen eines Drahts aufweist. Eine erste Windung umfasst einen über einen Biegebereich in ein Inneres der Wendel ragenden Mitnehmerzapfen mit Mitnehmerkerbe. Der Mitnehmerzapfen ragt radial einwärts bezogen auf die Wendel und schließt einen Winkel <90 ° mit einer sich in der Verlaufsrichtung des Milnehmerzapfens erstreckenden zweiten Windung der Wendel ein. Gemäß einer ersten Alternative weist das Installationswerkzeug die folgenden Merkmale auf: eine drehbare Einbauspindel mit einem Antriebsende zum Drehen der Einbauspindel und einem Funktionsende zur Installation des Drahtgewindeeinsatzes, wobei das Funktionsende mindestens einen in Umfangsrichtung längenreduzierten Gewindegang umfasst, der an einem ersten Ende eine Mitnehmerkante zum Eingriff in eine Mitnehmerkerbe des Drahtgewinde- einsatzes und an einem zweiten Ende eine Aufbiegeschulter zum radial-auswärts Biegen des Mitnehmerzapfens des Drahtgewindeeinsalzes aufweist.
Das Installationswerkzeug weist eine an sich bekannte Einbauspindel auf, auf deren Funktionsende der einzubauende Drahtgewindeeinsatz drehfest befestigbar ist, sodass er durch Dre- hen der Einbauspindel in eine Bauteilöffnung mit Gewinde eingedreht werden kann. Die Drehung der Einbauspindcl erfolgt über das Antriebsende, welches manuell oder mithilfe eines motorischen Antriebs bewegt wird. Auf dem Funktionsende der Einbauspindel ist der Drahtgewindeeinsatz in eine Drehrichtung der Einbauspindel drehfest befestigbar. In diesem Zusammenhang ist es einerseits bevorzugt, dass das Funktionsende ein passendes Außengewin- de aufweist, sodass der Drahtgewindeeinsatz auf dieses Außengewinde aufschraubbar ist. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist das Funktionsende einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Drahtgewindeeinsatzes. Aufgrund dieser Dimensionierung ist es möglich, den Drahtgewindeeinsatz auf das Funktionsende des Installationswerkzeugs aufzustecken. Am Funktionsende, das dem Antriebsende der Einbauspindel gegenüber angeordnet ist, ist ein in seiner Umfangslänge reduzierter Gewindegang angeordnet. Dies bedeutet, dass an dem dem Antriebsende abgewandten Funktionsende der Einbauspindel gesehen in Längsrichtung der Einbauspindcl mindestens ein letzter Gewindegang in seiner Länge derart reduziert ist, dass sich dieser letzte Gewindegang nicht über einen Drehwinkel von 360° um die Längsachse der Einbauspindel erstreckt. Vielmehr erstreckt sich der längenreduzierte Gewindegang in Umfangsrichtung vorzugsweise über eine Länge, die durch einen Drehwinkel von≤ 270°, vorzugsweise≤ 180°, um die Längsachse der Einbauspindel definiert ist.
Während der in Umfangsrichtung mindestens eine längenreduzierte Gewindegang eine radiale Außenseite zur Anlage an dem zu installierenden Drahtgewindeeinsatz bildet, sind die beiden gegenüberliegenden Enden des längenreduzierten Gewindegangs als Funktionselemente ausgebildet. An einem Ende befindet sich vorzugsweise die Mitnehmerkante, die durch einen radial inneren und einen radial äußeren Schenkel gebildet ist. Der radial innere und der radial äußere Schenkel schließen vorzugsweise einen Winkel < 90° ein.
An dem anderen Ende des mindestens einen längenreduzierten Gewindegangs ist die Aufbiegeschulter angeordnet. Die Aufbiegeschulter weist einen radial einwärts und entgegen einer Eindrehrichtung der Einbauspindel geneigten Steg auf, der mit einem radialen Außenrand der Einbauspindel bevorzugt einen Winkel < 90° einschließt. Die Mitnehmerkante bildet aufgrund ihrer bevorzugten spitzwinkligen Ausgestaltung eine klingenähnliche Fiihrung in Ein- drehrichtung des Drahtgewindeeinsatzes, die aufgrund ihrer Anordnung in die Mitnehmerkerbe des Drahtgewindeeinsatzes formschlüssig eingreift. Dieses formschlüssige Eingreifen ge- währleistet eine drehfeste Verbindung zwischen Einbauspindel und Drahtgewindeeinsatz in Einschraubrichtung bzw. Installationsrichtung des Drahtgewindeeinsatzes in der Bauteilöffnung. Die Aufbiegeschulter wirkt hingegen nur bei einem Drehen der Einbauspindel entgegen der Installationsrichtung, also wenn die Einbauspindel drehend aus dem Drahtgewindeeinsatz entfernt wird. Aufgrund ihrer bevorzugten winkligen Ausgestaltung läuft der Mitnehmerzap- fen beim Herausdrehen der Einbauspindcl in einen Winkel ein, der durch die Aufbiegeschulter und die radial innere Wand der Bauteilöffnung gebildet wird. Die Aufbiegeschulter drückt bei weiterer Drehung den Mitnehmerzapfen gegen die radial innere Bauteil Öffnung, sodass der Mitnehmerzapfen in die äußere Kontur des Drahtgewindeeinsatzes bleibend zurückgebo- gen wird. Dabei gleitet die Aufbiegeschultcr entgegen der Eindrehrichtung des Drahtgewindeeinsatzes entlang des Mitnehmerzapfens.
Um dieses Zurückbiegen des Mitnehmerzapfens vorteilhaft zu unterstützen, ist die Aufbiege- schulter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung krummlinig ausgebildet. Entsprechend weist die Aufbiegeschulter bezogen auf die Installationsspindel in ihrem Verlauf radial einwärts eine zunehmende Krümmung auf. Zudem ist es bevorzugt, dass die Aufbiegeschulter über den mindestens einen längenreduzierten Gewindegang integral mit der Mitnahmekante verbunden ist.
Vorliegende Erfindung umfasst eine weitere Alternative des Installationswerkzeugs für den Drahtgewindeeinsatz. Der Drahtgewindecinsatz besteht aus einer zylindrischen Wendel mit einer Mehrzahl von schraubenförmig gewickelten Windungen eines Drahts, in der eine erste Windung einen über einen Biegebereich in ein Inneres der Wendel ragenden Mitnehmerzap- fen mit Mitnehmerkerbe aufweist. Das Installationswerkzeug umfasst die folgenden Merkmale: eine drehbare Einbauspindel mit einem Antriebsende zum Drehen der Einbauspindel und mit einem Funktionsende zur Installation des Drahtgewindeeinsatzes in einer Bauteilöffnung, in der das Funktionsende einen ersten Gewindebereich mit einem ersten Kerndurchmesser und einen zweiten Gewindebereich mit einem zweiten Kerndurchmesser aufweist, wobei der erste Gewindebereich zwischen dem Antriebsende und dem zweiten Gewindebereich angeordnet ist, wobei der zweite Kerndurchmesser größer als der erste Kerndurchmesser ist und wobei das Funktionsende in einem Gewindegang eine Vertiefung aufweist, die einen Hinterschnitt für den Mitnehmerzapfen des Drahtgewindeeinsatzes in Eindrehrichtung des Drahtgewindeeinsatzes bildet.
Die zweite erfindungsgemäße Alternative des Installationswerkzeugs zeichnet sich durch ein Funktionsende mit zwei zueinander benachbarten Gewindebereichen aus. Der erste Gewinde- bercich dient im Wesentlichen der Aufnahme des zu installierenden Drahtgewindeeinsatzes. Wenn sich der Drahtgewindeeinsatz in diesem Gewindebereich befindet, wird er vorzugswei- se in einer Bauteilöffnung eines Bauteils installiert. Der zweite Gewindebereich, der einen größeren Kerndurchmesser als der erste Gewindebereich aufweist, ist derart angeordnet, dass beim Entfernen der Einbauspindel aus dem installierten Drahtgevvindeeinsatz dieser zweite Gewindebereich durch den installierten Drahtgewindeeinsatz geschraubt werden muss. Aufgrund des größeren Kemdurchmessers des zweiten Gewindebereichs, der sich beim Heraus- schrauben der Einbauspindel aus dem Drahtgewindeeinsatz durch den Drahtgewindeeinsatz zwängt, wird der Mitnehmerzapfen mit Mitnehmerkerbe radial auswärts in die umfängliche äußere Kontur des Drahtgewindeeinsatzes zurückgebogen. Da sich im Biegebereich vorzugsweise verschiedene mechanische Spannungszuslände überlagern, wird der Mitnehmerzapfen bleibend in die Umfangskontur des Drahtgewindeeinsatzes zurückgebogen. Vorzugsweise ist nach dem Zurückbiegen der Mitnehmerzapfen maßgenau oder lehrenhaltig in der äußeren Kontur des Drahtgewindeeinsatzes oder im Gewinde der Einbauöffnung des Drahtgewindeeinsatzes angeordnet. Um den Drahtgewindeeinsatz aufgespindelt oder aufgesteckt auf das Funktionsende beim Einbau drehfest zu halten, ist die oben genannte Vertiefung vorgesehen. Diese Vertiefung ist vorzugsweise im ersten Gewindebereich angeordnet, bevorzugt innerhalb eines Drehwinkels von 270° beginnend am bzw. angrenzend an den zweiten Gewindebereich. Der radial einwärts gebogene Mitnehmerzapfen mit Mitnehmerkerbe schnappt beim Aufspindeln oder auf Auf- stecken des Drahtgewindeeinsatzes auf das Funktionsende in diese Vertiefung ein. Mit der Anordnung der Vertiefung beabstandet zum zweiten Gewindebereich wird garantiert, dass erst beim Ausspindeln der Einbauspindel aus dem installierten Drahtgewindeeinsatz der zweite Gewindebereich in Kombination mit der radialen Innenwand der Bauteilöffnung ausreichende mechanische Spannungen im Mitnehmerzapfen erzeugt, die den Mitnehmerzapfen dauerhaft zurückbiegen.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass der zweite Kerndurchmesser mindestens 0,1 % größer als der erste Kerndurchmesser ist, vorzugsweise in einem Bereich νοη0,1 % bis 2 % größer als der erste Kerndurchmesser. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausftihrungsform vorliegender Alternative des Installationswerkzeugs erstreckt sich der zweite Gewindebereich über einen Drehwinkel von mindestens 180° um die Längsachse der Einbauspindel.
Vorliegende Erfindung umfasst zudem ein Installationsverfahren des Drahtgewindeeinsatzes mit zurückbiegbarem, nicht entfembarem Mitnehmerzapfen und einer Mitnehmerkerbe mit- hüte eines Installationswerkzeugs in einem Aufnahmegewinde eines Bauteils, vorzugsweise mit einem Installationswerkzeug gemäß Anspruch 1 oder 7, das die folgenden Schritte aufweist: Aufspindeln oder Aufstecken des Drahtgewindeeinsatzes auf ein Funktionsende einer Einbauspindel des Installationswerkzeugs derart, dass die Mitnehmerkerbe formschlüssig an eine Mitnehmerkante oder eine radiale Vertiefung des Installationswerkzeugs koppelt und den Drahtgewindeeinsatz drehtest mit dem Installationswerkzeug verbindet, Einschrauben des Drahtgewindeeinsatzes in das Aufnahmegewinde durch Drehen der Einbauspindel in eine erste Drehrichtung, Zurückbiegen des Mitnehmerzapfens in das Aufnahmegewinde durch Drehen der Einbauspindel in eine zweite Drehrichtung und Ausspindeln oder Entfernen der Einbauspindel aus dem Drahtgewindeeinsatz mit zurückgebogenem Mitnehmerzapfen.
Im Rahmen des Installationsverfahrens ist es weiterhin bevorzugt, dass ein radiales Zurückbiegen des Mitnehmerzapfens durch eine Aufbiegeschulter oder einen zweiten Gewindebereich mit vergrößertem Kerndurchmesser im Vergleich zu einem ersten Gewindebereich am Funktionsende der Einbauspindcl erfolgt.
4. Kurze Beschreibung der begleitenden Zeichnungen
Die verschiedenen/bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine stirnseitige Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Drahtgewindeeinsatzes mit zurückbiegbarem Mitnehmerzapfen und Mitnehmerkerbe,
Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines
Drahtgewindeeinsatzes mit zurückbiegbarem Mitnehmerzapfen und Mitnehmerkerbe,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Drahtgevvindeeinsatzes mit zurückgebogenem Mitnehmerzapfen und mit Mitnehmerkerbe,
Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht einer bevorzugten ersten Alternative des erfindungsgemäßen Installationswerkzeugs,
Fig. 5 eine stirnseitige Ansicht einer weiteren bevorzugten ersten Alternative des Installationswerkzeugs,
Fig. 6 eine seitliche Schnittansicht der bevorzugten ersten Alternative des Installationswerkzeugs, Fig.7 eine seitliche Schnittansicht einer bevorzugten zweiten Alternative des Installa- tionswerkzeugs,
Fig. 8 eine schematische Ansicht der beiden Gewindebereiche der bevorzugten zwei- ten Alternative des Installations Werkzeugs und
Fig. 9 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Installationsverfahrens des Drahtgewindeeinsatzes in einem Innengewinde einer Bauteilöffnung eines Bauteils mit einem Installationswerkzeug.
5,: Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausfuhrunasformen
Vorliegende Erfindung betrifft unterschiedliche Alternativen eines Installationswerkzeugs zum Einbau eines Drahtgewindeeinsatzes 1 in einer Bauteilöffnung mit Innengewinde eines Bauteils. Die Verwendung und Dimensionierung von Drahtgewindeeinsätzen 1 ist im Stand der Technik bekannt.
Der erfindungsgemäße Drahtgewindeeinsatz 1 ist aus einem Draht bekannten Materials und bekannter Querschnittsform gewickelt. Bezugnehmend auf die Fig. I -3 umfasst der Drahtgewindeeinsatz 1 eine zylindrische Wendel 20 bestehend aus einer Mehrzahl von schraubenför- mig gewickelten Windungen 30. Die Wendel 20 weist ein erstes Ende 22 und ein zweites Ende 24 auf. Am ersten Ende 22 der zylindrischen Wendel 20 ist ein Mitnehmerzapfen 50 mit einer Mitnehmerkerbe 42 angeordnet, der in einer Radialebene der zylindrischen Wendel 20 in das Innere der zylindrischen Wendel 20 ragt. Der Mitnehmerzapfen 50 ist über einen Biegebereich 40 mit einer ersten Windung 32 der zylindrischen Wendel 20 an ihrem ersten Ende 22 verbunden. Der Mitnehmerzapfen 50 ragt nicht geradlinig radial in das Innere der zylindrischen Wendel 20, wie anhand der Fig. 1 und 2 zu erkennen ist. Stattdessen hat der Mitnehmerzapfen 50 annähernd die Form eines Kreisbogens. Der Kreisbogen des Mitnehmerzapfens 50 besitzt vorzugsweise den gleichen oder einen größeren Radius als die zylindrische Wendel 20, so dass der Mitnehmerzapfen 50 aus dem Inneren der zylindrischen Wendel 20 in den Verlauf der ersten Windung 32 bleibend zurückbiegbar ist. Es ist ebenfalls bevorzugt, den Kreisbogen des Mitnehmerzapfens 50 mit einem Radius auszubilden, der sich maximal mit ± 1 % von dem Radius der zylindrischen Wendel 20 unterscheidet. Zudem schließt der Mitnehmerzapfen 50 mit der Umfangskontur des Draht- gewindeeinsatzes einen Winkel α ein. Bevorzugt ist der Winkel α kleiner als 90° und bildet einen spitzen Winkel. Es hat sich gezeigt, dass sich bei einem Mitnehmerzapfen 50 mit einer Länge von 0,2 U bis 0,4 U dieser aus einem Winkel α von 5°≤ α≤ 50°, bevorzugt 1 °≤ α≤ 35°, vorteilhaft in die Umfangskontur des Drahtgewindeeinsatzes 1 zurückbiegen lässt. Dabei wirkt sich vorteilhaft aus, dass der Mitnehmerzapfen 50 mit seiner Länge am Installationswerkzeug (siehe unten) über Reibschluss anliegt. Dadurch wird mehrachsiger mechanischer Spannungszustand in den Biegebereich 40 übertragen, der das bleibende Zurückbiegen des Mitnehmerzapfens gewährleistet. Im Falle eines Mitnehmerzapfens 50 mit einer bevorzugten Länge Lz von 0,05 U≤ Lz≤ 0,1 U ist der Mitnehmerzapfen 50 vorzugsweise in einem Win- kelbereich von 5°≤ α≤ 45°, bevorzugt 5°≤ a≤ 30° angeordnet. Die Größe U bezeichnet des Umfang des Drahtgewindeeinsatzes 1 , der sich aus dem Radius oder dem Durchmesser des Drahtgewindeeinsatzes 1 berechnen lässt.
Der Biegebereich 40 hat die Funktion, den Mitnehmerzapfen 50 biegbar und zugsteif mit dem Rest des Drahtgewindeeinsatzes 1 zu verbinden. Dadurch ist gewährleistet, dass beim Installieren des Drahtgewindeeinsatzes 1 in einem Aufnahmegewinde A eines Bauteils B ein ausreichend hohes Drehmoment über den Mitnehmerzapfen 50 auf den Drahtgewindeeinsatz 1 aufgebracht werden kann. Basierend auf dieser konstruktiven Grundlage kann der Drahtgewindeeinsatz 1 über den Mitnehmerzapfen 50 in das Aufnahmegewinde A gezogen werden, ohne dass der Mitnehmerzapfen 50 abbricht. Um das erforderliche Drehmoment zum Einschrauben des Drahtgewindeeinsatzes in die Bauteilöffhung auf den Drahtgewindeeinsatz übertragen zu können, weist der Drahtgewindeeinsatz die Mitnehmerkerbe 42 auf. Die Mitnehmerkerbe 42 besteht in Eindrehrichtung R (siehe Fig. 1 , 2) aus einer radialen Vertiefung an einer radialen Innenseite des Biegebereichs 40. In Eindrehrichtung R weist die Mitneh- merkerbe 42 einen Hinterschnitt 43 auf, der ein drehfestes Ankoppeln (in Eindrehrtchtung R) eines Installationswerkzeugs (siehe unten) an die Mitnehmerkerbe 42 und ein Mitdrehen des Drahtgewindeeinsatzes 1 erlaubt. Bevorzugt ist die Mitnehmerkerbe 42 derart positioniert, dass der Hinterschnitt 43 innerhalb der Umfangskontur des Drahtgewindeeinsatzes 1 angeordnet ist. Vorzugsweise ragt der Hinterschnitt 43 radial einwärts über den inneren Rand 25 des Drahtgewindeeinsatzes 1 hinaus. Auf diese Weise wird ein Ankoppeln zwischen Installationswerkzeug und Drahtgewindeeinsatz unterstützt.
Zudem gewährleistet der Biegebereich 40, dass der Mitnehmerzapfen 50 dauerhaft in das Aufnahmegewinde A des Bauteils B oder allgemein in den Verlauf der ersten Windung 32 zurückbiegbar ist. Dazu weist der Biegebereich 40 die gleichen mechanischen, thermischen, chemischen und geometrischen Eigenschaften wie der Draht der zylindrischen Wendel 20 auf. Mit Hilfe eines geeigneten Installationswerkzeugs (siehe unten) wird beim Zurückbiegen der Mitnehmerzapfen 50 in radialer Richtung aus dem Inneren der zylindrischen Wendel 20 her- aus gebogen, ohne dass der Mitnehmerzapfen 50 danach elastisch wieder in das Innere der zylindrischen Wendel 20 zurückkehrt. Dieser Zustand ist in Fig. 4 veranschaulicht.
Um das Zurückbiegen des Mitnehmerzapfens 50 in das Aufnahmegewinde A oder in den Verlauf der ersten Windung 32 zu unterstützen, ist vorzugsweise der Draht im Biegebereich 40 in seinen Biegeeigenschaften im Vergleich zum Draht der zylindrischen Wendel 20 verändert. Diese Veränderung des Biegebereichs 40 ist gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen vorliegender Erfindung mechanisch, geometrisch, thermisch, chemisch oder auf andere Weise erzeugt. Gemäß der in den Fig. 2 und 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist der Draht des Biegebereichs 40 im Vergleich zum Draht der zylindrischen Wendel 20 in seinem Querschnitt verjüngt. Dies wird über die Mitnehmerkerbe 42 realisiert. Die Verjüngung oder Kerbe 42 ist derart ausgebildet, dass ein geringer Kerbfaktor beim Zurückbiegen des Mitnehmerzapfens 50 entsteht und daher der Mitnehmerzapfen 50 während des Zurückbiegens nicht abbricht. Die Mitnehmerkerbe 42 ist an der radialen Innenseite des Biegebereichs 40 angeordnet. Die Mitnehmerkerbe ist derart geformt und positioniert, dass sie zum Eindrehen des Drahtgewindeeinsatzes 1 in ein Aufnahmegewinde in eine in der Kontur des Eindrehwerkzeugs befindliche Mitnehmerklinge oder -kante einlaufen kann und sich an dieser formschlüssig verhakt. Wie man in den Fig. 2 und 3 erkennen kann, bildet die in Eindrehrichtung des Drahtgewindeein- satzes 1 vorgelagerte Seite der Mitnehmerkerbc 42 einen Hinterschnitt, an der die Mitnehmerklinge formschlüssig anliegt. Der radial einwärts gebogene Mitnehmerzapfen 50 unterstützt das Eingreifen der Mitnehmerklinge oder -kante in die Mitnehmerkerbe 42, weil zumindest die in Eindrehrichtung vorgelagerte Seite der Mitnehmerkerbe 42 über die Umfangs- kontur radial einwärts in ein Inneres des Drahtgewindeeinsatzes 1 ragt. Somit realisiert die Mitnehmerkerbe 42 gleichzeitig zwei Funktionen. Einerseits ermöglicht sie das Eingreifen und Verriegeln der Mitnehmerklinge oder -kante eines Installationswerkzeugs für den Drahtgewindeeinsatz 1. Andererseits stellt sie eine Verjüngung des Biegebereichs 40 dar, der ein Zurückbiegen des Mitnehmerzapfens 50 in das Aufnahmegewinde des Bauteils unterstützt. Um das mechanische Widerstandsmoment oder das elastische Rückstellmoment des Drahts im Biegebereich 40 zu reduzieren, beispielsweise von bis zu 2000 MPa auf ca. 400 MPa, wird dazu der Biegebereich mechanisch bearbeitet. Geeignete Verfahren umfassen das Kerben, Fräsen. Stanzen, Schmieden, Schleifen, Polieren, Kaltschlagen, Beizen, Läppen, um den Querschnitt des Biegebereichs 40 zu verringern. Gleichzeitig muss gewährleistet sein, dass die Korrosionseigcnschaften im Biegebereich 40 nach der Bearbeitung wiederhergestellt werden.
Der bevorzugte Drahtgewindeeinsatz 1 lässt sich daher zusammenfassend folgendermaßen charakterisieren: Drahtgewindeeinsatz 1 zum Einbau in einem Aufhahmege winde eines Bauteils, der die folgenden Merkmale aufweist: eine zylindrische Wendel 20 bestehend aus einer Mehrzahl von schraubenförmig gewickelten Windungen 30 eines Drahts, die ein erstes 22 und ein zweites Ende 24 umfasst, wobei eine an dem ersten Ende 22 vorgesehene erste Windung 32 einen über einen Biegebereich 40 in ein Inneres 26 der Wendel 20 ragenden Mit- nehmerzapfen 50 mit einer Mitnehmerkerbe 42 aufweist und wobei der Milnehmerzapfen 50 untrennbar mit der ersten Windung 32 verbunden, über den Biegebereich 40 aus dem Inneren 26 der Wendel 20 zurückbiegbar und der Drahtgewindeeinsatz 1 über die Mitnehmerkerbe 42 und den Mitnehmerzapfen 50 installierbar ist. Weiter bevorzugt ist der Mitnehmerzapfen 50 des Drahtgewindeeinsatzes 1 dauerhaft in das Aufnahmegewinde A des Bauteils B zurück- biegbar. Zudem bevorzugt ist der Mitnehmerzapfen 50 ein Kreisbogen, dessen Zapfenradius annähernd gleich einem Radius der ersten Windung 32 der zylindrischen Wendel 20 ist. Für weitere konstruktive Details des Drahtgewindeeinsatzes wird auf DE 1 2010 050 735 verwiesen, die hiermit als Referenz aufgenommen ist. Basierend auf den oben beschriebenen Ausgestaltungen des Biegebereichs 40 und der Form des Mitnehmerzapfens 50 kann der Mitnehmerzapfen 50 eines im Aufnahmegewinde A des Bauteils B installierten Drahtgewindeeinsatzes 1 aus dem Inneren der zylindrischen Wendel 20 herausgebogen werden, so dass das Aufnahmegewinde A mit dem Drahtgewindeeinsatz 1 lehrenhaltig ist. Das bedeutet, dass eine Schraube oder ein Gewi ndel ehrdorn mit einem ver- nachlässigbar geringen zusätzlichen Drehmoment bzw. Reibmoment aufgrund des zurückgebogenen Mitnehmerzapfens 50 in das Aufnahmegewinde A mit dem Drahtgewindeeinsatz 1 einschraubbar ist. Die Lehrenhaltigkeit des Aufnahmegewindes A mit dem Drahtgewindeeinsatz 1 ist dadurch nachweisbar, dass ein manuelles Eindrehen des Gewindelehrdorns gemäß der Toleranzklasse 6H, vorzugsweise der Toleranzklassc 5H, gewährleistet ist. Gemäß unterschiedlicher Ausgestaltungen vorliegender Erfindung ist der Mitnehmerzapfen 50 unterschiedlich lang ausgebildet (siehe oben). Im zurückgebogenen Zustand gemäß Fig. 3 erstreckt sich der Mitnehmerzapfen 50 über einen Kreisbogen ARZ mit einer Länge Lz von 0,05 U≤ Lz≤ 0,4 U, bevorzugt 0,2 U≤ Lz≤ 0,4 U oder 0,05 U≤ Lz≤ 0, 1 U. Dabei bezeichnet U den äußeren Umfang des Drahtgewindeeinsatzes. Die Länge Lz des Mitnehmerzapfens wird jeweils beginnend im Biegebereich 40 bis zum freien Ende des Mitnehmerzapfens 50 gemessen. Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei bevorzugte Ausführungsformen eines Drahtgewindeeinsatzes 1 , die mithilfe der unten näher beschriebenen Installationswerkzeuge in einer Bauteilöffnung installiert werden. Fig. 3 zeigt schematisch einen Drahtgewindeeinsatz 1 mit zurückgebogenem Mitnehmerzapfen 50, wie er installiert in einer Bauteilöffnung angeordnet wäre. Der Drahtgewindeeinsatz 1 wird mithilfe eines Installattonswerkzcugs 60; 60' in die Bauteilöffnung mit Gewinde (nicht gezeigt) eingebaut. Zwei alternative bevorzugte Konstruktionen des Installationswerkzeugs 60; 60' sind in den Figuren 4-6 und 7-8 schematisch veranschaulicht. Bei der Beschreibung der alternativen Installationswerkzeuge 60; 60' sind gleiche konstruktive Details mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Zudem gelten Beschreibungen dieser gleichen konstruktiven Details gleichermaßen für beide Alternativen des Installationswerkzeugs 60; 60', selbst wenn sie nur im Zusammenhang mit einer Alternative diskutiert worden sind.
Die Installationswerkzeuge 60; 60' umfassen jeweils eine drehbare Einbauspindel 62 mit ei- nem Antriebsende 64 und einem Funktionsende 70; 70'. Die Einbauspindel 62 ist über das Antriebsende 64 manuell oder maschinell mit einem entsprechenden, bspw. elektromotorischen. Antrieb (nicht gezeigt) drehbar. Zunächst wird der Drahtgewindeeinsatz 1 auf dem Funktionsende 70: 70' befestigt bzw. angeordnet (Schritt Sl ). Hierzu nimmt man den Drahtgewindeeinsatz 1 bspw. zwischen Daumen und Zeigefinger und schraubt das Funktionsende 70; 70' der Einbauspindel 62 in den Drahtgewindeeinsatz 1 ein. Das Funktionsende 70; 70' läuft dabei an der Stirnseite des Drahtgewindeeinsatzes 1 ein, die der Stirnseite des Drahtgewindeeinsatzes 1 mit Mitnehmerzapfen 50 gegenüberliegt. In Abhängigkeit davon, ob der Drahtgewindeeinsatz 1 ein Rechts- oder ein Linksgewinde aufweist, wird die Einbauspindel 62 rechts- oder linksherum gedreht. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung wird das Funktionsende 70; 70' der Einbauspindel 62 im Durchmesser kleiner bereitzustellt als ein Innendurchmesser des Drahtgewindeeinsatzes 1. In diesem Fall wird der Drahtgewindeeinsatz 1 auf das Funktionsende 70; 70' aufgesteckt, um ihn auf bzw. an der Einbauspindel 62 anzuordnen bzw. zu befestigen. Obwohl in diesem Fall die Lehrenhaltigkcit des eingebauten Drahtgewindeeinsatzes beeinträchtigt ist, ist das Einschrauben einer Schraube in den installierten Drahtgewindeeinsatzes möglich. Eine bevorzugte Ausführungsform der ersten Alternative des Installationswerkzeugs 60 ist in den Fig. 4-6 dargestellt. Das Funktionsende 70 der Einbauspindel 62 weist einen passend zum Drahtgewindeeinsatz 1 ausgebildeten Gewindeabschnitt 72 auf. Der Gewindeabschnitt 72 erstreckt sich beginnend am freien Ende der Einbauspindel 62 bevorzugt über zumindest eine Teillänge des Funktionsendes 70. Diese Teillänge entspricht gemäß einer Ausführungsform vorliegender Erfindung mindestens einer axialen Länge des Drahtgewindeeinsatzes 1 , sodass dieser in seiner vollen Länge auf das Funktionsende 70 aufgespindelt werden kann. Es ist ebenfalls bevorzugt, den Gewindeabschnitt 72 kürzer auszubilden. In diesem Fall schließt sich in Befestigungsrichtung B des Drahtgewindeeinsatzes 1 auf dem Funktionsende 70 an den Gewindeabschnitt 72 ein Aufnahmebereich 74 geringeren Durchmessers im Vergleich zum Gewindeabschnitt 72 an. Dieser Aufnahmebereich 74 erlaubt ein Auflaufen und späteres Unterstützen und Führen des Drahtgewindeeinsatzes 1 , ohne dass die Funktion des Gewindeabschnitts 72 eingeschränkt ist.
Der Gewindeabschnitt 72 umfasst einen umlaufenden Gewindegang, der sich wendelartig um die Einbauspindel 62 am Funktionsende 70 erstreckt. Der Gewindegang wird durch zwei radial auswärts ragende einander gegenüberliegende Flanken gebildet, zwischen denen der wendclförmig gebogene Draht des Drahtgewindeeinsatzes 1 geführt wird. Nahe dem freien Ende des Funktionsendes 70, das dem Antriebsende 64 abgewandt ist, ist der Gewindegang 72 durchbrochen (Durchbruch 73). Innerhalb des Durchbruchs 73 ist der Draht des Drahtge- windeeinsatzes 1 über den Längenbereich eines Drehwinkels γ von vorzugsweise mindestens 360 0 nicht beidseitig von Flanken des Gewindegangs unterstützt oder geführt. Aufgrund dieses Durchbruchs 73 oder des zumindest einseitig flankenlosen Längenbereichs definiert durch den Winkel γ und den Durchmesser des Funktionsendes 70 umfasst das Funktionsende 70 einen längenreduzierten ersten Gewindegang 72a und einen zweiten Gewindegang 72b. Der Durchbruch 73 wird durch einen stimseitigen axialen Fortsatz 80 des Funktionsendes 70 gebildet, der entgegen der Befestigungsrichtung B des Drahtgewindeeinsatzes 1 von der Stirnseite des Funktionsendes 70 vorsteht. Der Fortsatz 80 erstreckt sich nur über einen Teil der Stirnseite, wie man in den Fig. 4 und 5 erkennen kann. Dadurch springt ein Teil der stirnseitigen Fläche des Funktionsendes 70 hinter der Fortsatz 80 zurück, wodurch der Durchbruch 73 entsteht.
Der Fortsatz 80 ist entlang einer Umfangsstrecke durch den längenreduzierten ersten Gewin- degang 72a definiert. Bevorzugt erstreckt sich der längenreduzierte erste Gewindegang 72a und somit die eine Seite des Fortsatzes 80 über eine durch einen Winkel ß definierte Bogenlänge S. Der Winkel ß hat eine bevorzugte Größe von 150°≤ ß≤ 240°.
In Eindrehrichtung R des Funktionsendes 70 in den Drahtgewindeeinsatz 1 weist das vordere Ende des längenreduzierten ersten Gewindegangs 72 und somit auch das vordere Ende des Fortsatzes 80 eine Mitnehmerkante 82 auf. Die Mitnehmerkante 82 erstreckt sich vorzugsweise parallel zur Längsachse der Einbauspindel 62. Der Verlauf der Mitnehmerkante 82 kann aber auch von dieser Orientierung abweichen, solange das funktionelle Zusammenwirken zwischen Mitnehmerkerbe 42 und Mitnehmerkante 82 gewährleistet ist. Wird nämlich das Funktionsende 70 in Eindrehrichtung R in den Drahtgewindeeinsatz 1 mit Mitnehmerkerbe 42 eingeschraubt (Schritt S 1 ), läuft die Mitnehmerkante 82 selbstständig in die Mitnehmerkerbe 42 ein (Schritt S2). Dabei greift die Mitnehmerkante 82 in den Hinterschnitt 43 ein, sodass in Eindrehrichtung R eine drehfeste Verbindung zwischen Einbauspindel 62 und Drahtgewindeeinsatz 1 entsteht. Die drehfeste Verbindung gewährleistet, dass über eine Drehung der Ein- bauspindel 62 der Drahtgewindeeinsatz 1 mitgedreht wird und auf diese Weise in einem Innengewinde einer Bauteilöffnung eines Bauteils installiert werden kann. Bevorzugt ist die Mitnehmerkante 82 bezogen auf einen Kernradius nc des längenreduzierten ersten Gewindegangs 72a radial einwärts versetzt angeordnet. Der Kernradius rκ ist in den Fig. 4 und S gezeigt. Er ist durch den Abstand zwischen der Mittelachse der Einbauspindel 62 und dem radi- al äußeren Rand des Gewindekerns bzw. dem Boden des Gewindegangs 72a, 72b definiert. Vorzugsweise ist die Mitnehmerkante 82 um die Länge IMK von der Mittelachse der Installationsspindel 62 beabstandet. Die Länge IMK umfasst bevorzugt einen Bereich von nc > IMK > 1 ,4 nc, um ein optimales Zusammenwirken der Mitnehmerkerbe 42 und der Mitnehmerkante 82 zu gewährleisten. Sobald die Mitnehmerkante 82 in die Mitnehmerkerbe 42 des Drahtgewindeeinsatzes 1 eingreift, dreht die Einbauspindel 62 den Drahtgewindeeinsatz 1 mit. Während des Einschraubens des Drahtgewindeeinsatzes 1 in eine Bauteil Öffnung (Schritt S3) zieht die Mitnehmer- kante 82 durch den drehfesten Eingriff am Hinterschnitt 43 den Drahtgewindeeinsatz 1 in Eindrehrichtung R. Dabei legt sich die erste Windung 32, die sich an den Mitnehmerzapfen 50 anschließt, an den längenreduzierten erste Gewindegang 72a an und bildet mit ihm eine zusätzliche reibschlüssige Verbindung. Diese reibschlüssige Verbindung unterstützt die Übertragung des installierenden Drehmoments von der Einbauspindel 62 auf den Drahtgewinde- einsatz l . Denn das installierende und auf den Drahtgewindeeinsatz 1 zu übertragende Drehmoment wird dadurch auf die Mitnehmerkante 82 und den längenreduzierten ersten Gewindegang 72a verteilt. Daher ist es bevorzugt, die Länge des längenreduzierten ersten Gewindegangs 72a (siehe Winkel ß, oben) in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Drehmoment einzustellen. Daraus folgt, dass bei einem größeren zu übertragenden Drehmoment zwischen Installationsspindel 62 und Drahtgewindeeinsatz 1 der längenreduzierte erste Gewindegang 72a länger ausgebildet wird als bei einem kleineren zu übertragenden Drehmoment.
Vorzugsweise wird die Mitnehmerkante 82 durch einen radial inneren und einen radial äußeren Schenkel gebildet. Diese beiden Schenkel schließen einen Winkel von < 90°, bevorzugt < 50° und weitere bevorzugt < 40°, ein. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass der längenreduzierte erste Gewindegang 72a in einem axialen Steg ausläuft, der durch seine Breite die Mitnehmerkante 82 bildet.
Der längenreduzierte erste Gewindegang 72a läuft an seinem der Eindrehrichtung R abge- wandten Ende in einer Aufbiegeschulter aus. Die Aufbiegcschulter 84 besteht aus einer bezogen auf den Kernradius r« geraden winklig ausgerichteten Fläche (nicht gezeigt) oder aus einer krummlinigen Fläche. Die Aufbiegeschulter 84 bildet eine axiale Begrenzungsfläche 85 des Fortsatzes 80. Vorzugsweise schließt die Aufbiegeschulter 84 mit dem Außenrand der Einbauspindel 62 einen Winkel 6 < 90°, bevorzugt 90 °> δ >30 °, ein. Besteht die Aufbiege- Schulter 84 aus einer krummlinigen Fläche, wird der Winkel δ zwischen der Tangente Tg an der Fläche 85 im Schnittpunkt mit dem Außenrand der Einbauspindel 62 und dem Außenrand der Einbauspindel 62 gemessen (siehe Fig. 4 und 5). Weiterhin bevorzugt ist die Aufbiegeschulter 84 krummlinig ausgebildet. Die krummlinig geformte Aufbiegeschulter 84 weist be- zogen auf die Installationsspindel 62 im Verlauf radial einwärts eine zunehmende Krümmung auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform ist die Aufbiegeschulter 84 über den längenreduzierten Gewindegang 72a und direkt mit der Mitnahmekante 82 integral verbunden. Auf diese Weise ist der Fortsatz 85 stabil ausgebildet und bildet eine ergänzende radiale Stütze für den längenreduzierten ersten Gewindegang 72a.
Nachdem der Drahtgewindeeinsatz 1 ausreichend tief in die Bauteilöffnung mit Gewinde ein- gedreht worden ist, wird die Einbauspindel 62 entgegen der Eindrehrichtung R gedreht
(Schritt S4). Dabei löst sich der Eingriff der Mitnahmekante 82 aus der Mitnehmerkerbe 42. Bei weiterer Drehung der Einbauspindel 62 und somit des Funktionsendes 70 gelangt die Aufbiegeschulter 84 in Anlage mit dem Mitnehmerzapfen 50. Über die weitere Drehung des Funktionsendes 70 entgegen der Eindrehrichtung R drückt die Aufbiegeschulter 84 den Mit- nehmerzapfen 50 radial auswärts in die Umfangskontur des Drahtgewindeeinsatzes 1. Dabei gleitet der Mitnehmerzapfen 50 auf der axialen Fläche 85 der Aufbiegeschulter 84. Während des Zurückbiegens des Mitnehmerzapfens 50 (Schritt S5) wird der Biegebereich 40 derart mechanisch belastet, dass der Mitnehmerzapfen 50 bleibend in die Umfangskontur des Drahtgewindeeinsatz 1 zurückgebogen wird. Somit biegt beim Ausspindeln bzw. Ausdrehen der Einbauspindel 62 aus dem Drahtgewindeeinsatz 1 die Aufbiegeschulter 84 den durch die Mitnehmerkerbe 42 geschwächten Mitnehmerzapfen 50 radial in das Innengewinde der Bauteilöffnung zurück. Der Mitnehmerzapfen 50 ist dadurch bleibend und über die Hüllkontur einer Schraube und eines Gewindelehrdoms hinaus radial nach außen gebogen. Das Eindrehmo- ment einer Schraube in den Drahtgewindeeinsatz 1 mit zurückgebogenem Mitnehmerzapfen 50 ist annähernd Null. Die auf diese Weise erzielte Lehrenhaltigkeit des Drahtgewindeeinsatzes 1 mit zurückgebogenem Zapfen 50 bedeutet, dass der zurückgebogene Zapfen 50 das durch den Drahtgewindeeinsatz 1 vorgegebene Gewinde nicht stört. Der Nachweis einer derartigen Lehrenhaltigkeit erfolgt gemäß Toleranzklasse 6H, nach der der Lchrdorn manuell in den installierten Drahtgewindeeinsatz 1 mit zurückgebogenem Zapfen 50 eingedreht wird. (Siehe auch ISO-Norm 965- 1 )
Eine bevorzugte Ausführungsform der zweiten Alternative des Installationswerkzeugs ist schematisch in Fig. 6 gezeigt. Im Unterschied zur ersten Alternative des Installationswerkzeugs weist es ein anderes Funktionsende 70' auf. Das bevorzugte Funktionsende 70' umfasst einen ersten 90 und einen zweiten Gewindebereich 92, die benachbart zum freien Ende des Funktionsendes 70' gegenüber dem Antriebsende 64 angeordnet sind. Vorzugsweise grenzen beide Gewindebereiche 90, 92 unmittelbar aneinander an, um einen reibungslosen Übergang des Drahtgewindeeinsatzes 1 zwischen den Gewindebereichen 90, 92 beim Aufschrauben und Abschrauben vom Funktionsende 70' zu gewährleisten. Es ist ebenfalls bevorzugt, die beiden Gewindebereiche 90, 92 axial beabstandet zueinander auf dem Funktionsende 70' anzuordnen.
Im zweiten Gewindebereich 92 ist ein Gewinde passend zur Form der Drahtwendel des Drahtgewindecinsatzes 1 vorgesehen. Dieses Gewinde des zweiten Gewindebereichs 92 hat die gleichen Eigenschaften wie der Gewindegang 72b des Funktionsendes 70 (siehe oben). Durch die an den Drahtgewindeeinsatz 1 angepasste Form und Größe des Gewindes kann der Drahtgewindeeinsatz 1 ohne weiteres in den zweiten Gewindebereich 92 einlaufen. Der zweite Gewindebereich 92 lässt sich durch einen Kernradius rκ2 charakterisieren, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Der Kernradius rκ2 definiert den Abstand zwischen der Längsachse des Funktionsendes 70' und der radialen Außenseite des Gewindekerns des zweiten Gewindebereichs 92.
Wie man anhand der Fig. 7 und 8 erkennen kann, ist ein Gewindekern des ersten Gewindebereichs 90 größer als der Gewindekern des zweiten Gewindebereichs 92. Im Speziellen ist der Kernradius rκ1 des ersten Gewindebereichs 90 größer als der Kernradius rκ2 des zweiten Gewindebereichs 92. Vorzugsweise ist der Kernradius rκΙ um den Faktor F größer als der Kernradius rκ2, sodass gilt rk 1 = F rκ2- Der Faktor F variiert vorzugsweise im Bereich von
1/1000≤ F≤ 5/100, weiter bevorzugt im Bereich 1 /100≤F≤3/100 und am meisten bevorzugt im Bereich von 2/1000≤F≤2/100.. Entsprechend ergibt sich, dass der erste Kerndurchmesser 2rκ Ι mindestens 0, 1 % größer als der zweite Kerndurchmesser 2 rκ2 ist, vorzugsweise in einem Bereich νοηθ,ΐ % bis 2 % größer als der erste Kemdurchmesser 2rκΙ .
Der erste Gewindebereich 90 bzw. der Gewindegang des ersten Gewindebereichs 90 erstreckt sich mindestens über einen Drehwinkel ω > 180° um die Längsachse der Einbauspindel 62. Entsprechend der Drehrichtung des ersten Gewindebereichs 90 wird dieser Winkel ω links- oder rechtsdrehend gemessen. Vorzugsweise erstreckt sich der erste Gewindebereich 90 über einen Drehwinkel im Bereich von 180°≤ ω≤ 720 °. Der zweite Gewindebereich 92 weist eine radiale Vertiefung 94 auf, in die die Mitnehmerkerbe 42 mit Hinterschnitt 43 eingreift. Da der Mitnehmerzapfen 50 radial einwärts gebogen ist, rastet die Mitnehmerkerbe 42 beim Aufspindeln des Drahtgewindeeinsatzes 1 auf das Funktionsende 70' aufgrund ihrer inhärenten Federspannung in die Vertiefung 94 ein. Da die Vertie- fung 94 vorzugsweise abgekantet ist, entsteht eine drehfeste Verbindung in Eindrehrichtung R zwischen dem Funktionsendc 70' und dem Drahtgewindeeinsatz 1.
Die radiale Vertiefung 94 ist bevorzugt als Bohrung, Fräsung oder Senkrodierung ausgebildet. Zudem ist es bevorzugt, die Vertiefung 94 entlang des Gewindegangs des zweiten Gewinde- bereichs 92 über eine gewisse Länge zu erstrecken. Diese Länge entspricht gemäß einer Aus- führungsform vorliegender Erfindung der Länge des Mitnehmerzapfens 50, sodass dieser einfacher in der Vertiefung 94 drehfest gehalten wird.
Während die Vertiefung 94 bevorzugt im zweiten Gewindeberetch 92 angeordnet ist, könnte man sie ebenfalls im ersten Gewindebereich 90 anordnen.
Zur Installation des Drahtgewindeeinsatzes 1 in einer Bauteilöffnung mit Innengewinde wird der Drahtgewindeeinsatz 1 auf das Funktionsende 70' aufgespindelt oder aufgeschraubt. Dies erfolgt manuell oder automatisch. Da sich beim Aufspindeln der Drahtgewindeeinsatz 1 radial ausdehnen kann, weil er nicht durch eine Bauteilwand eingeschränkt ist, wird der Drahtgewindeeinsatz 1 ohne besonderen mechanischen Aufwand auf den ersten 90 und den zweiten Gewindebereich 92 aufgespindelt (Schritt Sl ). Am Ende des Aufspindelns verbindet sich der Mitnahmezapfen 50 und/oder die Mitnahmekerbe 42 drehfest mit der Vertiefung 94 und daher mit dem Funktionsende 70' (Schritt S2).
Nachfolgend wird der Drahtgewindeeinsatz mithilfe der Einbauspindcl 62 in die gewünschte Tiefe des Innengewindes der Bauteilöffnung eingedreht (Schritt S3). Zum Abspindeln des Drahtgewindeeinsatzes 1 von der Einbauspindcl 62 wird die Einbauspindel 62 entgegen der Eindrehrichtung R gedreht (Schritt S3). Dabei schraubt man zunächst den zweiten Gewinde- bereich 92 und dann den ersten Gewindebereich 90 aus dem Drahtgewindeeinsatz 1 heraus, wobei der erste Gewindebereich 90 den gesamten Drahtgewindeeinsatz 1 durchläuft.
Während des Herausschraubens oder Abspindelns (Schritt S4) wird zunächst die Mitnahmekerbe 42 radial aus der Vertiefung 94 gedrückt. Sobald der erste Gewindebereich 90 den Mit- nehmerzapfen 50 erreicht, zwängt der größere Kernradius rκΙ den Mitnahmezapfen 50 derart radial nach außen, dass er bleibend in das Innengewinde der Bauteilöffnung bzw. die Um- fangskontur des Drahtgewindeeinsatzes 1 zurückgebogen wird (Schritt S5). Da vorzugsweise die Mitnehmerkerbe 42 eine Schwächung des Biegebereichs 40 des Drahtgewindeeinsatzes 1 darstellt, unterstützt dies das Zurückbiegen des Mitnahmezapfens 50.
Aufgrund des vergrößerten Kerndurchmessers bzw. Kernradius rκΙ des ersten Gewindebereichs 90 erfährt der Mitnahmezapfen 50 neben der radial auswärts gerichteten Biegekraft über die Reibung des Mitnahmezapfens 50 an der radialen Außenseite der beiden Gewindebereiche 90, 92, insbesondere durch den Gewindebereich 90, eine zusätzliche tangentiale Krafteinleitung. Aufgrund dieser reibungsbedingten zusätzlichen Krafteinleitung stellt sich vorzugsweise im Biegebereich 40 ein mehrachsiger mechanischer Spannungszustand ein. Dieser bewirkt eine Überschreitung der Werkstoffstreckgrenze im Biegebereich 40, sodass ein bleibendes radiales Zurückbiegen des Mitnehmerzapfens 50 realisierbar ist. Daher kann der Mitnehmerzapfen 50 bleibend über die Hüllkontur einer Schraube und eines Gewindelehr- dorns hinaus radial nach außen gebogen und dort kalibriert werden. Das Eindrehmoment für einen derart zurück gebogenen Mitnehmerzapfen 50 und den dadurch in der Bauteilöffnung angeordneten Drahtgewindeeinsatz 1 ist nahezu Null. Der Nachweis dieser Lehrenhaltigkeit erfolgt vorzugsweise durch Eindrehen eines Lehrdorns mit manueller Kraft gemäß der Toleranzklasse 6H (siehe auch ISO-Norm 965-1 ).
Die einzelnen Schritte des Installationsverfahrens für den Drahtgewindeeinsatz l in der Bauteilöffnung sind schematisch gemäß einer bevorzugten Ausführungsform im Flussdiagramm der Fig. 9 zusammengefasst.
Bezugszeichenliste
1 Drahtgewindeeinsatz
20 Wendel
22 erstes Ende
23 zweites Ende
30 Windung
40 Biegebereich 42 Mitnehmerkerbe
43 Hinterschnitt
50 Mitnehmerzapfen
60; 60' Installationswcrkzeug
62 Einbauspinde!
70; 70' Funktionsende
72 Gewindeabschnitt
72a erster längenreduzierter Gewindegang
72 zweiter Gewindegang
73 Durchbruch
74 Aufnahmebereich
80 stirnseitiger Fortsatz
82 Mitnehmerkante
84 Aufbiegeschulter
85 axiale Begrenzungsfläche der Aufbiegeschulter
90 erster Gewindebereich
92 zweiter Gewindebereich
94 Vertiefung
rκ1 , rκ2 Kernradius
R Eindrehrichtung der Einbauspindel in den Drahtgewindeeinsatz
B Befestigungsrichtung des Drahtgewindeeinsalzcs auf dem Funktionsende
S Bogenlänge
rk Kemradius
α Winkel im Drahtgewindeeinsatz
ß Winkel des längenreduzierten ersten Gewindebereichs 72a
γ Winkel des Durchbruchs 73

Claims

Patentansprüche
1. Ein Installationswerkzeug (60) für einen Drahtgewindeeinsatz, der eine zylindrische Wendel mit einer Mehrzahl von schraubenförmig gewickelten Windungen eines Drahts aufweist, in der eine erste Windung einen über einen Biegebereich in ein Inneres der Wendel ragenden Mitnehmerzapfen mit Mitnehmerkerbe umfasst, wobei das Install ati onswerkzeug die folgenden Merkmale aufweist: a. eine drehbare Einbauspindel (62) mit einem Antriebsende (64) zum Drehen der Einbauspindel (62) und einem Funktionsende (70; 70') zur Installation des Drahtgewindeeinsatzes (1), wobei b. das funkt ionsende (70) mindestens einen in Umfangsrichtung längenreduzierten Gewindegang (72a) umfasst, der an einem ersten Ende eine Mitnehmerkante zum Eingriff in eine Mitnehmerkerbe des Drahtgewindeeinsatzes und an einem zweiten Ende eine Aufbiegeschulter zum radial-auswärts Biegen des Mitnehmerzapfens des Drahtgewindeeinsatzes aufweist.
2. Installationswerkzeug (60) gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine längenreduzierte Gewindegang eine Länge in Umfangsrichtung aufweist, die sich über einen Drehwinkel von ≤ 270°, vorzugsweise≤ 180°, um eine Längsachse der Einbauspindel erstreckt.
3. Installationswerkzeug (60) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Mitneh- merkante durch einen radial inneren und einen radial äußeren Schenkel gebildet ist, die einen Winkel von≤ 90° einschließen.
4. Installationswerkzeug (60) gemäß Anspruch 3, in dem die Aufbiegeschulter einen radial einwärts und entgegen einer Eindrehrichtung R der Einbauspindel geneigten Steg aufweist, der i i di l ß d d Ei b i d l i Wi k l δ 90° i hli ß
5. Installationswerkzeug (60) gemäß Anspruch 4, in dem die Aufbiegeschulter krummlinig ausgebildet ist, die bezogen auf die Installationsspindel im Verlauf radial einwärts eine zunehmende Krümmung aufweist.
6. Installations Werkzeug (60) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem Aufbiegeschulter über den längenreduzierten Gewindegang integral mit der Mitnahmekante verbunden ist.
7. Ein Installations Werkzeug (60') für einen Drahtgewindeeinsatz, der eine zylindrische Wendel mit einer Mehrzahl von schraubenförmig gewickelten Windungen eines Drahts aufweist, in der eine erste Windung einen über einen .Biegebereich in ein Inneres der Wendel ragenden Mitnehmerzapfen mit Mitnehmerkerbe umfasst, wobei das Installationswerkzeug die folgenden Merkmale aufweist: a. eine drehbare Einbauspindel mit einem Antriebsende zum Drehen der Einbauspindel und einem Funktionsende zur Installation des Drahtgewindeeinsatzes, in der b. das Funktionsende einen ersten Gewindebereich mit einem ersten Kerndurchmesser und einen zweiten Gewindebereich mit einem zweiten Kerndurchmesser aufweist, wobei der erste Gewindebereich zwischen dem Antriebsende und dem zweiten Gewindebereich angeordnet ist, wobei der zweite Kerndurchmesser größer als der erste Kerndurchmesser ist, und wobei c. das Funktionsende in einem Gewindegang eine Vertiefung aufweist, die einen I linterschnitt für den Mitnehmerzapfen des Drahtgewindeeinsatzes in Eindrehrichtung bildet.
8. Installationswerkzeug (60') gemäß Anspruch 7, in dem die Vertiefung im ersten Gewindebereich angeordnet ist, vorzugsweise in einem Drehwinkel von 270° angrenzend an den zweiten Gewindebereich.
9. Installationswerkzeug (60') gemäß einem der Ansprüche 7 und 8, in dem der zweite Kerndurchmesser mindestens 0,1 % > als der erste Kerndurchmesser ist, vorzugsweise in einem Bereich von 0, 1 % bis 2 % größer als der erste Kerndurchmesser.
10. Installationswerkzeug (60') gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, in dem sich der zweite Gewindebereich über einen Drehwinkel von mindestens 180° um die Längsachse der Einbauspindel erstreckt.
1 1. Installationsverfahren eines Drahtgewindeeinsatzes mit zurückbiegbarem, nicht entfernbarem Mitnehmerzapfen und einer Mitnehmerkerbe mit Hilfe eines Installationswerkzeugs in einem Aufnahmegewinde eines Bauteils, das die folgenden Schritte aufweist: a. Aufspindeln oder Aufstrecken des Draht ge wi n deeinsatzes auf ein Funktionsende einer Einbauspindel des Installationswerkzeugs derart, dass die Mitnehmerkerbe formschlüssig an eine Mitnehmerkante oder eine radiale Vertiefung des Installationswerkzeugs koppelt und den Drahtgewindeeinsatz drehfest mit dem Installationswerkzeug verbindet, b. Einschrauben des Drahtgewindeeinssatzes in das Aufnahmegewinde durch Drehen der Einbauspindel in eine erste Drehrichtung, c. Zurückbiegen des Mitnehmerzapfens in das Aufnahmegewinde durch Drehen der Einbauspindel in eine zweite Drehrichtung und d. Ausspindeln oder Entfernen der Einbauspindel aus dem Drahtgewindeeinsatz mit zurückgebogenem Mitnehmerzapfen.
12. Installationsverfahren gemäß Anspruch 1 1 , das weiterhin aufweist: radiales Zurückbiegen des Mitnehmerzapfens durch eine Aufbiegeschulter oder einen zweiten Gewindebereich mit vergrößertem Kerndurchmesser im Vergleich zu einem ersten Gewindebereich am Funktionsende der Einbauspindel.
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