DE19740167A1

DE19740167A1 - Drahtgewindeeinsatz

Info

Publication number: DE19740167A1
Application number: DE19740167A
Authority: DE
Inventors: Klaus Kobusch
Original assignee: Boellhoff GmbH Verbindungs und Montagetechnik
Current assignee: Boellhoff GmbH
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1998-03-26
Also published as: AR008472A1; DE59706820D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Drahtgewindeeinsatz zum Einbau in eine Ge windebohrung eines Werkstückes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Solche Drahtgewindeeinsätze sind bekannt, z. B. aus US-A-2,363,789, EP-A-140 812 und EP-A-157 715. Regelmäßig muß der Außendurchmesser des zylindri schen Körpers etwas größer als der Außendurchmesser des Aufnahmegewindes im Werkstück gewählt werden, so daß der Einbau des Einsatzes in die Gewindeboh rung des Werkstückes unter einer Durchmesserverringerung der Drahtwendel er folgen muß und auf diese Weise dann durch die elastische Rückverformung der Drahtwendel ein fester Sitz in der Gewindebohrung erzielt wird. Um das Einschrau ben des Drahtgewindeeinsatzes in die Gewindebohrung zu erleichtern wird in be kannter Weise (EP-B 1-0 228 981) eine halbe Windung am Ende des zylindrischen Körpers radial nach innen eingezogen. Der kleinste Außendurchmesser des einge zogenen Abschnitts soll etwa gleich oder etwas größer als der zugehörige Außen durchmesser der Gewindebohrung sein. Ferner ist bei diesem bekannten Drahtge windeeinsatz der Drahtquerschnitt am Ende in bestimmter Weise verringert, um das Einschrauben zu erleichtern und Beschädigungen der Gewindebohrung zu vermei den. Nach US 2,152,681 ist der Außendurchmesser des eingezogenen Endabschnitts etwas geringer als der Außendurchmesser des Aufnahmegewindes. Der Umfangs winkel des eingezogenen Abschnitts beträgt wiederum 180°.

Trotzdem ist es bei den bekannten Drahtgewindeeinsätzen erforderlich, daß zum Einschrauben ein Spezialwerkzeug in Form einer Vorspannpatrone und einer Spindel verwendet wird, in die zunächst der Drahtgewindeeinsatz eingesetzt wird, um vor dem Einschrauben in die Gewindebohrung den Durchmesser des Einsatzes zu verringern. Ein solches Einbauwerkzeug ist beispielsweise in US-A-4,553,302 erläutert. Man kann zwar den Außendurchmesser verringern, um das Einschrauben zu erleichtern; dann jedoch ist der Festsitz gefährdet oder es werden einschlägige Vorschriften nicht eingehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Drahtgewindeeinsatz so aus zubilden, daß der Einbau in die Gewindebohrung erleichtert ist und insbesondere ohne ein Werkzeug erfolgen kann, das vor dem Einbau den Durchmesser des Draht gewindeeinsatzes verkleinert.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Gegensatz zu bekannten Drahtgewindeeinsätzen ist so eine Einführzone geschaffen, die sich aus der Endwindung (verringerter konstanter Außendurchmes ser) und dem Abschnitt der Durchmesserverringerung zusammensetzt und die ins gesamt über einen Umfangswinkel von insbesondere etwa 360° und darüber ver läuft. Schon bei einem Umfangswinkel von etwa 360° ist der Einbau ganz wesent lich erleichtert und kann vor allem auf die sogenannte Vorspannpatrone verzichtet werden, die den Drahtgewindeeinsatz vor dem Einbau auf einen kleineren Außen durchmesser bringt. So läßt sich das Einbauwerkzeug wesentlich vereinfachen. Die Endwindung mit dem verringerten und konstanten Außendurchmesser liegt konzen trisch zu dem zylindrischen Körper, so daß beim Aufsetzen auf das Einbauwerkzeug der Drahtgewindeeinsatz nicht verkantet, sondern vielmehr konzentrisch ausgerich tet ist. Damit ist das Einsetzen in das Aufnahmegewinde des Werkstückes erleich tert. Im übrigen besitzt die Endwindung ein geringes Übermaß, vorzugsweise von 0,1 mm, um das der verringerte Außendurchmesser der Endwindung größer ist als der Außendurchmesser des Aufnahmegewindes. So ist auch ein Einführen der Endwindung von Hand in das Aufnahmegewinde möglich. Das Übermaß der End windung stellt aber sicher, daß die Endwindung keinesfalls radial nach innen vor steht und dann beim Einsetzen der Schraube hinderlich wäre.

Nach dem Einsetzen des zylindrischen Körpers in das Aufnahmegewinde erfolgt das weitere Eindrehen mit einem einfachen Werkzeug unter Verringerung des Außendurchmessers des zylindrischen Körpers. Das Werkzeug kann beispiels weise ein größenmäßig abgestimmter Schraubendreher sein. Zum Ansetzen des Werkzeuges ist in bekannter Weise der Drahtgewindeeinsatz entweder mit einem Zapfen versehen, der nach dem Einbau abgeschlagen und ggf. entfernt wird, oder das Werkzeug greift mit einer Nase in eine Kerbe der Endwindung. Die erfindungs gemäß ausgebildete Einführzone ist vorzugsweise an jedem Ende des Drahtgewin deeinsatzes vorgesehen, so daß beim Einbau ein Ausrichten des Einsatzes entfallen kann, das dann nötig ist, wenn nur ein Ende des Einsatzes erfindungsgemäß ausge bildet ist.

Die Nennlänge des Gewindeeinsatzes vor dem Einbau ist in bekannter Weise etwas kürzer als nach dem Einbau in das Aufnahmegewinde. So ergeben sich vor der Montage Steigungswinkel des Drahtgewindeeinsatzes, die kleiner sind als im montierten Zustand. Bei sehr kleinen Steigungswinkeln des Drahtgewindeeinsatzes ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Einführzone über einen Umfangswinkel von mehr als 360° verläuft. Vorzugsweise wird zwischen der Endwindung und der Drahtwendel eine volle Zwischenwindung vorgesehen, deren Außendurchmesser zwischen dem konstanten Durchmesser der Endwindung und dem Durchmesser des zylindrischen Körpers liegt. Damit findet die Endwindung am Einbauwerkzeug eine Abstützung und kann nicht radial nach innen wandern und ggf. nach innen in den Drahtgewindeeinsatz eintreten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeich nung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Drahtgewindeeinsatz mit Zapfen,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Drahtgewindeeinsatz der Fig. 1,

Fig. 3 und 6 einen Schnitt der Gewindebohrung im Werkstück,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Drahtgewindeeinsatz mit Mitnehmerkerbe, und

Fig. 5 einen Längsschnitt im vergrößerten Maßstab durch eine Ein führzone am Ende des Drahtgewindeeinsatzes mit einer Zwischenwindung.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Drahtgewindeeinsatz 10 soll in eine Gewin debohrung vom Außendurchmesser D in einem Werkstück 12 gemäß Fig. 3 einge schraubt werden.

In bekannter Weise besteht der Drahtgewindeeinsatz 10 aus mehreren einzel nen Windungen, die zu einem zylindrischen Körper gewickelt sind, der einen Au ßendurchmesser d aufweist, der etwas größer als der Gewindedurchmesser D ist und davon abhängt, ob es sich um ein Gewinde mit Regelsteigung R oder mit Feinstei gung F handelt. Bei Regelsteigung des Gewindes ist der Außendurchmesser des Gewindeeinsatzes d_R gleich dem Außendurchmesser D des Aufnahmegewindes mal dem Faktor 1,05. Bei einem Gewinde mit Feinsteigung ist der Außendurchmesser d_F des Gewindeeinsatzes 10 gleich dem Außendurchmesser D mal dem Faktor 1,08.

In den Fig. 1 bis 4 ist außerdem eine Einführzone dargestellt, die sich um eine volle Umdrehung von etwa 360° erstreckt, also über mehr als 180° einen klei neren Außendurchmesser d₁ aufweist. Dies ist insbesondere aus der Stirnansicht der Fig. 1 erkennbar, wonach sich an eine Durchmesserverringerung zwischen 16 und 17 die Endwindung 15 anschließt und so die Einführzone über eine ganze Um drehung, also um etwa 360° hinweg erfolgt. Ausgehend vom Außendurchmesser d des zylindrischen Körpers bei 16 ist die Einführzone radial nach innen gekrümmt, bis nach einem Umfangswinkel von etwa 90° an der Stelle 17 der verringerte Au ßendurchmesser d₁ der Endwindung 15 erreicht ist. Anschließend bleibt dann der verringerte Außendurchmesser d₁ über mehr als 180° Umfangswinkel konstant, vor zugsweise über etwa 270°, so daß sich eine Einführzone von etwa 360° ergibt. Damit ist das Einführen in die Aufnahmebohrung erleichtert und der Drahtgewin deeinsatz bleibt konzentrisch ausgerichtet. Dabei beträgt der Außendurchmesser d₁ gleich dem Bohrungsdurchmesser D + 0,1 mm.

Im Bereich zwischen der Sollbruchstelle 20 und dem Ende 18 der Endwin dung 15, wo die Endwindung bogenförmig in den radialen Teil des Zapfens 19 übergeht, ist der Außendurchmesser noch weiter verringert, so daß sich ein Über gang zum radialen Teil des Zapfens 19 ergibt. Diese weitere Durchmesserverringe rung ist später beim Einschrauben einer Schraube in die mit dem Drahtgewindeein satz ausgekleidete Gewindebohrung 11 nicht hinderlich, weil der Zapfen 19 bis zur Sollbruchstelle 20 abgeschlagen wird.

Fig. 4 zeigt einen Drahtgewindeeinsatz, der in bekannter Weise mit einer Mitnehmerkerbe 21 versehen ist, in welche eine Klinke an einem nicht dargestellten Einbauwerkzeug greifen kann, um den Einsatz in die Gewindebohrung einzudrehen. Das vordere Ende 22 der Endwindung 15 verläuft leicht konisch, wie dies bekannt ist. Ansonsten ist die Endwindung 15 und die Durchmesserverringerung 16, 17 von insgesamt etwa 360° in der anhand der Fig. 1 erläuterten Weise ausgebildet, so daß der Gewindeeinsatz ebenfalls von Hand in die Gewindebohrung durch Drehen ein führbar ist, bis der dem Einführende diametral gegenüberliegende Abschnitt der Endwindung 15 sich an der Gewindebohrung im Werkstück abstützt und damit der Einsatz in die Gewindebohrung eingeführt ist, worauf das weitere Eindrehen mit einem passenden Werkzeug erfolgt, das in die Kerbe 21 greift.

Auch wenn dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann natürlich auch das andere Ende des zylindrischen Körpers mit einer gleich ausgebildeten Endwin dung 15 versehen sein.

Fig. 5 zeigt im Schnitt ein Ende eines Drahtgewindeeinsatzes 10′ mit einer Einführzone, die aus einer Endwindung 15 mit dem Außendurchmesser d₁ und einer Zwischenwindung 23 mit dem Außendurchmesser d_F1 bei einem Gewinde mit Feinsteigung F besteht. Die- Drahtwendel hat den Außendurchmesser d_F. Ferner ist der Steigungswinkel α der Windungen im nicht eingebauten Zustand angegeben. Die Zwischenwindung 23 kann ebenfalls eine volle Windung von etwa 360° sein, so daß sich insgesamt der Umfangswinkel für Einführzone mit Endwindung 15 und Zwischenwindung 23 zu etwa 720° entsprechend einer Endwindung 15 mit etwa 270° zuzüglich der Durchmesserverringerung über die Zwischenwindung 23 hinweg von etwa 450° ergibt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Damit können sich die Win dungen der Einführzone beim Einbau in jedem Fall aufeinander abstützen.

Es ergibt sich folgende Zuordnung für Regel- und Feingewinde:
Außendurchmesser d₁ der Endwindung = D des Aufnahmegewindes + 0,1 mm.

Für Feingewinde gilt:
Außendurchmesser d_F1 der Zwischenwindung 23 = D × 1,05
Außendurchmesser d_F des zylindrischen Körpers = D × 1,08.

Ist eine Zwischenwindung 23 auch bei einem Gewinde mit Regelsteigung notwendig, so gilt:
Außendurchmesser d_R1 der Zwischenwindung 23 = D × 1,03
Außendurchmesser d_R des zylindrischen Körpers = D × 1,05.

Claims

1. Drahtgewindeeinsatz zum Einbau in eine Gewindebohrung eines Werk stückes, bestehend aus einem zylindrischen Körper mit mehreren schraubenförmig gewickelten Windungen und mindestens einer Endwindung, die ausgehend vom Außendurchmesser des zylindrischen Körpers radial nach innen verläuft, wobei der verringerte Außendurchmesser d₁ der Endwindung etwas größer als der Außen durchmesser D der Gewindebohrung im Werkstück ist, und mit einem Mitnehmer an mindestens einer Endwindung zum Ansetzen eines Werkzeuges zum Einschrau ben des Drahtgewindeeinsatzes in die Gewindebohrung, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Durchmesserverringerung (16, 17) die Endwindung (15) über einen Umfangswinkel von mindestens 180° mit dem verringerten und konstan ten Außendurchmesser d₁ verläuft.

2. Drahtgewindeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserverringerung (16, 17) vom Außendurchmesser d des zylindrischen Körpers auf den verringerten, konstanten Außendurchmesser d₁ der Endwindung (15) über einen Umfangswinkel von etwa 90° verläuft.

3. Drahtgewindeeinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserverringerung und der verringerte Außendurchmesser d₁ der Endwindung (15) sich insgesamt über einen Umfangswinkel von etwa 360° er strecken.

4. Drahtgewindeeinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser d_R der Windungen des zylindrischen Körpers für eine Regelstei gung R des Gewindes gleich dem Außendurchmesser D des Aufnahmegewindes multipliziert mit dem Faktor 1,05 ist.

5. Drahtgewindeeinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser d_F der Windungen des zylindrischen Körpers für eine Feinstei gung F des Gewindes gleich dem Außendurchmesser D des Aufnahmegewindes multipliziert mit dem Faktor 1,08 ist.

6. Drahtgewindeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserverringerung vom Außendurchmesser d des zylindrischen Körpers auf den verringerten, konstanten Außendurchmesser d₁ der Endwindung (15) über einen Umfangswinkel von bis zu 450° verläuft.

7. Drahtgewindeeinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser d_R1 der zwischen der Endwindung und dem Außendurchmesser d_R des zylindrischen Körpers liegenden Windung (23) für eine Regelsteigung R des Gewindes gleich dem Außendurchmesser D des Aufnahmegewindes multipliziert mit dem Faktor 1,03 ist.

8. Drahtgewindeeinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser d_F1 der zwischen der Endwindung und dem Außendurchmesser d_F des zylindrischen Körpers liegenden Windung (23) für eine Feinsteigung F des Gewindes gleich dem Außendurchmesser D des Aufnahmegewindes multipliziert mit dem Faktor 1,05 ist.

9. Drahtgewindeeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der verringerte, konstante Außendurchmesser d₁ der Endwindung gleich dem Außendurchmesser D der Gewindebohrung (11) im Werkstück +0,1 mm beträgt.

10. Drahtgewindeeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Mitnehmer von einer Mitnehmerkerbe am Ende der Endwindung gebildet ist.

11. Drahtgewindeeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Mitnehmer von einem am Ende der Endwindung radial nach innen gebogenen Zapfen (19) gebildet ist und daß zwischen einer Soll-Bruchstelle (20) zum Abschlagen des Zapfens und dem radial verlaufenden Teil des Zapfens die Endwindung vom verringerten Außendurchmesser ausgehend radial nach innen ge krümmt ist.