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Um den Zusammenbau von Bauteilen, wie beispielsweise dünne
Metailpaneele, zu erleichtern, ist es bekannt, in einem
dünnen Paneel ein zur Halterung von Schrauben geeignetes Loch
dadurch zu schaffen, daß in einem zweckdienlichen Loch in dem
Paneel eine sogenannte Einsatzmutter oder Gewindeeinsatz
eingebaut wird.
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Die Einsatzmutter oder Gewindeeinsatz bietet eine
Umfangsfläche oder -flächen, die ein Loch definieren, in welche eine
mit Gewinde versehene Schraube oder Bolzen eingeführt und
durch Eingriff mit der Umfangsfläche oder -flächen gehalten
werden kann. Die Umfangsfläche oder -flächen sind
üblicherweise, jedoch nicht notwendigerweise mit Gewinde versehen
oder auf andere Art geformt, um mit dem Gewinde der Schraube
oder des Bolzens in gegenseitigen Eingriff zu gelangen. Wenn
es jedoch beabsichtigt ist, daß die Umfangsfläche durch eine
selbstgewindeschneidende Schraube gegriffen werden soll,
können die Umfangsfläche oder -flächen glatt sein, und man ver-,
läßt sich dann auf die selbstgewindeschneidende Schraube, um
zweckdienliche Mittel zu schneiden oder zu formen, die für
den gegenseitigen Eingriff dieser Oberflächen sorgen.
Folglich wird der Ausdruck "Einsatz" im folgenden verwendet, um
allgemein eine Einsatzmutter oder einen Gewindeeinsatz zu
beschreiben, unabhängig davon, ob dessen Umfangsfläche oder
- flächen glatt oder mit Gewinde versehen oder auf andere Weise
geformt sind, um in gegenseitigen Eingriff mit dem Gewinde:
der Schraube oder des Bolzens zu gelangen.
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Folglich kann ein zweiter Bauteil mit einem Loch mittels
einer Schraube oder eines Bolzens in Verbindung mit dem Einsatz
an dem ersten Bauteil, in welchem der Einsatz eingebaut ist,
befestigt werden.
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Wenn ein hohes Drehmoment auf die Schraube aufgebracht werden
muß, und insbesondere wenn die Schraube entfernt und ersetzt
werden muß, ist es erforderlich, einen hohen Widerstand gegen
eine Relativdrehung zwischen dem Einsatz und dem ersten
Bauteil vorzusehen. Es ist bekannt, das Äußere des Einsatzes und
des Loches in dem Bauteil in polygonaler Gestalt,
beispielsweise hexagonal oder quadratisch, auszubilden.
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Eine Einsatzmutter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist
beispielsweise aus der EP-A-0 369 327 bekannt.
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Das Problem besteht darin, einen Einsatz zu schaffen, welcher
einfach (und folglich wirtschaftlich) im Aufbau und der
Herstellung ist, leicht einbaubar und robust ist, und es
ermöglicht, daß die Schraube entfernt und ersetzt werden kann,
ohne daß dadurch ein merklicher Verlust der Haltekraft
eintritt.
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Ferner war es in der Vergangenheit notwendig, erst den
Einsatz in dem ersten Bauteil in einem Vorgang einzubauen, dann
zweitens einen zweiten Bauteil anzuordnen und drittens eine
Schraube durch den zweiten Bauteil in den Einsatz
hineinzudrehen.
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Durch die Erfindung wird eine Einsatzmutter zur Verwendung in
einem Paneel mit einem Loch zweckdienlicher Form geschaffen,
wobei die Einsatzmutter einen Schaft und einen radial
vergrößerten, vorgeformten Kopf an einem Ende des Schaftes
aufweist, der Einsatz eine Bohrung hat, die sich in
Längsrichtung durch den Kopf und den Schaft erstreckt, wobei der
Schaft im Querschnitt eine polygonale Außenform und im
wesentlichen gleichbleibende Außenabmessungen über seine Länge
aufweist, und mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen ist,
die sich in Längsrichtung in Richtung des Kopfes von dem vom
Kopf entfernt liegenden Ende des Schaftes und radial nach
außen von der Bohrung erstrecken, wodurch mindestens ein Teil
des Schaftes in eine Vielzahl sich in Längsrichtung
erstrekkender Schenkel unterteilt ist, von denen jeder eine Wurzel
beläßt, die einstückig mit dem Rest des Einsatzes an oder in
der Nähe des Kopfes verbunden ist, wobei jeder Schenkel eine
Gewindeeingriffsoberfläche in der Bohrung darbietet und jeder
Schenkel eine Dicke in einer Richtung radial zur Bohrung
aufweist, die in einem von dem Kopf entfernt liegenden Abschnitt
des Schenkels zunimmt im Vergleich zu der Dicke des Schenkels
nahe dem Kopf, wodurch die Bohrung verengt ist, welcher
dadurch gekennzeichnet ist, daß der Einsatz aus einem
Zwischenrohling geformt wurde, welcher einen Kopf und einen Schaft
aufweist, der eine Vielzahl von um den Umfang im Abstand
durch radiale und in Längsrichtung erstreckende Schlitze im
Abstand gehaltene Schenkel aufweist, welche radial innere
Gewindeeingriffsoberflächen aufweisen, die im wesentlichen
gleichmäßige Abstände über ihre Länge aufweisen und ferner
radial äußere Außenflächen, welche nach außen von ihren
Kopfenden bis zu den vom Kopf entfernt liegenden Enden
fortschreitend ansteigen, wobei der Einsatz aus dem Rohling
dadurch geformt wurde, daß die Schenkel um ihre nahe dem Kopf
liegenden Enden radial verformt wurden, bis das Äußere des
Schaftes im Querschnitt über seine Länge im wesentlichen
gleichbleibende Abmessungen aufweist.
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Vorzugsweise nimmt die radiale Dicke jedes Schenkels
fortschreitend von einer Position an der Wurzel des Schenkels
nahe dem vorgeformten Kopf in Richtung des entfernten Endes des
Schenkels zu.
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Die Gewindeeingriffsflächen der Bohrung können mit
zweckdienlichen Schraubengewinden vorgeformt sein, oder diese können
weggelassen sein, und es kann eine selbstgewindeschneidende
Schraube verwendet werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine
Einsatzmutter der oben genannten Art aus einem Zwischenrohling
geformt, welcher eine Vielzahl durch radiale und axial
verlaufende Schlitze um den Umfang im Abstand gehaltene Schenkel,
aufweist, bei dem die radialen Innenflächen der Schenkel
Teile eines Schraubengewindes von im wesentlichen
gleichbleibenden Durchmesser über ihre Länge tragen, um die radialen
Außenflächen der Schenkel nach außen von ihren Kopfenden zu den
von dem Kopf entfernt liegenden Enden fortschreitend
ansteigen, wobei die Schenkel dann radial um ihre nahe dem Kopf,
liegenden Enden verformt wurden, bis das Äußere des Schaftes,
einen im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt über seine
Länge aufweist.
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Die Erfindung schließt ein Befestigungselement mit einer
Einsatzmutter der oben genannten Art in Kombination mit einer
Schraube ein, welche in Eingriff mit den
Gewindeeingriffsflächen der Mutter in einem derartigen Maße steht, daß die
Schraube und die Mutter miteinander in Preßpassung stehen,
die Schenkel jedoch nicht merklich auseinandergedrückt sind.
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Bevorzugt steht der Kopf der Schraube oder eine nahe dem Kopf
auf der Schraube angeordnete Scheibe radial erheblich über
den Kopf des Einsatzes vor, wodurch das Befestigungselement
verwendbar ist, an einem Paneel mit einem polygonalen Loch
der oben genannten Art befestigt zu werden, wobei ein zweiter
Bauteil mit einem Loch vorgesehen ist, dessen Loch das
polygonale Loch überlagert, und eine Größe und Form aufweist, die
derart ist, daß der Kopf des Einsatzes in das Loch eindringen
kann, wobei jedoch der oben erwähnte Schraubenkopf oder
Scheibe nicht in das Loch eintreten kann, und wobei die
Befestigung des Bauteils an dem Paneel dadurch erreicht wird, daß
der Schaft des Einsatzes durch beide Löcher eingeführt wird,
bis der Kopf des Einsatzes an dem Paneel anliegt, und daß
dann die Schraube gedreht wird, um den Einsatz in den Paneel
in der oben beschriebenen Weise zu befestigen und
gleichzeitig den Bauteil an dem Paneel festzuklemmen.
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Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung wird im
folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt:
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Figur 1 einen axialen Längsschnitt durch einen Einsatz;
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Figur 2 eine Endansicht des Einsatzes;
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Figur 3 eine Seitenansicht des Einsatzes;
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Figuren 4, 5 und 6 den Figuren 1, 2 und 3 entsprechende
Ansichten, welche jedoch einen Zwischenrohling zeigen, aus dem
der Einsatz gemäß Figuren 1, 2 und 3 geformt wurde;
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Figur 7 eine perspektivische, auseinandergezogene Ansicht
eines Befestigungselementes mit einem Einsatz und einer
Schraube und zwei Paneele, die mittels des Befestigungselementes
miteinander verbunden werden sollen;
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Figur 8 eine Ansicht, welche die beiden Paneele und das zu-
sammengebaute Befestigungselement kurz vor dem Einführen
durch die Paneele zeigt;
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Figur 9 eine Ansicht ähnlich Figur 8, welche jedoch das in
die Paneele eingesetzte Befestigungselement kurz vor dem
Einbau zeigt, und
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Figur 10 eine Ansicht ähnlich Figur 9, welche jedoch das
Befestigungselement im eingebauten Zustand zeigt und beide
Paneele aneinander befestigt sind.
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Unterbezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 ist die
Einsatzmutter 11 dieses Ausführungsbeispiels aus verzinktem Stahl
hergestellt und weist einen Schaft 12 und einen radial
vergrößerten Kopf 13 an einem Ende auf, welcher einstückig mit dem
Schaft ausgebildet ist. Der Kopf 13 ist in Form eines
zylindrischen Flansches gleichbleibender Dicke und kreisförmiger
Draufsicht. Der Schaft besteht aus vier in Längsrichtung
verlaufenden Schenkeln 14, die jeweils an einem Ende mit dem
Kopf verbunden sind. Jeder Schenkel weist eine im
wesentlichen flache Außenfläche 15 im rechten Winkel zum Kopf 13 auf,
welche gleichzeitig im rechten Winkel zu den Außenflächen 15
der beiden benachbarten Schenkel steht. Diese vier Flächen 15
bilden somit den Schaft, welcher im wesentlichen einen
quadratischen Außenquerschnitt aufweist, der über die Länge des
Schaftes im wesentlichen gleichbleibende Abmessungen
aufweist.
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Der Einsatz weist eine Bohrung 16 auf, die sich durch dessen
Länge erstreckt, d.h. sowohl durch den Kopf 13 als auch durch
den Schaft 12. Die vier Schenkel 14 weisen nach innen
weisende Gewindeeingriffsflächen auf, die in die Bohrung 16 weisen.
In diesem Beispiel sind diese Gewindeeingriffsflächen mit
Schraubengewinden 17 vorgeformt, um den gewindemäßigen
Eingriff mit einer zweckdienlichen Schraube oder Bolzen zu
erleichtem, welche in die Bohrung eingesetzt werden kann.
Alternativ jedoch können die Schraubengewinde 17 weggelassen
werden, die Gewindeeingriffsflächen der Schenkel 14 ohne
Gewinde ausgeführt werden und mit einer zweckdienlichen
selbstgewindeschneidenden Schraube in Eingriff gelangen.
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Ein Abschnitt 18 der Bohrung in dem Kopf 13 weist einen
gleichbleibenden Durchmesser auf. Die radiale Dicke der
Schenkel 14 nimmt jedoch fortschreitend vom Kopf weg zu, so
daß die Bohrung 16 hierdurch verengt ist. Somit nimmt im
Abschnitt 19 der Bohrung in den Schenkeln 14 des Schaftes
fortschreitend der Durchmesser vom Übergang zwischen dem Kopf und
dem Schaft 13 zu dem entfernten freien Ende des Schaftes ab,
wie dies in Figur 1 gezeigt ist. Die Außenfläche 15 jedes
Schenkels ist im wesentlichen in der Gestalt trapezförmig und
ihre Breite ist am freien Ende größer als ihre Breite an der
Stelle, wo sie in den Kopf 13 übergeht. Die Endfläche 20
jedes Schenkels ist ebenfalls in der Gestalt trapezförmig,
wobei ihre Breite an der radial außenliegenden Kante (wo sie in
die Außenfläche 15 übergeht) größer ist als ihre Breite an
ihrer radial innenliegenden Kante (wo sie in das Ende der
Bohrung 16 übergeht). Jede Endfläche 20 ist geringfügig
bezüglich einer im rechten Winkel zur Bohrung stehenden Ebene
geneigt, wie dies in Figur 1 gezeigt ist. Jeder Schenkel
14ist durch einen sich verjüngenden Spalt 21 vom nächsten
Schenkel getrennt, wobei der Spalt am Kopf 13 seine maximale;
Breite aufweist, und in Richtung der freien Enden der
Schenkel fortschreitend abnimmt, wo sich dann benachbarte Schenkel
in einer Linienberührung treffen.
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Der Einsatz wird aus einem Zwischenrohling geformt, welcher
in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellt ist, wobei
entsprechende Teile des Zwischenrohlings mit entsprechenden
Bezugszeichen mit dem Zusatz "a" versehen wurden. Der Rohling 11a ist
allgemein ähnlich dem Einsatz 11 insofern, daß er einen Kopf
13a, eine Bohrung 16a und vier Schenkel 14a aufweist. In dem
Rohling 11a ist jedoch die Bohrung 16a mit gleichbleibendem
Durchmesser über ihre Länge ausgeführt, so daß die
Gewindeeingriffsflächen der Schenkel über ihre Länge im wesentlichen
gleiche Abstände aufweisen. Die vier Schenkel 14a sind
voneinander durch einen Schlitz 21a gleichbleibender Dicke im
Abstand gehalten, welcher sich in Längsrichtung und radial,
zur Bohrung 16a erstreckt. Da die Dicke jedes Schenkels 14
vom Kopf 11a (wie beim Einsatz 11) fortschreitend zunimmt,
ist die Außenfläche 15a jedes Schenkels 14a fortschreitend.
nach außen von ihrem Kopfende in Richtung der vom Kopf
entfernt liegenden Enden ansteigend ausgebildet. Der Rohling
wird in dieser Form hergestellt, da es vergleichsweise
einfach ist, die Bohrung 16a mit gleichbleibendem Querschnitt
uber ihre Länge herzustellen. Der Rohling 11a wird in den
Einsatz 11 umgeformt, indem die vier Schenkel 14a radial nach
innen um ihre nahe dem Kopf 13a liegenden Enden verformt
werden, bis ihre Außenflächen in rechten Winkeln zu dem Kopf
stehen, und das Äußere des durch die Schenkel geformten
Schaftes über ihre Länge im wesentlichen gleichbleibend ist,
wobei die Seitenflächen benachbarter Schenkel sich an ihren
freien Enden treffen. Der Rohling wird dann verzinkt (oder
erhält eine andere zweckdienliche Oberflächenbehandlung)
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Der in den Figuren 1, 2 und 3 veranschaulichte Einsatz kann
durch Einführen in ein zweckdienliches quadratisches Loch (in
welchem der Schaft in Spielpassung sitzt) in ein Paneel
verwendet werden, bis der Kopf 13 an der Vorderfläche anliegt,
wonach eine zweckdienliche Schraube in die Bohrung eingedreht
wird. Dies würde die Bohrung 16 in einen im wesentlichen,
gleichbleibenden Durchmesser rückverformen, so daß die
Schenkel 14 radial auseinandergedrückt werden, um einen Blindkopf
zu bilden. Das Paneel ist folglich zwischen dem vorgeformten
Kopf und dem Blindkopf des Einsatzes eingeklemmt und die
Schraube kann dann herausgedreht und entfernt werden, falls
dies erwünscht ist. Der eingebaute Einsatz bildet so ein mit
Gewinde versehenes Loch in dem Paneel. Der Einsatz kann
ferner verwendet werden, um zwei oder mehrere Paneele von
zweckdienlicher Gesamtdicke miteinander zu verbinden.
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In vorteilhafter Weise kann der Einsatz mmit einer
zweckdienlichen Schraube vorher zusammengefügt werden, um ein
Befestigungselement zu schaffen, welches als bequeme Einheit
gehandhabt und verwendet werden kahn. Ein Beispiel ist in den
Figuren 7 und 8 veranschaulicht. Eine zweckdienliche Schraube 22
mit einem Schaft 23 (welcher ein zweckdienliches Gewinde
aufweist, um mit dem Gewinde in der Einsatzbohrung in Eingriff
zu gelangen) wird vorher mit dem Einsatz zusammengefügt,
indem
sie miteinander verschraubt werden, bis das Vorderende
der Schraube in Preßpassung mit den Gewindeflächen der
Einsatzschenkel steht und zwar in einem derartigen Maße, daß die
Schraube in dem Einsatz gehalten wird, die Schenkel jedoch
nicht merklich auseinandergedrückt sind (Figur 8). Der Schaft
23 der Schraube 22 ist bei 24 am Vorderende verjüngt
ausgebildet (Figur 7), um einen derartigen Eingriff zu
unterstützen und ebenfalls das anschließende Reindrehen der Schraube,
um die Schenkel auseinanderzudrücken.
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In diesem Beispiel weist die Schraube 22 einen Kopf auf,
welcher zusätzlich zu der Tatsache, daß er einen hexagonalen
oder Antriebsabschnitt 25 für Schraubenschlüssel aufweist,
ferner mit einem vergrößerten Kopf 30 nahe dem Schaft 23
versehen ist. (Tatsächlich stellt der Flansch 30 eine einstückig
mit dem Schraubenkopf ausgebildete Scheibe dar und kann
alternativ als getrennte Scheibe vorgesehen sein, falls dies
erwünscht ist.) Der wichtige Punkt besteht darin, daß der
Durchmesser des Kopfflansches 30 der Schraube erheblich
größer ist als der Durchmesser des Kopfes 13 des Einsatzes 11.
Das Befestigungselement kann dadurch verwendet werden, um
lösbar zwei Paneele 26, 27 miteinander zu verbinden, wie dies
in den Figuren 7, 8, 9 und 10 dargestellt ist, und zwar mit
einem einzigen Einbauvorgang, was im folgenden beschrieben
wird.
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Das hintere Paneel 26 ist mit einem quadratischen Loch 28
versehen, welches Spielpassung auf dem quadratischen Schaft
12 des Einsatzes 11 aufweist. Das vordere Paneel 27 ist mit
einem kreisförmigen Loch 29 versehen, dessen Durchmesser
großer ist als der Kopf 13 des Einsatzes 11, jedoch kleiner ist
als der des Flansches 30 der Schraube 22. Das vordere Paneel
27 ist ferner geringfügig dicker als die Dicke des
Einsatzkopfes 13. Wie in den Figuren 8 und 9 gezeigt, sind die
Paneele 26 und 27 derart angeordnet (können anfänglich einen
geringeren Abstand aufweisen), daß die beiden Löcher 28 und
29 miteinander fluchten. Das Befestigungselement wird dann
durch die Löcher derart eingeführt, daß der Schaft 12 des
Einsatzes in das quadratische Loch 28 eintritt und hinter
diesem vorsteht, wobei der Kopf 13 des Einsatzes in Berührung
mit der Vorderfläche des hinteren Paneels 26 steht und in dem
Loch 39 auf dem vorderen Paneel 27 liegt, wie dies in Figur 9
gezeigt ist. Die Schraube 22 wird dann mittels eines
zweckdienlichen Werkzeugs, wie beispielsweise einem
preßluftgetriebenen Schrauber, der auf ihren hexagonalen Kopf 25
aufgesetzt ist, gedreht. Durch diesen Vorgang wird sowohl der
Einsatz 11 permanent in dem hinteren Paneel 26 (in der zuvor
beschriebenen Weise) eingebaut und gleichzeitig die Schraube in
den Einsatz eingeschraubt, um das vordere Paneel 27 an dem
hinteren Paneel 26 zu befestigen, wie dies in Figur 10
gezeigt ist. Das vordere Paneel 27 kann von dem hinteren Paneel
dadurch entfernt werden, daß die Schraube 22 aus dem Einsatz
11 herausgedreht wird, wonach die Schraube später wieder
den Einsatz eingeschraubt werden kann.
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Anstelle, daß der Schaft eine quadratische polygonale Form im
Querschnitt mit vier Schenkeln aufweist, könnte er
beispielsweise drei Schenkel, was zu einem Dreieck führt, oder sechs
Schenkel aufweisen, was zu einem Dreieck führt oder sechs
Schenkel aufweisen, die zu einer hexagonalen Form führen.
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Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der oben
beschriebenen beispielhaften Ausführungsform beschränkt.