DE10253448A1

DE10253448A1 - Gewindeeinsatz

Info

Publication number: DE10253448A1
Application number: DE2002153448
Authority: DE
Inventors: Gunter Schroeter
Original assignee: Mark Metallwarenfabrik & Co KG GmbH; Mark Metallwarenfabrik & GmbH; Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-11-16
Filing date: 2002-11-16
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-17
Also published as: DE10253448B4

Abstract

Bei einem Gewindeeinsatz für ein aus einem gießfähigen Material hergestelltes Bau-, insbesondere Kunststoffteil (7), bestehend aus einem hülsenförmig tiefgezogenen, in das Bauteilmaterial eingebetteten Gewindeelement (1) mit einem am Schaftabschnitt (3) wulstförmig erweiterten Bundabschnitt (4) und einem einstückig angeformten, über den Schaftabschnitt radial auskragenden Flanschabschnitt (5) am bauteilaußenseitigen Endbereich des Gewindeelements wird eine hochgradig lastfeste Verankerung des Gewindeelements und eine exakte Zentrierung des mit dem Bauteil (7) verschraubten Anbauteils (20) erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Flanschabschnitt bündig zur Bauteiloberfläche (11) in das Bauteilmaterial eingebettet und randseitig mit einer formschlüssig in das Bauteilmaterial eingreifenden Drehsicherung (17) versehen ist und am Flanschabschnitt (5) hochgebogene Zentrierlaschen angeformt sind oder der flanschseitige Endbereich des Schaftabschnitts (3) im Durchmesser erweitert und in diesen eine in eine entsprechende Aufnahmeöffnung (21) des über das Gewindeelement mit dem Bauteil (7) verschraubten Anbauteils (20) eingreifende Zentrierhülse (19) eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gewindeeinsatz für ein aus einem gießfähigen Material hergestelltes Bau-, insbesondere Kunststoffteil, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, für die Schraubverbindung eines Spritzgussteils, welches aus einem Material geringer Gewindefestigkeit, also etwa Kunststoff, besteht, zylindrische Gewindehülsen einzusetzen, die in das Spritzgussteil miteingegossen werden und an ihrer Mantelfläche zur Erhöhung der Haftfestigkeit geriffelt oder genutet sind. Derartige Gewindehülsen, die zumeist als Drehteile aus Messing gefertigt werden, sind jedoch in vielen Anwendungsfällen, sei es aus Gewichts- oder Kostengründen oder weil ihre Anbindung am Spritzgussteil für die eingeleiteten Belastungen nicht ausreicht, nicht oder nur in begrenztem Umfang einsetzbar.

Hingegen sind die aus der AT-B-406 410 bekannten Gewindeelemente der eingangs genannten Art in gewichts- und kostengünstiger Weise als hutförmig tiefgezogene Blechteile gefertigt, derart, dass der zylindrische Schaftabschnitt des Gewindeelements am bauteilinneren Ende wulstförmig aufgeweitet und an seinem offenen, einschraubseitigen Ende mit einem einstückig angeformten, radial auskragenden Flanschabschnitt versehen ist, so dass diese Gewindeelemente große Haftungsflächen zu dem umschließenden Bauteilmaterial besitzen und der Flanschabschnitt eine großflächige Auflage für das damit verschraubte Gegenbauteil bildet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gewindeeinsatz der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die Einbausicherheit und vor allem die Verankerung des Gewindeelements im Bauteilmaterial weiter verbessert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Gewindeeinsatz gelöst.

Erfindungsgemäß werden durch die bündige Einbettung in Verbindung mit der nicht-rotationssymmetrischen Außengeometrie des Flanschabschnitts eine deutlich verbesserte Anbindung und vor allem eine hochgradig drehfeste, formschlüssige Verkoppelung des Gewindeelements mit dem Bauteilmaterial erreicht, so dass das Gewindeelement selbst unter der Wirkung hoher Ausziehkräfte und/oder Anzugsmomente sicher im Bauteil verankert bleibt, mit dem zusätzlichen Effekt, dass aufgrund des stufenlosen Übergangs zwischen der Sitzfläche des Flanschabschnitts und dem angrenzend umspritzten oder umgossenen Bauteilmaterial ein glattflächig spaltfreier Zusammenbau der miteinander verschraubten Bauteile ermöglicht wird.

Nach einem weiteren wesentlichen Aspekt der Erfindung übernimmt der Gewindeeinsatz gleichzeitig auch eine exakte gegenseitige Ausrichtung der miteinander verschraubten Bauteile. Zu diesem Zweck sind entweder am Flanschabschnitt hochgebogene Zentrierlaschen angeformt, die in eine entsprechende Durchgangsbohrung des über das Gewindeelement mit dem Bauteil verschraubten Gegenbauteils eingreifen, oder das Gewindeelement besitzt im einschraubseitigen Endbereich einen erweiterten Innendurchmesser zur Aufnahme einer in das Gegenbauteil eingreifenden Zentrierhülse.

Die formschlüssige Drehsicherung am Außenrand des Flanschabschnitts wird vorzugsweise durch eine polygonale oder gezackte Außenkontur oder durch randseitige, in Umfangsrichtung verteilte Aussparungen des Flanschabschnitts bewirkt. Wahlweise oder zusätzlich sind am Flanschabschnitt in Umfangsrichtung verteilte, schräg nach unten abgebogene und vom Bauteilmaterial umschlossene Sicherungslaschen angeformt, durch die zusätzlich zu einer Verdrehsicherung auch eine formschlüssige Ausziehsicherung im Flanschbereich des Gewindeeinsatzes erreicht wird.

Gewünschtenfalls kann das Gewindeelement das Bauteil vollständig durchsetzen und dann an seinem dem Flanschabschnitt gegenüberliegenden Ende unverschlossen sein, um einen freien Durchtritt des mit dem Gewindeelement verschraubten Gewindebolzens zu ermöglichen, vorzugsweise ist der Schaftabschnitt des Gewindeelements jedoch vollständig in das Bauteilmaterial eingebettet und dann am bauteilinneren Ende verschlossen, wodurch die Haftungsfläche zwischen Gewindeelement und Bauteil vergrößert und beim Umspritzen oder Umgießen ein Eindringen von Bauteilmaterial wirksam verhindert wird.

Im Hinblick auf eine verbesserte formschlüssige Drehsicherung und vergrößerte Haftfläche zwischen Gewindeelement und Bauteil empfiehlt es sich schließlich, den Bundabschnitt an seiner Außenkontur ebenfalls polygonal oder gezackt auszubilden und/oder den Schaftabschnitt des Gewindeelements mit einer Längs- oder Kreuzriffelung zu versehen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1a-e einen Gewindeeinsatz nach der Erfindung im Längsschnitt (a), in der Aufsicht (b) und im Schnitt längs der Linie I-I (c);
2a-e eine der 1 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
3 ein Formwerkzeug zur Herstellung eines Kunststoffteils mit einem integral in dieses eingebetteten Gewindeeinsatz; und
4 den Gewindeeinsatz gemäß 2 nach dem Verschrauben des Bau- und mit dem Gegenbauteil.
Der in den Fig. dargestellte Gewindeeinsatz ist als einstöckig aus einem Stahlblech tiefgezogenes, hülsenförmiges Gewindeelement 1 mit einem zylindrischen, mit einem Innengewinde 2 versehenen Schaftabschnitt 3 ausgebildet, welcher an seinem bauteilinneren, verschlossenen Ende einen wulstförmig erweiterten Bund 4 aufweist und an seinem einschraubseitigen, offenen Ende in einen radial auskragenden Flanschabschnitt 5 mit einer großflächigen Sitz- oder Anlagefläche 6 übergeht.
Eingebettet ist das Gewindeelement 1 in das zugehörige, aus einem gießfähigen Material, etwa Kunststoff, hergestellte Bauteil 7 in der Weise, dass in das Formwerkzeug 8 (3) zunächst das Gewindeelement 1 auf einem werkzeugfesten Passstift 9 positioniert und z.B. magnetisch mit dem Flanschabschnitt 5 bündig zur Formfläche 10 des Formwerkzeugs 8 fixiert wird, woraufhin das Formwerkzeug 8 geschlossen und mit dem Bauteilmaterial befällt wird. In dem so gefertigten Bauteil 7 ist das Gewindeelement 1 als integraler, vom Bauteilmaterial umschlossener oder umspritzter Bestandteil enthalten.
Zur formschlüssig drehsicheren Verankerung des Gewindeelements 1 im Bauteil 7 besitzt der bündig in das Bauteilmaterial eingebettete Flanschabschnitt 5 gemäß 1b eine polygonale (sechseckige) Außenkontur 12 und wahlweise, zur Verstärkung des Drehsicherungseffekts vorzugsweise jedoch zusätzlich randseitige Aussparungen 13. Der drehsichere Formschluss im Bereich des bauteilinneren Endes wird nach 1c durch eine ebenfalls polygonale Außenkontur 14 des wulstförmigen Bundes 4 bewirkt.
Das Gewindeelement 1 nach 2, wo die der 1 entsprechenden Teile durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind, zeigt weitere Ausführungsarten einer außenrandseitigen, formschlüssigen Drehsicherung. So ist der Bundbereich 4 mit einer gezackten anstelle einer polygonalen Außenkontur 15 und der Schaftabschnitt 3 an seiner Mantelfläche mit einer Längsriffelung 16 (2c) versehen, und am Flanschabschnitt 5 sind zusätzlich zur bündigen Einbettung und polygonalen Außenkontur 12 des Flanschabschnitts 5 randseitig schräg nach unten abgebogene, vom Bauteilmaterial umschlossene Sicherungslaschen 17 angeformt, welche außer einer dreh- auch eine ausziehsichere Verankerung des Flanschabschnitts 5 im Bauteilmaterial bewirken.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal sind bei dem Gewindeelement 1 gemäß 1 am Flanschabschnitt 5 nach oben umgebogene Zentrierlaschen 18 angeformt, während das Gewindeelement 1 nach 2 im einschraubseitigen Endbereich einen erweiterten Innendurchmesser zur Aufnahme einer Zentrierhülse 19 aufweist, welche in dem in das Bauteil 7 implantierten Zustand des Gewindeelements 1 (2a) in den erweiterten Endbereich eingesetzt, z.B. eingepresst wird. Beim Verschrauben eines Anbauteils 20 (4) greifen die Zentrierlaschen 18 bzw. die Zentrierhülse 19 in eine entsprechende Aufnahmeöffnung 21 des Anbauteils 20 und gewährleisten so eine positionsgenaue gegenseitige Ausrichtung der Bauteile 7 und 20.

Claims

Gewindeeinsatz für ein aus einem gießfähigen Material hergestelltes, Bau-, insbesondere Kunststoffteil, bestehend aus einem hülsenförmig tiefgezogenen, in das Bauteilmaterial eingebetteten Gewindeelement mit einem am Schaftabschnitt wulstförmig erweiterten Bundabschnitt und einem einstöckig angeformten, über den Schaftabschnitt radial auskragenden Flanschabschnitt am bauteilaußenseitigen Endbereich des Gewindeelements, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (5) bündig zur Bauteilaußenfläche (11) in das Bauteilmaterial eingebettet und randseitig mit einer formschlüssig in das Bauteilmaterial eingreifenden Drehsicherung (12, 13; 17) versehen ist.
Gewindeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Flanschabschnitt (5) hochgebogene, in eine entsprechende Aufnahmeöffnung (21 } des über das Gewindeelement (1) mit dem Bauteil (7) verschraubten Anbauteils (20) eingreifende Zentrierlaschen (18) angeformt sind.
Gewindeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindeelement (1) im bauteilaußenseitigen Endbereich einen erweiterten Innendurchmesser zur Aufnahme einer in einer entsprechenden Aufnahmeöffnung (21) des über das Gewindeelement mit dem Bauteil (7) verschraubten Anbauteils (20) einsitzenden Zentrierhülse (19) aufweist.
Gewindeeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (5) als Drehsicherung eine nicht-kreisförmige Außenkontur (12) besitzt.
Gewindeeinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt eine polygonale oder gezackte Außenkontur (12) besitzt.
Gewindeeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (5) als Drehsicherung mit am Außenrand in Umfangsrichtung verteilten Aussparungen (13) versehen ist.
Gewindeeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Flanschabschnitt (5) in Umfangsrichtung verteilte, schräg nach unten abgebogene und vom Bauteilmaterial umschlossene Sicherungslaschen (17) angeformt sind.
Gewindeeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftabschnitt (3) am bauteilinneren Ende verschlossen ist.
Gewindeeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bundabschnitt (4) eine polygonale oder gezackte Außenkontur (14; 15) besitzt.
Gewindeeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftabschnitt (13) an seiner Außenfläche geriffelt (Riffelung 16) ist.