AT150890B - Schraubensicherung sowie Verfahren zu deren Herstellung. - Google Patents

Schraubensicherung sowie Verfahren zu deren Herstellung.

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AT150890B
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Donald Bratt
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Donald Bratt
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  Schraubensicherung sowie Verfahren zu deren Herstellung. 



   Bei einer Gewindemutter kann man sich die das Gewinde bildenden Schraubenlinien dadurch erzeugt denken, dass ein Punkt mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit um eine   Drehungsachse   herum und in unverändertem Abstand davon kreist und gleichzeitig sich mit   gleichförmiger     Geschwindig-   keit parallel zur genannten Achse verschiebt. Kennzeichnend für solches Gewinde ist, dass die Steigung, gerechnet als das Verhältnis zwischen der Änderung des winkelrechten Abstandes von einer Grund- ebene und der Änderung des entsprechenden Zentrumwinkels konstant ist.

   Die Drehungsachse kann dabei als fest im Verhältnis zur Grundebene gedacht werden, wie dies bei gewöhnlichen Muttern der Fall ist, wobei die Achse des Gewindes gerade und winkelrecht zur genannten Ebene wird. Über die
Reibung zwischen dem Bolzen und der Mutter hinaus und zwischen dieser letzteren und der Unterlage kann eine Verriegelungswirkung dadurch eintreten, dass die untere Seite der Mutter im Verhältnis zur
Grundebene   schräggeschnitten   ist, so dass der Bolzen beim Drücken der Mutter gegen die Unterlage wegen eintretender   Biegungsbeanspruchungen   deformiert wird und somit eine gewisse Deformationsarbeit zum Drehen der Mutter erforderlich ist.

   Es ist auch in Vorschlag gebracht worden, bei Erzeugung des Gewindeganges die Drehungsachse eine hin-und hergehende Seitenbewegung parallel zur Grundebene ausführen zu lassen, wodurch die Achse des Gewindes krumm wird. Bei Muttern der letztgenannten
Gewindetype ist das Bolzenmaterial Schubbeanspruchungen ausgesetzt worden, die an den oberen und unteren Endflächen der Mutter am meisten hervortraten. Kennzeichnend für diese beiden   Schraubensicherungskonstruktionen   war der Umstand, dass die Deformation, die die Voraussetzung der Sicherungswirkung der Mutter war, an gewissen Stellen des Bolzens konzentriert wurde, welch letzterer dadurch in die Gefahr geriet,   geschädigt   zu werden. 



   Vorliegende Erfindung bezweckt, eine solche Anordnung des Gewindeganges zu bewirken, dass der Bolzen beim Einschrauben   Schubbeanspruchungen   ausgesetzt wird, die möglichst gleichförmiger und im voraus bestimmbarer Beschaffenheit sind und praktisch genommen über das Ganze desjenigen Teils des Bolzens, der in die Mutter eingeschraubt ist, verteilt sind. Die Erfindung besteht in der Hauptsache darin, dass die Achse des Gewindes geradlinig ist und einen schiefen Winkel zur Grundebene bildet. 



   Die Erfindung soll jetzt an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden, in welcher Fig. 1 die geometrischen Eigenschaften des Gewindeganges bei   gewöhnlichen   Muttern und Fig. 2 die entsprechenden Eigenschaften einer   Sehraubensieherung   gemäss der Erfindung darstellt. Fig. 3 zeigt einen Durchschnitt durch die letztgenannte Sehraubensieherung in der yz-Ebene. Fig. 4 veranschaulicht schematisch die Verhältnisse bei Schubbeanspruchungen in einem Material. Fig. 5 zeigt schematisch die Schubwirkung bei einem Bolzen, der in eine Schraubensicherung gemäss der Erfindung eingeschraubt worden ist. Fig. 6 veranschaulicht in perspektivischer Ansicht die Verhältnisse bei einem Bolzen, der in eine   Sehraubensieherung   gemäss der Erfindung eingeschraubt worden ist. 



   Ein gewöhnlicher, gerader Gewindegang wird gemäss Fig. 1 dadurch erzeugt, dass ein Punkt P mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit um eine Drehungsachse   A im   Abstand a von dieser kreist und gleichzeitig sich mit   gleichförmiger   Geschwindigkeit parallel zur genannten Achse verschiebt. 



  Wenn man die Steigung berechnet als das Verhältnis zwischen der Änderung dz des winkelrechten 
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 gegenseitigen Winkelverschiebung ist durchaus eine Konstante. 



   Um einen vollständigen Gewindegang zu erzeugen, ist eine unendliche Anzahl von gleichlaufenden, die obengenannten Bedingungen befriedigenden Schraubenlinien erforderlich, die sämtlich einen wenig verschiedenen Abstand   a   aufweisen, entsprechend den verschiedenen Teilen der Gangtiefe. 



   In Fig. 3 wird veranschaulicht, wie der erzeugte Gewindegang in einem Schnitt in der y-Ebene durch eine   Schraubensicherung   Mi in Erscheinung tritt. 



   Man kann sich schliesslich die Schraubensicherung gemäss der Erfindung aus einer gewöhnlichen, geraden Mutter dadurch entstanden denken, dass die letztere in eine unendliche Anzahl dünner, mit den Endflächen parallelen Schichten aufgeteilt wird, die stufenweise etwas nach der Seite hin ver-   schoben   werden, bis die geometrische Achse des Gewindes die gewünschte Neigung erhält. 



   In Fig. 4 wird in stark vereinfachter Form der Zusammenhang zwischen Schub und Schubkraft 
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 formändernde Kraft pro Quadratzentimeter c proportional mit dem Schub   o.   Wenn dieser einen gewissen Wert   00'erreicht,   wächst die erforderliche Kraft nicht mehr, sondern bleibt konstant und   gleich T mM-Der   aufsteigende Teil B der Kurve entspricht wie bekannt elastischer und der horizontale
Teil c plastischer Formänderung. Der Unterschied ist bekanntlich, dass die elastische Deformation ganz oder teilweise beim Aufhören der Beanspruchung schwindet, während die plastische Deformation auch nach Aufhören der Beanspruchung fortdauert.

   Bei Schraubensicherungen, die sich nicht auf reine Reibung gründen, sind deshalb lediglich Sehübe, die grösser als der der Fliessgrenze entsprechende Wert   00'sind,   von Bedeutung bei der Erzeugung einer Sicherungswirkung. 



   Um die Wirkung einer Schraubensicherung gemäss der Erfindung mathematisch behandeln zu können ist in Fig. 5 in perspektivischer Ansicht ein Zylinder   D1   gezeichnet, der dem   Kerndurehmesser   des Bolzens entsprechend und aus einem geraden Zylinder durch gleichförmigen Schub von dessen Volumenelement in Richtung der y-Achse entstanden zu denken ist. Der veranschaulichte Zylinder entspricht somit demjenigen Teil des Bolzens, der sich innerhalb der Sehraubensicherung befindet. 



  Beim Herumdrehen der   Sehraubensicherung   erzeugt die Zentrumlinie des Zylinders eine konische Fläche, deren Schnitt mit der oberen   Endfläche   des Zylinders aus einem Zirkel mit dem Radius r gleich H.   ss   besteht, wo ss, das der Komplementwinkel des Winkels   or   ist, ein kleiner Winkel und H die Höhe des Zylinders ist. Die Resultante F der   Schubkräfte,   multipliziert durch die Verschiebung r, ergibt ein Mass des äusseren Kräftepaares, das angebracht werden muss, um den Bolzen zu deformieren. Dieses Produkt F. r ist mit andern Worten ein Mass des inneren   Verriegelungskräftepaares, abgesehen   von der Sicherungswirkung, die infolge der Reibung im Gewinde und gegen die Unterlage eintritt. 



   In Fig. 6 wird eine Schraubensicherung M2 veranschaulicht, die auf den Bolzen   B2   teilweise aufgeschraubt worden ist. Dieser wird hiedurch deformiert, so dass die dargestellte seitliche Verschiebung zwischen dem oberen Teil   Bz und   dem unteren Teil   Bg   des Bolzens durch den von der Mutter verursachten   Sehub entsteht.   

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   Das äussere Kräftepaar   K,   das an der Schraubensicherung angebracht werden muss, um diese zum Drehen zu zwingen, ist, wenn die Reibung im Gewinde selbst ausser Acht gelassen wird 
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Quadratzentimeter ist. 



   Die wichtigsten Vorteile einer Schraubensicherung gemäss der Erfindung sind :
1. Sämtliche, von   der Schraubensieherung umschlossene Volumenelemente   des Bolzens tragen zur Erzeugung des gesamten, inneren Sieherungskräftepaares in gleichem Grade bei, wodurch das Bolzenmaterial auf beste Weise ausgenutzt wird. 



   2. Die Berührungsfläche im Gewinde zwischen Bolzen und Sehraubensieherung wird möglichst gleichförmig belastet, wodurch   Flächenschäden möglichst   vermieden werden. 



   3. Die untere Fläche der   Sehraubensieherung   bleibt beim Anziehen winkelrecht zu demjenigen Teil des Bolzens, der in die Mutter noch nicht eingeschraubt worden ist. 



   4. Die Toleranzen bei Mutter und Bolzen haben möglichst kleinen Einfluss auf die Sicherungwirkung, wodurch der höchstmögliche Grad der Auswechselbarkeit und Sicherheit erzielt wird. 



   Bei Herstellung der   Schraubensicherung   wird zunächst ein schiefe, mit der Achse des bezwecken Gewindes paralleles Loch im Muttermaterial aufgenommen, wonach ein Gewindebohrer in das Loch mit der Achse winkelrecht zur Grundebene eingeführt und gleichzeitig im Verhältnis zur Mutter in eine Verschiebungsbewegung parallel mit, eine Drehbewegung rund um, sowie eine Seitenbewegung winkelrecht zur Achse des Gewindebohrers mit gleichförmiger Geschwindigkeit auf solche Weise gebracht wird, dass die Punkte der Gewindebohrerachse mit der Achse des bezwecken Gewindes parallele, gegen die Grundebene geneigte, gerade Linien erzeugen. 



   Beim Gewindeschneiden gilt, dass derjenige Punkt der Achse des Gewindebohrers, der den Schneidepunkt mit dem, dem vollen Gewindeprofil entsprechenden Gewindebohrerdurchmesser bildet, beim Gewindeschneiden mit der geometrischen Achse des Gewindes zusammenfällt und sich entlang dieser Achse verschiebt. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1.   Schraubensicherung mit   Gewinde, bei welcher die Steigung, gerechnet als das Verhältnis zwischen der Änderung des   winkelrechten   Abstandes von einer Grundebene und der Änderung des entsprechenden Zentrumwinkels, konstant ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Gewindes geradlinig ist und einen schiefen Winkel zur Grundebene bildet.

Claims (1)

  1. 2. Schraubensicherung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Formgebung der den Gewindegang erzeugenden Schraubenlinien, dass ein mit der Grundebene gleichlaufender, einen Punkt der Achse mit einem Punkt einer der Schraubenlinien verbindender Radius das ganze Gewinde hindurch von konstanter Länge ist und dass, in bezug auf zwei aufeinanderfolgenden Radien, das Verhältnis zwischen der Differenz im senkrechten Abstand von der Grundebene und deren gegenseitiger Winkelverschiebung das ganze Gewinde hindurch konstant ist.
    3. Schraubensicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundebene mit den Endflächen der Mutter gleichlaufend ist.
    4. Schraubensicherung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Achse zur Grundebene so gewählt ist, dass das Material eines in die Mutter eingeschraubten Bolzens einen Schub über die Elastizitätsgrenze hinaus erhält.
    5. Verfahren zur Herstellung der in den Ansprüchen 1 bis 4 genannten Sehraubensicherung, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem ein mit der Achse des bezwecken Gewindes im Schraubensicherungsmaterial paralleles Loch aufgenommen worden ist, ein Gewindebohrer in das Loch mit der Achse winkelrecht zur Grundebene eingeführt wird und gleichzeitig im Verhältnis zur Schraubensicherung in eine Verschiebungsbewegung parallel mit, eine Drehbewegung rund um, sowie eine Seitenbewegung winkelrecht zur Gewindebohrerachse mit gleichförmiger Geschwindigkeit auf solche Weise gebracht wird, dass die Punkte der Gewindebohrerachse mit der Achse des bezwecken Gewindes parallele, gegen die Grundebene geneigte, gerade Linien beschreiben.
AT150890D 1936-01-07 1936-12-22 Schraubensicherung sowie Verfahren zu deren Herstellung. AT150890B (de)

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SE150890X 1936-01-07

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AT150890B true AT150890B (de) 1937-10-11

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