DE10105747A1

DE10105747A1 - Gewindeelement

Info

Publication number: DE10105747A1
Application number: DE2001105747
Authority: DE
Inventors: Anton Ihring; Michael Reichenmiller
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2002-08-14

Abstract

Ein Gewindeelement (1), insbesondere Schraube oder Mutter, zum definierten Einschrauben, insbesondere zum Einstellen eines Ventils (3), insbesondere eines Druckbegrenzungsventils, weist einen als Knickstelle ausgebildeten Einschnitt (2), Aussparung, Einkerbung oder dergleichen auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gewindeelement, insbesonde re Schraube oder Mutter, zum definierten Einschrauben, insbesondere zum Einstellen eines Ventiles, insbeson dere eines Druckbegrenzungsventiles.

Aus der Praxis sind Gewindeelemente zum Einstellen von Ventilen, insbesondere von Druckbegrenzungsventilen, bekannt, die zur exakten Einstellung des Ventiles in dieses eingeschraubt und in der vorgesehenen Position gesichert werden.

Zum exakten und definierten Einschrauben von Schrauben können beispielsweise ein oder mehrere Unterlegschei ben verwendet werden. Darüber hinaus können beschich tete oder selbstsichernde Schrauben eingesetzt werden.

Ein Gewindeelement in Form einer Mutter kann bei spielsweise als Stopmutter ausgebildet sein. Alterna tiv oder ergänzend dazu kann auch eine Kontermutter eingesetzt werden, um ein selbständiges Lösen der Mut ter zu verhindern.

Zur Einstellung von Ventilen, insbesondere von Druck begrenzungsventilen, ist es von besonderer Bedeutung, daß sich das zur Einstellung verwendete Gewindeelement nicht löst, d. h. daß entsprechende Vorkehrungen - wie beschrieben - getroffen werden müssen die verhindern, daß das Gewindeelement durch ein Loslösemoment seine definierte Position verläßt. Alternativ zu den bereits beschriebenen Lösungen kann dabei auch ein Verkleben des Gewindeelementes vorgesehen sein.

Ein Einstellen von Ventilen durch die aus der Praxis bekannten Gewindeelemente ist aufgrund der zum Sichern der Gewindeelemente notwendigen Teile bzw. einer ent sprechenden Ausgestaltung der Gewindeelemente teuer und aufwendig.

Nachteilhaft ist darüber hinaus, daß sich die Gewinde elemente nicht oder nur sehr mühsam nachträglich ein stellen bzw. in ihrer Position verändern lassen. Ins besondere bei Druckbegrenzungsventilen kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn der Druck mittels dem Gewinde element direkt an der Maschine eingestellt werden kann, ohne daß das Druckbegrenzungsventil ausgebaut werden muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, ein Gewindeelement, insbesondere eine Schraube oder Mutter, zum definierten Einschrauben in ein Ven til, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil, und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik löst, insbesondere selbtsichernd in einem Gewinde exakt positionierbar ist, das nachträglich einfach und mühelos einstellbar bzw. demontierbar ist und das kostengünstig und ein fach herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 und das in Anspruch 8 beschriebene Verfahren zum Herstellen eines Gewinde elementes gelöst.

Dadurch, daß das Gewindeelement einen als Knickstelle ausgebildeten Einschnitt, Aussparung, Einkerbung oder dergleichen aufweist, wird das Gewindeelement in eine Form gebracht, die beim Einschrauben in ein Gewinde eine erhöhte Klemmwirkung zwischen dem Gewindeelement und dem Gewinde erzeugt. Durch die Klemmwirkung wird dabei erreicht, daß sich das Gewindeelement nicht mehr selbständig löst bzw. durch ein sogenanntes Loslösemo ment bewegt. Durch die Ausgestaltung der Knickstelle bzw. die Krümmung des Gewindeelementes in diesem Be reich kann dabei die Klemmwirkung beeinflußt werden. In einfacher Weise kann somit eine Klemmwirkung ge wählt werden, die über dem Loslösemoment liegt, jedoch ein nachträgliches Einstellen oder eine Demontage des Gewindeelementes aus dem Gewinde ermöglicht.

Das Gewinde des Gewindeelementes wird zumindest in dem Bereich der Knickstelle so verändert, daß aus einem ursprünglich metrischen Gewinde ein verändertes bzw. beliebiges Gewinde entsteht. Beim Eindrehen des Gewin deelementes, mit dem nunmehr zumindest in einem Teil bereich des Gewindes veränderten Gewinde, in ein Ventil mit einem metrischen Gewinde wird das veränderte Gewinde des Gewindeelementes entsprechend dem metri schen Gewinde wieder in seiner Form verändert, wodurch eine erhöhte Reibung bzw. eine Klemmwirkung entsteht, die das Gewindeelement in dem Ventil sichert.

Von Vorteil ist es, wenn sich der Einschnitt oder der gleichen bis annähernd zur Hälfte des Durchmessers des Gewindeelementes erstreckt.

Durch eine derartige Ausgestaltung des Einschnittes wird die Stabilität des Gewindeelementes nur geringfü gig reduziert. Darüber hinaus hat sich in Versuchen herausgestellt, daß diese Ausbildung des Einschnittes eine besonders vorteilhafte Verformung des Gewindeele mentes ermöglicht.

Von Vorteil ist darüber hinaus, daß ca. 50% des Ge windes des verformten Gewindeelementes metrisch bleibt, da die Verformung primär die Hälfte des Gewin deelementes betrifft, in der sich der Einschnitt be findet. In vorteilhafter Weise läßt sich durch den verbliebenen metrischen Gewindebereich das Gewindeele ment einfach in das Gewinde des Ventiles einschrauben bzw. entsprechend ansetzen. In Versuchen hat sich her ausgestellt, daß das Einführen des Gewindeelementes in das Gewinde des Ventiles praktisch nicht aufwendiger ist als das Einführen eines komplett metrischen Gewin deelementes.

Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, daß das Gewindeelement an dem Einschnitt gestaucht ist und daß die Stauchung 30% bis 50%, vorzugsweise 40%, der Schlitzbreite des Einschnittes beträgt.

Eine Ausbildung der Knickstelle bzw. eine Verformung des Gewindeelementes durch eine Stauchung hat sich als besonders einfach und kostengünstig herausgestellt. Eine Stauchung um 30 bis 50% der Schlitzbreite des Einschnittes hat sich bezüglich der gewünschten Klemm wirkung bzw. einer möglichst einfachen Verstellung des Gewindeelementes nach der Montage bzw. zu Zwecken der Demontage als besonders geeignet herausgestellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den wei teren Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungs beispielen.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Gewindeelementes ist in den Ansprüchen 8 bis 13 dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Druckbegrenzungsventil mit einem einge schraubten erfindungsgemäßen Gewindeelement;

Fig. 2 ein als Innensechskantmutter ausgebildetes Ge windeelement in einem gestauchten Zustand;

Fig. 3 eine Ansicht der Innensechskantmutter gemäß Pfeilrichtung III der Fig. 2;

Fig. 4 ein als Schraube ausgebildetes Gewindeelement in einem unverformten Zustand;

Fig. 5 ein als Schraube ausgebildetes Gewindeelement im gestauchten Zustand; und

Fig. 6 ein als Schraube ausgebildetes Gewindeelement gemäß Pfeilrichtung VI der Fig. 5.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das erfindungsgemäße Gewindeelement 1 einen als Knickstelle ausgebildeten Einschnitt 2 auf, der sich bis annähernd zur Hälfte des Durchmessers des Gewindeelementes 1 erstreckt. Der Einschnitt 2 kann dabei alternativ auch als Ausspa rung, Einkerbung, Schlitz oder dergleichen ausgebildet sein.

In dem Ausführungsbeispiel ist das Gewindeelement 1 als Mutter 1a oder als Schraube 1b ausgestaltet. Die Fig. 1 bis 3 zeigen dabei das Gewindeelement 1 in einer speziellen Ausgestaltung als Innensechskantmut ter 1a.

Die Innensechskantmutter 1a ist, wie aus Fig. 1 er sichtlich, definiert in ein Ventil eingeschraubt, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Druckbe grenzungsventil 3 ausgebildet ist.

Das Druckbegrenzungsventil 3 weist in herkömmlicher Weise eine Feder 4, einen Federteller 5, Stützkugeln 6 und eine Ventilkugel 7 auf. In dem Bereich, in dem die Innensechskantmutter 1a bzw. alternativ dazu die Schraube 1b eingeschraubt wird, weist das Druckbegren zungsventil 3 ein metrisches Ventilgewinde 8 auf. Durch das Einschrauben der Innensechskantmutter 1a in das Ventilgewinde 8 des Druckbegrenzungsventiles 3 läßt sich die Druckstufe des Druckbegrenzungsventils 3 mittels der Feder 4 und dem Federteller 5 in bekannter Weise einstellen. Das Druckbegrenzungsventil 3 ist ebenfalls prinzipiell von bekannter Bauweise, weshalb nachfolgend darauf nicht näher eingegangen wird.

Fig. 2 zeigt die Innensechskantmutter 1a in einem ver formten Zustand. Dabei ist der Bereich, in dem sich der Einschnitt 2 befindet, gestaucht. Die Stauchung kann dabei beispielsweise 30 bis 50%, vorzugsweise 40 %, der Schlitzbreite des Einschnittes 2 entsprechen. Durch die Stauchung der Innensechskantmutter 1a im Be reich des Einschnittes 2 wird ein ursprünglich metri sches Gewinde 9 der Innensechskantmutter 1a derart verändert, daß ein nicht mehr metrisches, verändertes bzw. beliebiges Gewinde 9 entsteht. Beim Einschrauben der Innensechskantmutter 1a in das Ventilgewinde 8 des Druckbegrenzungsventils 3 tritt somit eine erhöhte Reibung bzw. Klemmwirkung auf.

Durch das Stauchen der Innensechskantmutter 1a wird praktisch das Spiel zwischen der Innensechskantmutter 1a und dem Ventilgewinde 8 weggenommen.

Wie ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Innensechskantmutter 1a bzw. in alternativen Ausfüh rungsformen die Schraube 1b eine umlaufende Nut 10 mit einem Flankenwinkel von 20 bis 40°, vorzugsweise 30°, auf. Ein derartiger Flankenwinkel zum Einbringen der Nut 10 hat sich als besonders vorteilhaft herausge stellt, da metrische Gewinde einen Flankenwinkel von 30° aufweisen und sich somit die Innensechskantmutter 1a bzw. Schraube 1b besonders leicht einführen läßt.

Die Nut 10 weist eine Breite von 0,5 bis 2 mm, vor zugsweise 1 mm, auf und ist auf den Kerndurchmesser der Innensechskantmutter 1a bzw. der Schraube 1b auf gebracht. Durch die Nut 10 ist gewährleistet, daß ein eventueller Grat des Einschnittes 2 innerhalb des Kerndurchmessers der Innensechskantmutter 1a bleibt.

Die Nuttiefe der Nut 10 ist in vorteilhafterweise durch den Kerndurchmesser beschränkt bzw. erstreckt sich von einem Außenumfang des Gewindes 9 bis zu die sem. Der Einschnitt 2 erstreckt sich von der Nut 10 bzw. dem Außenumfang des Kerndurchmessers bis fast zur Mitte des Kerndurchmessers der Innensechskantmutter 1a bzw. der Schraube 1b.

Aus Fig. 3 ist die durch die Stauchung verursachte Verformung der Innensechskantmutter 1a ersichtlich (durch die gestrichelten Linien gekennzeichnet). Die als Innensechskantmutter 1a ausgebildete Mutter läßt sich in besonders einfacher Weise definiert einschrau ben und nach der Montage verstellen bzw. demontieren.

Die in Fig. 2 dargestellte Innensechskantmutter 1a wird zum Einschrauben in das Druckbegrenzungsventil 3 in üblicher Weise an das Ventilgewinde 8 angesetzt. Da lediglich ein Teil des Gewindes 9 der Innensechskant mutter 1a verformt ist, kann die Innensechskantmutter 1a in vorteilhafter Weise mit dem noch metrischen Ge windestück entsprechend an dem Ventilgewinde 8 ange setzt werden. Durch das Einschrauben der Innensechs kantmutter 1a in das metrische Ventilgewinde 8 des Druckbegrenzungsventils 3 wird das veränderte Gewinde 9 der Innensechskantmutter 1a, wie in Fig. 1 ersichtlich, aufgezogen. Das heißt die durch die Stauchung erzeugte Verformung der Innensechskantmutter 1a wird rückgängig gemacht. Dadurch entsteht eine erhöhte Rei bung bzw. eine Klemmwirkung, die die Innensechskant mutter 1a in dem Ventilgewinde 8 sichert. Die Höhe der Reibung bzw. die Klemmwirkung kann dabei durch die Stauchung bzw. das Material der Innensechskantmutter 1a beeinflußt werden. In vorteilhafter Weise kann die Klemmwirkung dabei derart gewählt werden, daß die In nensechskantmutter 1a durch ein herkömmliches Loslöse moment nicht gelöst werden kann, jedoch ein nachträg liches Verstellen bzw. eine Demontage mit herkömmli chen Werkzeugen problemlos möglich ist.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen ein als Schraube 1b ausge bildetes Gewindeelement 1. Die Schraube 1b stellt da bei eine Alternative zu der Innensechskantmutter 1a dar. Prinzipiell gelten hierfür dieselben Merkmale und Ausführungen.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Gewindeelementes 1 soll beispielsweise anhand der Fig. 4 bis 6 näher erläutert werden und gilt selbstverständlich auch für andere Ausgestaltungen des Gewindeelementes 1 insbe sondere als Mutter 1a.

Zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Schraube 1b wird zuerst die Nut 10 in das Gewinde 9 eingebracht, geschnitten bzw. gefräst, so daß die Nut 10 die be reits beschriebene Ausgestaltung aufweist. Anschlie ßend wird in die Nut 10 der Einschnitt 2 oder derglei chen eingebracht. Dieser verfahrensgemäße Zustand ist in Fig. 4 entsprechend dargestellt.

Nach dem Einbringen des Einschnittes 2 in die Schraube 1b wird die Schraube 1b gestaucht bzw. verformt. Die Stauchung beträgt dabei 40 bis 60%, vorzugsweise 50 %, der Schlitzbreite des Einschnittes 2. Selbstver ständlich sind hierzu in alternativen Ausführungsfor men auch andere Prozentzahlen möglich. Wie sich in Versuchen gezeigt hat, ist jedoch eine Stauchung um 50% mit einer Rückfederung um ca. 10% besonders vor teilhaft. Somit beträgt die Stauchung beim Einbau der Schraube 1b in das Druckbegrenzungsventil 3 ca. 40% der Schlitzbreite des Einschnittes 2. Durch die Rück federung entspannt sich die Schraube 1b in vorteilhaf ter Weise. Eine verfahrensgemäß gestauchte Schraube 1b ist in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellt. Die aus der Stauchung resultierende Verformung der Schraube 1b ist in Fig. 6 durch die gestrichelte Linie angedeutet.

Durch die Verschiebung bzw. Verformung des Gewindes 9 des Gewindeelementes 1 zurück zu einem Normgewinde bzw. zu einem metrischen Gewinde ergibt sich die Si cherung im eingebauten Zustand.

Der Flankenwinkel der Nut 10 entspricht vorzugsweise dem Flankenwinkel des Ventilgewindes 9, so daß das Ge windeelement 1 in einfacher Weise eingeschraubt werden kann.

In vorteilhafter Weise kann das Druckbegrenzungsventil 3 bzw. ein beliebiges anderes Ventil oder ein beliebi ges Element, bei dem es auf ein exaktes und gesicher tes Einschrauben ankommt, mit nur einem einzigen Ge windeelement 1 exakt eingestellt werden. Durch die Klemmwirkung ist dabei sichergestellt, daß sich das Gewindeelement 1 im Gewinde nicht selbst löst, jedoch jederzeit demontierbar ist.

Bezugszeichen

1

Gewindeelement

1

a Mutter

1

b Schraube

2

Knickstelle, Einschnitt

3

Ventil (Druckbegrenzungsventil)

4

Feder

5

Federteller

6

Stützkugel

7

Ventilkugel

8

metrisches Ventilgewinde

9

Gewinde (Gewindeelement)

10

umlaufende Nut

Claims

1. Gewindeelement, insbesondere Schraube oder Mutter, zum definierten Einschrauben, insbesondere zum Einstellen eines Ventils, insbesondere eines Druckbegrenzungsventils, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindeelement (1) einen als Knickstelle aus gebildeten Einschnitt (2), Aussparung, Einkerbung oder dergleichen aufweist.

2. Gewindeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einschnitt (2) oder dergleichen bis annä hernd zur Hälfte des Durchmessers des Gewindeele mentes (1) erstreckt.

3. Gewindeelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindeelement (1) im Bereich des Einschnittes (2) verformt ist.

4. Gewindeelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindeelement (1) an dem Einschnitt (2) ge staucht ist.

5. Gewindeelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchung 30% bis 50%, vorzugsweise 40% der Schlitzbreite des Einschnittes (2) beträgt.

6. Gewindeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindeelement (1) ein Normgewinde bzw. metri sches Gewinde (9) aufweist, das an dem Einschnitt (2) eine umlaufende Nut (10) mit einem Flankenwin kel von 20 bis 40°, vorzugsweise 30°, aufweist.

7. Gewindeelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (10) 0,5 bis 2 Millimeter, vorzugsweise 1 Millimeter, breit auf dem Kerndurchmesser des Ge windeelementes (1) angebracht ist.

8. Verfahren zum Herstellen eines Gewindeelementes gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gewindeelement (1) ein Einschnitt (2) oder dergleichen eingebracht und das Gewindeelement (1) anschließend in diesen Bereich verformt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbringen des Einschnittes (2) das Gewin de (9) an der vorgesehenen Einschnittstelle bzw. der Knickstelle mit einer umlaufende Nut (10) ver sehen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (10) 0,5 bis 2 Millimeter, vorzugsweise 1 Millimeter breit auf dem Kerndurchmesser des Ge windeelementes (1) angebracht wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindeelement (1) durch Stauchen verformt wird.

12. Gewindeelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite des Einschnittes (2) durch die Stauchung auf 40 bis 60%, vorzugsweise 50%, re duziert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindeelement (1) derart gestaucht wird, daß das Gewindeelement (1) anschließend 10% der Schnittbreite zurückfedert bzw. entspannt.