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Die
Erfindung betrifft eine Sicherungsschraube für eine Schraubverbindung,
mit einem Körper mit Außengewinde, welches mindestens
eine von zwei Gewindezähnen begrenzte Sicherungsgewindegangwindung
aufweist, deren Querschnittsprofil in dem Vergleich zu dem Querschnittsprofil
mindestens einer weiteren Gewindegangwindung, vorzugsweise im Vergleich
zu mehreren weiteren Gewindegangwindungen, bevorzugt im Vergleich
zu der überwiegenden Anzahl von Gewindegangwindungen zum Erhöhen
des Kraftschlusses einer die Sicherungsschraube aufweisenden Schraubverbindung
verformt ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Schraubverbindung
mit einer Sicherungsschraube sowie ein Verfahren zum Herstellen
einer vorher genannten Sicherungsschraube.
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Aus
der
DE 10 2005
050 919 A1 ist eine Sicherungsschraube mit Außengewinde
bekannt, welches mehrere Sicherungsgewindegangwindungen aufweist,
wobei das Querschnittsprofil der Sicherungsgewindegangwindungen
im Vergleich zu der überwiegenden Anzahl von Gewindegangwindungen zum
Erhöhen des Kraftschlusses einer die Sicherungsschraube
aufweisenden Schraubverbindung verengt ist. In der Druckschrift
sind unterschiedliche Möglichkeiten zur Herstellung der
Sicherungsgewindegangwindungen beschrieben. Gemäß einer
bekannten Ausführungsform wird mindestens ein Gewindezahn
radial verstemmt, so dass dieser sich in beide Axialrichtungen verbreitert.
Gemäß einer alternativen bekannten Ausführungsform
werden zwei axial benachbarte Gewindezähne in einander
entgegen gesetzte Axialrichtungen verdrängt. Die Sicherungs-,
d. h. Bremswirkung der bekannten Sicherungsschraube scheint verbesserungswürdig.
Insbesondere sollte die Sicherungsschraube auch nach mehrfachen
Schraubvorgängen ihre Sicherungsfunktion erfüllen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Sicherungsschraube
mit optimierter Sicherungsfunktion anzugeben. Bevorzugt soll die
Sicherungsfunktion (Haltefunktion, Bremsfunktion) auch nach einer
Vielzahl von Schraubvorgängen geleistet sein. Ferner besteht
die Aufgabe darin, eine entsprechend optimierte Sicherungsschraubverbindung
sowie ein Verfahren zum Herstellen einer optimierten Sicherungsschraube
anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Sicherungsschraube
dadurch gelöst, dass ausschließlich einer der
die Sicherungsgewindegangwindung begrenzten Gewindezähne
in ausschließlich eine Axialrichtung deformiert ist und
die (beiden) zu dem deformierten Gewindezahn (axial) benachbarten
Gewindezähne nicht deformiert sind, oder dadurch, dass
beide den Sicherungsgewindegang begrenzenden Gewindezähne
ausschließlich in eine gemeinsame Axialrichtung deformiert
sind. Hinsichtlich der Schraubverbindung wird die Aufgabe durch den
Einsatz einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Sicherungsschraube
gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe zur
Herstellung einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Sicherungsschraube
dadurch gelöst, dass zunächst ein Schraubenrohling
mit einem regelmäßigen, d. h. nicht deformierten,
Gewinde bereit gestellt wird, und dass anschließend ausschließlich
einer der die Sicherungsgewindegangwindung begrenzten Gewindezähne
in ausschließlich eine Axialrichtung deformiert wird und
die (beiden) zu dem deformierten Gewindezahn axial benachbarten
Gewindezähne regelmäßig belassen, d.
h. nicht deformiert werden, oder dadurch, dass beide den Sicherungsgewindegang (axial)
begrenzenden Gewindezähne ausschließlich in eine
gemeinsame Axialrichtung deformiert werden.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche
Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung kommenden
Ansprüchen und/oder in den Figuren offenbarten Merkmalen.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte
Merkmale als verfahrensgemäß offenbart gelten
und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte
Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten
und beanspruchbar sein.
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Die
Erfindung hat erkannt, dass es zur Gewährleistung einer
dauerhaften Sicherungsfunktion nachteilig ist, wenn entweder ein
Gewindezahn, beispielsweise durch radiales Verstemmen, in beide
Axialrichtungen deformiert ist, oder wenn zwei axial benachbarte
Gewindezähne des Außengewindes in unterschiedliche
Axialrichtungen deformiert sind, da jeweils eine Deformationsrichtung
der Sicherungswirkung beim Verschrauben der Sicherungsschraube mit
einem Innengewindeelement entgegen wirkt, im Extremfall sogar derart,
dass die Sicherungsfunktion aufgehoben wird, wenn die Sicherungsschraube
auf Zug oder Druck belastet wird. Zur Verbesserung der Sicherungswirkung,
insbesondere zur Gewährleistung einer dauerhaften Sicherungs-,
d. h. Brems- bzw. Haltewirkung, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen
für den Fall des Vorsehens einer allein stehenden Sicherungsgewindegangwindung
nur einen der beiden die Sicherungsgewindegangwindung axial begrenzenden
Gewindezähne in ausschließlich eine Axialrichtung
zu deformieren, also in ausschließlich eine Axialrichtung
zu verformen und die beiden axial zu dem derart verformten Gewindezahn benachbarten
Gewinde zähne regelmäßig zu belassen,
d. h. nicht zu deformieren. Auf diese Weise wird eine Sicherungsgewindegangwindung
mit einem verengten Querschnittsprofil geschaffen, also eine Sicherungsgewindegangwindung,
in die ein einziger Gewindezahn hineinverdrängt ist, während
der axial gegenüberliegende, die Sicherungsgewindegangwindung
begrenzende Gewindezahn unverändert beibehalten ist, ebenso
wie der auf der anderen Axialseite des deformierten Gewindezahns
lokalisierte, von der verengten Sicherungsgewindegangwindung über
eine Gewindegangwindung beabstandete Gewindezahn. Die Aufgabe wird
zusätzlich oder alternativ auch dadurch gelöst,
dass beide den die Sicherungsgewindegangwindung axial begrenzenden
Gewindezähne ausschließlich in eine gemeinsame
Axialrichtung deformiert sind, d. h. nicht in zwei einander entgegen
gesetzte Axialrichtungen, wobei es bevorzugt ist, die zu den deformierten
Gewindezähnen axial benachbarten Gewindezähne
nicht zu deformieren, also regelmäßig zu belassen
oder aber auch in die gleiche gemeinsame Axialrichtung zu deformieren,
insbesondere zu drücken bzw. zu verdrängen bzw.
zu verbiegen. Bei einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten
Sicherungsschraube kann die Position, ab der das Sicherungsmoment
zu wirken beginnt, frei gewählt werden, da diese Position durch
die Axialposition der mindestens einen Sicherungsgewindegangwindung
bestimmt wird. Für unterschiedliche Anwendungszwecke können
also unterschiedliche Sicherungsgewindegangwindungspositionen gewählt
werden.
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Zum
Erzeugen des gewünschten Sicherungs-, d. h. Brems- bzw.
Haltemomentes, also zum Erhöhen des Kraftschlusses einer
die Sicherungsschraube aufweisenden Schraubverbindung reicht es
aus, einen Gewindezahn nur über einen Teil seiner Umfangserstreckung
axial zu deformieren, wobei es bevorzugt ist, den Gewindezahn, zumindest
näherungsweise, über seine vollständige
Umfangserstreckung in die einzige Axialrichtung zu deformieren, vorzugsweise
indem der Bereich der Gewindezahnspitze in die benachbarte (Sicherungs-)Gewindegangwindung
hineinverdrängt wird, um deren Querschnittsprofil zu verändern
bzw. zu verformen, insbesondere zu verengen.
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Für
den Fall der Deformierung zweier axial benachbarter Gewindezähne
in eine gemeinsame Axialrichtung werden zwei unmittelbar axial benachbarte
Sicherungsgewindegangwindungen geschaffen. Es ist auch eine Ausführungsform
realisierbar, bei der, wie eingangs erläutert, nur eine
einzige Sicherungsgewindegangwindung vorgesehen ist oder bei der
zwei Sicherungsgewindegangwindungen über mindestens eine
nicht deformierte Gewindegangwindung axial voneinander beabstandet
sind. Ebenso ist es möglich eine Sicherungsgewindegangwindung
von einer Gruppe von zwei oder mehr Sicherungsgewindegangwindungen
axial über mindestens eine nicht deformierte Gewindegangwindung
zu beabstanden oder zwei Gruppen von zwei oder mehr Sicherungsgewindegangwindungen
axial über mindestens eine nicht deformierte Gewindegangwindung
voneinander zu beabstanden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die
Sicherungsschraube als Zugschraube ausgebildet ist, die im mit einem
Innengewindeelement verschraubten Zustand auf Zug belastet ist.
Bevorzugt handelt es sich bei der Zugschraube um eine Kopfschraube,
wobei es weiter bevorzugt ist, wenn die ausschließlich
eine Axialrichtung, in die der mindestens eine Gewindezahn deformiert
ist, mit der Einschraubrichtung zusammenfällt, d. h., dass der
mindestens eine Gewindezahn in Richtung vorderem Schraubenende deformiert
ist.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform ist die Schraube bevorzugt
als Druckschraube ausgebildet, die im verschraubten Zustand auf
Druck belastet ist. Bevorzugt handelt es sich bei der Druckschraube um
eine Stiftschraube, d. h. eine kopflose Schraube. Bei einer derartigen
Schraubenausführung ist es bevorzugt, wenn der mindestens
eine Gewindezahn in Richtung hinterem Schraubenende deformiert ist.
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Besonders
zweckmäßig ist eine Ausführungsform der
Sicherungsschraube, bei der für den Fall des Vorsehens
mehrerer deformierter Gewindezähne sämtliche deformierten
Gewindezähne in ausschließlich eine gemeinsame
Axialrichtung deformiert sind, d. h. es ist am gesamten Außengewinde nicht
ein einziger Gewindezahn vorgesehen, der in eine andere Axialrichtung
deformiert ist. Zumindest sollten jedoch insgesamt mehr Gewindezähne
in eine erste Axialrichtung verformt sein als Gewindezähne
in die entgegengesetzte zweite Axialrichtung verformt sind.
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Im
Hinblick auf eine besonders kostengünstige Herstellbarkeit
der Sicherungsschraube ist es bevorzugt, wenn der wenigstens eine
wie zuvor beschrieben ausgebildete Sicherungsgewindegang das einzige
den Kraftschluss erhöhende Sicherungsmittel der Sicherungsschraube
ist, d. h. eine Ausführungsform, bei der auf weitere Sicherungsmittel
verzichtet wird.
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Die
Erfindung führt auch auf eine Schraubverbindung mit einer
wie zuvor beschrieben ausgebildeten Sicherungsschraube, die mit
einem Innengewindeelement, insbesondere einer Mutter, verschraubt
ist.
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Ferner
führt die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer
wie zuvor beschrieben ausgebildeten Sicherungsschraube. Das Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein herkömmlicher
Schraubenrohling mit einem regelmäßigen Außengewinde
bereit gestellt wird, wobei das Außengewinde in einem darauffolgenden
Schritt partiell deformiert wird und zwar derart, dass ausschließlich
einer der die (spätere) Sicherungsgewindegangwindung begrenzenden
Gewindezähne in ausschließlich eine Axialrichtung
deformiert wird und die beiden zu diesem deformierten Gewindezahn
axial benachbarten Gewindezähne regelmäßig
belassen, d. h. nicht deformiert werden und/oder dadurch, dass beide
den Sicherungsgewindegang begrenzenden Gewindezähne ausschließlich
in eine gemeinsame Axialrichtung deformiert werden, wobei es bei
einer derartigen Ausführungsform bevorzugt ist, wenn die
beiden axial zu den deformierten Gewindezähnen benachbarten
Gewindezähne regelmäßig belassen, d.
h. nicht deformiert werden. Ganz besonders bevorzugt wird keiner
der Gewindezähne des Außengewindes in eine entgegen
gesetzte Axialrichtung, auch nicht in zwei Axialrichtungen deformiert.
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Besonders
zweckmäßig ist es, wenn das Deformieren des mindestens
einen Gewindezahns in eine Axialrichtung durch axiales Kraftbeaufschlagen erfolgt,
vorzugsweise während einer Relativbewegung der Sicherungsschraube
zu einem Deformierwerkzeug, wobei es besonders bevorzugt ist, wenn das
Deformierwerkzeug still steht und die Sicherungsschraube bei gleichzeitiger
Zug- oder Druckbelastung relativ zu dem Werkzeug verdreht wird.
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Um
eine möglichst robuste Sicherungsschraube zu erhalten,
ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der das Außengewinde
der Sicherungsschraube nach dem Deformiervorgang vergütet
wird.
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Besonders
zweckmäßig ist eine Verfahrensvariante, bei der
der Schraubenrohling ausschließlich durch Umformen, insbesondere
durch Pressen, ganz besonders bevorzugt durch Kaltfließpressen
aus einem geeigneten Stahl hergestellt wird und anschließend
die Deformierung des mindestens einen Gewindezahns in eine Axialrichtung
erfolgt. Ganz besonders bevorzugt wird vollständig auf
eine spanende Bearbeitung der Sicherungsschraube bei deren Herstellung
verzichtet.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen.
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Diese
zeigen in:
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1 eine
ausschnittsweise, geschnittene Darstellung einer Sicherungsschraube
mit einer einzigen Sicherungsgewindegangwindung,
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2 ein
alternatives Ausführungsbeispiel einer Sicherungsschraube
mit insgesamt drei Sicherungsgewindegängen,
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3 einen
Herstellungsschritt zur Herstellung einer Sicherungsschraube durch
Deformieren der axial benachbarten Sicherungsgewindezähne
in eine gemeinsame Axialrichtung, und
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4 eine
abgewickelte Darstellung eines Außengewindes einer Sicherungsschraube
mit zwei Sicherungsgewindegangwindungen.
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In
den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen
Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist
in einer unvollständigen Darstellung ein Längsschnitt
durch eine Sicherungsschraube 1 gezeigt. Zu erkennen ist
ein Körper 2 (hier ein Schraubenschaft) der Sicherungsschraube.
Auf die Darstellung eines gegebenenfalls vorgesehenen Schraubenkopfes
wurde aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet.
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Der
Körper 2 ist mit einem Außengewinde 3 versehen,
wobei von dem Außengewinde 3 die Querschnittsprofile
(Schnittrichtung in Längsrichtung der Schraube) von insgesamt
vier Gewindegangwindungen 4 gezeigt sind. Von den vier
Gewindegangwindungen 4 des Gewindegangs 5 des
Außengewindes 3 ist eine einzige Gewindegangwindung
als sogenannte Sicherungsgewindegangwindung 6 ausgeführt,
deren Querschnittsprofil im Vergleich zu den anderen Gewindegangwindungen 4 verformt,
hier verengt ist. Die Verformung des Querschnittsprofils der Sicherungsgewindegangwindung 6 resultiert
aus einer Deformierung des den die Sicherungsgewindegangwindung 6 rechts
begrenzenden Gewindezahns 7 in der Zeichnungsebene nach
links in eine erste Axialrichtung 8, die mit der Einschraubrichtung
der Sicherungsschraube 1 zusammenfällt. Vor der
Deformierung in die erste Axialrichtung 8 hatte der mit
dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnete Gewindezahn die mit
dem Bezugszeichen 7' gekennzeichnete (normale) Gewindezahnform.
Die beiden axial zu dem deformierten Gewindezahn 7 benach barten
Gewindezähne 9, 10, von denen der Gewindezahn 9 die
Sicherungsgewindegangwindung 6 axial vorne begrenzt sind
nicht deformiert, d. h. sie werden ursprünglich (normal)
belassen.
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Wie
sich aus 1 ergibt, wurde der Gewindezahn 7 in
der Zeichnungsebene nach links durch Kraftbeaufschlagung von rechts
(etwas) verdrängt, mit der Folge, dass die Sicherungsgewindegangwindung 6 (etwas)
verengt ist und die in der Zeichnungsebene rechts benachbarte Gewindegangwindung 11 (etwas)
verbreitert ist.
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Aus 1 ergibt
sich, dass kein weiterer Gewindezahn außer der Gewindezahn 7 deformiert
ist, auch nicht in eine der ersten Axialrichtung 8 entgegen
gesetzte Axialrichtung.
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2 zeigt
eine alternative Ausführungsform einer Sicherungsschraube 1,
deren Körper 2 ebenfalls ein Außengewinde 3 aufweist.
Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen und im 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel sind beim Ausführungsbeispiel
gemäß 2 insgesamt sechs Sicherungsgewindegangwindungen 6 vorgesehen.
Jeweils beide, die rechten beiden Sicherungsgewindegangwindungen 6 axial
begrenzenden Gewindezähne 7 sind in eine gemeinsame
(erste) Axialrichtung 8 verdrängt, d. h. deformiert,
wohingegen lediglich der die linke Sicherungsgewindegangwindung 6 rechts
begrenzende Gewindezahn 7 in die erste Axialrichtung 8 deformiert
ist. Die beiden, die deformierten Gewindezähne 7 axial
sandwichartig zwischen sich aufnehmenden Gewindezähne 9, 10 sind
hingegen nicht deformiert, d. h. wie ursprünglich belassen.
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Aus 2 ergibt
sich somit ein verformtes Querschnittsprofil sämtlicher
Sicherungsgewindegangwindungen 6, wobei sich das Querschnittsprofil der
in der Zeichnungsebene linken Sicherungsgewindegangwindung 6 (etwas)
von den Querschnittsprofilen der anderen beiden axial benachbarten
Sicherungsgewindegangwindungen 6 unterscheidet, da nur
der die linke Sicherungsgewindegangwindung 6 rechts begrenzende
Gewindezahn 7 in die erste Axialrichtung deformiert ist,
wohingegen der diese Sicherungsgewindegangwindung 6 links
begrenzende Gewindezahn 9 nicht deformiert ist. Bei den
anderen beiden Sicherungsgewindegangwindungen 6 sind jeweils
beide diese begrenzenden Gewindezähne 7 in die
erste Axialrichtung 8 deformiert.
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3 zeigt
einen Verfahrensschritt bei der Herstellung einer Sicherungsschraube 1.
Zunächst wird ein Schraubenrohling mit herkömmlichem,
d. h. regelmäßigem Außengewinde bereitgestellt.
Dieses ursprüngliche Außengewinde wird dann zu
dem gezeigten Außengewinde 3 partiell deformiert,
und zwar indem, hier zwei, Gewindezähne 7 in eine
gemeinsame (erste) Axialrichtung 8 deformiert, d. h. hier
umgebogen bzw. verdrängt werden, so dass insgesamt zwei
Sicherungsgewindegangwindungen 6 entstehen, von denen die
rechte von zwei in eine gemeinsame Axialrichtung 8 deformierte
Gewindezähne 7 begrenzt werden und die in der
Zeichnungsebene linke Sicherungsgewindegangwindung 6 von
dem nicht deformierten (linken) Gewindezahn 9 und dem rechten,
deformierten Gewindezahn 7. Wie auch bei den vorangehenden
Ausführungsbeispielen ist der die deformierten Sicherungsgewindegangwindungen 6 rechts
begrenzende Gewindezahn 10 nicht deformiert. Das Außengewinde 3 weist
keinen einzigen, in eine der ersten Axialrichtung 8 entgegen
gesetzte Axialrichtung deformierten Gewindezahn auf.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Sicherungsschraube 1 mit
einer abgewickelten Darstellung des Außengewindes 3.
Zu erkennen sind insgesamt zwei axial unmittelbar benachbarte Sicherungsgewindegangwindungen 6,
die sich dadurch auszeichnen, dass mindestens ein die Sicherungsgewindegangwindungen 6 axial
begrenzender Gewindezahn 7 in das entsprechende Querschnittsprofil
einer der Sicherungsgewindegangwindungen 6 hinein verdrängt
ist. Die gestrichelte Darstellung 7' zeigt die unverformte,
d. h. nicht deformierte Position der deformiert dargestellten Gewindezähne 7.
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Zu
erkennen ist, dass auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 kein
einziger Gewindezahn in eine zweite, der ersten Axialrichtung 8 entgegen
gesetzte Axialrichtung verdrängt ist. Die beiden die deformierten
Gewindezähne 7 axial sandwichartig zwischen sich
aufnehmenden Gewindezähne 9, 10 sind
nicht deformiert, d. h. regelmäßig belassen.
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Es
ist nicht zwingend notwendig, die Gewindezähne 7,
wie in 4 dargestellt, über ihre gesamte Umfangsstreckung
in einer Axialrichtung zu deformieren, sondern es reicht grundsätzlich
auch aus, diese nur über einen Teil (Abschnitt) ihrer Umfangsstreckung
in eine Axialrichtung, im Falle von zwei deformierten Gewindezähnen
in die gemeinsame Axialrichtung zu deformieren, wobei eine Deformierung des
jeweils selben Gewindezahns oder eines axial benachbarten Gewindezahns
in die entgegen gesetzte Axialrichtung vermieden werden soll.
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In 3 ist
der Deformierungsverfahrensschritt zur Deformierung der Gewindezähne 7 gezeigt.
Zum Deformieren der Gewindezähne 7 ist ein Deformierwerkzeug 12 mit
einem Deformierzahn (Deformierfortsatz) vorgesehen. Dieser ist in
dem gezeigten Ausführungsbeispiel feststehend angeordnet und
die Sicherungsschraube 1 wird in Pfeilrichtung 3 verdreht
und dabei in eine zweite, der ersten Axialrichtung 8 entgegengesetzte
Axialrichtung 14 axialkraftbeaufschlagt. Hierdurch wird
zumindest der radial äußere Teil der Gewindezähne 7 in
die jeweils benachbarten, zu einer Sicherungsgewindegangwindung 6 werdenden
Gewindegangwindung hineinverdrängt.
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- 1
- Sicherungsschraube
- 2
- Körper
- 3
- Außengewinde
- 4
- Gewindegangwindungen
- 5
- Gewindegang
- 6
- Sicherungsgewindegangwindung
- 7
- deformierte
Gewindezähne
- 7'
- ursprüngliche
Form der deformierten Gewindezähne
- 8
- erste
Axialrichtung
- 9
- Gewindezahn
- 10
- Gewindezahn
- 11
- Gewindegangwindung
- 12
- Deformierwerkzeug
- 13
- Pfeilrichtung
(Drehrichtung)
- 14
- zweite
Axialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005050919
A1 [0002]