DE1040322B

DE1040322B - Schraube mit Kerbverzahnung auf dem Schaftteil

Info

Publication number: DE1040322B
Application number: DESCH14444A
Authority: DE
Inventors: Johannes Schwarz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-01-26
Filing date: 1954-01-26
Publication date: 1958-10-02

Description

DEUTSCHES

Bekannt sind Schrauben mit Kerbverzahnungen auf dem Schaftteil, deren Außendurchmesser größer ist als der Gewindedurchmesser zu dem Zweck, den Schraubenschaft in den zu verbindenden Teilen dadurch unverdrehbar festzulegen, daß die Kerbverzahnung in die zu verbindenden Teile einschneidet. Bekannt ist es auch, Schraubengewinde mit Vorsprüngen des Schaftteils gleichzeitig zu rollen, die dazu dienen, eine Sperrscheibe unterhalb des Schraubenkopfes festzulegen. Bekannt sind ferner Bolzen, z. B. Stehbolzen, mit tiefen radialen, fast bis zum Kern reichenden, außen geschlossenen, gegebenenfalls schraubenförmigen Längsfugen, die die Federungsfähigkeit des Bolzens gegenüber Längs- und Biegungsbeanspruchungen erhöhen sollen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraube mit Kerbverzahnung auf dem Schaftteil, und das Wesentliche besteht darin, daß der gegenüber dem Gewindeaußendurchmesser verjüngte Schaftteil derart mit einer eingeprägten oder eingewalzten Kerbverzahnung versehen ist, daß deren Spitzen annähernd dem Gewindeaußendurchmesser entsprechen. Dies hat den Vorteil, daß unter Aufrechterhaltung des gewünschten Schaftquerschnittes, also auch im wesentlichen der Zugfestigkeit bzw. Dehnbarkeit dieses Schaftteils, das polare Trägheitsmoment vergrößert wird, so daß sich der Schaftteil beim festen Einschrauben der Schraube weniger verdreht.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn der Außendurchmesser der Kerbverzahnung des verjüngten Schaftteils gleich oder um so viel größer als der Gewindeteil ausgebildet ist, daß der mit Kerbverzahnung versehene Schaftteil in der zugehörigen glatten Bohrung glatt anliegt. Hierdurch wird die Schwingungsfestigkeit besonders langer Schrauben stark erhöht und außerdem ein Schwingen der Schraube in der Bohrung vollständig oder fast vollständig verhütet, so daß die Schraube erheblich dauerhafter wird.

Mit besonderem Vorteil weist der gewindelose Schraubbolzen den Flankendurchmesser des Gewindes auf, und auf diesen wird sowohl das Gewinde als auch die anschließende Kerbverzahnung mit vorzugsweise gleichem Kern- und Außendurchmesser aufgewalzt. Dies ergibt eine Schraube von gleicher Festigkeit über die ganze Schaftlänge, und die Herstellung ist besonders einfach und billig.

• Ein vorteilhaftes Ausführungsverfahren ergibt sich, wenn der Rohling der Schraube vor dem Aufwalzen des Gewindes und der Kerbverzahnung mittels angepaßter Formbacken gehämmert wird, nachdem gegebenenfalls der Rohling oder der Stabstahl, aus dem der Rohling geschnitten ist, vorher um 5 bis 30% Querschnittsverringerung gezogen ist. Hierdurch wird Schraube mit Kerbverzahnung
auf dem Schaftteil

Anmelder:

Johannes Schwarz,

Berlin-Dahlem, Griegstr. 41-43

Johannes Schwarz, Berlin-Dahlem,
ist als Erfinder genannt worden

der Schraubenstahl besonders schwingungsfest, und seine Zugfestigkeit kann bis zu etwa 100% der Ursprungsfestigkeit erhöht werden. Ein solches Verfahren ist besonders für Stiftschrauben mit Vorteil verwendbar.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn eine Kopfschraube aus einem Stahlstab von annähernd dem Außendurchmesser oder Querschnitt des gewünschten Kopfes hergestellt wird, indem der Schaftteil mit allmählichem Übergang zum Kopfteil mittels angepaßter Formbacken z. B. auf den Flankendurchmesser kalt hinuntergehämmert und dann in einer büchsenförmigen Matrize mit Halbringwulst am Übergang vom Schaft zum Kopf und einer Patrize mit zentralem Kegel zur Kopfbildung längs kalt gestaucht und darauf das Gewinde nebst Kerbverzahnung auf den Schaftteil kalt aufgerollt wird. Dies ergibt eine Schraube mit guter Längsfaser und gleicher Festigkeit im Schaft und Kopf und gutem Faserübergang vom Schaft zum Kopf, die außerdem im zugehörigen Schraubenloch glatt anliegt, hoch schwingungsfest ist und außerdem gegen Schwingungen gut gesichert ist und die dabei in der Herstellung noch billig ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn das Aufwalzen des Gewindes und der Kerbverzahnung in einem Arbeitsgang mit Walzen durchgeführt wird, die sowohl einen Gewindeteil als auch einen Kerbverzahnungsteil enthalten. Hierdurch wird das Verfahren noch weiter beschleunigt und verbilligt.

Die Erfindung ist auch mit Vorteil zur Herstellung von Dehnschrauben verwendbar.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 Ansicht eines Rohlings für eine Stiftschraube,

8M 640/251

Fig. 2 bis 4 Ansicht, Querschnitt und Längsschnitt der fertigen Stiftschraube mit Kerbverzahnung,

Fig. 5 Ansicht eines Rohlings einer Kopfschraube, Fig. 6 Stirnansicht des Kopfes der Schraube,

Fig. 7 Längsschnitt, teilweise in Ansicht, des Kopfes und des Schaftes,

Fig. 8 und 9 Längsschnitt und Ansicht der fertigen Schraube mit Kerbverzahnung.

Nach Fig. 1 bis 4 ist ein Rohling 2 aus gewalztem oder gezogenem Stahl oder aus gezogenem und mittels dem Querschnitt angepaßter Schlagbacken kalt gehämmertem Stahl an den Enden mit aufgewalzten Gewinden 3 und 4 und auf dem dazwischenliegenden Schaftteil mit einer aufgewalzten Kerbverzahnung 5 versehen, die zweckmäßig so ausgebildet ist, daß die Spitzen der Kerbverzahnung mit den Spitzen der Gewinde 3 und 4 annähernd fluchten oder gegebenenfalls die Spitzen der Gewinde noch so weit überragen, daß sie in der Bohrung des zugehörigen Maschinenteils glatt anliegen. Der mittlere ao Schaftteil 6 kann dabei gemäß Fig. 4 vor dem Aufwalzen der Kerbverzahnung 5 unter den Flankendurchmesser der Gewinde 3 und 4 durch Kalthämmern od. dgl. verdünnt sein, so daß eine Dehnschraube entsteht. Der Rohling 2 kann aber auch »5 ohne Verdünnung des mittleren Schaftteils mit Gewinde und Kerbverzahnung versehen sein, so daß bei gleicher Querschnittsform der Gewindezähne und der Kerbzähne die Spitzen der Gewinde und der Kerbverzahnung miteinander fluchten.

Ist der Schaftteil 6 vor Aufwalzen der Kerbverzahnung unter den Flankendurchmesser der Gewinde 3, 4 verdünnt, so ist eine entsprechend gröbere und daher tiefer gehende und höher aufquellende Kerbverzahnung notwendig.

In jedem Fall wird die Torsionsfestigkeit durch das Aufwalzen der Kerbverzahnung infolge Vergrößerung des polaren Trägheitsmoments erhöht und auch die Schwingungsfestigkeit vergrößert, ohne daß in dem Schaft durch Kalthämmern gebildete Längsfasern zer- ₄a stört werden, und die Schwingungsbeanspruchungen werden durch das annähernde oder vollständige Anliegen der Kerbverzahnung 5 in der zugehörigen Bohrung vermindert oder ganz beseitigt, und dadurch wird die Dauerfestigkeit einer solchen Schraube erheblich erhöht.

Das Aufwalzen des Gewindes und der Kerbverzahnung kann mit verschiedenen Walzen in zwei Arbeitsgängen erfolgen; es kann aber auch in einem Arbeitsgang mit Hilfe von Walzen erfolgen, die sowohl einen Gewindeteil als auch einen Kerbverzahnungsteil aufweisen. Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn die Kerbverzahnung die geiche Tiefe aufweist wie die Gewinde und wenn das Aufwalzen der Gewinde und der Kerbverzahnung auf einen glatten Rohling 2 ohne mittlere Verdünnung erfolgt. Solche Schrauben sind dann besonders billig herstellbar.

Soll der Rohling kalt verfestigt werden, so wird er gegebenenfalls nach vorherigem Glühen, zweckmäßig um 5 bis 30% Querschnittsverringerung gezogen und dann bis auf eine Gesamtquerschnittsverringerung von 50 bis 60% mittels angepaßter Formbacken kalt gehämmert. Hierdurch kann die Zugfestigkeit bis um etwa 100% der Ursprungsfestigkeit erhöht werden, wobei die Dehnung entsprechend abnimmt, aber die Verformbarkeit zum Aufwalzen des Gewindes und der Kerbverzahnung noch in genügendem Maße aufrechterhalten bleibt.

Nach Fig. 5 bis 9 wird ein Rohling? von annähernd dem Durchmesser des gewünschten Schraubenkopfes im Schaftteil 8 mit allmählichem Übergang in den Kopfteil 7 auf den Flankendurchmesser des Gewindes 9 kalt hinuntergehämmert, wobei sich Längsfasern im Schaft bilden, und dann der Schaft 8 in einer büchsenförmigen Matrize, die am oberen offenen Ende einen Ringwulst gemäß einer Ringrinne 10 des Schraubenkopfes trägt, und in einer Patrize, die dem Schraubenkopf entspricht und einen zentralen Kegel gemäß einer Vertiefung 11 des Schraubenkopfes enthält, kalt gestaucht, so daß der Schraubenkopf 12 gemäß Fig. 6 und 7 entsteht. Hierdurch werden die Längsfasern des Schaftes in den Kopf hinein umgebogen. Alsdann werden das Gewinde 9 und die Kerbverzahnung 13 in gleicher Weise aufgewalzt, wie oben beschrieben.

Die Kerbverzahnung kann in den Schaftteil auch eingepreßt werden.

Die neuen Schrauben sind besonders für Fahrzeuge und Flugzeuge sehr wertvoll, bei denen starke Schwingungen auftreten, da die Schwingungsbeanspruchungen durch die Kerbverzahnung stark verringert oder überhaupt verhütet werden und ferner die Schwingungsfestigkeit durch die Kerbverzahnung vergrößert wird. Werden die Schrauben außerdem noch kalt gezogen und gehämmert, so steigt die Zugfestigkeit bis auf etwa das Doppelte und die Schwingungsfestigkeit bis auf etwa das Zehnfache gegenüber warm gehärteten Stahlschrauben, wie Versuche ergeben haben. Die neue Schraube ist daher besonders im Fahrzeug- und Maschinenbetrieb außerordentlich zuverlässig.

Claims

Patentansprüche:

1. Schraube mit Kerbverzahnung auf dem Schaftteil, dadurch gekennzeichnet, das der gegenüber dem Gewindeaußendurchmesser verjüngte Schaftteil derart mit einer eingeprägten oder eingewalzten Kerbverzahnung versehen ist, daß deren Spitzen annähernd dem Gewindeaußendurchmesser entsprechen.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Kerbverzahnung des verjüngten Schaftteils gleich oder um so viel größer als der Gewindeteil ausgebildet ist, daß der mit Kerbverzahnung versehene Schaftteil in der zugehörigen glatten Bohrung glatt anliegt.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gewindelose Schraubbolzen den Flankendurchmesser des Gewindes aufweist und auf diesen sowohl das Gewinde als auch die anschließende Kerbverzahnung mit vorzugsweise gleichem Kern- und Außendurchmesser aufgewalzt ist.

4. Verfahren zur Herstellung der Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling der Schraube vor dem Aufwalzen des Gewindes und der Kerbverzahnung mittels angepaßter Formbacken gehämmert wird, nachdem gegebenenfalls der Rohling oder der Stabstahl, aus dem der Rohling geschnitten ist, vorher um 5 bis 30% Querschnittsverringerung gezogen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kopfschraube aus einem Stabstahl von annähernd dem Außendurchmesser oder Querschnitt des gewünschten Kopfes hergestellt wird, indem der Schaftteil mit allmählichem Übergang zum Kopfteil mittels angepaßter Formbacken, z. B. auf den Flanken durchmesser, kalt hinuntergehämmert und dann in einer büchsen-

förmigen Matrize mit Halbringwust am Übergang vom Schaft zum Kopf und einer Patrize mit zentralem Kegel zur Kopfbildung längs kalt gestaucht und darauf das Gewinde nebst Kerbverzahnung auf den Schaftteil kalt aufgerollt (oder -gepreßt) wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise das Aufwalzen des Gewindes und der Kerb-

verzahnung in einem Arbeitsgang mit Walzen durchgeführt wird, die sowohl einen Gewindeteil als auch einen Kerbverzahnungsteil enthalten.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 248 360; britische Patentschriften Nr. 645 359, 399 985, 980, 399 979;

USA.-Patentschrift Nr. 2 543 705.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen