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Selbstsperrende Stiftschraube Stiftschrauben sollen in ihren Gewindelöchern
so fest sitzen, daß sie sich beim Lösen einer Mutter am äußeren Ende der Schraubenverbindung
nicht herausdrehen. Sie müssen sich also im Gewindeloch stets schwerer drehen als
die abzunehmende Mutter. Es ist bereits bekannt, zur Erfüllung dieser Forderung
die Einschraubenden der Stiftschrauben anomal dick zu machen, so daß sie unter Spannung
im Lochgewinde sitzen. Fertigungstechnisch ist dieses Verfahren allerdings insofern
ungünstig, als hierbei enge Toleranzen eingehalten werden müssen. Des weiteren ist
eine Stiftschraubenverbindung bekannt, bei der Schraubengewinde und Lochgewinde
unterschiedliche Steigung haben, so daß beim Einschrauben der Stiftschraube eine
Verspannung beider Teile gegeneinander entsteht. Abgesehen davon, daß ein solches
Verfahren die Fertigung erschwert, ist auch damit zu rechnen, daß die Gewinde beim
Einbringen der Schraube beträchtlich deformiert werden, ein Umstand, der sich beim
Auswechseln der Stiftschrauben nachteilig auswirkt. Weiterhin wurde eine Stiftschraubenverbindung
vorgeschlagen, bei der das freie Ende des Einschraubendes der Schraube kegelig verjüngt
ist und in der letzten Phase des Eindrehens im Auslauf des Lochgewindes klemmt.
Die dabei erzeugten Klemmkräfte sollen ein Selbstlösen der Schraube verhindern.
Hierbei treten grundsätzlich große Sprengkräfte auf, die nicht immer hingenommen
werden können. Außerdem ist bei der Herstellung eine genaue Bearbeitung erforderlich.
Die Anschnittwinkel am Schraubenende und im Gewindeloch unten dürfen nicht zu sehr
voneinander abweichen, damit die erforderlichen Klemmkräfte ohne Anwendung unzulässig
großer Verdrehungskräfte beim Eindrehen der Schraube erzeugt werden können. Diese
Art der Sicherung gegen Selbstlösen hat weiterhin noch den Nachteil, daß die Schraube
schon bei der geringsten Verdrehung sofort ganz locker ist.
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Die Erfindung geht demgegenüber von einer Stiftschraube aus; die am
freien Ende des Einschraubendes eine zentrale Aufnehmung aufweist, und schlägt vor,
die Schraubenverbindung so aufzubauen, daß sich das hohle Einschraubende bei ganz
eingedrehter Stiftschraube in einen gegenüber dem hohlen Ende verengten Gewindelochabschnitt
hinein erstreckt. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Stiftschraube beruht darauf,
daß das hohle Ende gegen Ende des Eindrehvorganges elastisch und, sofern die Formänderung
hierbei zu groß ist, plastisch zusammengedrückt wird und zufolge seiner eigenen
Elastizität spannt. Die Länge der zentralen Ausnehmung im Einschraubende der Stiftschraube
wird zweckmäßig etwas größer gemacht als die Länge der Zone, innerhalb deren das
hohle Ende zusammengedrückt wird. Die Größe des Reibungsmomentes, das ein Herausdrehen
der Stiftschraube beim Abnehmen einer Mutter am äußeren Ende verhindern soll, ist
abhängig von der Wandstärke des hohlen Schraubenendes und der Länge des verformten
Schraubenabschnittes.
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Bei einer der bekannten Schraubenverbindungen, bei der das Einschraubende
am freien Ende eine zentrale Ausnehmung aufweist, wirkt das freie Ende des Einschraubendes
der Stiftschraube als Schneidkopf, der sich allerdings beim Schneiden nicht zusammendrückt.
Das Gewinde auf dem eigentlichen Schneidkopf und einer Anzahl der nachfolgenden
Gewindegänge auf dem Einschraubende weisen einen Durchmesser auf, der etwas geringer
ist als der Außendurchmesser der übrigen Gewindegänge auf dem Einschraubende. Im
Bereich - dieser letzteren Gewindegänge klemmt also die Schraube. Es ist dies eine
Sicherungsmethode gegen Selbstlösen, die nur dann mit einiger Aussicht auf einen
stets sich einstellenden guten Erfolg anwendbar ist, wenn das Gewinde durch die
Schraube selbst geschnitten wird, hierzu also nicht etwa ein besonderer Gewindebohrer
benutzt wird. Bei Verwendung eines besonderen Gewindebohrers besteht infolge der
nicht zu vermeidenden Herstellungstoleranzen die Gefahr, daß die Schraube entweder
überhaupt nicht klemmt oder so stark klemmt, daß das Gewinde beim Lösen der Verbindung
zerstört wird. Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Schraubenverbindung insofern
vorteilhaft, als sie herstellungsmäßig anspruchsloser ist und sich infolge der über
einen ganzen Bereich des Einschraubendes eintretenden elastischen und eventuell
plastischen
Verformung mit Sicherheit nicht selbst löst. Diese Sicherheit erfährt auch bei wiederholtem
Austausch der Stiftschraube keine Schmälerung. Bei zwei anderen bekannten Schraubenverbindungen
mit Stiftschrauben, deren Einschraubenden am freien Ende eine zentrale Ausnehmung
aufweisen, wird vor dem Eindrehen der Stiftschraube ein besonderer Spreizkörper
in das Gewindeloch eingebracht, auf den sich die Schraube in der letzten Phase des
Eindrehens aufsetzt. Die Notwendigkeit, zur Erzielung der Klemmwirkung besondere
Spreizkörper zu verwenden, wirkt sich bei der Massenherstellung solcher Stiftschrauben
sehr nachteilig aus.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, das Gewinde
des Einschraubendes der Stiftschraube in an sich bekannter Weise über die ganze
Länge des Einschraubendes durchgehen zu lassen und dafür zu sorgen, daß sich das
hohle Ende bei ganz eingedrehter Stiftschraube in den Auslauf des Lochgewindes hinein
erstreckt. Bei dieser Stiftschraube wird also das hohle Ende im Bereich des Auslaufes
des Lochgewindes zusammengedrückt. Versieht man in Weiterbildung dieses Gedankens
die Stiftschraube am freien Ende ihres Einschraubendes mit einer etwa dem Auslauf
des Lochgewindes angepaßten Anfasung, wie an sich ebenfalls bekannt, so erreicht
man dadurch, daß die Schraube gegen Ende des Eindrehvorganges plötzlich über eine
größere Länge verformt wird, so daß der zum Verspannen benötigte Verdrehwinkel kleiner
und die Gefahr des Festfressens verringert werden.
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Ein weiterer Vorschlag im Rahmen der Erfindung geht dahin, das Einschraubende
der Stiftschraube, wie an sich bekannt, mit einem zylindrischen oder leicht kegeligen
gewindefreien Ansatz zu versehen, der sich bei ganz eingedrehter Stiftschraube ganz
oder teilweise in einen Abschnitt des Gewindeloches hinein erstreckt, dessen Durchmesser
kleiner ist als der Außendurchmesser des Ansatzes, und weiterhin die Schraube so
auszubilden, daß sich die letzten Gewindegänge des Einschraubendes, in Einschraubrichtung
gesehen, im Bereich des Auslaufes des Lochgewindes befinden. Auch hierbei empfiehlt
es sich, in an sich bekannter Weise das Einschraubende der Stiftschraube im Bereich
der letzten Gewindegänge mit einer etwa dem Auslauf des Lochgewindes angepaßten
Anfasung zu versehen. Durch den gegen Ende des Eindrehvorganges zusammengedrückten
zylindrischen Ansatz wird ein erhöhtes Festhaltemoment erzielt. Außerdem kann man
wegen der größeren Länge des verformten hohlen Schraubenteils, der sich aus dem
zylindrischen oder leicht kegeligen Zapfen und dem Gewindestück im Bereich des Auslaufes
des Lochgewindes zusammensetzt, geringere Wandstärken wählen. Dies aber bedeutet
letzten Endes bei gleichem Festhaltemoment geringere Flächenpressungen gegenüber
Stiftschrauben mit kürzeren zusammengedrückten hohlen Schraubenenden. In den Fällen,
in denen besonderer Wert darauf gelegt wird, daß die Deformation, die das hohle
Ende der Stiftschraube erfährt, deren Wiederherausdrehen in keiner Weise erschwert,
kann die Schraube so ausgebildet sein, daß der gewindefreie Ansatz, in Einschraubrichtung
gesehen, vor dem Auslauf des Lochgewindes beginnt. Bei einer solchen Schraube wird
nur der zylindrische oder leicht kegelige Ansatz zusammengedrückt.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Abb. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Stiftschraube teilweise eingedreht.
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Abb. 2 zeigt die Schraube nach Abb. 1 ganz eingedreht.
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Die Abb. 3 bis 5 zeigen besondere Ausführungen der erfindungsgemäßen
Stiftschraube.
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In Abb. 1 besitzt das in einem Maschinenteil 2 eingeschnittene und
die etwa halb eingedrehte Stiftschraube 1 aufnehmende Muttergewinde einen Auslauf,
der bei dem mit 4 bezeichneten Gewindegang beginnt. Die Schraube 1 weist
am unteren Ende eine zentrale Bohrung 3 auf, deren Tiefe etwa der Höhe des Auslaufes
des Muttergewindes entspricht. Bei weiterem Eindrehen der Schraube 1 wird, wie aus
der Abb. 2 zu ersehen ist, diese im hohl gebohrten Teil radial zusammengedrückt
und damit fest mit dem Maschinenteil 2 verspannt.
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Abb. 3 zeigt eine Stiftschraube 5, die am Einschraubende eine
bei dem mit 6 bezeichneten Gewindegang beginnende Anfasung aufweist. Diese
Anfasung ist insofern von Vorteil, als die Schraube 5 beim Eindrehen sofort über
die ganze Länge des sich verformenden Schraubenabschnittes trägt. Zum Verspannen
der Stiftschraube genügt somit ein kleinerer Verdrehwinkel.
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Abb. 4 stellt eine Stiftschraube 7 dar, die ebenfalls eine bei dem
mit 8 bezeichneten Gewindegang beginnende Anfasung aufweist, welche jedoch bei Punkt
9 in einen zylindrischen Teil übergeht. Der Durchmesser dieses zylindrischen Teiles
ist um ein geringes größer als der Durchmesser der Vorbohrung für das Muttergewinde.
Beim Eindrehen der Schraube dringt der zylindrische Ansatz zuerst in die Vorbohrung
des Muttergewindes ein, wodurch bereits ein Verspannen erzielt wird. Bei weiterem
Eindrehen der Schraube erfolgt dann noch eine Verformung und damit ein Verspannen
im Bereich des Gewindeauslaufes.
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Abb.5 zeigt eine erfindungsgemäße Stiftschraube mit einem leicht kegeligen
gewindefreien Ansatz 10,
der, in Einschraubrichtung gesehen, vor dem Anfang
des Auslaufes des Lochgewindes beginnt, sich bei ganz eingedrehter Schraube in eine
nicht eingezeichnete Bohrung des Gewindeloches hinein erstreckt, deren Durchmesser
kleiner ist als der Außendurchmesser des Ansatzes. Einer Verformung beim Eindrehen
der Stiftschraube ist nur der kegelige Ansatz 6 unterworfen. Die zentrale Ausnehmung
im Einschraubende der Stiftschraube kann im Rahmen der Erfindung jede geeignete
Form aufweisen.