DE1158763B

DE1158763B - Securing a stud against loosening

Info

Publication number: DE1158763B
Application number: DEC10259A
Authority: DE
Inventors: Ralph William Yocum
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1954-09-16
Filing date: 1954-11-13
Publication date: 1963-12-05

Description

Sicherung einer Stiftschraube gegen Lösen Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherung für Stiftschrauben gegen Lösen durch Reibung zwischen Flächen an der Schraube und Flächen in der Gewindebohrung.Securing a stud against loosening The invention relates on a lock for stud bolts against loosening due to friction between surfaces on the screw and surfaces in the threaded hole.

Bei Stiftschrauben ist die Anwendung der bei Schrauben mit Kopf üblichen bekannten Sicherungsanordnungen nicht möglich, da diese alle entweder an dem frei zugänglich auf der Außenfläche des Werkstückes aufliegenden Kopf angreifen oder durch die Pressung zwischen Kopf und Werkstück zur Wirkung kommen. Um Stiftschrauben gegen Lösen zu sichern, ist in der Regel das Gewinde der Schrauben mit Preßsitz in das Innengewinde der Bohrung eingeschraubt worden. Um zu große Unterschiede in dem zum Einschrauben der Stiftschrauben aufzubringenden Drehmoment zu vermeiden, muß dabei eine sehr feine Passung vorgesehen werden, die eine sehr genaue Bearbeitung notwendig macht. Außerdem ist beim Einschrauben solcher Stiftschrauben bereits eine erhebliche Kraft erforderlich, die nicht nur die aufzuwendende Arbeit, sondern auch die Gefahr des Abreißens der Schraube wesentlich erhöht.In the case of studs, the application is the same as for screws with a head known fuse arrangements are not possible, since these are all either at the free Accessible head resting on the outer surface of the workpiece or come into effect through the pressure between the head and the workpiece. To stud bolts Securing against loosening is usually the thread of the screws with a press fit has been screwed into the internal thread of the bore. To get too big a difference in to avoid the torque to be applied to screw in the studs, a very fine fit must be provided for a very precise machining makes necessary. In addition, when screwing in such studs there is already a considerable force is required which not only does the work, but also the risk of the screw tearing off increases significantly.

Um diese durch den Preßsitz über die gesamte Gewindelänge beim Einschrauben auftretenden Schwierigkeiten zu vermeiden, ist die Verwendung kegelförmiger Gewinde, insbesondere bei Rohrgewinden, bekannt. Ferner ist es bekannt, ein zylindrisches Gewinde im oberen Teil des Bohrloches mit normalem Sitz auszubilden, während im unteren Teil des Bohrloches das gleiche zylindrische Gewinde in der Ganghöhe etwas versetzt ist, so daß die die Sicherung bewirkende Pressung an den Flanken des Gewindes erst einsetzt, wenn das Einschraubende in den versetzen Teil des Gewindes gelangt. Alle diese bekannten Anordnungen zur Sicherung einer Stiftschraube sind schwierig herzustellen und bringen infolge der schwer kontrollierbaren Axial-und Radialpressung die Gefahr mit sich, daß sie, insbesondere beim Einschrauben in relativ dünnwandige Gußstücke, z. B. als Zylinderkopfschrauben im Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine, das umgebende Material aufsprengen.To this by the press fit over the entire thread length when screwing To avoid difficulties that arise, the use of tapered threads, especially in the case of pipe threads. It is also known to have a cylindrical Form the thread in the upper part of the borehole with a normal seat, while in the lower part of the borehole has the same cylindrical thread somewhat in pitch is offset, so that the pressure effecting the fuse on the flanks of the thread only starts when the screw-in end reaches the offset part of the thread. All of these known arrangements for securing a stud bolt are difficult produce and bring due to the difficult to control axial and radial pressure the risk that they, especially when screwing into relatively thin-walled Castings, e.g. B. as cylinder head bolts in the cylinder head of an internal combustion engine, blast the surrounding material.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Sicherung für Stiftschrauben zu schaffen, bei der bei üblichen Fertigungspassungen die Stiftschraube fast über ihre ganze Gewindelänge ohne wesentliche Kraftanwendung in die Gewindebohrung einschraubbar ist und die die Sicherung bewirkende Pressung erst beim Anziehen des letzten Ganges schnell ansteigend nur in einem kleinen Bereich eintritt. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Gewinde der Stiftschraube zur Bildung der einen Fläche am Einschraubende in an sich bekannter Weise kegelförmig angefast ist und das Innengewinde zur Bildung der Gegenfläche im Bereich des bis zur vorgesehenen Tiefe eingeschraubten Einschraubendes in einer der Form der angefasten Gänge der Schraube entsprechenden Ausbildung der Gänge ausläuft.The object of the invention is therefore to provide a fuse for studs to create, with the usual manufacturing fits the stud screw almost over their entire thread length can be screwed into the threaded hole without the use of significant force and the pressure causing the fuse only when the last gear is tightened increasing rapidly only occurs in a small area. This is done according to the invention achieved in that the thread of the stud to form the one surface is chamfered conically at the screw-in end in a manner known per se and the internal thread to form the counter surface in the area of the screwed in to the intended depth Screw-in end in a shape corresponding to the shape of the chamfered threads of the screw Training of the corridors is running out.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung werden am Einschraubende der Schraube und an der entsprechenden Stelle der Gewindebohrung Flächen geschaffen, die sich erst nach Erreichen der vorgesehenen Einschraubtiefe innerhalb einer sehr kurzen Einschraubstrecke, z. B. einem halben oder einem Gang, gegeneinander unter schnellem Anstieg des aufzuwendenden Drehmomentes anpressen. Dabei ist bei der erfindungsgemäßen Ausbildung durch entsprechende Auswahl des Anfaswinkels eine beliebige Hemmwirkung und damit Sicherungswirkung zu erreichen.By this arrangement according to the invention are at the screw-in Screw and created surfaces at the corresponding point of the threaded hole, which only after reaching the intended screw-in depth within a very short screw-in section, e.g. B. half a gear or a course, against each other with a rapid increase in the torque to be applied. It is with the invention Training through appropriate selection of the bevel angle any inhibiting effect and thus to achieve a security effect.

Durch Auswahl der Gewindepassung im für Schrauben üblichen Bereich kann die Stiftschraube ohne übermäßigen Kraftaufwand in die Gewindebohrung eingeschraubt werden und sitzt ohne schädliche Vorspannungen. Das Lösen erfolgt nach Überwindung der Selbsthemmung der Sicherung mit normaler Kraft. Auch nach mehrmaligem Ein- und Ausschrauben bleibt die Sicherungswirkung ohne Änderung der Relativstellung von Stiftschraube und Gewindebohrung gleich. Das Anfasen des zylindrischen Gewindeteils am Einschraubende und dadurch das Abflachen der einzelnen Gewindegänge ist zwar an sich für andere Zwecke bekannt. Bei den bekannten Anordnungen dient diese Anfasung des Einschraubendes lediglich zum Aufweiten eines verformbaren Einsatzkörpers im Bohrloch oder um die Verformung einer mit Längsschlitz versehenen und dadurch beim Einschrauben mit Preßsitz radial nachgebenden Schraube zu erleichtern. Auch bei üblichen Gewindebohrern ist die Vorderseite aasgefast, um das Abarbeiten der Gewindegänge auf mehrere Teilabschnitte vorbestimmter Spanhöhe zu verteilen. Das Wesen der Erfindung besteht jedoch darin, daß diese Anfasung in der Gewindebohrung mit einem relativ großen Spitzenwinkel erfolgt und daß die Stiftschraube an ihrem Einschraubende eine Anfasung mit gleichem Spitzenwinkel aufweist, so daß zwei gegeneinander wirkende, in der Mantelfläche gleicher Kegel liegende starre Flächen entstehen.By selecting the thread fit in the normal range for screws the stud screw can be screwed into the threaded hole without excessive force and sits without harmful pre-tension. The loosening takes place after overcoming the self-locking of the fuse with normal force. Even after multiple inputs and Unscrewing remains the securing effect without changing the relative position of Stud and threaded hole the same. The chamfering of the cylindrical Part of the thread at the screw-in end and thereby the flattening of the individual threads is known per se for other purposes. In the known arrangements is used this chamfering of the screw-in end only for expanding a deformable insert body in the borehole or around the deformation of a longitudinal slot and thereby when screwing in with a press fit to facilitate the radially yielding screw. Even With conventional taps, the front is chamfered in order to process the Distribute threads over several sections of a predetermined chip height. That The essence of the invention, however, is that this chamfer in the threaded hole takes place with a relatively large point angle and that the stud screw on her The screw-in end has a chamfer with the same point angle, so that two against each other Acting rigid surfaces lying in the outer surface of the same cone are created.

Die Anfasung an der Stiftschraube und am Gewindebohrer, d. h. der halbe Spitzenwinkel des Anfaskegels, beträgt vorzugsweise ungefähr 121/2°.The chamfer on the stud and on the tap, i. H. the half the point angle of the bevel cone is preferably approximately 121/2 °.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch zwei Werkstücke, die mittels einer Stiftschraube und einer Mutter verbunden sind, Fig. 2 im größeren Maßstab das Einschraubende der Stiftschraube, Fig. 3 eine Seitenansicht eines Gewindebohrers zur Herstellung der zu verwendenden Gewindebohrung. In Fig. 1 ist das eine Werkstück 10 zur Aufnahme der Stiftschraube 12 mit einer Gewindebohrung 11 versehen. Das Gewinde der Bohrung 11 und das der Stiftschraube 12 sind mit der für normale Schraubengewinde üblichen Sitzpassung hergestellt.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment the drawings explained in more detail. In the drawing, Fig. 1 shows a section through two workpieces that are connected by means of a stud and a nut, FIG. 2 shows the screw-in end of the stud screw on a larger scale, FIG. 3 shows a side view a tap to produce the threaded hole to be used. In Fig. 1 is the one workpiece 10 for receiving the stud screw 12 with a threaded hole 11 provided. The thread of the bore 11 and that of the stud screw 12 are with the manufactured for normal screw threads usual seat fit.

Der Grund der unteren Gänge 13 der Gewindebohrung 11 läuft flach aus, so daß die am Grund der Gänge gebildeten Flächen auf einem Kegelmantel liegen. In Fig. 3 ist ein Gewindebohrer 14 gezeigt, der eine kegelstumpfförmige Anfasung 15 an seinem vorderen Ende aufweist, durch die die auslaufenden Gewindegänge des unteren Teiles 13 der Gewindebohrung 11 geschnitten werden. Die Anfasung erstreckt sich über drei bis fünf Gewindegänge, wobei der Anfaswinkel etwa 5 bis 15°, vorzugsweise 121/E°, beträgt. Am Einschraubende 16 der Stiftschraube 12 ist ebenfalls eine kegelförmige Anfasung vorgesehen (vgl. Fig. 2). Diese Anfasung kann entweder vor oder nach dem Gewindeschneiden auf beliebige Weise angebracht werden. Dabei ist es unwesentlich, ob das Gewinde durch spanabhebende oder spanlose Verfahren hergestellt wird.The bottom of the lower courses 13 of the threaded hole 11 runs out flat, so that the surfaces formed at the bottom of the corridors lie on a cone surface. In 3 shows a tap 14 which has a frustoconical chamfer 15 at its front end through which the tapering threads of the lower Part 13 of the threaded hole 11 are cut. The chamfer extends over three to five threads, the bevel angle being about 5 to 15 °, preferably 121 / E °. At the screw-in end 16 of the stud screw 12 is also a conical one Chamfering provided (see. Fig. 2). This chamfer can either be before or after Tapping can be attached in any way. It is immaterial whether the thread is produced by cutting or non-cutting processes.

Der Anfaswinkel a soll so groß sein, daß sich eine Radialkeilwirkung mit Selbsthemmung ergibt, wenn die Kegelflächen 16 der Stiftschraube 12 sich an die Kegelfläche 13 der Gewindebohrung 11 beim Anziehen der Stiftschraube anpressen. Durch diese Bedingung ist, unter Berücksichtigung der möglichen Beeinflussungen der Hemmwirkung, wie Gewindeart und verwendete Werkstoffe, von selbst eine Begrenzung des möglichen Winkelbereichs gesetzt. Einerseits muß der Winkel so klein sein, daß die Selbsthemmung eintritt, während er andererseits so groß sein muß, daß die radialwirkende Kraftkomponente der größtmöglichen Keilpressung die Festigkeit des umgebenden Werkstücks nicht überschreitet.The bevel angle a should be so large that there is a radial wedge effect with self-locking results when the conical surfaces 16 of the stud screw 12 to Press the conical surface 13 of the threaded hole 11 when tightening the stud screw. This condition is, taking into account the possible influences the inhibiting effect, such as the type of thread and the materials used, is a limitation of its own of the possible angular range. On the one hand, the angle must be so small that the self-locking occurs, while on the other hand it must be so large that the radial acting Force component of the greatest possible wedge pressure the strength of the surrounding workpiece does not exceed.

Der Kegelwinkel am Ende der Stiftschraube kann geändert werden. Er ist aber immer gleich dem Kegelwinkel am Gewindebohrer, d. h., die Winkel a gemäß den Fig. 2 und 3 sind gleich.The taper angle at the end of the stud can be changed. He but is always the same as the taper angle on the tap, d. i.e., the angles a according to Figures 2 and 3 are the same.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A stud screw is secured against loosening Friction between surfaces on the screw against surfaces in the threaded hole, thereby characterized in that the thread of the stud screw (12) to form the one surface at the screw-in end (16) is conically chamfered in a manner known per se and the internal thread (11) to form the counter surface in the area of the intended Deep screwed-in screw-in end (16) in one of the shape of the chamfered passageways (13) the screw (12) corresponding training of the courses expires.

2. Backup according to claim 1, characterized in that the bevel angle (a) is approximately 121/2 °. Documents considered: German Patent No. 870 344; U.S. Patents No. 2 421181, 2167 558, 2165 011, 2136 458, 2 094 491.