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| Die. Erfindung besieht aicb auf Verbeeeerungen an Selbet# |
| .halteaohrauben von derjenigen Art* bei der die Selbrt- |
| haltuM durch Ausbildung einer Mehrzahl mit eines Berit- |
| etüak in Biagrifi gelangender rippenartiger Voreprüf |
| oder RäadeluMen' au einen 'Ende der Bobraube erxrsß.obt
wird. |
| Inebeeondere besteht sich diese Windung auf eine ver- |
| besserte Selbethalteaohreuba derjenigen Art, bei der die |
| verriegelnden Vorop'rünge oder Badelungen an der Oberflä- |
| che einer versenkten Aussparung in der Spitze oder im ins |
| Werkstück eingreifenden Ende der Schraube ausgebildet sied. |
| selbethalteeohrauben sind bereite bekannt, bei denen Rände-- |
| lungen an einer Innenfläche an der Schraubenspitze
ausge- |
| bildet Bind. Diene bekannten Schrauben weinen jedoch
meh- |
| rere nachteilige ]Conetruktionsuerluale auf. |
| So weist boispielaweiue die in der Schraubenspitze suege- |
| bildete versenkte Aussparung einen Ironue auf, die
Drall- |
| richtung der Bändelzähne ist der Mrehrichtung der Schrau- |
| be beim Anziehen derselben entgegengesetzt, und an der ver- |
| senkten Fläche ist eine gerade Anzahl Räadelzähne ausgebil- |
| det. Hei anderen Pormen bekannter Selbathalteeohrauben
wa- |
| ren die RändelunSen radial angeordnet, so
daß am ein vor- |
| h1LltnismäBig kleiner Teil den .Rauen zwischen gen Zähnen
mit |
| dem Grundwerkstoff ausgefüllt und dadurch der lockerungewi- |
| derstand der Schraube verringert war. |
| Diene äorutruktioneuerkaale bekannter Selbethklteaeärauben |
sind aus den verschiedenen im folgenden besprochenen Gründen
nachteilig. Der Konus
hat nur einen verhältnismäßig
kleinen Raum
zur
Aufnahme während
des Anziehens
wegge-
drückter Metalläpäne.
Wenn außerdem
die Richtung.
des Drallradius
der Rändelzähne
der Gangrichtung
der Schraube entge-
gengesetzt ist, graben sich
die Zähne
nicht zur Verhinderung
der Lockerung der §ohraube
ins Werkstück ein. Wird
an
der Schraubenspitze
eine gerade
Anzahl Rändelzähne verwendet, so
wirken die die Lockerung
der
Schraube
bewirkenden
Rotationskräfte schließlich
an einer Stelle,
an der k
ein Bewegungewi,_ieretand
vorhanden ist;
daher unterliegt
der veruchobene Werkstoff
des Werkstücke leichter
einer Räumwirkung,
die leicht zur Lockerung
der Sehraube führt.
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Erfindungsgemäß werden die vorstehenden Nachteile bekannter
Selbsthaltesehrauben
durch Schaffung einer Selbsthalte-
schraube überwunden, die infolge
der Drehwirkung beim Anziehen-der Schraube automatisch ins Werkstück
eingreift und einer die Selbsthalteschraube aus dem Werkstück
herausdre-Lenden Kraft erhöhten Widerstand entgegensetzt.
Selbethalteschrauben
gemäß der Erfindung sind mit Spiralrändeln oder -zähnen
auf einer gekrümmten Fläche an einer
Innenaussparung
am am Werkstück ansetzenden Schraubenende versehen, die zur Verhinderung des Herausgehens
sich in die Werkstückoberfläche eingraben und dabei genügenden Raum für alle etwa.vom
Werkstück weggedrückten Späne bieten. Demgemäß ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung
einer neuen, verbesserten Selbsthalteachraube. Ein anderes Ziel der Erfindung ist-die.
Schaffung einer neuen, verbesserten Selbs t halteschraube mit nach Einschrauben
ins Werkstück vergrößertem lockerungew3,_derstand.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer neuen, verbesserten
Selbsthaltesehraube, die Spiralrändelungen oder -zähne an einer Innenaussparung
aufweist, die. so geformt ist, daß ein verstärktes Eingreifen der Zähne ins Werkstück
bewirkt wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer neuen, verbesserten
Selbsthaltesehraube mit spiralig verlaufenden Rändelungen oder Zähnen in Halbtrapezform,
die den-Werkstoff des Werkstücks ohne Abscherung dea-Werkstoffs verschiebt, damit
eine Lockerung der Schraube verhindert wird.
Ein weiteres Ziel
der Erfindung ist die Schaffung einer neuen, verbesserten Selbsthalteschraube,
die mit einem radialen Drall versehene Innenrändelungen aufweist, bei denen die
Drallrichtung die gleiche wie die Gangrichtung des Schrauabengewindes ist.
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Ein weiteres .Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer neuen, verbesserten
Selbsthalteschraube mit Innenrändelungen9 die im wesentlichen dreieckig
ausgebildet sind und einen
kleinen Eintrittswinkel und einen großen
Verrisgelungswinkel haben.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer neuen, verbesserten
Selbstbaltesehraube mit einer ungeraden Anzahl ins Werkstück eingreifen könnender
Zähne.
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Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer neuen,
verbesserten Selbsthalteschraube mit einer Mehrzahl ins Werkstück eingreifender
Zähne an einer Innenfläche, bei denen ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen den
Gängen des Außengewindes und den Innenzähnen besteht.
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Die Ziele und Vorteile der Erfindung sind teilweise hier
besohieben
und ergeben sich teilweise aus dieser Beschrei-
bung oder aus ihrer praktischen
Anwendung aufgrund der in den Ansprüchen angegebenen Mittel und Kombinationen.
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Kurz gesagt, bezieht sich die Erfindung auf eine Selbethaltesahraube
mit Außengewinde, an deren ins Werkstück eingrei-fendem Ende eine versenkte
Aussparung ausgebildet ist. Diese
hat vorzugsweise einen im ganzen gekrümmten
Umriß, dessen Oberfläche in radialer Richtung so gerändelt
ist, daß eich auf Ihr eine ungerade Anzahl rippenartiger Vorsprünge oder
Zähne befinden. Jeder dieser radialen Zähne hat im Uhrzeigersinne
oder in der Gangrichtung der Schraube einen radi-
alen Drall oder ist spiralig
ausgebildet und ist durch eire im ganzen dreieckige Form mit einem flachen Eintrittswinkel
und einem verhältnismäßig steilen Verriegelungswinkel ge-
kennzeichnet.
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Die Erfindung besteht aus den hier gezeigten und beschrie-
benen
neuartigen Teilen, Konstruktionen, Anordnungen, Kom-binationen und Verbesserungen.
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Die verstehende allgemeine Beschreibung und auch die anschließende
detaillierte Beschreibung ist nur als Beispiel
gedacht und soll
nur der Erklärung der Erfindung dienen, jedoch nicht eine ahränkend verstanden werden.
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In der Zeichnung ist da Auefübrungebeispiel der Erfindung in
schematischer Weise dargestellt. Es zeigen:.
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Fig. 1 eine eohaubldliehe Ansicht einer erfindungsgemäßen Selbsthalteaobraube=
Fig. 2 eine vergrößerte schematische Draufsicht von unten auf die in Fig. 1 dargestellte
Selbsthalteschraube9 Fig. 3 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Schraube,
teilweise im Schnitt; Fig. 4 eine Teildraufsicht von oben auf ein Werkstück, in
das die Schraube nach Pig. 1 eingesehraubt würde; Fig. 5 eine Seitenansicht
einer ßelbsthalteaohraube gemäß einer abgewandelten Ausführungsform meiner Erfindung,
teilweise im Schnitt; Fig. 6 eine Abwicklungsaneicht des Zahnprofile der an der
.
Selbsthalteschraube ausgebildeten REndelungen gemäß der Erfindung
und Fig. 7 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Selbsthaltesohraube in Werkatückeingriffsatellungo
Bezieht man sich nun. insbesondere auf die ln den Zeichnungen gezeigte Ausführungsform
der Erfindung" so ist in. Fig. 1 bis 3 eine herkömmliche hohle Ganzgewindeschraube
mit Außengewinde 8 dargestellt, die am einen Ende einen gestr*ichelt gezeichr,ten
Steckachlüsseleinsatz 1o und am anderen Ende eine im ganzen äußerlich kegelstumpfförmige
Einschneidespitze 12 aufweist. Am Ende der Spitze 12 ist eine versenkte Aussparung
2o von im ganzen gekrümmten Profil ausgebildet, deren Ende 21 zur Längsachse der
Schraube konzentrisch ist.
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Die Wirksamkeit der Verriegelungawirkung der Schraube wird teilweise
durch das Fassungsvermögen der Aussparung 2o für das darin eingeschlossene" aus
dem Werkstück herausgehobene Material bestimmt. Dieses Fassungsvermögen ist abhängig
von der Tiefe der Aussparung und kann durch das geometrische Profil der Aussparung
auf ein Höchstmaß gesteigert werden. Es wurde gefunden, daß eine Aussparung mit
einer Tiefe von
ca. 4ö % der Gewindesteigung und mit im wesentlichen
kugeligem Profil gemäß Fig. 3 zufriedenstelleade Ergebnisse bringt, Die Anesparunß
kann«auchs wie in Pigo 5 bei 3c dargestellt, dadurch halbelliptisch geformt sein,
Idgd der Drallradius der Rändelzähne 22 verändert wird" wie weiter unten ausführlicher
beschrieben ist.-Durch die gekrümmte Form der Aussparung tat ein verhältnismäßig
großer Raum zur Aufnahme des au® dem Werkstück herausgehobenen Materials und aller
etwa während des Einsetzens und Anziehens der Schraube verschobenen Naterialspänevorhandeno
Erfindungegpmäß ist die versenkte Aüesparung 2o mit einer Mehrzahl angeschmiedeter
verrippter `V®rspriänge oder Zähne 22 versehen; es versteht sich jedoch, daß die
Vorsprünge außer durch Schmieden auch durch geeignete andere Mittel. ausgebildet
werden können. Die Zähne 22 sind spiralförmig und haben daher einen radialen Drall
vom Mittelpunkt des Werkstäcke aus in der Gangrichtung der Schraube, d o ha in diejenige
Richtung, in der die Schraube beim Anziehen gedreht wird, die herkömmlicherweise
im Uhrzeigersinn verläuft,-wie am besten in 7ige 2 dargestellt ist, und die für
die Zwecke der Beschreibung verwendet wird.
| *in Torteil .der in wenentlichen spiralig ausgebildeten |
| Zähm liegt darin, daß die Spiralform das Material. über |
| *im beschränkte Strecke, alebe Pig. ?, dazu beitrkgt, |
| den ganzen Zahnraum ®tgtt nur einen kleinen Teil
dessel- |
| ben auesufüllen. Der Winkel A, den die Spirale mit den |
| Unkrein der Aussparung bildet, raollte kleiner als 9o0 |
| wein, damit er die garwüanohte radiale inalenkung
den Werk- |
| atüakssaterinle bewirken tann. Diese Beziehung ist an b$- |
| eten in pig. 2 zu erkennen. |
| Die Zähne sind in wenentliohen dreieckig ausgebildet,
und |
| jeder von ihnen hat eine Spitzes 2% die bei 23 endet
und |
| tarn Band der Auaaparung 2a bildet, eine Eintritteaeite
24 |
| mit flachen Eintrittswinkel und eine Auntritt®- oder fiter-. |
| riegelungeseite 25 mit einem vertältniemäßig steilen
Ver- |
| riegeluagawinkel. Besieht nan eich bei einer bevorzugten |
| Auafthruftorn der Erfindung inebe®ondere auf Pig. 6, no |
| ist dar *Vorriegelungewinkel etwa 600, während der EintrItlte- |
| ainkel etwa 220 beträgt. Die Erfindung ist jedoch nicht
sui |
| diese beetinaeten Wertar das Verriegelunge- und Eintrittewin- |
| kela beeebränkt, wenn auch eriindungagaaU
der Verriege- |
| lungeainkel wesentlich größer als der Sintrittewiakel
iety |
| Brfindstagsgemüß herrscht ein bevorzugtes Verhältnis s%"i- |
| e chen Abstand und Tiefe der Spirslzähne in bezug auf das |
| Außengewinde. Bei oiner bevarzugtea Auefül=teform ist |
| das Yerültnie vorzugewaiee so, daß beim Drehen der
Schrau- |
| be in einer gewindebohruum den durch zwei benachbarte |
| Zähne gebildeten. Winkel die Axß.alheweguder Schraube
1o % |
| der Zahntiefe nicht Ubersebreitet. |
| '.h Spiralfoxm der Zähne 22 und die Rechte-- oder Eintritts- |
| richttnag des radialen Dralle wirken zuasmene u. das
fließen |
| den versohabenen Materials des Werke-tlibke während des Ein-- |
| drehene der Schraube zu erleichtern und =.1t regulieren
und |
| ergeben dadurob ein stark verbeveertea Haltevermögen
und eine |
| zuverlässige Verriegelungewirkurg s |
| Der Reohtsärall der Zähne bewirkt, eine radial nach außen ge- |
| richtete Atielenkung und Strömung des ve:e echobenen Materials |
| (siehe Pfeil B in fig. 4), wodurch das <<erechobena Maternl |
| in dem durch die Räadelzähtte 22 freigelazeenen Rauaa eher
er- |
| halten bleibt als abgebrochen wird. leas
verschobene; Material |
| wird zwischen den ZWmen eingasohlooe$n, und während der
fla- |
| ch, winket. der Eintritteeelte 24 eine W6iterführaxng der
Dre- |
| hurra der Schraube im Uhrzaigereinne geetettet, wirkt der
etei- |
| 1e Winkel der Seite 25 A (Fig. 4) des eingeechlosaenen Ma-
. |
| terials dem Laadrehen der Sohrau'oe entgegen dem Uhra.Qiger-- |
| einn stark entgegen. |
| Erfinäungegecäß ist eine vorbestimmte, ungerade Anzahl Zäh- |
| ne 22 an der Oberfläche der versenkten Aussparung 2o auage- |
| bildet. Den linkegeriobteten Rotationskräften, die zu einem |
| Losdrehen der Schraubte führen, wirkt das zwischen jedem
Zahn |
| eingeschloeaene Material entgegen, und es gibt keine Stelle, |
| an der dieser Widerstand aufhören würde, wie das bei Verven- |
| dung einer geraden Uhnezahl der all wäre. In den Zeichnun- |
| gen sind zwar 13 Zähne dargestellt, jedoch versteht eiob, |
| daß dies nur der Darstellung dient, und saß die tatoäohlieh |
| verwendete ungerade Zähnezahl je nach den Erfordernissen |
| schwankt. |
| Die Arbeitsweise einer erfindungsgemäßen Schraube wird am |
| besten an Hand der folgenden Beschr eibung einer bestimm- |
| ten Ausführungsform der Erfindung verständlich. |
| Bei einer Sehraubs mit einer Auseparungsti.ofs von ca. 4Q l |
| der Gewindesteigung und 13 daran gemäß der Erfindung auege- |
| bildeten Zähnen ist die Wirkungsweise dar Selbsthalterändel |
während des Einsetzens und An%ielzsne der Schraube wie folgt:
Bei Beginn der Berührung mit dem Werkstücksmaterial, mit dem `res die Schraube verriegelt
werden soll,, führen die Spitzender den Rand der .versenkten Aussparung bildenden
Rändelzähna einen iiohlbohrvorgang aus, bis eine kreisförmige Nut mit einer Tiefe
von
ca. 15 fo der Aussparung erzeugt ist. Während dieser Zeit wird das verschobene
Material des Werkstückes zwischen den Zähnen eingeschlossen und durch die Richtung,
in der die Zähne angeordnet sind, radial nach außen susgel:enkt. Da die Tiefe der
ussparung' gewöhnlich nicht mehr als ungefähr die Hälfte der Ganghöhe sied Schrguben"ewndes
beträgt, dürfte ein vollständiges und einwandfreies Anziehen der Schraube etwa mit
einer Vierteldrehung zu bewerkstelligen sein. Rechnet man den Hohl.bohrvorgang am
Anfang ab, so wird das eigentliche Anziehen mit eingeschlossenem Metall im Verlauf
einer Drehung um na. 45o bewirkt.
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Der Rechtsdrall der Zähre fördert das radiale Fließen des eingeschlossenen
Material: und hält das verschobene Material in dem von den Rändelzähnen freigelassenen
Raum fest (eiefie Fig. 7), so saß ein starker Widerstand gegen ein
Dösen
der Schraube durch Linksdrehen entsteht. Wie Big. ?
neigt, ergeben
sich bei der Halbtrapezform der Zähne Br-_ höhungen aus.eingesohloeeenem
Material bei 35 B, während
weiteres Material 35 A vom Spiralhohlraum
nach außen suegelenkt wurde. Dieser Widerstand ergibt sich aus
der folgenden Untersuchung. Sind an der Aussparung 13 Zähne so beträgt der
Abstand von Zahn zu Zahn ca. 3o0.
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Nun ergibt aber eine Drehung um 3®0 selbst
bei einer Schrau-
be mit verhältnismäßig grobem Gewinde
mit einer Steigung von
beispielsweise 1/16" nur eine Aaialbewegung
der Schraube um
va. o,oo5"; da die Zähne normalerweise um mehr
als o,oo5" in
das Werketückematerial eindringen, müßte das
eingeschlossene Material abgeschert werden, um die Schraube zu lösen.
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Es wird dem Nachmann einleuchten, daß die Abmessungen
und das Profil der versenkten Aussparung und der Rändelzähne von bestimmten
Bedingungen abhängig sein werden, beiepielsweise von der Größe der Schraube,
der Tiefe und Härte des
Werkstücke uew. Es wurde jedoch gefunden,
daß gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Abmessungen innerhalb
der
folgenden Parameter gehalten werden. Nimmt man den
Außendurchmesser der Schraube als Bezugsmaß, so sollte die ver-
senkte
Aussparung 2o an ihrem Ende 21 einen Durchmesser ha-
ben,
der etwa der Hälte des Außendurchmessers entspricht; ihr Radius
sollte die Iffälftebie 1/4 des Außendurchmea®era, ihre Tiefe 1/4
bis die Hälfte des Außendurchmessers (oder
etwa 2o bis 4o
% der Gewindesteigung) und der Brallradiu$ et-
wa 1/3 bis
1/4 des Außendurchmessers betragen. -Das oben beschriebene
Verhältnis zwischen dem Außendurch-
messer der Schraube,
dem Durchmesser der schalenförmigen Aussparung, dem Radius der
Aussparung und der Tiefe der
schalenförmigen Aussparung ergeben
eine Selbethalteachraube mit maximalem Raum für die Unterbringung
von während des
Anziehens der Schraube angesammelten Spänen
ohne Schwächung der Schneide der Selbsthalteschraubea Bine
derartige Schwächung kann beispielsweise dann auftreten, wenn eine
konisch geformte Aussparung verwendet und so groß gemacht wird,
da13 sie zur Aufnahme der angesammelten Späne ausreicht.. Im all-gemeinen
ist jedoch, wenn die Aussparung zu klein ist, in
ihr nicht genügend
Raum zur Aufnahme der Späne vorhanden.. Ist andererseits der Durchmesser
der Aussparung zu groß, so
kann die Schneide der Schraube
bei_Yerwendung derselben zu
Bruch gehen. In ähnlicher Weise ist das oben
beschriebene
Verhältnis des Drallradius wichtig bei der Schaffung einer
Selbsthalteschraube,
die sich leicht in die gewünschte gtel-
Jung drehen läßt,
aber mit.verstärkter Haltekraft ins Werk:. ;stück eingreift und dadurch nach Einschrauben
in das Werk etück ein Losdrehen der Schraube wirksam verhinderte