DE1921868A1 - Selbstsperrende,mit Aussengewinde versehene Befestigungsschraube - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf selbstsperrende, mit Aussengewinde versehene Befestigungsschrauben.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht allgemein gesagt in der Schaffung einer selbstsperrenden, mit Aussengewinde versehenen Befestigungsschraube die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie leicht und wirtschaftlich herstellbar ist, dass die selbstsperrende Wirkung durch entgegengesetzte, spiegelbildliche, im wesentlichen epizykloide, konkave Flächen an axial aufeinander ausgerichteten Plankenteilen mindestens zweier benachbarter Gewindegänge hervorgerufen wird, und dass die selbstsperrende Wirkung es gestattet, die Befestigungsschrauben mehrere Male mit bestimmten erhöhten Drehmomenten festzuziehen und zu lockern.

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht,2)ipl.Virtidl.-loj. Α«1· HftnsnxwDipl.-Phys. Sebastian Herrmann

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine selbstsperrende, mit Aussengewinde versehene Befestigungsschraube gelöst, die Schaftteile aufweist, die mit no real ent V-förmigem Gewinde versehen sind, wobei axial aufeinander ausgerichtete Flankenteile mindestens zweier benachbarter Gewindegänge in entgegengesetzter axialer oder Längsrichtung so verformt sind, dass sie entgegengesetzte, spiegelbildliche, im wesentlichen epizykloide, konkave Flächen aufweisen. Diese Flächen rufen die selbstsperrende Wirkung hervor, und im Bedarfsfall können mehrere derartiger Flächen in axialen Abständen entlang dem Gewindeschaft vorgesehen werden. Die selbstsperrenden epizykloiden, konkaven Flächen werden während des Gewindewalzvorganges mittels eines Einsatzstückes in der Gewindewalzbacke gebildet. Das Einsatzstück weist eine hervorstehende Arbeitsfläche auf, die quer zu den Gewindegängen, (d.h., gleichachsig mit dem Schaft) vorzugsweise einen Krümmungsradius aufweist, der zwischen etwa einer halben und etwa einer ganzen Ganghöhe liegt, und die in einer Richtung im wesentlichen quer zu der Längsachse einen Krümmungsradius aufweist, der etwa das doppelte des grössten Durchmessers der Gewindegänge beträgt.

Weitere Ziele der Erfindung sind teilweise offensichtlich und gehen teilweise aus der nachfolgen Beschreibung hervor.

Für ein vollständigeres Verständnis der Art und Weise und des Rahmens der vorliegenden Erfindung sei Bezug auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen. In den Zeichnungen sind

Fig. 1 eine Aufrissansicht eines ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildenden Bolzens,

Fig. 2, 3 und 4 radiale Schnittansichten entlang den Linien 2-2, 3-3 bzw. h-h in Fig. 1 in vergrössertem Masstab,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Gewindewalzbacke, die ein besonderes Einsatzstück aufweist, mittels dessen die in Fig*

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i gezeigte AusfUhrungsform der Erfindung gebildet werden kann,

Fig. 6 eine Teilschnittansicht in vergrössertem Masstab entlang der Linie 6-6 in Fig. 5,

Fig. 7 eine Aufrissansicht des Einsatzstückes ie rechten Winkel zu der Ansicht der Fig. 6 und

Fig. β eine in vergrössertem Maβstab dargestellte Ansicht entlang einer Linie, die im wesentlichen der Linie k-k in Fig. 1 entspricht, und in der in überlagerte» Verhältnis eine normale V-Gewindeform, die vor dem Gebrauch bestehende Gewindeform des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels und das P_rofil der Gewindefora in de« selbstsperrenden Teil anschliessend an den Gebrauch gezeigt sind.

Der in Fig. 1 gezeigte Bolzen weist einen Schaftteil 5 und einen Kopf 6 auf. Der Schaftteil weist normale V-förmige Gewindegänge auf, die in bekannter Weise an dem Schaft ausgebildet oder gewalzt worden sind. Diese Gewinde können beispielsweise den Normen der Unified Screw Thread Standards, USASI - Bl.1 entsprechen.

Der Schaft 5 ist mit mindestens einer selbstsperrenden Gewindeausbildung versehen, die in Fig. 1 allgemein mit 7 bezeichnet ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die besondere Ausbildung und das Verfahren zur Bildung dieser selbstsperrenden Gewindeausbildung 7·

Die Einzelheiten der Form der selbstsperrenden Gewindeausbildung 7 sind am deutlichsten und einfachsten unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 verständlich, in denen die Gewindewalzbacke und das besondere Einsatzstück gezeigt sind. In Fig. 5 ist eine Gewindewalzbacke 10 gezeigt, die die herkömmliche, mit 11 bezeichnete Gewindewalzausbildung auf ihrer Fläche aufweist. Die Ausbildung 11 der Gewindewalzbacke führt zur Bildung der normalen V-förmigen Gewindegänge, wie sie an

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dem Schaft 5 des in Fig· I gezeigten Bolzene veranschaulicht sind. In der Gewindewalzbacke IO ist jedoch ein Fenster ausgeschnitten, das dazu dient, ein besonderes Einsatzstück 12 aufzunehmen, das in den Fig. 6 und 7 vergrössert und in seinen Einzelheiten reranschaulicht ist.

Das Einsatzstück 12 ist in Seitenriss-ansicht T-förmig, so dass die in entgegengesetzter Richtung verlaufenden waagerechten Vorsprünge 15-13 das Eindringen des Einsatzstückes in eine entsprechende T-förmige Öffnung in der Gewindewalzbacke 10 begrenzen. Der senkrechte Teil 14 des EinsatzstUekes 12 verläuft durch die Öffnung mit entsprechendem rechteckigen Querschnitt. Diese Öffnung ist auf einen der V-förmigen Stege der Gewindewalzbacke 10 ausgerichtet. Vorzugsweise ist das Einsatzstück in Nähe des Endes der Gewindewalzbacke 10 angeordnet, an dem der Gewindewalzvorgang beendet wird. Dies ermöglicht es, dass das Einsatzstück auf einander gegenüberliegenden Flankenteilen benachbarter fertiger Gewindegänge einwirkt, und erübrigt es, an der Gewindewalzbacke eine Ausnehmung vorzusehen, die den verformten selbstsperrenden Gewindeteil bei der weiteren. Drehung des Werkstückes aufnimmt.

Die Arbeitsfläche des Einsatzstttckes 12 für die Gewindebacke ist in den Fig. 6 und 7 mit 15 bezeichnet. Die Fläche 15 kann allgemein als ein bogenförmiges Segment einer kreisförmigen Scheibe beschrieben werden, deren Rand ferner runden Querschnitt aufweist. Während der Querschnitt der Arbeitsfläche 15 in beiden Richtungen nicht genau bogenförmig sein muss, ist dies doch die bevorzugte Form.

Es wurde ferner festgestellt, dass der Krümmungsradius der Fläche 15 in Querrichtung in der Ansicht der Fig. 6 vorzugsweise zwischen einer halben und einer ganzen Ganghöhe (Fig. i) des normalen Gewindes der in Fig. 1 gezeigten Befestigungsschraube beträgt. Es wurde festgestellt, dass, wenn der Krümmungsradius in dieser Querrichtung weniger als eine halbe Gang-

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höhe des Gewindes beträgt, die Bearbeitungs- bzw. Verformungswirkung zur Herstellung der selbstsperrenden Ausbildung 7 nicht ausreicht. Wenn andererseits der Krümmungsradius in dieser Richtung grosser ist, als etwa eine volle Ganghöhe, ist die Verformung zu gross und schwer zu steuern.

Der Krümmungsradius der Arbeitsfläche 15 des Einsatzstückes 12 in der Ansicht der Fig. 7 ist ebenfalls von Bedeutung und beträgt vorzugsweise etwa das doppelte des grösseren Durchmessers der Gewindegänge des Werkstückes.

Es sei nunmehr Bezug auf die Fig. 2, 3 und k genommen, um die Form der selbstsperrenden Ausbildung 7 ausführlich zu beschreiben. In Fig. 2 ist ein Profil der normalen V-förmigen Gewindegänge in Nähe eines Endes der selbstsperrenden Gewindeausbildung 7 gezeigt. In Fig. 3 ist das Profil der Gewindeausführung 7 in Nähe eines Endes gezeigt, während in Fig. k das Profil der Gewindeausbildung 7 in der Mitte zwischen ihren Enden gezeigt ist. Aus den Fig. 3 und k ist ersichtlich, dass axial aufeinander ausgerichtete Flankenteile benachbarter Gewindegänge in entgegengesetzter axialer Richtung durch die Arbeitsfläche 15 des Einsatzstückes 12 verformt werden. Im Querschnitt ist die verformte selbstsperrende Gewindeausbildung im wesentlichen konkav-gekrümmt, wobei der Krümmungsradius dem Radius der Querkrümmung des Teils 15 des Einsatzstückes 12 entspricht« Die einander gegenüberliegenden Flächen 16 und 17 der benachbarten Flankenteile sind spiegelbildlich und in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch symmetrisch.

Es ist ersichtlich, dass die Flächen 16 und 17 epizykloide, konkave Flächen sind. Dies ist das Ergebnis der Ausbildung, bei der der Schaft der Befestigungsschraube, der einen verhältnismässig kleinen Durchmesser hat, auf der gekrümmten Arbeitsfläche 15 des Einsatzstückes 12 abrollt, die einen verhältnis— massig grossen Krümmungsradius aufweist, wie es in Fig» 7 veranschaulicht ist.

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Es ist ersichtlich, daß die mit dem Einsatzstück versehene Gewindewalzbacke 10 zur Herstellung von Befestigungsschrauben mit der selbstsperrenden Gewindeausbildung 7 in herkömmlichen Gewindewalzvorrichtungen und -Maschinen verwendet werden kann,' die mit der normalen Kapazität arbeiten, wie mit einer herkömmlichen Gewindewalzbacke. Es treten also keine nennenswerten Erhöhungen der Produktionskosten auf, wobei die Toleranzen leicht und genau über lange Produktionslaufe gesteuert werden können.

Im Gebrauch weist der in Figur 1 gezeigte Bolzen ausgezeichnete Selbstsperreigenschaften für viele Anwendungsgebiete auf. Die Drehmomente, die für das Anziehen und Lockern erforderlich sind, können leicht gesteuert werden, um die Erfordernisse zu erfüllen, indem mehrere seIbsperrende Gewindeausbildungen 7 und/oder Änderungen der besonderen Form der Arbeitsfläche 15 des EinsatzstUckes verwendet werden.

Die selbstsperrende Gewindeform 7 ruft einen störenden Gewindeeingriff mit den Flanken der normalen Innengewinde einer Mutter oder anderer mit Innengewinde versehener Teile hervor, Durch das Einschrauben des selbstsperrenden Bolzens gemäß Figur i in eine Mutter oder in ein mit Innengewinde versehenes Loch wird eine Änderung der Form der selbst sperr enden Gewindeausbildung 7 hervorgerufen, insbesondere an deren Mittelteil. Diese Änderung, die effektiv eine teilweise Widerhe rs teilung in Richtung auf das normale V-Gewindeprofil ist, ist in Figur 8 angedeutet. In dieser Figur ist das normale V-förmige Gewindeprofil gezeigt, und in einer durchgehenden Linie ist das Profil der selbstsperrenden Gewindeausbildung 7 vor der Verwendung wie es in Figur k gezeigt ist, überlagert dargestellt. Ebenfalls in gestrichelter Linie ist das Profil gezeigt, das die Gewindeausbildung annimmt, nachdem eine Befestigungsschraube mehrere Male angezogen und gelockert worden ist.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, durch die der Grad der Selbstsperrwirkung, die durch die selbstsperrende Gewindeausbildung 7 hervorgerufen wird, geändert werden kann. Eine Möglichkeit besteht darin, die Eindringtiefe der selbstsperrenden Gewindeausbildung zu ändern, wodurch auch die Bogenlänge der selbstsperrenden Gewindeausbildung verlängert wird. Diese Änderung kann dadurch erzielt wetien, dass das Mass geändert wird, um das die Arbeitsfläche 15 des Einsatzsttickes 12 in der Gewindewalzbacke 10 hervorsteht.

Ein zweites Verfahren zur Änderung des Grades der Selbstsperrwirkung ist dadurch erzielbar, dass die Grosse der Arbeitsfläche 15 an dem Einsatzstück erhöht oder verringert wird. Je grosser die Arbeitsfläche ist, desto grosser ist die Verformung und umgekehrt, je kleiner die Arbeitsfläche ist, desto geringer ist die Materialverdrängung und eine desto geringere Selbstsperrwirkung wird erzielt.

Ein weiteres Verfahren zur Erhöhung der Selbstsperrwirkung besteht darin, den Gewindeschaft der Befestigungsschraube mit zwei oder mehr selbstsperrenden Gewindeausbildungen 7 zu versehen. Vorzugsweise sind diese Ausbildungen 7 in axialen Abständen voneinander angeordnet und können je nach Bedarf in einer Linie oder in Winkelabständen voneinander vorgesehen sein. Der Grund dafür besteht darin, dass die selbstsperrende Wirkung teilweise auf den störenden Eingriff zwischen den verformten Flächen 16 und 17 des Schaftteils der selbstsperrenden Ausbildung und der gegenüberliegenden Flanken der Innengewinde beruht und teilweise darauf beruht, dass dieser störende Eingriff einen Druck zwischen der entgegengesetzten Seite des Schafts und dem gegenüberliegenden Teil des mit Innengewinde versehenen Befestigungsteils erzeugt. Dadurch, dass die selbst-, sperrende Gewindeausbildung an der gleichen Seite des Schafts vorgesehen ist, wird die entgegengesetzte Seite des Schafts fest gegen die in seiner Nähe befindliche Seite der Innengewinde gepresst, wodurch eine Reibung und ein störender Eingriff erzeugt wird, wodurch die Lockerung und die unbeabsichtigte Entfernung verhindert wird.

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Claims (1)

1. Patentanmeldung: Selbstsperrende, mit Aussengewinde versehene

   Befestigungsschraube

   Patentansprüche

   1./Selbstsperrende, alt Aussengewinde versehene Befestigungsvorrichtung nit einem Schaftteil, an dem normale V-förmige Gewindegänge ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung aufeinander ausgerichtete Flankenteile mindestens zweier benachbarter Gewindegänge in entgegengesetzten axialen Richtungen so verformt sind, dass sie zwei spiegelbildliche, im wesentlichen epizykloide konkave Flächen aufweisen.

   2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bogenmass der epizykloiden Flächen weniger als 120 Grad beträgt.

   3c Befestigungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass die epizykloiden Flächen bogenförmigen Querschnitt haben«

   k. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass die epizykloiden Flächen bogenförmigen Querschnitt und einen Krümmungsradius haben, der zwischen einer halben und einer vollen Gewindeganghöhe des normalen V-förmigen Gewindes liegt.

   Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipi.W/rtsO). Jflg. AxeLHanspja/ιη .-Phys. Sebastian Herrmann

   5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius der epizykloiden Flächen in einer Richtung, die im wesentlichen quer zu der Längsachse des Schaftteils verläuft, etwa das doppelte des grösseren Durchmessers der Gewindegänge beträgt.

   6. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der genannten epizykloiden, konkaven Flächen vorgesehen sind, die in axialer Richtung in Abständen an dem Schaftteil angeordnet sind·

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