DE19752957A1 - Selbstsicherndes Bolzengewinde und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein selbstsicherndes Bolzengewinde, insbesondere ein selbstsicherndes Bolzengewinde für Verschluß­ schrauben oder Einschraubteile, mit einem zum Ein- und Aus­ schrauben geeigneten Eingriff, einem Gewindezapfenteil und gegebenenfalls einem Anschlagteil.

Bislang wurden zur Sicherung von Bolzengewinden mit An­ schlagteilen, z. B. Schrauben, meistens Sicherungs-Unterleg­ scheiben verwendet. Es wurden ferner mehrere andere Maßnahmen vorgeschlagen, unter anderem ein Beschichten des Bolzengewindes mit Kunststoffen oder mikroverkapselten Klebstoffen, die nach dem Einschrauben die Reibung zwischen Außengewinde des Bolzens und dem Innengewinde, in welches er eingeschraubt wurde, erhöhen und dadurch eine Sicherung der Schraubverbindung ergeben sollen. Ferner wurde der sogenannte Long-Lok oder Keilstop vorgeschlagen, bei welchem in das Außengewinde des Bolzens ein Tasche oder Nut eingefräst wurde, die mit geeignetem Kunststoff oder Klebstoff gefüllt wurde.

Eine Selbstsicherung von Bolzengewinden ist bei vielen Verwendungsformen von Schraubverbindungen unbedingt erforderlich, insbesondere bei bewegten oder vibrierenden Schraubverbindungen oder auch bei Verschlußschrauben und Einschraubteilen im Hydraulikbereich, wo die Gefahr besteht, daß sich durch Druck­ schläge eine Verschlußschraube oder ein Einschraubteil losdreht.

Im Hydraulikbereich ist jedoch bei einer Selbstsicherung unter Verwendung von Kunststoffen oder Klebstoffen der Nachteil gegeben, daß sich Kunststoff oder Klebstoff, der die Sicherung zwischen Außengewinde und Innengewinde bewirken soll, durch mit den Gewinden in Kontakt kommende Hydraulikflüssigkeiten ausge­ waschen wird und so in die Hydraulikflüssigkeit gelangt oder auch daß sich beim Lösen der Schraubverbindung der Kunststoff oder der Klebstoff, der als Beschichtung auf den Gewinden vorliegt, in die Hydraulikflüssigkeit gelangt und diese verunreinigt oder Fehlfunktionen der Hydraulikflüssigkeit auslöst.

Bei den sogenannten Long-Lok- oder Keilstopausführungs­ formen ist der Nachteil gegeben, daß durch das Fräsen der Nut oder der Tasche sich Grate ausbilden können, die als Späne in den Kreislauf der Hydraulikflüssigkeit gelangen könnten und dadurch Fehlfunktionen oder Störungen bewirken könnten.

Bei beiden vorbekannten Methoden unter Verwendung von Kunststoff oder Klebstoff bzw. bei Long-Lok- oder Keilstop­ sicherungen ist weiter noch der Nachteil gegeben, daß diese entweder wegen der aufwendigen mechanischen Bearbeitung oder wegen der Kosten für zusätzliches Material wie Kunststoff oder Klebstoff sowie deren Aufbringen sehr kostspielig sein können, wobei Kostensteigerungen der Bolzengewinde von 30 bis 100% durchaus möglich sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein selbst­ sicherndes Bolzengewinde, bei welchem keine Kunststoffe oder Klebstoffe zur Selbstsicherung verwendet werden müssen, keine zusätzlichen Bearbeitungsvorgänge wie das Fräsen von Nuten oder Taschen erforderlich ist und auch keine zusätzlichen Bauteile wie Unterleg-Sicherungsscheiben erforderlich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient das selbstsichernde Bolzen­ gewinde der zuvor genannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß bei wenigstens einigen der beim Einschrauben als letzte in Eingriff mit dem zugehörigen Muttergewinde kommenden Gewinde­ gängen des Gewindezapfenteiles deren Kerndurchmesser in einem Winkel von 2° bis 10° in Längsrichtung des Gewindezapfenteiles nach dem Ende des Gewindezapfenteiles hin ansteigend vergrößert ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist nur ein Gewindegang einen vergrößerten Kerndurchmesser auf. Selbst mit nur einem vergrößerten Gewindegang kann eine ausreichende Selbst­ sicherung erreicht werden. Dies ist insbesondere bei Bolzen­ gewinden, deren Gewindezapfenteil nur wenige Gänge aufweist, vorteilhaft.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel der Vergrößerung des Kerndurchmessers der Gewindegänge 3° bis 6°. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Ver­ größerung des Kerndurchmessers bei mehreren Gewindegängen vor­ liegt.

Bei einer Abwandlung des selbstsichernden Bolzengewindes schließt sich an den ersten Abschnitt mit zunehmend vergrößertem Kerndurchmesser der Gewindegänge ein zweiter Abschnitt von Gewindegängen nach dem Ende des Gewindezapfenteiles hin an, in welchem der Kerndurchmesser nicht weiter vergrößert ist. Dies ist bei Bolzengewinden vorteilhaft, die starken vibrierenden Belastungen oder starken Druckschlägen ausgesetzt sind, da die Selbstsicherung dann über mehrere bis viele Gewindegänge wirksam ist, ohne daß es durch immer weiter zunehmende vergrößerte Kerndurchmesser des Gewindezapfenteiles zu übermäßig starken Verformungen des Innengewindes kommt. Vorteilhafterweise umfaßt der zweite Abschnitt mit nicht weiter vergrößertem Kerndurch­ messer des Gewindezapfenteiles bis zu zwei Gewindegänge.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung des selbstsichernden Bolzengewindes der zuvor beschriebenen Art, welches das Rollen oder Walzen des Gewindezapfenteiles mit einem Werkzeug umfaßt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Gewinde­ walzen verwendet werden, deren Gewindespitzen unter einem Winkel von 2° bis 10° in der Längsrichtung des zu rollenden oder zu walzenden Gewindezapfenteiles nach dem Ende des Gewindezapfen­ teiles hin ansteigend abgeschliffen sind.

Gemäß der Erfindung werden bei dem Verfahren zur Herstel­ lung eines selbstsichernden Bolzengewindes mit einem zweiten Abschnitt von Gewindegängen mit nicht weiter vergrößerten Kern­ durchmessern Gewindewalzen verwendet, deren Gewindespitzen in einem ersten Abschnitt nahe dem Ende des Gewindezapfenteiles unter einem Winkel von 2° bis 10° in der Längsrichtung des zu rollenden oder zu walzenden Gewindezapfenteiles nach dem Ende des Gewindezapfenteiles hin ansteigend und in einem sich an den ersten Abschnitt anschließenden, weiter zum Ende des Gewinde­ zapfenteiles liegenden Abschnitt parallel zur der Längsrichtung des zu rollenden oder zu walzenden Gewindes abgeschliffen sind.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in der Zeichnung sind:

Fig. 1 eine Verschlußschraube mit vergrößertem Kerndurch­ messer des letzten Gewindeganges am Ende des Gewindezapfenteiles;

Fig. 2 die Verschlußschraube von Fig. 1, eingeschraubt in ein Innengewinde;

Fig. 3 die zur Herstellung der Verschlußschraube von Fig. 1 verwendete Gewindewalze mit abgeschliffenen Gewinde­ spitzen zusammen mit einem Teil des Bolzengewindes;

Fig. 4 eine Abwandlung der Verschlußschraube von Fig. 1, bei der am Ende des Gewindezapfenteiles ein zweiter Abschnitt von Gewindegängen mit nicht weiter vergrößertem Kerndurchmesser vorhanden ist.

In der Fig. 1 ist als Bolzengewinde 1 eine Verschluß­ schraube mit Eingriff 2 zum Ein- und Ausschrauben, einem Gewinde­ zapfenteil 3 und einem Anschlag 4 dargestellt. Bei dem als letzten beim Einschrauben mit dem in Fig. 2 dargestellten Innen­ gewinde 7 in Eingriff kommenden Gewindegang 5 des Gewindezapfen­ teiles 3 ist dessen Kerndurchmesser 6 vergrößert. Beim Einschrau­ ben dieses letzten Gewindeganges 5 in den nach der Außenseite als ersten liegenden Gewindegang 8 des Innengewindes 7 bewirkt dieser vergrößerte Kerndurchmesser 6 eine geringe Verformung der Spitze des ersten Gewindeganges 8 des Innengewindes, wie dies in Fig. 2 in vergrößerter Form dargestellt ist. Durch geeignete Auswahl des Anstiegswinkels zwischen 2° und 10° in der Längsrichtung des Gewindezapfenteiles - in den Figuren als gestrichelte Linie mit dem willkürlichen Anstiegswinkel von 5° dargestellt - wird das Ausmaß der Vergrößerung des Kerndurchmessers 6 der Gewindegänge 5 bestimmt. Durch Wahl des Anstiegswinkels läßt sich, zusammen mit der Anzahl der Gewindegänge mit vergrößertem Kerndurchmesser des Gewindezapfenteiles das Ausmaß der Verformung der Spitze bzw. der Spitzen der Gewindegänge 8 des Innengewindes 7 steuern. Die Größe der Verformung kann durch einfache Versuche festgestellt werden. Ferner kann gegebenenfalls unter Benutzung eines Drehmoment­ schlüssels das maximale Drehmoment für ein vollständiges Einschrauben bestimmt werden und dieses Drehmoment kann durch geeignete Auswahl der Größe des Abschleifwinkels der zur Herstellung des Gewindezapfenteiles verwendeten Gewindewalzen und der Anzahl der Gewindegänge mit vergrößerten Kerndurchmesser des Gewindezapfenteiles auf einen gewünschten Wert gebracht werden.

In der Fig. 4 ist die Abwandlung des selbstsichernden Bolzengewindes 1 gezeigt, bei welchem sich nach dem Ende des Gewindezapfenteiles 3 an einen ersten Abschnitt mit zunehmend vergrößertem Kerndurchmesser 6 der Gewindegänge 5 ein zweiter Abschnitt mit von Gewindegängen 5' anschließt, deren Kerndurch­ messer 6' nicht weiter vergrößert ist, d. h. in diesem zweiten Abschnitt hat die Vergrößerung des Kerndurchmessers 6' denselben Wert wie bei dem zu diesem zweiten Abschnitt nächstliegenden Ge­ windegang 5 des ersten Abschnittes gehörenden Kerndurchmesser 6. Dieser zweite Abschnitt ist in Fig. 4 strichpunktiert dargestellt und mit dem Winkel 0° bezeichnet.

Die Herstellung der selbstsichernden Bolzengewinde gemäß der Erfindung ist relativ einfach zu bewerkstelligen. Wie in der Fig. 3 gezeigt, ist es hierzu lediglich erforderlich, die ent­ sprechenden Spitzen 10 der bei der Herstellung des Gewindezapfen­ teiles 3 der Bolzengewinde 1 eingesetzten Gewindewalzen 9 nach dem Ende des zu walzenden Gewindezapfenteiles 3 mit dem ge­ wünschten Winkel von 2° bis 10° abzuschleifen. Bei der Abwandlung des Herstellungsverfahrens erfolgt dieses Abschleifen der Gewindespitzen in einem ersten Abschnitt mit ansteigendem Winkel und dann parallel zu der Längsrichtung des zu rollenden oder zu walzenden Gewindezapfenteiles.

Claims (7)

1. Selbstsicherndes Bolzengewinde (1), insbesondere für Ver­ schlußschrauben oder Einschraubteile, mit einem zum Ein- und Ausschrauben geeigneten Eingriff (2), einem Gewindezapfenteil (3) und gegebenenfalls einem Anschlagteil (4), dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens einigen der beim Ein­ schrauben als letzte in Eingriff mit dem zugehörigen Mutter­ gewinde kommenden Gewindegängen (5) des Gewindezapfenteiles (3) deren Kerndurchmesser (6) in einem Winkel von 2° bis 10° in der Längsrichtung des Gewindezapfenteiles (3) nach dem Ende des Gewindezapfenteiles (3) hin ansteigend vergrößert ist.

2. Selbstsicherndes Bolzengewinde (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Gewindegang (5) einen vergrößerten Kerndurchmesser (6) aufweist.

3. Selbstsicherndes Bolzengewinde (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Ver­ größerung des Kerndurchmessers der Gewindegänge (5) des Gewindezapfenteiles (3) 3° bis 6° beträgt.

4. Abwandlung des selbstsichernden Bolzengewindes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den ersten Abschnitt mit zunehmend vergrößertem Kerndurch­ messer (6) der Gewindegänge (5) ein zweiter Abschnitt von Gewindegängen (5') nach ,dem Ende des Gewindezapfenteiles (3) hin anschließt, in welchem der Kerndurchmesser (6') nicht weiter vergrößert ist.

5. Selbstsicherndes Bolzengewinde nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zweite Abschnitt mit nicht weiter ver­ größertem Kerndurchmesser (6') bis zu zwei Gewindegänge (5') umfaßt.

6. Verfahren zur Herstellung eines selbstsichernden Bolzenge­ windes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend das Rollen oder Walzen des Gewindezapfenteils mit einem Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß Gewindewalzen verwendet werden, deren Gewindespitzen unter einem Winkel von 2° bis 10° in der Längsrichtung des zu rollenden oder zu walzenden Gewinde­ zapfenteiles nach dem Ende des Gewindezapfenteiles hin ansteigend abgeschliffen sind.

7. Verfahren zur Herstellung eines selbstsichernden Bolzenge­ windes nach einem der Ansprüche 4 oder 5, umfassend das Rollen oder Walzen des Gewindezapfenteils mit einem Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß Gewindewalzen verwendet werden, deren Gewindespitzen in einem ersten Abschnitt nahe dem Ende des Bolzengewindes unter einem Winkel von 2° bis 10° in der Längsrichtung des zu rollenden oder zu walzenden Gewinde­ zapfenteiles nach dem Ende des Gewindezapfenteiles hin ansteigend und in einem sich an den ersten Abschnitt an­ schließenden, weiter zum Ende des Gewindezapfenteiles liegenden zweiten Abschnitt parallel zu der Längsrichtung des zu rollenden oder zu walzenden Gewindezapfenteiles abge­ schliffen sind.