DE19920616A1 - Schraubverbindung und Verbindungsmittel hierfür sowie Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Schraubverbindung und Verbindungsmittel hierfür sowie Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Abstract
Eine Schraubverbindung weist ein erstes Verbindungsmittel mit einem Außengewinde und zweites Verbindungsmittel mit einem Innengewinde auf. Zur Vermeidung des selbsttätigen Lösens der Schraubverbindung weist das Außengewinde eine Verzahnung (14-16) auf, welche mit einer Gegenverzahnung des Innengewindes zusammenwirkt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung, aufweisend
ein erstes Verbindungsmittel mit einem Außengewinde, allge
mein auch als Schraube zu bezeichnen, und ein zweites Ver
bindungsmittel mit einem Innengewinde, im allgemeinen
Sprachgebrauch auch als Mutter bezeichnet. Weiterhin sind
die Einzelteile der Schraubverbindung, nämlich das Verbin
dungsmittel mit Außengewinde und das Verbindungsmittel mit
Innengewinde, sowie Verfahren zu deren Herstellung Gegen
stand der vorliegenden Erfindung.
Bei herkömmlichen Normschrauben und Normmuttern stellt sich
das Problem, die Schraubverbindung gegen unbeabsichtigtes
Lösen zu sichern. Eine Möglichkeit besteht darin, das An
zugsmoment so hoch zu wählen, daß ein Reibschluß des Außen
gewindes der Schraube mit dem Innengewinde der Mutter be
wirkt wird. Insbesondere bei instationären Belastungen mit
hohen Kraftwechseln wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeu
gen aufgrund von Vibrationen vorkommen, führt dies dazu, daß
zur Sicherstellung des Reibschlusses deutlich höhere Kräfte
von der Schraubverbindung aufgenommen werden müssen, als die
eigentliche Halteaufgabe erfordern würde.
Um ein Verdrehen der Schraube in der Mutter zu verhindern,
ist es weiterhin bekannt, sogenannte Sicherungsmittel einzu
setzen, die beispielsweise im Fall von Schraubenlack für ei
ne Verklebung der Schraube mit der Mutter sorgen. Nachteilig
ist hier, daß das Sicherungsmittel mit klebender Wirkung
nach einmaligem Lösen zerstört ist, da die Klebstoffverbin
dung aufgebrochen wurde. Darüber hinaus gibt es die soge
nannte klemmende Beschichtung gemäß DIN 267 Teil 28. Hier
besteht der Nachteil, daß ein hoher Aufwand beim Anbringen
erforderlich ist, und daß beispielsweise bei verzinkter
Oberfläche eine Chromat-Beschichtung beschädigt wird.
Schließlich ist es bekannt, die Reibung dadurch zu erhöhen,
daß profilierte Unterlegescheiben verwendet werden, welche
scharfe Kanten aufweisen, die beim Anziehen der Schraubver
bindung zumindest zum Teil in das Schraubenmaterial oder in
das Material der Mutter sowie des dazwischen angeordneten
Bauteils eingreifen und somit zusätzlich zu dem Reibschluß
einen gewissen Formschluß bewirken. Weiterhin ist bekannt,
Schraubenköpfe bzw. Muttern mit einer entsprechenden profi
lierten Oberfläche auszustatten, die direkt mit der Oberflä
che des befestigten Bauteils zusammenwirkt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schraubver
bindung, bei der die Schraube gegen Lösen aus der Mutter ge
sichert ist, wobei die oben geschilderten Nachteile vermie
den werden.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Schrauben
verbindung gelöst, welche ein erstes Verbindungsmittel mit
einem Außengewinde und ein zweites Verbindungsmittel mit ei
nem Innengewinde aufweist, wobei das Außengewinde eine Ver
zahnung aufweist, welche mit einer Innenverzahnung des In
nengewindes zusammenwirkt.
Aufgrund der im Bereich des Gewindes angeordneten Verzahnung
können zusätzliche Unterlegscheiben entfallen und eine Be
schädigung der Oberfläche der zu verbindenden Bauteil wird
vermieden. Aufgrund des durch die Verzahnung hervorgerufenen
Formschlusses innerhalb des Gewindes kann das bislang zur
Erzeugung eines ausreichenden Reibschlusses erforderlich ge
wesene Anzugsmoment der Schraubverbindung deutlich herabge
setzt werden, wodurch die Gefahr des Bruchs der Schraubver
bindung verringert wird und die Überdimensionierung gemessen
an der Last vermieden wird. Weiterhin können selbst in das
Gewinde eingedrungene Beschichtungen oder Schmiermittel
nicht mehr zu einer funktionswesentlichen Verschlechterung
der Sicherung führen, da anstelle eines Reibschlusses ein
reibungsunabhängiger Formschluß vorhanden ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schraubverbindung sind in
den Unteransprüchen beschrieben. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn die Verzahnung als Rastverzahnung mit Begünstigung einer
Drehrichtung ausgeführt ist. Die Verzahnung kann auf einer
Zahnspitze und/oder im Nutgrund des Gewindes oder auf einer
Zahnflanke angeordnet sein. Wird beispielsweise das Gewinde
nicht als metrisches Gewinde, sondern als Trapezgewinde aus
geführt, beispielsweise um Bewegungen über eine große Ent
fernung zu übertragen, so hat dies den Vorteil, daß bei ho
hen Steigungen gleichwohl eine Positionssicherung durch das
Gewinde selbst möglich ist. Auf außenliegende Sicherungen
kann daher verzichtet werden. Aufgrund der feinen Abstufung
der Verzahnung im Gewinde ist eine nahezu stufenlose Ver
stellung möglich.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verbindungsmittel
mit Außengewinde, wobei das Außengewinde eine Verzahnung
aufweist. Dieses Verbindungsmittel kann z. B. als Schraube
mit einer herkömmlichen Mutter aus einem weicheren, d. h.
elastischerem Material als das der Schraube zusammenwirken,
indem sich die Verzahnung in das Material der weichen Mutter
eindrückt. Allerdings werden speziell in diesem Fall höhere
Anzugsmomente als mit einer gegenseitigen Verzahnung er
reicht.
Weiterhin wird ein Verbindungsmittel mit Innengewinde bean
sprucht, wobei das Innengewinde ebenfalls eine Verzahnung
aufweist. Auch in diesem Fall kann bei Verwendung einer wei
chen Schraube, wie sie beispielsweise im Behälterbau zur An
wendung kommt, eine Verzahnung in der Mutter ausreichend
sein, um die Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Lösen zu er
höhen.
Die oben beschriebenen Verbindungsmittel sind zum Einsatz in
der vorstehend erwähnten Schraubverbindung geeignet. Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen der Verbindungsmittel sind in
den Unteransprüchen beschrieben.
Schließlich sind mehrere Verbindungsmittel mit höchstens ei
nem Gewindegang zu einem Paket verbunden, wodurch einerseits
höhere Kräfte über das Gewinde übertragen werden können und
andererseits die Sicherungsfunktion verbessert wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verbindungs
mittel mit Innengewinde, welches höchstens einen Gewindegang
aufweist und welches Teil eines Flächenmaterials ist, wobei
das Flächenmaterial im Bereich des Innengewindes eine Mate
rialverstärkung aufweist. Hierdurch ist es möglich, in Flä
chenmaterialien, deren Dicke geringer als eine ganze Stei
gung ist, einen größeren Teil bis zu einem ganzen Gewinde
gang bereitzustellen. Zusätzliche Unterlegscheiben sind dann
nicht mehr erforderlich.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur
Einbringung eines Innengewindes in ein Flächenmaterial. Da
bei wird in einem ersten Schritt das Flächenmaterial durch
stoßen, wobei sich das durch das Stoßen verdrängte Material
seitlich in Form einer Ausstülpung anordnet. In einem zwei
ten Schritt wird die Ausstülpung zu einem Kragen vergleich
mäßigt und in einem dritten Schritt wird unter Verformung
des Kragens ein Gewindegang eingeprägt.
Besonders vorteilhaft ist es, in einem vierten Schritt eine
Verzahnung in das Gewinde einzustanzen. Hierdurch sind zu
sätzliche Sicherungselemente wie Unterlegscheiben oder eine
Verklebung überflüssig.
Schließlich ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbin
dungsmittels mit Innengewinde Gegenstand der Erfindung, bei
dem in einem ersten Schritt aus einem Flächenmaterial
Öffnungen ausgestanzt werden, daß in einem zweiten Schritt
die Öffnungen mit einem Innengewinde versehen werden, daß in
einem dritten Schritt das Flächenmaterial derart umgebogen
wird, daß mindestens zwei Öffnungen sich zumindest teilweise
überdecken und daß in einem vierten Schritt das gefaltete
Flächenmaterial so verformt wird, daß die Gewindegänge sich
zu einem Innengewinde anordnen, wobei vor dem dritten
Schritt in das Innengewinde eine Verzahnung eingeprägt wird.
Dank diesem Verfahren ist es möglich, kostengünstig eine
Mutter mit einem eine Verzahnung aufweisenden Innengewinde
herzustellen.
Vorteilhafterweise weist das Flächenmaterial an seinen Enden
Stützkragen auf, die durch Umbiegen des Blechstreifens ent
standen sind, wobei sich das Verbindungsmittel, welches zu
den die Stützkragen tragenden Verbindungsmitteln benachbart
ist, auf dem Stützkragen abstützt.
Um den Preßvorgang zu erleichtern ist es vorteilhaft, wenn
das gefaltete Flächenmaterial vor dem Zusammenpressen eine
durch die Öffnungen gehende Achse aufweist, die in einen
Winkel α zu der späteren Mittelachse des zusammengepreßten
Flächenmaterials steht.
Um eine Selbstverspannung einer Schraube in dem Verbindungs
mittel zu bewirken, kann es von Vorteil sein, wenn das Zu
sammenpressen des Flächenmaterials nur soweit erfolgt, daß
zwischen den endseitigen Verbindungsmitteln und den benach
barten Verbindungsmitteln ein Abstand verbleibt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Es zeigt die
Fig. 1a ein Verbindungsmittel mit Außengewinde nach Art
einer metrischen Schraube, die
Fig. 1b ein Verbindungsmittel mit Außengewinde in einer
Ausführung als Blechschraube, die
Fig. 2a eine Detailansicht aus Fig. 1a im Bereich A des
Außengewindes, die
Fig. 2b eine Detailansicht des Bereichs A aus Fig. 1b im
Bereich des Außengewindes, die
Fig. 3a eine Vergrößerung entlang der Schnittlinie A-A im
Nutgrund des Außengewindes aus Fig. 2a, 2b, die
Fig. 3b einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B im Be
reich der Zahnflanke des Außengewindes aus Fig.
2a, 2b, die
Fig. 3c einen Schnitt entlang der Schnittlinie C-C im Be
reich der Zahnspitze des Außengewindes aus Fig.
2a, 2b, die
Fig. 4a ein Verbindungsmittel mit Innengewinden nach Art
einer Mutter in Seitenansicht, die
Fig. 4b die Mutter aus 4a, in Draufsicht in einer Ausfüh
rung als Sechskantmutter mit angedeutetem Innen
gewinde, die
Fig. 4c verschiedene Außenkonturen eines Verbindungsmit
tels mit Innengewinde, wobei der erste Gewinde
gang auf beiden Seiten mit einer Verzahnung ver
sehen ist, die
Fig. 5 ein Schnitt durch ein Verbindungsmittel mit In
nengewinde, die
Fig. 6a eine Vergrößerung entlang der Schnittlinie A-A im
Nutgrund des Innengewindes aus Fig. 5, die
Fig. 6b einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B im Be
reich des Zahnflanke des Innengewindes aus Fig.
5, die
Fig. 6c einen Schnitt entlang der Schnittlinie C-C im Be
reich der Zahnspitze des Innengewindes aus Fig.
5, die
Fig. 7a ein Verbindungsmittel in Scheibenform mit einem
Gewindegang und planer Auflagefläche, die
Fig. 7b ein Verbindungsmittel in Scheibenform mit einem
einzigen Gewindegang und beidseitigen Überstän
den, die
Fig. 7c ein Paket aus Verbindungsmitteln gemäß 7a, 7b,
die
Fig. 8a ein Verbindungsmittel nach 7a, 7b in Draufsicht,
die
Fig. 8b eine Teilansicht im Bereich des Innengewindes aus
Fig. 8a, die
Fig. 8c eine Detailansicht im Bereich der Auflagefläche
des Verbindungsmittels (Detail Y), die
Fig. 9a ein Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A im
Bereich des Innengewindes gemäß Fig. 8b, die
Fig. 9b ein Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie
B-B aus Fig. 8b, die
Fig. 10a ein Verbindungsmittel mit Außengewinde in einer
Ausführung als Blechschraube, wobei in
Fig. 10b die Verzahnung bezüglich der Einschraubrichtung
dargestellt ist, die
Fig. 11a ein Paket aus Verbindungsmitteln mit Gewindegang
sowie mit Ausgleichsscheiben mit oder ohne Gewin
degang, die
Fig. 11b eine Explosionszeichnung des Pakets aus Fig. 11a
mit schräg zur Verbindungsachse angeordneten Ver
stellmitteln, die
Fig. 11c ein Draufsicht auf ein Paket aus Fig. 11a, wobei
eine Verzahnung des Innengewindes vorgesehen ist
und verschiedene Konturen dargestellt sind, die
Fig. 12a ein Paket aus mehreren Verbindungsmitteln, wobei
die Verbindungsmittel schräg gepreßt sind, die
Fig. 12b das Paket gemäß 12a in Explosionsdarstellung, die
Fig. 13a eine Schraubverbindung, wobei das Verbindungsmit
tel mit Innengewinde von einem Flächenmaterial in
Form eines Bleches gebildet ist, die
Fig. 13b die Gewindeausbildung des Außengewindes gemäß
Fig. 13a, die
Fig. 13c die Ausbildung des Innengewindes des Blechs aus
Fig. 13a, die
Fig. 14a bis 14c die Erzeugung eines Verbindungsmittels mit
Innengewinde aus einem Flächenmaterial unter Aus
bildung einer Materialanhäufung im Bereich der
Schraubverbindung, die
Fig. 15a ein Paket aus mehreren stofflich miteinander ver
bundenen Verbindungsmittel, welches aus einem
Blechstreifen durch Umbiegen hervorgegangen ist,
die
Fig. 15b das zu einer Mutter zusammengepreßt Paket aus
Fig. 15a und die
Fig. 15c eine Verzahnung des Innengewindes eines Flächen
materials gemäß Fig. 15a.
In Fig. 1a ist ein Verbindungsmittel 1 mit Außengewinde 2
dargestellt. Das Verbindungsmittel 1 ist in Pfeilrichtung in
eine nicht dargestellte Mutter einschraubbar. Das Gewinde
weist eine metrische Steigung auf. In Fig. 1b ist ein Ver
bindungsmittel 3 mit einem Außengewinde 4 dargestellt, wobei
das Außengewinde 4 für eine Blechverschraubung ausgebildet
ist und einen deutlich verbreiterten Nutgrund 5 aufweist,
als dies bei metrischen Gewinden der Fall ist.
In Fig. 2a ist eine Teilansicht des Außengewindes der in
Fig. 1a dargestellten metrischen Schraube gezeigt. Das Au
ßengewinde weist in der Schnittdarstellung eine Abfolge von
Zähnen 6, 7, 8 auf, wobei die Zähne 6, 7, 8 jeweils einen
Nutgrund 9, 10 sowie Zahnflanken 11, 12 aufweisen. Die Zähne
selbst weisen jeweils eine Zahnspitze 13 auf.
Fig. 2b spiegelt diesen Sachverhalt ebenso wieder, wobei
hier die Schnittlinien A-A, B-B, C-C eingezeichnet sind, die
jeweils durch Rastvorsprünge 14, 15, 16 führen.
Die Schnitte entlang der Schnittlinie A-A, B-B, C-C sind in
der Fig. 3a bis 3b in Vergrößerung dargestellt. Zu erkennen
sind die Rastnocken 14, 15, 16, die über den gepunktet ange
deuteten Radius hinausragen. Sowohl in Fig. 2a als auch in
Fig. 2b sind im Nutgrund 9, 10 Rastnocken 14 vorhanden, wo
bei allerdings in Fig. 2a der Rastnocken die gesamte Nut
breite ausfüllt, so daß in der Schnittdarstellung ein gera
der Abschnitt gezeigt wird.
Diese Vorsprünge 14, 15, 16 sind so ausgebildet, daß sie eine
Drehrichtung begünstigen. Dies wird dadurch erreicht, daß
eine in Drehrichtung sanft ansteigende Flanke vorhanden ist,
welche von einem durch eine sprungartige Durchmesserreduzie
rung gebildeten Absatz gefolgt wird.
In Fig. 4a ist ein Verbindungsmittel mit Innengewinde 31
nach Art einer Sechskant-Mutters dargestellt, in Fig. 4b ist
die Draufsicht gezeigt, wobei ein Innengewinde 32 angedeutet
ist. In Fig. 4c werden verschiedene Außenkonturen des Ver
bindungsmittels 31 gezeigt, nämlich als Vierkant, Zylinder
oder Sechseck. Zu erkennen ist weiterhin, daß der sichtbare,
oberste Gewindegang des Innengewindes 32 eine Verzahnung 33
aufweist. Diese Verzahnung wird in die Gewindeflanke einge
prägt.
In Fig. 5 ist die Verzahnung des Innengewindes im Quer
schnitt dargestellt. Hier sind wieder ein Abfolge von Zähnen
36, 37, 38 zu erkennen, die jeweils wiederum einen Nutgrund
39, 40 sowie Zahnflanken 41, 42 aufweisen. Sowohl im Nut
grund 39, 40 als auch in den Zahnflanken 41, 42 sowie auf
der Zahnspitze 43 können Ausnehmungen 44, 45, 46 vorgesehen
sein, die mit entsprechenden Vorsprüngen des Verbindungsmit
tels mit Außengewinde zusammenwirken. Bei Muttern, die auf
herkömmliche Muttern zurückgehen, ist nur auf dem jeweils
außenliegenden Zahn der Schnittdarstellung eine Verzahnung
vorhanden, da das Aufbringen der Verzahnung auf die innen
liegenden Gewindegänge nicht ohne weiteres möglich ist.
In den Fig. 6a bis c sind die Ausnehmungen im einzelnen Dar
gestellt, wobei die Ausnehmungen 44, 45, 46 in ihrer Form
den in Fig. 3a bis c dargestellten Rastnocken entsprechen.
Das bedeutet, sie weisen wiederum in Drehrichtung vorne ge
sehen ein sanft abfallende Flanke mit sich erweiterndem
Durchmesser auf, die an einer Schulter 50, 51, 52 zum Ende
kommt, wobei an der Stelle der Schulter 50, 51, 52 ein
sprunghafte Verringerung des Durchmessers stattfindet. Die
Pfeile deuten die Drehrichtung des Verbindungsmittels mit
Außengewinde an, nicht die Drehrichtung des dargestellten
Verbindungsmittels mit Innengewinde.
In Fig. 7a ist ein Verbindungsmittel dargestellt, das höch
stens einen vollständigen Gewindegang eines Innengewindes
aufweist. Das Verbindungsmittel 71 ist als Scheibe ausgebil
det, wobei ein Teil des Innengewindes 72 über eine Seite des
Scheibenkörpers hinausragt. Die andere Seite, die der zu
verbindenden Oberfläche zugewandt ist, weist Vorsprünge 73
auf, die als Detailmerkmal Y später erläutert werden.
In Fig. 7b ist ein Verbindungsmittel mit höchstens einem
vollständigen Gewindegang dargestellt, wobei das Verbin
dungsmittel 74 wiederum als Scheibe ausgebildet ist und Vor
sprünge 73 aufweist. Das Innengewinde 75 steht auf beiden
Seiten des Scheibe mit den Gewindeabschnitten 75a, 75b teil
weise über, so daß keine glatte Auflagefläche erreicht wird.
In Fig. 7c ist ein Paket aus Verbindungsmitteln gemäß Fig.
7a und Fig. 7b dargestellt, wobei auf ein Verbindungsmittel
71 mit flacher Auflageseite Verbindungsmittel 74.1 bis 74.3
so aufgesetzt sind, sich die Gewindeabschnitte jeweils an
einanderfügen. Die in Fig. 7c dargestellte Explosionszeich
nung verdeutlicht den Aufbau einer durch Zusammenpressen ge
bildeten Mutter mit mehreren Gewindegängen. Um die Mutter
doppelseitig verwendbar zu machen, kann ein weiteres Verbin
dungsmittel 71 auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen
werden.
Der besondere Vorteil bei einer derartig gewonnenen Mutter
besteht darin, daß jeder einzelne Gewindegang mit einer Ver
zahnung versehen sein kann, die nachfolgend beschrieben ist.
In Figur, 8a ist eine Draufsicht auf das Verbindungsmittel 71
gezeigt, wobei die Vorsprünge 73, die über den Umfang ver
teilt angeordnet sind, erkennbar sind. Im zentralen Bereich
des Verbindungsmittels ist ein Gewindegang 72 angeordnet,
der an einer Stelle 75 unterbrochen ist, um hier den Sprung
in der Gewindesteigung zu ermöglichen.
In Fig. 8b ist das Detail Z aus Fig. 8a dargestellt. Es han
delt sich hier um einen Querschnitt durch den eingeprägten
Gewindegang 73, der aus einem einzigen Zahn 77 gebildet ist.
Dieser Zahn weist eine Flanke 78 und eine Spitze 79 auf. In
der Flanke 78 bzw. in der Spitze 79 sind Ausnehmungen 80, 81
angeordnet, die aus einer flachen Flanke und einem Anschlag
bestehen. Hierdurch wird eine Drehrichtung begünstigt. In
Fig. 8c ist der Vorsprung 73 aus Fig. 8a als Detail Y ge
zeigt, die Fig. 9a und 9b zeigen die Verzahnung 81 auf der
Zahnspitze bzw. die Verzahnung 82 auf der Zahnflanke.
Das in Fig. 7c dargestellte Mutternpaket, das aus den ein
zelnen, scheibenförmigen Verbindungsmitteln aufgebaut ist,
hat den Vorteil, daß auch die im inneren gelegenen Gewinde
gänge mit einer Verzahnung versehen werden können, was bei
herkömmlichen Muttern nur äußerst aufwendig zu bewerkstelli
gen wäre. Durch das zusammengefügte Mutternpaket können da
her die Haltekräfte gegen unbeabsichtigtes Lösen gesteigert
werden, wobei zusätzliche Gewindegänge eine höhere Kraftauf
nahme der Schraubverbindung insgesamt zulassen. Wesentlich
bei den Verbindungsmitteln ist, daß jeweils beide Zahnflan
ken mit Ausnehmungen versehen sind, um so lageunabhängig
verwendet werden zu können.
In Fig. 10a ist ein Verbindungsmittel 90 mit einem Außenge
winde 91 dargestellt, wobei das Außengewinde 91 in Fig. 10b
als Detail A gezeigt ist. Dabei sind an den Zahnflanken 92
Vorsprünge 93 vorgesehen, welche jeweils auf der der Ein
schraubrichtung rückwärts gewandten Zahnflanke angeordnet
sind. An der Zahnspitze 94 können ebenfalls Vorsprünge ange
ordnet sein, die mit entsprechenden Ausnehmungen im Zahn
grund der Mutter zusammenwirken.
Der Einschraubvorgang stellt sich so dar, daß die flach an
steigenden Flanken des Verbindungsmittels mit Außengewinde
an den Schultern des Verbindungsmittels mit Innengewinde
vorbeigeführt werden und nach dem der Anschlag am Außenge
winde an der Schulter des Innengewindes vorbeigeführt wurde,
taucht der Vorsprung des Außengewindes in die Ausnehmung des
Innengewindes ein. Es kommt hierbei ständig zu elastischen
Verformungen, auch geringfügige plastische Verformungen sind
unschädlich.
Der für die Überwindung der Verrastung erforderliche Kraft
aufwand bzw. das Drehmoment liegt unterhalb der bislang ver
wendeten Anzugsmomente, da das Gewinde nicht mehr durch
Reibschluß gehalten werden muß. Dadurch kann die Schraube
auf den eigentlichen Lastfall dimensioniert werden und muß
nicht zusätzliche, zur Eigensicherung erforderliche Kräfte
aufnehmen.
In Fig. 21a ist ein Mutternpaket mit mehreren Verbindungs
mitteln dargestellt, die in Fig. 11b näher gezeigt sind. In
der Mitte sind zwei Verbindungsmittel 101, 102 mit jeweils
einem innenliegenden Gewindegang gezeigt, deren Mittelachse
103 schräg zur Mittelachse 104 des Mutternpakets 100 liegt.
Um gleichwohl eine zur Mittelachse 104 senkrechte Auflage
fläche zu erhalten, ist ein Ausgleichsstück 105 vorgesehen,
das der zu befestigenden Oberfläche zugewandt ist. Das Aus
gleichsstück 105 kann ebenfalls mit einem Innengewinde ver
sehen sein, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Um
die Mutter doppelseitig verwendbar zu machen, kann ein wei
teres Ausgleichsstück 106 vorgesehen sein, welches auf der
dem Ausgleichsstück 105 gegenüberliegenden Seite der Verbin
dungselemente 101, 102 angebracht wird. Wie in Fig. 11c dar
gestellt, kann die Außenkontur des Mutternpakets 100 als
Vierkant, Sechskant oder Zylinder ausgebildet sein. Zu er
kennen ist wiederum die Verzahnung 107 auf dem Innengewinde
108.
Das in Fig. 12a, 12b dargestellte Mutternpaket unterscheidet
sich gegenüber dem in Fig. 11a dargestellten Mutternpaket
dadurch, daß die Verbindungsmittel 111, 112 zumindest teil
weise zur Verbindungsachse senkrecht stehende Flächenab
schnitte 113, 114 aufweisen und diese Flächenabschnitte 113,
114 sind parallel zu einer senkrechten 115 zur Verbindungs
achse 104 angeordnet und ebenfalls senkrecht zur Verbin
dungsachse 104. Die Gewindegänge selbst sind entsprechend
der Steigung entlang einer Achse 103 schräg zur Verbindungs
achse 104 angeordnet. Um eine ebene Auflagefläche zu schaf
fen, sind wiederum Ausgleichsstücke 116, 117 vorgesehen, die
ihrerseits mit einem Innengewinde versehen sein können. Die
Verzahnung kann dabei ausschließlich auf den innenliegenden
Verbindungsmitteln 111, 112 vorhanden sein, aber auch auf
den Oberseiten der von außen zugänglichen Gewindegänge auf
den Ausgleichsscheiben 116, 117.
In Fig. 13a ist eine Schraubverbindung dargestellt, bei der
ein Verbindungsmittel 130 mit Außengewinde 131 in ein Flä
chenmaterial 132 einschraubbar ist. Das Flächenmaterial 132
ist mit einem Innengewinde 133 versehen, welches durch Prä
gen des Bleches entstanden ist. In Fig. 13b ist ein Detail
des Außengewindes 131 dargestellt. Zu erkennen ist ein Zahn
134, auf dessen einer Zahnflanke 135 eine Verzahnung 136 an
geordnet ist. Diese Verzahnung befindet sich auf der der
Einschraubrichtung entgegengesetzten Zahnflanke. Mit dieser
Verzahnung 136 korrespondiert eine in Fig. 13c dargestellte
Ausnehmung 137 am Innengewinde 138 des Blechs 132, so daß
beim Einschrauben des Verbindungsmittels 130 (Fig. 13a) eine
Verrastung des Vorsprungs 136 in der Aufnahme 137 erfolgt.
Dabei kann von den vorgehend erwähnten Verrastmechanismen
Gebrauch gemacht werden.
In den Fig. 14a bis 14c ist die Vorbereitung eines Flächen
materials 132 bis zur Ausbildung des Innengewindes 133 dar
gestellt. Ausgehend von der Herstellung einer Durchbrechung
140 durch Aufspreizen des Flächenmaterials von einer Seite
auf die andere unter Erzeugung einer Ausstülpung 141, wird
eine Materialanhäufung erzeugt, die in einem zweiten Schritt
zu einem Kragen 142 vergleichmäßigt wird. Anschließend wird
in einem Prägevorgang ein Gewindegang mit oder ohne Verzah
nung im Bereich des Kragens 142 eingeprägt. Dadurch ist es
möglich, Gewindegänge mit einer Steigung größer als die Dicke
des Bleches bereitzustellen, wodurch die Krafteinleitung
in das Blech verbessert und ein Reibschluß über das Gewinde
bzw. bei Aufbringen einer Verzahnung auch ein Formschluß be
günstigt wird.
In den Fig. 15a bis 15c ist eine durch Falten eines Blech
streifens entstandene Mutter dargestellt. In Fig. 15a ist
ein zick-zack-förmig gefalteter Blechstreifen 150 gezeigt,
dessen einzelne Faltungen als Verbindungsmittel 151.1 bis
151.5 ausgebildet sind. Dazu weisen die Verbindungsmittel
151.1 bis 151.5 Durchbrechungen 152 auf, an deren Umfangs
rand ein Innengewinde 153 ausgebildet ist. Das Innengewinde
153 kann mit einer Verzahnung 154 versehen sein, dargestellt
in Fig. 15c.
Die einzelnen Verbindungsmittel 151.1 bis 151.5 sind über
Knickstellen 155 stofflich miteinander verbunden, wobei je
weils zwischen zwei benachbarten Verbindungsmitteln eine
Knickstelle angeordnet ist. Diese Knickstelle entsteht durch
Umbiegen eines zuvor ebenen Blechstreifens, bei dem Öffnun
gen 152 ausgestanzt wurden und ein Gewinde 153 eingestanzt
wurde. Anschließend wurde der ebene Blechstreifen so gefal
tet, daß die äußeren Abschnitte 151.1 bzw. 151.5 parallel
zueinander sind und senkrecht zur Verformung der Achse lie
gen. Wie in Fig. 15a ersichtlich, ist dieses zick-zack-
förmige Gebilde nicht rotationssymetrisch, sondern weist ei
nen Schrägversatz auf. Dieser Schrägversatz um den Winkel ct
ist kleiner als 30°, vorteilhafterweise kleiner als 15° und
muß bei dem anschließenden Preßvorgang auf 0° gebracht wer
den.
Ein derartig verdichtetes Paket 160 ist in Fig. 15b darge
stellt. In dem gezeigten Paket 160 liegen die innenliegenden
Verbindungsmittel 151.2 bis 151.4 aufeinander auf und stüt
zen sich zu den äußeren Verbindungsmittel 151.1 bzw. 151.5
über einen Stützkragen 156, 157 ab. Der Stützkragen wurde an
den in Fig. 15a dargestellten gebogenen Blechstreifen durch
Aufbiegen der Enden des Blechstreifens ausgeformt. Die Höhe
ist dabei so bemessen, daß die vorgeschriebene Gewindestei
gung insgesamt erreicht wird, wobei die Steigung im wesent
lichen der Dicke des Blechstreifens 150 entspricht.
Das in Fig. 15b dargestellte Paket aus mehreren untereinan
der stoffschlüssig verbundenen Verbindungsmitten hat den
Vorteil, daß jeder einzelne Gewindegang mit einer Verzahnung
versehen werden kann, wobei gleichwohl ein Zusammenhalt der
einzelnen Verbindungsmittel untereinander gegeben ist. Eine
zusätzliche Verbindung der einzelnen Verbindungsmittel kann
daher entfallen, kann jedoch aus Sicherheitsgründen auch
gleichwohl vorgenommen werden.
Um die Verbindung der einzelnen Verbindungsmittel zu verbes
sern, kann das erste oder letzte Verbindungsmittel 151.1
bzw. 151.5 in einem geringen Abstand zu den innenliegenden
Verbindungsmitteln 151.2 bzw. 151.4 angeordnet sein, wobei
jedoch sicherzustellen ist, daß die einzubringende Schraube
das Innengewinde faßt. Dies kann beispielsweise dadurch ge
schehen, daß während der Einschraubung eine geringe Verfor
mung erfolgt, wodurch das Paket insgesamt unter Vorspannung
gesetzt wird. Bezüglich der Verzahnung sind alle vorstehend
beschriebenen Ausgestaltungen möglich. Der besondere Vorteil
gegenüber herkömmlichen Muttern besteht darin, daß die bei
herkömmlichen Muttern aufwendige Bearbeitung des Innengewin
des durch einfachere Fertigungstechniken ersetzt wird.
Claims (25)
1. Schraubverbindung, aufweisend ein erstes Verbindungs
mittel (1) mit einem Außengewinde (2) und ein zweites
Verbindungsmittel (31) mit einem Innengewinde (32), da
durch gekennzeichnet, daß das Außengewinde (2) eine
Verzahnung (14-16) aufweist, welche mit einer Gegen
verzahnung (44-46) des Innengewindes (32) zusammen
wirkt.
2. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Verzahnung (14-16; 44-46) als Rastver
zahnung mit Begünstigung einer Drehrichtung, insbeson
dere der zur Einschraubung, ausgeführt ist.
3. Schraubverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Verzahnung (15; 45) auf einer
Flanke (11; 41) des Außen- bzw. Innengewindes (2; 32)
angeordnet ist.
4. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (14, 16; 44,
46) einerseits in einem Nutgrund (9) des Gewindes (2;
32) und andererseits auf einer Spitze (13) des Gewindes
(2; 32) angeordnet ist.
5. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß das Gewinde ein metrisches
Gewinde ist.
6. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß das Gewinde ein Trapezgewinde
ist.
7. Verbindungsmittel (1) mit Außengewinde (2), gekenn
zeichnet durch eine Verzahnung (14-16) nach einem
oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6.
8. Verbindungsmittel (31) mit Innengewinde (32), gekenn
zeichnet durch eine Verzahnung (44-46) nach einem
oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 6.
9. Verbindungsmittel mit Innengewinde nach Anspruch 8, da
durch gekennzeichnet, daß nur ein von der Oberseite
oder der Unterseite zugänglicher Teil des Innengewindes
(32) mit der Verzahnung versehen ist.
10. Verbindungsmittel (71) mit Innengewinde (72) nach An
spruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß höchstens
ein vollständiger Gewindegang vorhanden ist.
11. Verbindungsmittel mit Innengewinde nach einem der An
sprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver
bindungsmittel (131) Teil eines Flächenmaterials (132),
insbesondere eines Bleches ist.
12. Verbindungsmittel mit Innengewinde nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnete, daß das Flächenmaterial (132)
im Bereich des Innengewindes (138) eine Materialver
stärkung (142) aufweist.
13. Verbindungsmittel mit Innengewinde nach einem der An
sprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Verbindungsmittel (71) mit höchstens einem Gewindegang
zu einem Paket verbunden sind.
14. Verbindungsmittel mit Innengewinde nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einer Seite
des Pakets eine Ausgleichsscheibe (74) mit oder ohne
Gewindegang vorgesehen ist.
15. Verbindungsmittel mit Innengewinde nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verbindungs
mittel (71.1 bis 71.3; 111, 112) des Pakets und die
Ausgleichsscheibe (74; 116, 117) zur Verbindungsachse
(104) senkrecht stehende Flächenabschnitte (113, 114)
aufweist.
16. Verbindungsmittel mit Innengewinde nach einem der An
sprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
bindungsmittel (71.1 bis 71.3, 74; 111, 112, 116, 117)
des Pakets miteinander verbunden sind, insbesondere
durch Schweißen, Kleben oder durch Clinchen oder Toxen.
17. Verbindungsmittel mit Innengewinde nach einem der An
sprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß minde
stens zwei Verbindungsmittel (151.1-151.5) des Pakets
stoffschlüssig miteinander verbunden sind und durch Um
biegen aufeinanderliegend angeordnet sind.
18. Verbindungsmittel mit Innengewinde, aufweisend höch
stens einen Gewindegang, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungsmittel (131) Teil eines Flächenmate
rials (132) ist, wobei das Flächenmaterial im Bereich
des Innengewindes (138) eine Materialverstärkung (142)
aufweist.
19. Verbindungsmittel nach Anspruch 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Materialverstärkung (142) aus ver
drängtem Material des Flächenmaterials besteht.
20. Verfahren zur Einbringung eines Innengewindes in ein
Flächenmaterial (132), dadurch gekennzeichnet, daß
in einem ersten Schritt das Flächenmaterial (132)
durchstoßen wird, wobei sich das durch das Durchstoßen
verdrängte Material seitlich in Form einer Ausstülpung
(141) anordnet, daß in einem zweiten Schritt die Aus
stülpung (142) zu einem Kragen (142) vergleichmäßigt
wird und daß in einem dritten Schritt unter Verformung
des Kragens (142) ein Gewindegang (133) eingeprägt
wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
in einem vierten Schritt eine Verzahnung (137) in den
Gewindegang (133) eingestanzt wird.
22. Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsmittels
(160) mit Innengewinde (152), dadurch gekennzeich
net, daß in einem ersten Schritt aus einem Flächenma
terial (150) Öffnungen (152) ausgestanzt werden, daß in
einem zweiten Schritt die Öffnungen (152) mit einem In
nengewinde (153) versehen werden, daß in einem dritten
Schritt das Flächenmaterial (150) derart umgebogen
wird, daß mindestens zwei Öffnungen (152) sich zumin
dest teilweise überdecken und daß in einem vierten
Schritt das gefaltete Flächenmaterial (150) so verformt
wird, daß die Gewindegänge (153) sich zu einem Innenge
winde anordnen, wobei vor dem dritten Schritt in das
Innengewinde (153) eine Verzahnung (1) eingeprägt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß
das Flächenmaterial (150) an seinen Enden Stützkragen
(156, 157) aufweist, die durch Umbiegen des Blechstrei
fens entstanden sind, wobei sich das Verbindungsmittel
(251.1), welches zu den die Stützkragen (156) tragenden
Verbindungsmitteln benachbart ist, auf dem Stützkragen
(156) abstützt.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn
zeichnet, daß das gefaltete Flächenmaterial (150) vor
dem Zusammenpressen eine durch die Öffnungen gehende
Achse aufweist, die in einen Winkel α zu der späteren
Mittelachse des zusammengepreßten Flächenmaterials
(150) steht.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zusammenpressen des Flächenma
terials (150) nur soweit erfolgt, daß zwischen den end
seitigen Verbindungsmitteln (151.1 bzw. 151.5) und den
benachbarten Verbindungsmitteln (151.2 bzw. 151.4) ein
Abstand verbleibt.
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Legal Events
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