DE2021317A1

DE2021317A1 - Selbstsicherndes Gewindeelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2021317A1
Application number: DE19702021317
Authority: DE
Inventors: Duffy Richard Joseph
Original assignee: USM Corp
Current assignee: Nylok LLC
Priority date: 1969-05-02
Filing date: 1970-04-30
Publication date: 1971-07-15
Also published as: CH546897A; NL161853B; US3554258A; ZA702949B; JPS5245863B1; NL161853C; GB1300764A; FR2041804A6; SE354103B; NO125504B; DE2021317B2; NL7005779A; ES379994A2; CS153552B2

Description

Selbeteicharndea Gewindaclement und Verfahren zu seiner

Die Erfindung betrifft ein selbst*icherndes Gewindeelement und ein Verfahren zu seiner Herstellung Ähnlich dem im Bauptpatent

(P 17 29 0Θ1.2-1·)

beschriebenen. ,

Xm Hauptpatent wird ein selbatsicherndes Oewindeelement samt Verfahren zur Herstellung desselben beschrieben, wobei ein wÄraeerweichbares Plastikmaterial in Form kleiner Teilchen in einem Luftβtr an auf eine über den Schmelzpunkt des PlastikmateriaIe erhitzte Gewindefläche eines Gewindeelementes aufgetragen wird, so daß die Plastikteilchen schmelzen und zusammenfließen und nach dem Abkühlen als zusammenhängende Schicht an der Gewindeoberfläche haften bleiben. Das auf diese Weise geschaffene Si-

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ORiGlHAL

cherungsglied hat eine imQuerschnitt konvexe Kontur« und geschärften Seitenkante» gehen glatt in die Oberfläche des Gewindeeleuientee Über. LSngenroäsig überlagert das Sicherungsglied mehrere Gewindegänge. Im übrigen ist das Sicherungselement von einer QestaIt, die die Form des Gewindes nur sehr geringfügig verändert.

Diese selbetoichernden Qewindeelemente haben sieh inzwischen in vielen Anwendungsgebieten bewährt und haben dementsprechend weit verbreitete Verwendung gefunden. Be hat sich jedoch herausgestellt, das für manche Zwecke das zum Bin- bzw. Aueschrauben erforderliche Drehmoment dieser Befestigungselemente zu hoch ist. Versuche, das Drehmoment durch dünnere Sicherungselemente zu vermindern, haben insofern nicht zum erwünschten Erfolg geführt, als das dünnere Plastikschichten mitunter lediglich Ungleichmlligkeiten der Gewinde ausglichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein selbstsicherndes Gewindeelement mit im Verhftltnis su den aus den Bauptpatent bekannten Gewindeelement geringeren Drehmoment bei gleicher Sperrwirkung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemftfi dadurch gelöet, daβ das Plastikmaterial des Sicherungsgliedes zwischen den Gewindeflanken eines Gewindeeieroentes in Form von in Abstand voneinander liegenden Erhebungen vorhanden ist, wobei zwischen den Erhebungen entweder keine oder nur eine dünne Schicht Plastiksateria 1 vorhanden ist und die radiale Dicke der Erhebungen mindestens 75Jt des Maximalspieles der zu sichernden Verschraubung betragt.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung betragt die Dicke der Erhebungen zwischen 75% und 150% des Maxima1 spie lee zwischen den zu verschraubenden Elementen.

Das erfindungsgemäfle Verfahren kennseichnet eich dadurch* daA die wie nach dem Verfahren des Hauptpatentes aufgetragen» Plastikteilchen in einer Menge, die 5% bis *Q% jener Menge betragt» aim zu einem zusammenhangenden Sictarmigsttlemant wo«* i» Quer edm itt

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konvexer Form führen würde, in einem Luftstrahl aufgetragen werden, wobei die Teilchen zwischen den Gewindeflanken nach dem Schmelzen auf den erhitzten Gewindeelement und nach dem Erhärten in Form voneinander abliegenden Erhebungen haften und zwischen ihnen entweder keine oder hur eine dünne Schicht Plastikmaterial vorhanden ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein GewindeelementraLt einem Sicherungselement versehen werden kann, welches bein Ein- bzw. Ausschrauben ein verhältnismäßig geringes Drehmoment erzeugt und trotzdem eine gut· und sichere Sparrwirkung gewährleistet.

Sin Ausführungöbsispiel iet in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen .

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein in perspektivischer Sicht selbstsicherndes Qewindeelement nach der Erfindung und

Fig. 2 einen Querschnitt in vergrößertem MaSstab durch den mit Sicherungselement versehenen. Abschnitt des Schaftes.

Ein Gewindeelementvist mit einem Gebilde 12 aus wärmeerweichbarem Plttstikneterial versehen. Dieses Gebilde 12 haftet an bestimmten Flächen des Gewindes an und wird gebildet, indem feine Plastikteilchen auf die vorher erhitzte Gewindeoberflache des Eleente 10 aufgestrahlt und dort angeschmolzen werden. Die Haftung des Gebildes 12 am Gewindeelement 10 läßt sich durch einen vorher aufgetragenen Film 16 aus einem harzigen Grundiermittel wesentlich verbessern.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß dae Plastikgebilde 12 zwischen .{18) den Flanken 2 S des Gevrindes in Form von Erhebungen oder

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BADORlGiNAL

dickeren Anlagerungen 20 vorhanden ist, wobei Zwischenräume 22 zwischen den Erhebungen 20 keine oder nur sehr geringe Plastikbeschichtung aufweisen. Plast immaterial 24 setzt sich auch wenngleich in geringeren Mengen - an den Gewindeflanken 26 und -spitzen 28 ab. An diesen Stellen ist es indessen ohne Belang, ob das Plastikmaterial zueatnmenhangt oder unterbrochen ist.

. Der nachstehend gebrauchte Ausdruck "Maxiaa!spiel* besieht sich auf den Abstand zwischen der Gewindespitze einer Schraube mit dem für eine bestimmte Größeneinheit geringsten Durchmesser und dem Gewindefuß einer Mutter mit dem für die gleiche Gröeeneinheit größten Durchmesser.

Es ist festgestellt worden, daß eine gut« Schraubensicherung bei geringem Sin- und Aueschraubdrehmoment ersielt werden kann, wenn die Dicke der Erhebungen 20 zwischen den Gewindeflanken ca. 75% bie ca. 150% des Maximalspieles mist. Der hauptsächlich wirkende Reibschluß, welcher zu der gewünschten Sperrwirkung führt, entsteht zwischen den Erhebungen 20 zwischen den Oewindeflankan 26 nahe dem Gewindefuß 18 eines Außengewindes und den (gewindespitzen und oberen Flankenteilen eines Innengewindes. Di« Oewindeepitzen und oberen Flankenteile des Innengewindes deformieren dabei die Erhebungen 20, wobei das Plastikmaterial der Erhebungen 20 teilweise in die Zwischenräume 22 gequetscht wird· ^ Die Sperrwirkung wird auch dann nicht beeinträchtigt, wenn das Spiel zwischen zwei zu verschraubenden Gewindeelementen maximal ist, da sich die Anlagerungen 20 aufgrund ihrer radialen Dicke gezwungenermaßen auch über die anliegenden Gewindeflanken 26 erstrecken. Da das Spiel zwischen den Oewindeflanken der v*rschraubten Gewindeelemente wesentlich geringer 1st als zwischen den Gewindespitzen und -f «*·*», ist auch bei Verschraubung«! mit Maximalspiel die erwünschte Sperrwirkung gewährleistet.

Das Verfahren zum Auftragen des Plastikmaterial· an der Oewindeoberflache gleicht dem im Hauptpatent beschriebenen mit der Maßgabe, daß Auftragsmenge und -geschwindigkeit besonderen Bedin-

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gungen unterworfen werden.

Die nach dem im Hauptpatent beschriebenen Verfahren erzeugten gleichmäßigen und susanmenhJfaigenden Sicherungeelemente werden dadurch geschaffen» dafl erhitzte Gevindoelemente Bit genau vor·* bestirnter Geschwindigkeit durch den die Plastikteliehen tragenden Luftstrahl geführt wurden« wobei die zufunrmenge von Plaatikteilchen und Luft genau geregelt wird.

Zum Herstellen der erf indungsgemsjpen Sicherungselemente wird die Zufuhnaenge von Plastikmaterial auf 5% bis SOJt jener Mang« reduziert, die zur Bildung einer vollständigen« einheitliehen Beschichtung wie im Hauptpatent führen würde. Gleichseitig wird die Λ Luftzufuhr um 5% bis 20% der Menge nach de» Hauptpatent gedrosselt. Wiederholte versuche legen die Vermutung nahe« dat infolge der verminderten Plastik- und Luftxuf uhrraten das Plaatikmaterial dasu neigt, sich dort anzusammeln, wo suerst Plastikteilchen as Gewinde niedergeschlagen sind, so daß »ich die Teilchen stellenweise in Form der unregelmleig verteilten Erhebungen 20 konsentriee¹ ran. - _ ^: ' - . -

Die Sicherungswirkung des 8icherungselementee ist durch Verlndern der Zufuhrmenge von Plastikteilchen.veränderbar. Zn der Regel wird so viel Plastikmaterial zugeführt· das die Brhebungen 20 eine radiale Dicke von 75* bis 15036 des Maxinilspieles aufweisen; wobei die Gesamtmenge des aufgetragenen Plastikmaterials geringer " ist« als sum Ausfüllen des Maximalspieiraunes erforderlieh wire.

Nachstehendes Beispiel dient star Srläuterung der Irfindung, ohne das die angeführten Werte» Stoffe und Verfahrensechrlttedie Irfindung in ihrem umfang beschranken. .

Viertelzollechrauben mit 28 GewindegVngen je Zoll und einer rlan kendurchmeseertoleranz der Klasse 3A wurden an ihren Köpfen an zwei nebeneinanderliegenden, horizontal verlaufenden förderbändern so aufgehängt, daß die Schäfte mit dem Gewinde «wischen

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die Förderbänder herabhängen. Die Schrauben wurden zuerst »ή einer Sprühdüse vorbeigeführt, wobei eine dünne Grundierschicht auf jene Gewindeteile aufgetragen wurde, welche später mit der Thermoplast schicht versehen wurde» . IMs Grundiermittel war eine AUcohollOeung von lofc alkoholloslichem Myanidharz und epoxyharz in einen Gewichtverhältnia von 9 t 10. Hch de« Trocknen der Sehr·«· ben hinterblieb eine in sich geschlossene Grundierschicht. Die Schrauben wurden sodann durch mit 450 kBs arbeitendes Hochfrequenafeld geführt« in dem sie auf ca. 300° eicwärmt wurden. Unmittelbar danach wurden die. heißen Schrauben mit ihren grundierten und erhitzten Gewindeteilen durch einen lateral auf sie gerichteten polyamidhar«pulvertragenden Luftstrahl geführt. Das Pulver hatte

W eine derartige Korngröße, das weniger eis 2% in einem Sieb mit einer Maschenweite von 0.210 mm und etwa 90% in einem Sieb mit einer Haschenweite von 0,105 mn gehalten wurden, während etwa 5% ein Sieb mit einer Kaschenweite von 0,044 mm passieren· Die durch die Erhitzung erweichte Grundier schicht Auf den Gevindeflächen der Schrauben fing Pulverteilchen «u£ und fördert« ihr Anhaften, so das die Polyamidharzteilchen nach asm Schmelzen und anschlieten«· den Erhärten fest an die Schrauben hafteten. Das Plastikmaterial war auf eine 3mm lange und 130° spannende Fläche de· GewiadetAls verteilt. Nach dem Abkühlen wurden die behandelten Schrämten auf ihre Drehmomente untersucht, wccu si· inlfeSaium plattiert· 6tahlmuttern mit einer Plankendurchmessertoleranz dar Klasse 3a ge-

flk schraubt wurden.

Zwecke Auftragens eines Sicherungselementes von gleichmfteigeg, zusammenhangender Form wurde die Vorrichtung zunächst so. eingestellt, da β 0.424 bis 0.485 m³/h Luft und 7 bis β g der DUm^ entströmten, deren öffnungshflh· 3,2 mm und -welt· 2S_Vmm ma β. Die an ihr vorbeigeführten Schrauben erhieltest ein glied von ebenmäßiger zueammenhingendtir For«. .

Zur Herstellung der erfindungsgemäien

die Plastikpulverzufuhr a^if 4,5 f/bin

Ein· weitere Serie von Schrmuben wurde mit einem Sicherungeelement versehen, wobei die Plast ücpulveraufuhr auf 1 g/Min, und die Luftzufuhr auf 0,368 »³ bis 0.388 m/h reduziert war.

Eine dritte Serie von Schrauben wurde bei einer Piastikpulverxufuhr von O,5g/Min. und einer Luftzufuhr von 0,368 m bis 0,388 κ /h hergestellt. · "

Die an den Schrauben geaiessenenDrehmcsaente erscheinen in der folgenden Tabelles -

Plast ik zufuhr g/min

Luftzufuhr m³/Std.

Anfangsdreh-

moment

cm/kp

2 Fig. 6 Ansprüche

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Mindestaua schraubdrehmoment nach der 3. Verschraubung

7-8	g	O,424-0,485m³	Ober 40,0	Ober 17,3
4_C5	g	0_r481-0,485m³	23.Ο-38.Ο	9,8-11,5
1.O-	g	O,368-0,388m³	6.9-14,9	5,8-9,2
O.5	g	O,368-0,388m³	6,9-11/5	3.5-5,8

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Claims

Patentansprüche

Selbstsicherndes Gewindeelement, auf dessen Gewinde ein Sicherungseiement aus wSrmeerweichbaram Plastlkmaterial aufgetragen ist, gemäß Hauptpatent ··· (F 17 29 OtI· 1-16) dadurch gekennzeichnet, das das Plastikmaterial des Sicherungs· gliedes zwischen den Gewindeflanken (26) des Gewindeelementes (14}in Form von im Abstand voneinander liegenden Erhebungen (20} vorhanden ist, wobei zwischen den Erhebungen (20) Stellen ^ (22) mit keinem oder nur einer dünnen Schicht Plastikmaterial vorhanden ist und die radiale Dicke der Erhebungen mindestens 75% des Maximalspieles der zu sichernden Verschraubung betragt.
2. Selbsteicherndes Gewindeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dick· der Erhebungen (20) von 75% bis 150% des Maximalspieles des Gewindes betragt.
3. Verfahren zur Herstellung eines selbstsichernden Gewindeelementes, wie in Anspruch 1 und 2 beschrieben, gemlfl Hauptpatent ... (F 17 29 OtI. 2 - U) «dadurch gekennzeichnet, daß die Plastikteilchen in einer Menge, die 5% bis 50% jener Menge betragt« die zu einem susamnenhangenden Sicherungseiement von im Querschnitt konvexer Fora fOhren wQrde, in einem Luftstrahl aufgetragen werden« wobei die Teilchen zwischen den Gewindeflanken nach dem Schneisen auf dem erhitzten Oewindeelement und nach dem Brhirten in Form voneinanderabllegenden Erhebungen haften und zwischen ihnen entweder kein oder nur eine dünne Schicht Plastikmaterial vorhanden ist. -
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, das das Plastikmaterial so aufgetragen wird, daß die radiale Dicke der Erhebungen {20} von .75% bis 150% des Maximalspielee des Gewindes betrügt.

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5. Verfahren gemftft Anepruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet* dae die in den Erhebungen (20) vorhanden« Plastikttenge geringer iet ale sum Ausfüllen de« Maxiaalspiele· nut ig iat.
6. Verfaliren geelß Anspruch 3 bi· 5* dadurch gekennzeichnet, da· da· Oewindaeleeent vor dem Auftragen de· PlastikiMterials alt einer Orundierachicht 16 aus wSreeerweichbarea\ Bits versehen wird.

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