DE2122911A1

DE2122911A1 - Bolzenförmiger, gewindeerzeugender Bauteil

Info

Publication number: DE2122911A1
Application number: DE19712122911
Authority: DE
Inventors: Walter Kew Gardens Surrey; Kerrigan William Ashford; Middlesex; Thurston (Großbritannien)
Original assignee: Lanarkshire Bolt Ltd., Hamilton, Lanark (Schottland); Kerrigan, William, Ashford, Middlesex (Großbritannien)
Priority date: 1971-05-10
Filing date: 1971-05-10
Publication date: 1972-11-23

Description

Bolzenförmiger, gewinde-erzeugender Bauteil Die Erfindung betrifft bolzenförmige, beim Einschrauben ein Gewinde in ein Gegenbauteil erzeugende Bauteile und insbesondere Schrauben, Schraubenbolzen, Stehbolzen und gewinde-erzeugende Werkzeuge.
Es gibt zwei Haupttypen solcher Bauteile. Beim ersten Typ wird ein Gewinde in eine Bohrung geschnitten, in die der Bauteil unter Bildung von SchneSdrUckständen und Spänen eingetrieben wird. Beim zweiten Typ, mit dem sich die vorliegende Erfindung befaßt, wird ein Innengewinde in einer glatten Bohrung, in die der Bauteil eingetrieben wird, erzeugt oder eingerollt, indem das Material, in dem die Bohrung verläuft, ohne Bildung von SchneidrUckständen oder Spänen verdrängt wird. Solche Bauteile werden im folgenden als "gewinde-erzeugende" Bauteile bezeichnet.
Gegenwärtig werden verschieden aufgebaute, gewinde-erzeugende Bauteile verwendet oder sind aus der Patentliteratur bekannt.
Eine Ausführungsform eines solchen Bauteils weist einen zylindrischen, mit Gewinde versehenen und sich im freien Endabschnitt verjüngenden Schaft zur Erzeugung des Innengewi2ldes aut und das zur Lrzeugung des Gewindes ertorderliche Drehmoment, d. h. das Drehmoment, welcnes erforderlicn ist, um den Bauteil zur Bildung des Gewindes in die Bohrung einzutreiben, ist vehältnismäßig hoch.
Eine andere Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehenden durch das Vorhandensein einer Reihe von am Umfang verteilt angeordneten Anflächungen auf dem sich verjüngenden freien, Endabschnitt, wobei die Anflächungen Entlastungsabschnitte bilden und auf diese weise das zur Erzeugung des Gewindes erforderliche Drehmoment im Vergleich zu der vorhergehenden Ausführungsform verringern.
Da bei dieser Ausführungsform die Anflächungen im verjüngten Abschnitt angebracht sind, nimmt ihre Fähigkeit, eine wirksame Entlastung herbeizuführen, fortschreitend ab, wenn der Bauteil in die Bohrung eindringt und die Haftwirkung zwischen den Flanken des Aunen- und des Innengewindes zunehmend wächst. Die Anflachungen unterbrechen das auf dem verjüngten Endabschiitt gebildete Gewinde, so daß zwischen jedem Paar benachbarter Anflächungen eine mit einem Gewinde versehene Rippe steht. Wenn der Bauteil in die Bohrung eindringt, trifft die Spitze eines Gewindegange auf der Vorderkante einer der lippen aui die tiefste Stelle, d. h. den Gewindegrund des von der vorhergehenden Gewinderippe gebildeten Innenqewindes, so daß ein Widerstand die Folge ist und die Möglichkeit des Einschneidens und der Bildung von Spänen besteht.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist der sich verjüngende Endabschnitt des Schafts im Querschnitt abgerundete Vorsprünge auf. Der sich verjüngende Abschnitt ist alsc im Querschnitt nicht kreisförmig und weist auch keine Anflächungen auf. Der im Querschnitt mit den abgerundeten Vorsprüngen versehene Endabschnitt des Schafts wird mit diesen Vorsprüngen versehen, bevor das Gewinde auf ihm hergestellt wird. Durch diesen Querschnitt werden Vorsprünge zur Erzeugung des Innengewindes und Entlastungsabschnitte zwischen den Vorsprüngen gebildet. In den Entlastungsabschnitten wird das Innengewinde im Vergleich zu der oben erwähnten Ausführungsform mit Anflächungen, bei die Anflächungen beim Eindringen des Bauteils in die Bohrung den Gewindegrund und die Flanken des Innengewindes zunehmend weniger entlasten, vollständig, d. h. im Gewindegrund, an den Flanken und den Spitzen der Gewindegänge entlastet.
Diese Ausführungsform hat deshalb das erwünschte niedrige Drehmoment zur Erzeugung des Gewindes.
Zwischen dem sich verjüngenden Ende oder den Gew'indeerzeugungsabschnitten haben diese Bauteile einen Gewindeabschnitt, der als Halteabschnitt anzusehen ist, der sich beim Anziehen des Bauteils mit dem Innengewinde verformt, um den Bauteil stramm festzuhalten. Bei einigen der Bauteile ist dieser Halteabschnitt im Querschnitt ebenfalls mit abgerundeten Vorsprüngen ausgebildet, wodurch die Scherfestigkeit der Gewindegänge des Bauteils begrenzt wird, da der Eingriff und die Verformung des Außen- und Innengewindes beim Anzeihen auf die von den Vorsprüngen gebi3sleten Gebiete des Außengewindes begrenzt wird. Um beim Anziehen eine maximale Eingriffsfläsche zwischen der, Außen- und dem Innengewinde zu erhalten, ist es erwünscht. einen Halteabschnitt mit zylindrischem Querschnitt vorzusehen.
Solche Bauteile erzeugen üblicherweise ein Innengewinde, be dem der radiale Abstand zwischen der Schaftlängsachse und den tiefsten Stellen und den Spitzen der Ge-Gewindegänge im wesentlichen gleich den ähnlichen radialen Abständen der tiefsten Stellen bzw. der Spitzen der Ge-Gewindegänge des Halteabschnitts des Bauteils sind. Wenn der Halteabschnitt zylindrisch ist, ist dies über die gesamte Länge jedes Gewindegangs der Fall; wenn der Halteabschnitt jedoch einen mit abgerundeten Vorsprüngen versehenen Querschnitt aufweist, ist dies nur bei dem auf den Vorsprüngen verlaufenden Außengewinde der Fall.
In jedem Fall tritt jedoch zwischen dem Außengewinde auf dem Halteabschnitt und dem erzeugten Innengewinde eine Hemrnwirkung auf, und es ist notwendig, zusätzlich zu dem zur erzeugung des Gewindes erforderlichen Drehmoment ein Drehmoment zur überwindung dieser Hemmwirkung aufzubringen, wenn der Bauteil in die Bohrung eingetrieben wird. Je mehr der Bauteil in die Bohrung eindringt, umso größer ist das erforderliche Gesamtdrehmoment, weil das zur Überwindung der Hemmkräfte erforderliche Drehmoment wächst. In der Praxis muß das Gesamtmoment begrenzt werden, und dies wlrd dadurch erreicht, daß für einen gegebenen Bauteil eine Ausgangsbohrung vorgeschrieben wird, deren Durchmesser umso größer ist, je größer die erforderliche Eindringttefe des Bauteils ist. Es ist ersichtlich, daß das in der Bohrung erzeugte Innengewinde immer stumpfer wird, je größer der Bohrungsdurchmesser gewa wird so dclß d&s Gesamtmoment sowohl durch Reduzierung des für die Erze'igiing der Gewindes erforderlichen Moments als auch durch die Reduzierung des Moments zur Überwindung der Hemmkräfte vermindert wird. Je stumpfer das Innengewinde ist umso geringer ist die Scherfestigkeit seiner Gewindegänge bzw. die Ausreißfestigkeit der vom bolzenförmigen Bauteil und Form Gegenbauteil gebildeten Verbindung. In der Praxis kann die Abstumpfung des Innengewindes 50 «, erreichen.
Es wurde bereits ein ein gewinde-erzeugendes Bauteil mit kreisförmigem Querschnitt vorgeschlagen, bei dem der das Gewinde erzeugende Abschnitt mit Gewindegängen versehen ist , deren Kern- und Außendurchmesser größer als die entsprechenden Durchmesser der Gewindegänge des Halteabschnitts sind. Dieser Bauteil ist fUr die Verwendung in Blech bestimmt, , und das bei ihm zur Erzeugung des Gewindes notwendige Drehmoment ist zu hoch, um ihn für tiefe Bohrungen zu verwenden.
Bei anderen Ausführungsformen solcher Bauteile ändert sich der Kernabschnitt zwischen dem das Gewinde erzeugenden bschnitt und dem Halteabschnitt von einem mit Vorsprüngen versehenen Querschnitt zu einem zylindrischen Querschnitt, und bei einigen Ausgestaltungen wechselt zwischen den erwähnten Abschniten die größe der Gewindegänge. Für die Herstellung solcher Ausgestaltungen können keine Standard- Rollformen verwednet werden, so daß teure Rollformen, die für jede Gewindelänge verschieden sind, oder Kombinationen von Rollformer, erforderlich sind.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen bolzenförmigen, ein gewinde-erzeugenden Bauteil zu schaffen, der die Auswirkungen der im vorstehenden erwähnten Nachteile der bekaniiten gewinde-erzeugenden Bauteile nicht aufweist oder zumindest vermindert.
Erfindungsgemäß wird hierfür ein bolzenförmiger, beim Einschrauben ein Gewinde im Gegenbauteil erzeugender Bauteil vorgeschalen der sich dadurch auszeichnet:, daß der Bauteil einen Schaft mit einem im Querschnitt im wesentlichen gleichmäßigen und kreisförmigen ersten Abschnitt, einem am freien Ende des Schafts liegenden zweiten im Querschnitt mit Vorsprüngen versehenen zweiten Abschnitt und mit einem zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt liegenden, im Querschnitt ebenfalls mit Vorsprüngen versehenen dritten Abschnitt aufweist, wobei der zweite und der dritte Abschnitt eine Reihe von über ihre gesamte Längserstreckung axial auf dem Schaft verlaufende Vorsprünge aufweisen, die durch axial verlaufende Entlastungsabschnitte voneinander getrennt in Längsrichtung fluchtend axial vom Schaft vorspringen; daß auf den Vorspüngen und den Entlastungsabschnitten ein ununterbrochen bis zum erst Abshnitt durch laufendes Gewidne vorgesehen ist, das über seine gesamte Länge gleiche Form hat und wenigstens einen vollen Gewindegang auf dem dritten Abschnitt bildet; daß die Spitzen der Gewindegänge des ersten Abschnitts eine erste lmaginäre im wesentlichen zylindrische und koaxial zum Schaft verlaufende Hüllfläche defineren; daß die Spitzen der auf den Vorsprüngen des zweiten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge eine zweite imaginäre, im wesentlichen konische Hüllfläche definieren, die koaxial zum Schaft liegt und sich in Richtung auf dessen freies Ende verjüngt; daß die Spitzen der auf den Vorsprüngen des dritten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge eine im wesentlichen Zylindrische und koaxial zum Schaft verlaufende dritte Hüllfläche definieren; daß der radiale Abstand der dritten Hüllfläche von der Schaftlängsachse größer als der radiale Abstand der ersten Hüllfläche von der Schaftlängsachse ist; daß die tiefsten Stellen der Gewindegänge des ersten Abschnitts auf einer vierten imaginären HU fläche und die tiefsten Stellen der in den Vorsprüngen des zweiten und dritten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge auf einer fünften imaginären Hüllfläche liegen, wobei die vierte und die fünfte Hüllfläche zylindrisch sind und koaxial zum Schaft verlaufen; daß der radiale Abstand der fünften Hüllfläche von der Schaftlängsachse größer als der radiale Abstand der vierten HUllfläche von der Schaftlängsachse ist; daß die Spitzen und die tiefsten Stellen der in den Entlastungsabschnitten des dritten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge auf einer sechsten- bzw. siebten imaginären Hüllfläche liegen, die im wesentlichen zylindrisch sind und koaxial zum Schaft verlaufen; daß die radialen Abstände der sechsten- und siebten Hüllflachen von der Schaftlängsachse kleiner als die radialen Abstände der ersten bzw. vierten H5llflächen von der Schaftlängsachse sind; daß die Spitzen der in den Entlastungsabschnitten des zweiten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge auf einer im wesentlichen konischen, koaxial zum Schaft verlaufenden und sich in Richtung auf dessen freies Ende verjüngenden achten imaginären Hüllfläche liegen; und daß die tiefsten Stellen der in den t:ntlastungsabschnitten des zweiten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge auf der siebten imaginären Hüllfläche liegen, so daß die Gewindegänge auf den Vorsprüngen beim Einschrauben des Bauteils in eine glatte Bohrung entsprechenden Durchmessers in einem Gegenbauteil ein Innengewinde in der Bohrung erzeugen, das einen effektiven Gewindedurchmesser hat, der größer als der effektive Gewindedurchmesser des Gewindes auf dem ersten Abschnitt ist.
nit der Bezeichnung "im wesentlichen konische Fläche ist eine Fläche bezeichnet, die von einer entweder geraden oder gekrümmten Linie erzeugt wird, deren eines Ende Festgehalten wird, während ihr anderes Ende entlang einer geschlossenen Kurve geführt wird.
Die Formulierung "gleiche orm über die gesamte Lange" lvedeutet, daß die tatsächlich vorhandenen Teile der Gewindegänge von abgestumpften Gewindegängen die gleiche Form wie aie entsprechenden Teile von vollen en Gewindegängen haben. Mit anderen Worten, die Gewindenuten der abgestumpften Gewindeteile haben dieselbe Form wie die Gewindenuten der vollen (ewindeteile.
Ein erfiiidungsgemäß aufgebauter Bauteil erzeugt ein Innengewinde in einer ebenen Bohrung, in dem das auf dem ersten Abschnitt des Bauteils vorhandene Gewinde mit Spiel aufgenommen wird, so daß dieser Abschnitt keine Hemmung durch das Innengewinde erfährt. Aus diesem Grund hängt das zum Eintreiben des Bauteils in seine Bohrung erforderliche Drehmoment nur von der Durchmessergröße und der axialen Erstreckung des dritten Abschnitts ab, und da diese Abmessungen des Bauteils festliegen, ist das Anzugsdrehmoment unabhängig von der Einschraubtiefe des Bauteils im wesentlichen konstant. Außerdem können unabhängig von der Einschraubtiefe feste Bohrungsdurchmesser für eine gegebene Abmessung eines Bauteils vorgegeben werden.
er Bauteil kann als gewinde-erzeugende Schraube, Schraubbolzen, Stehnolzen oder nutlose Gewindeherstellwerkzeug vorliegen. Wenn der Bauteil in Form eines nutlosen Gewindeherstellwerkezeugs vorliegt, kann der radiale Abstand zwischen der Schaftlängsachse und den tiefesten Stellen und dern Spitzen der Gewindegänge auf den Vorsprüngen des zweiten und dritten Abschnitts mit Übermaß hergestellt werden, so daß das Gewinde nach dem Härten durch einen einfachen Gewindeschleifvorgang auf Maß gebracht werden kann. Das Antriebsende des Werkezeug kann die üblichre Form haben.
Die Erzeugenden der zweiten und achten Hüllfläche können gerade oder gekrümmt sein, so daß die Flächen selbst konvex sind. Wenn die Erzeugenden gekrümmt sind, bestehen sie bevorzugt aus Kreisbögen. Der konvexe Endabschnitt unterstützt eine Vergleichmäßigung der von jedem Vorsprung ausgeübten, das Gewinde erzeugenden Beanspruchung.
Ein Vorsprung der dritten flüllfläche verläuft vorzugsweise tangential zur zweiten Hüllfläche. Mit anderen Worten, in einem Axialschnitt des Bauteils würde eine parallel zur Achse und tangential an die dritte Hüllfläche gelegte Linie auch den Bogen tangieren, der die konische zweite Hüllfläche erzeugt.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines gewinde-erzeugenden Bauteils vorgeschlagen. Die Herstellung einer großen Anzahl von in der Patentliteratur beschriebenen gewinde-erzeugenden Bauteilen macht die Verwendung von speziellen Gewinderollwerkzeugen erforderlich. Demgegenüber wird erfindungsgemäß ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils angestrebt Ein solches einfaches Verfahren zur Herstellung eines bolzenförmigen, beim Einschrauben ein Gewinde im Gegenbauteil erzeugenden Bauteils wird erfindungsgemäß dadurch geschaffers, Jaß ein Rohteil mit einem eines ersten und dritten im wesentlichen gleichförmigen Kreisquerschnitte aufweisenden Abschnitt unq einem aln freien iJnde des Schafts liegenden, oich in Richtung auf dieses zeine Ende verjüngenden zweiten Abschnitt hergestellt wird der eine im wesentlichen konische Oberfläche aufweist, wobei der dritte Abschnitt zwischen dem ersten- und zweiten Abschnitt liegt: daß auf dem Schaft ein vom freien Ende des Schafts ununterbrochen bis zum ersten Abschnitt durchlaufendes Gewinde gebildet wird, das über seine gesamte Länge die gleiche Form hat und wenigstens einen vollen Gewindegang auf dem dritten Abschnitt bildet; daß die Spitzen der Gewindegänge des ersten Abschnitts eine erste imaginäre, im-wesentlichen zylindrische und koaxial zum Schaft verlaufende Hüllfläche definieren; daß der zweite und der dritte Abschnitt zur Bildung einer Reihe von axial über ihre gesamte Länge auf dem Schaft verlaufenden Vorsprüngen verformt wird wobei die Vorsprünge durch axial verlaufende Entlastungsabschnitte auf dem Umfang des Schafts entfernt voneinander liegen und so ausgebildet sind, daß die Spitzen der auf der Vorsprüngen des zweiten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge eine zweite imaginäre, im wesentlichen konische Hüllfläche definieren, die koaxial zum Schaft liegt und sich in Richtung auf dessen freies runde verjüngt daß die Spitzen der auf den Vorsprüngen des dritten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge eine im wesentlichen zylindrische und koaxial zum Schaft verlaufende dritte Hüllfläche definieren: daß der radiale Abstand der dritten Hüllfläche von der Schaftlängsachse größer als der radiale Abstand der ersten Hüllfläche von der Schaftlängsachse ist; daß die tiefsten Stellen der Gewindegänge des ersten Abschnitts auf einer vierten imaginären Hillfläche und die tiefsten Stellen der in den Vorsprüngen des zweiten und dritten Abschnitts verlatlfenden Gewindegänge auf einer fünften imaginären Hüllfläche liegen, wobei die vierte und die fünfte Hüllfläche zylindrisch sind und koaxial zum Schaft ver3aufen: daß der radiale Abstand der fünften Hüllfläche von der Schaftlängsachse größer als der radiale Abstand der vierten Hüllfläche von der Schaftlängsachse ist; daß die Spitzen und die tiei-sten Stellen der in den Entlastungsabschnitten des dritten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge auf einer sechsten- bzw. siebten imaginären Hüllfläche liegen, die im wesentlichen zylindrisch sind und koaxial zum Schaft verlaufen; daß die radialen Abstände der sechsten-und siebten Hüllfläche von der Schaftlängsachse kleiner als die radialen Abstande der ersten bzw. vierten Hüllfläche von der Schaftlängsachse sind: daß die Spitzen der in den Entlastungsabschnitten des zweiten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge auf einer im wesentlichen konischen, koaxial zum Schaft verlaufenden und sich in Richtung auf dessen freies Ende verjüngenden achten imaginären HUllfläche liegen; und daß die tiefsten Stellen der in den Entlastungsabschnitten des zweiten Abschnitts verlaufenden Gewindegnge auf der siebten imagS S ren HUllfläche liegen, so daß die Gewindegänge auf den Vorsprüngen beim Einschrauben des Bauteils in eine glatte Bohrung entsprechenden Durchmessers in einem Gegenbauteil ein innengewinde in der Bohrung erzeugen, das einen effektiven Gewindedurchmesser hat, der größer als der effektive Gewindedurchmesser des Gewindes auf dem ersten Abschnitt ist.
Es ist einzusehen, daß dies ein sehr einfaches Verfahren zur Herstellung eines ein Gewinde erzeugenden Bauteils ist, da der Bauteil aus einem Rohteil hergestellt wird, der anschließend mit Gewinde versehen wird, worauf der mit Gewinde versehene Rohteil zur Bildung der Vorsprünge verformt wird. Dies steht im Gegensatz zu den Herstellungsverfahren der vorbekannten Bauteile ftlr diesen Zweck, bei denen die vorsprünge auf dem Rohteil gebildet werden, bevor dieser mit dem Gewinde versehen wird, wobei dann Schwierigkeiten bei der Herstellung des Gewindes auftreten.
Der zweite- und der dritte Abschnitt des Rohteils werden vorzugsweise durch Pressen mittels Preßwerkzeugen verformt, deren Arbeitsflächen mit komplementär geformten Gewindegängen versehen sind. In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens sind die Preßwerkzeuge so ange- -ordnet, daß sie am zweiten und dritten Abschnitt zum Angriff gebracht werden können, wobei Teile dieser Abschnitte relativ zur Schaftlängsachse nach innen verschoben werden und zwischen diesen Teilen eine Verformung des Metalls nach außen unter Bildung der Vorsprünge erfolgt.
Die Vorsprünge werden also nicht zwangsläufig gebildet, sondern entstehen durch die metallische Verformung als Folge der positiven Bildung der Entlastungsabschnitte.
Wenn Preßwerkzeuge verwendet werden, können diese konkav geformt sein und einen Krmmungsradius haben, der größer als der effektive Durchmesser des ersten Abschnitts des Bauteils ist. Alternativ können die Preßwerkzeuge konvex, z. B. V-förmig geformt sein, wobei ihre scharfen Kanten mit Gewindegängen versehen sind, die an den Gewindegängen des zweiten und dritten Abschnitts zum Angriff bringbar sind. Die Preßwerkzeuge werden vorzugsweise so am zweiten und dritten Abschnitt in Anlage gebracht, daß ihre Angriffsrichtungen in Ebenen liegen, welche die Schaftlängsachse enthalten und senkrecht zu dieser Achse stehen. Die in den Werkzeugen eingeformten Gewindegänge können so ausgebildet sein, daß sie Spiel mit den Spitzen der Gewindegänge auf den verformten Abschnitten haben.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines AusfUhrungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert, in denen die Vorsprünge und die Entlastungsabschnitte zur Unterstutzung der Erläuterung der Erfindung tibertrieben dargestellt sind, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Ansicht eines Rohteils, aus dem eine erfindungsgemäß ausgebildete Schraube hergestellt werden kann; Fig. 2 eine Ansicht einer fertiggestellten Schraube; Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 4 durch die Schraube nach Fig. 2; Fig. 4 eine schematische Endansicht der Schraube gesehen in Richtung des Pfeils A in Fig. 2; Fig. 5 eine schematische Endansicht, in der ein Verfahren zur Verformung des Rohteils gezeigt ist; Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche, jedoch in Seitenansicht gezeigte Ansicht; Fig. 7 einen Teilschnitt durch die in Eingriff stehenden Gewindegänge eines der Preßwerkzeuge und des Schraubenrohlings; und Fig. 8 eine der Fig. 5 ähnliche, eine abweichende Ausgestaltung der Preßwerkzeuge zeigende Ansicht.
In Fig. 1 ist ein in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnetes Rohteil gezeigt, das einen Schaft 11 und an dessen einem Ende einen Kopf 12 aufweist. Der Schaft ll besteht aus einem ersten Abschnitt 13 von konstantem Rreisquerschnitt, einem zweiten, sich verjüngenden Abschnitt 14 am freien Ende des Schafts, der eine im wesentlichen konische, durch Drehung eines Kreisbogens um die Schaftlängsachse erzeugte Oberfläche 15 hat, und aus einem dritten, zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt liegenden Abschnitt 16 von kreisförmigem Querschnitt.
Nach der Herstellung des Rohteils wird sein Schaft auf bekannte Weise mit einem eingerollten Gewinde versehen, so daß ein vom freien Ende des Schafts bis zum Kopf i2 verlaufendes Schraubengewinde entsteht. Falls erforderlich, kann das Gewinde kurz vor dei Kopf 12 auslaufen, in jedem Fall ist jedoch auf dem Abschnitt 16 wenigstens ein voller Gewindegang vorgesehen. Der zweite und der dritte Abschnitt 14 und 16 werden dann in der beschriebenen Weise bearbeitet, so daß auf ihnen eine Reihe von drei in Axialrichtung verlaufenden Vorsprüngen entstehen, von denen einer in Fig. 2 bei 17 gezeigt ist. Jeder Vorsprung erstreckt sich axial über die volle Länge des zweiten und dritten Abschnitts, und die Vorsprünge sind in gleichmäßigen Winkelabständen durch Entlastungsabschnitte 18 getrennt auf dem unfang des Schafts verteilt.
In Fig. 4 sind die Vorsprünge durch die Klammern 17 und die Entlastungsabschnitte zwischen den Vorsprüngen durch die Klammern 18 angezeigt. Die Entlastungsabschnitte werden, wie erlEutert durch die Verformung zwangslEufig gebildet, wShrend die Vorsprünge als Ergebnis des resultierenden Auswärtsfließene des Metalls zwischen den Entlastungsabschnitten gebildet werden. in Fig. 3 ist gezeigt, daß die Spitzen 213 der Gewindegänge des ersten Abschnitts 13 des Schafts eine erste imaginäre ?(illflHche 19 bilden, welche die Form eines koaxial zur Längsachse 20 des Schafts verlaufenden Zylinders hat. Die Spitzen 214 1 der Gewindegänge auf den Vorsprüngen des zweiten Abschnitts 14 sind von einer zweiten imaginären, im wesentlichen konischen Hüllfläche umgeben, die durch die gestrichelte Linie 21 angezeigt ist. Diese Fläche ist eine Drebifläche eines kreisförmigen Bogens um die LEngsachse 20. Die Spitzen 216 1 der GewindegSnge auf den Vorsprüngen des dritten Abschnitts 16, der zwischen den gestrichelten Linien 116 in Fig. 3 liegt, definieren eine dritte imaginäre HUllflEche 22, die zylindrisch ist und koaxial zur Achse 20 liegt. Die Hullfläche 22 liegt tangential zur Hüllfläche 21, d. h. daß sich die projezierten Flächen in einer Tangente berühren würden. Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Form der Gewindegänge durchgehend gleich ist. Das heißt, daß, obgleich einige der Gewindegänge des Abschnitts 14 abgestumpft sind, die Form der Teile des Gewindegangs, die tatsächlich vorhanden sind mit den entsprechenden Teilen der Gewindegänge auf dem ersten Abschnitt 13 übereinstimmen. Die Verformung der Abschnitte 14 und 16 ist derart, daß der radiale Abstand zwischen der Achse 20 und der dritten Hüllfläche 22, der in Fig. 3 durch die Linie 23 angegeben ist, größer als der durch die Linie 24 angegebene Abstand zwischen der Achse 20 und der ersten Hüllfläche 19 ist. Wie den Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist, stehen die bei 216 1 gezeigten Spitzen der Gewindegänge auf den Vorsprüngen des dritten Abschnitts 16 relativ zur Achse 20 weiter vor als die mit 213 bezeichneten Spitzen der Gewindegänge des ersten Abschnitts 13 des Schafts.
Die tiefsten Stellen 313 der Gewindegänge des ersten Abschnitts 13 liegen in einer vierten imaginären zyltndrtschen Hullfläche 25. Die tiefsten Stellen 314 1 und 316 1 der Gewindgäne auf den Vorsprüngen des zweiten und des dritten Abschnitts liegen in einer fünften imaginären, zylindrischen Hüllfläche 26. Die Hüliflächen 25 und 26 verlaufen koaxial zur Achse 20 und der radiale Abstand der zylindrischen Hüllfläche 25 von der Achse ist größer als der entsprechende radiale Abstand der zylindrischen Hüllfläche 26.
Die Spitzen 216r der Gewindegänge in den Entlastungsabschnitten' des dritten Abschnitts 16 liegen auf einer sechsten imaginären Hüllfläche 128 und die tiefsten Stellen 316r liegen in einer siebten imaginären Hüllfläche 28, wobei die Hüllflächen 28 und i28 im wesentlichen zylindrisch geformt sind, wobei die Achse 20 ihre LKngsmittelachse bildet.
Die Spitzen 214r der Gewindegänge in den Entlastungsabschnitten 18 des zweiten Abschnitts 14 liegen in einer achten imaginären, koaxial verlaufenden Hüllfläche 27, die der Hüllfläche 21 ähnlich, jedoch von kleinerem Durchmesser ist, und die tiefsten Stellen 314r der Gewindegänge der erwähnten Entlastungsabschnitte liegen in der siebten Hüllfläche 28.
Die Vorsprünge 17 und die Entlastungsabschnitte 18 werden durch Metallverdrängung wKhrend der Verformung der Abschnitte 14 und 16 gebildet, was dazu führt, daß die fünfte zylindrische Hüllfläche 26 einen größeren Durchmesser als die vierte zylindrische Hüllfläche 25 hat. Auch die siebte zylindrische Hüllfläche 28 hat einen kleineren Durchmesser als die vierte zylindrische Hüllfläche 25.
Diese relativen Abmessungen der Hüllflächen 25, 26 und 28 werden durch ein Einwärtsfließen des Metalls in die Entlastungsabschnitte 18 während der Verformung und das daraus folgende Auswärtsfließen des Metalls unter Bildung der Vorsprünge 17 verursacht, woraus eine radiale Versetzung der Teile der Gewindegänge auf den Abschnitten 14 und i6 relativ au den Gewindegängen auf dem Abschnitt 13 folgt.
Wegen der radialen Versetzung der Spitzen 216 1 und der tiefsten Stellen 316 1 der Gewindegänge auf den Vorsprüngen des dritten Abschnitts relativ zu den Spitzen 213 bzw.
den tiefsten Stellen 313 der Gewindegänge auf dem ersten Abschnitt 13 folgt daraus, daß die auf dem dritten Abschnitt 16 vorhandenen Gewindegänge beim Einschrauben in eine glatte Bohrung in der Bohrung ein Innengewinde erzeugen, das einen größeren effektiven Durchmesser als das Gewinde auf dem ersten Abschnitt 13 des Schafts hat. Zwischen den Gewindegängen des Abschnitts 13 und dem Innengewinde in der Bohrung besteht deshalb ein Spiel. Daraus ergibt sich, daß das zum Einschrauben der Schraube erforderliche Drehmoment unabhangig von der Tiefe der Bohrung konstant ist, sobald der dritte Abschnitt 16 ganz in die Bohrung eingeschraubt ist. Das erforderliche Drehmoment steigt vom ersten Eindringen des Gewindes in die Bohrung so lange an. bis der dritte Abschnitt 16 völlig in die Bohrung eingedrungen ist, wobei dieses allmähliche Ansteigen auf den sich verjüngenden zweiten Abschnitt 14 zurückzufuhren ist, der eine FUhrung für den als Gewindeerzeugungsabschnitt anzusehenden Abschnitt 16 bildet.
Die Schraube hat deshalb den Vorteil, daß für eine gegebene Schraubenabmessung unabhängig von der Einschraubtiefe ein einziger Bohrungsdurchmesser festgelegt werden kann, und weiterhin, daß das Drehmoment unabhängig von der Einschraubtiefe der Schraube konstant ist. Die Entlastungsabschnitte i8 zwischen benachbarten Vorsprüngen 17 ermöglichen eine Entlastung während der Erzeugung des Innengewindes in der Bohrung durch die Abschnitte 14 und 16.
Die Spitzen 216 1 auf den Vorsprüngen des Abschnitts 16 stehen, wie einer Betrachtung der Fig. 4 zu entnehmen ist, über die erste imaginäre Hüllfläche 19 vor, d. h. sie stehen her die Spitzen der Gewindegänge des ersten oder Halteabschnitts 13 vor, während die Spitzen 216r auf den axialen Entlastungsabschnitten des Abschnitts 16 vollständig innerhalb der erwähnten Hüllfläche 19 liegen. Als Ergebnis dieser Ausgestaltung können die Vorsprünge auf dem Abschnitt 16 so geformt werden, daß sie in wirksamer Weise das Gewinde erzeugen, gleichzeitig jedoch auch die notwendige Entlastung bieten. Diese vorteilhafte Ausgestaltung wäre nicht möglich, wenn die Spitzen 216r außerhalb d Hüllfläche 19 lä#gen weil dann die Vorsprünge nur eine unwirksame Form hatten, oder wenn sie wirksam geformt wären, ein Innengewinde erzeugen wUrden, das ein zu grobes Spiel für die Standardpassungen des Halteabschnitts 13 hat.
Die Verformung der zuvor mit Gewinde versehenen Abschnitte, 14 und 16 kann auf mehrfache Weise durchgeführt werden.
Mm folgenden wird auf die Figuren 5 und 6 Bezug genommen.
Dort wird die Verformung durch drei Backen 30 mit gebogenen Arbeitsflächen 31 durchgeführt, die mit Gewindegängen versehen sind, die im wesentlichen komplementEr zu den Gewindegängen der Abschnitte 14 und 16 ausgebildet sind.
Der Krümmungsradius jeder der Arbeitsflächen 31 ist größer als der Xrtlmmungsradius der Hüllfläche 19. Die Backen 30 werden synchron in Richtung der Pfeile B auf die Schaftachse 20 zu bewegt. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, liegen die Arbeitsflächen 31 koaxial zur Schaftachse 20 und die Richtungen B liegen in Ebenen, welche die Achse 20 enthalten und senkrecht auf dieser Achse stehen. Die Gewindegänge 32 auf den Backen 30 sind, wie in Fig. 7 gezeigt ist, so geformt, daß zwischenden Spitzen 34 der Gewindegänge der Schraube und den tiefsten Stellen 35 der Gewindegänge der Backen der bei 33 gezeigte Entlastungsraum besteht.
Unter Einfluß der nach innen gerichteten Bewegung der Backen 30 erfolgt eine positive Verdrängung von Metall des Schafts nach innen, so daß jeder Backen einen Entlastungsabcchnitt bildet. Als Folge hiervon fließt das zwischen benachbarten Backen 30 vorhandene Metall nach außen, wodurch jeweils ein Vorsprung 17 gebildet wird.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausgestaltung gezeigt, in welcher anstelle der Backen 30 mit Arbeitsflächen 31 drei keilförmige Bauteile 36 synchron in Richtung auf die Schaftachse 20 verschoben werden. Die keilförmigen Bauteile 36 haben mit Gewindegängen versehene innere Arbeitsflächen 37, die komplementär zu den Gewindegängen auf den Abschnitten 14 und 16 des Schafts ausgebildet sind. Jeder Bauteil 36 erzeugt einen Entlastungsabschnitt 18, und zwischen benachbarten Entlastungsabschnitten wird ein Vorsprung i7 gebildet.
Das gewinde-erzeugende Bauteil wurde in der vorstehenden Beschreibung mit drei Vorsprüngen beschrieben, der Bauteil kann jedoch auch eine geeignete andere Anzahl von Vor sprüngen haben.

Claims

Patentansprüche

1. Bolzenförmiger, beim Einschrauben ein Gewinde im Gegenbauteil erzeugender Bauteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil einen Schaft (all) mit einem im Querschnitt im wesentlichen gleichmäßigen und kreisförmigen ersten Abschnitt (13), einem am freien Ende des Schafts (all) liegenden zweiten, im Querschnitt mit Vorsprüngen (17) versehenen Abschnitt (14) und mit einem zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt liegenden, im Querschnitt ebenfalls mit Vorsprüngen (17) versehenen dritten Abschnitt (16) aufweist, wobei der zweite- und der dritte Abschnitt (14 und 16) eine Reihe von Uber ihre gesamte Längserstreckung axial auf dem Schaft verlaufende Vorsprünge (l7) aufweisen, die durch axial verlaufende Entlastungsabschnitte (18) voneinander getrennt in Längsrichtung fluchtend axial vom Schaft (11) vorspringen; daß auf den Vorsprüngen (17) und den Entlastungsabschnitten (18) ein ununterbrochen bis zum ersten Abschnitt (13) durchlaufendes Gewinde vorgesehen ist, das über seine gesamte Lange gleiche Form hat und wenigstens einen vollen Gewindegang auf dem dritten Abschnitt (16) bildet; daß die Spitzen (213) der Gewindegänge des ersten Abschnitts (13) eine erste imaginäre, im wesentlichen zylindrische und koaxial zum Schaft (11) verlaufende Hüllfläche (19) definieren; daß die Spitzen (214 1) der auf den Vorsprüngen des zweiten Abschnitts (ist) verlaufenden Gewindegänge eine zweite imaginäre, im wesentlichen konische HUllfläche (21) definieren, die koaxial zum Schaft liegt und sich in Richtung auf dessen freies Ende verjüngt; daß die Spitzen (216 1) der auf den Vorsprüngen des dritten Abschnitts (16) verlaufenden Gewindegänge eine im wesentlichen zylindrische und koaxial zum Schaft verlaufende dritte Hüllfläche (22) definieren; daß der radiale Abstand (23) der dritten Hüllfläche (22) von der Schaftlängsachse (20) größer als der radiale Abstand (24) der ersten Hüllfläche (19) von der Schaftlängsachse ist; daß die tiefsten Stellen (313) der Gewindegänge des ersten Abschnitts (13> auf einer vierten imaginären Hüllfläche (25) und die tiefsten Stellen (314 1; 316 1) der in den Vorsprüngen (17) des zweiten und dritten Abschnitts (14, 16) verlaufenden Gewindegänge auf einer fünften imaginähren Hüllfläche <26) liegen, wobei die vierte und die fünfte Hüllfläche zylindrisch sind und koaxial zum Schaft (11) verlaufen; daß der radiale Abstand der fünften Hüllflache (26) von der Schaftlängsachse (20) größer als der radiale Abstand der vierten Hüllfläche (25) von der Schaftlängsachse ist daß die Spitzen (216r) und die tiefsten Stellen (316r) der in den Entlastungsabschnitten (18) des dritten Abschnitts (16) verlaufenden Gewindegänge auf einer sechsten - bzw. siebten imaginären Hüllfläche (128 bzw. 28) liegen, die im wesentlichen zylindrisch sind und koaxial zum Schaft verlaufen; daß die radialen Abstände der sechsten- und siebten Hüllfläche von der Schaftlängsachse (20) kleiner als die radialen Abstände der ersten bzw. vierten Hüllfläche (19 bzw. 25) von der Schaftlängsachse sind; daß die Spitzen (214r) der in den Entlastungsabschnitten (18) des zweiten Abschnitts (14) verlaufenden Gewindegänge auf einer im wesentlichen konischen, koaxial zum Schaft verlaufenden und sich in Richtung auf dessen freies Ende verjüngenden achten imaginären Hüllfläche liegen; und daß die tiefsten Stellen (314r) der in den Entlastungsabschnitten (18) des zweiten Abschasitts (14) verlaufenden Gewindegänge auf der siebten imaginären Hüllfläche (28) liegen, so daß die Gewindegänge auf den Vorsprüngen (17) beim Einschrauben des Bauteils in eine glatte Bohrung entsprechenden Durchmessers in einem Gegenbauteil ein Innengewinde in der Bohrung erzeugen, das einen effektiven Gewindedurchmesser hat, der größer als der effektive Gewindedurchmesser des Gewindes auf dem ersten Abschnitt (13) ist.

2. Bauteil nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugenden der zweiten und der achten Hüllfläche (21 bzw. 27) Geraden sind.

3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugenden der zweiten und der achten Hüllfläche (21 bzw. 27) derart gekrDmt sind, daß die Hüllflächen konvex sind.

4. Bauteil nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugenden kreisbogenförmig gekrümmt sind.

5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung (17) der dritten Hüllfläche (22) tangential zur zweiten Hüllfläche (21) verläuft.

6. Verfahren zur Herstellung eines bolzenförmigen, beim Einschrauben ein Gewinde im Gegenbauteil erzeugenden Bauteils, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohteil mit einem einen ersten und dritten im wesentlichen gleichförmigen Kreisquerschnltt aufweisenden Abschnitt und einem am freien Ende des Schafts liegenden, sich in Richtung auf dieses freie Ende verjüngenden zweiten Abschnitt hergestellt wird, der eine im wesentlichen konische Oberfläche aufweist wobei der dritte Abschnitt zwischen dem ersten -und zweiten Abschnitt liegt; daß auf dem Schaft ein vom freien Ende des Schafts ununterbrochen bis zum ersten Abschnitt durchlaufendes Gewinde gebildet wird, das über seine gesamte Länge die gleiche Form hat und wenigstens einen vollen Gewindegang auf dem dritten Abschnitt bildet; daß die Spitzen der Gewindegänge des ersten Abschnitts eine erste imagintre, im wesentlichen zylindrische und koaxial zum Schaft verlaufende Hüllfläche definieren; daß der zweite und der dritte Abschnitt zur Bildung einer Reihe von axial über ihre gesamte Länge auf dem Schaft verlaufenden Vorsprüngen verformt wird, wobei die Vorsprünge durch axial verlaufende Entlastungsahschnatte auf dem Unfang des Schafts entfernt voneinander liegen und so ausgebildet sind dan die Spitzen der auf den Vorsprüngen des zweiten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge eine zweite imaginäre, im wesentlichen konische Hüllfläche definieren die koaxial zum Schaft liegt und sich in Richtung auf dessen freies Ende verjüngt; daß die spitzen der auf den Vorsprüngen des dritten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge eine im wesentlichen zylindrische und koaxial zum Schaft verlaufende dritte Hüllfläche definieren; daß der radiale Abstand der dritten Hüllfläche von der Schaftlängsachse größer als der radiale Abstand der ersten Hüllfläche von der Schaftlängsachse ist; daß die tiefsten Stellen der Gewindegänge des ersten Abschnitts auf einer vierten imaginären Hüllfläche und die tiefsten Stellen der in den Vorsprüngen des zweiten und dritten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge auf einer fünften imaginären Hüllfläche liegen, wobei die vierte und die fünfte HUllfläche zylindrisch sind und koaxial zum Schaft' verlaufen; daß der radiale Abstand der fünften Hüllfläche von der Schaftlängsachse größer als der radiale Abstand der vierten HUlifläche von der Schaftlängsachse ist; daß die Spitzen und die tiefsten Stellen der in den Entlastungsabschnitten des dritten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge auf einer sechsten - bzw. siebten imaginären NUllfläche liegen, die im wesentlichen zylindrisch sind und koaxial zum Schaft verlaufen; daß die radialen Abstände der sechsten - und siebten Hüllfläche von der Schaftlängs achse kleiner als die radialen Abstände der ersten bzw.

vierten Hüllfläche von der Schaftlängsachse sind; daß die Spitzen der in den Entlastungsabschnitten des zweiten Abschnitts verlaufenden GeWindegänge auf einer im wesentlichen konischen, koaxial zum Schaft verlaufenden und sich in Richtung auf dessen freies Ende verjüngenden achten imaginären Hüllfläche liegen; und daß die tiefsten Stellen der in den Entlastungsabschnitten des zweiten Abschnitts verlaufenden Gewindegänge auf der siebten imaginären RUllfläche liegen, so daß die Gewindegänge auf den Vorsprüngen beim Einschrauben des Bauteils in eine watte Bohrung entsprechenden Durchmessers in einem Gegenbauteil ein Innengewinde in der Bohrung erzeugen, das einen effektiven Gewindedurchmesser hat, der größer als der effektive Gewindedurchmesser des Gewindes auf dem ersten Abschnitt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und der dritte Abschnitt durch Pressen mittels Preßwerkzeugen verformt werden, d den Arbeitsflächen mit komplementär geformten Gewindegängen versehen sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßwerkzeuge so angeordnet werden, daß sie am zweiten und dritten Abschnitt zum Angriff gebracht werden konnen, wobei Teile dieser Abschnitte relativ zur Schaftlängsachse nach innen verschoben werden und zwischen diesen Teilen unter Bildung der Vorsprünge eine Verformung des Metalls nach außen erfolgt.