DE2257112A1 - Selbstsichernde schrauben - Google Patents

Description

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Litton Export Trade Corp., 22571 12

CH 63ΟΟ Zug/Schweiz

Selbstsichernde Schrauben

Diese Erfindung befaßt sich mit selbstsichernden oder selbsthenimenden Schrauben.

Selbstsichernde oder selbsthemtnede Schrauben werden zusammen mit den entsprechenden Gewindemuttern und den entsprechenden Gewindebohrungen recht vielseitig verwendet. Was die Selbsthemmeigenschaften oder die Selbstsicherungseigenschaften solcher Schrauben betrifft, so hat die Locking Fastener Section (Abteilung selbsthemmender Befestigungselemente) des Industrial Fastener's Institute (Institut für Industriebefestigungselemente) bereits für die Vereinigten Staaten von Nordamerika Normen erarbeitet. Aufgrund dieser Normen soll für eine selbstsichernde oder seIbsthemmende Schraube einer bestimmten Größe beim Einschrauben in eine Mutter einer entsprechenden Größe das für die Herstellung einer ersten Verbindung erforderliche Anzugsmoment nicht größer sein,als das vorgegebene Anzugsmoment oder das vorbestimmte Anzugsmoment. Für die gleiche Schraube ist auch ein Mindest-Bruchmoment gefordert, und zwar nach deren Einschrauben, Ausschrauben und Wiedereinschrauben für eine bestimmte Anzahl von Vorgängen» Wünschenswert ist dabei₃ daß das Verhältnis des ersten Anzugsmomentes zum endgültigen Lösemoment relativ klein ist. Einfacher und verständlicher ausgedrückt bedeutet dies, daß die Selbsthemmeigenschaften oder die Selbstsicherungseigenschaften auch dann noch wirksam bleiben müssen, wenn die als Schrauben ausgeführten Befestigungseleniente bereits mehrfach gebraucht worden sind. In diesem Zusammenhang sei noch darauf hingewiesen, daß anders als die selbstsichernden oder selbsthemmenden Schrauben, die bereits früher beschrieben worden sind, sich diese Erfindung sowohl mit den selbstsichsrndan Innengewinden als auch mit den selbstsichernden Außengewinden

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befaßt.

Viele der über den Handel erhältlichen und mit einem selbsthemmenden oder selbstsichernden Gewinde versehenen Befestigungselemente haben in oder zwischen den Gewindegängen irgendein verformbares und nichtraetallisches Material, das in einem zweiten Arbeitsgang auf die Gewindekonstruktion aufgebracht worden ist· Klar sein dürfte aus diesem Grunde, daß diese Schrau ben so teuer oder so hoch in den Kosten sind, daß sie nur für Sonderzwecke Anwendung finden» Andere Ausführungen der als selbsthemmende oder selbstsichernde Schrauben ausgeführten Befestigungselemente arbeiten mit verformten -und somit unterangepaßten - Gewinden, die zwischen einem verformten Gewinde und dem korrespondierenden Gewinde eine erhöhte Reibung herbeiführ&ri. Diese Befestigungselemente sind relativ teuer, darüber hinaus verlieren viele von ihnen ihre Selbstheiiimeigenschaften oder ihre Selbstsicherungseigenscliaf ten schon dann, wenn sie erst wenige Male verwendet worden sind.

Ein als selbsthemmende Schraube oder als selbstsichernde Schraube ausgeführtes Befestigungselement, das eine elastisch verformbare Rippe aufweist, die sich beim Aufschrauben auf ein korrespondierendes Gewinde zur Flanke des Gewindes biegt, und zwar durch den Druck der zum korrespondierenden Gewinde gehörenden Kontaktfläche auf die vorerwähnte verformbare Rippe, ist bereits mit U.S.-Patent Nr. 3.517·717 dargestellt und beschrieben worden. Darüber hinaus wird mit U.S»-Patent Nr. 3.653.241 eine Darstellung der Gewindeschneidbacken oder Gewindeformmatritzen und des Verfahrens zur Herstellung der selbstheminenden oder selbstsichernden Schrauben aus U,S.-iPatent Nr. 3.517.717 dargestellt und beschrieben. Die am 3. April 1970 eingereichte US-Patentanmeldung 26,529 beschreibt zudem auch noch eine andere Ausfüh-

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form eines seIbsthemmenden oder selbstsichernden Gewindes. Dio in den vorerwähnten Patenten und in der vorerwähnten Patent anmeldung beschriebenen selbsthemmenden oder selbstsichernden Gewinde, die ein gutes Momentenverhalten haben und sich kostengünstig herstellen lassen, haben auf dem Markt für Befestigungselemente bereits große Anerkennung und große Aufnahme gefunden. In manchen Fällen ist die Lebensdauer der Gewindeformmatritzen oder der Gewindeschneidbacken nicht so lange gewesen, wie dies wünschenswert gewesen wäre. Darüber hinaus stellten sich dann, wenn die korrespondierenden Gewinde aus Aluminiuraguß hergestellt waren, bei bestimmten Anwendungsfällen ein Zerkratzen der korrespondierenden Gewinde und weitere kleinere Probleme ein.

Mit dieser Erfindung werden die zuvor erörterten selbsthemmenden oder selbstsichernden Schrauben jedoch dahingehend verbessert, daß die selbsthemmende oder selbstsichernde Rippe nach dem Aufschrauben auf ein korrespondierendes Gewinde sowohl einem elastischen Druck oder einer elastischen Kompression als auch einer federnden Durchbiegung unterworfen wird. Um diesen Zustand zu erreichen, hat bei vielen Ausführungsbeispielen dieser Erfindung die Selbsthemmrippe oder Selbstsicherungsrippe im Querschnitt im wesentlichen eine Dreiecksform· Zu dieser Rippe gehört vorzugsweise aber eine Auflagefläche , die im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Korrespondenzgewindes liegt und somit auf die Oberfläche des korrespondierenden Gewindes ausgerichtet ist, so daß vom Querschnitt aus betrachtet, diese Auflagefläche der Rippe eine "vierte Seite" hinzufügt. Damit aber kann diese Rippe trotz ihrer im wesentlichen dreieckigen Gosamt-Querschnittsform als eine vierseitige Rippe bezeichnet werden.

Wenn über die Konstruktionsmerkmale der verschiedenen Ausführungs-

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beispieles weiterhin geschrieben wird, so ist zu erwähnten, daß zur Rippe eine untere Fläche oder Bodenfläche gehört, die an der Flanke beginnt und sich bis zur Auflagefläche erstreckt, wohingegen die Innenseite der Rippe, die als Innenfläche ausgeführt ist, zwischen der Spitze der Rippe und der Spitze des übrigen Gewindes beginnt. Die Außenflache und die Innenfläche schneiden sich längs einer bogenförmigen und tatsächlich spiralförmigen Linie, die die Spitze der Rippe bildet und in Richtung der Schraubenachse angeordnet ist zwischen dom Ansatz und der restlichen Spitze des Gewindeganges, d.h. zwischen dem Kerndurchmesser und dem übrigen Außendurchmesser des Gewindeganges· Somit aber gehört zur Rippen-Außenflache auch die Auflagefläche oder Andruckfläche, die im allgemeinen parallel zur Originalflanke liegt, d.h. bei Ausführungsbeispiolen mit Stiindardge.winden in einem eingeschlossenen Winkel von ungefähr sechzig Grad im Hinblick auf die Flanke der gegenüberliegenden Seite ties gleichen Gewindeganges· Die Außenkante oder Spitze der Rippe liegt dabei zumeist außerhalb der Steigungslinie des Gewindes» Gegenüber der Spitze und dem Außendurchmesser des übrigen Gewindes kann sie tiefer liegen, wobei vor dem Aufschrauben auf ein korrespondierendes Gewinde nahe der Spitze oder der Außenkante der Rippe die Innenfläche und die Außenfläche dieser Rippe einen eingeschlossenen Winkel bilden, der fast rechtwinklig ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Spitze oder die Außenkante mit der Spitze oder dem Aueßndurchraesser des Gewindeganges auf gleicher Höhe oder sogar noch höher liegen, woboi der eingeschlossene Winkel nahe der Spitze odor der Außenkante der Rippe einen Wert von 55 oder 60 annehmon kann. Bei einigen Ausführungsformen selbsthemraender oder selbstsichorndor Gewinde schneidet die Innenfläche der Rippe an irgendeiner Stelle

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ihrer JIrοLte die Vertikalebene, die den Mittelteil des Gewind"öB definiert. Die Innenfläche und die übrige Gewindeflanke bilden eine offene Spiralnut mit einem eingeschlossenen Winkel von vorzugsweise mehr als 45 Grad. Dieser eingeschlossene

Winköl dor offenen Spiralnut kann sehr groß sein, in einem ' Fall beispielsweise 77 Grad, in einem anderen Fall wiederum in der Grüßenordnung von 90 ,

Gegenstand dieser Erfindung ist weiterhin auch eine Gewinde-,walzbacke oder eine Gewinderollbacke zum Walzen oder Rollen der selbfjtheramenden oder selbstsichernd0n Gewinde dieser Erfindung in die zylindrische Oberfläche eines Werkstückes, beispielsweise in die zylindrische Oberfläche eines Schraubenrohlings. Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Gewinderollbacke oder die Gewiiideformmatritzö eine Fläche mit einer Reihe von hervorstehenden Profilen, die zueinander parallel derart konstruiert und ausgelegt sind, daß sie beim zylindrischen Werkstück die entsprechenden Gewindegänge formen können, Zumindest in einem Bereiche der Formmatritze oder der GewinderoLlbacke ist ein Teil der Flanke von zumindest einer der hervorstehenden Scluieiden woggeschnitten, wobei sich deutlich erkennbar längs einer Linie erstreckt, die abseits der normalen Flankenform parallel zur Spitze geführt ist, und zwar derart,' daß sich eine Rippe ergibt, die sich von der Flanke aus nach außen erstreckt, wobei die Oberfläche dieser Rippe im Hinblick auf die gegenüberliegende Flanke der Sehneidkante einen Winkel von ungefähr 60 Grad bildet, wobei in der Flanke eine Nut entsteht, die in der gleichen Weise wie dio Rippe geführt ist. Die Ripp« ist in der Nahe der Flankennut angeordnet, deren Volumen" im wesentliehen gleich dem Volumen der Rippe ist. Diese Rippe liegt über den größeren Teil ihrer Länge parallel zur Spitze der Schneidkante, wobei sich die Spitze einer

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Schneidkante der Gewinderollbacke oder der Gewindefprmmatritze von der Wurzel zwischen zwei Schneidkanten aus nach oben erstreckt, Natürlich ist die Gewinderollbacke oder die Gewindef oraimatritze im wesentlichen der Form des herzustellenden Schraubengewindes komplementär.

Entsprechend einer der weiteren Zielsetzungen dieser Erfindung ist ein als selbsthemmende odor als seLbstsichernde Schraube ausgeführtes Befestigungselement geschaffen worden, bei dem ein» oder mehrere spiralförmige Rippen in einer Weise aus der Originalflanke hinausragen, und zwar aus der Originalflanke des Gewindes oder des Gewindeganges, daß zwischen einer Kippe und dem übrigen Gewinde oder dem übrigen Gewindegang eine Nut entsteht, wobei eine solche Rippe zumindest einem Teil von mindestens einem Gewindegang des Gewindes zugeordnet ist. Wird ein derartiges Schraub-Befestigungselement auf ein korrespondierendes und entsprechend geformtes Gewindeelement aufgeschraubt, dann verursacht diese Rippe dadurch eine Selbsthemmung oder eine Selbsicherung, daß diese Rippe dann einer Deformation oder Verformung ausgesetzt wird, wenn die Außenflächen der Rippe in der Nähe ihrer Spitze oder Ausßenkante mit dem entsprechend geformten Gewindeelement nach Aufschrauben in Kontakt kommt, wobei das Material der Rippe nahe den vorerwähnten äußeren Oberflächenbereichen nach Druckübertragung seitens der Flanke eines korrespondieren Gewindes in den Normalrichtungen zu den äußeren Oberflächenbereichen einer elastischen Kompression oder einem eleastischen Druck unterworfen wird, und dies in Kombination mit der elastischen oder federnden Deflektion oder Durchbiegung der Rippe, die im wesentlichen der Axialrichtung outspricht.

En Übereinstimmung mit don spozif ischeti Kons trukt ion sine rknia Leu bei verschiedenen Aiisfiihrutigsbo iopidon dieser Erfindung, han-

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bei den äußeren Oberflächenbereichen der Rippe um verlängerte Auflageflächen oder Andruckflächen in der Jiähe der Spitze oder in der Nähe des Außenrades der Rippe, die im wesentlichen parallel zu- den Gewinde-oberflachenbereichen des korrespondierenden Gewindes beim entsprechend ausgeführten Gewindeelement ausgerichtet sind. Zu den verlängerten Auflageflächen oder Andruckflächen gehören in der Nähe der Spitze oder der Außenkante der Rippe Bereiche, die vorzugsweise zur Wurzel oder zum Kerndurchraesser des Gewindes einen Abstand haben, der größer ist als der Abstand zwischen dem tiefsten Teil der Nut und der Wurzel oder dem Kerndurchmesser des Gewindes.

In diesem Zusammenhange sei auch noch darauf hingewiesen, daß es sich bei diesem Gewinde um ein Außengewinde eines Schraubenbolzens oder um ein Innengewinde handeln kann«

Entsprechend einer anderen größeren Zielsetzung dieser Erfindung ist eine Gewindeformmatritze oder eine Gewinderollbacke zum Rollen oder Walzen von als selbstsichernde oder selbsthemmende Schrauben ausgeführten Befestigungselementen geschaffen worden. Diese Gewinderollbacke mit mehreren parallel"zueinander angeordneten Keilförmigen Formkanten und Formtälern zwischen den benachbarten Formkanten, wobei zumindest eine Formkante der Gewinderoilbabke eine zur Formkante parallele grade Rippe aufweist und zwischen Rippe und Formkante eine Nut, wobei in der Nähe oder auf der Seite der benachbarten Formkante die Nut eine Fläche hat, die sich parallel zur Ebene der benachbarten Kantenflanke erstreckt, und zwar zur Nut hin.

Aus all" diesem sollte klar sein, daß diese Erfindung zu selbsthemmenden oder selbstsichernden Schrauben führt, und zwar mit einem verringerten Verhältnis von Anfangs„Anzugsmoment und von Lösemoment zwischen einem Element mit dem selbstsichernden Gewinde

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und einem konventionellen Gewindeelement, wobei das selbsthemmende oder selbstsichernde Gewinde das korrespondierende Gewinde nicht beschädigt, insbesondere dann, wenn dieses korrespondierende Gewinde aus einem Material mit einer geringwertigen Streckgrenze hergestellt wird. Weil es durch Gewinderollen oder Gewindewalzen in einer dafür vorgesehenen Vorrichtung hergestellt wird, läßt sich dieses selbsthemmende oder selbstsichernde Gewinde billig und kostengünstig herstellen. Die Formmatritzen oder die Gewinderollbacken, die in diesem Verfahren Verwendung finden und zur Herstellung von selbstsichernden oder selbsthemmenden AuiJengewinden dieser Erfindung herangezogen werden, können über einen großen Zeitraum hinweg für eine große Anzahl von Gewinderoll-oder Gewindewalzfunktionen herangezogen werden.

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Diese Erfindung wird nachstehend anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in: -

Fig. 1 Die Seitenansicht einer Schraube mit dem selbstsicheraden oder selbsthemmenden Außengewinde dieser Erfindung. Bei dieser Schrsiube ist die Rippe intermittierend ausgeführt.

Fig. 2 Die Seitenansicht einer Schraube mit dem selbstsichernden oder selbsthemmendeii Außengewinde, dessen Kippe kontinuierlich durgeführt ist.

Fig. 3 Einen Axialschnitt durch ein als Schraube ausgeführtes Befestigungselement mit Darstellung einer Ausführung der· Selbstheminrippe oder der Selbstsicherungsrippe dieser Erfindung, die zwei Gewindegängen dieser Schraube zugeordnet ist.

Fig. k Einen Axialschnitt der mit Fig. "j wiedergegebenen

selbsthemmenden oder selbstsicliernden Schraube nach deren Einschrauben in ein Befestigungselement mit einem konventionellen entsprechenden Innengewinde.

Fig. 5 Einen in die Linie 5-5 von Fig. 7 gelegten und

teilweise weggebrochen wiedergegeberien Quersclinitt durch eine Gewindeformmatritzc? odor eine Gewinderollbacke, der in Vertikalausrichtung zur Fig. 1 deswegen dargestellt ist, weil die Formmatritze oder die Gewinderollbacke derart geformt ist, daß mit ihr die in Fig. 3 wiedergegebene Gewindefläche liergestel It werden kann.

Fig. 6 Einen Querschnitt durch ein Werkzeug zur Herstellung

der Formmatritze oder der Gewindewalzbacke nach Fig. 5,

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die mit dem Werkzeug derart geändert oder modifiziert worden ist, daß eine Formmatritze oder eine Gewinderällbacke hergestellt werden kann, die einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entspricht.

Fig, 7 Eine Ansicht der normalerweise oberen und beweglichen Gewindewalzbacke mit der Anordnung der Rippen, die in einige der Formkanten eingearbeitet sind» Die mit dieser Ansicht wiedergegebene Belache der Gewindewalzbacke ist dann, wenn die bewegliche Gewindewalzbacke betriebsbereit ist, nach unten gerichtet·

Fig. 8 Eine Draufsicht auf eine konventionelle ortsfeste oder stationäre Gewindewalzbacke, die zusammen mit der beweglichen Gewindewalzbacke oder Gewinderoll backe nach Fig. 7 verwendet werden kann.

Fig. 9 Eine zum Teil weggebrochen wiedergegebene isometrische Darstellung der Arbeitsflache der beweglichen Gewindewalzbacke oder Gewindero11backe nach Fig. 7· Mit dieser isometrischen Darstellung wird die Form der Rippen kenntlich gemacht.

Fig. 10 Eine Seitenansicht des Formwerkzeuges nach Fig.

Fig. 11 Einen Axialschnitt durch eine alternative oder andere Gewindeausführung.

Fig. 12 Einen Querschnitt durch die als Flachwerkzeug ausgeführte Gewindewalzbacke oder Gewinderollbacke zur Herstellung des in Fig_t 11 dargestellten selbsthemmenden oder selbstsichernden Gewindes. Zur DarsteL-lung der komplementären Zuordnung der Gewindeform und der zu deren Herstellung verwendeten Gewinderollba"ke sind Fig. 11 und Fig. 12 in vertikaler Zuordnung zueinander wiedergegeben·

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Fig. 13 Jeweils einen Querschnitt und eine Seitenansicht eines Werkzeuges, mit dem die als Flachwerkzeug ausgeführte Gewindewalzbacke oder Gewinderollbacko derart geändert und modifiziert werden kann, daß sie die mit Fig. 12 ausgewiesene¹Form erhält.

Fig. 15 Einen Axialschnitt durch die Gewinde-Ausführung

nach Fig. 11, wobei das Gewinde nach dem Einschrauben in ein entsprechendes Innengewinde dargestellt ist.

Fig. l6 Die Darstellung einer mit einem Gewinde nach Fig. 11 versehenen Schraube, und zwar nach dem Einschrauben

in ein korrespondierendes Innengewinde laut Darstellung in Fig. 15·

Fig. 17, Weitere Axialschnitte durch verschiedene Ausführungsformen von Gewinden. Diese auf der Projektionsscheibe eines Profilprojektors abgezeichneten verschiedenen Gewinde zeigen die tatsächliche Form der Rippe, die in einen repräsentativen Schraubenrohling unter Verwendung der als Flachwerkzeuge ausgeführten Gewindewalzbacken oder Gewinderollbacken, beispielsweise jene nach Fig. 12, gewalzt oder gerollt worden sind.

Fig. 20 In gleicher Weise eine alternative oder andere Form der in einen Schraubenrohling gerollten oder gewalzten Rippe.

Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 zu erkennen ist, haben die Schrauben und k jeweils eine bestimmte Anzahl von Gewindegängen 6 eines konventionellen Gewindes. Bei jeder dieser Schrauben sind nun abweichend von der konventionellen Form gewisse Gewindegänge 8 dahingehend geändert und modifziert worden, daß zu ihnen auch noch die Rippen Ik gehören. Diese Rippen können, wie dies bei

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der mit Fig. 1 wiedergegebenen Schraube 2 der Fall ist,unterbrochen oder in intermittierender Form ausgeführt sein, sie können aber auch - dies wird mit Fig. 2 anhand von Schraube h dargestellt - in einer kontinuierlichen oder durchlaufenden Form ausgeführt sein. Andere mögliche Ausführungsformen diesur Erfindung sind: intermittierende Rippen auf zwei Flanken j intermittierende Rippen, die von einer Flanke zur anderen versetzt angeordnet sind, desgleichen aber auch noch kontinuierlich durchgeführte Rippen auf zwei Flanken· Eine Rippe kann jeweils einer der Flanken zugeordnet werden, desgleichen aber auch beiden Flanken, d.h. der drückenden Flanke und der nichtdrückenden Flanke, wenn am ehesten auch vorzuziehen ist, daß entweder eine unterbrochene oder intermittierende Rippe oder aber eine kontinuierlich fortlaufende Rippe an der nichtdrückenden Flanke der gewissen Gewindegiinge vorzusehen ist. Vorzugsweise werden die Rippe oder die Rippen- mindestens über zwei Gewindegänge, die einander folgen, geführt.

Entsprechend einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung werden einige Gewindegänge oder einige Windungen des Gewindes noch vor dem Einschrauben in ein Konstruktionselement mit einem passenden oder korrespondierenden Innengewinde in der allgemein mit Fig. 3 dargestellten Weise in der Form verändert. Fig. '4 zeigt demgegenüber das mit Fig. 3 wiedergegebene Gewinde nach dem Einschrauben in ein mit Innengewinde versehenes Konstruktionselement. Zu erkennen ist, daß es in dem der Basis näheren Teil einer Kompression unterworfen ist, während es in dem der Spitze oder der Außenkante näheren Bereich einer Durchbiegung oder einer Verbiegung unterworfen ist. Die Rippe I^ aus Fig.·3 hat im wesentlichen einen quadrilateralen oder vierseitigen Querschnitt, es sei jedoch darauf hingewiesen, daß dieser Begriff auch die

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Änderung und die Modifikation der Seiten , die irgendwie eine Krümmung aufweisen, in sich einschließen soll. Bei Verwendung einer gekrümmten Oberfläche soll in einem Axialschnitt, d.h. in einem Längsschnitt, eine gerade Linie, die ungefähr der mittleren Position der gekrümmten Linie entspricht, der Ausgangspunkt für Winkelbeschränkungen sein, die im Rahmen dieser Patent_ anmeldung erwähnt werden. Im Axialschnitt hat die Selbsthemmrippe oder Selbstsicherungsrippe l4 aus Fig. 3 bei einer nach Darstellung übergeordneten Dreiecksform eine quadrilaterale Form oder eine Vierseitenform. Die gestrichelte Linie 18, die für die Basis der Rippe steht, wird als Basislinie 18 bezeichnet, die Bodenfläche oder untere Fläche 28 und die Außenfläche, aus denen sich die Auflagefläche oder Andruckfläche 2k zusammensetzt, bilden ein unregelmäßiges Polygon oder Vieleck, das wegen des breiten oder großen Winkels zwischen der Auflagefläche 2k und der Bodenfläche -28 fast ein, Dreieck. Die Auflagefläche 2k ist entsprechend dem passenden, d.h. dem Korrespondezgewinde, Gewinde ausgerichtet, und zwar derart, daß die Auflagefläche nach dem Einschrauben zur Kontaktfläche des Korrespondenzgewindes parallel ausgerichtet ist. Durch diese vierte Fläche 2k entsteht die vorerwähnte quadrilaterale oder vierseitige Form. Diese glatte und relativ breite Oberfläche 2k trägt wirksam zu der teilweisen Kompression oder dem teilweisen Zusammendrücken und der teilweisen Verbiegung der Rippe bei, wie dies klar aus Fig» k_t insbesondere aber im Vergleich mit Fig. 3, zu erkennen ist· Darüber hinaus bietet die Fläche 2k auch noch den Vorteil_P daß beim Einschrauben des mit Gewinde versehenen Befestigungselementes in eine Gewindebohrung, beispielsweise in eine Gewindebohrung einer Mutter, das Zerkratzen oder Zerschneiden der zum korrespondierenden Gewinde gehörenden Flanke vermieden wird.

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Fig. 3 zeigt weiterhin, daß bei diesem Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes sich die Basislinie 18 von einem nahe der Gewindewurzel oder dem Gewinde-Kerndurchmesser 70 gelegenen Punkt aus nach oben zur restlichen Flanke 20 eines individuellen Gewindeganges oder einer Gewindewicklung 8, zu der eine gegenüber liegende Flanke 22 gehört, erstreckt. Die Auflagefläche 2k der Rippe Ik wird im Hinblick auf die Flanke 22 in höchst bevorzugter Weise in einem Winkel von sechzig Grad angeordnet, weil dieser Winkel mit den standardmäßigen Gewinde-Ausführungen übereinstimmt, d.h. mit den Normgewinden. Dio für die Zentralebene dos Gewindes stehende vertikale Mittellinie 29, die manchmal auch als transversale Mittellinie bezeichnet wird, bildet aus diesem Grunde im Hinblick auf die Flanke 22, dosgleichen aber auch im Hinblick auf die Auflagefläche oder Andruckfliirho 2k der Rippe lk, normalerweise einen Winkel von 30 . Einige Variationen oder Abweichungen sind möglich; vorzuziehen ist aber ein Flankenwinkel von 60 , weil bei den konventionellen Gewinde-Ausführungen dieser Winkel zwischen den Flanken vorhanden ist, weil darüber hinaus auch noch alle physikalischen Meßvorrichtungen oder Meßlehren bei der Überprüfung der anderen Gewindeabmessungen mit einem Bezugswinkel von 60 arbeiten.

Eine Auflagefläche 2k, die im wesentlichen zur eigenen Gewindeflanke und zur Gewindeflanke des korrespondierenden Gewindeelementes parallel ist, ist zur Vermeidung von Spannungskonzentrationen wünschenswert und anzustreben; dennoch eignen sich bogenartige und andere gekrüminte Linienfoniien in zufriedenstellender Weise, wenn sie nicht zu sehr von der flachen Ebene abweichen, was zu Spannungskonzentrationen führen könnte. So kann die Auflagefläche 2k der Rippe geringfügig gekrümmt sein, und zwar derart, daß deren Mittelteil sich von der Flanke,auf der sie angeordnet

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ist» wegbiegt.

Die Innenfläche 26 der Rippe Ik schneidet die Auflagefläche 2k am besten in einem im wesentlichen rechten Winkel. Oberhalb der Steigungslinie 27 und nahe dem Schnittpunkt mit der transversalen Mittellinie 29 schneidet die Innenfläche 26 auch die anschließende Flanke 20 des Gewindeganges 8. Zu erkennen ist, daß sich die transversale Mittellinie 29 durch die Spiralnut 16, die zwischen der Rippenspitze j6 und der Spitze 3k des übrigen Gewindes entstanden ist, erstreckt. Nach Fig. 3 hat der Winkel, zwischen der Innenfläche 2.6 und der anschließenden oder benachbarten Gewindeflanke 20 eine Größe von 77 · Manchmal wird er im allgemeinen Größer sein als 50 und manchmal, wie dies bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen dieser Erfindung der Fall ist, zu einem stumpfen Winkel werden. Für die Festlegung des Ausmaßes der federnden oder elastischen Biegung der Rippe, die aufkommen kann, ist dieser Winkel sehr wichtig. Die Innonflache 26 der Rippe I^, desgleichen aber auch die Oberfläche der Flanke 20,können als gekrümmte Linien ausgeführt sein, aber auch dann ist der Winkel für die Gewährleistung der notwendigen Elastizität noch wichtig.

Wie wichtig die Auswahl der Winkel ist, ist leicht zu erkennen, wenn berücksichtigt wird, daß bei der Darstellung nach Fig. 3 der nach dem Einschrauben in ein Korrospondenzgewinde, wie dies mit Fig. k wiedergegeben ist, von der Flanke des korrespondinrenden Gewindes auf die Rippe übertragene Druck in Richtung der Schraubenachse, die der Steigungslinie 27 in Fig. 3 koinzident ist, auf die Auflagefläche 2k übertragen wird. Die auf die Auflagefläche 2k einwirkende Druckkraft kann dahingehend interpretiert werden, daß sich diese Druckkraft aus zwei Kraftkomponenten zusammensetzt. Eine dieser Kraftkomponenten ist nun im rechten Winkel auf die Auflagefläche ausgerichtet und wird als

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Druckkraft auf die Rippe übertragen, wählend die andere Korapo. nonte der Kraft dazu neigt, den weiter hervorstehenden Teil dor Rippe lh, d.h. den Teil der Hippe in der Nähe dor Kippenspitze 76, in elastischer oder federnder Weise zu bie/yen. Das Jäßt den Schluß zu, daß nicht nur die Materialwagens» Imfton die Elastizität bestimmen, sondern auch die Neigung der Innenfläche 26 zu einer Horizontal] inie in Fi/;. ')» die der in üichtung der Schraubenachse wirkenden Druckkraf!komponente entsprochen würde. Damit ist im Hinblick auf die Biofjckraftlcoinponente die Nut l6, die zwischen den Flächen 20 und 2(1 geformt worden ist, ein Unterschnitt. Je näher nun tue tiefste Stelle "J2 der Nut 16 an die Schraubenachse heranreicht, dost.o tiefer wird auch der Unterschnitt sein, desto prnlk'r wird ahoi' auch die KIastizität der Rippe im Hinblick auf eine oinwirkonde Kraftkomponenten, die die Rippe biegen möchte. Der Vollständigkeit hai bor könnte noch erwähnt werden, daß dor näher an der Basis /^n I n^ono Rippentoil, der im wesentlichen einem elastischen Druck unterworfen ist, von dem anderen Teil in der N.ihe dor Spitze 7*' der Rippe, der einer Verbiegung unterworfen wird, nicht klai abgegrenzt werden kann, weil zwischen diesnn 1>oidi«n Teilen eine klare Tr ennungs linie nicht gezogen worden kann. Somit wird eine Zwischenzone vorhanden sein, in der das Material der Rippe sowohl einem elastischen Druck als auch einer federnden oder elastischen Verbiegung ausgesetzt ist.

Durch den relativ großen Winkel wird die Lebensdauer verlängert, denn die Rippe ist stärker und unterließt weniger einer Abspaltung oder einem Zerbrechen. Durch «lon .Schnittpunkt zwischen dor Innenfläche 26 und der Auflagefläche 2k wird die Spitze 7ö der Rippe Ik gebildet. Dieser Schnittpunkt,und damit auch die Spitze 76 der Rippe, liegt für gewölmlich außerhalb der Steigungs-

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linie 27 des Gewinde oder des Gewindesgang«s 8« Bei gewissen Ausführungsformen kann die Höhe der Spitze J6 der Rippe lh gleich der Höhe der Spitze 3h der eigentlichen Gewindeflanke . sein oder die Gewindespitze sogar noch überschreiten. Anders ausgedrückt: die Spitze J6 der Rippe oder der Rippen kann mit der Spitze 3^ des restlichen Qriginalgewindes im wesentlichen gleich weit von der Gewindewurzel oder vom Kerndurchmesser 70 entfernt sein. In alternativer Weise kann die Spitze der Rippe oder der Rippen sogar noch weiter von der Gewindewurzel oder vom Kerndurchmesser entfernt sein, als dies bei der Spitze des restlichen Originalgewindeteiles der Fall ist« In dem mit Fig. 3 dargestellten Querschnitt ist die untere Fläche oder die Bodenfläche 28 der Rippe lh als eine gerade Linie dargestellt, wenn auch die Konturen einer starken Veränderung unterliegen können« Bei den meisten Ausführungsformen mündet die Außenfläche 28 nahe der Auflagefläche 24 der Rippe 14 in Richtung der Gewindewurzel oder des Kerndurchmessers 70 in die Gewindeflanke 31« Sehr wichtig ist, daß der eingeschlossene Winkel zwischen der Auflagefläche Zh und der unteren Fläche oder der Bodenfläche 28 ein stumpfer Winkel ist, so daß nach dem Verbiegen der Rippe l4 — dies geht aus Fig. h hervor - der Flanke 30 des korrespondierenden Gewindes kein scharfer Teil oder kein Teil mit scharfer Spitze anliegt, der eine Spannungskonzentration verursachen könnte. Bei einigen Ausführungsformen der Rippe kann der eingeschlossene Winkel fast einen Wert von 180 erreichen« Die Umrißlinie eines konventionellen Gewindes 31, die den Umriß oder die Konturen des Originalgewindes vor dem Einar beiten der Rippe wiedergibt, ist mit Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie wiedergegeben, die zur Darstellung des dabei ge- gegebenen Verhältnisses einem selbstsichernden Gewinde überla-

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gert 1st, d.h. einem seIbsthemmenden oder selbstsichernden Gewinde 8.

Aus Fig. 3 und Fig. k ist nun zu erkennen, daß beim Einschrauben der mit den Rippen Ik versehenen Gewindegänge 8 in ein konventionelles Korrespondenzgewinde, das zu der mit Fig. k wiedergegebenen Mutter 122 gehört, bei der Rippe I^ dann eine Deformation oder Verformung herbeigeführt wird, wenn «iiese Rippe an der Flanke 30 des konventionellen Korrespondenzgewindes anliegt. Durch die Kombination aus elastischem Druck und aus federnder oder elastischer Durchbiegung der Rippe erzeugt eine gute Selbsthemnivirkung oder eine gute Selbstsichorungswirkung, die ein Lösen von den knrrspondierenden Gewindegängen verhindert, Es sei in diesem Zusammenhang auch noch darauf hingewiesen, daß die in dieser Patentanmeldung beschriebenen Selbsthemmeigenschaften oder Selbstsicherungseigenschaften der Schraube wirksam ist mit korrespondierenden Gewinden der verschiedensten Toleranzklaasen. Diese wünschenswerten Eigenschaften lassen sich zum Teil zurückführen auf die Massivrippe und auf die offene Nut, durch die sowohl eine elastische Kompression oder ein elastischer Druck als auch eine trägerartige federnde Durchbiegung gewährleistet ist. Das selbstsichernde Gewinde ist wirksam bei losem Sitz, desgleichen aber auch bei Preßsitz, wenn es auch wesentlich ist, daß es zwischen der Rippe Ik und dem korrespondierenden Gewinde 30 zu Überlagerungformen kommen kann, wobei es zu einer elastischen Deformation oder Verformung der Rippe Ik kommt. Vor dem Zusammenschrauben ist die Rippe Ik von der Gewindeflanke 20 aus so weit nach außen geführt, daß die Anzugsmoment anfordorangen der Industrie erfüllt worden«

Das selbstsichernde oder selbsthemraende Gewinde kann in sehr kostengünstiger und sehr schneller Weise unter Anwendung der

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Gewinderollverfahren oder der Gewindewalzverfahren auf der zylindrischen Oberfläche eines Schraubenrohlings hergestellt werden« Klar sein dürfte aber auch, daß das Gewinde unter Anwendung anderer Verfahren und anderer Vorrichtungen - an den Außenflächen und an den Innenflächen hergestellt werden kann« Am besten wird das korrespondierende Gewinde 30 (Fig. k) der nicht selbstsiohernden Ausführung aus einem Material hergestellt, das mindestens die gleiche Härte hat, wie das Material, aus dem das selbsthemmende oder selbstsichernde Gewinde 8 hergestellt wird« Die Verwendung eines weicheren Materials kann eher χα einer Deformiertong oder Verformung des korrespondierenden Gewindes oder des korrespondierenden Gewindeganges 30 führen als zu einer Verformung oder Durchbiegung der zum selbstsichernden oder zum selbsthemmenden Gewindes 8 gehörenden Rippe Ik. Dieser Effekt wird jedoch durch die Verwendung der Auflagefläche Zh stark verringert« Für gewöhnlich ist die im zusammengeschraubten Zustand existente Deformation oder Verfamung der Rippe nicht permanent· Werden aber korrespondierende Gewinde aus dem engeren Toleranzbereich verwendet» dann kann in gewissen Bereichen die Elastizitätsgrenze der Rippe lh überschritten werden, was zur Folge hat, daß die Rippe einer irgendwie kleineren, aber vernachlässigbaren, permanenten Verformung unterliegt« Dennoch wird die Rippe 1*1 immer einer elastischen Kompression oder einem elastischen Druck unterworfen, so daß eine entsprechende bleibende Verformung, desgleichen aber auch eine entsprechende bleibende Verbiegung, nicht verursacht wird, was bedeutet, daß die Rippe dann in ihren Ausgangszustand zurückkehrt, wenn sie auch dem korrespondieren Gewinde herausgeschraubt wird· Diese zuvor erörterte Doppelverformung wird mit Fig. k dargestellt·

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Wenn nach dem ersten Zusammenschrauben eines seIbsthemmenden oder selbstsichernden Gewindes mit einem konventionellen Korrespondenzgewinde irgendeine permanente Deformation verursachen kann, so sollte doch klar sein, daß diese Verformung oder Deformation nicht so groß ist, als daß sie die Wirkung der Schraube als selbstsichernde Verbindungsschraube dahingehend beeinträchtigen kann, daß die Selbstsicherung verschwindet. Anders ausgedrückt ι die vom Material und von der Form her elastische Ausführung der Rippe ermöglicht ohne Verlust der Selbsthemmeiger^chaften oder der Selbstsicherungseigenschaften ein wiederholtes Einschrauben und Ausschrauben des selbstsichernden Gewindes in das und aus dem korrespondierenden Gewinde. Die Verwendung der mit Fig. 2 dargestellten kontinuierlich geführten Rippen Ik resultiert in maximalen Selbsthemmkräften für eine gegebenen oder vorbestimmte Anzahl von Gewindegängen· Wie im weiteren Verlaufe dieser Patentanmeldung noch zu beschreiben sein wird, wird bei Verwendung von intermittierenden oder unterbrochenen Rippen Ik die Lebensdauer verlängert, wenn die Gewinde unter Anwendung des Gewindewalzverfahrens oder des Gewinderoll verfahrene hergestellt werden. Für gewöhnlich genügt es schon, daß ungefähr sechs Gewindeflanken eine Rippe zugeordnet erhalten, das entspricht den Gewindewicklungen oder den Gewindegängen über eine Axialdistanz, die gleich der sechsfachen Steigung ist. Entsprechend den Anzugsmoment-Anforderungen kann jedoch eine größere und eine kleinere Anzahl von Gewindegängen mit einer Rippe versehen werden. Natürlich ist es dabei nicht erforderlich, daß aufeinanderfolgende Gewindeflanken zur Schaffung einer Rippe verformt werden müssen.

Zur Herstellung des selbsthemmenden oder selbstsichernden Gewindes auf Außenflächen eignen sich die Gewindewalzverfahren

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oder Gewinderollverfahren, und zwar wegen der großen Geschwindigkeit und der großen Genauigkeit, die bei einem Minimum an Produktions-Stückkosten möglich, sind» Bei Innengewinden und bei gewlasen Außengewinden kann es wünschenswert sein, zur Herstellung des aelbsthemmenden oder selbatsichernden Gewindes dieser Erfindung ein anderes Verfahren anzuwenden, beispielsweise das Fräsen, das Abtragen von Metall durch elektrischen Lichtbogen oder irgendwelche anderen Verfahren. Thermoplastische Werkstoffe lassen sich dadurch leicht formen, daß ein Rohling geeigneter Abmessung erwärmt und dann zum Eingreifen in ein korrespondierendes Gewinde gedreht wird« Auch Planetenformen können zur Herstellung des etelbsichemden Gewindes dieser Erfindung herangezogen werden* Dennoch sind als Flachwerkzeuge ausgeführte Gewindewalzbacken oder Gewinderollbacken wegen ihrer relativ geringeren Kosten vorzuziehen« Solche Gewindewalzbacken oder Gewinder ollbacken, die Jeweils mit den allgemeinen Hinweiszahlen 52 und $k gekennzeichnet sind, sind mit Fig. 7 und Fig. 8 jeweils wiedergegeben worden. Abgesehen von der geänderten und modifizierten Gewinde-Ausführung, ist die Konstruktion dieser Gewindewalzbacken oder Gewinderollbacken und das Verfahren der Anwendung dieser Werkzeuge in der Fachwelt bereits bekannt, so daß Details nicht dargestellt und beschrieben zu werden brauchen. Eine allgemeine Beschreibung der Gewindewalzbacken, der Eigenschaften des selbstsichernden Gewindes und des Verfahrens zur Herstellung der Gewindewalzbacken und der Gewinderollbacken kann im US.■'■Patent Nr. 3·517·717 nachgelesen werden. Damit ge-

54 nilgt es, darauf einzugehen, daßdie kürzere Gewindewalzbacke oder Gewinderollbacke ortsfest und stationär in einer Gewindewalzmaschine oder einer Gewinderollmaschine eingespannt 1st, während sich die längere Gewindewalzbacke oder Gewinderollbacke $2 pa-

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rallel zur Gewindewalzbacke $h unter Einwirkung der Gewindevalzmaeohine oder der Gewinderollmaschine hin und her bewegen kann. Da· Werkstück, das mit einem Gewinde versehen werden soll wird dabei in den Spalt zwischen den Gewindewalzbacken, die zueinander einen bestimmten Abstand aufweisen, eingesetzt. Beim Abrollen des Werkstückes zwischen den beiden Gewindewalzbacken wird das Metall des Werkstückes von den Formkanten oder Zähnen dieser Gewindewalzbacken oder Gewindewalzbacken 52 und %h nach und nach geformt. Ist das Werkstück dann bis zum Ende der kurzen und stationären Gewindewalzbacke 5k von der langen und beweglichen Gewindewalzbacke abgerollt worden, dann sich die Gewindegänge der Schraube vollständig geformt, woraufhin dann die fertige Schraube herausfällt.

Um die Rippe oder die Rippen dieser Erfindung herstellen zu können, werden in einem geeigneten Bereich bestimmte Gewinde oder bestimmte Gewindeformkanten der Gewindewalzbacke oder der Gewinderollbacke 52, beispielsweise in dem Bereich 56, in der allgemein mit Fig. 5 wiedergegebenen Weise umgeformt· Die Querschnitt skonturen der Gewindewalzbacke 52, die durch den Bereich 56 hindurch in die Linie 5-5 von Fig. 7 gelegt sind, sind komplementär zu den Konturen oder Umrißlinien dee mit Fig. 3 dargestellten selbsthemmenden oder se lbs te ic hemden Gewindes wiedergegeben. Die Längsanordnung des Bereiches 56 (F% 7) auf der Gewindewalzbacke 52 ist so gewählt worden, daß dann, wenn zwischen den Gewindewalzbacken da· Werkstück einen Punkt erreicht hat, von dem au· ·· dann durch den Bereioh 56 gerollt oder gewalzt werden kann, die Schraubengewinde in der konventionellen Art fast fertig sind, und damit aber auch für ein· zusätzliche Formgebung durch die umgearbeiteten Formkanten oder Zähne dar Gewlndewalsbaoke im Bereioh 56 bereit sind. Darüber hinaus ist

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die Längsanordnung des Bereiches 56 der Gewindewalzbacke oder . der Gewinderollbacke 52 so gewählt worden, daß die durch diesen Bereich geformten Rippen Ik von der Walzbacke $k nicht beschädigt werden« Diese Walzbacke 5^ ist mit Fig· 8 wiedergegeben· Zur Unterstützung der Rippenherstellung kann auch die kurze Gewindewalzbacke oder Gewinderollbacke 5^ Teile haben, die in ähnlicher Weise umgearbeitet worden sind· 1st die kurze' Gewindewalzbacke 5U nicht umgearbeitet worden, dann ist es wünschenswert, daß ein Endteil 57 davon weggeschnitten wird, damit eine Beschädigung der Gewindegänge 8, die durch Herstellung der Rippen geändert oder umgeformt worden sind, vermieden wird« In der Queranordnung 1st der Bereich 56 so gewählt worden, daß es sich bei den Gewindegängen des Werkstückes, bei denen die Rippen hergestellt werden sollen, nicht die einlaufenden Gewindegänge sind, wodurch wiederum das Zusammenschrauben mit einer Mutter oder das Einschrauben in andere korrespondierende Gewinde erleichtert wird« Di· Anzahl der Gewindegänge auf der Gewindewalzbacke 52, die umzuarbeiten sind, werden als eine Punktion der Momentenanforderungen, die zuvor erörtert worden sind, bestimmt und festgelegt·

Mit Fig« 5, Fig. 6 und Fig· 9 wird nun ein Bereich 56 der Gewindewalzbacke oder der Gewinderollbacke 52 wiedergegeben, desgleichen aber auch das Formungswerkzeug zur Herstellung der Gewindewalsback· oder der Gewinderollbacke· Fig« 5 ist ein Teilquerschnitt des umgeformten Bereiches 56 der beweglichen Gewindewalsbacke 52, während Fig. 9 eine isometrische Teildarstellung des gleichen Bereiche« ist« Das Formungswerkzeug wird mit Fig· im Querschnitt dargestellt« Die Gewindeformrippen, die manchmal auch al· die Gewindegänge .62 und 66 bezeichnet werden, werden zunächst einmal so hergestellt, daß deren Flanken glatt sind,

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und »war In einer Weise _t daß an einem Rohling, d.h. an einem Werkstück normale Gewindegänge hergestellt und geformt werden können. Dann wird in bestimmten ausgewählten Bereichen und über bestimmte ausgewählte Diβtan«en das Werkzeug 60, dessen Länge der Erzeugung der verlangten Rippenlänge entspricht, nach unten gegen die ungehärtete Gewindeflanke der Gewinderollbacke oder der Gewindevalzbacke 52 bewegt, was wiederum zur Folge hat, daß ein Teil des Metalles zur Schaffung der Komplementärform für den ganzen Gewindegang 8 samt der Rippe Ik nach außen gedrückt wird« Durch diesen Vorgang wird eine Nut oder eine Aussparung 7k geschaffen, die in der Form der Kante 69 des Fornnuigswerk-Zeuges 60 komplementär ist. Geschaffen wird aber auch eine Fläche 88, die - wenn auch nicht zwangsläufig durch irgendeine' korrespondierende Fläche begrenzt - relativ gerade verläuft· Zur Komplentärform gehört ein grlßerer Vorsprung oder eine größere Spitze des Gewindes 66 und eine kleinere Spitze in Form einer Rippenspitze 68, die jeweils entsprechen der Gewindewurzel oder dem Kerndurchmesser 70 und der Bodenlinie - 72 der Nut 16, die (nach Fig. 3) durch den Schnittpunkt der Innenfläche 26 und der Flanke 20 des entstehenden Gewindes gebildet und durch den Bereich 56 der Gewindewalzbacke oder Gewinderollbacke 52 (nach Fig. 5) geformt worden. Die Nut 7** der Gewindewalzbacke 52 entspricht dabei der Spitze 76 der Rippe Ik, Die Aussparungen 78 in der Gewindewalzbacke 52 entsprechen den Spitzen 3k des übrigen selbstsichernden Gewindes. Weil dieser Vorgang noch vor dem Härten abläuft, ist ein Erwärmen oder Erhitzen der Gewindewalzbacke oder der Gewinderollbacke 52 nicht erforderlich. Wird nur eine Walzbacke nachgearbeitet, dann entspricht die Länge der Formkante 69 des (mit Fig. 10 wiedergegebenen) Werkzeuges 60 ungefähr der "abgewickelten" Länge, d.h. der entwickelte

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Länge der nacb Fig. 3 zur Rippe Ik gehörenden Spitze 76. Für den Fall, daß beide Walzbacken oder Gewinderollbacken nachgearbeitet werden, lassen sich die umgearbeiteten Bereiche in der Längsrichtung derart anordnen, daß die von der einen Form erzeugte Rippe yon der anderen Walzbacke fortgeführt wird, so daß die Gesamtlänge der Rippen auf den beiden Grerindewalzbacken mindestens so groß ist, wie die "abgewickelte" Länge der von ihnen beim Außengewinde erzeugten Rippe Ik, Es dürfte klar sein, daß die Fläche 82 der Gewindewalzbacke 52 (Fig. 5) der Auflagefläche Zk der (mit Fig. 3 dargestellten) Rippe Ik entspricht und im Hinblick auf die unbearbeitete Flanke 84 in einem Winkel von 60° angeordnet ist. Die zur Rippe der Walzbacke 52 gehörende Spitze 68 wird von den Flächen 86 und 88 bestimmt.

Nach dem Herstellen der Rippen in der gewählten Form, am gewählten Platz und in der beabsichtigten Länge werden die bewegliche Gewindewalzbacke oder Gewinderollbacke 52, desgleichen aber auch die kürzere und ortsfeste Gewindewalzbacke oder Gewinderollbacke 54, gehärtet. Während der Schraubenherstellung wird von den Gewindewalzbacken oder Gewinderollbacken 52 und $k zunächst ein._xmal das normale Gewinde, d.h. die normalen Gewindegänge,danni· geschaffen, wenn durch Abrollen das Werkstück zwischen ihnen durchgeführt wird, dann erst wird die Form der selbstsichernden oder selbsthemmenden Gewindegänge dieser Erfindung durch eine weitere Abrollbewegung hergestellt.

Um bestimmte Formen der Rippe oder der Rippen schaffen zu kön-» nen, und zwar dann, wenn diese unter Verwendung der zuvor erwähnten Gewindewalzbacken oder Gewinderollbacken hergestellt werden, 1st es wünschenswert, daß die Fläche 82 in einem Winkel von ungefähr 60 zur Flanke 8k des nächsten benachbarten Gewindeganges 66 angeordnet wird. Vorzugsweise hat die Rippe 68 ein Volumen,

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da* dem Volumen der Nut oder der Aussparung 7^ gleich ist, was wiederum iur Folge hat, daß beim Produkt, nämlich beim Befestigungselement die gleichen Volumenproportionen entstehen· Auch dann, wenn die Rippe 63 entweder mit einem Endteil oder mit beiden Bndteilen wieder in die Schneidkante oder Formkante 66 allmählich murttckgeführt wird, werden diese Bedingungen für das Befestigungselement bei Herstellung vermittele Gewindewmlsbacken oder Gewinderollbacken erfüllt. Dann ist das Volumender aus der Flanke des unverTormten Gewindes der als seIbsichernde Schraube ausgeführten Befestigungsvorrichtung im wesentlichen gleich dem Volumen der Nut 16, und zwar aus diesem Grunde, weil die Rippe durch Verdrängung des bei der Herstellung der Nut oder der Ausparung vorhandenen Materials geschaffen worden ist.

Zur Verlängerung der Lebensdauer sind schon die verschiedensten Änderungen und Modifikationen vorgeschlagen worden« Zu den Änderungen, die die Lebensdauer verlängern sollen, gehurt die Vergrößerung des Krümmungsradius bei der Schneidkante 69 des Formings werkzeuge β 6o, das in die Gewindewalzbacke oder Gewinderollbacke gedrückt wird. Anders ausgedrücktt die Schneidkante 69 ist nicht sehr scharf, sondern eher etwas abgerundete d.h. stumpf. Dadurch wiederum wird die Form der Rippen der Außengewinde, die mit den Gewindewalzbacken gerollt oder gewalzt werden, dahingehend beeinflußt, daß diese einen entsprechend grö_ ßeren Radius haben, d.h. mit einer Rippenspitze 76, die «ine relativ stumpfe Kante hat. Die Verwendung eines größeren Radius verringert die Spannungskonzentrationen insbesondere in den Gewindewalzbacken oder den Gewinderollbacken, die für einen frühzeitigen Verschleiß viel anfälliger sind als die Schrauben oder andere mit Außengewinde versehene Konstruktionselemente, die mit den Gewindewalzbacken hergestellt werden können. Das liegt

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darin begründet, daß für eine Gewindewalsbacke bei der Herstellung von Befestigungselementen mehr als 100 000 Arbeitsvorgänge erwartet werden, und dies im Gegensatz zu der relativ kleinen Anzahl an Vorgängen bei einer Schraube, nämlich das Einschrauben und das Herausachrauben aus einem korrspondierenden Gewinde.

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Auch durch die mit Fig. 1 dargestellten intermittierenden oder unterbrochenen Hippen Ik wird die Lebensdauer verlängert, weil die Teile, die die Rippen zu formen haben, dazu neigen, die Spannungswerte zu vergrößern· Diese intermittierenden oder unterbrochenen Rippen 14 lassen sich sehr schnell mit Gewindewalzbacken oder Gewinderollbacken herstellen, die mit Hilfe eines Forinungswerkzeuges, das in der Formkante 69 nach Fig. 10 mehrere Verzahnungen 80 aufweist in der Form geändert und modifiziert werden,

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was zur Folge hat,*daß in der Gewindewalzbacke eine Reihe von diskontinuierlichen Vertiefungen erzeugt werden«

Eine andere Möglichkeit, die Lebensdauer einer Gewindewalzbacke oder einer Gewinderollbacke au verlängern, besteht darin, daß die äußeren Enden der Formkante 69 des Formungswerkzeuges, das in die Gewindewalzbacke eingedrückt wird, angeschrägt werden· So erzeugt, wie dies aus Fig« IO ganz besonders hervorgeht, das Flächenrelief im Formungswerkzeug einen Eindruck, dessen Enden, d.h. dessen Extremitäten, eine allmählich größer werdende Tiefe aufweisen* Das aber bedeutet, daß Oberflächen mit Außengewinde, die unter Anwendung dieser Gewindewalzbacken erzeugt werden, Rippen haben die allmählich in die Flanken, aus denen sie hervorstehen, übergehen, was wiederum zur Folge hat, daß ein Zerkratzen des korrespondierenden Innengewindes verringert wird. In diesem Falle würden die scharfen Kanten aus Fig. 9 derart geändert werden, daß sie zu glatten Übergängen in die

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standardmäßige Gewinde-Ausführung werden· Als Resultat werden ganz allgemein gesprochen die voreilenden und/oder nacheilenden Snden der Rippe oder der Rippen des selbateichernden Gewindes ganz allmählich in die Flanke zurückgeführt. Darüber hinaus werden durch die zur Formkante 69 des Werkzeuges 60 gehörenden Verzahnungen 80 Rippen des selbstsichernden Gewindes geschaffen, die in einzelne Abschnitte unterteilt sind, wobei zumindest die voreilenden und nacheilenden Enden der ersten und letzten Rippenabsohnitte Jeweils allmählich in die Flanke übergehen.

Vie bereits erwähnt, ist es zu gewissen Problemen dann gekommen, wenn die vorerwähnten selbstsichernden Gewinde-Ausführungen in Gewindebohrungen von Gußstücken eingeschraubt wurden . Insbesondere für diesen Zusammenhang gilt, daß Bohrungen in Gußstücken häufig auf Übermaß hergestellt werden, so daß die Innengewinde solcher Bohrungen nicht voll ausgeformt sind,in der Richtung nach innen. Damit aber sind für derartige Anwendungsfälle Rippen-Ausführungen, bei denen die Rippe in der Nähe der Gewindewurzel oder in der Nähe der Kerndurchmessers angeordnet ist, nicht so wirkungsvoll wie solche Rippen-Ausführungen, bei denen die Spitze oder der Außenrand der Rippe mit der übrigen Gewindespitze oder mit der Spitze des normalen Gewindes im wesentlichen in gleicher Höhe liegt. Bei der eigens für diese Situation entwickelten Gewindeausführung nach Fig. 11 liegt die Rippe 102 etwas höher als die Spitze des übrigen oder des normalen Gewindes, also die Spitze 104. Zu erkennen ist auch, daß zur Rippe die Auflagefläche IO6 - und zwar in der bereite zuvor erörterten Veise - gehört, so daß die im Zusammenhang mit der Funktion der Auflagefläche 2k der Ausführung nach Fig.3 erörterten Vorteile gegeben sind.

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Auch die Gewindestruktur 100 aus Fig. 11 kann unter Verwendung der mit Flg. 7 und Flg. 8 dargestellten Gewindewalzbacken oder Gewinderollbacken hergestellt werden, wobei die mit Fig. 12 wiedergegebene Querschnittform der Gewinderollbacke, d.h. die Querschnittsform 110, komplementär zur Gewindestruktur 110 nach Fig. 11 ausgeführt ist.

Entsprechend den vorerwähnten Gewindewalzbacken oder Gewinderollbacken, kann auch die Gewindewalzbacke 110 zunächst einmal auf konventionelle Weise mit konventionellen Formkanten an der Arbeitsfläche hergestellt werden. Noch vor dem Härten wird an der Ausführung des Gewindewalzbacken-Querschnittes unter Anwendung des Ferkzeuges 112, das mit Fig· 13 im Querschnitt, mit Fig« Ik aber in der Seitenansicht dargestellt ist, eine Änderung herbeigeführt. Zum Werkzeug 112 gehört ein Formblatt oder ein Schneidenblatt. 11^, mit dem auf der Gewindewalzbacke 110 die geänderten und modifizierten Nutformen Il6 erzeilt werden, die ihrerseits wiederum die mit Fig. 11 dargestellte Rippen-Ausführung herstellen. Die Enden 118 und 120 des Schneidenblattes Il4 sind von den Kanten des zum Schneidenblatt Il4 gehörenden Hauptteiles aus abgerundet, was wiederum zur Folge hat, daß auf der Gewindewalzbacke bei der Nut oder Aussparung 116 abgeschrägte Enden entstehen, die ihrerseits wieder eine Rippe 102 erzeugen, die an Jedem Ende allmählich in die Flanke übergeht« Die Breite der Werkzeugschneide 114 ist in typischer Weise so gehalten, daß sie ungefähr gleich der "abgewickelten" Länge einer einzigen Windung des Gewindes auf der Schraube ist, die im Querschnitt mit Fig. 11 dargestellt wird. Wie nachstehend noch zu erörtern sein wird, kann die Walzbacke 110 aber auch unter Anwendung anderer Verfahren hergestellt werden«

Fig. 15 seigt nun das Gewinde IQO aus Fig. 11 nach dem Einschraub

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In ein komplementäres Innengewinde in einem Gußstück oder in einer Mutter 122« Die Innengewinde des Elementes 122 sind so dargestellt, daß sie in den Oberflächen 124 enden, und zwar derart, daß die Innengewinde nicht vollständig geformt werden. Dies ist ein Problem, das - wie zuvor erwähnt - häufig dann vorkommt, wenn in einem Gußstück Bohrungen im Übermaß gebohrt worden sind, wenn schließlich diese Bohrungen durch Bohren mit einem Gewinde versehen worden sind. Vie aus Fig. 15 zu erkennen ist, liegen die Rippen 102 an den Planken der zum Innengewinde gehörenden Gewindegänge an, und zwar beim Innengewinde des Konstruktionselementes 122, und sind trotz der Übermaßbohrung, die an den Flächen 124 endet, und trotz des Fehlens von vollständig ausgeformten Inengewindegängen in der Durchführung ihrer Sicherungefunktion voll wirksam. Ähnlich wie bei Flg. k ist aus dem Vergleich von Fig. 15 mit Fig· 11 zu erkennen, daß es sowohl zu einem 'Zusammendrücken und zu einem Verbiegen der Rippe 102 kommt, wobei die Auflagefläche 106 eine Beschädigung des Innengewindes in einem Konstruktionselement oder in einer Mutter 122 verhindert. Der Vollständigkeit halber zeigt nun die mit Fig. 16 gegebene perspektivische Darstellung die Schraube nach Fig. 11 und Fig. 15 nach dem Einschrauben in ein Konstruktionselement oder in eine Mutter 122 mit einem unvollständigen Innengewinde, d.h. mit Innengewindegängen, die nicht vollständig ausgeformt sind. Aus Fig. 16 ist der allmähliche Übergang der Rippen in die Flanke der Gewindegänge klar zu erkennen«

Bei Fig. 17, Flg. 18 und Fig. 19 handelt es sich um Zeichnungen, die von der Mattscheibe eines Profilprojektors bei der Untersuchung tatsächlich vorhandener Schraubengewinde gemacht worden sind, bei denen die Rippen im wesentlichen über der Teilungslinie 27 des Gewindes angeordnet waren und auch eine gute Sicherun

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bei unvollständig geformten Innengewinden ermöglichen, beispielsweise bei dem Innengewinde der Mutter 122 aus Fig. 15· Den Gewindequerschnitten nach Figo 17» Fig® 18 und Fig« 19 sind gestrichelt« Linien überlagert· Diese gestrichelten Linien stehen für das unverformte Gewinde, für dis Mittellinie 1.6k des unverformten Gewindes, für die Kerndurchmesserlinien und für die Steigungslinien 27 des Gewindes· In Fig. 17, Fig, 18 und Fig.19 ist die Sicherungsrippe Jeweils mit den allgemeinen Hinweiszahlen 126, 126' und 126" gekennzeichnete Xn diesem Zusammenhang sei ganz besonders auf den breiten Flächönbereich der wirklichen Auflageflächen 128, 128« und 128" der Rippen in den drei Darstellungen hingewiesen· Ein anderes wesentliches Merkmal dieser Ausführungsbeispiele ist die breite und offene Spiralnut l6 mit den breiten Bodenbereichen 130, 130' und 130", die bei diesen drei Aueführungsbeispielen zwischen der Spitze der Rippe 76 und der Spitze des übrigen Gewindes geformt worden ist· Zu erkennen ist auch, daß die Spitze 76 der Rippe und die Spitze 3k des übrigen unverformten Gewindes im wesentlichen, in der Höhe gleich sind, wobei die Rippenspitze in manchen Fällen etwas höher liegen kann als die Spitze des übrigen Gewindes, in manchen Fällen aber auch etwas niedriger« Die mit Fig. 17, Fig. 18 und Fig« 19 angegebene Höhe steht für den Abstand zur Achse der Schraube, weil die Darstellungen als Querschnitte durch eine Bolzenschraube, d«h« als Außengewinde,interpretiert werden, wenn auch das gleiche Prinzip für Innengewinde Anwendung finden kann«

Fig· 20 zeigt nun eine andere Ausführung der Rippe, bei der ein Außengewinde mit einer Rippe I36 und einer normalen Gewindespitze 138 versehen wird· Die Wurzeln oder die Kerndurchmesser l40 und 1^2 nahe einem Gewindegang und die folgenden Umrisse

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oder Umrißlinien Ikk und Ik6 der benachbarten Planken sind auf Jeder Seit· des Gewindeganges mit dor Rippe 136 versehen. Die Form der mit Flg. 20 wiedergegebenen Rippe ist von besonderem Interesse, weil zu ihrer Herstellung eine Gewindewalzbacke verwendet wird, bei der die Rippenform in die Walzbackenstruktur eingeschliffen wird, nicht aber vermittele eines Werkzeuges hergestellt wird, beispielsweise vermittele des Werkzeuges 60 aus Fig. 6 und Fig· 10 oder des Werkzeuges 112 aus Fig. 13 und Fig. Ik _Λ Entsprechend dem normalen Walzbackenverfahren werden die üewindewalzbacken oder Gewinderollbacken, beispielsweise die mit Fig« 7 und Fig· 8 dargestellten Walzbacken, durch einen Schlelf vorgang hergestellt, bei dem die Nuten und Ausnehmungen durch ein» entsprechend geformte Schleifscheibe in die Oberfläche der Gewindewalzbacke eingeschliffen werden. Dazu wird die Schleifscheibe durch eine Schleifscheiben-Formrolle in die entsprechende Form gebracht· Somit sind zur Herstellung einer Gewindewalzbacke oder einer Gewinderollbacke der mit Fig. 7 und

Fig. 8 gezeigten Ausführung die nachstehend angeführten Einzelschritte erforderlichι Zuerst ist einmal eine Formrolle mit der entsprechenden Form herzustellen« Dann ist die Oberflächenform der Schleifscheibe durch Anlegen der Formrolle in Übereinstimmung mit bekannten Schleifverfahren zu verändern. Schließlich sind die Arbeitsflächen der Walzbacken, beispielsweise jener nach Fig« 7 und Fig· 8_f so zu schleifen, daß die für das Walzen oder für das Rollen der Schraubengewinde gewünschte Form entsteht· Zum Schluß werden dann die Gewinde unter Verwendung der Gewindewalzbacken oder Gewinderollbacken in der zuvor beschriebenen Weise gewalzt oder gerollt.

Interessant ist die Serie der komplementären Formveränderungen, die bei diesem Prozeß beobachtet werden kann. Zunächst wird auf

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Oberfläche der Gewindewalzbacke oder der Gewinderollbacke der endgültige Querschnitt als Komplementärform des Gewindequerschnittes der Schraube hergestellt. Zweitens hat die Schleifscheibe auf ihr-er Oberfläche die Komplementärform der Gewindewal zbacke und würde somit auch einen Querschnitt haben, der dem Gewindeqüerschnitt der Schraube entspricht. Drittens hat die Abzugsrolle oder die Formrolle zum Herrichten der Schleifscheibe eine der gewünschten Schleifscheibenform komplementäre Form und damit eine Querschnittsanordnung die der Querschnitts form der Gewindewalzbacken oder der Gewinderollbacken entspricht.

Was nun Fig. 20 betrifft - und zwar mit der rechten Seite nach oben - könnten das Gewinde und die Ausführung der Rippe für den Querschnitt der Schraube stehen, desgleichen aber auch für den Querschnitt der Schleifscheibe. Andererseits aber,bei Umkehrung der Oberseite nach unten, könnte Fig. 20 für die Querschnitt sau sführung der Schleifscheibenformrolle oder der Schleifscheiben-Abzugsrolle und für die Querschnittsausführung der Gewindewalzbacke stehen.

Die mit Fig. 20 wiedergegebene Ausführungsform der Rippe könnte bei allen Gewindegängen, d.h. bei den Formkanten 62 und 66 der Gewindewalzbacke Anwendung finden. In diesem Falle könnte die gesamte Oberfläche einer flachen Gewindewalzbacke oder einer flachen Gewinderollbacke mit Formkanten in komplementärer Ausführung versehen sein. In alternativer Weise könnte nach einigen Normalgewinden der Schraube nur der restliche Teil der Schraube (und der Gewindewalzbacke) mit einer Rippe versehen sein.

Laut Darstellung aus Fig. 20 liegt die Spiralnut 16 mit ihrem Bodenteil I50 ungefähr in der Mitte zwischen der Spitze 79 der Rippe I36 und der Steigungslinie I58. Für einige Anwendungsfälbeispielsweise für selbstsichernde Schrauben in Gewindelöchern

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Von AluminiumgußstUcken sollte, um ein Pestfressen in dem relativ weichen Aluminium zu vermeiden, die Rippe eine grlßere Elastizität und eine geringere Festigkeit haben. PUr diese besondere Anwendungsform kann die Spiralnut den mit der gestrichelten Linie 152 in Fig. 20 dargestellten Querschnitt annehmen.

Xm Vergleich zur Verwendung eines FormungsWerkzeuges bei einer standardmäßigen und flachen Gewinderollbacke weist die Verwendung einer Schleifscheiben-Formrolle oder einer profilierten Schelifscheiben-Abzugsrolle und einer Schleifscheibe mit der gewünschten Rippenform mehrere Vorteile auf. Einer dieser Vorteile liegt darin, daß es möglich ist, eine Gewinderollbacke in genau der gewünschten Form herzustellen, ohne daß es zu schwachen Stellen in der Gewinderollbacke kommt, die dann aufkommen könnten , wenn die Formänderung bei der Gewindewalzbacke unter Verwendung der Formungswerkzeuge nach Fig. 6, Fig. 10 , Fig. und Fig. Ik vorgenommen würde. Wenn bei Verwendung der Formungswerkzeuge übermäßige Materialanteile der flachen Cowindeflanke oder der Gewindewurzel weggedrückt werden, dann kann die Gewindewalzbacke derart geschwächt werden, daß eine Verkürzung der Lebensdauer die Folge ist. Werden die Gewindewalzbacken oder die Gewinderollbacken von Anfang an auf die gewünschte Form geschliffen, dann lassen sich diese Probleme vermeiden. Weiterhin kann die Rippe aus Fig. 20 derart ausgeführt werden, daß die Breite der Auflagefläche lh& größer ist als die Breite der Auflagefläche I06 nach Fig. 11, ohne daß dabei eine ungebührliche Schwächung der Gewindewalzback befürchtet werden muß.

Statt der als Flachwerkzeuge ausgeführten Gewindewalzbacken oder Gewinderollbacken zur Herstellung von Gewinden werden für Schraubenrohlinge mit größerem Durchmesser oft auch kreisförmige Gewinderollköpfe verwendet. Diese Gewinderollköpfe lassen

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sich auf die richtige Form schleifen und können dann zur Herstellung der Selbsthemmrippen oder der Selbstsicherungsrippen bei Werkstücken mit größerem Durchmesser herangezogen werden« Natürlich war es nicht möglich die mit Fig. 6, Fig. 10, Fig. 13 und Fig. Ik dargestellten Werkzeuge zur Herstellung der gewünschten Form bei den kreisförmigen Gewinderollköpfen zu verwenden. Damit aber hat die Verwendung der Schleifscheiben-Formrolle oder der profilierten Schleifscheiben-Abzugsrolle den Bereich der Schraubengewinde erweitert, bei denen die neuartige Form der Rippe leicht herbeigeführt werden kann.

Nachstehend sei nun die Gewindeform nach Fig. 20 ausführlich beschrieben und erörtert. Der Außendurchmesser des Gewindes wird durch die Linie 15^ dargestellt, die die umhüllende zylindrische Ebene symbolisiert. In entsprechender Weise wird der Kerndurchmesser des Gewindes durch die Linie I56 wiedergegeben.Die Mittelebene der Gewindewurzeln oder der Gewindeansätze 1^0 und lh2 der Gewindestruktur wird mit den ^^strichelten Linien I60 und 162 gekennzeichnet, während für die Hittelebene des normalen Gewindes, d.h. des Ursprungsgewindes, die Linie l6h steht. Die rechte Flanke I66 des Gewindes ist nicht geändert worden und hat somit noch die normale Gewindeform mit einer normalen Neigung von 30 zur Mittellinie ±6k des Gewindes. In entsprechender Weise bilden auch die andere Fläche der Gewindespitze I38 und die beiden Flächen der Rippe 136, darin eingeschlossen die Auflagefläche 148 (unter Vernachlässigung der kleinen Ebene) mit der Linie l6k einen Winkel von 30°. Die Bodenwandung I68 der Rippe I36 ist bei einem Winkel von 5° zu einer durch die Linie 160 symbolisierten Ebene etwas steiler, wobei die Linie I60 senkrecht zur Schrauben;;achse geführt ist. Alle Ausführungsbeispiele nach Fig. I7 bis Fig,

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haben darin «in gemeinsames Merkmal, daß der Boden der zwischen der Rippe und der Gewindespitze geformten Nut 16 in seinem Zentralbereich flach ist» Ebenfalls dargestellt und am besten aus Fig · 20 au erkennen ist, daß die Spitze 79 der Rippe IJ6 vor dem Einschrauben in ein korrespondierendes Gewinde dann ungefähr die gleiche Distanz aufweist, wenn sie in der Querebene l60 in axialer Richtung durch die Gewindewurzel lUO gemessen wird, desgleichen aber auch in der Querebene durch die Spitze des Gewindes, d.h. in der Querebene l6k. Darüber hinaus schneidet der Querschnitts-Öffnungswinkel der Nut 16 die Querebene l6h_f die den Mittelteil des Gewindes bestimmt·

Wegen der Tatsache, daß laut Darstellung in Fig. 20 die rechte Flanke 166 des Schraubengewindes mit einer Normalgewindeform identisch ist, werden die Spits· 138, aber auch die Spitze Jk in den anderen Darstellungen, als "Spitze des Restgewindes" oder als "Spitze des übrigen nichtverformten Gewindes" bezeichnet, obgleich sie unter Anwendung irgendeines der vorerwähnten Verfahren geformt werden mag«

Der Vollständigkeit halber kann erwähnt werden, daß, um für die verschiedensten und bestimmten Anwendungsfälle eine maximale Lebensdauer zu erreichen, die verschiedensten Wärmebehandlungsverfahren Anwendung finden.

Fachleute sollten wissen, daß für die verschiedenen oder unterschiedlichen Abmessungen der mit Gewinde versehenen Oberflächen eine Änderung der Winkel und der Anordnung der Rippe oder der Rippen erforderlich ist·

In Würdigung dieser Erfindung im Vergleich mit Schraubbefestigungsvorrichtungen früherer Ausführungen wird erneut hingewiesen auf: dae U.S.J-Patent Nr. 3·517·717, mit dem eine relativ dünne Rippe beschrieben wird; auf eine frühere Entwicklung eines

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Befestigungselementes mit einem selbstsichernden Gewinde, zu dem eine realtiv dicke und massive Rippe gehört - dieses Befestigungselement wird mit der US-Patentanmeldung Nr. 26.529 beschrieben, desgleichen aber auch unter der Überschrift "New Thread Form" (Neue Gewindeform) in Product Engineering vom Januar 1971 auf den- Seiten 57 bis 68. Verwiesen wird aber auch auf das U.S.-Patent Nr. 2.301.181, das eine selbstsichernde Gewindeausführung mit Druckdeformation zeigt. Es ist bereits erwähnt worden, daß der Sektor der Befestigungselemente mit selbstsichernden Gewinden sich mit bestimmten Problemen zu befassen hat. Zu diesen Problemen gehören: (l) Herstellung eines relativ kostengünstigen Befestigungselementes, das als Schraube ausgeführt ist. (2) Gewährleistung eines niedrigen Verhältnisses zwischen Anzugsmoment und Lösemoment nach mehrmaligen Gebrauch. (3) Anpassung der verschiedensten korrespondierenden Gewinde der unterschiedlichsten Abmessungen gemäß den Produktionstoleranznormen für die Massenproduktions von Muttern und Schrauben, (k) Nach Möglichkeit Herstellung eines sβIbsthemmenden oder selbstsichernden Gewindes, das die Verwendung relativ harter selbstsichernder Schraubbefestigungselemente mit weicheren korrespondierenden Gewinden ermöglicht, und zwar derart, daß die selbstsichernden Gewinde in Zusammen hang mit korrespondierenden Gewinden in Aluminium-oder Zinkspritzgußrohlingen beispielsweise Verwendung -finden könnten, ohne daß das korrespondierende Gewinde angefressen, extrudiert oder sonstwie verändert wird, d.h. das korrespondierende Gewinde der Gewindebohrung.

Von Interesse ist die Boschreibung des US-Patentes Nr. 2.301.181 für ein Gewinde, das zum Zwecke der Selbsthemmung oder der Selbstsicherung mit VorSprüngen und Ausnehmungen an der Flanke des Ge-

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windes versehen ist· Bei der dort dargestellten und beschriebenen Schraube werden aber nur Druckk räfte wirksam. Weil nun aber die Biegung oder die Durchbiegung ein wichtiger Faktor dieser Erfindung zur Erzielung einer hohen Elastizität ist« ist ein resultierende geringes Momentenverhältnis nicht vorhanden.

Im Vergleich zu den früheren Rippenstrukturen nach US-Patent Nr. 3.517.717, nach der U.S.·Patentanmeldung Nr. 26.529 und nach dem zuvor erwähnten Artikel in Product Engineering bietet die Schaffung einer Auflagefläche einen weiteren Vorteil, der sich bei Anwendungsfällen als sehr nützlich erweist_t in denen mit weicheren Metallen gearbeitet wird, der sich aber auch bei der Anpassung auf die beträchtlichen Schwankungen in den Abmessungen der Konstruktionselemente mit korrspondierendem Gewinde als sehr nützlich erweist. In diesem Zusammenhang sei ganz besonders darauf hingewiesen, daß diese Erfindung für <sich die Schaffung von Auflageflächen beansprucht, die sich parallel zum Originalgewinde und dessen Flanke erstrecken und dabei im Oberflächenbereich den ersten Flächen-Flächen-Kontakt mit dem korrespondierenden Gewinde herstellen. Die Schaffung der Auflageflächenzone unterscheidet sich vom Linienkontakt der Sicherungsrippen früherer Ausführungen und erzeugt eine Druckdeformation ohne Anfressen oder Metallwognahme auch dann,wenn in relativ weichere Innengewinde eine härtere Schraube mit Selbstsicherungsrippe oder Selbstsicherungsrippen eingeschraubt wird« Dies ermöglicht eine beträchtliche druckelastische Verformung der Rippe in Kombination mit einer elastischen Durchbiegung der Rippe für den Fall von stramm sitzenden Gewinden, dies ermöglicht aber auch einen geringern Verformungsgrad aufgrund der Druckkraft im Falle von lose sitzenden Gewinden, im-'

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mer----jedoch in Verbindung mit der notwendigen elastischen Durchbiegung oder Biegung, um das gewünschte geringe Verhältnis zwischen erstem Anzugsmoment und endgültigem. Lösemoment nach mehrmaligen Ein-und Ausschrauben zu erreichen«

Die Verwendung einer offenen Spiralnut in Kombination mit der Auflagefläche leistet einen beträchtlichen Beitrag für die verbesserte Wirkung der Druckdeformation und der elastischen Deformation und ermöglicht wegen der Verwendung von stärkeren Formkanten bei der Herstellung der vorerwähnten Nuten auch noch eine beträchtlich längere Lebensdauer der Gewindewalzbacken oder der Gewinderollbacken·

Die Verwendung einer Auflagefläche an der Rippe, die sich oberhalb der Steigungslinie der Gewindegänge befindet, desgleichen aber auch die Verwendung einer Rippenspitze, die in der Höhe vergleichbar der Spitze des übrigen Gewindes angeordnet ist, ist auch vorteilhaft, und zar insbesondere dann, wenn man es mit unvollständig auageforaten Gewinden oder Gewindegängen zu tun hat«

Was die einzelnen Abmessungen betrifft, so zeigt die Zeichnung daß der eingeschlossene Winkel an der Spitzo der Selbsthemmrippe oder der Selbstsicherungsrippe in der Größenordnung von ungefähr 55 bis 100 liegen sollte, vorzugsweise aber¹ in der Größenordnung von 60 bis 90 -. Auch die Innenfläche der Rippe sollte am Boden der Spiralnut einen beträchtlichen Winkel bilden, oder aber die Nut sollte zwei Seitenwandungen und einen Boden haben und so von Natur aus offen sein, nicht aber geschlossen, wie dies bei vielen Ausführungsbeispielen nach US.-Patent Nr. 3.517.717 der Fall ist. Darüber hinaus sollte zwischen der Spitze der Kippe und der Gewindeflanke ein guter Abstand vorhanden sein, vorzugsweise derart ,daß die Spitze der Rippe die halbe

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Distanz der normalen Gewindespitze, d.h. der Originalgewindespitze, zur benachbarten Gewindewurzel Hat. Diese Zuordnung sind nützlich zur Erzielung einer glatten Druck-und Biegedeftektion, die für eine gute Selbsthenunwirkung oder Selbstsicherungswirkung wichtig ist«

Fachleute werden erkennen, daß mit dieser Erfindung eine selbstsichernd e Schraubbefestigung geschaffen wird, die nur ein geringes Anzugsmoment erfordert und dabei eine Beschädigung der korrespondierenden Gewinde vermeidet. Diese Schraubbefestigung laßt sich darüber hinaus auch noch billig und kostengünstig herstellen· In entsprechender Weise werden die Erfahrungen mit den Gqwindewalzbacken oder Gewinderollköpfen zeigen, daß sie für einen Langzeitbetrieb fähig sind, und dies bei Herstellung von exakten Gewinden in Übereinstimmung mit dieser Erfindung.

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Claims (1)

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   *1 -Ai-

   Litton Export Trade Corp»,
   CH 6300 Zug/Schweiz

   Patentansprüche ι

   1« Selbstsichernde Schraube mit einer oder mehreren spiralförmigen Rippen, die derart aus der Gewindeflanke herausragen, daß zwischen einer Rippe und dem übrigen Gewinde eine Nut entsteht, wobei die vorerwähnte Rippe zumindest längs einem Teil von mindestens einer Windung des Gewindes angeordnet ist. Die Rippe veranlaßt, daß nach dem Einschrauben in ein korrespondierendes Gewinde eines Konstruktionselementes die Schraube durch die Deformation der Rippe dann gesichert wird, wenn die Außenflächenbereiche der Rippe nahe der Rippenspitze mit dem korrespondierenden Gewinde in Kontakt kommt. Die seIbstsichernde Schraube dadurch gekennzeichnet, daß

   das Material der Rippe nahe den Außenflächenbereichen (24, 106, 128, I48)der Rippe (lk, 102, 126, 136)nach der Druckübertragung durch die Flanke (30) eines korrespondierenden Gewindes einer elastischen Kompression oder einem elastischen Druck, dieser normalerweise in Richtung der Außenflächenbereiche, unterworfen wird, und dies in Kombination mit der elastischen Durchbiegung oder der elastischen Biegung der Rippe (l4, 102, 126, I36), die im wesentlichen in axialer Richtung wirksam wird.

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   - A 2 -

   2« Selbstsichernde Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Außenflächenbereichen der Rippe (l4_t 102, 126, 136) um verlängerte Auflageflächen (24, 106, 128,148) nahe der Spitase (76, 77, 79) der Rippe (l4, 102» 126, 136.) handelt, die in: wesentlichen parallel zu den Oberflächenbereichen des Gewindeganges des entsprechend geformten korrespondierenden Gewinde el ententes (l22) auegerichtet ist,

   3· Selbstiohernde Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den verlängerten Auflageflächen (24, IO6, 128, 148) der Rippe (l4, 102, 126, 136) Bereiche nahe der Spitze (76, 77» 79) der Rippe gehören, deren Abstand zur Gewindewurzel oder zum Kerndurchmesser des Gewindes (70, l4o) größer ist als der Abstand zwischen dem Boden (72, 130, I50) der Nut (lö)und der Vurzal oder dem Kerndur chinese er (70, l4o) des Gewindes.

   4« Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Gewinde um das Außengewinde eines Schraubenbolzens handelt·

   5· Selbstsichernde Schraube nach Anspruch 1, Anspruch oder Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Gewinde um ein Innengewinde handelt«

   6« Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche in der Nähe der Auflagefläche (24) der

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   Rippe (l*0 in Richtung der Gewindewurzel (70) in die Flanke (3l) übergeht.

   7. Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem d©r vorerwähnten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippe oder die Rippen (lk, 102, 126, I36) mindestens über zwei aufeinanderfolgende Windungen des Gewindes hinziehen.

   8. Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der vorerwähnten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das voreilende Ende und/oder das nacheilende Ende der Rippe oder der Rippen (l4) allmählich in die Flanke (31) auslaufen,

   9. Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der vorerwähnten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (l^) diskontinuierlich oder unterbrochen ausgeführt ist.

   10. Selbstsichernde Schraube nach Anspruch 8 und Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (l^) in einzelne Abschnitte unterteilt ist; schließlich das voreilende Ende und das nacheilende Ende des ersten und des letzten Abschnittes allmählich in die Flanke (31) übergehen.

   11. Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der vorerwähnten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe öder die Rippen (lU, 102, 126, I36) einen im wesentlichen quadrilateralen oder vierseitigen Querschnitt haben.

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   12« Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der vorerwähnten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

   die oder jede Rippe (lk, 102, 126, 136) an ihrer Spitze (76, 77f 79) einen eingeschlossenen Winkel von 55 bis 100° aufweist.

   13. Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der vorerwähnten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Spitze (76) der Rippe oder der Rippen (Ik₁ 126) und die Spitze des Normalgewindes, also die Spitze (3^) jeweils den gleichen Abstand zur Gewindewurzel oder zum Kerndurchmesser (70) des Gewindes haben.

   Ik0 Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der Ansprüche

   1 bis 12,

   dadurch gekennzeichnet, daß

   die Spitze (77_f 79) der Rippe oder de^ Rippen (102, 136) weiter von der Gewindewurzel oder vom Kerndurchmesser des Gewindes (70, ΐ4θ) entfernt ist als die Spitze (lO4, 138) des übrigen Originalgewindes.

   15. Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der Ansprüche

   2 bis Ik,

   dadurch gekennzeichnet, daß

   im Hinblick auf die Planke an der gegenüberliegenden Seite der Windung des Gewindes, also die Flanke (22, 166), die Auflageflächen oder die Auflagefläche (2k, I06, 128, 1U8) einen Winkel von 60° bilden.

   16. Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der vorerwähnten Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß

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   die Nut (1.6) , die zwischen der Rippe (126) und der Spitze (3²O des übrigen Gewindes gebildet wird, einen Bodenteil in Form einer flachen Zentralzone (130, 150) hat.

   17. Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der vorerwähnten Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß

   vor dem Einschrauben in ein korrespondierendes Gewinde die Spitze (79) der Rippe (136) ungefähr im gleichen Abstand angeordnet ist, ob nun in axialer Richtung von einer Querebene (l6ö) durch die Wurzel (l40) gemessen, ob durch die Querebene (l64) der Spitze des Qriginalgewindes·

   18. Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der vorerwähnten Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß

   der Querschnitts-Öffnungswinkel der Nut (l6) die Querebene (29, l6k) schneidet, die den Mittelschnitt des Gewindequerschnittes kennzeichnet.

   19· Selbstsichernde Schraube nach irgendeinem der vorerwähnten Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet, daß

   das Volumen der aus der Flanke des unverformt.en. Qriginalgewinde hinausragenden Rippe (lh, 102, 126) im wesentlichen gleich dem Volumen der Nut (l6) ist, weil die Rippe durch das bei der Bildung der Nut verdrängte Material gebildet wird.

   20» Gewinderollbacke oder Gewindewalzbacke zur Herstellung von selbstsichernden Schrauben entsprechend irgendeinem der vorerwähnten Ansprüche* Diese Walzbacke mit mehreren und im wesentlichen keilförmigen Formkanten, die parallel

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   zueinander angeordnet sind . Diese zueinander parallelen Formkanten mit Spitzen und formenden Aussparungen zwischen zwei einander benachbarten Formkanten, wobei zumindest eine Formkante mindestens eine gerade Rippe parallel zur Formkante aufweist, wobei ein Nut zwischen einer Rippe und einer Formkante angeordnet ist, wobei die Nut eine Fläche an der Seite nahe der Formkante hat« Die Gewindewalzbacke oder die Gewinderollbacke dadurch gekennzeichnet, daü

   die Fläche (82) sich parallel zur Ebene der benachbarten Flanke (67) der Formkante (66) und zur Nut (7*0 hin erstreckt

   21« Gewindewalzbacke oder Gewinderollbacke nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Fläche (82) zur Flanke (8U) der nächsten Nachbar-Formkante (66) hin in einem Winkel von ungefähr 60 angeordnet ist.

   22· Gewindewalzbacke oder Gewinderollbacke nach Anspruch 20 oder Anspruch 21,
   dadurch gekennzeichnet, daß

   das Volumen der Rippe (68) gleich dem Volumen der Nut ist.

   23« Gewindowalzbacke oder Gewinderollbacke nach Anspruch 20, Anspruch 21 oder Anspruch 22,
   dadurch gekennzeichnet, daß

   die Rippe (68) an einem oder an beiden Enden allmählich in die Formkante (66) übergeht.

   - Ende -

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