DE2403974A1

DE2403974A1 - Vorgefertigtes, zusammengesetztes befestigungselement

Info

Publication number: DE2403974A1
Application number: DE19742403974
Authority: DE
Inventors: Richard Lee Reynolds
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1973-02-21
Filing date: 1974-01-29
Publication date: 1974-08-29
Also published as: JPS49113959A; CA979248A; SE399110B; IT1007242B; GB1405733A; FR2218497B1; DE2403974C2; JPS5718044B2; FR2218497A1

Description

DB. ing. H. NEÖENDANK · dipl.-ing. H. HATJCK · dip:l.-phys. W. SCHMITZ dipl.-ing. E. GRAALFS · dip:l.-ing. W. WEHNERT

HAMBTTHG-MtTNCHEN

: HAMBURG 36 •WEÜERWAU«

TBi. Se 74 28 UND 36 4110

TElKGH. MXGEDAFATENT HAHBTTRO MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

TEI.. 5 38 09 SS

TElEGH. NEGEOAPATENT MÜNCHEN

Hamburg, den 28. Januar 1974

ILLINOIS TOOL WORKS INC.

8501 Vest Higgins Road
Chicago. Illinois 60631/USA

Vorgefertigtes, zusammengesetztes Befestigungselement

Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes, zusammengesetztes Befestigungselement, bestdbeid aus einer gelochten .Federscheibe und einer Kopfschraube, deren ochaft sich durch, die ocheibe erstreckt und deren Kopf eine Klemmfläche mit der benachbarten fläche der scheibe bildet.

Bei gewissen herstellereeitig zusammengesetzten Schrauben und Scheiben wird die gelochte Scheibe zunächst mit dem Schraubenschaft an einem kein Gewinde aufweisenden Abschnitt unter dem Kopf zusammengefügt, worauf dann der Schaft mit Gewinde, beispielsweise durch Walzen _t versehen wird, das wenigstens am oberen jjinde einen größeren Jtipitzendurchmesser

409835/0278 - ₂ -

als das Scheibenloch aufweist, um die Scheibe vorgefertigt auf der Schraube zu halten. Bei konischen Scheiben und dem erforderlichen Spielraum bei seitlich angeordneten Gewindewalzbacken, ist es unpraktisch, das Gewinde viel über die· üj'bene des Außendurchmessers, der auf dem Schraubenschaft angeordneten konischen Scheibe hinaus vorstehen zu las^n, so daß ein nicht mit Gewinde versehener Abschnitt des Schraubbenschaftes verbleibt, wenn die Scheibe beim Anziehen der Schraube im Werkstück abgeflacht wird. Insbesondere bei dünnen Werkstücken kann dies einen ungenügenden Gewinde eingriff zur Folge haben, da keine weiteren Gewindegänge für den .eingriff mit dem Werkstück vorhanden sind. Um diesen ungenügenden' Gewindeeingriff nahe dem¹ Schraubenkopf, wenn die Scheibe festgehalten ist, zu überwinden, ist bereits vorgeschlagen, eine flache Scheibe auf dem Schraubenschaft nahe dem Kopf anzubringen und dann das Gewinde bis zur Dicke der Scheibe zu bilden. Hierdurch entsteht ein sich axial bis nahe an den Jtiopf erstreckendes Gewinde, macht- jedoch einen weiteren Arbeitsgang erforderlich, um die zuvor angeordnete Scheibe in eine konische jj'orm zu verformen, damit sie eine Haltekraft bei angezogener schraube ausübt, jüin anderer Vorschlag geht dahin, zunächst das Gewinde bis dicht an den Schraubenkopf zu bilden und dann die konische scheibe über das Gewinde zu schieben. Dies erfordert ein Scheibenloch, das größer iat als das vorgefertigte Gewinde, damit die Scheibe nahe am iLopf angeordnet werden kann, worauf dann ein weiterer Arbeitsgang erforderlich ist, um die Scheibe so zu verformen, daß das Loch im Durchmesser vermindert wird,

409835/0278 - 3 -

damit es vom Gewinde festgehalten wird, um eine vorgefertigte einheit zu bilden.

Die üirfindung betrifft ein vorgefertigtes, zusammengesetztes Befestigungselement aus einer öcheibe und einer _t3chraube, beimdem die ücheibe nahe dem schraubenkopf durch auf dem Oc^aft vorgesehenes Gewinde gehalten ist, sowie'ein Verfahren zur Bildung und Zusammenfügung eines derart zusammengesetzten Befestigungselementes.

u;in Zweck der jarfindung besteht in der öchaffung eines zusammengesetzten Befestigungselementes der zuvor beschriebenen Art, bei dem eine ..im wesentlichen genormte, konische Ji'ederscheibe verwendet wird,-die keine Verformung zum Zusammenbau und festhalten mit dem Gewindeschaft der Schraube erforderlich macht.

üiin weiterer Zweck der ürfindong besteht in der ochaffung eines vorgefertigten, zusammengesetzten Befestigungselementes aus einer scheibe und einer Schraube der zuvor beschriebenen Art, bei dem sich ein genormtes Gewinde auf dem öchraubensc^aft bis zur Unterseite der »Scheibe erstreckt, um in das. Werkstück einzugreifen, wenn die Scheibe beim Anziehen der Schraube im Werkstück abgeflacht wird.

ttin weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Befestigungselementes obiger Art, bei dem der ochaft mit einem Gewinde vorbestimmten iipitzendurchmessers unter dem Schraubenkopf versehen ist, über das die »Scheibe

_ 4 — 409835/0278

geschoben und äurc¹- ein Gewinde mit größeren opitzendurchmesser festgehalten wird, welc^ letzteres sic>i im wesentlichen über den übrigen Teil des dchaftes erstreckt.

Mn noch weiteres Ziel der .Erfindung ist darin zu sehen, ein Verfabren 2sur Herstellung eines zusammengesetzten Befestigungselemente β obiger Art vorzusehen, bei dem die Gewinde mit vorbestimmtem kleinen opitzendurchmesser zunächst auf dem Schaft hergestellt werden, um die »Scheibe aufzunehmen, worauf dann das Gewinde mit größerem opitzendurchmesser auf dem schaft hergestellt wird, um die Scheibe darauf in vorgefertigter Zusammenstellung festzuhalten.

Obige und andere Ziele der Erfindung werden aus der nachfolgenden, eingehenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich, jüs zeigen»

ii'ig. 1 eine Teilseitenansicht der üopfschraube, bevor auf dem Schaft das Gewinde gebildet ist;

jj'ig. 2 eine ähnliche öeitenansich t in der die anfängliche Bildung des Gev/indes unter dem üopf gezeigt istj

Ji¹Ig. 3 eine ähnliche Seitenansicht in der eine im »Schnitt dargestellte scheibe auf dem anfänglich hergestellten Gev/inde abschnitt angeordnet ist;

Ji'ig. 4 eine ähnliche Seitenansicht, in der das zweite Gewinde auf dem schaft mit größerem Spitzendurchmesser hergestellt ist, um die Scheibe in zuvor erfolgter Zusammenstellung mit der /schraube festzuhalten; und

409835/0278 - 5 -

jj'ig. 5 eine Jeitenansicht, in der die Zusammenstellung aus Schraube und Scheibe in einer im ochnitt,gezeigten werkBtückzusammenstellung festgezogen ist.

3s wird nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen. Der ochraubenrohling weist, wie in jfig. 1 gezeigt, ursprünglich einen nicht mit Gewinde versehenen ,jchaft 10 und einen &opf 12 auf, der verschiedene ü'ormen zur ϊ/erkzeuganaetzung haben kann, der jedoch hier als oechskant dargestellt iat. In. jj'ig. 2 ist der jöchaft 10 mit einem gewalzten Gewinde 14 entlang einer vorbestimmten .Länge des .Schaftes 10 unter der unteren jrlache des .Hopfen 12 versehen. Dieses Gewinde 14 kann zweckmäßig durch geeignete Gewinde-Walzbacken hergestellt sein und einen vorbestimmten Spitzen- und Kerndurchmesser sowie eingeschlossene jj'lankenwinkel aufweisen, worauf später noch eingegangen wird.

In. jj'ig. 3 ist eine im wesentlichen genormte konische -icheibe 16 auf der schraube angebracht, die zu diesem Zweck mit einer mittleren uffnung 18 versehen ist, deren Durchmesser Spielraum gegenüber den öpitzen des Gewindes 14 hat, so daß die Scheibedarüber hinweg in eine vorgefertigte Stellung unmittelbar unter der unteren Fläche des Jnopfes 12 geschoben werden kann. In dieser stellung der zusammengesetzten .einheit wird der übrige Teil des Schaftes 10 einem zweiten Gewindewalzvorgang unterworfen, um ein Gewinde 20 zu walzen, dessen epitzendurchmesser etwas größer als der üpitzendurchmesser des Gewindes 14 und ebenfalls etwas größer als der Durchmesser des Scheibenloches 18 ist. Auf diese Weise ist die Scheibe 16 durch das zweite

409835/0278 ~⁶~

-G-

Gewinde 20 auf dem mit Gewinde versehenen.schaft als zuvor zusammengesetzte ücheibe und ,Schraube festgehalten, ohne irgendwelche Verformungen der genormten, konischen* oc^eibe. erforderlich, zu machen, mit Ausnahme, wenn eine etwas größere' ächeibenöffnung erforderlich sein sollte, im mit opiel den Jpitzendurc^messer des ersten Gewindes 14 zu umgreifen.

Das zuvor zusammengesetzte Befestigungselement der jig. 4 kann bei einer großen Anzahl von Einbauten verwendet werden, wobei die Jiopf schraube von der genuteten, gewindeschneidenden Art sein kann oder sie kann in ein zuvor geschnittenes Gewinde eines Werkstücks eingreifen, min. solcher üinbau. ist in ulg. gezeigt, wobei das untere Werkstück 22 mit einem vorgefertigten Innengewinde 24 versehen ist, das einen vollen .eingriff mit dem Gewinde 2ü aufweist. Bei dieser Art .einbau ist ein oberes, dünneres Werkstück 26 mit einem vorgefertigten jjurchgangsloch 28 versehen, durch das das Gewinde 20 hindurchgeht, wenn es sich einer .^teilung zum .eingriff mit dem unteren werkstückgewinde 24 nähert. JUn j;est ziehen des Gewindes 20 im Werkstückgewinde 24 zieht den Schraubenkopf 12 in Anlage an den mittleren Teil der Jcheibe 16 um die uffnung 18 darin und bewirkt eine Abflachung der dcheibe in die gespannte oicherungsstellung der Jj'ig. 5, wobei das Gewinde 20 einen vollen Gewindeeingriff mit dem /ferkstückgewinde 24 hat.

Der JSerndurchmesser des Gewindes 20 sollte vorzugsweise im wesentlichen gleich dem üerndurchmesser des Gewindes 14 sein. Wie aus der ülg. 4 ersichtlich, ist der ipit zendurchmes ser A des oberen Gewindes 14 etwas kleiner als der dpitzendurch-

409835/0278 -7-

messer B dee unteren Gewindes 20, wobei der öpitzendurchmesser B eine Verriegelung für die Scheibe 16 um das Loch 18 Vierum bildet, um eine unbeabsichtigte Trennung der .scheibe und Schraube zu verhindern, während es eine freie, relative Drehbewegung zwischen den Teilen gestattet, uer kleinere iipitzendurchmesser A, gleichgültig ob die öpitzen abgeflacht sind, ergibt das Gewinde 14 mit einem größeren, eingeschlossenen ilankenwinkel U als der eingeschlossene ilankenwinkel D des unteren Gewindes 2ü. do bilden die Gewindeflanken des oberen Gewindes 14 tragende Gewindeflächen für einen gewiseen eingriff, v/i· bei λ mit dem Innengewinde 24 des Werkstücks 22, .obwohl die opitzen aes Gewindes 2U darunter enden, wobei jedoc^ die Gewinde-Walzbacken so gewählt sind, daß sie ein in wesentlichen ununterbrochenes Gewinde mit glattem übergang zwischen dem oberen und unteren Gewinde unter nur geringfügigen Abweichungen davon bilden, um den eingriff bei £» aufrechtzuv · erhalten, und so einen Grad einer vorherrschenden urehaoaentzusaiEHenwirkung mit der abgeflachten, gespannten öcheibe zu erzeugen, um einem ungev;ollten Lösen durch Vibration od. dgl. entgegenzuwirken. Während somit das Gewinde 20 unter der üibene der Außenkante der konischen ocheibe endet, erstreckt sich . das Gewinde 14 mit kleinerem spitzendurchmesser ein wesentliches Maß zum ü.opf 12 und bildet einen Gewindeeingriff, der sich bis zur jB/bene der scheibe an der mittleren öffnung erstreckt, wobei wenigstens ein einhalb oder aehr Gewindegänge unter der unteren Fläche der Scheibe liegen, wenn die Scheibe im eingebauten Zustand gespannt und in wesentlichen abgeflacht ist.

409835/0278

Claims

Cy

P at e η t a n spräche

1J vorgefertigtes, zusammengesetztes Befestigungselement, bestehend aua einer gelochten Federscheibe und einer £opfsc^raube, deren ochaft sich durch die-oc^eibe erstreckt und deren Kopf eine ülemmflache mit der benachbarten Jflache der scheibe bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (10) ein erstes Gewinde (14) aufweist, das sich angrenzend von der JLlemmfläche des Kopfes (12) über eine begrenzte axiale Länge de« Schaftee erstreckt und einen öpitzendurchmeeeer (A) hat, der frei beweglich das Loch (18) der Scheibe (16) durchsetzt, und daß ein zweites, sich entlang dem verbleibenden Teil dee iächaftea erstreckendes Gewinde (20) vorgesehen ist, dessen Jipitzendurchmesser (B) wenigstens benachbart zum ersten Gewinde etwas größer als der vorbestimmte tjpitzendurchmesser des ersten Gewindes i3t und ein Obermaß gegenüber dem Loch der Scheibe hat, um die Scheibe auf dem öchaft ia Bereich des ersten Gewindes festzuhalten.

2. .befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (16) eine Konusform hat, und daß das erste Gewinde (14) sie*¹ bis zur Jübene der Unterseite am Loch (18) der JScheibe erstreckt, o^ne die ursprüngliche ocheibenfora zu deformieren.

3. befestigungselement nac^v Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, «£aß wenigstens eineinhalb Gewindegänge des ersten Gewindes (14) sic^ bis unter die libene der äußeren Kante der

409835/0278 " ⁹ "

Unterseite der scheibe (,16) erstrecken, v/enn die beim Anziehen der och raube abgeflacht wird, um einen Gewindeeingriff (Hi) mit dem Werkstück (22) zu bilden.,

4. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Jierndurchmesser des ersten und zweiten Gewindes (14 bzw. 2u) im wesentlichen gleich sind, während der eingeschlossene i'lankenwinkel (G) des ersten Gewindes (14) größer als der (i)) des zweiten Gewindes (20) ist.

5. Befestigungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (16) eine üonusform hat, und daß das erste Gewinde (14) sich ein ausreichendes Maß entlang dem Schaft (10) erstreckt, um wenigstens eineinhalb Gewindegänge unter der übene der äußeren iiante der Unterseite der Scheibe' vorzusehen, v/enn die Scheibe beim Anziehen der schraube abgeflacht wird, um einen Gewinde eingriff (iü) mit dem Werkstück (22) zu bilden.

b. Verfahren zur Bildung eines zuvor zusammengesetzten · Befestigungselementes, das aus einer gelochten federscheibe und einer Kopfschraube besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein erstes Gewinde über eine begrenzte Länge des «Schaftes angrenzend am Hopf mit einem öpitzendurehmesser hergestellt wird, der kleiner ist als der Lochdurchmesser der ücheibe, daß dann die Scheibe auf den och aft geschoben wird, *obei das exste Gewinde sich frei durch das /Scheibenloch erstreckt, worauf entlang dem verbleibenden, ΐβίΐ des

- 10 409835/0278

Schaftes ein zweites Gewinde gebildet wird, dessen dpitzendurchnesser wenigstens angrenzend am ersten Gewinde groiier ist als der vorbestimmte opitzendurchmesser des ersten Gewindes und ein Übermaß gegenüber dem Loch der ocheibe bildet, um die beweibe auf dem oc^aft im Bereich des ersten Geindes festzuhalten.

7. verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gewinde mit einen kleineren, eingeschlossenen .b'lankenwinkel als der des ernten Gewindes hergestellt wird.

8. verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Gewinde mit im v/esentlichen gleichen nerndurchmessern hergestellt werden.-

9. Verfahren nac^ Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gewinde mit einer Länge hergestellt wird, die sich bis unter die .ebene der Außenkante der Unterseite der Scheibe erstreckt.

10.' Befestigungselement nac^ Anspruch 1, in Kombination mit einem gelochten Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstückloch ein voll mit dem zweiten Gewinde (2U) übereinstimmendes Gewinde (24) über die ganze Lange des gegenseitigen eingriff3 aufweist, und daß die Gewindeflanken des ersten Gewindes (14) einen urehmomentverbindungseingriff mit den Werkstückgewinde bilden.

409835/0278

Leerseite