DE3812720A1 - Gewinde fuer eine selbstverspannende schraubverbindung - Google Patents
Gewinde fuer eine selbstverspannende schraubverbindungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gewinde für eine selbstverspannende
Schraubverbindung und ein Werkzeug zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Gewindes.
Jede Schraubverbindung weist wegen unvermeidlicher Herstellungstoleranzen
ein Spiel zwischen den in Eingriff miteinander stehenden
zugeordneten Gewindegängen auf. Wenn die Verbindung durch eine
Kraft belastet wird, bewirkt das Spiel zwischen den Gewindegängen
einen Schlupf der beiden durch die Schraubverbindung miteinander
verbundenen Teile. Erst wenn der Schlupf eingetreten ist, kann eine
Kraft übertragen werden.
Soll die Schraubverbindung Kräfte kraftschlüssig übertragen - wie das
bei Bewehrungsstab-Stößen unabdingbar ist - muß der Schlupf vor
Einleitung einer Kraft beseitigt sein. Dies geschieht in der Regel durch
Kontern. Dabei werden die tragenden Flanken einander zugeordneter Gewindegänge
kraftschlüssig aufeinandergepreßt. Es gibt jedoch Schraubverbindungen,
bei denen das Kontern nicht zuverlässig möglich ist, der
Schlupf jedoch trotzdem beseitigt sein muß, um die Verbindung kraftschlüssig
belasten zu können. Derartige Schraubverbindungen sind z. B.
Schraubmuffenverbindungen von Bewehrungsstäben mit auslaufenden
Stabendgewinden.
Bei Schraubmuffenverbindungen von Bewehrungsstäben wird die Muffe
auf gegen den gewindefreien Stabteil auslaufende Stabendgewinde der
Bewehrungsstäbe aufgedreht. Bei einer Ausführungsart nach der
DE 31 41 928 ist ein Gewinde mit im Endbereich konisch wachsendem
Außendurchmesser auf ein mit konisch wachsendem Außendurchmesser
geschälten Gewindeendbereich aufgerollt. Dadurch wird eine Verbesserung
der Tragfähigkeit der Muffenverbindung erreicht. Die Muffe
wird dort mit Gewalt auf die beiden Stabenden aufgedreht. Dabei
schneiden sich die ersten Gänge des Muffengewindes etwa mittig zwischen
den Gewindegängen in den konisch im Durchmesser wachsenden
Kern im Auslaufbereich des Stabendgewindes ein und verklemmen sich
in dieser Stellung. Der Ausgleich des Spiels durch Kontern ist dadurch
nicht mehr möglich, obwohl die Stabendgewinde soweit in die Muffe
eingedreht werden, bis die Stirnflächen der Stäbe sich berühren. Der
erwünschte Kontereffekt bleibt aus. Wird dann die Schraubverbindung
belastet, muß die gesamte Stabkraft von den wenigen, durch das Einschneiden
miteinander kraftschlüssig verbundenen Gewindegängen im
Auslaufbereich des Stabes und am Beginn der Muffe übertragen werden.
Dabei werden diese Gewindegänge überlastet. Das Material verformt
sich plastisch und bewirkt einen Schlupf, eine relative Verschiebung
der beiden Verbindungsteile zueinander in Stablängsachse, die beendet
ist, wenn alle zugeordneten Gewindeflanken von Stab- und Muffengewinde
aneinander anliegen und an der Kraftübertragung mitwirken. Erst
dann wird eine Zugkraftübertragung kraftschlüssig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraubverbindung so weiterzubilden,
daß das Spiel zwischen den Verbindungsteilen vor Einleitung
der Kraft bei der Herstellung der Verbindung beseitigt wird, so daß bei
Einleitung der Kraft kein Schlupf mehr eintreten kann.
Die Aufgabe wird durch ein Gewinde gelöst, wie es im kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 beschrieben ist. Bevorzugte Anwendungen des
erfindungsgemäßen Gewindes bei Schraubmuffenverbindungen von Bewehrungsstäben
sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben.
Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße sich selbst verspannende
Gewindeausbildung jedoch bei allen üblichen Schraubverbindungen
möglich und mit den üblichen Verfahren - Aufrollen und Schneiden -
herstellbar.
Ein Werkzeug, zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Gewindes, vornehmlich
eines auf das geschälte Ende eines Bewehrungsstabes aufgerollten
Gewindes, ist in Anspruch 4 beschrieben.
Das erfindungsgemäße Gewinde bietet bei Schraubmuffenverbindungen
von Bewehrungsstäben nach der DE 31 41 928 außer der Beseitigung
des Schlupfes noch einen weiteren Vorteil: Um die optimale Tragfähigkeit
der Muffenverbindung zu erreichen, muß das auslaufende
konische Gewinde der Stäbe möglichst tief in die Muffe hineingedreht
sein. Zum Ausgleich möglicher Toleranzen muß die Muffe entsprechend
länger ausgebildet werden. Es wird dann in Kauf genommen, daß eine
Lücke zwischen den Stirnflächen der beiden zu verbindenden Stäben
bleibt, d. h. Kontern der Stirnflächen der beiden Stäbe zur Begrenzung
des Schlupfs ist nicht möglich.
Bei der bekannten Schraubverbindung hatte die Begrenzung des
Schlupfs und damit das Kontern der Stirnflächen Vorrang. Auf das
Erreichen der optimalen Tragfähigkeit mußte damit verzichtet werden.
Die erfindungsgemäße Verbindung beseitigt den Schlupf, ohne daß das
Kontern der Stirnflächen der Stäbe erforderlich ist. Die Stäbe können
daher immer mit der für die Tragfähigkeit optimalen Tiefe eingedreht
werden.
Die Erfindung wird durch die Fig. 1 bis 3 erläutert.
Fig. 1 zeigt das Schema einer bekannten Schraubmuffenverbindung,
bei der die Stabendgewinde 4 der Bewehrungsstäbe 3, die im
Auslaufbereich 6 mit konisch wachsendem Gewindeaußendurchmesser
7 auf ein im Auslaufbereich mit konisch
wachsendem Stabdurchmesser 5 geschältes Stabende aufgerollt
sind, mit Gewalt in das Gewinde 2 der Muffe 1 eingedreht
und mit den Stirnflächen 8 gegeneinander gekontert sind.
Dabei bewirkt das zwischen den miteinander in Eingriff
stehenden Gewinden 2 und 4 vorhandene Spiel 9 bei
Zugbelastung der Stäbe 3 einen unerwünschten Schlupf. Bei
dieser Schraubmuffenverbindung haben alle Gewindegänge die
gleiche Ganghöhe 10.
Fig. 2 zeigt das Schema einer erfindungsgemäßen Schraubmuffenverbindung,
bei der die erfindungsgemäß ausgebildeten Stabendgewinde
11 der Bewehrungsstäbe 3, die im Auslaufbereich
12 mit konisch wachsendem Gewindeaußendurchmesser 13 auf
ein mit im Auslaufbereich konisch wachsendem Stabdurchmesser
15 geschältes Stabende aufgerollt sind, mit Gewalt in
das Gewinde 2 der Muffe 1 eingedreht sind. Bei der
erfindungsgemäßen Ausbildung des Stabendgewindes 11
weisen die zuletzt in Eingriff kommenden Gewindegänge 15
- s₁, s₂, s₃ - im Auslaufbereich 12 gegen den gewindefreien
Stabteil hin gegenüber der normalen Ganghöhe s 14 von
Gewindegang zu Gewindegang um das gleiche Differenzmaß Δ s
abnehmende Ganghöhen auf (s₁=s-Δ s, s₂=s₁-Δ s=s-2Δ s, s₃=s₂-Δ s=s-3Δ s).
Beim Aufdrehen der Muffe 1 auf die Stabendgewinde
11 wird eine Längsverschiebung des Stabendes in
der Muffe 1 nach Maßgabe des Spiels 16 bewirkt, bei der die
auf Zug wirksamen Flanken 17 der Gänge des Stabendgewindes
11 gegen die entsprechenden Flanken 18 des Muffengewindes
2 gekontert werden. Der Bewegungsspielraum, der
die Ursache für die Entstehung eines Schlupfes bei der
Einleitung einer Zugkraft in den Stab ist, wird damit
beseitigt. Die Schraubverbindung ist damit kraftschlüssig.
Fig. 3 veranschaulicht die geometrischen Bedingungen, denen die
Ganghöhendifferenz Δ s und die Durchmesserveränderung Δ r
des im Auslaufbereich wachsenden Gewindeaußendurchmessers
bei einem Werkzeug zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
Gewindes genügen müssen, damit bei der kontinuierlich fortschreitenden
Formgebung des Stabendgewindes vermieden
wird, daß die vorauslaufenden Schnitte der Formgebung für
die Gewindegänge mit geringerer Ganghöhe im Auslaufbereich
Material entfernt, das bei den Gängen mit normaler Ganghöhe
benötigt wird. Diese geometrischen Bedingungen sind die
gleichen, denen auch die Formgebung der Gewindegeänge 13
mit sich ändernder Ganghöhe im Auslaufbereich genügen muß.
Fig. 3 zeigt die in einer Schnittebene liegenden Profile der
Zähne 19, 20, 21 der Gewindegänge 13 in ihrer Stellung jeweils
nach einer vollen Gewindedrehung übereinander projiziert. Sie
macht die für die Formgebung der Zähne 19, 20, 21 maßgebende
Beziehung
deutlich. Nur wenn diese Beziehung
erfüllt ist, bewegen sich alle Zähne des Werkzeugs bei der
Formgebung außerhalb der im Endzustand gewünschten Kontur
des Stabendgewindes.
Claims (4)
1. Gewinde für eine selbstverspannende Schraubverbindung, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ganghöhe s (14)
eines der beiden dabei miteinander in Eingriff stehenden Gewinde
(2, 11) sich im Endbereich - d. h. jeweils im Bereich der Gewindegänge
(z. B. 15) eines Gewindes (z. B. 11), die beim Eindrehen der
Gewinde ineinander zuletzt in Eingriff kommen - von Gewindegang
zu Gewindegang um einen geringen Betrag Δ s ändert.
2. Gewinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es auf das geschälte Stabende eines Bewehrungsstabes
für Stahlbeton aufgeformt ist.
3. Gewinde nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß es auf das zum gewindefreien Bereich hin
konisch mit wachsendem Stabdurchmesser geschälte Stabende eines
Bewehrungsstabes (3), der Teil einer geschraubten Muffenverbindung
ist, mit konisch wachsendem Kern und konisch wachsendem Gewindeaußendurchmesser
(13) aufgeformt ist, und daß die Schraubmuffe
(1) so auf das Gewinde (11) geschraubt ist, daß im auslaufenden
Gewindebereich (12) eine plastische Verformung eintritt.
4. Werkzeug zum Herstellen eines aufgerollten Gewindes nach den
Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gangprofil des Gewindes so ausgeformt ist, daß
der Steigungsfehler der Bedingung
genügt, worin
Δ s die stetige Änderung der Ganghöhe im zum gewindefreien Bereich des Stabes hin auslaufenden Stabendgewinde,
Δ r die Halbmesserdifferenz von Rollengang zu Rollengang im Bereich des konisch auslaufenden Stabendgewindes, und
α der Winkel, den die Seiten des Gangprofils mit der Stabachse bilden, sind.
Δ s die stetige Änderung der Ganghöhe im zum gewindefreien Bereich des Stabes hin auslaufenden Stabendgewinde,
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Country | Link |
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DE (1) | DE3812720A1 (de) |
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1988
- 1988-04-16 DE DE19883812720 patent/DE3812720A1/de not_active Ceased
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