DE60029393T2

DE60029393T2 - Bolzen

Info

Publication number: DE60029393T2
Application number: DE60029393T
Authority: DE
Inventors: Takashi Minato-ku Kato
Original assignee: Meidoh Co Ltd
Current assignee: Meidoh Co Ltd
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: US6296432B1; CA2313288C; EP1069324B1; JP2001082431A; EP1069324A3; EP1069324A2; JP3469846B2; DE60029393D1; CA2313288A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Bolzen, Gewindebolzen bzw. eine Schraube mit einem Führungszapfen, um schiefes Einschrauben in ein Innengewinde zu verhindern, und insbesondere einen Bolzen, der einen Schaft, der für den Rest der Beschreibung auch als Achse bezeichnet wird, mit einem Gewinde und einem an einem Ende der Achse gebildeten Führungszapfen hat, wobei der Führungszapfen einen etwas kleineren Außendurchmesser als ein Innendurchmesser des Innengewindes hat, in das die Schraube eingeschraubt wird, und eine Spiralführungsnut auf dem Führungszapfen gebildet ist, wobei die Spiralführungsnut mit dem Grund des Schaftgewindes verbunden ist und die gleiche Steigung wie eine Steigung des Schaftgewindes hat.
Bekanntlich kommt es zu Einfressen, Festfressen oder Durchdrehen zwischen einer Schraube und einer Mutter durch schiefes Einschrauben der Schraube in die Mutter. Um schiefes Einschrauben zu verhindern, wurde eine Schraube 201 mit einem Führungszapfen gemäß 3 bereitgestellt. Die Schraube 201 besteht aus einem Kopf 202, einem Schaft bzw. einer Achse 203 mit einem Gewinde 203A und einem Führungszapfen 204, der am Ende des Schafts 203 gebildet ist, und ein Außendurchmesser Db des Führungszapfens 204 ist etwas kleiner als ein Innendurchmesser Dn einer Mutter 105, in die die Schraube 201 eingeschraubt wird.
Da beim Einschrauben der Schraube 201 in die Mutter 105 der Führungszapfen 204 mit einem etwas kleineren Außendurchmesser Db als der Innendurchmesser Dn der Mutter 105 zuerst in ein Innengewinde 105A der Mutter 105 eingesetzt wird, kann schiefes Einschrauben der Schraube 201 im wesentlichen korrigiert werden.
Da aber ein kleines Spiel zwischen dem Führungszapfen 204 der Schraube 201 und dem Inneren der Mutter 105 vorliegt, ist es unmöglich, schiefes Einschrauben vollständig auszuschließen, und Probleme mit Einfressen, Festfressen und Durchdrehen bleiben ungelöst.
Die US-A-3527136 betrifft eine selbsthemmende gewindefurchende Schraube mit einem Schaftabschnitt, der ein Zapfenende hat, das geeignet ist, in einem nichtgewindeten Loch in einem metallischen Teil aufgenommen zu werden. In einem Abstand vom Ende des Zapfenabschnitts befinden sich mehrere nockenförmige gewindefurchende Teile, die die Schraube in einem nichtgewindeten Loch anfangs ausrichten und beim Drehen der Schraube Innengewinde im Loch furchen.
Somit besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Schraube bzw. Bolzen bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand gemäß den Ansprüchen gelöst. Ein Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung eines Führungszapfens, der Einfressen, Festfressen und Durchdrehen durch schiefes Einschrauben wirksam verhindert.
Lösen läßt sich diese Aufgabe insbesondere durch einen Bolzen bzw. eine Schraube, die einen Schaft bzw. eine Achse mit einem Gewinde und einen am Ende der Achse gebildeten Führungszapfen hat, wobei der Führungszapfen einen etwas kleineren Außendurchmesser als ein Innendurchmesser eines Innengewindes hat, in das der Bolzen eingeschraubt wird, und eine Spiralnut auf dem Führungszapfen gebildet ist, wobei die Spiralnut mit einem Grund des Achsengewindes verbunden ist, die gleiche Steigung wie eine Steigung des Achsengewindes hat und tiefer als das Achsengewinde außer an beiden Endteilen der Spiralführungsnut ist.
Bei dem Bolzen ist bevorzugt, daß das Gewinde ein unvollständiges Gewinde vom vordersten Ende S zu einer festen Gewindeposition hat, wobei das unvollständige Gewinde, dessen Höhe von 0 auf die Höhe des vollständigen Gewindes allmählich zunimmt, einen Winkelbereich auf dem Umfang der Achse zwischen 50° und 100° hat.
Ferner ist bevorzugt, daß die Spiralführungsnut tiefer als das Achsengewinde außer an beiden Endteilen der Spiralführungsnut ist und am hintersten Ende mit einem Grund des Achsengewindes verbunden ist, wobei die Spiralführungsnut zur Achse allmählich flacher wird, so daß der Grund der Spiralführungsnut auf gleicher Höhe wie der Grund des Achsengewindes liegt.
Außerdem ist bevorzugt, daß die Tiefe der Spiralführungsnut außer an beiden Endteilen der Spiralführungsnut zwischen 10 und 70% der Gewindetiefe des Innengewindes liegt.
Auch wenn beim Einschrauben der Schraube bzw. des Bolzen (101) in das Innengewinde (105A) einer Mutter (105) der Bolzen (101) in das Innengewinde (105A) der Mutter (105) schief eingeschraubt wird, bewegt sich aufgrund der Bildung der Spiralführungsnut (104A) auf dem Umfang des Führungszapfens (104) des Bolzens (101) während des Einschraubens des Bolzens (101) in das Innengewinde (105A) der Mutter (105) das Gewinde der Mutter (105) im Eingriff mit der Spiralführungsnut (104A) des Führungszapfens (104) weiter zum Gewinde des Bolzens (101) in der Führung durch die Spiralführungsnut (104A).
Erreicht das vorderste Ende des Gewindes (105B) der Mutter (105) das hinterste Ende E der Spiralführungsnut (104A) des Zapfens (104), greift dann das Gewinde (105B) der Mutter (105) in das Gewinde (103A) der Achse (103) des Bolzens (101) ein, um schiefes Einschrauben des Bolzens (101) zu korrigieren. Dadurch wird das schiefe Einschrauben des Bolzens (101) korrigiert und der Bolzen (101) wird weiter in die Mutter (105) eingeschraubt, und das Gewinde (105B) der Mutter (105) wird in das Gewinde (103A) des Bolzens (101) eingeführt.
Wie beschrieben, wird schiefes Einschrauben des Bolzens (101) in das Innengewinde (105A) der Mutter (105) korrigiert, um Einfressen, Festfressen oder Durchdrehen zwischen dem Bolzen (101) und der Mutter (105) zu verhindern.
1 und 2 betreffen eine Ausführungsform der Erfindung.
1 ist eine Seitenansicht einer Schraube bzw. eines Bolzens mit einem Führungszapfen.
2 ist eine teilweise Schnittansicht des schiefen Einschraubens des Bolzens in eine Mutter.
3 ist eine Seitenansicht eines herkömmlichen Bolzens mit einem Führungszapfen.
In 1 ist eine Schraube bzw. ein Bolzen mit einem Führungszapfen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Gemäß 1 besteht die Schraube (101) aus einem Kopf (102), einem Schaft bzw. eine Achse (103), einem Gewinde (103A), das auf dem Umfang der Achse (103) gebildet ist, und einem Führungszapfen (104), der am Ende der Achse (103) gebildet ist. Das Gewinde hat ein unvollständiges Gewinde vom vordersten Ende S zu einer festen Gewindeposition, und das unvollständige Gewinde, dessen Höhe von 0 auf die Höhe des vollständigen Gewindes allmählich ansteigt, hat einen Winkelbereich auf dem Umfang der Achse zwischen 50° und 100°. Der Außendurchmesser Db des Führungszapfens (104) ist etwas kleiner als der Innendurchmesser Dn einer Mutter (105), in die die Schraube (101) eingeschraubt wird. Ferner ist der Außendurchmesser Db des Führungszapfens (104) etwas größer als der Fußkreisdurchmesser Dv (Durchmesser des Gewindegrunds) des Gewindes (103A) der Achse (103). In dieser Ausführungsform ist das Ende des Führungszapfens (104) abgeschrägt.
Eine Spiralführungsnut (104A) ist auf dem Umfang des Führungszapfens (104) gebildet. Die Spiralführungsnut (104A) ist mit dem Grund (103B) des Gewindes (103A) der Achse (103) so verbunden, daß das hinterste Ende E der Spiralführungsnut (104A) am vordersten Ende des Grunds (103B) des Gewindes (103A) liegt und die Spiralführungsnut (104A) die gleiche Steigung P₂ wie die Steigung P₁ des Gewindes (103A) der Achse (103) hat (P₁ = P₂).
Bevorzugt ist, daß die Spiralführungsnut (104A) des Führungszapfens (104) tiefer als das Gewinde (103A) der Achse (103) außer an beiden Endteilen der Spiralführungsnut (104A) ist, und vorzugsweise liegt die Tiefe der Spiralführungsnut (104A) zwischen 10 und 70% des Innengewindes (105B) einer Mutter (105), in die der Bolzen (101) eingeschraubt wird.
Unter der Annahme, daß der Fußkreisdurchmesser (Durchmesser des Gewindegrunds) des Gewindes (103A) Dv ist, der Fußkreisdurchmesser des Führungsgewindes Dg ist und die Höhe des Gewindes (105B) der Mutter (105) Dx ist, gilt 0,1Dx < (Dv – Dg)/2 < 0,7Dx.
Ferner wird das hintere Ende der Spiralführungsnut (104A) zur Achse (103) allmählich flacher, so daß der Grund (104B) der Spiralführungsnut (104) auf gleicher Höhe wie der Grund (103B) des Gewindes (103A) der Achse (103) liegt.
Beim Einschrauben des Bolzens in das Innengewinde (105A) der Mutter (105) wird zuerst der Führungszapfen (104) in das Innengewinde (105A) der Mutter (105) eingesetzt. Da der Außendurchmesser Db des Führungszapfens (104) etwas kleiner als der Innendurchmesser Dn des Innengewindes (105A) der Mutter (105) ist, wird der Führungszapfen (104) durch das Innengewinde (105A) der Mutter (105) geführt, um schiefes Einschrauben des Bolzens (101) in die Mutter (105) zu korrigieren.
Da auch bei schiefem Einschrauben des Bolzens in die Mutter (105) durch Spiel zwischen dem Führungszapfen (104) und dem Innengewinde (105A) der Mutter (105) die Spiralführungsnut (104A) auf dem Umfang des Führungszapfens (104) gebildet ist, greift beim Einschrauben des Bolzens (101) in das Innengewinde (105A) der Mutter (105) die Spiralführungsnut (104A) des Führungszapfens (104) des Bolzens (101) in das Gewinde (105B) des Innengewindes (105A) der Mutter (105) ein, und das Gewinde (105B) der Mutter (105), das in die Spiralführungsnut (104A) des Führungszapfens (104) eingreift, wird durch die Spiralführungsnut (104A) so geführt, daß es sich weiter zum Gewinde des Bolzens (101) bewegt.
Erreicht das vorderste Ende des Gewindes (105B) der Mutter (105) das hinterste Ende E der Spiralführungsnut (104A), wird das Gewinde (105B) der Mutter (105) in das Gewinde (103A) der Achse (103) eingeführt, um schiefes Einschrauben des Bolzens (101) zu korrigieren. Das hinterste Ende der Spiralführungsnut (104A) wird allmählich flacher, so daß der Grund (104B) der Spiralführungsnut (104A) auf gleicher Höhe wie der Grund (103B) des Gewindes (103A) der Achse (103) liegt, und das Gewinde (105B) der Mutter (105) wird in das Gewinde (103A) der Achse (103) des Bolzens (101) glatt eingeführt.
Wie zuvor beschrieben, wird schiefes Einschrauben des Bolzens (101) korrigiert, und das Gewinde (103A) des Bolzens (101) sowie das Gewinde (105B) der Mutter greifen normal in einander, um Einfressen, Festfressen oder Durchdrehen zu verhindern, was durch schiefes Einschrauben des Bolzens verursacht wird. Außerdem wird durch schiefes Einschrauben des Bolzens verursachtes Einfressen durch das unvollständige Gewinde wirksamer verhindert, das den Winkelbereich zwischen 50° und 100° auf dem Umfang der Achse hat.
Denkbar ist, daß ein Führungsgewinde auf dem Umfang des Führungszapfens statt der Spiralführungsnut gebildet ist. In diesem Fall greift das Führungsgewinde des Führungszapfens in das Gewinde der Mutter ein, um das Gewinde der Mutter in das Gewinde des Bolzens einzuführen. Dennoch wird das Einführen des Gewindes der Mutter in die Spiralführungsnut des Führungszapfens ohne Behinderung zwischen den Gewinden glatter durchgeführt, vergleicht man es mit dem Fall der Einführung des Gewindes der Mutter in ein Führungsgewinde des Führungszapfens.
Verständlich ist, daß die Erfindung nicht auf die hierin speziell dargelegten Abläufe und Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auf andere Weise realisiert sein kann, ohne vom Schutzumfang der Ansprüche abzuweichen.
Beispielsweise kann das hinterste Ende E der Spiralführungsnut (104A) über dem vordersten Ende des Gewindes (103A) zwischen den Gewinden (103A) liegen.
Außerdem ist das Abschrägen des Umfangs am Ende des Führungszapfens für die Erfindung nicht immer notwendig.
Weiterhin ist die Form des Kopfs (102) des Bolzens eventuell nicht nur auf eine Sechskantform beschränkt, und ferner kann ein Flansch am Kopf oder einem Gewindestift befestigt sein, was ebenfalls im Schutzumfang der Erfindung liegt.

Claims

Bolzen (101), die einen Schaft (103) mit einem Gewinde (103A) und einen an einem Ende der Schraube (101) gebildeten Führungszapfen (104) hat, wobei die Höhe des Gewindes (103A) an seinem vordersten Ende (S) proximal zum Führungszapfen (104) von null auf den vollen Höhendurchmesser des Gewindes in einem Umfangswinkel im Bereich von 50° bis 100° allmählich zunimmt, und der Führungszapfen (104) einen konstanten Außendurchmesser (Db) hat, der kleiner als der Durchmesser des Gewindes (103A) ist, und eine Spiralführungsnut (104A) auf dem Führungszapfen (104) gebildet ist, wobei die Führungsnut (104A) mit dem Grund (103B) des Gewindes (103A) verbunden ist und die gleiche Steigung wie das Gewinde (103A) hat, wobei die Führungsnut (104A) tiefer als das Gewinde (103A) außer an ihren beiden Endteilen ist.
Bolzen nach Anspruch 1, wobei die Spiralführungsnut (104A) zum Schaft (103) an ihrem hintersten Ende (E), das mit dem Grund (103B) des Gewindes (103A) verbunden ist, allmählich flacher wird, so daß der Grund der Spiralführungsnut (104A) auf der gleichen Tiefe wie der Grund (103B) des Gewindes (103A) endet.
Bolzen nach Anspruch 2, wobei die Tiefe der Spiralführungsnut (104A) außer an ihren beiden Endteilen zwischen 10 und 70% der Tiefe des Gewindes (105B) eines Innengewindes (105A) liegt, in das der Bolzen (101) eingeschraubt werden kann.
System mit einem Innengewinde (105A) und einem Bolzen (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Bolzen (101) in das Innengewinde (105A) eingeschraubt werden kann.