DE60213900T2

DE60213900T2 - Bolzen und diesen verwendendes Verfahren zum Spannen von Bauteilen

Info

Publication number: DE60213900T2
Application number: DE60213900T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Ohguchi-cho Niwa-gun Kondo; Junzo Ohguchi-cho Niwa-gun Ozawa; Masataka Ohguchi-cho Niwa-gun Mizuno; Kazutaka Ohguchi-cho Niwa-gun Aoyama
Original assignee: Aoyama Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Aoyama Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: JP3750991B2; US20020131839A1; EP1241364B1; EP1241364A2; EP1241364A3; DE60213900D1; JP2002266829A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Schraube und ein Verfahren zum Festspannen von Gliedern unter Verwendung derselben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Typische Verfahren zur Herstellung von Schrauben umfassen ein Verfahren, ein Teileformgerät wie z.B. eine Kaltschmiedemaschine, Warmschmiedemaschine oder dergleichen zu verwenden, und umfasst eine Vielzahl von Formungsschritten. Insbesondere hat man im Sinne der Maßgenauigkeit häufig von Kaltschmieden Gebrauch gemacht. 22 bis 24 sind Ansichten, die die Grundzüge der Schraubenformungsschritte veranschaulichen. Die Formungsschritte umfassen einen ersten Schritt (22), eine gewünschte Länge Stangendraht 1 abzuschneiden, welcher geformt wird, indem ein Schraubenmaterial wie z.B. Stahl oder dergleichen auf ein gewünschtes Maß mit genauer Rundheit gezogen wird, einen zweiten Schritt (23) zur Bearbeitung eines Endes des Stangendrahts 1 durch Aufschlagen eines Stempels, um an seinem einen Ende einen Schraubenkopf 2 zu formen, und einen dritten Schritt (24), den Stempel zu verwenden, um den Schraubenkopf 2 in eine Endgestalt zu formen. Weiterhin wird Walzen verwendet, um ein Außengewinde auf einem Schraubenschaft 3 zu formen. Die Formungsschritte umfassen in dem Beispiel zwar drei Schritte, eine tatsächliche Schraubenformung umfasst aber eine Vielzahl von Schraubenherstellungsschritten mit komplizierter Gestaltung. Doch da ein Schraubenkopf 2 mit fortschreitenden Schritten durch Arbeitshärtung nach und nach gehärtet wird, ist die Härte im Schraubenkopf 2 erhöht, wenn er fertigbearbeitet ist.
Zum Beispiel Kraftfahrzeuge verwenden viele Arten und eine Vielzahl von Schrauben wie z.B. Zylinderschrauben, Verbindungsstangenschrauben und Spannschrauben für Schwungräder. Wenn die Festigkeit dieser Schrauben erhöht wird, können sie klein und auch leicht gemacht werden. Verkleinern von Schrauben erzeugt räumlichen Spielraum, von dem wirksamer Gebrauch gemacht werden kann, um zum Beispiel die Maschinenleistung zu verbessern.
Dementsprechend hat man eine noch weiter erhöhte Festigkeit als bisher bei in Kraftfahrzeugen oder dergleichen verwendeten Schrauben gefordert.
Hochfeste Schrauben bringt man zu Stande, indem man Stahl große Mengen von Legierungselementen für eine Erhöhung des Glüherweichungswiderstands hinzufügt, oder durch Arbeitshärtung mittels Kaltziehen von warmgewalztem Stangenstahl bei starker Flächenreduktion. Das Erstere hat aber den Verformungswiderstand erhöht und die Verformbarkeit verschlechtert, da große Mengen von Legierungselementen enthalten sind, deren Erweichungswiderstand durch Kugeligglühen oder dergleichen nicht angemessen weicher gemacht werden kann. Außerdem hat auch das Letztere den Verformungswiderstand erhöht und die Verformbarkeit verschlechtert, da die Arbeitshärtung verstärkt wird, wenn die Flächenreduktion stark wird. Daher haben sich die oben erwähnten Schraubenformungsschritte die Nachteile zugezogen, dass ein Schraubenkopf 2 bruchanfällig ist und nicht in eine gewünschte Gestalt geformt werden kann, da der Schraubenkopf 2 mit fortschreitender Formung durch Arbeitshärtung nach und nach gehärtet wird. Außerdem verursachen Formungsstempel wie z.B. eine Stanze, ein Stempel und dergleichen die schwerwiegenden Probleme, dass sie verschleiß- oder bruchanfällig sind und damit während ihrer Gebrauchsdauer ableben. Auf diese Weise zieht man sich verschiedene schädliche Einflüsse bei den Formungsschritten zu, wenn die Festigkeit von Schrauben erhöht wird, so dass es konventionell Beschränkungen gab, hochfeste Schrauben insbesondere mittels Kaltschmieden zu formen. Dementsprechend war es schwierig, Schrauben mittels hochfest gemachter Schrauben angemessen klein und leicht zu machen.
Die Erfindung löst die oben erwähnten Probleme des Standes der Technik und stellt eine hochfeste Schraube bereit, welche wegen eines großen Verformungswiderstandes konventionell schwierig herzustellen war. Außerdem stellt die Erfindung ein Verfahren zum Festspannen von Gliedern unter Verwendung solcher hochfesten Schrauben bereit. Bei der Erfindung bedeutet eine hochfeste Schraube eine Schraube mit einer Festigkeit von 700 N/mm² oder mehr. Insbesondere, wenn die Erfindung auf eine Schraube mit einer Festigkeit von 1000 N/mm² oder mehr angewandt wird, wird sie tatsächlich noch augenfälliger.
Das US-Patent 6,135,689 beschreibt eine selbstverriegelnde Schraube, bei der die Scheitel von jeweiligen Gewindegängen eines Teils einer Gruppe von Gewindegängen verformt sind, um eine Gruppe von Verriegelungsabschnitten auszubilden, so dass die jeweiligen Gewindegänge einen trapezförmigen Querschnitt über einen Bogenbereich von 10 bis 40 Grad um einer Achse der selbstverriegelnden Schraube in einem Querschnitt senkrecht zur Achse haben.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Schraube gemäß der Erfindung zur Lösung der oben erwähnten Probleme umfasst eine Schraube mit einem Schraubenschaft, der an seiner Außenumfangsfläche mit Außengewinde ausgebildet ist, und einer Mutter, die als Schraubenkopf wirkt und an ihrer Innenumfangsfläche mit Innengewinde ausgebildet ist und einen Drehmomentübertragungsteil an ihrer Außenfläche aufweist, umfassend: eine Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln der Mutter mit dem Schraubenschaft, welche auf dem Schraubenschaft und/oder auf der Mutter vorgesehen ist, wobei die Mutter vom Schraubenschaft trennbar ist und auf den Schraubenschaft geschraubt werden kann, wobei die Mutter in einem auf den Schraubenschaft geschraubten Zustand relativ zum Schraubenschaft beweglich ist, wenn ein größeres Drehmoment als ein vorbestimmtes Drehmoment auf die Mutter ausgeübt wird, während die Verriegelungseinrichtung die Mutter mit dem Schraubenschaft verriegelt.
Da die Mutter "vom Schraubenschaft trennbar" ist, kann der Schraubenschaft aus einem Stangendraht mit einer vorbestimmten Länge hergestellt werden, indem er gewalzt wird, um Außengewinde auszubilden. Außerdem kann der Schraubenschaft ohne den Schraubenkopf hergestellt werden, das heißt, der Schraubenkopf ist nicht einstückig mit dem Schraubenschaft, und der Schraubenschaft kann fester gemacht werden als konventionelle Schraubenschäfte. Außerdem, da der Schraubenschaft und die den Schraubenkopf bildende Mutter getrennt voneinander hergestellt werden können, kann die Verformungsfreiheit eines Materials für Muttern während der Ausbildung von Muttern erhöht werden. Außerdem ist es möglich, den Verformungswiderstand eines Materials für Muttern zu vermindern. Und da die Mutter getrennt vom Schraubenschaft hergestellt werden kann, können der Arbeitsdruck auf den Schraubenschaft und der Arbeitsdruck auf die Mutter voneinander verschieden gemacht werden. Insbesondere, wenn die Mutter mit einem geringeren Arbeitsdruck darauf hergestellt wird, kann auch die Lebensdauer eines Formstempels zur Formung von Muttern verlängert werden.
Außerdem, da eine "Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln der Mutter mit dem Schraubenschaft" vorgesehen ist, kann die Schraube mit der auf dem Schraubenschaft verriegelten Mutter auf dieselbe Weise wie gewöhnliche Schrauben gehandhabt werden, und die Schraubenschraubarbeit kann leicht durchgeführt werden, ohne irgendein spezielles Werkzeug zu benötigen. Die Behandlung der Teile kann leicht durchgeführt werden, da die Schraube auf dieselbe Weise wie konventionelle Schrauben gehandhabt werden kann, wenn die Mutter auf dem Schraubenschaft verriegelt ist.
Und da die "Mutter in einem auf den Schraubenschaft geschraubten Zustand relativ zum Schraubenschaft beweglich ist, wenn ein größeres Drehmoment als ein vorbestimmtes Drehmoment auf die Mutter ausgeübt wird", kann die Mutter in einem Zustand auf Glieder gesetzt werden, in dem die Mutter auf den Schraubenschaft geschraubt ist, und die Glieder durch den Schraubenkopf korrekt festspannen, trotz der Beschaffenheit, in der die oben erwähnte Mutter und der Schraubenschaft voneinander getrennt sind.
Außerdem ist ein Schraubenfestspannverfahren gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Verwendung einer Schraube zum Festspannen eines ersten Gliedes, das mit einem dadurch hindurch verlaufenden Schraubeneinführloch ausgebildet ist, und eines zweiten Gliedes, das mit einem Innengewindeloch mit einem Boden ausgebildet ist, wobei die Schraube eine Mutter und einen Schraubenschaft wie in einem der Ansprüche 1 bis 16 beschrieben umfasst, wobei die Mutter auf dem Schraubenschaft verriegelt ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zur Ausübung eines Drehmoments auf die Mutter, bis der Schraubenschaft durch das Schraubeneinführloch des ersten Gliedes in das Innengewindeloch des zweiten Gliedes geschraubt ist, so dass ein äußerstes Ende des Schraubenschafts den Boden erreicht, und einen Schritt zur Bewegung der Mutter relativ zum Schraubenschaft in einem Zustand, in dem die Mutter auf den Schraubenschaft geschraubt ist, und zur Ausübung eines Drehmoments auf die Mutter, bis die Mutter das erste Glied erreicht.
Bei dem Festspannverfahren kann die Mutter in einem Zustand auf das erste Glied gesetzt werden, in dem die Mutter auf den Schraubenschaft geschraubt ist, und das Festspannen des ersten Gliedes und des zweiten Gliedes durch den Schraubenschaft kann korrekt durchgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht, die eine aus einer Mutter und einem Schraubenschaft bestehende Schraube gemäß der Erfindung zeigt;
2 ist eine Vorderansicht, die die Schraube der Erfindung zeigt;
3(a) ist eine Querschnittsansicht, die normale Schraubengewindegänge im Querschnitt zeigt, und (b) ist eine Querschnittsansicht, die verformte Schraubengewindegänge im Querschnitt zeigt;
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Änderung beim Ausbilden der verformten Schraubegewindegänge aus den normalen Schraubegewindegängen zeigt;
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Mutter mit einem Schraubenschaft verriegelt ist, der verformte Schraubegewindegänge aufweist;
6 ist eine fragmentarische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Schraubenschaft mit einem Bereich mit regulärer Ganghöhe und einem Bereich mit regulärer Ganghöhe zeigt;
7 ist eine fragmentarische vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Mutter zeigt, die mit Innengewinde mit regulärer Ganghöhe ausgebildet ist;
8 ist eine partielle Querschnittsansicht, die eine Ganghöhenabweichung zwischen Außengewindegängen eines Schraubenschafts und Innengewindegängen einer Mutter zeigt;
9 ist eine fragmentarische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Schraubenschaft mit einem Bereich mit irregulärem Durchmesser zeigt, wo Schraubengewindegänge mit vergrößertem Gewindefußdurchmesser ausgebildet sind;
10 ist eine fragmentarische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Schraubenschaft mit einer auf Schraubengewindegängen ausgebildeten Harzschicht zeigt;
11 ist eine fragmentarische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Schraubenschaft mit einem auf Schraubengewindegängen ausgebildeten Bereich mit irregulärer Filmdicke zeigt;
12(a) ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel für eine Verstemmmutter zeigt, und (b) ist eine Seitenansicht;
13 ist eine vergrößerte Vorderansicht, die einen wirksamen Durchmesser von bei Ausübung von Kräften auf einen Sechskantabschnitt der Verstemmmutter verformten Innengewindegängen zeigt;
14 ist eine vergrößerte Vorderansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Verstemmmutter auf einem Schraubenschaft verriegelt ist;
15 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht, die eine Schraube der Erfindung im Laufe des Festspannens eines montierten Gliedes auf einem Montageglied unter Verwendung der Schraube zeigt;
16 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht, die die Schraube der Erfindung zeigt, wenn das Montageglied am montierten Glied festgespannt ist;
17 ist eine Seitenansicht, die einen Schraubenschaft mit einem ohne Gewinde ausgebildeten Bereich zeigt;
18 ist eine Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Mutter mit einem Schraubenschaft mit einem ohne Gewinde ausgebildeten Bereich verriegelt ist;
19 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Schraubenschaft in ein Innengewindeloch einer Mutter geschraubt ist;
20 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein unteres Ende des ohne Gewinde ausgebildeten Bereichs des Schraubenschafts gegen eine Oberseite der Mutter stößt;
21 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Schraubenschaft und die Mutter aus einem verriegelten Zustand gelöst sind, eine Sitzfläche des Schraubenkopfes auf einer Oberseite eines dritten Gliedes sitzt und das dritte Glied an einem vierten Glied verriegelt ist;
22 ist eine Vorderansicht, die ein auf eine gewünschte Länge geschnittenes Schraubenmaterial zeigt;
23 ist eine Vorderansicht, die ein Schraubenmaterial zeigt, in dem ein Schraubenkopf vorgeformt ist; und
24 ist eine Vorderansicht, die ein Schraubenmaterial zeigt, in dem der Schraubenkopf fertig geformt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen veranschaulicht.
1 und 2 sind Ansichten, die eine Schraube gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Ein Schraubenschaft 30 und eine Mutter 40 werden getrennt im Voraus ausgebildet. Die Mutter 40 wirkt als Schraubenkopf, wenn sie auf dem Schraubenschaft 30 verriegelt ist. Ein Sechskantmutternabschnitt 42 ist an einem oberen Abschnitt der Mutter 40 vorgesehen. Die Mutter 40 wird an oder nahe an ein Ende des Schraubenschafts 30 geschraubt, um durch eine später beschriebene Verriegelungseinrichtung (nicht gezeigt) mit dem Schraubenschaft 30 verriegelt zu werden.
1 und 2 zeigen zwar exemplarisch einen Sechskantmutternabschnitt 42 als Drehmomentübertragungsabschnitt, welcher Drehmoment auf den Schraubenschaft 30 überträgt, die Gestalt des Drehmomentübertragungsabschnitts ist aber nicht auf eine Sechskantform beschränkt, falls Drehmoment übertragen werden kann.
Der Schraubenschaft 30 wird im Allgemeinen aus einem Stangendraht ausgebildet, der mit ungefähr 15 % aus warmgewalzter Stange gezogen worden ist. Nachdem der gezogene Stangendraht auf eine gewünschte Länge geschnitten worden ist, wird Walzen verwendet, um Außengewindegänge auf einer Außenumfangsfläche des Stangendrahts auszubilden, und danach wird eine Wärmebehandlung wie z.B. Abschrecken und Anlassen angewandt. Dieser Herstellungsschritt des Schraubenschafts 30 beseitigt die Notwendigkeit, einen Schraubenkopf aus einem Stangendraht auszubilden. Da der Schraubenschaft 30 auf diese Weise getrennt von der Mutter 40 hergestellt wird, ist es möglich, als Material für den Schraubenschaft 30 einen Stangendraht mit einer höheren Festigkeit als jene eines konventionellen Stangendrahts zum einstückigen Ausbilden eines Schraubenkopfs und eines Schraubenschafts zu verwenden. Daher kann ein Stangendraht verwendet werden, dem große Mengen Legierungselemente zugesetzt sind. Als Folge kann der Schraubenschaft 30 nach der Wärmebehandlung sehr viel stärker als konventionelle Schraubenschäfte gemacht werden.
Wie später beschrieben, werden außerdem Außengewindegänge nicht vollständig auf einem Schraubenschaft in einer Axialrichtung ausgebildet, sondern können partiell auf dem Schraubenschaft ausgebildet werden. Zum Beispiel wird ein Schraubenschaft so ausgebildet, dass zwei Außengewinde ausbildende Bereiche einschließlich eines Außengewinde ausbildenden Bereichs zum Schrauben des Schraubenschafts in ein Montageglied (nicht gezeigt) und eines Außengewinde ausbildenden Bereichs zum Schrauben einer Mutter auf den Schraubenschaft voneinander getrennt sind. Im Falle, dass so ein Schraubenschaft ausgebildet wird, gibt es zwischen den zwei Außengewinde ausbildenden Bereichen einen kein Gewinde ausbildenden Bereich, in dem keine Außengewindegänge ausgebildet sind.
Außerdem kann ein Stangendraht, dessen Festigkeit durch Anwendung von Ziehen mit einer Flächenreduktion von 50 % oder höher erhöht worden ist, als Material für den Schraubenschaft 30 verwendet werden. Ziehen kann einen hochfesten Schraubenschaft 30 herstellen, in dem die Faserstruktur in einer Axialrichtung des Stangendrahts verlängert ist, was in einem hervorragenden Widerstand gegen verzögerten Bruch resultiert.
Wie oben beschrieben, wird die als Schraubenkopf verwendete Mutter 40 getrennt vom Schraubenschaft 30 ausgebildet. Dies beseitigt den Nachteil, dass bei Herstellungsverfahren für konventionelle einstückige Schrauben in der Nähe eines Schraubenkopfs, zum Beispiel an einem Unterkopfabschnitt, keine angemessene Formung bewirkt werden kann. Das heißt, die Verformungsfreiheit eines Mutternmaterials kann erhöht werden, wenn die Mutter 40 als Schraubenkopf auszubilden ist. Dadurch ist es möglich, den Verformungswiderstand beim Verformen eines Mutternmaterials zu vermindern und die Verformbarkeit zu verbessern. Dementsprechend kann ein hochfester Schraubenkopf, welcher im Stand der Technik schwierig auszubilden ist, als die Mutter 40 hergestellt werden. Und da beim Formen der Mutter 40 ein geringer Druck auf ein Mutternmaterial ausgeübt wird, wenn ein Mutternmaterial mit einer jener des Standes der Technik äquivalenten Festigkeit verwendet wird, kann die Lebensdauer eines Formstempels der Mutter 40 wesentlich verlängert werden.
Eine Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln der oben erwähnten Mutter 40 auf dem Schraubenschaft 30 wird nachfolgend beschrieben.
3 und 4 zeigen ein Beispiel, in dem verformte Schraubengewindegänge 38, ausgebildet durch Pressen von Schraubengewindegängen von auf dem Schraubenschaft 30 ausgebildeten Schraubengewindegängen 32, als Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln der Mutter 40 auf dem Schraubenschaft 30 wirken.
Der Mechanismus der verformten Schraubengewindegänge 38 wird nachfolgend erläutert. Oberflächen, die Scheitel und Füße von benachbarten Schraubengewindegängen verbinden, werden nachfolgend als Flanken bezeichnet.
Wie in 3(a) gezeigt, werden Schraubengewindegänge (nachfolgend als normale Schraubengewindegänge bezeichnet) im Allgemeinen mit einem Schraubengewindewinkel θ1, der zwischen zwei Flanken (nachfolgend als Bergflanke bezeichnet) mit einem Gewindescheitel dazwischen ausgebildet ist, und einem Winkel, der zwischen zwei Flanken (nachfolgend als Fußflanke bezeichnet) mit einem Fuß dazwischen ausgebildet ist, im Betrag von ungefähr 60° ausgebildet. Bei normalem Gewinde wird Außengewinde auf einer Schraubenseite und Innengewinde auf einer Mutternseite ausgebildet, wodurch man den Schraubenschaft 30 und die Mutter 40 glatt zusammenschrauben kann.
Indessen können verformte Schraubengewindegänge 38 unter Verwendung eines Walzstempels zum Pressen der Scheitel der oben erwähnten Außengewindegänge in einer Radialrichtung des Schraubenschafts 30 ausgebildet werden. Wenn die Scheitel der Gewindegänge durch den Walzstempel in einer durch einen Pfeil in 3(a) angezeigten Richtung gepresst werden, erfährt Material an den Scheiteln der Gewindegänge plastischen Fluss auf schrägen Flächen auf beiden Seiten der Scheitel der Gewindegänge, so dass sich die Gewindegänge erweiternd verformen. So ein plastischer Fluss erzeugt einen Schraubengewindewinkel θ1 der verformten Schraubengewindegänge 38 von ungefähr 40°. Solche Pressarbeit ändert die Querschnittsform der Außengewindegänge von dreieckig in trapezförmig, um die verformten Schraubengewindegänge 38 wie in 3(a), (4) und 4 gezeigt auszubilden.
Zusätzlich zu einem Walzstempel kann Pressarbeit verwendet werden, um die verformten Schraubengewindegänge auszubilden.
Wenn die Mutter 40 mit normalem Innengewinde mit einem vorbestimmten Drehmoment auf den Schraubenschaft 30 mit aus den oben erwähnten verformten Schraubengewindegängen 38 bestehendem Außengewinde geschraubt wird, pressen Flanken der verformten Schraubengewindegänge 38 und Flanken der normalen Schraubengewindegänge aufeinander. So ein Gegeneinanderpressen der Flanken bildet Druckkontaktabschnitte 60 aus, wie in 4 gezeigt. So eine Ausbildung der Druckkontaktabschnitte 60 kann es dem Schraubenschaft 30 erschweren, sich relativ zur Mutter 40 zu bewegen, und ermöglicht es, die Mutter 40 auf dem Schraubenschaft 30 zu verriegeln.
Wie in 5 gezeigt, ist zum Beispiel ein Bereich R1 mit verformten Schraubengewindegängen, der die verformten Schraubengewindegänge 38 aufweist, in der Nähe eines Endes des Schraubenschafts 30 vorgesehen. Nachdem die in 3 mit gestrichelten Linien gezeigte Mutter 40 auf den Schraubenschaft 30 geschraubt worden ist, wird ein Drehmoment auf die Mutter 40 ausgeübt, um die Mutter 40 zu drehen und um die Mutter 40 zu bewegen, bis die Mutter 40 den Bereich R1 mit verformten Schraubengewindegängen erreicht. Weiterhin wird ein vorbestimmtes Drehmoment auf die Mutter 40 ausgeübt, um die Mutter 40 auf den Schraubenschaft 30 zu schrauben, so dass Innengewindegänge der Mutter 40 mit Außengewindegängen im Bereich R1 an verformten Schraubengewindegängen in Eingriff kommen. Wenn die Innengewindegänge der Mutter 40 mit den Außengewindegängen im Bereich R1 mit verformten Schraubengewindegängen in Eingriff kommen, drücken Flanken der verformten Schraubengewindegänge 38 auf Flanken der normalen Gewindegänge der Mutter 40, um die oben erwähnten Druckkontaktabschnitte (nicht gezeigt) auszubilden. Die Ausbildung der Druckkontaktabschnitte kann es dem Schraubenschaft 30 erschweren, sich relativ zur Mutter 40 zu bewegen, und ermöglicht es, die Mutter 40 auf dem Bereich R1 mit verformten Schraubengewindegängen zu verriegeln. Der Bereich R1 mit verformten Schraubengewindegängen wird an einer gewünschten Stelle auf dem Schraubenschaft 30 ausgebildet, wodurch die Mutter 40 dort verriegelt werden kann.
Außerdem liegt ein Schraubengewindewinkel θ1 der verformten Schraubengewindegänge 38 vorzugsweise im Bereich von 10 bis 50°. Wenn der Schraubengewindewinkel θ1 über 10° liegt, werden die in 4 gezeigten Druckkontaktabschnitte 60 klein, so dass das zum Schrauben der Mutter auf den Bereich R1 mit verformten Schraubengewindegängen erforderliche Drehmoment kleiner wird. Daher wird die Arbeitseffizienz bei Montage der Mutter 40 auf dem Schraubenschaft 30 größer. Indessen, wenn der Schraubengewindewinkel θ1 unter 50° liegt, wird der Druckkontaktabschnitt 60 groß. Wenn daher die Mutter 40 auf dem Schraubenschaft 30 montiert wird, neigt sie dazu, außer Eingriff mit dem Bereich R1 mit verformten Schraubengewindegängen zu kommen.
Außerdem ist das oben erwähnte Beispiel zwar in dem Fall gezeigt, dass Bereich der R1 mit verformten Schraubengewindegängen auf dem Schraubenschaft 30 vorgesehen ist, der Bereich R1 mit verformten Schraubengewindegängen kann aber auch an der Mutter 40 vorgesehen werden.
Mit der oben erwähnten Struktur kann eine "Schraube mit einem Schraubenschaft (30), der an seiner Außenumfangsfläche mit Außengewinde ausgebildet ist, und einer Mutter (40), die an ihrer Innenumfangsfläche mit Innengewinde ausgebildet ist, umfassend: eine Verriegelungseinrichtung (38) zum Verriegeln der Mutter mit dem Schraubenschaft, welche auf dem Schraubenschaft und/oder auf der Mutter vorgesehen ist, wobei die Mutter vom Schraubenschaft trennbar ist und auf den Schraubenschaft geschraubt werden kann, wobei die Mutter in einem auf den Schraubenschaft geschraubten Zustand relativ zum Schraubenschaft beweglich ist, wenn ein größeres Drehmoment als ein vorbestimmtes Drehmoment auf die Mutter ausgeübt wird, während die Verriegelungseinrichtung die Mutter mit dem Schraubenschaft verriegelt" verwirklicht werden. Außerdem kann die Beschaffenheit "die Verriegelungseinrichtung ist auf dem Schraubenschaft vorgesehen und die Mutter kann von einer Stelle gelöst werden, an der die Mutter auf dem Schraubenschaft verriegelt ist, wenn ein größeres Drehmoment als das vorbestimmte Drehmoment auf die im verriegelten Zustand befindliche Mutter ausgeübt wird" verwirklicht werden. Ferner kann die Beschaffenheit "die Mutter ist mittels der Verriegelungseinrichtung auf einem Ende des Schraubenschafts verriegelt" verwirklicht werden. Weiterhin kann die Beschaffenheit "die Verriegelungseinrichtung umfasst verformte Gewindegänge (38), die durch Druckverformung in einer diametralen Richtung auf dem Außengewinde (32) oder dem Innengewinde ausgebildet sind" verwirklicht werden.
Außerdem kann ein Bereich R2 mit irregulärer Ganghöhe R2, in dem auf einem Schraubenschaft 30 ausgebildete Schraubengewindegänge unterschiedliche Ganghöhen haben, wie in 6 gezeigt, als Verriegelungseinrichtung für die Mutter 40 verwendet werden. 6 zeigt den Schraubenschaft 30, der zwei Bereiche aufweist, das heißt, einen Bereich R3 mit regulärer Ganghöhe, in dem Schraubengewindegänge 32 mit einer regulären Ganghöhe von zum Beispiel 1,0 mm ausgebildet sind, und einen Bereich R2 mit irregulärer Ganghöhe, in dem Schraubengewindegänge 70 mit einer irregulären Ganghöhe von zum Beispiel 0,8 mm ausgebildet sind. Eine Ganghöhenabweichung D wie in 8 gezeigt wird erzeugt, wenn die Mutter 40, auf der Schraubengewindegänge 80 von Innengewinde mit der regulären Ganghöhe von 1,0 mm ausgebildet sind, wie in 7 gezeigt, auf den Schraubenschaft 30 mit dem Bereich R2 mit irregulärer Ganghöhe geschraubt wird, in dem Außengewindegänge ausgebildet sind, die aus den Schraubengewindegängen 70 mit so einer irregulären Ganghöhe bestehen. Die durch Schrauben erzeugte Ganghöhenabweichung D bewirkt, dass die Außengewindegänge 70 und die Innengewindegänge 80 gegenseitig verformt werden, so dass Druckkontaktabschnitte (nicht gezeigt) ausgebildet werden, in denen Flanken der Außengewindegänge 70 und Flanken der Innengewindegänge 80 aufeinander drücken. Die Ausbildung der Druckkontaktabschnitte erschwert es dem Schraubenschaft 30, sich relativ zur Mutter 40 zu bewegen, so dass die Mutter 40 auf dem Schraubenschaft 30 verriegelt werden kann.
Die oben erwähnte Methode, den Bereich mit irregulärer Ganghöhe auf dem Schraubenschaft auszubilden, kann außerdem unter Verwendung eines Walzstempels auf dieselbe Art und Weise wie in dem Fall realisiert werden, in dem die oben erwähnten verformten Schraubengewindegänge 38 ausgebildet werden.
Der oben erwähnte Bereich R2 mit irregulärer Ganghöhe hat eine Umfangslänge entsprechend einem Bruchteil des gesamten Umfangs, kann aber über den gesamten Umfang ausgebildet werden. Eine Größe eines Niveauunterschiedes zwischen Schraubengewindegängen in dem Bereich R2 mit irregulärer Ganghöhe und jenen in dem Bereich R3 mit regulärer Ganghöhe ist vorzugsweise ein Bruchteil einer Ganghöhe der Schraubengewindegänge.
Außerdem ist zwar das oben erwähnte Beispiel gezeigt, in dem die irreguläre Ganghöhe in dem Bereich R2 mit irregulärer Ganghöhe nur 0,8 mm ist, in dem Bereich R2 mit irregulärer Ganghöhe können aber Schraubengewindegänge mit zwei oder mehr Ganghöhen ausgebildet werden. Zum Beispiel können Schraubengewindegänge mit einer Ganghöhe von 0,8 mm und 1,2 mm gleichzeitig in dem Bereich R2 mit irregulärer Ganghöhe ausgebildet werden. In diesem Fall, dass Schraubengewindegänge mit Ganghöhen von 0,8 mm und 1,2 mm in einem Bereich R2 mit irregulärer Ganghöhe ausgebildet sind, richten sich die Schraubengewindegänge im Allgemeinen auf Schraubengewindegänge an der Mutter 40 aus, obwohl eine partielle Ganghöhenabweichung erzeugt wird. Außerdem können Schraubengewindegänge mit Ganghöhen von 0,8 mm und 1,2 mm angrenzend aneinander oder getrennt voneinander ausgebildet werden. Wenn die Schraubengewindegänge getrennt voneinander ausgebildet sind, kann die Zahl der Schraubengewindegänge eine oder mehrere sein.
Der Bereich R2 mit irregulärer Ganghöhe kann sowohl auf der Mutter 40 als auch auf dem Schraubenschaft 30 vorgesehen werden.
Bei der oben erwähnten Anordnung kann die Beschaffenheit, "das Außengewinde oder das Innengewinde enthält einen Bereich mit irregulärem Durchmesser (R2), in dem Gewindegänge eine von einer vorbestimmten Ganghöhe verschiedene Ganghöhe haben, und der Bereich mit irregulärem Durchmesser wirkt als die Verriegelungseinrichtung", verwirklicht werden.
Außerdem können Klebstoffe als Verriegelungseinrichtung für die Mutter 40 verwendet werden. Es können Klebstoffe wie z.B. wärmeaushärtende Acrylharze, Epoxydharze oder dergleichen zur Verwendung beim Verriegeln und Abdichten von Schraube und Mutter verwendet werden. Ein Klebstoff wird im Voraus auf Außengewindegänge des Schraubenschafts 30 oder Innengewindegänge der Mutter 40 aufgebracht, um das Schrauben des Schraubenschafts und der Mutter 40 zu ermöglichen.
Bei der Erfindung verwendete Klebstoffe sind nicht auf die oben erwähnten Klebstoffe beschränkt. Es können Klebstoffe verwendet werden, die den Schraubenschaft 30 und die Mutter 40 vorübergehend verriegeln und den Schraubenschaft 30 und die Mutter 40 nicht angreifen. Wenn so ein Klebstoff ausgehärtet ist, kann es dem Schraubenschaft 30 erschwert werden, sich relativ zur Mutter 40 zu bewegen, und die Mutter 40 kann mit einem vorbestimmten Drehmoment auf dem Schraubenschaft 30 verriegelt werden.
Außerdem kann der Klebstoff realisiert werden, indem eine Düse zum Entladen eines Klebstoffs in der Nähe des Schraubenschafts 30 angeordnet wird und der Klebstoff eine vorbestimmte Zeit lang in Richtung auf den Schraubenschaft 30 entladen wird. Durch Variieren der Entladezeit und Menge eines Klebstoffs kann das zum Verriegeln der Mutter 40 auf dem Schraubenschaft 30 erforderliche Drehmoment auf eine vorbestimmte Größe gebracht werden.
Mit so einer Beschaffenheit kann "die Verriegelungseinrichtung umfasst einen Klebstoff" verwirklicht werden.
Weiterhin kann eine Verriegelungseinrichtung für die Mutter 40 einen Bereich umfassen, in dem Außengewindegänge auf dem Schraubenschaft 30 oder Innengewindegänge auf der Mutter 40 einen verschiedenen wirksamen Durchmesser der Schraubengewindegänge haben, wie in 9 gezeigt.
Wie in 9 gezeigt, hat der Schraubenschaft 30 einen Bereich R4 mit regulärem Durchmesser und einen Bereich R5 mit irregulärem Durchmesser. Der Bereich R4 mit regulärem Durchmesser ist mit normalen Schraubengewindegängen mit einem Gewindefußdurchmesser Φ versehen. Der Bereich R5 mit irregulärem Durchmesser ist mit Schraubengewindegängen mit einem größeren Gewindefußdurchmesser Φ als φ versehen. Solche Maßnahmen können einen wirksamen Durchmesser D im Bereich R5 mit irregulärem Durchmesser als einen wirksamen Durchmesser d im Bereich R4 mit regulärem Durchmesser machen.
Außerdem kann der oben erwähnte Bereich R5 mit irregulärem Durchmesser unter Verwendung eines Walzstempels ausgebildet werden.
Nach Verwendung so eines Schraubenschafts 30 zum Schrauben der Mutter 40 auf den Schraubenschaft 30 wird ein Drehmoment auf die Mutter 40 ausgeübt, um die Mutter 40 zu drehen und um die Mutter 40 zu bewegen, bis die Mutter 40 den Bereich R5 mit irregulärem Durchmesser erreicht. Weiterhin wird ein vorbestimmtes Drehmoment ausgeübt, um die Mutter 40 zu schrauben, so dass Innengewindegänge an der Mutter 40 mit Außengewindegängen im Bereich R5 mit irregulärem Durchmesser in Eingriff kommen. Wenn die Innengewindegänge an der Mutter 40 mit den Außengewindegängen im Bereich R5 mit irregulärem Durchmesser in Eingriff kommen, drücken Füße der Außengewindegänge im Bereich R5 mit irregulärem Durchmesser auf Stege der Innengewindegänge an der Mutter 40, was Druckkontaktabschnitte (nicht gezeigt) ausbildet. Die Ausbildung solcher Druckkontaktabschnitte kann es dem Schraubenschaft 30 erschweren, sich relativ zur Mutter 40 zu bewegen, so dass die Mutter 40 mit einem vorbestimmten Drehmoment auf dem Schraubenschaft 30 verriegelt werden kann.
Zusätzlich zu dem oben erwähnten, in 9 gezeigten Beispiel kann der Bereich R5 mit irregulärem Durchmesser an der Mutter 40 vorgesehen werden.
So eine Beschaffenheit kann "der Schraubenschaft enthält einen Bereich mit irregulärem Durchmesser (R5), in dem ein wirksamer Durchmesser der Schraube größer als ein vorbestimmter Durchmesser ist, und der Bereich mit irregulärem Durchmesser (R5) wirkt als die Verriegelungseinrichtung" verwirklichen, oder es kann "die Mutter enthält einen Bereich mit irregulärem Durchmesser (R5), in dem ein wirksamer Durchmesser der Mutter kleiner als ein vorbestimmter Durchmesser ist, und der Bereich mit irregulärem Durchmesser (R5) wirkt als die Verriegelungseinrichtung" verwirklicht werden.
Außerdem kann eine Harzschicht L wie z.B. spezielles Nylon auf einem Schraubenschaft 30 ausgebildet werden, um als Verriegelungseinrichtung zu wirken, wie in 10 gezeigt. Sobald die Schicht ausgebildet worden ist, fällt das Harz vorzugsweise nicht von einer Stelle ab, an der die Schicht ausgebildet ist, solange es absichtlich abgeschält wird, und außerdem haftet das Harz nicht an einem Glied, das gegen die dünne Schicht stößt. Zum Beispiel sind typische Harze registriert als "Nylock" (Handelsmarke) der US-Firma Nylock. Außerdem kann die Ausbildung solch einer dünnen Schicht in Übereinstimmung mit gewöhnlichen Verfahren erfolgen, zum Beispiel denen, die beschrieben sind in den US-Patentanmeldungen Nr. 371,604/1964; 398,495/1964; 599,042/1966; 628,683/1967; 821,178/1969; 203,130/1971; 314,854/1972 und 400,502/1973, und in den US-Patenten Nr. RE28, 812/1976; 3,995,074/1976; 4,054,688/1977; 4,100,882/1978 und 4,120,993/1978.
Ein bei der Erfindung verwendetes Material für die Harzschicht L ist nicht auf das oben erwähnte Material beschränkt. Ein Material, das Elastizität zeigt, zum Beispiel ein Elastomerharz, ein Material, das Flexibilität zeigt, und weiterhin ein Material, das Viskosität zeigt, können verwendet werden. Insbesondere, wenn beide Flanken der Mutter 40 und des Schraubenschafts 30 mit der Harzschicht L in Kontakt kommen, kann ein Material dazu dienen, dass Reibungskräfte, Scherbeanspruchungen oder dergleichen, die durch Kontakt mit der Harzschicht L erzeugt werden, Bewegungen des Schraubenschafts 30 relativ zur Mutter 40 verhindern können.
Bei Verwendung so eines Schraubenschafts 30 wird, nachdem die Mutter 40 auf den Schraubenschaft 30 geschraubt worden ist, ein Drehmoment auf die Mutter 40 ausgeübt, um die Mutter 40 zu drehen und um die Mutter 40 zu bewegen, bis die Mutter 40 die Harzschicht L erreicht. Weiterhin wird ein vorbestimmtes Drehmoment ausgeübt, um die Mutter 40 zu schrauben, so dass die Mutter 40 die Harzschicht L überdeckt. Wenn die Innengewindegänge an der Mutter 40 mit der Harzschicht L in Eingriff kommen, pressen Flanken der Außengewindegänge auf dem Schraubenschaft 30 und Flanken der Innengewindegänge der Mutter 40 über die Harzschicht L aufeinander. So ein Pressen bewirkt, dass Druckkontaktabschnitte (nicht gezeigt) auf der Harzschicht L ausgebildet werden. Die Ausbildung solcher Druckkontaktabschnitte kann es dem Schraubenschaft 30 erschweren, sich relativ zur Mutter 40 zu bewegen, und ermöglicht es der Mutter 40, mit einem vorbestimmten Drehmoment mit dem Schraubenschaft 30 in Eingriff zu kommen.
Die Harzschicht L kann zusätzlich zu dem oben erwähnten, in 10 gezeigten Beispiel auf Schraubengewindegängen der Mutter 40 vorgesehen werden.
So eine Beschaffenheit kann verwirklichen, "die Verriegelungseinrichtung umfasst einen Bereich, in dem eine Schicht (L)" "eines speziellen Nylonharzes", "eines elastischen Körpers", "Elastomerharzes" oder "eines Harzes, das Elastizität und/oder Viskosität zeigt", auf Gewindegängen des Außengewindes oder des Innengewindes ausgebildet ist.
Weiterhin kann der Schraubenschaft 30 durch Oberflächenbehandlung, wie in 11 gezeigt, mit einem Bereich R6 mit regulärer Filmdicke, der eine gewöhnliche, vorbestimmte Filmdicke hat, und einem Bereich R7 mit irregulärer Filmdicke versehen werden, der eine größere Filmdicke als der Erstere hat. So ein Bereich R7 mit irregulärer Filmdicke kann als Verriegelungseinrichtung verwendet werden.
So eine Oberflächenbehandlung erfolgt im Sinne von äußerer Erscheinung, Korrosionswiderstand, Nichtleitfähigkeit oder dergleichen und umfasst zum Beispiel einen Plattierungsprozess, Beschichtungsprozess und so weiter. Diese Prozesse können mittels der folgenden Verfahren durchgeführt werden.
Der Schraubenschaft 30 wird im Inneren eines Behälters mit einer Öffnung gestützt, so dass er in der Nähe der Öffnung drehbar ist. Die Öffnung wird so am Behälter ausgebildet, dass der oben erwähnte Bereich R7 mit irregulärer Filmdicke und die Öffnung in der Breite einander im Wesentlichen gleich gemacht werden. Außerhalb des Behälters wird eine Düse vorgesehen, so dass sie über die Öffnung zum Inneren des Behälters weist. Eine Bearbeitungsflüssigkeit für einen Plattierungsprozess oder Beschichtungsprozess wird von der Düse in Richtung auf die Öffnung ausgestoßen. Während die Bearbeitungsflüssigkeit ausgestoßen wird, wird der Schraubenschaft 30 innerhalb des Behälters gedreht. So eine Bearbeitung ermöglicht die Ausbildung des Bereichs R7 mit irregulärer Filmdicke mit einer vorbestimmten Länge auf dem Schraubenschaft 30.
Die oben erwähnte Öffnung wird in der Breite geändert, um die Breite des Bereichs R7 mit irregulärer Filmdicke zu ändern. Außerdem kann die Position des Bereichs R7 mit irregulärer Filmdicke geändert werden, indem eine Stelle, an der der Schraubenschaft 30 im Behälter gestützt ist, und eine Stelle der Öffnung geändert werden. Außerdem kann die Filmdicke des Bereichs R7 mit irregulärer Filmdicke geändert werden, indem Zeit und Menge des Strahls geändert werden.
Wenn der Schraubenschaft 30 mit so einem Bereich R7 mit irregulärer Filmdicke verwendet wird, wird ein Drehmoment auf die Mutter 40 ausgeübt, um die Mutter 40 zu drehen und um die Mutter 40 zu bewegen, bis die Mutter 40 den Bereich R7 mit irregulärer Filmdicke erreicht, nachdem die Mutter 40 auf den Schraubenschaft 30 geschraubt worden ist. Weiterhin wird ein vorbestimmtes Drehmoment auf die Mutter 40 ausgeübt, um die Mutter 40 zu schrauben, so dass die Innengewindegänge der Mutter 40 mit den Außengewindegängen des Bereichs R7 mit irregulärer Filmdicke in Eingriff kommen. Wenn die Innengewindegänge der Mutter 40 mit den Außengewindegängen des Bereich R7 mit irregulärer Filmdicke in Eingriff kommen, pressen Flanken der Außengewindegänge auf dem Schraubenschaft 30 und Flanken der Innengewindegänge der Mutter 40 über den Bereich R7 mit irregulärer Filmdicke aufeinander. So ein Pressen bewirkt, dass Druckkontaktabschnitte (nicht gezeigt) auf den Flanken der Außengewindegänge auf dem Schraubenschaft 30 und den Flanken der Innengewindegänge der Mutter 40 und dem Bereich R7 mit irregulärer Filmdicke ausgebildet werden. Die Ausbildung solcher Druckkontaktabschnitte kann es dem Schraubenschaft 30 erschweren, sich relativ zur Mutter 40 zu bewegen, und ermöglicht es der Mutter 40, mit einem vorbestimmten Drehmoment mit dem Schraubenschaft 30 in Eingriff zu kommen.
Der Bereich R7 mit irregulärer Filmdicke L kann zusätzlich zu dem oben erwähnten, in 11 gezeigten Beispiel auf Schraubengewindegängen der Mutter 40 vorgesehen werden.
So eine Beschaffenheit kann verwirklichen, "der Schraubenschaft enthält einen Bereich mit irregulärer Filmdicke (R7), in dem die Dicke eines Films, der einer Oberflächenbehandlung unterzogen worden ist, auf dem Schraubenschaft größer als eine vorbestimmte Filmdicke ist, und der Bereich mit irregulärer Filmdicke (R7) wirkt als die Verriegelungseinrichtung".
Außerdem führt die Ausbildung des oben erwähnten Bereichs R7 mit irregulärer Filmdicke auf dem Schraubenschaft 30 zur Vergrößerung eines wirksamen Durchmessers des Schraubenschafts 30. Daher kann so eine Beschaffenheit verwirklichen, "der Schraubenschaft enthält einen Bereich mit irregulärem Durchmesser (R7) enthält, in dem ein wirksamer Durchmesser der Schraube größer als ein vorbestimmter Durchmesser ist, und der Bereich mit irregulärem Durchmesser wirkt als die Verriegelungseinrichtung".
Außerdem kann eine Verstemmmutter genannte Mutter wie in 12 gezeigt als Verriegelungseinrichtung verwendet werden. Eine in 12 gezeigte Verstemmmutter 90 nimmt die Form einer mit Bund versehenen Sechskantmutter an und umfasst einen Sechskantabschnitt 92 und einen Bundabschnitt 94. Ein Durchgangsgewindeloch 96 ist mittig in der Verstemmmutter 90 ausgebildet, und Innengewindegänge 98 sind auf einer Seite des Gewindelochs 96 vorgesehen. Zusätzlich zu dem oben erwähnten, in 12 gezeigten Beispiel kann eine Mutter verwendet werden, welche in Druckkontakt mit Schraubengewindegängen eines Schraubenschafts gebracht werden kann, um auf dem Schraubenschaft verriegelt zu werden.
Das Gewindeloch 96 wird gepresst und verformt, indem drei der Seiten des Sechskantabschnitts 92 der Verstemmmutter 90 in Richtung auf eine Mitte der Mutter gepresst werden, wie durch drei Pfeile in 12 gezeigt. Druckverformung des Gewindelochs 96 bewirkt ein kleineres Gewindeloch 96 in der Nähe von drei Druckstellen im Innendurchmesser als vor der Verformung.
Wenn die in 12 gezeigte Verstemmmutter 90 und ein gewöhnlicher Schraubenschaft 30 verwendet werden, wird ein Drehmoment auf die Verstemmmutter 90 ausgeübt, um die Mutter 40 zu drehen und um die Mutter 40 zu bewegen, bis die Verstemmmutter 90 eine gewünschte Stelle auf dem Schraubenschaft 30 erreicht, nachdem die Verstemmmutter 90 auf den Schraubenschaft 30 geschraubt worden ist. Danach werden Kräfte auf die Seiten der Verstemmmutter 90 ausgeübt, um Druckverformung des Gewindelochs 96 der Verstemmmutter zu verursachen. Wenn das Gewindeloch 96 der Verstemmmutter Druckverformung unterzogen wird, pressen Schraubengewindegänge der Innengewindegänge an der Verstemmmutter 90 auf Schraubengewindegänge der Außengewindegänge am Schraubenschaft 30 bei R8, in 14 gezeigt. So ein Pressen bewirkt, dass Druckkontaktabschnitte (nicht gezeigt) auf den Schraubengewindegängen der Außengewindegänge am Schraubenschaft 30 und den Schraubengewindegängen der Innengewindegänge an der Verstemmmutter 90 ausgebildet werden. Die Ausbildung solcher Druckkontaktabschnitte kann es dem Schraubenschaft 30 erschweren, sich relativ zur Mutter 40 zu bewegen, und ermöglicht es der Mutter 40, mit einem vorbestimmten Drehmoment mit dem Schraubenschaft 30 in Eingriff zu kommen.
So eine Beschaffenheit kann verwirklichen, "die Verriegelungseinrichtung umfasst einen Teil oder Teile (96), die zu Druckverformung im Stande sind und an denen auf die Mutter ausgeübte Kräfte bewirken, dass die Innenumfangsfläche der Mutter Druckverformung unterworfen wird, um den Schraubenschaft pressen zu können".
Da der Schraubenschaft mit der oben beschriebenen Verriegelungseinrichtung getrennt von einer einen Schraubenkopf ausbildenden Mutter hergestellt werden kann, kann das Problem gelöst werden, das bei Ausbildung einer einstückigen Schraube verursacht wird, nämlich dass ein Schraubenkopf nach und nach gehärtet wird, wenn er hergestellt wird. Daher kann man ein Material, welches im Voraus hochfest gemacht worden ist, als Stangenmaterial für einen Schraubenkopf verwenden, um so, wie er hergestellt wird, einen hochfesten Schraubenschaft zu bilden.
So eine Beschaffenheit kann verwirklichen, "die Schraube ist eine hochfeste Schraube (30)".
Unter Verwendung einer Schraube der Erfindung mit einem Schraubenschaft, auf dem eine Mutter mittels der oben erwähnten Verriegelungseinrichtung verriegelt ist, kann ein montiertes Glied einfach auf einem Montageglied montiert werden.
Der Schraubenschaft 30 wird in einen Zustand versetzt, in dem er im Voraus auf der Mutter 40 verriegelt ist. Außerdem wird ein erstes Glied 10, das ein montiertes Glied ist, im Voraus mit einem dadurch hindurch verlaufenden Schraubeneinführloch 12 ausgebildet. Weiterhin wird ein zweites Glied, das ein Montageglied ist, im Voraus mit einem Innengewindeloch 22 versehen, an dem Innengewindegänge ausgebildet sind.
Wie in 15 gezeigt, während ein Zustand aufrechterhalten wird, in dem der Schraubenschaft 30 an der Mutter 40 verriegelt ist, wird der Schraubenschaft 30 in das Schraubeneinführloch 12 des ersten Gliedes 10 eingeführt, das ein montiertes Glied ist. Weiterhin wird ein Werkzeug benutzt, um ein vorbestimmtes Drehmoment auf die Mutter 40 auszuüben, die einen Schraubenkopf zum Schrauben des Schraubenschafts 30 in das Innengewindeloch 22 des zweiten Gliedes 20 bildet, das ein Montageglied ist, wobei der Schraubenschaft 30 auf der Mutter 40 verriegelt ist. Nachfolgend wird der Schraubenschaft 30 weiter geschraubt, bis ein äußerstes Ende 35 des Schraubenschafts 30 einen Boden 24 des Innengewindelochs erreicht. Wenn das äußerste Ende 35 des Schraubenschafts 30 den Boden 24 des Innengewindelochs erreicht, ist das Schrauben des Schraubenschafts 30 in das Innengewindeloch 22 beendet.
Danach wird der verriegelte Zustand des Schraubenschafts 30 und der Mutter 40 gelöst, wenn ein größeres Drehmoment als das oben erwähnte vorbestimmte Drehmoment auf die Mutter 40 ausgeübt wird, die einen Schraubenkopf zum Drehen desselben bilden. Wenn der verriegelte Zustand gelöst ist, trennt sich die Mutter 40 von einer Stelle, an der sie auf dem Schraubenschaft 30 verriegelt ist. Das Drehmoment wird auch auf die Mutter 40 ausgeübt, selbst nachdem sich die Mutter 40 getrennt hat, und danach wird die Mutter 40 relativ zum Schraubenschaft 30 bewegt, während sie auf den Schraubenschaft 30 geschraubt wird. Nachdem sich die Mutter 40 bewegt hat, bis eine Sitzfläche 44 auf der Mutter 40 auf einer Oberseite des ersten Gliedes 10 sitzt, wird das Drehmoment weiter auf die Mutter 40 ausgeübt, um dieselbe zu drehen, so dass die Mutter 40 auf dem ersten Glied 10 festgespannt wird. Indem so ein Festspannen durchgeführt wird, kann das erste Glied 10 durch den Schraubenschaft 30 auf dem zweiten Glied 20 festgespannt werden.
So ein Verfahren kann verwirklichen, "Verfahren zur Verwendung einer Schraube zum Festspannen eines ersten Gliedes (10), das mit einem dadurch hindurch verlaufenden Schraubeneinführloch (12) ausgebildet ist, und eines zweiten Gliedes (20), das mit einem Innengewindeloch (22) mit einem Boden ausgebildet ist, wobei die Schraube eine Mutter (40) und einen Schraubenschaft (30) wie in einem der Ansprüche 1 bis 16 beschrieben umfasst, wobei die Mutter auf dem Schraubenschaft verriegelt ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zur Ausübung eines Drehmoments auf die Mutter, bis der Schraubenschaft durch das Schraubeneinführloch des ersten Gliedes in das Innengewindeloch des zweiten Gliedes geschraubt ist, so dass ein äußerstes Ende (35) des Schraubenschafts den Boden erreicht, und einen Schritt zur Bewegung der Mutter relativ zum Schraubenschaft in einem Zustand, in dem die Mutter auf den Schraubenschaft geschraubt ist, und zur Ausübung eines Drehmoments auf die Mutter, bis die Mutter das erste Glied erreicht.
Der im oben erwähnten Beispiel dargestellte Schraubenschaft 30 ist zwar auf seiner ganzen Außenumfangsfläche mit Außengewindegängen ausgebildet, man kann aber eine Schraube verwenden, die einen ohne Gewinde ausgebildeten Bereich aufweist, in dem auf einem Teil der Schraube keine Außengewindegänge ausgebildet sind.
17 zeigt ein Beispiel für einen Schraubenschaft mit einem ohne Gewinde ausgebildeten Bereich. Der Schraubenschaft 130 weist einen Bereich, in dem Außengewindegänge 132 auf einer Außenumfangsfläche des Schraubenschafts ausgebildet sind, und einen ohne Gewinde ausgebildeten Bereich 134 auf, in dem keine Außengewindegänge ausgebildet sind. Bei dem in 17 gezeigten Schraubenschaft ist der ohne Gewinde ausgebildete Bereich 134 unterhalb einer Mitte des Schraubenschafts 130 vorgesehen. Der ohne Gewinde ausgebildete Bereich 134 hat einen größeren Durchmesser als ein wirksamer Durchmesser der Außengewindegänge 132, wodurch verhindert werden kann, dass sich eine Mutter (nicht gezeigt) weiter bewegt, wenn die Mutter auf den Schraubenschaft 130 geschraubt und Schraubengewindegänge der Mutter ein Ende des ohne Gewinde ausgebildeten Bereichs 134 erreichen. Zum Beispiel, wie in den später beschriebenen 20 und 22 gezeigt, wird eine Mutter 150 von seinem unteren Ende her auf den Schraubenschaft 130 geschraubt, um nach oben bewegt zu werden. Wenn eine Oberseite 154 der Mutter 150 gegen ein unteres Ende 136 des ohne Gewinde ausgebildeten Bereichs 134 stößt, kann die Mutter 150 nicht weiter nach oben bewegt werden, so dass die Mutter 150 auf dem Schraubenschaft 130 befestigt werden kann.
Eine im oben erwähnten Beispiel dargestellte Verriegelungseinrichtung wird verwendet, um eine Mutter 140 auf einem Schraubenschaft mit dem ohne Gewinde ausgebildeten Bereich 134 zu verriegeln, so dass im Voraus eine in 18 gezeigte Schraube 160 hergestellt wird.
19 bis 21 zeigen eine Art und Weise, in der ein drittes Glied 110, das ein montiertes Glied ist, unter Verwendung der Schraube 160 mit der auf dem Schraubenschaft 140 verriegelten Mutter 140 auf einem vierten Glied 120 festgespannt wird, das ein Montageglied ist. Außerdem wird in diesem Beispiel das montierte Glied 110 im Voraus mit einem dadurch hindurch verlaufenden Schraubeneinführloch 112 ausgebildet, und das Montageglied 120 wird im Voraus mit einem dadurch hindurch verlaufenden Schraubeneinführloch 122 ausgebildet. Außerdem wird das Montageloch 120 im Voraus an seiner Unterseite mit der Mutter 150 versehen. Die Mutter 150 ist mit einem Innengewindeloch 152 versehen, welches an seiner Innenumfangsfläche mit Innengewindegängen 154 ausgebildet ist.
Außerdem können Verfahren wie z.B. Schweißen und ein Klebstoff als Verfahren zum Vorsehen der Mutter 150 am Montageglied 120 verwendet werden. So ein Verfahren wird verwendet, um die Mutter 150 am Montageglied 120 vorzusehen, wodurch die Schraube gemäß der Erfindung verwendet wird, um das montierte Glied 110 im Falle, dass es nicht möglich ist, Schraubengewindegänge direkt am Montageglied 120 auszubilden, zum Beispiel im Falle, dass das Montageglied 120 dünn ist, am Montageglied 120 festzuspannen.
Wie in 19 gezeigt, während ein Zustand aufrechterhalten wird, in dem der Schraubenschaft 130 an der Mutter 140 verriegelt ist, wird der Schraubenschaft 130 der Schraube 160 in das Schraubeneinführloch 112 des drittes Gliedes 110 eingeführt, das ein montiertes Glied ist. Nachfolgend wird ein Werkzeug benutzt, um ein vorbestimmtes Drehmoment auf einen Schraubenkopf 142 auszuüben, um den Schraubenschaft 130 in das Innengewindeloch 152 der Mutter 150 zu schrauben, welche auf einer Unterseite des vierten Gliedes 120 vorgesehen ist, das ein Montageglied ist, wobei der Schraubenschaft 130 an der Mutter 140 verriegelt ist.
Nachfolgend, während der verriegelte Zustand des Schraubenschafts 30 und der Mutter 40 aufrechterhalten wird, wird der Schraubenschaft 30 weiter geschraubt, bis das untere Ende 136 des ohne Gewinde ausgebildeten Bereichs 134 gegen die Oberseite 154 der Mutter 150 stößt. Wie in 20 gezeigt, wenn das untere Ende 136 des ohne Gewinde ausgebildeten Bereichs 134 des Schraubenschafts 30 gegen die Oberseite 154 der Mutter 150 stößt, ist das Schrauben des Schraubenschafts 130 in das Innengewindeloch 152 beendet.
Danach wird der verriegelte Zustand des Schraubenschafts 130 und der Mutter 140 gelöst, wenn ein größeres Drehmoment als das oben erwähnte vorbestimmte Drehmoment auf den Schraubenkopf 142 ausgeübt wird, um den Schraubenschaft zu drehen. Wenn der verriegelte Zustand gelöst ist, trennt sich der Schraubenkopf 142 von einer Stelle, an der er auf dem Schraubenschaft 130 verriegelt ist. Das Drehmoment wird auch auf den Schraubenkopf 142 ausgeübt, nachdem sich der Schraubenkopf 142 getrennt hat, und danach wird der Schraubenkopf 142 relativ zum Schraubenschaft 130 bewegt, während er auf den Schraubenschaft 130 geschraubt wird. Nachdem sich der Schraubenkopf 142 bewegt hat, bis eine Sitzfläche 144 auf dem Schraubenkopf 142 auf einer Oberseite des dritten Gliedes 110 sitzt, wird das Drehmoment weiter auf den Schraubenkopf 142 ausgeübt, um denselben zu drehen, so dass der Schraubenkopf 142 auf dem dritten Glied 110 festgespannt wird. Indem so ein Festspannen durchgeführt wird, kann das dritte Glied 110 durch den Schraubenschaft 130 auf dem vierten Glied 120 festgespannt werden.
Außerdem ist zwar das oben erwähnte Beispiel dargestellt, in dem die Mutter 150 im Voraus an dem vierten Glied 120 vorgesehen wird, das ein Montageglied ist, ein Arbeiter kann die Mutter 140 aber mit einem Werkzeug stützen, um die Festspannarbeit durchzuführen, wenn das dritte Glied 110, das ein montiertes Glied ist, am vierten Glied 120, das ein Montageglied ist, festzuspannen ist.
Wie oben beschrieben, umfasst die Schraube gemäß der Erfindung einen Schrauben schaft und eine Mutter, die einen Schraubenkopf bildet, wobei der Schraubenschaft und die Mutter voneinander getrennt sind und in getrennten Schritten hergestellt werden. Dadurch kann der Nachteil beseitigt werden, dass Formung in der Nähe eines Schraubenkopfs, zum Beispiel in einem Halsbereich darunter, bei konventionellen Schraubenherstellungsverfahren, bei denen ein Schraubenkopf und ein Schraubenschaft einstückig geformt werden, nicht angemessen durchgeführt werden kann.
Außerdem kann die Verformungsfreiheit eines Materials für Muttern beim Formen einer als Schraubenkopf der Schraube gemäß der Erfindung wirkenden Mutter erhöht werden. Dadurch kann der Verformungswiderstand eines Materials für Muttern erhöht werden und kann die Verformbarkeit verbessert werden.
Ein Schraubenkopf mit hoher Festigkeit, der in der konventionellen Technik schwierig zu formen war, kann in Form einer Mutter hergestellt werden. Im Falle der Verwendung eines Materials für Muttern, deren Festigkeit jener in der konventionellen Technik, wenn eine Mutter auszubilden ist, äquivalent ist, ermöglicht weiterhin Ausübung von nur geringen Drücken auf ein Material für Muttern die Formung des Materials für Muttern, was die Lebensdauer eines Formstempels zur Formung von Muttern stark verlängern kann.
Außerdem kann ein Schraubenschaft der Schraube gemäß der Erfindung hergestellt werden, indem nur ein Stahldraht, welche auf eine vorbestimmte Länge geschnitten worden ist, Walzarbeit unterzogen wird, um Außengewindegänge auszubilden. Man kann einen Stangendraht mit einer höheren Festigkeit als jene des Stangendrahts verwenden, der bei einstückiger Ausbildung eines Schraubenkopfs und eines Schraubenschafts verwendet werden kann. Daher kann der Schraubenschaft überaus hochfester als in den konventionellen Technik gemacht werden, was in der Verwirklichung von geringerer Größe und geringerem Gewicht resultiert, was einen räumlichen Spielraum liefert.
Weiterhin ist eine Mutternverriegelungseinrichtung wie z.B. verformte Schraubenstege auf Außengewindegängen des Schraubenschafts und/oder Innengewindegängen der Mutter vorgesehen und kann die Schraube auf dieselbe Weise wie konventionelle Schrauben gehandhabt werden, so dass die Schraubenschraubarbeit leicht durchgeführt werden kann, ohne irgendein spezielles Werkzeug zu benötigen. Die Behandlung der Teile kann leicht durchgeführt werden, da die Schraube auf dieselbe Weise wie konventionelle Schrauben gehandhabt werden kann, wenn die Mutter auf dem Schraubenschaft verriegelt ist.

Claims

Schraube mit einem Schraubenschaft (30), der an seiner Außenumfangsfläche mit Außengewinde ausgebildet ist, und einer Mutter (40), die als Schraubenkopf wirkt und an ihrer Innenumfangsfläche mit Innengewinde ausgebildet ist und einen Drehmomentübertragungsteil (42) an ihrer Außenfläche aufweist, umfassend: eine Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln der Mutter mit dem Schraubenschaft, welche auf dem Schraubenschaft und/oder auf der Mutter vorgesehen ist, wobei die Mutter vom Schraubenschaft trennbar ist und auf den Schraubenschaft geschraubt werden kann, wobei die Mutter in einem auf den Schraubenschaft geschraubten Zustand relativ zum Schraubenschaft beweglich ist, wenn ein größeres Drehmoment als ein vorbestimmtes Drehmoment auf die Mutter ausgeübt wird, während die Verriegelungseinrichtung die Mutter mit dem Schraubenschaft verriegelt.
Schraube nach Anspruch 1, wobei die Verriegelungseinrichtung auf dem Schraubenschaft vorgesehen ist und die Mutter von einer Stelle gelöst werden kann, an der die Mutter auf dem Schraubenschaft verriegelt ist, wenn ein größeres Drehmoment als das vorbestimmte Drehmoment auf die im verriegelten Zustand befindliche Mutter ausgeübt wird.
Schraube nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mutter mittels der Verriegelungseinrichtung auf einem Ende des Schraubenschafts verriegelt ist.
Schraube nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Schraube eine hochfeste Schraube ist.
Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verriegelungseinrichtung verformte Gewindegänge (38) umfasst, die durch Druckverformung in einer diametralen Richtung auf dem Außengewinde (32) oder dem Innengewinde ausgebildet sind.
Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schraubenschaft einen Bereich mit irregulärem Durchmesser (R5) enthält, in dem ein wirksamer Durchmesser der Schraube größer als ein vorbestimmter Durchmesser ist, und der Bereich mit irregulärem Durchmesser (R5) als die Verriegelungseinrichtung wirkt.
Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mutter einen Bereich mit irregulärem Durchmesser (R5) enthält, in dem ein wirksamer Durchmesser der Mutter kleiner als ein vorbestimmter Durchmesser ist, und der Bereich mit irregulärem Durchmesser (R5) als die Verriegelungseinrichtung wirkt.
Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Außengewinde oder das Innengewinde einen Bereich mit irregulärem Durchmesser (R2) enthält, in dem Gewindegänge eine von einer vorbestimmten Ganghöhe verschiedene Ganghöhe haben, und der Bereich mit irregulärem Durchmesser als die Verriegelungseinrichtung wirkt.
Schraube nach Anspruch 1, wobei die Verriegelungseinrichtung einen Klebstoff umfasst.
Schraube nach Anspruch 1, wobei die Verriegelungseinrichtung einen Bereich umfasst, in dem eine Schicht eines speziellen Nylonharzes auf Gewindegängen des Außengewindes oder des Innengewindes ausgebildet ist.
Schraube nach Anspruch 1, wobei die Verriegelungseinrichtung einen Bereich umfasst, in dem eine Schicht eines elastischen Körpers auf Gewindegängen des Außengewindes oder des Innengewindes ausgebildet ist.
Schraube nach Anspruch 1, wobei die Verriegelungseinrichtung einen Bereich umfasst, in dem eine Schicht (LL) eines Elastomerharzes auf Gewindegängen des Außengewindes oder des Innengewindes ausgebildet ist.
Schraube nach Anspruch 1, wobei die Verriegelungseinrichtung einen Bereich umfasst, in dem eine Schicht eines Harzes, das Elastizität und/oder Viskosität zeigt, auf Gewindegängen des Außengewindes oder des Innengewindes ausgebildet ist.
Schraube nach Anspruch 1, wobei die Verriegelungseinrichtung einen Bereich umfasst, in dem eine Schicht eines flexiblen Harzes auf Gewindegängen des Außengewindes oder des Innengewindes ausgebildet ist.
Schraube nach Anspruch 1, wobei der Schraubenschaft einen Bereich mit irregulärer Filmdicke (R7) enthält, in dem die Dicke eines Films, der einer Oberflächenbehandlung unterzogen worden ist, auf dem Schraubenschaft größer als eine vorbestimmte Filmdicke ist, und der Bereich mit irregulärer Filmdicke (R7) als die Verriegelungseinrichtung wirkt.
Schraube nach Anspruch 1, wobei die Verriegelungseinrichtung einen Teil oder Teile (96) umfasst, die zu Druckverformung im Stande sind und an denen auf die Mutter ausgeübte Kräfte bewirken, dass die Innenumfangsfläche der Mutter Druckverformung unterworfen wird, um den Schraubenschaft pressen zu können.
Verfahren zur Verwendung einer Schraube zum Festspannen eines ersten Gliedes, das mit einem dadurch hindurch verlaufenden Schraubeneinführloch ausgebildet ist, und eines zweiten Gliedes, das mit einem Innengewindeloch mit einem Boden ausgebildet ist, wobei die Schraube eine Mutter (40) und einen Schraubenschaft (30) wie in einem der Ansprüche 1 bis 16 beschrieben umfasst, wobei die Mutter auf dem Schraubenschaft verriegelt ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zur Ausübung eines Drehmoments auf die Mutter, bis der Schraubenschaft durch das Schraubeneinführloch des ersten Gliedes in das Innengewindeloch des zweiten Gliedes geschraubt ist, so dass ein äußerstes Ende des Schraubenschafts den Boden erreicht, und einen Schritt zur Bewegung der Mutter relativ zum Schraubenschaft in einem Zustand, in dem die Mutter auf den Schraubenschaft geschraubt ist, und zur Ausübung eines Drehmoments auf die Mutter, bis die Mutter das erste Glied erreicht.