DE60309257T2 - Schraube und Befestigungsvorrichtung - Google Patents

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thread
threaded fastener
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pressure flank
recesses
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Kenneth R. West Chicago LeVey
Lawrence W. Taylor Johnson
John D. Whitmore Lake Fischer
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Illinois Tool Works Inc
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00Features common to bolt and nut
    • F16B33/02Shape of thread; Special thread-forms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/22Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening
    • F16B39/28Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening by special members on, or shape of, the nut or bolt
    • F16B39/30Locking exclusively by special shape of the screw-thread

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Gewindebefestigungselemente, und insbesondere betrifft die Erfindung Außengewindebefestigungselemente und Gewindebefestigungsvorrichtungen mit einem Außengewindeelement und einem Innengewindeelement.
  • Gewindebefestigungselemente und Gewindebefestigungsvorrichtungen mit Außen- und Innengewindeelementen werden extensiv in verschiedenen Anordnungen und Konstruktionen eingesetzt. Es ist bekannt, ein Außengewindeelement in Kombination mit einem Innengewindeelement zu benutzen, das ein Stanzelement oder ein andere plattenartiges oder tiefgezogenes Element umfasst, wobei in dem Innengewindeelement ein einzelnes Schneckengewinde vorgesehen ist. Ein Problem von Gewindebefestigungsvorrichtungen, die Innengewindeelemente mit einem einzelnen Schneckengewinde aufweisen, besteht darin, dass sich das Befestigungselement aufgrund von Vibration und anderen externen Kräften lockern kann, die auf die Befestigungsvorrichtung einwirken. Der geringe Flächenkontakt zwischen der Außengewindekomponente und dem einzelnen Schneckengewinde eines gestanzten Innengewindeelements ist ein Grund für diesen unerwünschten Effekt. Wenn das Außen- und das Innengewindeelement beginnen, sich zu bewegen, lässt der natürliche Auflaufflächenkontakt zwischen den Flächen eine Lockerung Vorrichtung zu. Obwohl die Signifikanz dieses Problems in gewissem Umfang verringert werden kann, indem durch Einbeziehen weiterer Schnecken in dem Gewinde dem Innengewindeelement eine zusätzliche Gewindelänge hinzugefügt wird, liegt in einigen Anordnungen und Konstruktionen nicht ausreichend Raum zum Bereitstellen zusätzlicher Länge für das Innengewindeelement vor. Außerdem wird das Element komplexer und schwieriger in der Herstellung, wodurch sich die Kosten der Befestigungsvorrichtung erhöhen, da die einfachen Stanzprozesse, die für eine Befestigungsvorrichtung mit einem einzelnen Schneckengewinde benutzt werden, für eine komplexere Befestigungsvorrichtung möglicherweise unzu länglich sind.
  • Es ist auch bekannt, Befestigungsvorrichtungen bereitzustellen, bei denen das Innengewindeelement verklammert oder in bestimmter Weise mit einem Gegenstand wie z.B. einem Stück Blech oder einem anderen dünnen Material verbunden ist. Obwohl die Innengewindeelemente bei einigen Befestigungsvorrichtungen eine beträchtliche Dicke aufweisen, wodurch sie ein Gewinde mit mehreren Schneckenwindungen bereitstellen, bleibt die Lockerung der Befestigungsvorrichtungen problematisch. Wenn das Material, mit dem das Innengewindeelement verbunden ist, relativ dünn ist und eine minimale Festigkeit aufweist, wie z.B. dünnwandiges Blech, kann sich das Material biegen oder verlagern, wenn auf das Außengewindeelement ein zusätzliches Drehmoment angewandt wird, um die Gewinde des Außen- und des Innengewindeelements fester miteinander zu verbinden. Da also nur ein minimales Drehmoment angewandt werden kann, kann sich die Befestigungsvorrichtung leicht durch Vibration oder andere externe Kräfte lockern.
  • Ein anderes bisweilen auftretendes Problem ist das Überdrehen wegen eines zu festen Anziehens des Befestigungselements. Insbesondere bei leichten Anordnungen, bei denen auch die Befestigungselemente leicht sind, kann es schwierig sein, zu bestimmen, ob ein ausreichendes Drehmoment für eine optimale Leistung des Befestigungselements angewandt wurde. Ein zu geringes Anziehen kann zu einer Lockerung im Zuge der Benutzung führen, und ein übermäßiges Anziehen kann zu einem Überdrehen führen. Das akzeptable Drehmomentfenster für ein richtiges Anziehen kann relativ klein sein.
  • Außengewindeelemente, die in Kunststoffen verankert sind, weisen ähnliche und weitere Probleme auf. Es ist wünschenswert, eine Schraube bereitzustellen, die leicht und gerade eindrehbar ist und eine sichere Befestigung bietet. Die Modifizierung von Gewindeprofilen zum Verbessern des Herausziehwiderstands hat eine Abstumpfung des Gewindezahns hervorgebracht, was beim Eindrehen der Schraube eine übermäßige Materialentfernung verursachen kann. Die Materialentfernung reduziert die Haltefestigkeit des Befestigungsmittels.
  • GB-A-2 046 862 offenbart ein Gewindebefestigungselement mit einer Reihe von Vertiefungen, die in einer Druckflanke eines Gewindes desselben ausgebildet sind.
  • DE-A-19 920 616 offenbart ein Gewindebefestigungselement mit einer Reihe von Vorsprüngen, die an einer Druckflanke eines Gewindes desselben ausgebildet sind. DE-A-19 920 616 offenbart auch ein blattartiges Material, das Vertiefungen aufweist, die dazu vorgesehen sind, in Eingriff mit Vorsprüngen des Gewindebefestigungselements zu gelangen.
  • Was im Stand der Technik benötigt wird, sind ein Außengewindeelement und ein Gewindebefestigungssystem, die die Rückhaltekraft zwischen dem Außengewindeelement und dem Innengewindeelement oder dem Verankerungsmaterial verbessern, in dem das Befestigungselement gesichert ist, und zwar für verschiedene Anwendungen, darunter Gewindebefestigungsvorrichtungen mit Innengewindeelementen, die ein einzelnes Schneckengewinde umfassen, und Befestigungsvorrichtungen, die auf relativ dünnes Material angewandt werden, welches das Drehmoment beschränkt, das beim Herstellen der Gewindeverbindung angewandt werden kann. Was außerdem benötigt wird, ist ein Außengewindeelement, das leicht und gerade eindrehbar ist, und eine erhöhte Haltefestigkeit in Kunststoffen und anderen ähnlichen Materialien aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Gewindebefestigungselement bereit, das Folgendes umfasst: einen Schaft mit einem Kopfende und einem Führungsende, einen Kopf am Kopfende, und ein am Schaft befindliches Gewinde, wobei das Gewinde eine durchlaufende äußere Kante hat, eine Antriebsflanke dem Führungsende gegenüberliegt und eine Druckflanke dem Kopfende gegenüberliegt, wobei die Antriebsflanke eine allgemein flache Oberfläche hat, die sich vom Schaft zur äußeren Kante des Gewindes im wesentlichen entlang einer Länge des Gewindes vom Führungsende zum Kopfende hin erstreckt, wobei eine Reihe von Vertiefungen in der Druckflanke mindestens entlang einem Abschnitt der Länge des Gewindes (Gewindebefestigungselement des Typs, der in GB-A-2 046 862 offenbart ist) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen in der Druckflanke beabstandet vorgesehen sind, wobei die Vertiefungen von der äußeren Kante des Gewindes aus allgemein radial nach innen hin zum Schaft in einer solchen Weise ausgebildet sind, dass die durchlaufende äußere Kante des Gewindes so beibehalten wird, dass die durchlaufende äußere Kante zu einer Spitze hin an jedem Punkt ihrer Länge allgemein konisch zuläuft.
  • Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine Gewindebefestigungsvorrichtung bereit, die Folgendes umfasst: ein Außengewindebefestigungselement und ein Innengewindebefestigungselement, die für gegenseitigen Gewindeeingriff ausgeführt sind, wobei das Außengewindebefestigungselement ein Gewindebefestigungselement gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, und wobei das Innengewindebefestigungselement Folgendes beinhaltet: einen Körper, der eine dadurch verlaufende Öffnung mit mindestens einem Schneckengewinde definiert, das von der Öffnung definiert wird, die so ausgeführt ist, dass sie in das Gewinde des Außengewindebefestigungselements eingreifen kann, und wobei der Körper Unregelmäßigkeiten aufweist, die Vorsprünge bilden, damit sie in die Vertiefungen der Gewinde am Außengewindebefestigungselement eingreifen können.
  • Weitere Entwicklungen gemäß der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angeführt.
  • Das Innengewindeelement kann eine Blechmutter mit einzelnem Schneckengewinde sein, die dazu ausgeführt ist, das Außengewindebefestigungselement in sich aufzunehmen. Das Innengewindebefestigungselement kann einen Körper aufweisen, der als ein Dom ausgeführt ist, und der eine dadurch verlaufende Öffnung definiert, wobei durch die Öffnung ein einzelnes Schneckengewinde definiert ist, das dazu ausgeführt ist, in Eingriff mit dem Gewinde des Außengewindebefestigungselements zu gelangen. Eine Krone kann von dem Dom nach außen vorspringen, und spitze Vorsprünge aufweisen, die in die Vertiefungen der Gewinde an dem Außengewindebefestigungselement eingreifen.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, dass ein Außengewindeelement bereitgestellt wird, das formschlüssiger mit dem Körper in Eingriff gelangt, an dem es befestigt wird.
  • Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, dass eine Gewindebefestigungsvorrichtung bereitgestellt wird, bei der das Außengewindeelement und das Innengewindeelement eine komplementäre Struktur aufweisen, damit das Außen- und das Innengewinde formschlüssiger miteinander in Eingriff gelangen.
  • Noch ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, dass eine Gewindebefestigungsvorrichtung mit einem verbesserten Rückdrehwiderstand bereitgestellt wird, die zur Benutzung an Blech oder anderen Strukturen aus dünnem Material geeignet ist.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, dass eine verbesserte Gewindebefestigungsvorrichtung bereitgestellt wird, die ein Innengewindeelement aufweist, das ein einzelnes Schneckengewinde umfasst. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, dass eine kostengünstige, leicht herstellbare Gewindebefestigungsvorrichtung mit einer verbesserten An tirotationskraft zwischen dem Außengewindeelement und dem Innengewindeelement gegen ein Rückdrehen bereitgestellt wird.
  • Noch ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, dass eine leicht anwendbare Modifizierung von Standardgewindeformen bereitgestellt wird, welche die Rückdrehsicherungsleistung des Gewindes in verschiedenen Materialien verbessert.
  • Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, dass eine verbesserte Außengewindekonfigurierung mit verbesserter Rückdrehsicherungsleistung bereitgestellt wird, die leicht und gerade eindrehbar ist.
  • Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, dass eine Gewindebefestigungsvorrichtung bereitgestellt wird, die eine Anzeige dafür vorsieht, wann ein ausreichendes Drehmoment für eine optimale Leistung des Befestigungselements angewandt wird.
  • Einzelne Ausführungsformen gemäß der Erfindung sollen nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben werden, wobei gleiche Bezugszeichen zum Bezeichnen gleicher Merkmale benutzt werden, und wobei:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Gewindebefestigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 eine perspektivische Ansicht des Außengewindebefestigungselements der Gewindebefestigungsvorrichtung aus 1 ist;
  • 3 eine perspektivische Ansicht des Innengewindebefestigungselements der Gewindebefestigungsvorrichtung aus 1 ist;
  • 4 eine Seitenansicht einer modifizierten Form des Außengewindebefestigungselements aus 2 ist;
  • 5 eine erhöhte Ansicht einer modifizierten Form der Gewindebefestigungsvorrichtung aus 1 ist;
  • 6 eine perspektivische Ansicht einer Innengewindekomponente mit einzelnem Schneckengewinde für eine Gewindebefestigungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Merkmal ist;
  • 7 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 8 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist.
  • Unter spezifischer Bezugnahme auf die Figuren und insbesondere auf 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Gewindebefestigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Gewindebefestigungsvorrichtung 10 weist ein Außengewindebefestigungselement 12 und ein Innengewindebefestigungselement 14 auf, die für einen Eingriff miteinander ausgeführt sind, das heißt, das Außengewindeelement 12 wird windend in dem Innengewindeelement 14 aufgenommen. Jedes kann in unterschiedlicher Länge, unterschiedlicher Dicke, und aus verschiedenen Materialien vorgesehen sein, abhängig von der vorgesehenen Benutzung und Anwendung der Befestigungsvorrichtung 10. Wie im Folgenden genauer beschrieben werden soll, sieht die vorliegende Erfindung die Benutzung des Außengewindeelements 12 allein, in einem Material wie Kunststoff verankert, ohne die Benutzung eines Innengewindeelements 14 vor.
  • Das Außengewindebefestigungselement 12 weist einen Schaft 16 auf, an dem ein Gewinde 18 ausgebildet ist. Der Schaft 16 weist ein distales oder Führungsende 20 auf, das zuerst in das Innengewindebefestigungselement 14, oder in ein Material wie z.B. Kunststoff, in dem das Außengewindebefestigungselement 12 ohne das Innengewindeelement 14 benutzt wird, eindringt und von diesem aufgenommen wird. Der Schaft 16 weist außerdem ein Kopfende 22 auf, mit dem ein Kopf 24 verbunden ist. Das Gewinde 18 erstreckt und windet sich schneckenförmig von dem nahe Kopf 24 hin zum Führungsende 20 um den Schaft 16, und weist am Führungsende 20 einen Gewindeanfang 26 auf. Wie man verstehen wird, ist das Außengewindebefestigungselement 12 in einer üblichen Ausführungsform desselben in dem geeigneten Material wie z.B. Metall oder Kunststoff, als monolithische Struktur mit Schaft 16, Gewinde 18 und Kopf 24 vorgesehen.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kopf 24 rund, und weist eine darin ausgebildete Öffnung 28 auf, die flache Seiten aufweist, um z.B. einen geeigneten Stiftschlüssel oder ein anderes Handwerkzeug oder elektrisches Werkzeug darin aufzunehmen, um das Außengewindeelement 12 während des Verbindens des Außengewindeelements 12 mit dem Innengewindeelement 14 oder dem Verankerungsmaterial (nicht dargestellt) zu drehen. Allerdings versteht es sich, dass der Kopf 24 anders konfiguriert sein kann, z.B. mit einem Schlitz oder einer anders geformten Öffnung darin, um einen Schraubendreher oder ein anderes Hilfsmittel darin aufzunehmen. Ferner kann der Kopf 24 einen sechskantförmigen oder anderen flachseitigen Umfang aufweisen, um mit einem Stiftschlüssel oder einem anderen Werkzeug in Eingriff zu gelangen. Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, dass der Kopf 24 eine konisch geformte Seite aufweist, damit sich der Kopf 24 in eine konische Öffnung in einem Körper einpasst, mit dem die Befestigungsvorrichtung 10 verbunden wird, wodurch der Kopf 24 in dem Material versenkt wird, oder der Kopf 24 mit dessen Fläche abschließend angebracht wird.
  • Wie zuvor angeführt, kann das Außengewindeelement 12 abhängig von seiner Benutzung oder der Anwendung und Benutzung der Gewindebefestigungsvorrichtung 10 in unterschiedlichen Dicken und Längen vorgesehen sein. So kann auch der Schneckenwinkel des Gewindes 18 von Anwendung zu Anwendung der Gewindebefestigungsvorrichtung 10 variieren.
  • Das Gewinde 18 definiert eine durchlaufende äußere Kante 30, die sich spiralförmig von Kopf 24 zum Führungsende 20 hin entlang dem Schaft 16 windet. Im Querschnitt ist das Gewinde 18 im Wesentlichen dreieckig, und weist eine Antriebsflanke 32 und eine Druckflanke 34 auf. Die Antriebsflanke 32 ist diejenige durchlaufende Fläche des Gewindes 18, die allgemein dem Führungsende 20 zugewandt ist. Die Druckflanke 34 ist diejenige Fläche des Gewindes 18, die allgemein dem Kopf 24 zugewandt ist. Wie dargestellt, erstreckt sich das Gewinde 18, einschließlich sowohl der Antriebsflanke 32 als auch der Druckflanke 34, von Kopf 24 hin zum Führungsende 20. Allerdings wird man verstehen, dass es bei einigen Anwendungen und Benutzungsweisen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft sein kann, wenn sich das Gewinde 18 nicht vollständig bis zum Kopf 24 erstreckt. Ein gewindeloser Abschnitt des Schafts 16 kann zwischen Kopf 24 und Gewinde 18 vorgesehen sein. Ferner kann es bei einigen Anwendungen und Benutzungsweisen vorteilhaft sein, wenn der Gewindeanfang 26 mit einem gewissen Abstand von der äußeren Kante des Führungsendes 20 entfernt vorgesehen ist. Auch kann das Führungsende 20 konisch zulaufen, genauso wie der Gewindeanfang 26, wenn es sich bei dem Außengewindeelement 12 um eine Gewindeschneideschraube oder einen anderen, ähnlichen Aufbau handelt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Gewinde 18 mit einer Reihe von Hohlräumen oder Vertiefungen 36 in der Druckflanke 34 versehen. Die Vertiefungen 36 können im Gewinde 18 allgemein vom Kopf 24 zum Führungsende 20 hin gleichmäßig beabstandet sein, wie in 2 gezeigt. In einer Modifikation der vorliegenden Erfindung können, wie in 4 gezeigt, die Vertiefungen 36 nur in einer oder mehreren Schneckenwindungen des Gewindes 18 angrenzend an Kopf 24, oder in den Schneckenwindungen des Gewindes 18 vorgesehen sein, die dem Kopf 24 am nächsten sind, wenn das Gewinde 18 in einem gewissen Abstand von dem Kopf 24 angeordnet ist. Vorteile der vorliegenden Erfindung werden erzielt, indem die Vertiefungen 36 mit dem Innengewindebefestigungselement 14 in Eingriff gelangen, wenn nach beendeter Montage ein abschließendes Drehmoment auf das Außengewindebefestigungselement 12 angewandt wird. Allerdings versteht es sich, dass Vorteile der vorliegenden Erfindung auch erzielt werden, wenn das Außengewindebefestigungselement 12 allein benutzt wird, gesichert in einem anderen Material als dem Innengewindebefestigungselement 14. Beispielsweise bietet die vorliegende Erfindung Vorteile, wenn sie bei einem Außengewindebefestigungselement 12 des Gewindeschneideschraubentyps in Kunststoff und Ähnlichem benutzt wird.
  • Die Vertiefungen 36 sind im Gewinde 18 von Kante 30 allgemein radial nach innen ausgebildet, über wenigstens einen Teil der Breite des Gewindes 18 zwischen der äußeren Kante 30 und dem Schaft 16 (1). Alternativ können sich die Vertiefungen 36 von der äußeren Kante 30 in die Nähe des Schafts 16 erstrecken, annähernd über die volle Breite des Gewindes 18 (7). Wie in 2 gezeigt, und deutlicher in 7, sind die Vertiefungen 36 in der Druckkante derart ausgebildet, dass eine durchlaufende äußere Kante 30 entlang dem Gewinde 18 beibehalten wird, das sich allgemein konisch zu einer Spitze verjüngt, wobei durch die Ausbildung der Vertiefungen 36 nur eine minimale oder keine Abstumpfung stattfindet. Ein Querschnitt durch Gewinde 18 erzeugt an jeder Position eine dreieckige Form, wobei die Spitze an Kante 30 angeordnet ist. Die Vertiefungen 36 können verschiedene Formen aufweisen, wie z.B. trapezförmig, halbmondförmig, asymmetrisch usw.
  • 8 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der so genannten „Hoch-Tief"-Gewindeausführung. Für ein Hochgewinde 38 und ein Tiefgewinde 40 sind alternierende Gewindeanfänge vorgesehen, wodurch entlang der axialen Länge des Außengewindeelements 12 alternierende Hoch- und Tiefgewinde bereitgestellt werden. Das Tiefgewinde 40 weist einen Durchmesser auf, der etwa gleich dem Durchmesser der Öffnung ist, in der das Außengewindeelement 12 befestigt wird. Das Tiefgewinde 40 trägt dazu bei, Material zu sammeln, das gegen die Druckflanke 34 drückt. Das Bewegen von Material gegen die Druckflanke 34 und die Vertiefungen 36 verbessert den Herausziehwiderstand weiter. Alternativ kann eine „Hoch-Doppel-Tief"-Gewindeausführung benutzt wird. Außerdem können die Gewinde asymmetrisch in Form und Auslegung sein.
  • Das Innengewindebefestigungselement 14 stellt weitere Vorteile der Befestigungsvorrichtung 10 bereit, und weist einen Körper 50 auf, der eine Öffnung 52 darin definiert, um das Außengewindebefestigungselement 12 aufzunehmen. Die Öffnung 52 definiert ein Gewinde 54, vorzugsweise ein einzelnes Schneckengewinde, das dazu konfiguriert ist, in Eingriff mit Gewinde 18 des Außengewindebefestigungselements 12 zu gelangen. Der Körper 50 definiert mehrere Vorsprünge 56, die dazu ausgebildet sind, mit den Vertiefungen 36 in der Druckflanke 34 in Eingriff zu gelangen. Wie in 1 gezeigt, können die Vorsprünge 56 an Körper 50 an einer Umfangskante der Öffnung 52, zugewandt zu Kopf 24, vorgesehen sein. Alternativ sind die Vorsprünge 56, wie in 5 gezeigt, an Körper 50 an einer Umfangskante der Öffnung 52 vorgesehen, wobei sie dem Führungsende 20 des Außengewindebefestigungselements 12 zugewandt sind, das in dem Innengewindebefestigungselement 14 aufgenommen ist.
  • Der Körper 50 kann eine konventionelle Mutter sein, oder, wie in 1 gezeigt, der Körper 50 kann ein relativ dünnes Plattenelement 58 aufweisen, das eine Ver größerung 60 aufweist, in der die Öffnung 52 definiert ist. Die Vergrößerung 60 kann eine oder mehrere Schneckenwindungen des Gewindes 54 aufweisen. Ein Federarm 62 oder eine andere Struktur kann an Körper 50 vorgesehen sein, um das Innengewindeelement 14 an einer Kante eines blatt- oder plattenartigen Körpers zu befestigen, an dem das Befestigungselement 10 angebracht werden soll. Vorteilhafterweise kann das Innengewindeelement 14 mit dem Federarm 62 oder einer ähnlichen derartigen Struktur an dem Gegenstand vormontiert sein, an dem die Gewindebefestigungsvorrichtung 10 benutzt wird. Das abschließende Verbinden eines Gegenstands oder Objekts damit kann erfolgen, indem das Außengewindebefestigungselement 12 einfach in das Innengewindebefestigungselement 14 gedreht wird, ohne dass das Innengewindebefestigungselement 14 ergriffen oder gehalten werden muss. Alternativ kann das Innengewindebefestigungselement 14 als eine einfache Mutter oder andere übliche Struktur vorgesehen sein.
  • Die vorliegende Erfindung stellt dann besondere Vorteile bereit, wenn sie mit einem gestanzten Innengewindebefestigungselement 64 mit einem einzelnen Schneckengewinde benutzt wird, wie in 6 gezeigt. Das Innengewindebefestigungselement 64 weist einen domförmigen Körper 66 auf, in dem ein einzelnes Schneckengewinde 68 angeordnet ist, und der durch Stanzen ausgebildet wurde. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Krone 70 vorgesehen, die mehrere spitze Vorsprünge 72 bildet, die sich von dem domförmigen Körper 66 nach außen erstrecken, um in die Vertiefungen 36 in der Druckflanke 34 einzugreifen.
  • Bei der Benutzung der Gewindebefestigungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung greifen bei Eingriff des Außengewindebefestigungselements 12 mit dem Innengewindebefestigungselement 14 die Vorsprünge 56 oder 72 in die Vertiefungen 36 in Gewinde 18 ein. Bei vollständigem Anziehen werden die Vorsprünge 56, 72 mit so viel Kraft in die Vertiefungen 36 eingesetzt, dass die Vorsprünge aufgrund von Vibrationen und anderen externen Kräften nicht leicht aus der Vertiefung 36 gleiten. Die Rückdrehmomentanforderungen werden erhöht. So wird im Vergleich zu üblichen Gewindebefestigungselementen, bei denen eine einfache Gleitreibung die Rückhaltekraft bestimmt, eine erhöhte Rückhaltekraft bereitgestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zwischen den Vorsprüngen 56, 72 und den Vertiefungen 36 eine mechanische Arretierung vorgesehen. Wenn auf das Außengewindebefestigungselement 12 ein abschließendes Anzugsdrehmoment angewandt wird, und die Befestigungsvorrichtung 10 nach außen gerichtete Kräfte gegen Kopf 24 und das Innengewindebefestigungselement 14 zu erfahren beginnt, beginnen die Vorsprünge 56, 72, in die Vertiefungen 36 einzugreifen, und erzeugen so nach Gefühl und/oder Geräusch den Eindruck eines Sperrens, was anzeigt, dass die Komponenten ausreichend angezogen sind.
  • Bei der Benutzung des Außengewindebefestigungselements 12 ohne das Innengewindebefestigungselement 14 erlauben die Vertiefungen 36 das Einbetten von Material, um das Außengewindebefestigungselement 12 in seiner Position zu arretieren. Ob mit oder ohne Benutzung des Innengewindebefestigungselements 14, sind die Vorsprünge 36 während der anfänglichen Drehfunktionen essentiell unwirksam, da die Druckflanke 34 nur in minimalem Kontakt mit dem Material steht, in welches das Gewinde 18 eingreift. Erst dann, wenn das abschließende Anziehen erfolgt, beeinflussen die Druckflanke 34, und also die Vertiefungen 36, in signifikanter Weise die montierte Verbindung, So wird die Wirkung der Vertiefungen 36 in der Druckflanke 34 erst dann bemerkbar, wenn das Befestigungselement 12 angezogen wird. Die Antriebsflanke 32 ist glatt, weshalb das Befestigungselement 12 leicht einzudrehen ist und sich gerade eindreht, wenn die Gewinde in das Verankerungsmaterial schneiden. Da die Vertiefungen 36 dazu ausgeführt sind, die Spitze an Zahn 30 beizubehalten, wird nur eine mi nimale Menge an Material entfernt, und es verbleibt ausreichend Material für eine fest montierte Verbindung.

Claims (10)

  1. Gewindebefestigungselement (12), das folgendes umfaßt: einen Schaft (16) mit einem Kopfende (22) und einem Führungsende (20); einen Kopf (24) am Kopfende (22); und ein am Schaft (16) befindliches Gewinde (18), wobei das Gewinde (18) eine durchlaufende äußere Kante (30) hat, eine Antriebsflanke (32) dem Führungsende (20) gegenüberliegt und eine Druckflanke (34) dem Kopfende (22) gegenüberliegt, wobei die Antriebsflanke (32) eine allgemein flache Oberfläche hat, die sich vom Schaft zur äußeren Kante des Gewindes im wesentlichen entlang einer Länge des Gewindes vom Führungsende zum Kopfende hin erstreckt, wobei eine Reihe von Vertiefungen (36) in der Druckflanke (34) mindestens entlang einem Abschnitt der Länge des Gewindes (18) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (36) in der Druckflanke (34) beabstandet vorgesehen sind, wobei die Vertiefungen von der äußeren Kante des Gewindes aus allgemein radial nach innen hin zum Schaft in einer solchen Weise ausgebildet sind, daß die durchlaufende äußere Kante des Gewindes so beibehalten wird, daß die durchlaufende äußere Kante zu einer Spitze hin an jedem Funkt ihrer Länge allgemein konisch zuläuft.
  2. Gewindebefestigungselement nach Anspruch 1, bei dem die Vertiefungen (36) in der Druckflanke (34) im wesentlichen entlang der gesamten Länge des Gewindes (18) vom Führungsende (20) hin zum Kopfende (22) ausgebildet sind.
  3. Gewindebefestigungselement nach Anspruch 1, bei dem die Vertiefungen (36) in der Druckflanke (34) lediglich in einem Abschnitt der Länge des Gewindes (18) angrenzend an das Kopfende (22) ausgebildet sind, und bei dem ein weiterer Abschnitt des Gewindes angrenzend an das Führungsende (20) keine Vertiefungen in seiner Druckflanke (34) hat.
  4. Gewindebefestigungselement nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, bei dem sich die Vertiefungen (36) von der äußeren Kante (30) des Gewindes (18) hin zum Schaft (16) erstrecken.
  5. Gewindebefestigungselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem sich die Vertiefungen (36) nach innen entlang der Druckflanke (34) von der äußeren Kante (30) des Gewindes (18) aus lediglich über einen Teil einer Breite der Druckflanke (34) zwischen dem Schaft (16) und der äußeren Kante (30) des Gewindes (18) erstrecken.
  6. Gewindebefestigungselement nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, das ein am Schaft (16) befindliches zweites Gewinde (40) beinhaltet, wobei das zweite Gewinde (40) einen Durchmesser hat, der kleiner als ein Durchmesser des erstgenannten Gewindes (18, 38) ist.
  7. Gewindebefestigungsvorrichtung, die folgendes umfaßt: ein Außengewindebefestigungselement (12) und ein Innengewindebefestigungselement (14), die für gegenseitigen Gewindeeingriff ausgeführt sind; wobei das Außengewindebefestigungselement ein Gewindebefestigungselement nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche umfaßt, und wobei das Innengewindebefestigungselement folgendes beinhaltet: einen Körper (58), der eine dadurch verlaufende Öffnung (52) mit mindestens einem Schneckengewinde (54) definiert, das von der Öffnung definiert wird, die so ausgeführt ist, daß sie in das Gewinde (18) des Außengewindebefestigungselements (12) eingreifen kann, und wobei der Körper (58) Unregelmäßigkeiten aufweist, die Vorsprünge (56, 72) bilden, damit sie in die Vertiefungen (36) der Gewinde am Außengewindebefestigungselement (12) eingreifen können.
  8. Gewindebefestigungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Oberflächenunregelmäßigkeiten eine Reihe von angrenzenden spitz zulaufenden Vorsprüngen (56, 72) umfassen, die hin zum Führungsende (20) des Außengewindebefestigungselements (12) vorspringen.
  9. Gewindebefestigungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Unregelmäßigkeiten Vorsprünge (56, 72) umfassen, die um eine Umfangskante der Öffnung (52) herum vorgesehen sind.
  10. Gewindebefestigungsvorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, bei dem das Innengewindebefestigungselement (50) eine Blechmutter mit einem als ein Dom (66) ausgeführten Körper umfaßt, und wobei die Vorsprünge (72) eine vom Dom (66) aus nach außen vorspringende Krone umfassen.
DE60309257T 2002-08-12 2003-07-30 Schraube und Befestigungsvorrichtung Expired - Lifetime DE60309257T2 (de)

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