DE2062342A1

DE2062342A1 - Selbsthemmendes Befestigungselement

Info

Publication number: DE2062342A1
Application number: DE19702062342
Authority: DE
Inventors: Herman Gustave South Dartmouth Mass Muenchinger (V St A ) R
Original assignee: Research Engineering and Manufacturing Inc
Current assignee: Research Engineering and Manufacturing Inc
Priority date: 1969-12-17
Filing date: 1970-12-17
Publication date: 1971-07-08
Also published as: JPS4813902B1; ES386558A1; CA934647A; SE366806B; GB1321638A; FR2073883A5

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

-DZMM 8 MÜNCHEN »6, DEN

. POSTPACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

<983921/22>

Research Engineering & Manufacturing, Inc., 459 Mt. Pleasant Street, Hew Bedford, Maas., V.St.v.A.

Selbsthemmendes Befestigungselement

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsthemmendes, mit Gewinde versehenes Befestigungselement, wie z.B. Schrauben, Schraubenbolzen, mit Gewinde versehene Schweißstifte und dergleichen. Ein derartiges selbsthemmendes Befestigungselement gemäß der Erfindung bewirkt einen selbsthemmenden Eingriff bzw. eine Sicherung zwischen diesem Befestigungselement und einem mit Innengewinde versehenen Seil durch eine neue Hemmzone auf diesem Befestigungselement. Diese Hemmzone weist ©inen abgebogenen Gewindespitzenbereich auf, der aich von einem umgebogenen lußteil des Gewindes nach außen und unter einem Winkel von dem Kopf des Befestigungselementes weg erstreckt.

Bisher sind selbsthemmende, mit Gewinde versehene Befestigungselemente mit einer Hemmzone entlang der gesamten Planke des Sperrgewindes versehen, indem man ein solches Sperrgewinde mit einer größeren Querschnittsfläche als die benachbarten Gewindeteile versehen hat. Als Folge der größeren !'lache wird das zusammenwirkende Innengewinde

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durch den Sperrgewindeabschnitt größtenteils deformiert, so daß nach einer Entfernung und einem Wiedereinsetzen der Schraube eine Verringerung der Hemmwirkung bis zu einen völligen Verlust dieser Hemmwirkung auftritt.

Eine andere Art eines bisher bekannten selbsthemmenden Gewindes ist durch Abbiegen eines Teils des Gewindes über seine gesamte Höhe gebildet worden, ohne seine Querschnittsfläche zu verändern. Dieser Gev/indeabschnitt weist jedoch keine Druckflanke auf, welche in Berührung mit einem zusammenwirkenden Innengewinde gedrückt wird, wenn das Befestigungselement genügend festgezogen wird, um den Schaft unter Spannung zu setzen. Dafür kommt die Sperrflanke, welche dem Schraubenkopf zugewandt ist und normalerweise die Druckflanke darstellen würde, außer Eingriff mjbt dem zugeordneten Innengewinde, wenn das Befestigungselement sich in einer solchen festgezogenen lage befindet. Hieraus ergibt sich eine verringerte Haltkraft. Darüber hinaus wird die !Festigkeit des Schraubenschaftes wegen der an dem Fuß des Sperrgewindss erzeugten Beanspruchung verringert, wenn das Gewinde abgebogen wird»

Das Befestigungselement gemäß der Erfindung überwindet die obigen Probleme durch Anordnung eines abgebogenen Hemmgewindeteiles mit der gleichen Querschnittsfläche wie die benachbarten Gewindeteile, bei welchem jedoch nur die Gewindespitze abgebogen ißt, so daß ein derartiges Hemmgewinde einen ungebogenen Euß aufweist, welcher eine Druckflanke darstellt·

Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Hemmgewindeteil gleichförmig ist und sich zumindest über eine volle Umdrehung um den Schaft erstreckt,

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wodurch eine zentrale Ausrichtung der Schraube und eine konzentrische Hemmwirkung sichergestellt ist. Weiterhin ist der' Teilkreisdurchmesser der Hemmgewindezone der gleiche wie; derjenige der "benachbarten Gewindezonen, -so daß ,'sämtliche Teile des Befestigungselementes in üblicher v/eise durch eine Drahtlehre gemessen werden können. Darüber hinaus wird der abgebogene Gewindespitzenteil elastisch gegen den zusammenwirkenden Innengewindeteil gedrückt, woraus sich eine gute Hemmwirkung auch bei einem wiederholten Entfernen und Wiedereinsetzen des Befestigungselementes ergibt.

las.'ist daher Aufgabe der Erfindung, ein vaibessertes, selbsthemmendes mit Gewinde versehenes Befestigungselement großer !Festigkeit, einer großen Haltekraft und einer guten Hemmung bzw. Sicherung zu schaffen.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Befestigungselement zu schaffen, bei dem der Hemmgewindebereich durch einen abgebogenen Gewindespitzenteil gebildet ist, welcher sich von einem ungebogenen Pußteil unter einem Winkel vom Kopf des Befestigungselementes weg erstreckt, um eine Druckflanke an diesem Eußteil und eine Sperrflanke an dem Gewindespitzenteil zu bilden, wobei sich die Druckflanke und die bperrflanke an gegenüberliegenden Seiten des Sperrgewindes befinden.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Befestigungselement mit einem Sperrgewindeteil mit einheitlichem Querschnitt zu schaffen, wobei dieser Sperrgewindeteil sich zumindest über eine volle Umdrehung um die Achse des Schaftes des Befestigungselementes erstreckt, um eine zentrale Ausrichtung des Befestigungselementes in einen

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mit Innengewinde versehenen Seil und eine konzentrische Hemm- bzw. Sperrwirkung sicherzustellen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen in Verbindung mit der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeiqpieles. In der Zeichnung zeigt:

Pig, 1 eine Ansicht einer selbsthemmenden Schraube gemäß der Erfindung, die in einen mit Innengewinde versehenen Teil eingeschraubt ist, der im Schnitt dargestellt ist;

Pig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Hg. 1 im vergrößerten Maßstab;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Seil eines Werkzeuges zur Herstellung eines abgebogenen Sperrgewindes gemäß Pig. 2.

Wie in Pig. 1 dargestellt, kann das selbsthemmende, mit Gewinde versehene Befestigungselement gemäß der Erfindung eine Schraube 10 sein, die einen mit Außengewinde versehenen Schaft 12 aufweist, der an einem Ende einen Kopf 14 trägt. Der Schaft 12 hat einen Üblichen kreisförmigen oder gewölbten dreieckigen Querschnitt. Die Schraube 10 ist ein Teil 18 mit Innengewinde 17 eingeschraubt, das in das Außengewinde des^s Schaftes 12 eingreift. Eine Metallplatte 20 wird mit dem Teil 18 verbunden, in den man die Schraube 10 durch eine Bohrung in dieser Platte vor dem Einschrauben in das Teil 18 hindurchsteckt. Die Schraube wird gedreht, bis der Kopf 14 an der Platte 20 anliegt, um diese Platte zwischen dem Kopf und dem Teil

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einzuspannen und die Schraube wird genügend festgezogen, um den mit Gewinde versehenen Schaft 12 zur Erzielung .. einer maximalen Haitekraft unter Spannung zu setzen. Eine Hemmgewindezone 22 ist auf den mit Gewinde versehenen Schaft 12 zusätzlich zu den üblichen Gewindegängen 24 vorgesehen, um die Schraube in der festgezogenen lage zu sichern, so daß sie bei Vibrationen nicht gelockert werden kann·

Wie in Fig.· 2 dargestellt, erstreckt pich der Hemmgewindegang 22 zumindest über eine volle Umdrehung um die Achse des Schaftes 12 und weist einen gleichförmigen Querschnitt über den gesamten Hemmbereieh auf. Der Hemmgewindegang 22 weist einen gebogenen Gewindespitzenteil 25 auf, welcher sich nach außen von einem ungebogenen Pußteil erstreckt, wobei dieser Gewindespitzenteil unter einem Winkel X axial von dem Kopf der Schraube weggebogen ist, Der abgebogene Winkel X ist der Winkel zwischen der SymmetrieIinie 27 des abgebogenen Gewindespitzenteiles und der Symmetrielinie 29 des ungebogenen Pußteiles Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt der Biegewinklel X zwischen 5 und 20°, während die Standardgewindegänge einen Winkel zwischen ihren Planken von ungefähr 60° einschließen, so daß der abgebogene Gewindespitzenteil' 26 und der ungebogene Pußteil 28 ebenfalls einen eingeschlossenen Winkel Z von 60° aufweisen.

Der abgebogene Gewindespitzenteil 26 weist eine erste Planke 30 in der Hähe des Kopfendes der Schraube auf, welche einen Abstand zum benachbartenEeil 31 des Innengewindes 17hat. Die gegenüberliegende Planke 32 des Gewindespitzenteiles des Gewindes kommt mit dem Innengewinde 17 an einer Eingriffsflache 34 in der Nähe der

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- 6 Gewindespitze 36 des Hemmgewindes zum Eingriff.

Der ungebogene Pußteil 28 dea Sperrgewindes hat eine erate Planke 38, die dem kurzen Ende der Schraube zugewandt ist und eine zweite Flanke 40 an der gegenüberliegendenSeite des Pußteiles. Die erste flanke dient als Druckflanke, die mit der Gegenfläche des Innengewindes 17 zusammenwirkt, wenn die Schraube festgezogen wird, um den Schaft 12 unter Spannung zu sötzen. Auf diese Weise besitzt der Sperrgewindegang 22 ebenso . wie die Standardgewindegänge 24 eine Druckflanke 38 im Eingriff mit dem zugeordneten Innengewinde und eine zweite !Planke 40, die einen Abstand zum J-nnengewinde aufweist, wenn sich die Schraube im angezogenen Zustand befindet.

Die Hanken 30 und 32 des abgebogenen Gewindespitzenteiles 26 des Sperr gewindeganges schneiden die !Flanken 38 und 40 des ungebogenen Pußteiles 28 an Punkten 42 und 44» die außerhalb des Teilkreiszylinders 46 in der Schraube liegen. Auf diese Weise sind die Schnittpunkte 42 und mit einem Abstand von der Gewindespitze 36 vorgesehen, der ungefähr 5 bis 30 $ der normalen Gewindetiefe auamaoht. Als ein Ergebnis hiervon weist die Berührungsfläche der Druckflanke 38, welche im Eingriff mit dem zugeordneten Innengewinde 17 des Teiles 18 steht, eine große Fläohe auf, welche wesentlich größer ist als die Berührungsfläche der Eingriffsflache 34. Hieraue ergibt sich eine verbesserte Haltefestigkeit fUr die Schraube gegenüber solchen selbstharamenden ochrauben,bei welchen der Sperrgewindeabschnitt keine anliegende Druclcflanke. 5a der Sperrgewindegang an Punkten 42 und 44 abgebogen ist, welche von dem Grund 48 des Gewindes einen Abstand aufwei-

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sen, der die halbe Höhe des Gewindeganges Übersteigt, besteht keine merkliche Belastung an dem Gewindegrund, welche sonst zu einem Brechen des Schaftes 12 an einem derartigen Bölastungspunkt führen könnte, '. .

Das selbsthemmende, mit Gewinde versehene Befestigungselement 10 kann durch Einrollen von Gewindegängen auf einen rohren Schaft mit kreisförmigem Querschnitt oder mit gebogenem dreieckigem Querschnitt hergestellt werden· Wie in Eigc 3 dargestellt, ist ein Werkzeug 52 der beiden Rollwerkzeuge. mit einem Einsatz 56 in der Hohe des Austragendes vorgesehen, um den abgebogenen Gewindespitzenteil 26 des Sperrgewindeganges 22 zu bilden, nachdem dieser Gewindespitzenteil vorher während des Rollvorganges in einem ungebogenen Zustand hergestellt wurde.

Wie in 3?ig_e 5 dargestellt," weist der Einsatz 56 eine schräge fläche 58 auf«, welche den vorher gebildeten Gewindespitzenteil des Sperrgewindes erfaßt nnä iß die ■intig. 2 dargestellte gebogene läge uxablegt_o Daher ist die schräge fläche 58 des EinsatswerkBeiiges um den gleichen Winkel Ύ wie die !Flanke 30 des gebogenen Gewindespitzenteiles geneigt. Dieser Winkel X zwischen der schrägen "Fläche 58 und der vertikalen Seite 60 des Schlitzes, der den Einsatz 56 aufnimmt, welcher senkrecht zu der G8W|.ttdeachse steht, ist gleich der Summe des halben eingeschlossenen Winkels 25 des Gewindes oder JO-⁰ in ä©m vor*= geae&enen Beispiel» plus dem Biegewinkel X« Ss. sollt® erwüMrfe werden, äaB während der Bildung des abgebogenen Spifeenteiles nur die Planke 30 .durch, äen Einsatz 56 esfait WiEa₉ wahrend die andere Planke 52 dieses Ge=» wiaieBpitsenteiles einen Abstand zu der Seitenwand 60 des Schlitzes aufweist,- um einen Spielraum während des

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Biege Vorganges zu "bilden, Ebenso sollte darauf hingewiesen werden, daß die Länge des Einsatzes56 vorzugsweise etwas größer ist als die gestreckte Länge einer vollständigen Gewihdeumdrehung. Wie in Pig. 2 dargestellt, können zwei benachbarte Gewindegänge abgebogene Gewindespitzen aufweisen. Demgemäß ist das Werkzeug 52 mit zwei Einsätzen in zwei benachbarten ""uten gezeigt. Es versteht sich, daß das Gewinderollwerkzeug, welches nicht dargestellt ist und dem Werkzeug 52 gegenüberliegt, mit hinterdrehten !'lachen den Einsätzen 56 gegenüberliegend ausgeführt ist, so daß die durch die Einsätze 56 abgebogenen Gewindespitzen nicht wieder in ihre Ausgangsform zurückgebogen werden.

- Patentansprüche

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Claims

PASENiDASPRÜGHE.

f ljtj Selbsthemmendes Befestigungselemen1|mit einem mit Außengewinde versehenen Schaft und einem Kopfende, gekennzeichnet durch eine Sicherungseinrichtung auf dem Gewinde, die einen Hemmgewindeabschnitt umfaßt, welche gebogene Gewindespitzen (36) aufweist, die sich ausgehend von einem Jeweils ungebogenen Gewindefuß (28) nach außen erstrecken und in axialer Richtung vom Kopfende (14) weggebogen sind.

2. Selbstheramendes Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ungebogene Gewindefuß (28) eine Bruckflanke (38) aufweist, die an der dem Kopfende zugewandten Seite des hemmenden Gewindeganges (22) vorgesehen ist und mit Gewindegängen eines mit Innengewinde (17) versehenen Mnschraubteiles (18) zusammenwirkt» wenn das Befestigungselement (10) in dieses ϊθί.1 (18) genügend fest eingeschraubt wird, um den Schaft (.12) unter Spannung zu setzen und daß die gebogenen Gewindespitzen einen Hemmbereich (34)aufweisen, der durch einen der Uruckflanke (38) gegenüberliegenden Flankenteil (32) das Sperrgewindeganges (22) gebildet ist und das Befestigungselement (10) durch reibsohlüssigen Eingriff in das Gewinde (17) desEinschraubteiles (18) sichert.

3. Selbsthemmendes Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gebogene Gewindespitzenabschnitt (26) zwei i'lanken (30, 32) aufweist, die sich unter einem Winkel mit den entsprechenden beiden Planten (38, 40) des ITußteiles schneiden, wobei die Sciinittpuhkte (42, 44) und somit die gebogenen Gewindeabechnitte außer-

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halt der Berührungsfläche der Gewindegänge liegen.

Selbsthemmendes Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gebogene Gewindespitzenabschnitt (26) kleiner als die halbe Gewindetiefe ist.

5· öelbsthemmendes Befestigungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hemmzone (34) eine kleinere Eontaktfläche als die Druckflanke (38) aufweist.

6. Selbsthemmendes Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hemmgewindeabschnitt die gleiche Querschnittsfläche und den gleichen Kerndurchmesser wie der ungebogene Gewindeabschnitt aufweist.

7· Selbsthemmendes Befestigungselement nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß der Hemmgewindeabschnitt (26) mit einheitlichem Querschnitt, zumindest über eine volle Umdrehung um die Achse des Schaftes (12) erstreckt.

8. Selbsthemmendes Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der gebogenen Gewindespitze mit der Achse des ungebogenen Gewindefußes einen Biegewinkel von 5 bis 20° einschließt.

9. Selbsthemmendes Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hemmgewindeabschnitt (26) das Innengewinde (17) nur mit jeweils einer Planke (32) der gebogenen Gewindespitze berührt, während die andere Planke (30) mit Abstand zum Innengewinde liegt und die Druckflanke (38) des ungebogenenGowindefußes (28) das Innengewinde (17) an der dem Hemmbereich gegenüberliegenden Seite berührt.

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10. Selbsthemmeαdes Befestigungselement'nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogene Gewindespitze (26) außerhalb der Berührungsfläche des Befestigungselementes liegt und Kräfte auftreten, die den gebogenen Seil in Richtung des ungebogenen lußteiles geradezubiegen suchen.

11. Oelbstheiamendes Befestigungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daßdie jeweilige gebogene Gewindespitze (26) des Befestigungselement in dem linschraubteil (18) elastisch sichert.

12. Selbsthemmendes Befestigungselement nachAnspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Hemmgewindeabschnitt das Innengewinde in einem sich zumindest über eine volle Umdrehung erstreckenden Bereich berührt.

13. Torrichtung zur Herstellung eines selbsthemmenden Befestigungselementes nach einem der Ansprüche-X bis 12«, die eine Reihe von aufeinander£olgenden₉ einander abwechselnden leisten und Buten zur Bildung gleichmäßiger Gewindegänge an einen Rohling aufweist und am Ausgangsende einen am Boden zumindest einer Hut vorgesehenen Einsatz trägt, der zumindest über eine Umdrehung des Befestigungselementes erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (56) eine schräge fläche (58)" aufweist, ". Bws. Biegen nur des Gewindespitzenabschnittes eines vollständig geformtenGewiüdeganges (22) des Schraubenrohlings öüEch ^Hinwirken auf die dem Schraubenkopf (14) zugewandte Seite der Gewiöäefläeh© (30) des Befestigungselementes (10), daß.der der schrägen Fläche (58) des Einsatzes

(56) gegenüfeeEliegenöeEeil (60) der Hut surUokgesehnittötiist, um einen freien Raum für die andere Seite (32) ier gebogenen Gewinde spitze zu bilden^ wobei die schräge

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Fläche (58) des .einsatzes (56) die Gewindespitze nur vom Schraubenkopf (14) wegbiegen kann, während der G-ewindefuß (28) im wesentlichen seine ursprüngliche Form beibehält und wobei der Neigungswinkel des !Einsatzes derart ist, daß die Flanke (32) der Gewindespitze, die der schrägen Fläche gegenüberliegt, von dem schraubenkopf um einen solchen Betrag weggebogen wird, daß diese Flanke mit der zugeordneten Gewindefläche eines Einschraubteiles (18) oder Mutter in Lingriff kommt.

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