DE3332570A1 - Verfahren zur herstellung von selbstformenden und selbstsichernden schrauben mit zusaetzlicher abdicht- und/oder stell-eigenschaft - Google Patents
Verfahren zur herstellung von selbstformenden und selbstsichernden schrauben mit zusaetzlicher abdicht- und/oder stell-eigenschaftInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von selbstformenden und selbstsichernden Schrauben
mit zusätzlicher Abdicht- und/oder Stell-Eigenschaft,
die auf einem Gewindekörper am Schraubenende ein trilobulares Gewinde und im oberen Bereich der Schraube
ein zirkuläres Gewinde aufweisen.
Als selbstsperrendes bzw. rüttelsicheres Verbindungselement ist eine Sicherungsschraube bekannt, die
eine trilobulare Geometrie des Gewindekörpers mit einem speziellen Gewindeflankenwinkel 6O°/3O° aufweist.
In einer Mutter- oder Gewindebohrung in Stahl, Blech, Aluminium oder anderen geeigneten Werkstoffen sichert
sich eine derart ausgebildete Gewinde-Sperrschraube selbst, und zwar durch die Klemmkraft des trilobularen
Gewindeumfangs am Metall des Gegengewindes und durch den spielfreien Kontakt der 30°-Gewindespitzen auf dem
trilobularen Hochstellen mit dem Gegengewinde, wodurch Längs- oder Querbewegungen zwischen Schraube und
beispielsweise Mutter ausgeschlossen sind. Derartige Gewinde-Sperrschrauben lösen sich nicht durch Schwingungen
und Vibration. Es hat sich jedoch gezeigt, daß mit derart ausgebildeten Gewinde-Sperrschrauben zwar
ein hoher Vibrationswiderstand und eine hervorragende Schraubensicherung garantiert wird, jedoch eine Abdichtung
gegen das Durchdringen von Flüssigkeit, wie Wasser, Hydrauliköl od.dgl„, nicht gewährleistet ist.
Flüssigkeit dringt zwischen dem Gewinde der Sperrschraube
und dem Gegengewinde hindurch.
Es ist auch eine Schraube bekannt, die ihr Gegengewinde spanlos selbst durch bildsame Umformung ausbildet
und in der Weise ausgebildet ist, daß die Schraube eine trilobulare Geometrie des Gewindekörpers aufweist
und zwar mit einem Flankenwinkel von 6O°. Die Gewindegänge laufen unter Beibehaltung ihrer ausgeprägten
Geometrie und der Spitze des Plankenwinkels von 6O° auf einer Länge von etwa drei Steigungen zum Schraubenende
hin aus. Zur Verbesserung der Positionierung in der Bohrung und des Schraubansatzes wurde die Spitze
derart weiter entwickelt, daß die Schraube an den ersten drei bis vier Gewindegängen der Schraubenspitze unter
Beibehaltung der trilobularen Gewindeform mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet ist. Die Maße des
Hüllkreises der Trilobularform und der Flankenwinkel 60° des Gewindekörpers sind bei den Schraubenausführungen
so gewählt, daß nach Verschrauben und Lösen einer Austauschbarkeit des geformten Muttergewindes
mit einer Normschraube gewährleistet ist. Eine derart ausgebildete Schraube formt ihr Gegengewinde spanlos
selbst. Es entfällt das Schneiden des Muttergewindes. Der Faserverlauf im Gegengewinde wird beim Eindrehen
dieser Schraube durch Kaltformung verdichtet und verfestigt, wobei der Werkstoff spielfrei die Gewindeflanken
dieser Schraube ohne Steigungsfehler umfließt.
Des weiteren ist eine Schraube bekannt, die in ein bestehendes Muttergewinde nicht nur ihr Gegengewinde
selbst spanlos formt, um gegen ein Lösen durch Vibration gesichert zu sein, sondern darüber hinaus
eine hohe Dichtung zwischen Schraubengewinde und Gegengewinde gewährleistet, so daß durch die Gewindeverbindung
keine Feuchtigkeit und insbesondere keine Flüssigkeit, auch wenn diese unter Druck steht, hindurchdringen
kann. Eine derart selbstformende, selbstsichernde und abdichtende Schraube weist auf einem Gewindekörper
am Schraubenende ein trilobulares Gewinde und im oberen Bereich der Schraube ein zirkuläres Gewinde auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein sicheres und wirtschaftliches Fertigungsverfahren für
die Herstellung von selbstformenden, selbstsichernden
und abdichtenden Schrauben zu schaffen, die auf einem Gewindekörper am Schraubenende ein trilobulares Gewinde
mit einem C-D-K- Maß und im oberen Bereich der Schraube ein zirkuläres Gewinde im C - Maß beinhaltet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Herstellungsverfahren für selbstformende, selbstsichernde und abdichtende
Schrauben vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch angegebenen "Verfahrensmerkmale
gekennzeichnet ist.
Mit einem derart erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahren ist die Herstellung von selbstformenden (TAPTITE-SEAL)
und selbstsichernden (POWERLOK-SEAL) Schrauben
wirtschaftlich durchführbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Gegenständen erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 in einer Seitenansicht den Schaft einer Schraube mit trilobularer Gewindespitze, sich hieran
anschließender trilobularer Gewindegeometrie des Schraubenkörpers und hieran anschließender zirkularer
Gewindegeometrie,
B1 i g. 2 einen senkrechten Querschnitt des Schraubenschaftes
mit der trilobularen Gewindeform des Schraubumfang mit den jeweiligen Hüllkreisen,
P i g. 3 einen Querschnitt durch den Schraubenschaft
im Bereich der zirkulären Gewindegeometrie, P i g. 4 eine vergrößerte Darstellung einer
trilobularen Gewindespitze in einem Gegengewinde,
P i g. 5 in einer Seitenansicht den Schaft einer Schraube mit gewindeformenden Eigenschaften
und einer sich an die trilobulare Gewindegeometrie anschließenden zirkulären Gewindegeometrie,
Fig. 6 einen senkrechten Querschnitt des
Schraubenschaftes gemäß Linie VI-VI in Fig. 5,
P i g. 7 einen senkrechten Schnitt gemäß Linie VII-VII in Fig. 5,
P i g. 8 einen Querschnitt durch den Schraubenschaft gemäß Linie VIII-VIII in Fig. 5,
F i g. 9 eine schematische Darstellung des Gewindewal zbackenpaares,
Pig. 10 das Gewindewalzbackenpaar in einer
Seitenansicht ,
P i g. 11 einen Schnitt gemäß Linie XI-XI in Fig. 9 und
Pig. 12 einen Schnitt gemäß Linie XII-XII in
Fig. 9.
Die in Fig. 1 mit 10 bezeichnete Schraube besteht aus einem Schraubenschaft 11, dessen Ende bei 11a
angedeutet ist. Die Schraube 10 weist im Bereich der ersten Gewindegänge 20 am Schraubenschaft lla eine
trilobulare Gewindeform auf. Jedem trilobularen Gewinde 253 25a ist ein Hüllkreis 26, 26a zugeordnet, um
die trilobulare Querschnittsform bestimmen und mit Maßangaben versehen zu können (Fig. 2). Die Hüllkreisdurchmesser
der Schraubengewinde vergrößern sich von dem Schraubenschaftende lla in Richtung zum anderen
Schraubenschaftende. Diese trilobulare Gewindeform, auf ihrem Umfang an drei Hochstellen jeweils um 120°
versetzt und über den Nenndurchmesser hinaus mit zusätzlichen Gewindespitzen versehen, bewirkt beim Einschrauben
ein niedriges Drehmoment.
Die Gewindespitzen sind mit Flankenwinkeln von
60° versehen und gehen in ihren Endbereichen in 30° Flankenwinkel über (Fig. 4).
An die trilobulare Gewindespitze GS schließt sich ein Gewindeabschnitt mit trilobularer Gewindegeometrie
auf dem Schraubenschaft 11 an. Dieser Gewindeabschnitt 30 mit trilobularer Gewindegeometrie G weist ebenfalls
einen trilobularen Schraubenumfang auf, der jedoch in diesem Gewindeabschnitt 30 gleichbleibend, d.h. mit
gleichem Hüllkreisdurchmesser, ist. Die Gewinde selbst weisen Plankenwinkel von 60° auf, während die Gewindespitzen
31 mit Flankenwinkeln von 30° versehen sind
(Fig. 4).
An diesen Gewindeabschnitt 30 mit trilobularer Gewindeform schließt sich ein weiterer Gewindeabschnitt
40 mit einer zirkulären Gewindegeometrie C an. Die Gewinde
dieses Gewindeabschnittes 40 weisen ebenfalls Flankenwinkel von 60° auf, während die Gewindespitzen
41 mit Flankenwinkeln von 30° versehen sind (Fig. 1).
Die beiden Gewindeabschnitte 30 und 40 gehen unter einem Neigungswinkel von 10° bis 20°, vorzugsweise
13° bis 15°, ineinander über. Die von dem Außendurchmesser des Gewindes des Gewindeabschnittes 40
mit der zirkulären Gewindeform gebildeten Ebene geht unter dem Neigungswinkel von 10° bis 20°, vorzugsweise
13° bis 15°, in die von dem Außendurchmesser des Gewindes des Gewindeabschnittes 30 mit der trilobularen
Gewindegeometrie über.
Fig. 4 zeigt das in ein Gegengewinde, d.h. in das Gewinde einer Mutter oder Gewindebohrung, eingeschraubte
Gewinde mit trilobularer Gewindegeometrie. Das Gegengewinde ist dabei mit 50 bezeichnet. Die Materialverfestigung
im Gewindespitzenbereich ist bei 51 angedeutet .
Die Schraube kann .anstelle eines 60o/30° Gewinde-Plankenwinkels
61°/40° oder 6O°/2O° od.dgl. Winkel aufweisen.
Fig. 5 zeigt eine gewindeformende Schraube, die
an den ersten drei bis vier Gewindegängen eine trilobulare Gewindegeometrie mit einem von der Schraubenspitze zum Schraubenkörper sich vergrößernden Hüllkreisdurchmesser
aufweist.
An den Gewindeabschnitt 135 mit der trilobularen Gewindeform und den sich vergrößernden Hüllkreis
schließt sich ein weiterer Gewindeabschnitt l40 mit einer zirkulären Gewindegeometrie an. Die Gewinde dieses
Gewindeabschnittes l40 weisen vorzugsweise Plankenwinkel von 60° auf.
Die beiden Gewindeabschnitte 135 und l40 gehen
unter einem Neigungswinkel von 10° bis 20°, vorzugsweise 13° bis 15°s ineinander über. Die von dem Außendurchmesser
des Gewindes des Gewindeabschnittes l4o mit der zirkulären Gewindeform gebildeten Ebene geht
dann unter dem Neigungswinkel von 10° bis 20° s vorzugsweise
13° bis 15°, in die von dem Außendurchmesser des Gewindes des Gewindeabschnittes 135 mit der abgeschrägten
trilobularen Gewindeform über.
Die Schraube kann ferner einen Gewinde-Plankenwinkel von 30°j 40° oder 50° aufweisen. Außerdem kann
die Geometrie des Gewindekörpers derart sein, daß die Schraube mit einer trilobularen, mit auf ihrem Umfang
an drei Hochstellen jeweils um 120° oder an vier Hochstellen jeweils um 90° oder an zwei Hochstellen jeweils
um l80° versetzter Gewindeform mit einem Übergang von den Hochstellen zur Zirkulargeometrie des Hochstellendurchmessers
versehen ist. Die Schraube ist ferner mit einem nicht mit NORM-Muttergewinden korrespondierenden
Höchstellen-Außendurchmesser versehen. Darüber hinaus
kann ein Übergang von einer nicht kreisrunden Gewindegeometrie zur zirkulären Gewindegeometrie auf das Maß
des Hüllkreises oder auf ein größeres Maß des Hüllkreises gegeben sein.
Eine derart voranstehend beschriebene selbstformende und selbstsichernde Schraube ist mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren wirtschaftlich herstellbar.
Das Verfahren besteht zunächst in der Fertigung des Bolzen-Rohlings. Hier wird der Bolzenkörper fließpresstechnisch
am Rohling-Ende trilobular (gleichdick) mit den C-D- Maßen geformt. Die Gewindelänge erhält
einen zirkulären Rohlingskörper im C - Maß. Die Formgebung
erfolgt ausgehend von vorbehandeltem Draht in Matrizenwerkzeugen durch Kaltumformung.
Hierauf erfolgt dann die Aufbringung der Gewindekombination auf dem so vorbereiteten Rohlingskörper.
Hierbei werden zwei Gewindewalzbacken so zueinander geordnet, daß die gewindeformenden Backenflächen zueinander
stehen. Zwischen der kurzen, beweglichen und der langen, ruhenden Gewindewalzbacke wird der Trilobular-Zirkular-Bolzen-Rohling
gerollt. Hierbei wird ein gewindeformender Druck von dem Gewindewalzbackenpaar ausgeübt, der das Material des Bolzens an der Oberfläche
kalt umformt (Fig. 9 und 10).
Auf der ersten Hälfte des Walzbackenpaares wird im oberen zylindrischen Bereich des Bolzens das Zirkular-Gewinde
geformt. Gleichzeitig wird an den drei Hochstellen des Trilobular-Bolzens ebenfalls das Gewinde
angerollt. Nach Ausformung des Zirkular- bzw. SEAL-Gewindes im oberen Bolzenbereich wird der Trilobular-Teil
des Rohlings von dem Walzbackenpaar erfaßt und das Trilobular-Gewinde über das D - Maß gerollt.
Hierbei steigt die bewegliche Gewindewalzbackenfläche unter einem bestimmten Winkel bis zum
K - Maß vor, so daß die angerollten Gewindespitzen des Trilobular-Bolzens zum Trilobular-Gewinde über die
C-D- Maße ausgewalzt werden.
Hierbei ist es erforderlich, daß im Bereich des Walzbackenpaares, in dem das Trilobular-Gewinde im
unteren Teil des Bolzens gerollt wird, im oberen Bereich der Backen, in dem das Zirkular-Gewinde des
Bolzens bereits besteht, beide Walzbacken ausgespart sind, mit einem Hinterschliff von größer als $ + K
(Pig. 11).
Die verwendeten Bezeichnungen C, D, K und (ff bedeuten:
C = Hüllkreis der Trilobular-Geometrie D= Gleichdickmaß der Trilobular-Geometrie
K = C-D
JZT = Außermittigkeit von p- zum Mittelpunkt des
Hüllreises C.
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Claims (1)
- .-ING. J. RICHTER --" --" "--* --" "--P "A-T E N T A N W Ä L T E.-ING. F. WERDERMANNZUSEL. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO · MANDATAIRES AGREES PRES LOEB* ■2OOO HAMBURG 36 g> %%.?NEUER WALL 1O1S" (O 4O) 340045/3400 56TELEGRAMME: INVENTIUS HAMBUReTELEX 3163 551 INTU D. UNSER ZEICHEN/OUR FILE B.Ö33O4—1~13Ri/le Anmelder:Priedr. Boesner GmbH, 5^50 NeuwiedVerfahren zur Herstellung von selbstformenden und selbstsichernden Schrauben mit zusätzlicher Abdicht- und/oder Stell-Eigenschaft.Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von selbstformenden und selbstsichernden Schrauben mit zusätzlicher Abdicht- und/oder Stell-Eigenschaft, die auf einem Gewindelt körper am Schraubenende ein trilobulares Gewinde und im oberen Bereich der Schraube ein zirkuläres Gewinde aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß man(a) einen Bolzenkörper fließpresstechnisch am Rohling-Ende trilobular mit den C (Hüllkreis der Trilobular-Geometrie) - D (Gleichdickmaß der Trilobular-Geometrie) - Maßen und einen Zirkular-Rohlingskörper im C - Maß ausgehend von vorbehandeltem Draht inMatrizenwerkzeugen durch Kaltformung formt,(b) zwischen der kurzen beweglichen Gewindewalzbacke und der langen, feststehenden Gewindewalzbacke von zwei Gewindewalzbacken mit zueinander stehenden gewindeformenden Backenflächen den vorangehend hergestellten Trilobular-Zirkular-Bolzen-Rohling bei gleichzeitiger Ausübung eines gewindeformenden Druckes zur kalten Umformung des Bolzens an seiner Oberfläche rollt,(c) auf der ersten Hälfte des Gewindewalzenbackenpaares das Zirkular-Gewinde formt,(d) gleichzeitig an den drei Hochstellen des Trilobular-Bolzens das Gewinde anrollt,(e) nach Ausformung des Zirkular-Gewindes im oberen Bolzenbereich den Trilobular-Teil durch das Gewindewalzbackenpaar erfaßt und das Trilobular-Gewinde über das Gleichdickmaß der Trilobular-Geometrie rollt, wobei die bewegliche Gewindewalzbackenfläche unter einem bestimmten Winkel bis zum K (C - D) - Maß vorsteigt, so daß die angerollten Gewindespitzen des Trilobular-Bolzens zum Trilobular-Gewinde über die C-D- Maße ausgewalzt werden, wobei(f) im Bereich des Gewindewalzbackenpaares, in dem das Trilobular-Gewinde im unteren Teil des Bolzens gerollt wird, und zwar im oberen Bereich des Gewindewalzbackenpaares j in dem das Zirkular-Gewinde des Bolzens bereits besteht, beide Gewindewalzbackenausgespart sind mit einem Hinterschliff, der größer als JZT (Außermittigkeit von D/2 zum Mittelpunkt des . Hüllkreises C) + K) ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CONTI FASTENERS AG, ZUG, CH |
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Representative=s name: RICHTER, J., DIPL.-ING. WERDERMANN, F., DIPL.-ING. |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8130 | Withdrawal |