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Die
Erfindung betrifft ein Schraubelement mit selbstsicherndem Gewinde,
bei dem mindestens ein Innengewindebereich in radialer Richtung über deren restliches
Gewinde vorsteht.
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Aus
der
DE 1 007 566 B ist
ein gattungsgemäßes Schraubelement
mit selbstsicherndem Gewinde bekannt. Die Funktion des bekannten
Schraubelements basiert auf der Verspannung des Gewindegangs einer
Mutter mit dem Gewindegang einer Schraube. Nachteiligerweise werden
das Aufschrauben sowie das Abschrauben gleichermaßen gehemmt.
Die Sicherungswirkung ist gering.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schraubelement mit Innen-
oder Außengewinde so
auszubilden, dass es leicht aufschraubbar ist und dennoch eine gute
Rückdrehsicherung
bietet.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass der je vorstehende Bereich als Außen- bzw. Innengewinde besteht,
und als etwa federnde Zunge ausgebildet ist, deren äußeres Zungenende eine
Gewindekrallkante aufweist, die im auf- oder eingedrehten Zustand
gegen das Gewinde bzw. gegen zudem einen vorstehenden Gewindebereich bzw.
gegen ein Gewindezungenende einer mit dem Schraubelement zusammenwirkenden
Mutter oder Schraube anliegt.
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Eine
alternative Lösung
sieht vor, dass der je vorstehende Bereich als Außen- bzw.
Innengewinde besteht, und als etwa federnde Zunge ausgebildet ist, deren äußeres Zungenende
eine Gewindeverkeil-Einrichtung aufweist, die im auf- oder eingedrehten
Zustand gegen das Gewinde bzw. gegen zudem einen vorstehenden Gewindebereich
bzw. gegen die Gewindeverkeil-Einrichtung einer mit dem Schraubelement
zusammenwirkenden Mutter oder Schraube anliegt.
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Vorteilhaft
ist vorgesehen, dass die über
restliche Gewindebereiche überstehenden
Gewindezungen etwa keilförmig
ausgebildet sind, deren auf- bzw. einschraubrelevante Anfänge einen
spitzen Winkel aufweisen.
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Die
Gewindekrallkante kann insbesondere bei der Metallausführung des
Schraubelements durch eine direkte-spanabhebende-Verformung (Bohren, Fräsen) hergestellt
sein.
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Ein
weiterer Nutzen wird darin gesehen, dass die Keilförmigkeit
und vornehmlich auch die etwaige Elastizität der Gewindezungen insbesondere bei
der Metallschraubelementausführung-
durch Materialausnehmungen an den Gewindebereichen gegenüberliegenden
Seiten der Schraubenmutterwandung- sowie durch dortige entsprechend
einwirkende Materialdeformationen vorgesehen ist.
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Noch
eine Verbesserung ergibt sich dadurch, dass die federnde, keilförmige Gewindezunge
bei einer Metallschraubenmutter-Rückseite
als mindestens ein etwa Teilkreissegmentkörper vorgesehen und anhängig ist.
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Zweckmäßig ist
vorgesehen, dass einer vornehmlich Metallschraubenmutter (3) – rückseitig,
in Einstückigkeit
mit derselben – mindestens
ein gegeneinander ausgerichtetes, etwa ringschließendes teilkreissegmentförmiges Krallklammerpaar
anhängig ist.
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Einfacherweise
kann das Schraubelement als Verschlußelement (Hutmutter) ausgebildet
sein.
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Günstig ist,
dass die Gewindezungen im Bereich einzelner Gewindegänge vorgesehen
sind.
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Die
Schrauben- bzw. Mutternsicherung eignet sich für Innen- und Aussengewinde.
Eine Gewindemutter oder eine Gewindeschraube (Gewindebolzen) je
mit der erfindungsgemäßen Selbstsicherungseinrichtung
versehen, bildet für
sich als einstückige
Einheit ein eigenständiges
selbstsicherndes Befestigungselement.
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Zur
Schraubensicherung sind Zusatzelemente wie Splinte, Federringe oder
dergleichen althergebrachte Hilfsmittel. Sie werden heute ersetzt durch
meist „zweistückige" selbstsichernde
Schraubenmutter. Die verschiedenen „Zweistückigkeiten" setzen sich in Varianten wie folgt
zusammen:
- a) in einer Mutternausdrehung wird
ein Kunststoffteil mit kleinem „Kerndurchmesser-Durchbruch" eingepresst/eingebörtelt.
- b) in einer Mutternausdrehung wird ein Gewindeteil in der Form
einer Schreibe mit Innengewinde derart eingepresst/eingebörtelt, dass
diese Gewindescheibe später
mit dem Verkonterungs-Effekt wirkt.
- c) In einer Mutternab- und -ausdrehung werden am selbigen Ende
kreuzweise zwei schmale Einschlitzungen vorgenommen, auf den verbleibenden
vier Schäften
in einer Rille liegt eine Spiralfeder mit 1½ facher Wendelung.
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Der
gemeinsame Nachteil dieser Muttern liegt in einer hohen Produktionsaufwendigkeit.
Zudem ist die unter a) genannte Mut ter wegen des Kunststoff-Einsatzes
nur beschränkt
einsatzfähig (Temperatur,
Säure).
Und die unter c) genannte Mutter (Gally) – wenngleich herstellungsaufwendig
aber sehr effektiv – eignet
sich nicht sehr gut für
großdimensionierte
Ausführungen;
auch könnte
bei ihr der Schlüssel-Ansatzbereich
größer sein.
Auch hat sie besonders viele Freiraumstellen für Schmutz, Öl und Fett, was oft nicht wünschenswert
ist.
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Verbleibt
noch eine einstückig
gefertigte Schraubenmutter, die an einem Ende oval verpreßt ist.
Unter Umständen
kann beim Anziehen oder Lösen
der Mutter leicht der Schlüssel
(Maulschlüssel) abrutschen;
das ist unfallgefährlich.
Und es kann z.T. kein Ringschlüssel
leicht aufgesetzt werden – bes. wenn
dieser neu ist (das gilt auch für
einen neuen Maulschlüssel).
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Für einschließlich Gewindebolzen
(Gewindeschrauben) ist über
die Verwendung des vorgenannten Federrings hinaus keine praktikable
Schraubensicherung bekannt; insbesondere nicht bei „einstückiger" Schraubenverwendung.
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Die
Erfindungsaufgabe liegt darin, ein selbstsicherndes einstückiges Schraubenelement
(Innen- und Außengewinde)
zu erstellen, das sich durch eine bedingte Lösbarkeit auszeichnet, und deren
Elemente (Gewindemutter und Gewindeschraube) sich bei Kombinationsverwendung
als notwendigerweise unlösbare
Verschraubung erweisen- für
gezielte Anwendung in bestimmten Bereichen; das Produkt soll rationell
(leicht) zu fertigen sein.
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Gelöst wurde
die Aufgabe durch spezielle Schraubenelemente, die gekennzeichnet
sind durch je in Vorspannung gegen eine Gewindekrallkante elastifizierte,
insbesonder gegen die Rückdrehrichtung
verkeilende Bereiche.
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Auch
in diesem Erfindungs-Einstiegsbeispiel- wird die Gewinde mutter länger ausgebildet – vorschlagsweise
um 50% –.
Je an (z.B.) drei Seiten (120° versetzt)
wird im Randbereich der „Schlüsselweite-Flächen" mittig eine Kreisfläche plan
in die Mutter vorgefräst
bis kurz (eine Gewindetiefe) vor das Gewinde. Dann wird eine weiterführende Bohrung
mit ca. dem halber Durchmesser der Vorfräsung je im linken Kreisflächenbereich
(Rechtsgewinde) eingebracht – durch
die Gewindegänge
verlaufend. Nunmehr wird je die verbleibende Wandung der Kreisflächen-Einfräsung mit
den Gewindegängen
in diesen Bereichen derart leicht in Richtung Muttermitte eingeprägt, dass
je die anfängliche
Kreisflächen-Einfräsungs-Mitte
am weitesten eingedrückt
ist. Nach dem Härten
der Mutter ist diese einsatzbereit. Die vorgenannten Arbeitsläufe können (bis
auf das Härten)
im Drehautomaten schon bei der eigentlichen Fertigung der Mutter
preiswert miteingeplant werden. – Die Kreisflächen-Einfräsungen dienen
dazu, je einen membraneartigen-elastischen-Klemmbereich zu bilden – in Verbindung
mit je der Einprägung der „Dünnstellen". Die kleine Bohrung – jeweils
links im Einfräsbereichdient
dazu, eine wirksame Rückschraub-Verkrallung
und – Verkeilung
der Schraubenmutter herbeizuführen.
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In
den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise in nur
wenigen, vereinfacht dargestellten Ausführungen ersichtlich.
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Es
zeigt die 1
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1d) die Draufsicht einer Schraubenmutter
mit Selbstsicherungs-Einrichtung;
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1c) die „Vorderansicht" im Schnitt „A-B" der 1d);
hier ist der Prägevorgang
noch nicht ausgeführt
worden;
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1b) die besonders vereinfachte Darstellung eines
leicht spitzen Präge-Stempels
vor dessen Arbeitsgang, der Prägung „einer" der Einfräsungen;
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1a) die „Vorderansicht" im Schnitt „A-B" der 1d;
hier mit vollzogenem Prägevorgang
(sehr vereinfacht dargestellt);
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1e) den hinteren Bereich (Teildarstellung Draufsicht)
einer Schraubenmutter mit schräger
Einschlitzung.
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Es
zeigt die 2
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2b) die Schnittdarstellung durch einen
Gewindebolzen mit Einfräsung
(ohne gespreizten Gewindebereich);
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2a) die Schnittdarstellung durch einen
Gewindebolzen mit Einfräsung
und mit gespreiztem Gewindebereich.
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Es
zeigt die 3
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3a) die Schraubenmutter im Schnitt A-B
der 1c;
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3b) die Schraubenmutter in der Draufsicht;
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3c) die Schraubenmutter in der Vorderansicht
mit Sicht auf die Ring-schlieflende Krall-Klammer.
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Es
zeigt die 4
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4a) die Hutmutter im Schnitt A-B der 1c;
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4b) die Hutmutter in der Draufsicht;
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4c) die Hutmutter im Schnitt C-D der 4b.
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Es
zeigt die 5
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5a) die Hutmutter in der Draufsicht; sie
entspricht der Schraubenmutter der 1d;
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5b) die Hutmutter in der Draufsicht (Teildarstellung),
sie entspricht der Schraubenmutter der 1e.
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Es
zeigt die 6
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6a) die Hutmutter in der Hinteransicht;
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6b) die Hutmutter in der Draufsicht;
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6c) die Hutmutter als Teildarstellung in
der Hinteransicht.
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Es
zeigt die 7 die Vorderansicht einer Schraube
(hier vereinfacht ohne Kopf).
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Es
zeigt die 8
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8a) die Schraubenmutter im Schnitt A-B
der 8b (im ungeprägten Zustand);
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8b) die Schraubenmutter in der Vorderansicht;
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8c) die Schraubenmutter als Teildarstellung der
Vorderansicht- und im geprägten
Zustand.
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Es
zeigt die 9
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9a) die Draufsicht auf die Hutmutter entsprechend
der Variante 8b (vereinfachte Darstellung);
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9b) die Hutmutter in der Ansicht A der 9a (Teildarstellung und Sondervariante).
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Bei
der Gewindeschraube (11) wird eine Einfräsung (12)
in der Art vorgenommen, dass unter dem Gewinde (1a) ein
Hohlraum (12a) entsteht und darüber (15) bis zu den
Gewindegängen
(1a) eine keilförmige
Trageschicht (15) verbleibt, die zum Gewindeverkrallbereich
(14b) sich verjüngend
verläuft. Vor
dem Härten
der Schraube (11) wird die Einfräsung (12/12a)
mechanisch etwa um das Maß der
halben bis ganzen Gewindetiefe aufgespreizt. So entsteht ein kleiner,
elastischer Bereich (8), der als Gewinde-Verkrallung wirkt.
Schraubt man die Schraube (11) nun z.B. eine Platte befestigend
in das dahinter-liegende Innengewinde – vielleicht ein Sackloch (mit
Gewinde) –,
dann federt der aufgespreizte Bereich (14) der Schraube
in die Normallage (2b; Pos. 12a/14a)
und verkrallt sich dort, wenn die Schraube (11) festgezogen
wird. Im Innengewinde des Sacklochs. Die vornehmlich stumpfwinklige
Gewindeprofilkante (14b) wirkt nunmehr insbesondere federringartig
entgegen der Rückdrehrichtung
und verhindert durch Verkeilung und Verkrallung im Gewinde des Sacklochs
das sich Lösen
der Schraube.
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Die
Einfräsung
(12/12a) in die Schraube (11) wird vorteilhaft
im Gewinde-Anfangbereich vorgenommen – nur als kreisförmiger (oder
ringförmiger) „Einstich" –, wobei in Variationen auch
längs des
Gewindeschafts der Schraube (11) eine längere Nute (12, 12a)
möglich
ist. Da die Einfräsung
(12, 12a) in der Schraube (11) eine Querschnitts-Schwächung derselben
bewirkt, sollte notfalls entweder nur im vordersten Bereich der
Schraube die Schraubensicherungseinrichtung (2) eingebracht
werden- wobei die
ersten Gewindegänge „unverprägt" bleiben sollten
(zum leichten Ansetzen/Anschrauben der Schraube in mindestens den
ersten Gewindegang des Innengewindes). Oder es sollte bei der Wahl
der Schraubenstärke
die nächstgrößere Schraube
verwendet werden.
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Die
Schraubenelemente (1, 11) sind für sich je
getrennt zu verwenden.
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Sollte
jedoch eine nahezu unlösbare
Schraubenverbindung technisch erforderlich sein, dann bietet die
vorliegende Erfindung auch für
diese Möglichkeit
die Problemlösung,
indem die Mutter (1) mit der Schraube (11) verschraubt
wird. Sie lassen sich verschrauben. Sie lassen sich aber nur zerstörend lösen, denn
die Gewindeverkrallbereiche (3c, 14b) legen sich
beim Zurückdrehen
stumpf und unlösbar
gegen einander und verhindern so jegliches „Aufschrauben" z.B. so miteinander
verbundener Brücken- oder Wagonteile.
Die Selbstsicherungseinrichtungen können am Schraubenelement (1, 11)
in einfacher oder mehrfacher Ausführung eingebracht sein. Bei
einem Schraubenbolzen (11) reichen zwei gegenüberliegende
Sicherungseinrichtungen meistens aus. Bei Schraubenmuttern sind
je drei Einrichtungen (1a oder e)
empfehlenswert. Die Sicherungen können aber auch vier bis sechsfach – je im gleichen
Abstand zueinander – eingebracht
sein.
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Interessant
ist die Variante in der 1e). Hier
sind schräge
Einschnitte (17) in die Rückseite (10) der Schraube – je im
Bereich einer „Schlüsselweite-Fläche" (9) eingebracht.
(Um scharfe Kanten zu vermeiden, ist es ratsam, entsprechend der
Pos. 18 je eine Fläche
anzubringen). Die so entstehenden, keilförmigen Zapfen (19)
werden auf Vorspannung – je
in Richtung Gewindeverkrallkanten- gebracht und tun dort ihren rückdrehverhindernden
Dienst.
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Der
Vorteil dieser Ausführung
liegt unter anderem darin, dass die Schraubenmutter (1)
insgesamt kürzer
gehalten werden kann. Alles in allem bringt das eine weitere Material-Einsparung,
eine Volumenverminderung und eine Gewichtsreduzierung mit sich – als auch
eine Fertigungszeit-Verkürzung, weil
ein Arbeitsgang weniger (Pos.4) erforderlich ist.
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Eine
weitere Variante der Sicherungseinrichtung ist mit Vorteilen dann
gegeben, wenn die Freischnitte (2, 4/12, 12a)
je als schräg
zur Mittelachse der Mutter angeordnete Ringausfräsungen ausgebildet sind – mit (ohne)
Durchfräsung
der vollen Gewindegänge
(1a) an einer (4) Ringausfräsungs-Seite. Hierdurch wird
in einem Arbeitsgang das erreicht, wozu in der Variante 1d wegen Pos. 4 zwei Arbeitsgänge notwendig
sind. Diese Verfahrensweise mit dem Ringfräsen bringt auch wie bei der
Veriante 1e den Vorteil, dass in den
rel. Schmalen Ausfräsungen
nicht viel Platz für
Schmutz und Bakterien vorhanden ist.
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In
einer Variante für
die Gewindeschraube (11) ist für diese vorgesehen, dass in
ihr nur mindestens eine relativ kleine Krallwinkel bildende (18/2a+b) gerade bis gedrallte Nute (12)
eingebracht ist. Sie kann noch durch eine „krallverstärkend" aufgeprägte/aufgebördelte Material-Erhöhung (8)
optimiert werden. Schon die jeweilige Unterbrechung je Gewindegang-
und die u.A. so gegebenen einzelnen Krall-Punkte bei einer eingeschraubten, aufgezogenen
Gewindeschraube (11) bringen eine erheblich wirkende Schraubensicherung
mit sich. Und es wird eine sonst erhebliche Querschnittsminderung
(11) vermieden. „Rillen" quer zu Gewindegängen sind
an und für
sich bekannt (z.B. zum Freischneiden von Gewindeverunreinigungen),
jedoch die Möglichkeiten
als Schraubensicherung sind nicht erkannt worden. – Werden
die erfindungsgemäßen Schraubelemente
(Schrauben und Muttern/1, 11) ineinander gedreht
(zur unlösbaren
Verbindung), so kann der geschulte Facharbeiter beim Anziehen derselben
nach einiger Übung
merken, wann die Gewindekrallkanten (3c, 14b, 8)
in der angezogenen „Endstellung" rückdrehverhindernd
gegeneinander liegen. Überschraubmuffen
für Rohrgewinde
können
erfindungsgemäß auch selbstsichernd
ausgestattet werden. – Die
Ausführung 1a+d kann auch ohne den kleinen Durchbruch
(4) vorteilhaft angewendet werden.
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In
einer Weiterführung
des Erfindungsgedankens werden jedoch noch folgende Ausführungs-Varianten
vorgelegt, die in dem er gänzenden vereinfachten 3-9 nebst
den anschließenden
Positionen 21-39a einzusehen sind und wie folgt beschrieben
und erläutert
werden.
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Die 3, 4, 5, 8a+b, 9 zeigen die
Schraubenmuttern (1, 21) je in unverprägten Zustand.
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Die
Mutternverengungen sollen in Richtung der Muttern-Mittelachse vorgenommen
werden.
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Bei
den 6 ist je die Stauchung (Verprägung/Pos.28a-d) dargestellt
worden. – Ebenfalls
bei der 8c.
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Besonderheiten
sind bei den 3+4 je die
ringschließende
Krallbügel
(24a, 24b).
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Bei
allen Varianten der Muttern wirkt ein Gewindebereich als elastische
Rückdreh-Sicherung
als kraftschlüssige
Schraubensicherung – und
in Verbindung mit der Sonderschraube (2+7)
auch als formschlüssige
Schraubensicherung.
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- 1
- die
Schraubenmutter
- 1a
- das
Gewinde
- 1b
- die
Darstellung der Muttern-Drehrichtung
- 1c
- dieDarstellung
der Muttern-Schraubrichtung
- 2
- die
kreisförmige
Einfräsung
- 3a
- den
planen Boden der Einfräsung
- 3b
- den
geprägten
Boden der Einfräsung
- 3c
- den
in den Mutter-Innenraum hineinragenden (bedingt elastischen) Gewinde-Bereich
- 4
- die
rel. Kleine Einbohrung in der Weiterführung der Einfräsung (Pos.2)
- 5
- den
Prägestempel
- 6
- den
rel. Kleinen Winkel (der Prägewinkel-Spitze)
- 7
- die
Arbeitsrichtung des Prägestempels
- 8
- den
bedingt elastischen Bereich der Gewindeverkrall- und -verkeil-Einrichtung
- 9
- die
Schlüsselweiten-Seitenflächen der Mutter
- 10
- die
Rückseitenfläche der
Mutter
- 11
- den
Gewindebolzen (Gewindeschraube)
- 12
- den
Einfräsungsbereich
in der Schraube
- 12a
- den
unterschnittenen Hohlraum unter dem Gewindebereich der Schraube
- 12b
- den
Hohlraum nach Pos. 12a im erweitertenauf gespreizten Zustand
- 13
- die
Darstellung der Schrauben-Drehrichtung
- 14ad
- en
bedingt elastischen Gewindebereich im ungespreizten Zustand
- 14b
- den
Gewindebereich (14a) im aufgespreizten Zustand
- 15
- die
keilförmige,
zum Gewinde hin verjüngend
verlaufende Ausgestaltung der elastischen Materialwandung unter
dem Gewinde
- 16
- die
insbesondere plane Bodenfläche
der Einfräsung
(12) in den Schraubenbolzen, sie ist kreisabschnittförmig oder
entspricht etwa der Fläche
eines halben Langlochs (bzw. Teillanglochs/Teilkreisabschnitts)
- 17
- den
schrägen
Einschnitt in den hinteren Bereich der Mutter
- 18
- die
vordere Fläche
(Winkel bildend) vor der Gewinde-Krallkante
- 19
- den
Krallzapfen
- 20
- die
Aufspreizrichtung
- 21
- Hutmutter-Oberteil
- 21a
- Einkerbung
- 22
- (kl.)
Bohrung in der Hutmtter
- 23
- (mittlere)
Bohrung in der Hutmutter
- 23a
- (mittlere)
Bohrung (als vereinfachte Darstellung)
- 24a
- linke
Krall-Klammer
- 24b
- rechte
Krall-Klammer
- 25
- Einschnitt/Einbuchtung
im Bereich der oberen Krall-Klammer-Hälften
- 26a
- Einschnitt
zwischen Mutter und Krallklammer
- 26b
- Einschnitt
zwischen Krallklammer und Hutmutter-Oberteil
- 27a-c
- Einbohr-Richtung
entsprechend je der Bohrung 23
- 28a-d
- Präge-Einkerbungen
- 29a
- Druckbereiche
für (bedingt)
elastische Gewinde-Krall-Teile
- 29b
- (wie
vorgenannt)
- 29c
- (wie
vorgenannt)
- 29d
- (wie
vorgenannt)
- 30
- Gewinde-Krall-Bereiche
- 31
- Durchbruch-Einbringungs-Punkt
(für Kontrollzwecke)
- 32
- Einfräsungen
- 33
- (andeutungsweise)
eine Einfräsungsvariante
mit tieferen Einfräsungen
in die Mutter
- 34
- Einbohrungen
in die Hutmutter
- 35
- Bereichangabe
für eine
eventuelle „kerbfreie" Innen- ausdehnung (Gewinde-Freibereich)
- 36
- Schlitzdarstellung – entspricht
der Einfräsung
wie Pos. 32 nach der verengenden Mutter-Prägung (Stauchung)
- 37
- Schrägfläche (zum
besseren Anbohren) zwischen dem Mutterteil (Schlüsselflächen) und dem Hutmutter-Oberteil
- 38
- Schrägfläche an der
Schraubenmutter nach der „Verengenden" Stauchung
- 39
- Andeutung
für eine
dreifache zusätzliche Einfräsung (entsprechend
Pos. 33; Kombination von Einfräsungen entsprechend derr Positionen 32+33 bei
einer Mutter)
- 39a
- Einschlitzung
bei einer Hutmutter vor dem Arbeitsgang„ verengende Stauchung".