DE633410C - Screw or bolt with a resilient head - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 27. JULI 1936ISSUED ON JULY 27, 1936

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

M 633410 KLASSE 47a GRUPPE M 633410 CLASS 47a GROUP

P 72331 XIIj 47 a Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: <?. Juli P 72331 XIIj 47 a Date of the announcement about the grant of the patent: <?. July

Charles Edward Stewart Place in Port Chester und Marshall van Winkle jr. in Jersey City, V. St. A.Charles Edward Stewart Place in Port Chester and Marshall van Winkle Jr. in Jersey City, V. St. A.

Schraube oder Bolzen mit federnd nachgiebigem KopfScrew or bolt with a resilient head

Patentiert im Deutschen Reiche vom i. Janaar 1935 abPatented in the German Empire from i. Janaar 1935

Gegenstand der Erfindung ist eine Schraube oder Bolzen mit federnd nachgiebigem Kopf, der an der Unterseite mit einer Ringnut versehen ist und mit einer Fläche gleich dem Kernquerschnitt des Bolzens aufliegt, bei dem das Neue darin gesehen wird, daß die an sich bekannte Aussparung des Kopfes sich allmählich dergestalt nach dem Boden verjüngt, daß zwischen Ringnut und Aussparung derThe invention relates to a screw or bolt with a resilient head, which is provided with an annular groove on the underside and with an area equal to that Core cross-section of the bolt rests in which the new is seen in the fact that the per se known recess of the head gradually tapers towards the bottom, that between the annular groove and the recess

Kraftünienfiuß durch den stehengebliebenen Werkstoff allmählich gedrosselt und umgelenkt wird.Kraftünienfiuß through the stopped Material is gradually throttled and diverted.

Federnde Bolzen mit elastisch federndem Kopf sind bekannt, so z. B. wurden an demResilient bolts with resilient heads are known, such. B. were on the

*5 Unterteil des Bolzenkopfes eine Ringnut mit allmählichen Übergangskurven angeordnet zur Vermeidung von Spannungshäufungen, Die bekannten Kopfaussparungen, die nicht das Merkmal gemäß der vorliegenden Erfindung, d. h. die allmähliche Verjüngung der Aussparung des Kopfes nach dem Boden zu aufweisen, dienten lediglich zum Einbringen von Steckschlüsseln. Auch sind Rohrschrauben mit federndem, pilzförmigem Kopf bekannt, bei welchen die besondere Kopfform den Verlust der Vorspannung verhindern sollte; aber auch diesen gegenüber zeitigt eine Schraube oder ein Bolzen gemäß der Erfindung einen bedeutenden technischen Vorteil, wie es die in der Materialprüfungsanstalt der Technischen Hochschule in Darmstadt angestellten Vergleichsversuche ergeben haben.* 5 The lower part of the bolt head has an annular groove with gradual transition curves to avoid stress accumulation, the well-known head recesses that are not the feature according to the present invention, i. H. the gradual rejuvenation to have the recess of the head towards the bottom, were only used for introduction of socket wrenches. Pipe bolts with a resilient, mushroom-shaped head are also known, in which the special head shape should prevent the loss of preload; but against these, too, there is one Screw or bolt according to the invention a significant technical advantage, like those employed in the material testing institute of the Technical University in Darmstadt Comparative tests have shown.

Die Vergleichsversuche wurden angestellt an einer Rohrschraube bzw. einem Bolzen nach der britischen Patentschrift 163395 mit pilzförmigem Kopf und an einer Schraube oder einem Bolzen gemäß der Erfindung wobei die beiden Bolzen gleiche Ausmaße aufwiesen. Die Versuche erstreckten sich auf die Bestimmungen der größten vor dem Eintreten der ersten plastischen Formänderung in der Schraube erzeugbaren Vorspannkraft und auf die Ermittlung des Vorspannungsverlustes im Verlauf des Dauerschlagversuches und zeitigten das Ergebnis, daß sich die Schraube gemaß der vorliegenden Erfindung im Sinne der in der Erfindung gekennzeichneten Merkmale wesentlich günstiger verhielt und die behauptete technische Wirkung also eintritt.The comparative tests were carried out on a pipe screw or a bolt according to British patent 163395 with mushroom-shaped head and on a screw or a bolt according to the invention, the two bolts having the same dimensions. The attempts extended to the determinations of the largest prior to entering the first plastic deformation in the screw generated prestressing force and on the determination of the preload loss in the course of the endurance test and resulted the result that the screw according to the present invention in the sense the features identified in the invention behaved much more favorably and the claimed technical effect occurs.

Außer dieser nachgewiesenen technischen Wirkung hat eine Schraube gemäß der Erfindung, die in der Herstellung verhältnismäßig billig ist, noch den Vorteil, daß sie sich mit Sicherheit fest anziehen und selbsttätig in der Verschlußstellung halten läßt, ohne Verwendung von besonderen Verschlußdichtungen oder ähnlichen Mitteln; auch gleicht eine Schraube gemäß der Erfindung bei Verwendung die Zusammenziehung und Ausdehnung der in Berührung mit ihr stehenden Metalle aus.In addition to this proven technical effect, a screw according to the invention, which is relatively cheap to manufacture, yet has the advantage that it is easy to use Can be tightened securely and automatically held in the locked position, without use of special sealing gaskets or similar means; one is also the same Screw according to the invention, when in use, the contraction and expansion of the metals in contact with it the end.

Ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen:A practical embodiment of the invention is shown in the accompanying drawing shown, namely show:

Fig. ι eine Draufsicht auf eine an dem Werkstück, angebrachte Kopfschraube gemäß der Erfindung,Fig. Ι a plan view of a head screw attached to the workpiece according to the invention,

Fig. 2 einen senkrechten mittleren Schnitt,Fig. 2 is a vertical middle section,

Fig. 3 einen waagerechten Schnitt in der Ebene der LinieΠΗΙΓ der Fig. 2, gesehen in Richtung der Pfeile, «£Fig. 3 is a horizontal section in the plane of the line of Fig. 2, seen in Direction of the arrows, «£

Fig. 4 einen senkrechten ,Schnitt durch $ Einzelteile eines Bolzens gemäß der "EtM. dung in Verbindung mit einer Sehr; mutter.4 shows a vertical section through individual parts of a bolt according to the "EtM. Dung in connection with a very nut.

Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. ι bis 3 ist die Anbringung einer Kopf schraube gemäß der Erfindung an zwei Platten i und 2 dargestellt, von denen Platte. 1 ein Loch 3 und Platte 2 ein mit Schraubengewinde versehenes Sackloch 4 besitzt. Die Kopf schraube ^enthält ein Bolzenteil 5, das mit Schraubengewinde 6 versehen ist, welches durch das Loch 3 ''der Platte ι hindurchzugehen und sich in das Schraubengewinde 4 der Platte 2 einzuschrauben vermag, während der Kopfteil 7 auf der Platte ι aufliegt. Dieser Kopfteil 7 hat in der dargestellten Ausführungsform eine sechseckige Ausgestaltung, er kann aber auch viereckig oder von jeder anderen Form sein. Oben ist der Kopf 7. mit einer mittleren kreisförmigen, nach unten zu sich allmählich verjungenden Aussparung 8 versehen, die bis zum Boden 9 herabreicht. Die Tiefe dieser mittleren Aussparung 8 ist geringer als die Dicke des Kopfes. An der Unterseite des Kopfes ist ein ringförmiger Kanal 10 gebildet, dessen innere ringförmige Wand durch den Bolzen 5 gebildet ist. Die Breite dieses Kanals 10' ist derart, daß sich außen eine ringförmige Lager- oder Berührungsfläche 11 am Köpf bildet. Der Flächenraum -dieses Auflagers 11 entspricht vorzugsweise dem Flächenraum des Querschnitts des Bolzens 5, jedoch kann in manchen Fällen dieser Flächenraum der Lagerfläche auch gleich j edem Querschnittsflächenraum zwischen der Fläche des Bolzens als solchem und derjenigen gemessen . an den tiefsten Stellen des Gewindes sein, niemals aber weniger als der Querschnittsflächenraum eben an diesen tiefsten Stellen des Gewindes, da die Festigkeit des Bolzens oder sein Widerstand gegen Bruch abhängig ist von dem Querschnittsflächenraum an den tiefsten Stellen des Gewindes. Die zwischen dem Boden der Aussparung 8 und der Decke des Kanals 10 verbleibende Wand 13 ist geeignet, als eine Feder zu wirken und besitzt genügende Festigkeit, um den größten Druck auszuhalten, der bei voller Beanspruchung eines solchen Bolzens möglich ist. Mit Hilfe dieser Ausgestaltung wird die natürliche Federung des Metalls ausgenützt und die entstandene dünne Metallwand innerhalb der elastischen Grenzen gebogen.In the embodiment according to FIGS the attachment of a head screw according to the invention on two plates i and 2 is shown, of which plate. 1 a hole 3 and plate 2 a screw thread Has a blind hole 4. The head screw ^ contains a bolt part 5 with screw thread 6 is provided, which through the hole 3 '' of the Plate ι to go through and screw into the screw thread 4 of the plate 2 capable while the head part 7 rests on the plate ι. This head part 7 has in the illustrated embodiment has a hexagonal configuration, but it can also be square or of any other shape. Above is the head 7th with a central circular, gradually tapering downwards Provided recess 8, which extends down to the bottom 9. The depth of this central recess 8 is less than that Thickness of the head. An annular channel 10 is formed on the underside of the head, the inner annular wall of which is formed by the bolt 5. The width of this Channel 10 'is such that there is an annular bearing or contact surface 11 on the outside forms on the head. The area space - this Support 11 preferably corresponds to the surface area of the cross section of the bolt 5, however, in some cases this area of the storage area can also be the same as each cross-sectional area measured between the area of the bolt as such and that . be at the deepest points of the thread, but never less than the cross-sectional area precisely at these deepest points of the thread, as the strength of the bolt or its resistance to breakage depends is of the cross-sectional area at the deepest points of the thread. The between the wall 13 remaining at the bottom of the recess 8 and the ceiling of the channel 10 is suitable to act as a spring and has sufficient strength to withstand the greatest pressure, which is at full load such a bolt is possible. With the help of this refinement, the natural The suspension of the metal is used and the resulting thin metal wall within the elastic borders bent.

Bei Verwendung der Kopfschraube anWhen using the cap screw

einem Werkstück wird das mit Gewinde versehene Ende des Bolzens S durch das Loch 3 der Platte 1 hindurchgeführt und in Eingriff mit dem Gewinde des Loches 4 der Platte 2 gebracht, wobei es in dieses Gewinde eingeschraubt wird, bis die ringförmige Auflage- :^fläche 11 gegen die Platten anstößt, worauf i^ejfte zusätzliche, zum Zwecke der Dichtung Vorgenommene Verdrehung des Kopfes eine "'-weitere Bewegung der Oberfläche 11 auf der •Platte und des Bolzens in dem Gewindeloch verursacht, welche Bewegungen ausgeglichen werden durch das Verbiegen des die Wand 13 bildenden Metalls. Diese Biegewiikung des Metalls erklärt sich durch die Tatsache, daß die Beanspruchungen zwischen der ringförmigen Auflagefläche 11 und der Platte r einerseits, und diejenigen zwischen dem Bolzen- und Lochgewinde anderseits in derselben Längsrichtung verlaufen. Die Beanspruchungen zwischen der Auflagefläche und der Platte und diejenigen im Gewinde werden sich ändern im Verhältnis zum Grad der Biegung der ringförmigen Metallwand 13, die eine geringe Federung zwischen dem Bolzen und. der Oberfläche derart gestattet, daß die zusätzliche Schraubbewegung zwischen den Ge- ⁸S winden am Kopfschraubenbolzen und denjenigen am Werkstück dazu angetan ist, die Kopfschraube gegen ungewolltes Verstellen zu sichern. Erfolgt ein Lösen der Kopfschraube, so werden das Bolzen- sowie das Lochgewinde die Beanspruchung der Metallwand in der Längsrichtung entlasten, so daß die Wand infolge ihrer Federung sich nach aufwärts bewegen und ihre normale Anfangsform wieder einnehmen kann, ohne daß sie hierbei irgendwelchen dauernden Verbiegungen unterliegt. Auf diese Weise kann die Kopfschraube an sich unbegrenzt wieder verwendet werden, wobei lediglich die Abnutzung des Gewindes ihre Verwendungsmöglichkeit begrenzt.a workpiece, the threaded end of the bolt S is passed through the hole 3 of the plate 1 and brought into engagement with the thread of the hole 4 of the plate 2, being screwed into this thread until the annular bearing surface 11 butts against the plates, whereupon i ^ ejf additional twisting of the head, made for the purpose of sealing, causes a further movement of the surface 11 on the plate and of the bolt in the threaded hole, which movements are compensated for by the bending of the wall This bending stress of the metal is explained by the fact that the stresses between the annular bearing surface 11 and the plate r on the one hand and those between the bolt and hole thread on the other hand run in the same longitudinal direction and those in the thread will change in proportion to the degree of bending of the annular Metal wall 13, which has a small amount of suspension between the bolt and. allows the surface such that the additional screwing between the overall ⁸ S overcome the head bolt and is calculated to those on the workpiece to secure the screw head against unauthorized access. If the head screw is loosened, the bolt and the hole thread will relieve the stress on the metal wall in the longitudinal direction, so that the wall can move upwards as a result of its springiness and resume its normal initial shape without being subject to any permanent bending . In this way, the cap screw can be used again indefinitely, with only the wear and tear of the thread limiting its possible use.

Während nach obigem eine Kopfschraube dargestellt und beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß die gleichen Ergebnisse auch mit einer Ausgestaltung erreicht ¹⁰S werden könnnen, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, wobei der Bolzen einen Teil 14 aufweist, der ein mit einem Gewinde versehenes EndeWhile there has been illustrated by the above, a cap screw and described, it is to be understood that the same results achieved with an embodiment ¹⁰ S are könnnen, as shown in Fig. 4, wherein the bolt has a portion 14 a with a thread provided end

15 besitzt und hier zur Auf nähme einer Mutter15 owns and here to take a mother

16 dient, während am anderen Ende sich der Kopf 17 befindet. Dieser Kopf 17 ist mit einer mittleren Aussparung 18 versehen, die sich bis zum Boden 1.9 erstreckt. Ein ringförmiger Kanal 20 ist auf der Unterseite des Kopfes angeordnet und bildet eine ringsum laufende Schulter 21, die sich auf das Werkstück auflegt. Bei Verwendung dieser Ausgestaltung wird der Bolzen der Kopfschraube durch die Löcher 22, 23 und 24 in den Platten 25, 26 und 27 hindurchgeführt, bis der Stützrand 2.1 in" Berührung mit der Platte 25 kommt, worauf die Mutter 16 gegen die Platte16 is used, while the head 17 is located at the other end. This head 17 is provided with a central recess 18 which extends to the bottom 1.9. An annular channel 20 is arranged on the underside of the head and forms a circumferential shoulder 21 which rests on the workpiece. When using this embodiment, the bolt of the head screw is passed through the holes 22, 23 and 24 in the plates 25, 26 and 27 until the support edge 2.1 comes into " contact with the plate 25, whereupon the nut 16 against the plate

2/ festgeschraubt wird. Hierbei kann die Anspanndrehung entweder an dem Kopfteil \J oder der Schraube 16 oder gleichzeitig ajgp beiden ausgeübt werden und hierdurch "ή allen Fällen die Beanspruchung in der Längsrichtung auf die Metallwand.28 ausgeübt werden, die sich entsprechend verbiegen und ein Lösen zwischen Mutter und Bolzen verhindern wird. Mittels eines so ausgeführten Schraubenbolzens werden Temperaturunterschiede, die eine Ausdehnung oder Zusammenziehung des mit dem Bolzen in Berührung kommenden Metalles verursachen, selbsttätig ausgeglichen.2 / is screwed tight. The tensioning rotation can either be exerted on the head part \ J or the screw 16 or both at the same time, thereby exerting the longitudinal stress on the metal wall 28 in all cases, which bend accordingly and a loosening between nut and bolt By means of a screw bolt designed in this way, temperature differences that cause expansion or contraction of the metal coming into contact with the bolt are automatically compensated.

Es ist selbstverständlich, daß die verschiedensten Abänderungen in der Form, Ausbildung und Anordnung der einzelnen Teile vorgenommen werden können, ohne aus demIt goes without saying that the most diverse changes in the form, training and arrangement of the individual parts can be made without leaving the

Rahmen der Erfindung herauszufallen und den eigentlichen Erfindungsgegenstand zu 20 _ verlassen.To fall out of the scope of the invention and the actual subject matter of the invention to 20 _ leaving.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Schraube oder Bolzen mit federnd nachgiebigem Kopf, der an der Unterseite mit einer Ringnut versehen ist und mit einer" Fläche gleich dem Kernquerschnitt des Bolzens aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich bekannte Aussparung des Kopfes sich allmählich dergestalt nach dem Boden verjüngt, daß zwischen Ringnut und Aussparung der Kraftlinienfluß durch den stehengebliebenen Werkstoff allmählich gedrosselt und umgelenkt wird.Screw or bolt with a resilient head attached to the bottom is provided with an annular groove and rests with an "area equal to the core cross-section of the bolt, characterized in that that the recess in the head, which is known per se, gradually changes in this way tapers towards the bottom, that between the annular groove and the recess the flow of force lines through the stopped Material is gradually throttled and diverted. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings