DD152610A5

DD152610A5 - Verbessertes schraub-und mutterelement oder schraubverbindung

Info

Publication number: DD152610A5
Application number: DD80223304A
Authority: DD
Inventors: Jack Uhlmann; Bengt Peters
Original assignee: Jack Uhlmann; Bengt Peters
Priority date: 1979-08-14
Filing date: 1980-08-13
Publication date: 1981-12-02
Also published as: WO1981000603A1; IN154517B; FI66469B; FR2463313A1; SE418216B; YU204580A; GB2071801B; BE884584A; IT1132359B; DK156181A; SE7906770L; ES252510Y; BR8008785A; US4479748A; NO811122L; AR222401A1; JPS56501100A; FI66469C; GB2071801A; IT8024065A0

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung zum raschen Verschieben des Schraubenspindelkoerpers und des Mutternelementes axial relativ zueinander zur Schnellspannung, insbesondere zur Anwendung in Schraubenstoecken, Wagenhebern oder Steuerschiebern. Ihr Ziel besteht in einer Erhoehung der Lebensdauer derartiger Schrauben-Muttern-Verbindungen, in der Verbesserung deren Spannfestigkeit und un einer gleichmaessigen Verteilung der Scherbeanspruchung beim Gegeneinanderfassen der Gewindeabschnitte. Die Aufgabe, unter Beibehaltung des Schnellspanneffektes die Anordnung des Gewindes auf dem Schraubenspindelkoerper und dem Mutternelement zu veraendern, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass der gewindelose Abschnitt des Schraubenspindelkoerpers und das Schraubengewinde des Mutternelementes sich schraubenfoermig ueber den Schraubenspindelkoerper bzw. das Mutternelement erstrecken. Das Schraubengewinde des Schraubenspindelkoerpers kann links- oder rechtsgaengig sein und der gewindelose Abschnitt schraubenfoermig entgegengesetzt oder aber in gleicher Richtung wie die Schraubenwindungen verlaufen.

Description

3^ ύΔ -.4- Berlin, den 19*11.1980

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Schraubverbindung Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Schraubverbindungen zur raschen "Verschiebung des Schraubenspindelkörpers und des Mutternelementes axial relativ zueinander, und zwar zur Schnellspannung und Schnellauslösung, Sie ist besonders vorteilhaft in Schraubstöcken, in Wagenhebern oder in Steuerschiebern, bei welchen große Strömungen schnell abzusperren sind, einsetzbar_e

Charakteristik dej- bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits Schraubverbindungen mit einem Schraubenspindelkörper, welcher wenigstens einen sich längs des Spindelkörpers erstreckenden gewindelosen Abschnitt aufweist, und wenigstens einem Mutternelement mit Gewindeabschnitt, der mit dem gewindelosen Abschnitt auf dem Schraubenspindelkörper zusammenpaßt, bekannt« Der Schraubenspindelkörper und das Mutternelement sind axial relativ zueinander bewegbar. Während dieser Bewegungen verschiebt sich der Gewindeabschnitt des Mutternelementes längs des gewindslosen Abschnittes des Schraubenspindelkörpers« Die Schraubenspindel und das Mutternelement können ebenfalls relativ zueinander gedreht werden, um einen Eingriff zwischen dem Abschnitt des Mutternelementes und den Gewinden des Schraubenspindelkörpers zu bewirken«

Ein Problem bei Schraubverbindungen dieser Art liegt darin, daß die Entfernung des Gewindes auf einem oder mehreren

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Abschnitten des Schraubenkörpers und des Mutternelementes zu einer erheblichen Herabsetzung der Festigkeit der Schraubverbindung führt» Die am meisten der mechanischen Beanspruchung ausgesetzten Schraubenspindelgewindegänge sind ihre schwächsten Bestandteile« Ein weiteres Problem liegt in der Schwierigkeit, eine vorteilhafte Verteilung der Fläche des Gewindeeingriffes über die Peripherie des Schraubenspindelkörpers zu erzielen« Die allgemeinste Lösung dieses Problems besteht in der Unterteilung des mit einem Gewinde versehenen Teils in mehrere symmetrisch über die Peripherie verteilte Abschnitte, Eine solche Anordnung erhöht jedoch die Herstellungskosten erheblich und trägt zu einer zusätzlichen Schwächung der Gewindegänge bei» denn jedes Schraubgewinde erfordert in jedem Abschnitt zwei abgeschrägte Eintritte· Darüber hinaus können zusätzliche Teile der Eingriffsflächen der Gewinde jeweils wegen des zwischen den mit Gewinde versehenen Abschnitten des Schraubenspindelkörpers und des Mutternelementes erforderlichen Spiels nicht benutzt werden« Ein derartiges Spiel ,ist notwendig, da alle Schmutz- oder Staubteilchen, die zwischen den Schraubenspindelkörper und das Mutternelement eindringen könnten, die Arbeitsweise der Schraubverbindung störend beeinflussen« Ein weiterer Nachteil bei Vorli&jen mehrerer Gewindeabschnitte besteht darin, daß hierdurch die Anzahl der Schrägstellungen vergrößert wird, in welchen die Gewinde völlig außer Eingriff sind« Die Folge davon ist eine Herabsetzung der Umfangslänge, auf der ein Fassen möglich ist»

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchsvverteigenschaf ten, insbesondere die Lebensdauer, von Schraubverbindungen

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wesentlich zu erhöhen»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraubverbindung zu entwickeln, die unter Beibehaltung des Schnellspanneffektes ein sicheres Gegeneinanderfassen der Gewindeabschnitte, eine hohe Spannfestigkeit und eine gleichmäßig verteilte Scherbeanspruchung gewährleistet«

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht» daß sich sowohl der gewindelose Abschnitt des Schraubenspindelkörpers als auch der Gewindeabschnitt der Mutter längs des Schraubenspindelkörpers bzw» längs des Mutternelementes schraubenförmig erstrecken.

Gemäß einem v/eiteren Merkmal der Erfindung sind die Schrau«- bengewinde auf dem Schraubenspindelkörper entweder links- oder rechtsgängig, und der gewindelose Abschnitt verläuft schraubenförmig entgegengesetzt oder aber in gleicher Richtung wie die Schraubenwindungen. Nach einem letzten Erfindungsmerkmal besteht das Mutternelement aus zwei oder mehreren zusammenwirkenden, bezüglich einander drehbaren Muttern, Welche in einer ihrer winkeligen Endstellungen ein einziges Mutternelement bilden, dessen Windungen um die gesamte Peripherie des Schraubenspindelkörpers oder über seinem Hauptstück verlaufen*

Auoführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden« In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

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Fig* 1: die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung ;

Fig, 2: die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Schraubverbindung und

Fig_# 3 und 4: Schnittdarstellungen der Hutternelemente der in den Fig, I bzw, 2 wiedergegebenen Schraubverbindungen,

Die Schraubverbindung gemäß Fig, I besteht aus einem Schraubenspindelkörper 1 und einem Mutternelement 2» welche in ihren festgezogenen Stellungen zwischen sich ein Werkstuck 3 einschließen. Der Schraubenspindelkörper 1 weist sowohl mit einem Gewinde versehene Abschnitte 4 unter Erstreckung um die Schraubenspindel herum längs der gesamten Länge als auch Abschnitte 5 auf, die über keine Gewindegänge verfügen und sich ebenfalls schraubenförmig um den Schraubenspindelkörper 1 erstrecken. Durch die Abschnitte werden die Gewindegänge voneinander getrennt. Die Abschnitte 5 bilden eine Schraubenspirale, deren Steigung längs des Schraubenspirrfelkörpers 1 die Steigung der einzelnen Schraubengewinde 6 erheblich übertrifft. Aus diesem Grunde erstreckt sich jedes einzelne Schraubengewinde 6 nur über einen Teil der Peripherie des Schraubenspindelkörpers 1, In den beiden hier veranschaulichten Verkörperungen ist den Abschnitten 4 mit Gewinde und den gewindelosen Abschnitten jeweils dieselbe Breite eingeräumt worden.

Die Innenfläche des Mutternelementes 2 ist entsprechend der sehr eindeutigen Darstellung in Fig, 3 mit Schraubengewinde 7 und einem gewindelosen Abschnitt 8 versehen, wobei der

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Reihe nach ein Zusammenpassen mit den Gewinde- und den gewindelosen Abschnitten 4; 5 auf dem Schraubenspindelkörper 1 zu verzeichnen ist. Folglich kann das Mutternelement 2 auf die Spitze 9 der Schraubenspindel aufgeschraubt werden, wobei das Eintreten entweder in bezug auf die Schraubengewinde 6 oder den Abschnitt 5 ohne Gewindegänge erfolgen kann« Die Bewegung geschieht längs des Schraubenspindelkörpers 1 unter gleitender Bewegung in dem Abschnitt 5« Das Mutternelement 2 kann anschließend mit den Schraubengewinden 5 bei irgendeinem ausgewählten Gewindeeintritt durch Drehen in Eingriff gebracht werden. Wenn sich die Schraubengewinde 6; 7 nicht im Eingriff befinden, kann das Mutternelement 2 längs des Schraubenspindelkörpers 1 gleiten, während eine Drehbewegung ausaeführt wird, wobei die Schraubengewinde 7 des Mutternelementes 2 in dem Abschnitt 5 und die Schraubengewinde 6 in dem Abschnitt 8 des Mutternelementes 2 positioniert sind.

Beim Festziehen wird die Scherbeanspruchung, die auf die Schraubengewinde 6; 7 ausgeübt wird, über die zusammenwirkenden Flächen der beiden Körper verteilt, und zwar sowohl längs der Peripherie des Schraubenspindelkörpers 1 als auch in der axialen Richtung. Auf diese Art und Weise wird eine feste Verbindung erreicht. Bei einer bekannten Schraubverbindung der Art, wobei keine Schnellspann- und Schnellauslösungsfunktion zu verzeichnen ist, werden die Beanspruchung durch die Belastung und die Scherbeanspruchung in der Hauptsache auf das Gewinde der Schraubverbindung ausgeübt, wo der erste Eingriff erfolgt. Bei der Schraubverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Scherbeanspruchungen gleichmäßiger in der axialen Richtung verteilt, wodurch die allgemeine Festigkeit der Schraubver-

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bindung verbessert wird«

Die Schraubverbindung entsprechend der ersten, in den Fig, 1 und 3 veranschaulichten Ausführungsform weist Rechtsgewinde und einen linksgängigen gewindelosen Abschnitt 5 auf. Bei dieser Ausführungsform wird eine rasche Verschiebung in Richtung des Schraubenkopfes 10 der Schraubenspindel dann erreicht, wenn das Mutternelement 2 nach links gedreht wird, d_e h. entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn. Im Anschluß daran erfolgt ein Festziehen und Festklemmen dadurch, daß das Mutternelement nach rechts gedreht wird, d, h» im Uhrzeigersinn,

Die Schraubengewinde und der gewindelose Abschnitt könnten beide entweder linksgängig oder rechtsgängig sein« Letztere Ausführungsfora ist in den Fig, 2 und 4 veranschaulicht. Die verschiedenen Details dieser Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen wie die der Fig, I und 3 versehen worden. Der Vorteil der vorliegenden Ausführungsform gegenüber den in den Fig, 1 und 3 wiedergegebenen Ausführungsf ormen besteht unter sonst identischen Bedingungen, d, h, bei Vorliegen derselben Breite des Abschnittes 4 und derselben Gewindesteigung darin, daß sich das einzelne Schraubengewinde 6 über mehr als eine halbe Umdrehung um die Umfangslänge des Schraubenspindelkörpers 1 erstrecken kann. Bei der Ausführungsform in den Fig, I und 3 hingegen erstreckt sich das Schraubengewinde nur über eine Umfangslänge von weniger als 180 ,

Entsprechend einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung könnte das Mutternelement aus zwei oder mehreren in Wechselwirkung stehenden Muttern

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bestehen. Wenn auch relative schräge Endstellungen angenommen werden, können die Muttern rasch zusammen längs des Schraubenspindelkörpers-1 verschoben werden, wobei ihre Schraubengewinde 7 in dem gewindelosen Abschnitt 5 gleiten. Nachdem die Muttern relativ zueinander in entgegengesetzte relative Schrägstellungen gedreht worden sind, befinden sich die Schraubengewinde 7 in den Muttern im ständigen Eingriff mit den Schraubengewinden 6 des Schraubenspindelkörpers 1, Zu gleicher Zeit überdecken dann diese Schraubengewinde 7 den vollständigen oder hauptsächlichen Teil der Peripherie des Schraubenspindelkörpers 1 derart, daß zu jeder beliebigen Zeit eine Mutter oder mehrere Muttern mit den Schraubengewinden 6 des Schraubenspindelkörpers 1 zum Eingriff gelangen_e

Eine weitere mögliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine der beiden zusammenwirkenden Muttern mit einem Trapezgewinde zu versehen, welches nur auf dem Abschnitt 5 gleitet. Die andere Mutter, die denen der bereits in den Fig. 1 bis 4 beschriebenen entspricht, kann sich relativ zu der ersten Mutter in sowie außer Eingriff mit dem Schraubengewinde 5 des Schraubenspindelkörpers 1 drehen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die beschriebenen und angeführten Ausführungsformen, sondern es sind zahlreiche Modifikationen innerhalb des Anwendungsbereiches der beigefügten Punkte des Erfindungsanspruches möglich. Zum Beispiel könnten der Schraubenspindelkörper 1 und das Mutternelement 2 als zusammenwirkende Elemente eines Schraubstockes, eines Wagenhebers, eines Steuerschiebers oder dgl. dienen« Rollenkörper könnten zwischen die

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Schrauben- und Mutternteile eingesetzt werden, um die Reibungskräfte zu reduzieren» Sowohl die Schraubengewinde als auch die gewindelosen Abschnitte könnten eine Steigung aufweisen, die sich von der hier wiedergegebenen unterscheidet. Eine größere Anzahl von Eintritten könnte sowohl auf der Spindel als auch an dem Mutternelement vorgesehen werden. Der mit Gewinde versehene Abschnitt 4 und das Schraubengewinde 7 des Mutternelementes 2 sowie die gewindelosen Abschnitte 5; 8 müssen nicht dieselbe axiale Breite aufweisen« Dies hat den Vorteil, daß hierdurch die Festigkeit und die Lebensdauer verbessert werden, weil die verschiedenen Schraubengewinde auf dem Schraubenspindelkörper 1 und an dem Mutternelement 2 auf diese Weise äquivalente Festigkeitscharakteristiken bekommen.

Claims

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1, Schraubverbindung mit einem Schraubenspindelkörper, welcher mindestens einen sich über ein Spindelstück erstreckenden gewindelosen Abschnitt aufweist, und mindestens einem Mutternelement mit Gewindeabschnitt, der auf den gewindelosen Abschnitt des Spindelstückes paßt, welche so axial zueinander bewegbar sind, daß der Gewindeabschnitt des Mutternelementes sich entlang des gewindelosen Abschnittes des Schraubenspindelkörpers bewegt, und beide zueinander so verdrehbar sind, daß der Gewindeabschnitt des Mutternelementes und die Windungen des Schraubenspindelkörpers ineinander greifen, gekenn~ zeichnet dadurch, daß der gewindelose Abschnitt (5) des Schraubenspindelkörpers (1) und das Schraubengewinde (7) des Mutternelementes (2) sich schraubenförmig über _r den Schraubenspindelkörper (1) bzw, das Mutternelement (2) erstrecken,

2, Schraubverbindung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Schraubengewinde (6) auf den Schraubenspindelkörper (1) entweder links- oder rechtsgängig ist und der gewindelose Abschnitt (5) schraubenförmig entgegengesetzt zu dem Schraubengewinde verlauft,

3* Schraubverbindung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Schraubengewinde (6) auf dem Schraubenspindelkörper (i) entweder links- oder rechtsgängig ist und der gewindelose Abschnitt (5) schraubenförmig in gleicher Richtung wie die Schraubengewinde verläuft.

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Erfindungsanspruch

4, Schraubverbindung nach einem der Punkte' 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Mutternelement (2) aus zwei oder mehreren zusammenwirkenden bezüglich einander drehbaren Muttern besteht, welche in einer ihrer winkeligen Endstellungen ein einziges Mutternelement bilden, dessen Windungen um die gesamte Peripherie des Schrauberispindelkörpers (1) oder über seinem Hauptstück verlaufen»