DE1400229B1

DE1400229B1 - Selbstgewindeherstellende Schraube

Info

Publication number: DE1400229B1
Application number: DE1961R0031282
Authority: DE
Inventors: Phipard Harvey Fisk
Original assignee: Research Engineering and Manufacturing Inc
Current assignee: Research Engineering and Manufacturing Inc
Priority date: 1961-06-27
Filing date: 1961-10-13
Publication date: 1969-12-18
Also published as: BE609563R; AT242447B; US3195156A; DK134413B; SE341295B; DE1400229C2; CH386182A; NO115459B; DK134413C; ES271676A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine ihr Gegengewinde drük- erwiesen, daß eine solche Schraube nicht wirtschaftkende Schraube, insbesondere zum Eindrehen in ein lieh herstellbar ist. Zu ihrer Herstellung sollen in einem Werkstück befindliches Loch mittels eines Gewinderollmatrizen verwendet werden, die wegen kraftgetriebenen Werkzeuges, mit einem Schaft von des rundum variierenden Durchmessers der Schraube gleichdickförmigem Querschnitt, wobei auf den 5 mit Dellen versehen sein sollen. In diese Dellen sollen Schaft ein in Umfangsrichtung und Axialrichtung die abgerundeten Kanten des dreieckigen Schraubendurchgängiges Gewinde aufgerollt ist, das durch je- rohlings eintreten. Tatsächlich lassen sich die weils drei nach außen gebauchte untereinander etwa Schraubenrohlinge jedoch nicht in dieser Weise zwigleich lange Bögen mit untereinander etwa gleichem sehen den Gewinderollmatrizen halten. Die abgerunmittlerem Krümmungsradius, die über drei nach io deten Kanten der Schrauben gleiten aus den Dellen außen gebauchte untereinander etwa gleich lange heraus oder erst gar nicht in die Dellen hinein. Das Vorsprünge mit untereinander etwa gleichem Krüm- Ergebnis ist, daß die Schraubenrohlinge zerquetscht mungsradius ineinander übergehen, begrenzt ist, v/o- werden.

bei der Krümmungsradius der Bögen wesentlich Es ist andererseits ein Gewindebohrer bekannt, der

größer als der der Vorsprünge ist. 15 einen Querschnitt in Form eines Dreieckes mit abge-

An Schrauben dieser Art sind folgende Anforde- rundeten Ecken und bogenförmig nach außen aus-

rungen zu stellen: gebauchten Seiten aufweist. Das Einschraubdreh-

1. Das Verhältnis zwischen ihrem Ausreißdreh- moment dieses Gewindebohrers ist relativ hoch. Das moment und ihrem Einschraubdrehmoment soll mög- Ausreißdrehmoment ist bei einem Gewindebohrer liehst groß sein. Das Einschraubdrehmoment ist dabei 20 nicht definiert, weil es bei der Benutzung eines das Drehmoment, das ein Kraftantrieb auf die Gewindebohrers keine Rolle spielt. Ebenso ist das Schraube ausüben muß, um sie bis zu ihrem Kopf in Ausschraubdrehmoment eines Gewindebohrers nicht eine Bohrung eines Werkstückes einzuschrauben. Das definiert, da ein Gewindebohrer nie fest in ein Werk-Ausreißdrehmoment ist hingegen das Drehmoment, stück eingeschraubt wird. Der Gewindebohrer soll das der Kraftantrieb auf eine bis zum Kopf ein- 25 sein Gewinde durch Einschleifen erhalten. Das ist ein geschraubte Schraube ausüben muß, um zu erreichen, sehr aufwendiger Vorgang, der sich für die Massendaß das Außengewinde der Schraube das Innen- fertigung nicht eignet.

gewinde in dem Werkstück, in das sie eingeschraubt Es ist auch schon eine sich selbst ihr Gewinde ist, ausreißt. Ein möglichst großes Verhältnis von drückende Schraube, insbesondere zum Einschrauben Ausreißdrehmoment zu Einschraubdrehmoment be- 30 mittels eines Kraftantriebs, vorgeschlagen worden, nötigt man, da kraftgetriebene Schraubenzieher eine die einen Schaft mit von der Kreisform abweichenden, Rutschkupplung aufweisen, die auf ein bestimmtes, einen Kreis an drei um 120° versetzten Stellen bemaximal zu übertragendes Drehmoment eingestellt rührenden dreieckförmigen Querschnitten aufweist, wird. Ist das Verhältnis von Ausreißdrehmoment zu auf den ein ununterbrochenes Gewinde aufgerollt ist Einschraubdrehmoment nicht groß, so ist diese Ein- 35 und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Querschnitte stellung kritisch. Überträgt der Kraftantrieb über die des Schaftes im wesentlichen von drei gleichlangen Kupplung ein zu großes Drehmoment auf die Kreisbögen begrenzt sind, wobei der Krümmungs-Schraube, etwa weil die Kupplung falsch eingestellt mittelpunkt eines jeden Kreisbogens auf einem Radius ist oder nicht exakt auslöst, so reißt die mit dem zwischen der Achse des Schaftes und dem Schnitt-Kraftantrieb eingeschraubte Schraube das Innen- 40 punkt der jeweils beiden anderen Kreisbögen liegt, gewinde in dem Werkstück, in das sie eingeschraubt Mit einer solchen Schraube werden die obenist, aus. ' genannten Forderungen 1. bis 4. gut erfüllt.

2. Das Ausreißdrehmoment der Schraube soll — Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraube der absolut — möglichst groß sein, damit die Schraube schon vorgeschlagenen Art hinsichtlich ihrer Beim Werkstück fest angezogen werden kann, ohne das 45 messungen so festzulegen, daß die obengenannten Innengewinde im Werkstück auszureißen. Forderungen optimal erfüllt werden.

3. Das Ausschraubdrehmoment der Schraube soll Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Schraube einmöglichst groß sein. Das Ausschraubdrehmoment ist gangs genannter Art dadurch gekennzeichnet, daß die das minimale Drehmoment, das man aufwenden muß, Länge der Krümmungsradien der Bögen zwischen der um eine bis zum Kopf eingeschraubte Schraube wieder 50 halben und der ganzen Länge, die Länge der Krümzu lösen. Das Ausschraubdrehmoment soll groß sein, mungsradien der Vorsprünge weniger als die Hälfte damit die Schraube sich nicht leicht, etwa als Folge der Querschnittsabmessung im Bereich der mittleren von Vibrationen, löst und sogar die Verwendung von Gewindetiefe beträgt, und daß die Differenz zwischen Sicherungsscheiben überflüssig wird. dem minimalen Abstand der Bögen und dem maxi-

4. Die Schraube soll in wirtschaftlicher Weise in 55 malen Abstand der Vorsprünge von der Schraubengroßen Stückzahlen exakt und reproduzierbar her- achse zwischen ein Viertel und zwei Drittel der zustellen sein. Diese Forderung ist unmittelbar mit maximalen Tiefe des Gewindes liegt.

den unter 1., 2. und 3. genannten Forderungen ver- Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird knüpft, da eine Schraube ein Massenprodukt ist, das ein günstiger Kompromiß zwischen dem Größenbei sonst besten Eigenschaften nicht wirtschaftlich 60 verhältnis von Ausreißdrehmoment zu Einschraubverwertbar ist, wenn es nicht mit geringem Aufwand drehmoment und Lösedrehmoment sowie eine wirthergestellt werden kann. schaftliche Herstellbarkeit erzielt.

Es ist eine Schraube bekannt, die einen im wesent- Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungs-

lichen dreieckigen Querschnitt mit geraden Seiten beispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeich-

und abgerundeten Ecken hat. Das Verhältnis von 65 nungen beschrieben. Es zeigt

Ausreißdrehmoment zu Einschraubdrehmoment dieser Fig. 1 eine Seitenansicht einer ihr Gegengewinde

Schraube ist relativ niedrig. Ihr Ausschraubdreh- drückenden Schraube nach einem ersten Ausfüh-

moment ist relativ niedrig und überdies hat sich rungsbeispiel der Erfindung,

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F i g. 2 eine Stirnansicht der in F i g. 1 gezeigten einen Sechskantkopf, beim Stauchen des Kopf teils

Schraube, herstellen. Während des Stauchvorgangs kann das

F i g. 3 eine Seitenansicht eines Rohlings zur Her- kegelstumpfförmige Teil 38 am Ende des Rohlings

stellung der in F i g. 1 gezeigten Schraube, ebenfalls hergestellt werden, falls eine solche kegel-

F i g. 4 eine Stirnansicht des in F i g. 3 abgebildeten 5 stumpfförmige Verjüngung an der fertigen Schraube

Rohlings, vorhanden sein soll.

F i g. 5 eine schematische Darstellung des Gewinde- Die Querabmessung des Rohlings ist im wesent-

einrollvorgangs mit Hilfe von zwei flachen Gewinde- liehen über 360° konstant, obwohl der Rohling nicht

rollmatrizen, kreisrund ist, so daß auf ihn ein Gewinde mit Hilfe

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer um- io einer flachen Gewinderollmatrize gerollt werden

laufenden Gewinderollvorrichtung, kann. Der Rohling 35 kann zwischen herkömmlichen

F i g. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht ebenen Gewinderollmatrizen 40, 41, wie sie in

einer in ein metallenes Bauteil hineingedrehten Fig. 5 gezeigt sind, mit einem Gewinde versehen

Schraube, werden. Es ist auch möglich, auf den Rohling 35 mit

Fig. 8 eine Gewindewindung in Blickrichtung der 15 einer drehbaren Matrize 43 und einer feststehenden

Schnittlinie 8-8 in F i g. 1, bogenförmigen Gegenmatrize 44, wie sie in F i g. 6

Fig. 9 eine Abwicklung der in Fig. 8 gezeigten gezeigt ist, ein Gewinde zu rollen. Die Gewinde-Gewindewindung auf eine Ebene, rollmaschinen, die in den Fig. 5 und 6 abgebildet

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 10-10 in sind, haben das gemeinsame Merkmal, daß ihre ein-

F i g. 7, so ander gegenüberliegenden, auf den Rohling einwir-

Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie 11-11 in kenden Oberflächen eine im wesentlichen gleich-

Fig. 10, bleibende Entfernung während des Gewinderollens

Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 in voneinander haben. Dieses Merkmal ist im Hinblick

F i g. 10 bei unbelasteter Schraube, auf die leichte Durchführbarkeit und Wirtschaftlich-

Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie 12-12 in ²S keit der Herstellung der Schrauben von besonderer

Fig. 10 bei belasteter Schraube, Bedeutung. Selbstverständlich können die Gewinde-

F i g. 14 bis 20 Umrisse, Querschnitte, Seiten- und rollvorrichtungen in bekannter Weise so eingestellt

Stirnansichten anderer erfindungsgemäßer Schrauben. werden, daß sie verschiedene Arten von kegelförmi-

In F i g. 1 ist eine Schraube 20 dargestellt, die einen gen Gewinden an dem in das Bauteil zuerst eindrin-Kopf 21, ein Gewinde 22 am hinteren Schaftteil 23 3° genden Ende der Schrauben herstellen, beispielsweise sowie ein sich nach vorn verjüngendes Gewinde 24 solche Gewinde, wie sie in den Fig. 1, 17 und 19 an dem zuerst in das Werkstück eindringenden vor- abgebildet sind; hierzu werden die Gewinderollderen Schaftteil 25 aufweist. Wie sich aus der Stirn- matrizen leicht gegeneinander geneigt. Bei allen ansicht nach F i g. 2 ergibt, hat die Schraube nicht- derartigen Gewinderollvorrichtungen sind die einkreisförmige Querschnitte. Die Querschnitte sind 35 ander gegenüberliegenden gewindebildenden Rippen durch die drei im gleichen Winkel zueinander ange- der Gewinderollmatrizen dort gleichmäßig weit vonordnete Vorsprünge 27, 28 und 29 begrenzt, deren einander entfernt, wo sie den Gewindegängen die Krümmungsradius kleiner ist als die jeweilige halbe endgültige Form verleihen.

Querschnittsabmessung der Schraube; die Vorsprünge In F i g. 7 ist eine Schraube 20 dargestellt, die in 27, 28 und 29 gehen über Bögen 31, 32 und 33 glatt 4° ein aus Metall bestehendes Bauteil 51 hineingedreht und durchgehend ineinander über, von denen jeder worden ist. Beim Hineindrehen der Schraube wird einen Krümmungsradius aufweist, der größer als die kein Metall aus den Seitenwänden der Bohrung 21 Hälfte der jeweiligen Querschnittsabmessung der im Bauteil 51 herausgeschnitten. Das Metall des Bau-Schraube, jedoch nicht größer als deren ganze Quer- teils 51 ist vielmehr durch Gewindedrücken, wie es Schnittsabmessung ist. 45 beispielsweise beim Durchgang eines Rohlings durch

In den Fi g. 3 und 4 ist ein Rohling abgebildet, der die Gewinderollmatrizen 40 und 41 erfolgt, verdrängt zur Herstellung der in den F i g. 1 und 2 dargestellten worden. Dieser Vorgang ereignet sich selbstverständ-Schraube vorgeformt ist. Der Rohling besteht aus lieh bei allen ihr Gegengewinde drückenden Schrauben, einem geraden Schaftteil 35 mit einem Kopf 36 am In F i g. 8 ist durch die Linie 54 der Außenumriß einen Ende, der auf irgendeine Weise zum Ansetzen 5° eines spiralig verlaufenden Gewindegangs am kegeleines Werkzeugs ausgestaltet sein kann, sowie einem stumpfförmigen Ende 24 der Schraube 20 dargestellt, kegelstumpfförmigen Abschnitt 38 am anderen Ende. Die Fußlinie des im Bauteil 51 durch die Schraube Wie sich aus der Stirnansicht nach Fig. 4 ergibt, erzeugten Gewindes wird durch die Vorsprünge 27«, sind die Querschnitte des Rohlings Dreiecke mit ge- 28 α und 29 α bestimmt und ist durch die Kreisbögen bogenen Seitenflächen und entsprechen somit im 55 55, 56 und 57 wiedergegeben, deren Länge durch die wesentlichen der Form nach F i g. 2. Der Rohling Bögen D, E, F gekennzeichnet ist. Von den von der kann durch Ziehen eines runden Drahtes durch einen Mittelachse am weitesten entfernten Vorsprüngen Ziehstein oder eine Ziehmatrize mit dreieckiger, der weicht das Gewinde außer Eingriff mit den Ober-Form des gewünschten Querschnitts entsprechender flächen des in dem betreffenden Bauteil hergestellten Größe auf den in F i g. 4 gezeigten Querschnitt ge- 6o Gewindes zurück, so daß kein Reibungswiderstand bracht werden. Das auf diese Weise vorbereitete Roh- innerhalb der Längen der Bögen D, E, F vorliegt. Die material kann in eine herkömmliche Kaltstauch- in Eingriff mit dem Werkstoff des Bauteils stehenden maschine eingeführt werden, in der Stücke vor- Vorsprünge 28 a, 29 a und 27 b sind hinsichtlich ihrer gegebener Länge abgetrennt und durch Stauchen in Länge in Umfangsrichtung durch die Bögen A, B üblicher Weise an einem Ende mit einem Kopf ver- ⁶S und C gekennzeichnet. Der gestrichelt eingetragene sehen werden. Der Stauchstempel kann entweder Kreis 58 gibt den Fußkreis des Gewindegangs an, der einen Schlitz, eine Ausnehmung oder eine andere nach einer vollständigen Umdrehung des Vorsprungs Angriffsmöglichkeit für das Werkzeug, beispielsweise 27 b hergestellt ist.

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F i g. 9 zeigt eine Abwicklung der in F i g. 8 dar- punkt des Radius ist gegenüber der Werkstückmitte

gestellten Gewindewindung auf eine Ebene. Die auf- um etwa den doppelten Betrag des Abstandes 96

einanderfolgenden Vorsprünge 27 a, 28 a, 29« und versetzt. Wenn ein Rohling von der Form des mit

27Z> sind auch in Fig. 9 angegeben. Der Abstand konvexen Seiten ausgestatteten Dreiecks 90 zwischen

von der Schraubenachse 60 bis zur Kuppe des Vor- 5 zwei flachen Gewinderollmatrizen bearbeitet wird,

Sprungs 27 a ist mit 61 angegeben, während der Ab- werden die am weitesten vorstehenden Vorsprünge

stand von der Schraubenachse bis zur Kuppe des 98, 99 und 100 während des Rollvorgangs in der

Vorsprungs 27 & mit 62 angegeben ist. Die Bereiche, Weise abgerundet, daß die fertige Schraube einen von

in denen die Vorsprünge 28a, 29a und 27& mit dem dem in Fig. 14 abgebildeten Querschnitt nur wenig

Werkstoff des Bauteils in Arbeitseingriff stehen, sind io abweichenden Querschnitt aufweist. Der Querschnitt

durch die Strecken A, B und C wiedergegeben. Wie der fertigen Schraube ist in Fig. 15 zu sehen,

sich aus der Darstellung ergibt, beträgt die Summe Das in Fig. 15 abgebildete Dreieck hat als kon-

der in den Werkstoff eingreifenden Arbeitsflächen der vexe Seiten Bögen 102, 103 und 104, deren Krüm-

Vorsprünge etwa 25 % des Gesamtumfangs der mungsradius mit 105 bezeichnet ist. Die Bögen gehen

Schraubenwindung. Da somit annähernd drei Viertel 15 sanft und in tangentialem Verlauf in die dazwischen-

des Schraubengewindes außer Berührung mit dem liegenden bogenförmigen Vorsprünge 108, 109 und

Metall des Bauteils stehen, in das die Schraube hin- 110 über, die ihrerseits auf einem Krümmungsradius

eingedreht wird, ist der Reibungswiderstand entspre- 111 liegen. Die Vorsprünge berühren den umschrie-

chend klein und infolgedessen ist zum Einschrauben benen Kreis 114. Der größte freie Abstand zwischen

der Schraube ein entsprechend geringes Drehmoment so den Bögen 102, 103 und 104 und dem Kreis 114

aufzubringen. Aus diesem Grund kann die Schraube ist bei 116.

leicht in verhältnismäßig dicke, aus Metall bestehende Ein Rohling mit einem Querschnitt, wie er etwa

Bauteile eingeschraubt werden, wobei das aufzubrin- der Fig. 15 entspricht, rollt glatt zwischen zwei

gende Drehmoment relativ gering ist. Gleichzeitig ist flachen Gewindeanrollmatrizen, da sein Durchmesser

dafür gesorgt, daß der Neigungswinkel der Gewinde- 25 im gesamten über 360° reichenden Winkelbereich im

teile in den Bereichen A, B und C nicht so steil ist, wesentlichen gleich ist. Wenn ferner ein freier Ab-

daß Späne aus dem Bauteil herausgeschnitten werden, stand vorliegt, wie er bei 116 angegeben ist, können

in das die Schraube hineingedreht wird. die Gewindegänge an den Bögen 102, 103 und 104

In Fig. 10 ist ein Schnitt durch den Schaft der ebensogut hergestellt werden, wie an den am wei-

Schraube abgebildet, wobei die Linie 64 den Außen- 30 testen nach außen vorstehenden Vorsprüngen 108,

umriß ihres Gewindes wiedergibt. Die Fußlinie des 109 und 110. Darüber hinaus wird der Rohling nach

Gewindes ist mit 65 bezeichnet und die Flankenmitte Fig. 14 bei der Herstellung einer Schraube mit dem

mit Hilfe der gestrichelten Linie 66 wiedergegeben. Querschnitt nach F i g. 15 nur geringfügig verformt.

Die Linie 67 ist ein zur Schraubenachse 60 konzen- Bei gerollten Gewinden entspricht die Metall-

trischer Kreis, der die Fußlinie des fertig hergestellten 35 menge, die aus der ursprünglichen Oberfläche des

Gewindes in dem betreffenden Bauteil 51 darstellt. Rohlings herausgedrückt wird, etwa dem freien

Der Radius des Kreises 67 stimmt mit dem Abstand Raum zwischen den in die Rohlingoberfläche einge-

der am weitesten von der Achse entfernten Punkte drückten Gewindegängen. Entsprechend stimmt die

der Vorsprünge 27, 28 und 29 überein. Hieraus er- in Fig. 15 dargestellte Rohlingform weitgehend mit

gibt sich, daß nur diese Teile des Gewindes an der 40 dem Querschnittszylinder des fertigen Gewindes

Schraube in festem Eingriff mit den im Bauteil her- überein.

gestellten Gewindegängen sind. Der feste Eingriff Bei der Wahl der Querschnittsform eines Rohlings

zwischen den Vorsprüngen 27, 28 und 29 und dem für eine Schraube vorgegebener Größe werden vor-

Bauteil ist auch aus der Schnittdarstellung Fig. 11 zugsweise die folgenden Formeln angewendet:

ersichtlich. Die relativ langen Bögen 31, 32 und 33 45
des Schraubgewindes sind nicht in Eingriff mit den

gegenüberliegenden Gewindegängen im Bauteil 51, ^ __ _£_ , -y ηΛ-γ g «v

wie ebenfalls die Schnittdarstellung nach Fig. 12 2 ' '
zeigt, weil die Schraube im Querschnitt unrund ist.

Entsprechend wird beim Einschrauben der Rei- 50 _ C

bungswiderstand zwischen der Schraube und dem ^r ^ · C²)
Bauteil sowohl am Schraubenschaft wie auch an dem
stumpfkegelig ausgebildeten, zuerst in das Bauteil

eindringenden Ende der Schraube herabgesetzt. In den obigen Formeln bedeutet R den Krüm-

Die Querschnittsabmessung des gewindetragenden 55 mungsradius 105 der konvexen Bögen 103, 102 und

Abschnittes ist durch die Strecke 68 angegeben. 104; r ist der Krümmungsradius 111 für die am

Dieser Durchmesser ist im gesamten, 360° betragen- weitesten nach außen vorstehenden Vorsprünge 108,

den Winkelbereich gleichbleibend. 109 und 110; C ist der Durchmesser des Kreises, den

In F i g. 14 ist der Außenumriß eines Rohlings 90 die Vorsprünge innen berühren, also des Außengezeigt, der zur Herstellung erfindungsgemäßer 60 kreises 114; K ist die Entfernung, um die die Bögen Schrauben verwendet werden kann. Der Querschnitt mit dem größeren Radius von dem Außenkreis abdieses Rohlings ist ein gleichseitiges Dreieck mit weichen, d. h. auf F i g. 15 bezogen, die Entfernung konvex gekrümmten Seiten 91, 92 und 93, deren 116. Zur bequemeren Berechnung können die Werte Radius 94 etwas länger als der halbe Durchmesser 2.741 und 3.741 auf 3 bzw. 4 aufgerundet werden, des umschreibenden Kreises 95 ist. Der Fußpunkt des 65 wenn es sich um kleine Rohlinge handelt.
Radius 94 liegt auf der Verbindungslinie, die von der Bei der Herstellung solcher Schrauben, bei denen Werkstückmitte zu der Stelle verläuft, an der die keine besondere Genauigkeit erforderlich ist, oder beiden Seiten 92 und 93 zusammenstoßen. Der Fuß- bei Schrauben von verhältnismäßig kleiner Größe,

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wie ζ. B. 6 mm und kleiner, ist es möglich, den Gewindetiefe gewählt wird, um eine hohe Haltekraft

kleinen Radius r bei der Herstellung eines Rohlings je Gewindegang zu erzielen und gleichzeitig das zum

mit dem Querschnitt nach F i g. 16 unberücksichtigt Festziehen erforderliche Drehmoment möglichst ge-

zu lassen. In diesem Falle haben die Bögen 120, 121 ring zu halten. Die Haltekraft pro Gewindegang der und 122 den gleichen Krümmungsradius 123 wie die 5 Schraube nimmt erheblich ab, wenn die Eingreiftiefe

entsprechenden Bögen in Fig. 15, bzw. ist der Ra- der Gewindegänge ineinander, wie sie in Fig. 13

dius 123 gleich der Länge des Radius 105. Hierbei abgebildet ist, verringert wird. Obwohl die untere

. . J-T- i„C,.„ j Grenze hierfür nicht absolut festliegt, soll die Ein-

reicht es aus, die Formel R = _y + 3 K zugrunde _{griffstiefe andei}r Bögen der Schraube mindestens

zu legen. Die Vorsprünge 124, 125 und 126 sind so- io ein Drittel der Gewindetiefe betragen,

mit durch Abschnitte des zum Mittelpunkt konzen- In anderen Worten bedeutet das, daß für die

trischen Kreises 127 bestimmt, der im Durchmesser meisten befriedigend arbeitenden Schrauben der Un-

dem Kreis 114 entspricht. Der Abstand K zwischen terschied zwischen dem Abstand der am weitesten

den Bögen 120 und 121, 122 und dem Außenkreis entferntesten Punkte der Vorsprünge von der 127 jst bei 128 angegeben und entspricht der Ent- 15 Schraubenachse und dem Abstand der am nächsten

fernung 116. liegenden Punkte der Bögen von der Schrauben-

Hieraus ergibt sich, daß die in Fig. 16 gezeigte achse, beides jeweils auf den Querschnittszylinder ber

Rohlingform weitgehend der in F i g. 15 dargestellten zogen, nicht mehr als zwei Drittel der Gewindehöhe

Form entspricht, weil die Abweichung der Vor- betragen sollte.

sprünge 124,125 und 126 von den Vorsprüngen 108, §0 Wie sich ferner der F i g. 15 entnehmen läßt, i$t 109 und 110 gering ist und insbesondere bei kleine- die Länge der Vorsprünge 108, 109 und 110 in Umren Werkstücken nicht ins Gewicht fällt. Nach dem fangsrichtung, die etwa durch die Strecke 106 wiederRonen verschwindet der kleine Unterschied voll- gegeben ist, wesentlich geringer als die halbe Länge kommen, so daß der Querschnitt der fertigen der Bögen 102, 103 und 104, deren Länge in UmSchraube mit der in Fig. 15 abgebildeten Form as fangsrichtung bei 107 angegeben ist. Bei dem in der übereinstimmt. Das bedeutet, daß die fertige Zeichnung abgebildeten Ausführungsbeispiel beträgt Schraube an den Vorsprüngen keine zur Schrauben- die Summe der Strecken 106 der drei Vorgänge etwa achse konzentrischen Abschnitte aufweist. .25'/0 des Umfangs des dargestellten Querschnitts.

Der Faktor K, der in den obigen Formeln verwen- Selbstverständlich wächst die Strecke 106, wenn det wird, gibt den größten Abstand zwischen den 3° der Wert K erhöht wird, während gleichzeitig die

Gewindegängen an der Schraube und dem Bauteil, Strecke 107 und damit die Umfangslänge der Bögen

in dem die Schraube befestigt wird, an und ist in 102, 103 und 104 geringer wird. Die wirksamen Län-

F i g. 12 eingetragen. gen der Vorsprünge am Ende der Schraube, wie sie

Während der Wert des FaktorsC in den obigen mit A, B und C in Fig. 8 abgebildet sind, entspre-Formeln durch die Größe der Schraube, die her- 35 chen etwa der Breite der bei 106 in Fig. 15 abgegestellt werden soll, bestimmt ist, kann der Betrag bildeten Vorsprünge. Um das zum Eindrehen der des Faktors K, falls gewünscht, verändert werden. Schrauben erforderliche Drehmoment verhältnis-Der Optimalwert für den Faktor K wird durch einen mäßig klein zu halten, ist die Länge 106 der VorKompromiß zwischen zwei einander entgegengesetz- sprünge 108, 109 und 110 kleiner als die halbe Entten Bedingungen erzielt. Je größer der Betrag des 40 fernung 107 zu wählen. Wie bereits zuvor erwähnt FaktorsK ist, um so geringer ist der Reibungswider- wurde, entspricht Fig. 15 dem Querschnittszylinder stand zwischen den Gängen der Schraube und des des fertigen Gewindes.

Bauteils und infolgedessen auch das aufzuwendende Aus F i g. 15 kann ferner entnommen werden, daß Drehmoment beim Eindrehen der Schraube. Ande- die Summe der Radien 105 und 111 gleich der rerseits wächst der Widerstand der Schraube gegen 45 Querabmessung des Rohlings ist. Die Beziehung trifft Belastung in axialer Richtung um so mehr, je kleiner natürlich auf die in den F i g. 14 und 16 dargestellten der Faktor K gewählt wird. F i g. 12 zeigt einen Ge- Formen nicht zu, da diese keine bogenförmigen Vorwindeabschnitt in unbelastetem Zustand. Fig. 13 sprünge aufweisen, die stetig in die angrenzenden dagegen zeigt den gleichen Gewindeabschnitt in be- Bögen übergehen, wie dies jedoch im Falle der lastetem Zustand, d. h. dann, wenn die Schraube fest 50 Fig. 15 vorgesehen ist. Bei allen Formen ist der in das Bauteil 51 hineingedreht ist. Die einander ent- Krümmungsradius der Vorsprünge wesentlich kleiner gegengesetzt gerichteten Kräfte sind durch die Pfeile als die Hälfte der Querschnittsabmessung und beträgt 137 und 138 gekennzeichnet. In derart belastetem gewöhnlich den vierten Teil der genannten Ab-Zustand werden die Vorsprünge der Schraube in die messung, wobei der Krümmungsradius der Bögen im Bauteil 51 erzeugten Gewindegänge soweit hin- 55 vorzugsweise mehr als das Einhalbfache der Quereingedrückt, bis die Flanken 139 der Schraube 20 an Schnittsabmessung beträgt und gewöhnlich in der den entsprechend gegenüberliegenden Flanken 140 Größenordnung von Dreiviertel der genannten Abdes Bauteils 51 anliegen. Sobald dieser Zustand er- messung liegt. In allen Fällen ist der größte zulässige reicht ist, besteht der größte Widerstand gegen eine Krümmungsradius der Bögen gleich der Querschnitts-Längsbewegung des einen gegenüber dem anderen 60 abmessung.

Teil. Hieraus ergibt sich, daß der Widerstand gegen Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 17

ein Herausziehen oder Herausreißen der Schraube und 18 ist die Schraube 145 mit einem Gewinde 146

um so größer ist, je größer die miteinander in Be- versehen, das zum Ende hin ausläuft. Das Gewinde

rührung stehenden Flankenflächen 139 an der am Endteil 147 ist ferner in der Weise ausgebildet,

Schraube 140 und an dem die Schraube aufnehmen- 65 daß in jeder Axialebene der Fußdurchmesser, die

den Bauteil sind. Teilung und der Außendurchmesser abnimmt.

Es hat sich gezeigt, daß vorzugsweise der Wert des In den F i g. 19 und 20 ist eine Schraube 149 dar-

Faktors K zwischen einem Viertel und der Hälfte der gestellt, bei der das Gewinde 150 im Hauptteil des

ίο

Schraubenschafts vollständig ausgebildet ist, das gleiche Gewinde aber in dem in das Bauteil eindringenden Endteil 151 in der Weise gestaltet ist, daß in jeder axialen Ebene ein gleichbleibender Fuß- und Teilungsdurchmesser vorhanden ist, der Außendurchmesser aber abnimmt. Abgesehen von der Besonderheit, daß die Gewindeflanken an dem vorderen Ende der Schraube nicht vollständig ausgebildet sind, entspricht der Umriß mindestens des letzten Gewindegangs des genannten Teils im wesentlichen der unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschriebenen Ausbildungsform. Hinsichtlich des in den Bauteil eindringenden Schraubenteils ist es unwesentlich, ob die Gewindeflanken, insbesondere im Bereich der Abschnitte D, E und F, wie sie in F i g. 8 erscheinen, voll ausgebildet sind. Nicht vollständig ausgebildete Gewindeteile sind bei 152 in F i g. 20 angedeutet. Es ist jedoch wichtig, daß die Ausdehnung in radialer Richtung der Gewindeteile nach und nach innerhalb der Bereiche A, B und C stetig zunimmt, wie dies bei 153 in F i g. 20 zu sehen ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Ihr Gegengewinde drückende Schraube, insbesondere zum Eindrehen in ein in einem Werkstück befindliches Loch mittels eines kraftgetriebenen Werkzeugs, mit einem Schaft von gleichdickförmigem Querschnitt, wobei auf den Schaft ein in Umfangsrichtung und Axialrichtung durchgängiges Gewinde aufgerollt ist, das durch jeweils drei nach außen gebauchte untereinander etwa gleich lange Bögen mit untereinander etwa gleichem mittlerem Krümmungsradius, die über drei nach außen gebauchte untereinander etwa gleich lange Vorsprünge mit untereinander etwa gleichem Krümmungsradius ineinander übergehen, begrenzt ist, wobei der Krümmungsradius der Bögen wesentlich größer als der der Vorsprünge ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Krümmungsradien (R, 105) der Bögen (102, 103, 104) zwischen der halben und der ganzen Länge, die Länge der Krümmungsradien (r, 111) der Vorsprünge (108, 109, 110) weniger als die Hälfte der Querschnittsabmessung (68) im Bereich der mittleren Gewindetiefe (66) beträgt, und daß die Differenz (K, 116) zwischen dem minimalen Abstand der Bögen und dem maximalen Abstand der Vorsprünge von der Schraubenachse zwischen ein Viertel und zwei Drittel der maximalen Tiefe des Gewindes liegt.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Krümmungsradius (105) der Bögen (102,103,104) um etwa das Dreifache des Abstandes (116) der Mittelpunkte der Bögen von einem den jeweiligen Querschnitt umbeschriebenen Kreis (114) größer ist als der Radius dieses Kreises.

3. Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Krümmungsradius (111) der Vorsprünge (108, 109, 110) um etwa das Vierfache des Abstandes (116) der Mittelpunkte der Bögen von dem Umkreis (114) kleiner ist als der Radius dieses Kreises.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen