DE4023205C1 - Safety bolt - includes thread insert connected to bolt shaft and insert is limited by bolt head and conical attachment - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraube, die so konstruiert ist, daß sie in der Lage ist, sich selbst gegen selbsttätiges Losdrehen und gegen Verlieren zu sichern.

Es ist gemäß dem Patent DE 35 25 948 C2 bekannt, daß das Schraubenge­ winde nicht auf dem Schraubenschaft, sondern auf einem Gewindeeinsatz ange­ bracht ist, wobei dieser Gewindeeinsatz mit dem Schraubenschaft durch bekannte formschlußbildende Elemente wie Innen- und Außenvielkant z. B. Sechskant, Keile und Keilnute oder Kerbverzahnung usw. formschlüssig in Verdrehrichtung verbunden ist und der Gewindeeinsatz durch den Schraubenkopf und den Konusansatz auf dem Schraubenschaft nicht herausnehmbar ist. Bei dieser Konstruktion gibt es Schwierigkeiten bei der Fertigung vom Konusansatz bzw. Schraubenkopf, nachdem der Gewindeeinsatz auf dem Schraubenschaft aufgeschoben worden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß der Gewindeeinsatz so gestaltet wird, daß die Herstellung des Schraubenkopfes und des Konusansatzes einfacher wird, ohne daß der Gewindeeinsatz vorher auf den Schraubenschaft aufgeschoben worden ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und weiteren Ansprüchen gelöst.

Der Gewindeeinsatz ist mehrteilig. Er wird z. B. nach der Herstellung in zwei Hälften axial längs aufgeteilt. Im Zusammenbau werden die zwei Hälften durch einen oder mehrere Sprengringe zusammengehalten, so daß der Gewindeeinsatz formschlüssig auf dem Schraubenschaft zwischen Schraubenkopf und Konusansatz sitzt, aber axial längs auf dem Schraubenschaft verschiebbar ist. Auf diese Art und Weise können der Schraubenkopf und der Konusansatz vorher hergestellt werden. Die Sprengringe liegen in umlaufenden Nuten, so daß der Gewindeeinsatz ohne weiteres in die Gewindebohrung des verspannten Teiles eingeschraubt werden kann. Im verspannten Zustand spreizt der Konusansatz die beiden Gewindeeinsatzhälften radial auseinander gegen das Bohrungsgewinde, so daß ein Zusatzreibschluß, der mit der Schraubenkraft proportional ist, zur Selbstsicherung der Schraube erzeugt wird, und zwar nicht nur im Bereich des Konusansatzes, sondern auf ganze Länge des Gewindeeinsatzes, so daß hier die Beanspruchungen der Gewindegänge dadurch gleichmäßiger sind. Im verspannten Zustand erfährt der Schraubenschaft nur Zugspannung und der geteilte Gewindeeinsatz übernimmt die schwingenden Quer­ kräfte. Da hier der Stoffschluß zwischen Schraubenschaft und Gewindeeinsatz fehlt, kann sich die Schraube nicht selbsttätig lösen. Auch nicht durch das innere Los­ drehmoment. Die Schraube kann auch ohne die Sprengringe funktionieren. Es ist zweckmäßig für eine gute Handhabung, wenn die beiden Gewindeeinsatzhälften an der Trennstelle mit einem elastischen Kleber zusammengeklebt oder durch aufvulkanisierte Gummistreifen oder durch ein elastisches Kunststoffband, z. B. aus Teflon, das dann miteingeschraubt wird, oder mit einem Kunststoffschlauch zusammengehalten werden.

Die Durchgangsbohrungen der verspannten Teile können so gestaltet werden, daß im gelösten Zustand die Schraube aus der Durchgangsbohrung des verspannten Teiles ohne Absicht nicht herausgenommen werden kann, so daß hier die Schraube noch gegen Verlieren gesichert ist.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Herstellung des Schraubenkopfs bzw. des Konusansatzes einfach ist, daß durch die Teilung die Gewindegänge des Gewindeeinsatzes gleichmäßiger beansprucht werden, und daß das radiale Spiel zwischen den Gewinden größer sein kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

1. Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer Schraubenverbindung mit Gewindesackloch.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt a-a der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt die Vorderansicht einer Schraube im nicht geschraubten Zustand.

Fig. 4 zeigt die Ansicht in Richtung b der Fig. 3.

2. Ausführungsbeispiel

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt einer Durchsteckschraubenverbindung.

Fig. 6 zeigt die Ansicht in Richtung c der Fig. 5.

3. Ausführungsbeispiel

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt einer Schraube, wobei die Gewindeeinsatzhälften über elastischen Kleber zusammengeklebt sind.

4. Ausführungsbeispiel

Fig. 8 zeigt einen Querschnitt einer Schraube, wobei die Gewindeeinsatzhälften durch elastisches Kunststoffband zusammengehalten sind.

Beim dem 1. Ausführungsbeispiel (Fig. 1) werden die beiden verspannten Teile (1) und (2) durch eine Schraube (3) miteinander verbunden, wobei die Schraube (3) ins Gewindesackloch (4) des verspannten Teiles (2) über einen Gewindeeinsatz (5) eingeschraubt wird. Der Gewindeeinsatz (5) besteht aus zwei Hälften (51) und (52), die durch zwei Sprengringe (19) und (20), die in der Nut (21) und 22) einliegen, zusammengehalten. Der so zusammengesetzte Gewindeeinsatz (5) weist einen Zentrierzapfen (10), ein Gewinde (11) für eine Gewindesackloch (4), einen durchgehenden Innensechskant (9), eine konische Senkung (12), zwei umlaufende Nuten (21) und (22) für die Sprengringe (19) und (20) und zwei Trennschlitze (23) und (24) auf. Die Schraube (3) weist einen Sechskantschraubenkopf (6), einen Schaft (7) mit Sechskantprofil, welches zu dem durchgehenden Innensechskant (9) des zusammengebauten Gewindeeinsatzes (5) korrespondiert und einen Konusansatz (8), welcher in die konische Senkung (12) des Gewindeeinsatzes einpaßt, auf.

Der Gewindeeinsatz wird zuerst als ganzes mit Gewinde (11), Zentrierzapfen (10), Innensechskant (9), Nut (21) und (22) und konischer Senkung (12) gefertigt, bevor er in zwei Hälften (51) und (52) durch einen Schnitt axial längs aufgeteilt ist, so daß bei Zusammenfügen der beiden Hälften (51) und (52) durch die Sprengringe (19) und (20) in den Nuten (21) und (22) der Ausgangszustand des Gewindeein­ satzes (5) hergestellt wird.

Der zusammengebaute Gewindeeinsatz (5) ist über einen durchgehenden Innensechs­ kant (9) formschlüssig und über eine konische Senkung (12) reibschlüssig mit der Schraube (3) verbunden. Hierbei ist die Formschluß- und Reibschlußbildung zwischen den beiden Teilen räumlich axial voneinander getrennt. Zum sicheren Aufliegen weist die Schraube (3) einen Bund (14) unter dem Sechskantschraubenkopf (6) auf, wobei dieser in der Durchgangsbohrung (15) des verspannten Teiles (1) einliegt.

Der Zentrierzapfen (10) des zusammengesetzten Gewindeeinsatzes (5) verbindet die verspannten Teile (1) und (2) über eine Durchgangsbohrung (15) und eine Senkung (16) formschlüssig quer zur Schraubenachse.

Beim Anziehen der Schraube (3) wird der zusammengesetzte Gewindeeinsatz (5) über den Formschluß ins Gewindesackloch (4) eingeschraubt, bis der Sechskantkopf (6) satt auf dem verspannten Teil (1) anliegt. Beim weiteren Festanziehen der Schraube (3) wird der zusammengesetzte Gewindeeinsatz (5) weiter eingeschraubt und dabei drückt sich der Konusansatz (8) gegen die Senkung (12), so daß die beiden Hälften (51) und (52) radial auseinander gedrückt werden, so daß das Gewinde (11) gegen das Gewinde (18) des Gewindesacklochs (4) fest andrückt. Auf diese Weise wird ein zusätzlicher Reibschluß zwischen dem zusammengesetzten Gewindeeinsatz (5) und Gewindesackloch (4) zur Sicherung der Schraube (3) erzeugt.

Dieser so erzeugte Reibschluß wird um so größer, je höher die Schraubenvor­ spannkraft ist. Durch diesen zusätzlichen Reibschluß wird das Spiel zwischen Gewinde des zusammengesetzten Gewindeeinsatzes (5) und Gewinde des Gewinde­ sackloches (4) ausgeschaltet und zwar in ganzer überschneidender Gewindelänge, so daß die tragenden Gewindegänge gleichmäßig beansprucht werden können.

Im vorgespannten Zustand wird das Gewinde des Gewindeeinsatzes (5) und daß Gewinde des Gewindesackloches (4) auf Druck beansprucht, so daß hier die Ver­ formung der beiden Gewinde in gleicher Richtung erfolgt. Bei einer herkömmlichen Schraubenverbindung wird das Schraubengewinde auf Zug und das Muttergewinde auf Druck beansprucht. Diese gegensätzlichen Verformungen der beiden Gewinde sind die Ursachen für die Mikroverschiebungen zwischen vorgespannten Gewinden, insbesondere wenn das Gewindespiel vorhanden ist, und somit für selbsttätiges Lösen der Schraube, insbesondere bei dynamisch quer zur Schraubenachse bean­ spruchten hochfesten Schraubenverbindungen.

Das 2. Ausführungsbeispiel (Fig. 5) zeigt einen Längsschnitt einer Durchsteck­ schraubenverbindung. Bei dieser Ausführung werden die verspannten Teile (101) und (201) durch eine Schraube (301) und einer Mutter (25) miteinander verbunden. Dabei wird die Mutter (25) auf dem zusammengesetzten Gewindeeinsatz (501) aufgeschraubt. Der Gewindeeinsatz (501) besteht aus zwei Hälften (511) und (521), die über einen Sprengring (191) zusammengehalten sind. Die Durchgangsbohrung (1501) des verspannten Teiles (101) ist so bemessen, daß die Schraube (301) nach dem Einbau des zusammengesetzten Gewindeeinsatzes (501) nicht ohne Absicht herausgenommen werden kann, so daß die Schraube (301) nach dem Lösen gegen Verlieren gesichert ist. Beim Festanziehen der Mutter (25) drückt der Konusansatz (801) die beiden Hälften (511) und (521) über die konische Senkung (1201) radial auseinander, so daß zwischen den Gewinden vom Gewindeeinsatz (501) und Mutter (25) kein Spiel in radialer Richtung vorhanden ist. Die Schraubenverbindung ist damit gegen selbsttätiges Lösen gesichert.

Das 3. Ausführungsbeispiel (Fig. 7) zeigt einen Querschnitt durch den Gewinde­ einsatz (502) einer Schraube (302). Bei dieser Ausführung werden die beiden Hälften (512) und (522) des Gewindeeinsatzes (502) mit einem elastischen Kleber (26) miteinander verbunden, so daß diese radial beweglich sind. Anstelle des Klebers (26) können elastische Kunststoffstreifen angeklebt oder Gummistreifen aufvulkanisiert werden.

Das 4. Ausführungsbeispiel (Fig. 8) zeigt einen Querschnitt durch den Gewinde­ einsatz (503) einer Schraube (303). Bei dieser Ausführung werden die beiden Hälften (513) und (523) des Gewindeeinsatzes (503) mit einem elastischen Kunst­ stoffband (27), z. B. Teflonband, zusammengehalten, wobei dieses Kunststoffband miteingeschraubt werden muß. Es kann auch sein, daß die beiden Hälften des Ge­ windeeinsatzes durch einen Kunststoffschlauch zusammengehalten werden, der nur dem Zweck dient, die beiden einander zugehörigen Hälften vor einem Vertausch bei der Fertigung zu bewahren. Der Kunststoffschlauch kann so gestaltet werden, daß er vor oder kurz nach Einschrauben abgerissen und entfernt werden kann.

Claims (7)

1. Sicherheitsschraube, welche zum Einschrauben einen Gewindeeinsatz aufweist, wobei der Gewindeeinsatz formschlüssig über formschlußbildende Elemente mit dem Schraubenschaft verbunden ist und längs auf diesem verschiebbar ist und der Gewindeeinsatz zwischen dem Schraubenkopf und einem Konusansatz gesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeeinsatz (5, 501, 502 und 503) der Schraube (3, 301, 302 und 303) aus mehreren Teilen bzw. aus zwei Hälften (51, 511, 512 und 513) und (52, 521, 522 und 523) besteht, die durch einen oder mehrere Sprengringe (19, 191, 20) zusammengehalten sind, wobei die Sprengringe (19, 191, 20) in den umlaufenden Nuten (21, 211, 22) des Gewindeeinsatzes (5, 501) einliegen.

2. Sicherheitsschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Gewindeeinsatzes (501) größer ist als der der Durchgangsbohrung (1501) des verspannten Teiles (101).

3. Sicherheitsschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (512 und 522) des Gewindeeinsatzes (502) durch einen elastischen Kleber (26) miteinander verbunden sind.

4. Sicherheitsschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (512 und 522) des Gewindeeinsatzes (502) mittels elastischer Kunststoffstreifen miteinander verklebt sind.

5. Sicherheitsschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (512 und 522) des Gewindeeinsatzes (502) durch aufvulkanisierte Gummistreifen miteinander verbunden sind.

6. Sicherheitsschraube nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (513 und 523) des Gewindeeinsatzes (503) durch ein elastisches Kunststoffband (27), z. B. Teflon, zusammengehalten werden.

7. Sicherheitsschraube nach Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (513 und 523) des Gewindeeinsatzes (503) durch einen Kunststoffschlauch miteinander verbunden werden, wobei der Kunststoffschlauch vor oder kurz nach dem Einschrauben entfernt wird.