Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gewindeelement mit mindestens zwei das Gewinde kreuzenden Nuten, Kerben, Rillen od. dgl.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist für diverse Spezialanwendun- gen bekannt. Insbesondere ist aus der DIN 7513 eine Schneidschraube bekannt, die das Gewinde kreuzende Nuten, Kerben, Rillen od. dgl. aufweist. Diese verlaufen ungefähr achsparallel zur Mittelachse der Schraube und sind so ausgebildet, dass ein Schneiden des Gewindes ermöglicht wird. Gewindeelemente dieser Art werden in ausgeprägter Form auch für Gewindeschneid- Werkzeuge verwendet. Schrauben, die Gewindeelemente dieser Art aufweisen, sind völlig ungeeignet als Rückdrehsicherung.

Aus der EP 1 323 935 A1 ist ferner eine gewindeformende Betonschraube, die sich durch niedrige Eindrehmomente auszeichnet, bekannt. Schrauben der beschriebenen Art werden bisher besonders dahingehend eingesetzt, dass die Nuten, Kerben, Rillen od. dgl. die Eigenschaften beim Eindrehen oder beim Gewindeschneidvorgang unterstützen.

Aus der DE 89 07 705 U1 ist es bekannt, dass zur Verhinderung einer Rückdrehung von zwei ineinander eingreifenden Gewindeelementen sowohl der Gewindebereich des einen Gewindeelements als auch der des anderen Gewindeelements miteinander korrespondierende widerhakenartige Bereiche aufweisen. Das eine Gewindeelement ist ein Kunststoffteil, dessen widerhakenartige Bereiche beim Anziehen durch die widerhakenartigen Bereiche des anderen Gewindeelements ohne bleibende Verformung überwindbar sind, so dass die widerhakenartigen Bereiche im endgültigen Einbauzustand einander hintergreifen und die miteinander verschraubten Teile gegen ein Lösen sichern. Diese bekannte Rückdrehsicherung setzt voraus, dass das eine Gewindeelement mit

einem entsprechend ausgebildeten anderen Gewindeelement in Eingriff gebracht wird. Eine solche Rückdrehsicherung wäre nicht geeignet, ein in ein Werkstück eingeschraubtes Gewindeelement gegen Rückdrehung zu sichern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gewindeelement der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass ein Rückdrehen des Gewindeelementes aus einem Werkstück verhindert wird.

Dies gelingt bei einem Gewindeelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch, dass die Nuten, Kerben, Rillen od. dgl. gegenüber dem Gewinde eine Form aufweisen, die beim Kreuzen des Gewindes eine scharfe, ins Werkstück einhakende Kante an den Gewindeflanken als Rückdrehsicherung bildet, und insbesondere maximal die 25-fache Steigung, mit gleicher Drehrichtung, besitzen. Durch die Nut, Kerbe, Rille od. dgl. bilden sich beim Gewindegang eine Sperrfläche und eine Gleitfläche. Während die Gleitfläche beim Eindrehen dazu beiträgt, dass das Gewindeeinformmoment möglichst tief gehalten wird, ist die Aufgabe der Sperrfläche mit ihrer spitzen Kante beim Rückdrehen ein möglichst großes Widerstandsmoment zu bilden und so ein Rückdrehen zu verhindern. Je geringer die Steigungsdifferenz der Nut, Kerbe, Rille od. dgl. gegenüber der Gewindesteigung ist, umso spitziger wird der Kreuzungswinkel beim durch die Nut, Kerbe, Rille od. dgl. gekreuzten Gewinde. Der Winkel respektive die Steigung der Nut, Kerbe, Rille od. dgl. ist so ausgelegt, dass die auf diese Kante wirkenden Kräfte an der Gewindeflanke aufgenommen werden können und dies beim Rückdrehen erfindungsgemäß zu einer Sperrwirkung führt. Die Form der Nut, Kerbe, Rille od. dgl. kann unsymmetrisch gewählt werden, so dass die Sperrfläche den Gewindegang beinnahe rechtwinklig schneidet und die Gleitfläche in einem möglichst stumpfen Winkel und mit einer abgerundeten Kante in die Gewindeflanken übergeht. Ein Rückdrehen wird erfindungsgemäß also durch die Form des Gewindes selbst verhindert. Auf den Einsatz von Kleber, Beschichtung od. dgl. und auf weitere E- lemente zur Rückdrehsicherung wie Unterlagsscheiben usw. kann somit verzichtet werden.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die Nut, Kerbe, Rille od. dgl. bis nahe an den Gewindekerndurchmesser oder tiefer ausgebildet. Durch die Tiefe der Nut, Kerbe, Rille od. dgl. wird die Kante zwischen Sperrfläche und Gewindeflanke bestimmt. Je tiefer die Nut, Kerbe, Rille od. dgl. ausgebildet ist, umso länger ist diese Kante. Je länger die Sperrkante ist umso größer wird die Sperrwirkung gegen ein Rückdrehen. Wird die Nut, Kerbe, Rille od. dgl. tiefer als der Kerndurchmesser ausgestaltet, erhöht sich die Sperrwirkung nur noch gering, da das Gegengewinde höchstens bis zum Kerndurchmesser in Kontakt mit der Gewindeflanke ist.

Eine weitere Variante ergibt sich dadurch, dass das durch die Nuten, Kerben, Rillen od. dgl. verdrängte Material größtenteils in dem verbleibenden Gewinde aufgeformt ist, so dass der Gewindeaußendurchmesser größer ist als bei einem gleichen Gewinde ohne Nuten, Kerben, Rillen od. dgl. Durch geeignete Umformverfahren kann erreicht werden, dass das durch die Nut, Kerbe, Rille od. dgl. verdrängte Material in den Gewindegang gedrückt wird. Idealerweise wird das umgeformte Material bis in die Spitze der Gewindeflanke aufgestaucht. Dies führt dazu, dass der Gewindeaußendurchmesser erhöht wird und somit eine erhöhte Flächenpressung zwischen dem Gewindeelement und dem Gegengewinde zu einer Klemmwirkung führt. Besonders ausgeprägt zeigt sich die Wirkung, wenn die Sperrfläche in der Nähe des größten Aussendurchmessers aufgestaucht ist, da dort das Sperrmoment die größte Sperrwirkung aufgrund des Hebelgesetzes aufweist. Die Sperrwirkung kann noch gesteigert werden, indem die Nut, Kerbe, Rille od. dgl. breit ausgelegt wird, so dass der Gewinde- aussendurchmesser auf einer möglichst maximalen Länge am Umfang unterbrochen ist.

In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass an das Gewinde mit den Nuten, Kerben, Rillen od. dgl. ein zweiter Gewindeabschnitt mit einem einlaufenden, ununterbrochenen Gewinde mit gleicher Steigung anschließt. Ununterbrochene Gewinde zeichnen sich durch ein geringeres Eindrehmoment aus, was die Eindrehkräfte reduziert. Dieser zweite Gewindeabschnitt kann auch aus einem einlaufenden und einem voll ausgeformten Gewindeteil bestehen. Es lässt sich so die gewünschte Sperrkraft innerhalb der mechanischen Gesetze beliebig variie-

ren. Wird das Gewinde nicht voll ausgeformt und damit der Gewindeaußendurchmesser in diesem zweiten Gewindeabschnitt etwas reduziert, wird die Sperrkraft höher, als wenn der zweite Gewindeabschnitt eine voll ausgeformte Gewindeflanke mit einem größeren Gewindeaußendurchmesser, aufweist. Das Gewindeelement wird zudem bevorzugt in schraubenähnlichen Befestigungselementen eingesetzt. Es bildet in diesem Fall neben dem Schraubenkopf, dem Gewindeteil und allenfalls einem Bohrteil das für die Rückdrehsicherung zuständige Element.

In einer weiteren Ausgestaltung entspricht die axiale Länge des Gewindes mit Nuten, Kerben, Rillen od. dgl. zumindest annähernd der Dicke des Werkstückes, in welches das Gewinde einzusetzen ist. Es reicht vollends aus, wenn das erfinderische Gewindeelement an der Stelle eingesetzt wird, in der das Gegengewinde in gesetztem Zustand eingreift. So reicht es durchaus aus, bei der Befestigung von mehreren Elementen nur im Bereich des im Gewinde eingreifenden Elementes mit dem Gegengewinde das Gewindeelement erfindungsgemäß einzusetzen. Bei dünnen Blechen empfiehlt es sich allenfalls, die Länge der Nut, Kerbe, Rille od. dgl. etwas länger als die Blechdicke auszugestalten, da sich diese Bleche leicht verformen und die genaue Lage schwieriger zu berechnen ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gewinde selbstformend, selbstschneidend od. dgl. Die erfinderische Ausprägung des Gewindeelementes lässt sich auf alle bekannten, auch unrunde, Gewindeformen anwenden. So sind besonders selbstformende, selbstschneidende Gewindearten od. dgl. dafür geeignet.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Gewindeelement mit Rückdrehsicherung mittels einer das Gewinde kreuzenden Nut;

Fig. 2 ein Gewindeelement mit Rückdrehsicherung mittels einer das Gewinde kreuzenden Nut in 3D-Darstellung;

Fig. 3 ein in ein Werkstück eingeformtes Gewindeelement; und

Fig. 4 ein Gewindeelement mit anschließendem Gewindeteil.

Ein in den Fig. 1 und 2 dargestelltes Gewindeelement 1 mit mindestens zwei das Gewinde 2 kreuzenden Nuten, Kerben, Rillen 3 od. dgl. weist Nuten, Kerben, Rillen 3 od. dgl. auf, die gegenüber dem Gewinde 2 durch ihre Form eine scharfe, in ein Werkstück 6 (Fig. 3) einhakende Sperrkante Ks an den Gewindeflanken 4 bilden, die beim Kreuzen des Gewindes 2 als Rückdrehsicherung wirkt, und vorzugsweise maximal die 25-fache Steigung P, mit gleicher Drehrichtung, besitzen. Die das Gewinde 2 kreuzende Nut, Kerbe, Rille 3 od. dgl. bildet in der Gewindeflanke 4 eine Gleitfläche Ag und eine Sperrfläche As. Durch die Form der Nut, Kerbe, Rille 3 od. dgl., die auch unsymmetrisch sein kann, unterstützt die Gleitfläche Ag das Eingewinden, indem diese Gleitfläche Ag in einem stumpfen Winkel W und mit einem Radius R in die Gewindeflanke 4 übergeht. Die Sperrfläche As auf der Gegenseite hingegen wird so ausgelegt, dass die Sperrfläche As möglichst radial die Gewindeflanken 4 und mit einer möglichst spitzen Kante durchschneidet. Je nach gewünschter Sperrwirkung kann aber auch jede beliebige andere Form der Nut, Kerbe, Rille 3 od. dgl. angebracht werden. Die Sperrwirkung kann noch erhöht werden, indem die Gewindeflanke 4 am Gewindeaußendurchmesser Da durch die Nut, Kerbe, Rille 3 od. dgl. möglichst weit unterbrochen ist. Damit wird durch die elastische Verformung an einem Gegengewinde 5 in dem Werkstück 6 bewirkt, dass der Durchmesser geringfügig schrumpft und beim Auftreffen der Sperrfläche As zuerst wieder um den elastischen Bereich nach außen gedrückt werden muss. Ein erfindungsgemäßes Gewindeelement 1 mit einem Gewindeaußendurchmesser Da von ungefähr 5 Millimeter weist typischerweise eine Steigung um 1 ,8 Millimeter im Gewinde auf. Wird die Nut, Kerbe, Rille 3 od. dgl. nun mit ei-

ner Steigung versehen, die geringer als 45 Millimeter ist, erfüllen die daraus resultierenden Schnittflächen mit dem Gewinde 2 die Bedingungen, um eine Sperrwirkung durch das Gewinde zu erreichen. Vorteilhaft wird ein Steigungsverhältnis von maximal 15 verwendet, was maximal 27 Millimetern entspricht. Typischerweise ist das Steigungsverhältnis sogar zwischen 5 und 10, so dass eine Steigung von maximal 18 Millimeter verwendet wird. Je geringer das Steigungsverhältnis ist, umso spitzwinkliger wird das Gewinde 2 durch die Nut, Kerbe, Rille 3 od. dgl. geschnitten und die Sperrkante entsprechend länger, was zu einer erhöhten Sperrwirkung führt.

Dabei ist die Nut, Kerbe, Rille 3 od. dgl. bis nahe an den Gewindekerndurchmesser D _k oder tiefer ausgebildet. Die Sperrfläche As schneidet die Gewindeflanke 4 nun auf einer maximalen Länge und bildet somit eine lange Sperrkante Ks. Wird die Nut, Kerbe, Rille 3 od. dgl. noch tiefer ausgeformt, so wird die Wirkung nur noch unwesentlich erhöht, da das Gegengewinde 5 einen größeren Durchmesser als den Gewindekerndurchmesser Dk des Gewindeelementes 1 aufweisen muss.

Das durch die Nuten, Kerben, Rillen 3 od. dgl. verdrängte Material ist größtenteils in dem verbleibenden Gewinde 2 aufgeformt, so dass der Gewindeaußendurchmesser Da größer ist als bei einem gleichen Gewinde 2 ohne Nuten, Kerben, Rillen 3 od. dgl. Durch einen optimalen Umformvorgang kann beim Walzen das durch die Nut, Kerbe, Rille 3 od. dgl. verdrängte Material in das restliche Gewinde fließen. Die Gewindeflanke 4 wird dadurch besonders in der Nähe der Sperrkante Ks besser ausgeformt. Der Gewindeaußendurchmesser Da erhöht sich entsprechend geringfügig und verhindert mit der Sperrkante Ks das Rückdrehen. Insbesondere bei einer unsymmetrisch angeordneten Nut, Kerbe, Rille 3 od. dgl. kann dieser Effekt noch besser erreicht werden.

Ein erfindungsgemäßes Gewindeelement 1 ist besonders geeignet, ein selbstformendes, selbstschneidendes Gewinde od. dgl. aufzuweisen. Die Sperrwirkung lässt sich ohne Einschränkungen besonders gut mit selbstformenden, selbstschneidenden Gewindeausführungen od. dgl. kombinieren.

In der Ausführungsvariante gemäß Fig. 3 entspricht die axiale Länge des Gewindes 2 mit Nuten, Kerben, Rillen 3 od. dgl. zumindest annähernd der Dicke D des Werkstückes 6, in welches das Gewinde 2 einzusetzen ist. Damit die Sperrwirkung des Gewindeelementes 1 seine Wirkung erzeugen kann, muss dieses in das Gegengewinde 5 eingedreht werden. Eine maximale Wirkung wird dann erreicht, wenn die Nuten, Kerben, Rillen 3 od. dgl. annähernd über die gesamte Dicke D des Werkstückes 6 mit dem Gegengewinde 5 angebracht sind.

Beim Einsatz von dünnen Blechen als Werkstück 6 ist es durchaus sinnvoll, die Nut, Kerbe, Rille 3 od. dgl. über eine geringfügig größere Länge anzubringen, da sich das Blech bei der Bohrung 7 leicht verformen kann und so die absolute Position nicht mehr genau gegeben ist.

In einer weiteren Ausführungsvariante zeigt Fig. 4, dass sich an das Gewinde 2 mit den Nuten, Kerben, Rillen 3 od. dgl. ein zweiter Gewindeabschnitt 8 mit einem einlaufenden, ununterbrochenen Gewinde 2 mit gleicher Steigung P anschließt. In solchen Kombinationen lässt sich das erfindungsgemäße Gewindeelement 1 z.B. in einem schraubenartigen Verbindungselement in Kombination mit einem Schraubenkopf, weiteren Gewindeelementen mit der gleichen Gewindesteigung P, einem Bohrelement und weiteren Elementen einsetzen. Die Position des erfindungsgemäßen Gewindeelementes 1 lässt sich so exakt an die Anforderungen, insbesondere der Einbaulage, anpassen.