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Anordnung zur Sicherung eines mit Gewinde versehenen Teiles gegen unbeabsichtigtes Lockern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Sicherung eines mit Gewinde versehenen, eine Ausnehmung für die Aufnahme eines elastischen Ringes aufweisenden, mit einer Gegenfläche zusammenwirkenden Teiles gegen unbeabsichtiges Lockern. Es ist bekannt, dass Muttern, Schraubenbolzen od. dgl. insbesondere bei Einfluss von Erschütterungen dazu neigen, sich von selbst zu lösen, wodurch mit der Zeit die Schraubverbindung locker wird. Es sind daher bereits zahlreiche Systeme zur Verhinderung einer derartigen unbeabsichtigtenLockerung vonSchraubenmuttern od. dgl. bekanntgeworden. Die meisten derartigen Systeme besitzen jedoch nicht die gewünschte Sicherheit oder erweisen sich bei der Montage bzw.
Demontage als unpraktisch. Andere Systeme weisen zwar diese Nachteile nicht auf, erhöhen jedoch die Gesamtkosten in beträchtlicher Weise.
So ist es z. B. bereits bekannt, zwecks Sicherung von Schraubenmuttern eine Scheibe aus Vulkanfiber oderKunststoff vorzusehen, die mitdemGewinde derSchraube zusammenwirktund durchErhöhung des Reibungswiderstandes eine ungewollte Verdrehung verhindern soll. Andere Systeme verwenden einen in die Mutter eingelegten Ring aus elastischem Material (Kautschuk, Kunststoffe ode dgl. ), dessenStirnflächebeim Anziehen der Mutter gegen die Gegenfläche des zu befestigendenTeiles stösst und dadurch in dasGewinde des Schraubenbolzens hineingedrückt wird und eine reibungserhöhende Zwischenlage zwischen Schraubenbolzen undMutter bildet. Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass die Dimensionierung des elastischenRinges schwierig ist.
Wird der Ring zu kurz bemessen, so wird er nicht genug in die Gewindegänge des Schraubenbolzens eingepresst und es tritt nicht der gewünschte reibungserhöhende Effekt auf. Wird der Ring jedoch zu lang bemessen, so besteht die Gefahr, dass sich beim Anziehen der Schraube eine Umbördelung des der Gegenfläche zugewendeten Stirnendes des Ringes ergibt, wodurch der elastische Ring überhaupt nicht in die Gewindegänge des Schraubenbolzens gedrückt wird. Da die Mutter den elastischen Ring verdeckt, sind diese Fehler der Verdrehungssicherung von aussen nicht feststellbar. Diese Nachteile werden auch dadurch nicht beseitigt, dass dem elastischen Ring ein besonderes Profil gegeben wird oder dass die Innenfläche des elastischen Ringes eine Fortsetzung des Gewindes der Mutter bildet.
Abgesehen davon erhöhen derartige Ausbildungen des elastischen Ringes die Herstellungskosten desselben.
Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine Verdrehungssicherung für mit einem Gewinde versehene Teile (z. B. Schraubenmuttern, Schraubenbolzen od, dgl.) zu schaffen, die einerseits einfach und billig in der Herstellung und Handhabung und anderseits sicher in der Funktion ist. Die Erfindung geht hiebei aus von einerKonstruktion, bei der der mit einer Gegenfläche zusammenwirkende Teil eine Ausnehmung für die Aufnahme eines elastischen Ringes aufweist, wobei der in die Ausnehmung eingelegte Ring über den Rand des mit Gewinde versehenen Teiles vorspringt.
DieErfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, dass auch die Gegenfläche mit einer Ausnehmung ver- sehen ist, die den vorspringenden Teil des unverformten Ringes teilweise aufnimmt und dass der Ring im unverformten Zustand in bekannter Weise eine glatte zylindrische Innenfläche aufweist. Durch die Ausnehmung in der Gegenfläche wird eine Art Führung für den elastischen Ring geschaffen, die beim Anziehen der Mutter das der Gegenfläche zugewendete Stirnende des elastischen Ringes aufnimmt und solcherart verhindert, dass dieses Stirnende nach aussen umgebördelt wird.
Es wird dadurch der Ring in jedem Fall gezwungen, in die Gewindegänge des Schraubenbolzens od. dgl. einzutreten und es ist damit die Dimen-
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sionierung des Ringes viel weniger kritisch als bei den oben erwähnten bekannten Konstruktionen. Dadurch kann der Ring länger als sonst üblich bemessen sein und damit werden mehr Gewindegänge erfasst, so dass der Effekt der Reibungserhöhung gesteigert wird. Die glatte zylindrische Innenfläche des Ringes sichert hiebei, dass das Ringmaterial über die gesamte axiale Länge des Ringes gleichmässig in die Gewindegänge eintritt. Ausserdem wird nunmehr der Ring mit seiner Aussenfläche sowohl an die Ausnehmung in der Gegenfläche als auch an die Ausnehmung in dem mit Gewinde versehenen Teil angedrückt, wodurch die Verdrehungssicherung weiter verbessert wird, da nunmehr für eine Lockerung, z.
B. der Mutter. auch eine Relativverdrehung zwischen derAussenfläche desRinges und einer der beidenAusnehmungen erfolgenmuss, was bei den bekannten Ausführungen nicht der Fall ist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung besteht bei der Verwendung von Schraubenbolzen mit Köpfen, in denen eine Ausnehmung für den elastischen Ring vorgesehen ist. Wäre hier nicht eineAusnehmung in der Gegenfläche angeordnet, so würde das elastische Material überhaupt nicht in die Gewindegänge hineindringen, da diese nur bis zum Schraubenkopf reichen. Eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lockern der Schraube wäre aber in diesem Falle fast nicht oder nur in sehr kleinem Masse vorhanden, da die beim Lockern zu überwindenden Reibungskräfte sehr klein wären. Erst durch die erfindungsgemässe Ausbildung dringt der elastische Ring überhaupt in die Gewindegänge der Schraube ein.
Eine weitere Steigerung der eine ungewollte Verdrehung verhindernden Reibung kann erfindungsgemäss dadurch erzielt werden, dass die Ausnehmung der Gegenfläche wenigstens zwei Gewindegänge besitzt, deren innerer Durchmesser etwa gleich dem Aussendurchmesser des unverformten Ringes ist. Schliess- lich besteht noch die Möglichkeit, durch eine besondere Formgebung der Aussenfläche des unverformten elastischen Ringes die Reibung zwischen diesem und den Ausnehmungen zu erhöhen. Hiezu kann erfindungsgemäss die Schnittlinie der äusseren Mantelfläche des unverformten elastischen Ringes mit einer zur Ringachse senkrechten Ebene ein Vieleck sein.
Durch Versuche hat sich herausgestellt, dass hiefür besonders eine solche Form geeignet ist, bei der der Ring eine geometrische Umrissform aufweist, die durch die Übereinanderlegung von zwei gegeneinander um 22, 50 verdrehten Achtecken entsteht. Diese Form bildet den günstigstenKompromiss zwischen einer Abweichung von derKreisform, wodurch die Reibung zwischen Ring und Ausnehmungswand erhöht wird und der Forderung, dass der Ring in eine kreisförmige Ausdrehung des mit Gewinde versehenen Teiles bzw. der Gegenfläche hineinpassen muss.
Zweckmässig besteht der elastische Ring aus einem widerstandsfähigen Kunststoff, z. B. aus Nylon, wenn Temperaturen nur bis zirka 1500C ausgehalten werden sollen. Auch andere Kunstharze können hiefür Verwendung finden. Für höhere Temperaturen eignen sich besonders Weichmetalle, insbesondere Aluminium oder Kupfer. Solche Ringe können leicht durchpressung oderStrangpressung hergestellt werden.
Um das Fliessen des Materiales des Ringes in die Gewindegänge zu unterstützen, kann der Ring einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei jedoch seine Innenfläche zylindrisch ist. In gleicher Weise können auch dieMantelwände derAusnehmungen leicht konisch verlaufen. Selbstverständlich ist in allen Fällen wesentlich, dass die Abmessungen des Ringes so gewählt sind, dass der Ring ein solches Volumen aufweist, dass bei angezogener Mutter die Hohlräume zwischen wenigstens zwei Gewindegängen der Schraube ausgefüllt werden. Der Innendurchmesser des unverformten Ringes wird bei Schraubenmuttern zweckmässig gleich dem Aussendurchmesser des Schraubenbolzens bemessen. Wird hingegen der Ring von einer Kopfschraube getragen, so wird der Innendurchmesser des unverformten Ringes gleich dem Aussendurchmesser des Gewindes der Kopfschraube bemessen.
Muttern, die den elastischen Ring aufnehmen sollen, können in bekannter Weise durch einen Kaltstanzvorgang bzw. Kaltpressvorgang hergestellt werden, wobei die Ausnehmung für den Ring gleich mitgestanzt bzw. mitgepresst werden kann.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Die Fig. 1-4 zeigen je eineAusführungsvariante imSchnitt, Fig. 5 einen gemäss der Erfindung zur Verwendung kommenden Ring in Draufsicht. Fig. 6 zeigt die Teile der Konstruktion nach Fig. 2 in auseinandergezogener Darstellung.
Fig. l zeigt einen Bolzen 11 aus Stahl od. dgl., der an der unteren Stirnseite seines Kopfes eine Ausnehmung 12 aufweist, in welche ein Ring 13 aus Nylon od. dgl. eingelegt ist. Im Kopf des Gewindebol- zens 11 kann in bekannter Weise eine Ausnehmung für den Angriff eines Steckschlüssels vorgesehen sein.
Die Gegenfläche 10, mit welcher der mit einem Gewinde versehene Teil, also der Bolzen 11, zusammenwirkt, ist ebenfalls mit einer Ausnehmung 9 versehen. welche konzentrisch zur Ausnehmung 12 des Kopfes des Gewindebolzens 11 angeordnet ist. Der Aussendurchmesser dieser Ausnehmung 9 ist gleich dem Aussendurchmesser Do des Ringes 13. Hingegen ist der Aussendurchmesser Do des unverformten Ringes
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etwas grösser als der Aussendurchmesser der Ausnehmung 12 des Kopfes des Gewindebolzens 11, so dass der Ring fest in der Ausnehmung 12 sitzt und aus dieser nicht herausfallen kann.
Bei Anziehen des Gewindebolzens 11 ergeben sich Beanspruchungen des Ringes in Richtung der Pfeile fi und fz (Fig. l). Dadurch wird der Ring 13 in dieAusnehmungen 9, 12 hineingedrückt, und im weiteren Ver- laufe des Anziehens des Gewindebolzens 11 gegen die Mantelfläche dieser Ausnehmungen und gegen die Mantelfläche des Gewindebolzens 11 gedrückt. Durch diesen auf die äussere Mantelfläche der Ausnehmung 9 bzw. auf die Mantelfläche des Gewindebolzens 11 ausgeübten Druck wird eine Verdrehungssicherung des Gewindebolzens 11, dessen Gewinde nicht dargestellt ist, erzielt.
Damit der nötige Pressdruck auf den Ring 13 erreicht wird, steht der Ring in unverformtem Zustand um ein Mass aus der Ausnehmung 12 des Kopfes des Gewindebolzens 11 vor, welches grösser ist als die Tiefe der Ausnehmung 9 der Gegenfläche 10.
BineSteigerung derReibungswirkung kann gemäss Fig. 2 dadurch erzielt werden, dass die äussere Mantelfläche der Ausnehmung 9 derGegenfläche 10 mit Gewindegängen 8 versehen ist, in die beim Anziehen des Schraubenbolzens 11 der Ring 13 ebenso wie in die ersten Gewindegänge des Schraubenbolzens 11 eingedrückt wird. Zweckmässig ist hiebei der Aussendurchmesser des Ringes 13 etwa gleich dem Innendurchmesser der Gewindegänge 8 und der Innendurchmesser des Ringes 13 gleich dem Aussendurchmesser des Gewindebolzens 11. In Fig. 6 ist die Anordnung nach Fig. 2 in auseinandergenommener Lage dargestellt.
Wie ersichtlich, kann der Wandquerschnitt des Ringes 13 etwa trapezförmig ausgebildet sein.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ähnliche Anordnungen, wobei jedoch die Nut in der Gegenfläche nicht mit Gewindegängen versehen ist. Der Ring 13 wird hier beim Anziehen der Schraube 11 also lediglich in die Gewindegänge der Schraube 11 eingedrückt.
Durch eine besondere Formgebung des Ringes 13 kann die Reibung zwischen ihm und den Wänden der Ausnehmungen 9, 12 noch vergrössert werden. Hiezu empfiehlt es sich, den Ring 13 so auszubilden, dass die Schnittlinie seiner äusseren Mantelfläche mit einer zur Ringachse senkrechten Ebene ein Vieleck ist.
Besonders geeignet hat sich die in Fig. 5 dargestellte Form erwiesen, die durch Übereinanderlegung zweier gegeneinander um 22, 50 verdrehter Achtecke entsteht.
Die die Ringe 13 tragenden Schraubenbolzen 11 können in bekannter Weise durch Kaltpressen aus runden Stäben auf automatischen Pressen, durch Warmpressen auf einer Spindelpresse oder auch durch Drehen hergestellt werden. Bei Herstellung durch Pressen besteht die Möglichkeit, die Ausnehmung 9 im Kopf der Schraube bereits beim Pressvorgang zu erhalten, so dass keine Mehrkosten hiefür entstehen. Bei Herstellung der Schrauben durch Drehen kann durch einen zusätzlichen Arbeitsgang die Ausnehmung in den Schraubenkopf eingedreht werden.
Die Herstellung der Ausnehmung 9 in der Gegenfläche richtet sich nach der Art des Materiales derselben. Im allgemeinen wird man die Ausnehmung durch Drehen herstellen.
Selbstverständlich können die Schrauben auch mit runden Köpfen ausgebildet werden.
Wie bereits erwähnt, ist der Aussendurchmesser der Ausnehmung 12 des mit Gewinde versehenen Teiles, welcher den Ring 13 trägt, etwas kleiner als der Aussendurchmesser Do des Ringes 13. Durch einfachen Druck kann jedoch der Ring in die ringförmige Ausnehmung 12 eingelegt werden und wird dort durch seine eigene Elastizität gehalten, so dass er nicht herausfallen kann. Es wäre auch möglich, das Material des Ringes in die Ausnehmung des ihn tragenden Teiles einzugiessen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Sicherung eines mit Gewinde versehenen, eine Ausnehmung für die Aufnahme eines elastischen Ringes aufweisenden, mit einer Gegenfläche zusammenwirkenden Teiles gegen unbeabsichtigtes Lockern, wobei der in die Ausnehmung eingelegte Ring über den Rand des mit Gewinde versehenen Teiles vorspringt, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Gegenfläche (10) mit einer Ausnehmung (9) versehen ist, die den vorspringenden Teil des unverformten Ringes (13) teilweise aufnimmt und dass der Ring (13) im unverformten Zustand in bekannter Weise eine glatte zylindrische Innenfläche aufweist.