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Die Erfindung bezieht sich auf einen einfach und kostengünstig herzustellenden Verdrehungsschutz für Schraubelemente, der durch Ausnutzung der Form des Schraubelements in Verbindung mit einer Bearbeitung entsteht.
Der Verdrehungsschutz soll ein Losdrehen bei auftretenden Gleitbewegungen verhindern, u. zw. auch dann, wenn infolge von Setzvorgängen ein Klemmkraftverlust erfolgt. Zusätzlich ist es oft aus montagetechnischen Gründen erforderlich, eine Spanbildung zu vermeiden. Diese Spanbildung tritt insbesondere bei der Verschraubung eines Schraubelements mit einem zu verschraubenden Teil, dessen Oberflächenhärte kleiner der des Schraubelements ist, auf.
Man kann davon ausgehen, dass bei Schraubverbindungen in der Regel die Oberflächenhärte des Werkstoffes der zu verschraubenden Teile gleich gross oder kleiner der Oberflächenhärte des Werkstoffes der Schraubelemente ist. Dies wird dadurch bestätigt, dass bei Verwendung von üblichen Sicherungselementen bei der Verschraubung eine Spanbildung durch die Reibung an der Oberfläche des zu verschraubenden Teiles entsteht.
Als Stand der Technik können für einen Verdrehungsschutz bei Schraubelementen als verbreiteste Möglichkeit Zahnscheiben, Feder- oder Sprengringe, Fächer- oder Wellscheiben vorausgesetzt werden.
Bei einigen der genannten Möglichkeiten ist noch zusätzlich die Verwendung von Scheiben (Unterlagscheiben) erforderlich. Die Nachteile dieser aufgezählten Methoden liegen darin, dass für jede Schraubverbindung mindestens ein Verdrehungsschutzelement zusätzlich für den Verdrehungsschutz erforderlich ist und dieses Verdrehungsschutzelement bei der Montage einzeln aufgesteckt werden muss. Beim vorliegenden Vorschlag ist durch die besondere Ausbildung der Auflagefläche des Schraubelements ein Verdrehungsschutz in das Schraubelement einbezogen. Damit können als Vorteile der Erfindung die Einsparung des gesonderten Verdrehungsschutzelements einschliesslich dessen Herstellung, sowie die Einsparung des Zeitaufwandes bei der Montage (Aufstecken) angeführt werden.
Die von diesem angeführten Stand der Technik weiterentwickelten bekannten Ausführungen beziehen sich entweder auf das Einarbeiten von Zahnungen in den Kopf des Schraubelements oder auf eine Verklemmung des Schraubelements mit dem zu verschraubenden Werkstoff.
Bei der in der DE-OS 1475249 beschriebenen Selbsthalteschraube, der in der AT-PS Nr. 359782 beschriebenen selbstsichernden Kopfschraube oder Mutter, der in der DE-AS 2822928 beschriebenen Sperrzahnschraubelemente und der in der DE-OS 1625284 beschriebenen Sicherung für Schrauben und Muttern wird ein Verdrehungsschutz durch Zahnung (Sägezahn, Sperrzahn) oder zahnartige Rändelung erreicht. Die Nachteile dieser Zahnung oder Rändelung liegen in den hohen Kosten für die Auslegung und Anfertigung dieser Ausführungsformen. Es ist einerseits bei der Auslegung für jeden Kerndurchmesser eines Gewindes eine eigene Berechnung für Winkel, Form, Tiefe, Absetzung, Flanke, Krümmung des Profils erforderlich, sowie anderseits für jeden Kerndurchmesser des Gewindes ein eigenes Werkzeug oder eine Vorrichtung für deren Herstellung erforderlich.
Bei der Erfindung entstehen die als Verdrehungsschutz wirkenden Krallen allein auf Grund der Bearbeitung, dem Hinterdrehen und Brechen der aussenliegenden Kanten. Innerhalb des Herstellvorganges ergibt sich die Anzahl der Krallen ohne vorherige Berechnung von selbst aus der Anzahl der Kanten des verwendeten Materials bei kantigen Schraubelementen bzw. bei runden Schraubelementen durch zusätzliche Bearbeitung, insbesondere Verformung. Ein weiterer grosser Vorteil der Erfindung gegenüber dem oben erwähnten vorveröffentlichten Material ist, dass die Ausbildung dieses Verdrehungsschutzes unabhängig von den Gewindearten (Rechts- oder Linksgewinde) ist.
In den oben erwähnten Patentschriften ist sowohl aus der Richtung des radialen Dralles als auch aus der Anordnung des Zahnwinkels eindeutig ersichtlich, dass die Verwendbarkeit dieser Ausführungen nur für eine Gewindeart möglich ist. Bei der in der DE-OS 2908499 beschriebenen Schraube wird der Verdrehungsschutz durch radial verlaufende Verzahnung erreicht, wobei die Zahnkanten unter einen spitzen Winkel geneigt sind. Auch hiebei sind die bereits geschilderten Nachteile, die hohen Kosten für die Auslegung und Anfertigung, vorhanden.
Die in der DE-OS 2736131 beschriebene, gegen Drehen gesicherte Schraube erreicht den Verdrehungsschutz ausschliesslich durch die Verklemmung des Schraubenschaftes im Schraubenloch.
Die vom Aussehen der Erfindung ähnliche Hinterdrehung dient hiebei nur der Aufnahme des bei
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der Verschraubung weggedrängten Materials in Form eines ringförmigen Wulstes. Besonders nach- teilig gegenüber der Erfindung ist die spezielle, konische Form des Schraubenschaftes, die eine kostenintensivere Herstellung erfordert. Ausserdem ist bei dieser Ausführung die Herstellung einer Schraube mit Gewinde bis zum Kopf nicht möglich, wodurch eine grössere Wandstärke der zu ver- schraubenden Teile erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil gegenüber der Erfindung ist dabei die nur einmalige Verwendungsmöglichkeit dieses Verschraubungsschutzes. Nach einem Öffnen dieser Schraubverbindung, z. B. bei Reparaturen, kann auf Grund des bereits aufgestauchten Wulstes bei Neuverschraubungen kein Verdrehungsschutz mehr erreicht werden.
Bei der Erfindung ist sowohl die Möglichkeit der Wiederverwendung eines ausgebauten Schraubelements als auch die Verwendung eines neuen Schraubelements gegeben.
Bei der Erfindung wird ein Verdrehungsschutz des Schraubelements mittels unebener Ausbildung der Auflagefläche dadurch erreicht, dass die Auflagefläche --2-- durch spanabhebende Bearbeitung, Brechen und gegebenenfalls Schlitzung oder Verformung des Schraubelements gebildete Krallen --1-- aufweist. Die Krallen-l-werden bei kantigen Schraubelementen nach Fig. 1, vorzugsweise Sechskant oder Vierkant, dadurch erreicht, dass die Auflageflächen --2-- des Schraubelements derart spanabhebend bearbeitet werden, vorzugsweise durch Drehen 3 (Hinterdrehen) in einem Winkel von vorzugsweise 450 zur Mittelachse des Schraubelements, dass vorerst ein Keil zwischen den jeweiligen Eckpunkten der Kanten und der Hinterdrehung entsteht.
Ein Brechen 4 der aussenliegenden Kanten in einem Winkel von vorzugsweise 135 zur Mittelachse des Schraubelements lässt die fertigen Krallen --1-- mit einem Spitzenwinkel von vorzugsweise 900 entstehen. Durch dieses Brechen 4 der aussenliegenden Kanten werden die Spitzen der Krallen-l-von den Eckpunkten des kantigen Werkstoffes etwas nach innen verlegt und können dadurch die entstehenden Kräfte bei der Verschraubung gleichmässig in die zu verschraubenden Teile verteilen, ohne dass ein sofortiges Umbiegen der Spitzen der Krallen --1-- auftreten kann.
Bei runden Schraubelementen, wie Fig. 2 zeigt, entstehen die Krallen --1-- ebenfalls vorerst durch spanabhebende Bearbeitung, vorzugsweise Drehen 3 (Hinterdrehen) der Auflagefläche --2-- in einem Winkel von vorzugsweise 450 zur Mittelachse des Schraubelements. Bei der dadurch um den gesamten Umfang der Auflagefläche des Schraubelements entstehenden Schneide wird die aussen verlaufende Kante --4-- in einem Winkel von vorzugsweise 135 zur Mittelachse des Schraubelements gebrochen und durch anschliessendes Schlitzen oder Verformen, vorzugsweise Schlagen, entsteht die fertige Kralle --1--.
Die Fig. 1 und 2 zeigen das Schraubelement, dargestellt als Schraube, Bolzen oder schrauben- ähnliches Element, in der der Erfindung entsprechenden Beschreibung.
Fig. 3 zeigt den geschilderten Verdrehungsschutz in einem der bevorzugten Anwendungsfälle, u. zw. vor der Verschraubung, Fig. 4 stellt die Wirkung des Verdrehungsschutzes nach erfolgter Verschraubung dar. Bei der Verschraubung werden die in obiger Beschreibung entstandenen Krallen --1-- durch die bei der Verschraubung entstehenden Kräfte in die Oberfläche des zu verschraubenden Teiles bzw. Werkstoffes eingedrückt. Ist die Oberflächenhärte der zu verschraubenden Teile geringer als die Oberflächenhärte der Schraubelemente, dringen die Krallen zur Gänze in die Oberfläche bzw. den Werkstoff der zu verschraubenden Teile ein.
Bei Schraubverbindungen, bei denen die Oberflächenhärte der Schraubelemente gleich der Oberflächenhärte der zu verschraubenden Teile ist, tritt bei der Verschraubung durch die Spitzen der Krallen ebenfalls ein Eindringen in die zu verschraubenden Teile ein. Die Eindringtiefe der Krallen ist gegenüber weicheren Werkstoffen geringer. Durch die Anzugskräfte bei der Verschraubung tritt daher ein Zusammenstauchen der Krallenspitzen am Schraubelement sowie ein Aufstauchen des Werkstoffes des zu verschraubenden Teiles an den Seitenflächen der eindringenden Krallen ein. In beiden geschilderten Anwendungsfällen wird durch die Krallen der beabsichtigte Verdrehungsschutz eintreten. Weiters kann ein Lockern der Schraubverbindung infolge von Setzvorgängen nicht eintreten, da durch die Eindringtiefe der Krallen der Setzvorgang ohne nachteilige Folgen bleibt.
Auch ein Losdrehen bei erzwungenen Gleitbewegungen kann auf Grund des Eindringens der Krallen nicht erfolgen.
Fig. 5 zeigt den bevorzugten Anwendungsfall der Erfindung ausgebildet als Sechskantschraube, Fig. 6 den bevorzugten Anwendungsfall ausgebildet als Sechskantmutter.
In Fig. 7 wird der Anwendungsfall einer Sechskantmutter mit beidseitig wirkendem Verdrehungsschutz dargestellt. Diese besondere Ausführungsform der Erfindung bietet neben der üblichen
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Anwendung die Möglichkeit, das Schraubelement zur Distanzierung zwischen zwei zu verschraubenden Teilen einzusetzen, wobei der Verdrehungsschutz gleichzeitig auf die beiden zu verschraubenden Teile wirkt. Fig. 8 stellt den normalen Anwendungsfall der Erfindung, ausgebildet als rundes Schraubelement, dar.
In Fig. 9 wird der bevorzugte Anwendungsfall einer runden (zylindrischen) Mutter mit einseitig wirkendem Verdrehungsschutz dargestellt. Der Anwendungsfall einer runden Mutter mit beidseitig wirkendem Verdrehungsschutz zeigt Fig. 10. Auch hier bietet sich wieder die Möglichkeit, dieses Schraubelement zur Distanzierung zwischen zwei zu verschraubende Teile einzusetzen, wobei der Verdrehungsschutz gleichzeitig auf die beiden zu verschraubenden Teile wirkt.
Spezielle Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung in Verbindung mit sicherheitstechnischen Belangen und formschönem, gefälligem Äusseren zeigen die Fig. 11 und 12. In verschiedenen Anwendungsfällen ist es erforderlich, dem Anwender die Möglichkeit eines Öffnens (gewollt oder ungewollt) aus Sicherheitsgründen zu unterbinden.
Fig. 11 zeigt ein rundes Schraubelement in Form einer Schraube mit halbrundem Kopf. Neben der Wirkung des Verdrehungsschutzes laut der Erfindung kann hier, durch die besondere Kopfform, ein Öffnen der Schraubverbindung, auch mit Gewalt, von der Kopfseite dieses Schraubelements nicht erfolgen. Ein Lösen der Schraubverbindung ist ausschliesslich von der Gewindeseite dieses Schraubelements, also der Mutter, möglich. Gleichzeitig wird durch das Fehlen von einzeln beigelegten bzw. aufgefädelten Sicherungselementen ein formschöner Abschluss zwischen dem Kopf dieses Schraubelements und dem zu verschraubenden Teil (Teilen) ohne vorstehende Teile oder Kanten erreicht.
Fig. 12 stellt ein rundes Schraubelement in Form einer einseitig geschlossenen Mutter (Hutmutter) mit halbrundem Kopf dar, bei dem die soeben beschriebenen Vorteile in gleicher Weise zum Tragen kommen. Ein Lösen der Schraubverbindung ist dabei nur durch die für die Schraubverbindung erforderliche Schraube möglich. - Die Hinterdrehung ist nicht in allen Figuren ausdrücklich dargestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verdrehungsschutz für Schraubelemente durch unebene Ausbildung der Auflagefläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (2) durch spanabhebende Bearbeitung, vorzugsweise Drehen (3) (Hinterdrehen), Brechen (4) und gegebenenfalls Schlitzung oder Verformung des Schraubelements gebildete Krallen (1) aufweist, die bei der Verschraubung in den zu verschraubenden Teil eindringen und dadurch als Schutz gegen Verdrehung des Schraubelements wirksam werden.