CH204316A - Self-locking screw nut. - Google Patents

Self-locking screw nut.

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Publication number
CH204316A
CH204316A CH204316DA CH204316A CH 204316 A CH204316 A CH 204316A CH 204316D A CH204316D A CH 204316DA CH 204316 A CH204316 A CH 204316A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
nut
spring
self
helical spring
bolt
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Application number
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German (de)
Inventor
Julius Dipl Ing Jonas
Original Assignee
Julius Dipl Ing Jonas
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Publication date
Application filed by Julius Dipl Ing Jonas filed Critical Julius Dipl Ing Jonas
Publication of CH204316A publication Critical patent/CH204316A/en

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/22Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening
    • F16B39/28Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening by special members on, or shape of, the nut or bolt
    • F16B39/32Locking by means of a pawl or pawl-like tongue

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Springs (AREA)

Description

  

  Selbstsperrende     Schraubenmutter.       Bei einer bekannten Art der Selbstsper  rung von     Muttern    bediente man sich einer  mit einem Ende in der Mutter verankerten  Schraubenfeder, die sich eng an das Bolzen  gewinde anschmiegte. Beim     Aufschrauben     der Mutter übte der Bolzen auf die Feder ein  Moment im lösenden     Sinne    aus, so dass die  Feder der Mutterdrehung keinen erheblichen  Widerstand entgegensetzte, beim Abschrau  ben der Mutter dagegen wurde auf die Feder       ein    Zugmoment im spannenden Sinne aus  geübt, so dass die Rückdrehung der Mutter  durch die am Bolzen festgeklemmte Feder  verhindert wird.

   Bei diesen Einrichtungen  wurden stets Schraubenfedern mit vielen  Windungen (drei und mehr) verwendet, die  verschiedene Nachteile aufweisen, welche der  Einführung dieser Sicherungen hindernd im  Wege standen. Die hohe     Windungszahl    der  Feder erforderte beim Einlegen der Feder in  eine Bohrung der Mutter den Platz von ent  sprechend vielen Gewindegängen, so dass die  Mutter in axialer Richtung erheblich ver  grössert werden musste, um noch die minimal    zulässige     Gewindegangzahl    zu erhalten.

   Fer  ner aber war es     nicht    möglich,     eine    mit einer  vielgängigen Feder gesicherte Mutter abzu  schrauben, ohne besondere     Einrichtungen     zum Entspannen     bezw.        Lösen    der Feder vor  zusehen. Entweder wurde die Verankerung  der Feder mit der Mutter gelöst, oder es  wurde auf das freibewegliche Ende der Fe  der mit Hilfe von Stiften oder besonderen  Schlüsseln ein Schub im lösenden Sinne aus  geübt, um die Mutter abschrauben zu     können.     Alle diese Umstände verhinderten die Ein  führung dieser Sicherung in die Praxis.  



  Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat  man auch schon eingängige Schraubenfedern  mit einem dem     Gewindeprofil    angepassten  Querschnitt     (Dreikäntstahl)    verwendet.     Ein     Nachteil dieser     Sicherung    ist aber die grosse  Starrheit dieser kurzen und sehr harten Fe  der, die bei der erforderlichen     Vorspannung     das     Bolzenmaterial    hoch beansprucht und bei       öfterem    Auf- und Abschrauben der Mutter  das Gewinde des Bolzens angreift.

   Wegen  ihrer Kürze bedarf die Feder zudem einer be-           sonderen    Führung in der Mutter, die deshalb  eine     relativ    komplizierte und teure Bauart  aufweist.  



  Die verschiedenen Nachteile der bekann  ten Sicherungen können nach der Erfindung  vermieden werden, wenn man der zweck  mässig aus Runddraht hergestellten Feder  eine so geringere     Windungszahl    gibt, als es  die Sicherheit der Sperrung zulässt. Es hat  sich gezeigt, dass     eine    Schraubenfeder mit  einer     zwischen    den Werten 1 und 2 liegenden       Windungszahl    eine für praktische Zwecke  genügende Sperrwirkung ausübt und dabei  folgende Vorteile mit sich bringt.

   Erstens ist  der Raum, den die Feder in axialer Richtung  erfordert, etwa gleich der Höhe von nur zwei  Gewindegängen am Bolzen, so dass bei einer  entsprechenden, zur Aufnahme der Feder die  nenden Bohrung in der Mutter die restlichen  Gewindegänge für die Verschraubung selbst  einer normalen Mutter mit dem Bolzen noch  ausreichend sind. Zweitens ist es bei dieser  kleinen Zahl von Federwindungen möglich,  die Mutter mit dem normalen Schlüssel unter  Aufwand eines entsprechend grösseren Dreh  momentes     abzuschrauben,    ohne dass eine     Bie-          gungsüberbeanspruchung    und eine bleibende  Deformation der Feder eintritt. Auch viel  faches Abschrauben ändert die Mutter nicht,  und sie behält ihre selbstsperrende Eigen  schaft unverändert bei.

   Man kann zwar, um  das Abschrauben der Mutter zu     erleichtern,     dem einen Ende der Feder durch     Abkröpfung     eine radiale Stellung geben und durch einen  äussern Druck auf dieses Ende die Feder ent  spannen, aber da diese Erleichterung bei die  ser kurzen Federlänge nicht notwendig ist,  kann eine solche     Abkröpfung    dieses Endes  der Feder unterbleiben, so dass dieses Ende  fest am Bolzen anliegt. Nur ist es vorteilhaft,  den äussersten Teil dieses Endes, um Schür  fungen am Bolzen zu vermeiden, leicht nach  aussen abzubiegen.  



  Gegenstand der Erfindung ist somit eine  selbstsperrende Schraubenmutter, bei welcher  sich an das in das Material der Mutter ein  geschnittene Gewinde mindestens nach einer  Seite eine in eine axiale Bohrung der Mutter    eingelegte Schraubenfeder mit einer dem  Muttergewinde gleichen Steigung ansetzt,  deren Anzahl     Windungsgänge    zwischen den  Werten 1 und 2 liegt und deren     Windungs-          durchmesser    so bemessen ist, dass der Bolzen  beim Aufschrauben der     Mutter    die Feder  etwas weitet und spannt, wobei das von der  Auflageseite der Mutter entferntere Ende der  Feder in der Mutter verankert ist, während  das andere Ende zu ihr frei bewegt werden       kann.     



  Es hat sich gezeigt, dass sich günstigste  Verhältnisse bei einer Feder ergeben, bei wel  cher die Zahl der     Windungsgänge    = 1,5 ist.  Diese     Windungszabl    gibt noch eine vorzüg  liche Sperrwirkung und dabei die Möglich  keit, die Mutter mit dem normalen Schlüssel  auf- und     abzusehrauberi.    Ferner wird für sie  nur wenig Raum in der Mutter beansprucht.  Die Schraubenfeder kann in eine Bohrung der  Mutter oder Gegenmutter auf der der Auf  lagefläche der Mutter abgewandten oder auf  der ihr zugewandten Seite eingelegt werden.  In jedem Falle ist das von der Auflagefläche  entferntere Ende der Schraubenfeder in der  Mutter zu verankern.

   Um dies zu erreichen,  kann das Federende zum Beispiel in ein in  der Mutterwand vorgesehenes Loch     eing;e-          sehoben    oder in einen in den obern Rand der  Mutter     eingefrästen    Schlitz eingelegt werden.  Diese lösbare Verankerung zwingt die Feder,  an der Drehung der Mutter teilzunehmen.  Das Federende kann aber auch fest mit der  Mutter verbunden sein.. Hierfür kommt ein  Verklemmen, Vernieten, Verschweissen, Ver  löten, kurz alle bekannten Massnahmen in  Betracht, durch welche zwei metallische  Körper fest miteinander verbunden werden.  



  Ausführungsbeispiele der Erfindung seien  an Hand der     Fig.    1 bis 3 näher erläutert.       Fig.    1 und 2 stellen eine Mutter dar, bei  der die zur Aufnahme der Schraubenfeder  dienende Bohrung in der Mutter auf der dem       Bolzenkopf    zugewandten Seite liegt.

       Fig.    3  dagegen stellt den Fall dar, dass sie auf der  vom     Bolzenkopf    abgewandten Seite der Mut  ter     liegt.         In den Figuren bedeutet 1 die Schrauben  mutter, 2 den Bolzen, 3 die     Schraubenfeder,     4 die axiale Bohrung in der Mutter, in die  die Feder 3 eingelegt     wird.    5 ist das mit der  Mutter fest verbundene, durch     Abkröpfung     radial gestellte Ende der Feder 3, 6 das frei  bewegliche Ende der Feder 3.  



  In     Fig.    1 und 2 ist auch das bewegliche  Ende 6 der Feder radial     abgekröpft,    und es  ragt dieses Ende in das mit 7 bezeichnete  schlitzartige Fenster in der Wand der Mutter  hinein.  



  Wie bereits erläutert, lässt sich eine solche  Mutter leicht auf den Bolzen aufschrauben,  während ein     unbeabsichtiges    Rückdrehen der  Mutter durch die     Festklemmung    der Feder  auf dem Bolzen verhindert ist. Will man also  gelegentlich die Mutter abnehmen, dann kann  dies mit dem normalen Schlüssel unter Auf  wand eines grösseren Drehmomentes gesche  hen, oder aber man kann dem beweglichen  Ende 6 der Feder eine kleine Verschiebung  in einem die Feder weitenden Sinne geben,  um die Mutter mit geringer Kraft abzu  schrauben. In     Fig.    3 ist nur das Ende der  äussern Federwindung radial     abgekröpft    und  in einem niedrigen Schlitz der Mutter ver  ankert.

   Dagegen ist das andere Ende der Fe  der nicht     abgekröpft,    sondern liegt am Bolzen  an. Es erübrigt sich damit auch ein beson  deres Fenster in der Wand der Mutter für die  Lösung der Feder, da diese selbstsperrende  Mutter mit dem normalen Schlüssel abge  schraubt werden kann. Es kann unter Um  ständen vorteilhaft sein, diese Sicherung  nicht an der Hauptmutter, sondern an einer  diese sichernden Gegenmutter vorzusehen.  Als Material für die Feder empfiehlt es sich,  nichtrostenden Stahl zu verwenden.  



  Die beschriebene Einrichtung besitzt nur  metallische Teile, die zu einer in sich ge  schlossenen Einheit zusammengesetzt sind.  Hohe Temperaturen und wechselnde Erwär-         mungen    haben keinen Einfluss auf die Wirk  samkeit der Einrichtung. Die Herstellung  der Mutter ist einfach und äusserst billig, zu  mal eine Serienfabrikation ohne weiteres  möglich ist.



  Self-locking screw nut. In a known type of self-locking of nuts one used a helical spring anchored at one end in the nut, which snuggled tightly to the bolt thread. When unscrewing the nut, the bolt exerted a torque on the spring in the loosening sense, so that the spring did not offer any significant resistance to the rotation of the nut; when unscrewing the nut, on the other hand, a tensile torque was exerted on the spring in the exciting sense, so that the reverse rotation the nut is prevented by the spring clamped on the bolt.

   In these devices, coil springs with many coils (three or more) have always been used, which have various disadvantages which prevented the introduction of these fuses. The high number of turns of the spring required the space of a correspondingly large number of threads when the spring was inserted into a bore in the nut, so that the nut had to be increased considerably in the axial direction in order to still obtain the minimum permissible thread number.

   Fer ner but it was not possible to unscrew a nut secured with a multi-thread spring without special facilities for relaxing BEZW. Loosen the spring before watching. Either the anchoring of the spring with the nut was loosened, or a thrust in the loosening sense was exerted on the free end of the Fe with the help of pins or special keys in order to be able to unscrew the nut. All these circumstances prevented the introduction of this fuse in practice.



  In order to avoid this disadvantage, one has already used catchy helical springs with a cross-section (triangular steel) adapted to the thread profile. A disadvantage of this backup, however, is the great rigidity of this short and very hard spring which, with the necessary preload, places high demands on the bolt material and attacks the thread of the bolt when the nut is screwed on and off frequently.

   Because of its shortness, the spring also requires a special guide in the nut, which therefore has a relatively complicated and expensive design.



  The various disadvantages of the well-th fuses can be avoided according to the invention if the spring is expediently made of round wire and has so fewer turns than the security of the lock allows. It has been shown that a helical spring with a number of turns lying between the values 1 and 2 exerts a locking effect that is sufficient for practical purposes and has the following advantages.

   Firstly, the space that the spring requires in the axial direction is approximately equal to the height of only two threads on the bolt, so that with a corresponding hole in the nut to accommodate the spring, the remaining threads for the screw connection even of a normal nut with the bolt are still sufficient. Secondly, with this small number of spring coils it is possible to unscrew the nut with the normal wrench with a correspondingly larger torque, without causing excessive bending and permanent deformation of the spring. Even repeated unscrewing does not change the nut, and it retains its self-locking property unchanged.

   You can, to make unscrewing the nut easier, give one end of the spring a radial position by bend and tension the spring ent by external pressure on this end, but since this relief is not necessary with this short spring length such a bend of this end of the spring is omitted, so that this end rests firmly on the bolt. It is only advantageous to slightly bend the outermost part of this end to avoid scratches on the bolt.



  The subject of the invention is thus a self-locking screw nut in which the thread cut into the material of the nut is attached to at least one side by a helical spring inserted into an axial bore of the nut with a pitch equal to the nut thread, the number of turns between the values of 1 and 2 and the coil diameter is dimensioned so that the bolt expands and tensions the spring somewhat when the nut is screwed on, the end of the spring further away from the support side of the nut being anchored in the nut, while the other end is free to it can be moved.



  It has been shown that the most favorable conditions result for a spring in which the number of turns = 1.5. This Windungszabl gives an excellent locking effect and at the same time the possibility of opening and closing the nut with the normal key. Furthermore, little space is required for them in the mother. The helical spring can be inserted into a hole in the nut or lock nut on the face facing away from the mother's support surface or on the side facing her. In any case, the end of the helical spring that is further away from the support surface must be anchored in the nut.

   In order to achieve this, the spring end can, for example, be lifted into a hole provided in the mother wall or inserted into a slot milled into the upper edge of the nut. This releasable anchoring forces the spring to participate in the rotation of the nut. The spring end can, however, also be firmly connected to the nut. For this purpose, jamming, riveting, welding, soldering, in short all known measures by means of which two metallic bodies are firmly connected to one another, are possible.



  Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 3. 1 and 2 show a nut in which the hole in the nut serving to receive the helical spring is on the side facing the bolt head.

       Fig. 3, however, represents the case that it is on the side facing away from the bolt head of the courage ter. In the figures, 1 means the screw nut, 2 the bolt, 3 the coil spring, 4 the axial bore in the nut into which the spring 3 is inserted. 5 is the end of the spring 3, 6 which is firmly connected to the nut and which is radially positioned by a bend, the freely movable end of the spring 3.



  In FIGS. 1 and 2, the movable end 6 of the spring is also radially bent, and this end protrudes into the slot-like window designated by 7 in the wall of the nut.



  As already explained, such a nut can easily be screwed onto the bolt, while unintentional turning back of the nut is prevented by the clamping of the spring on the bolt. So if you want to occasionally remove the nut, then this can be done with the normal wrench with a larger torque, or you can give the movable end 6 of the spring a small shift in a spring-widening sense to the mother with less Unscrew force. In Fig. 3 only the end of the outer spring coil is bent radially and anchored ver in a low slot of the nut.

   In contrast, the other end of the Fe is not bent, but rests on the bolt. There is therefore no need for a special window in the wall of the nut for releasing the spring, since this self-locking nut can be unscrewed with the normal key. It may be advantageous in order not to provide this fuse on the main nut, but on a lock nut that secures it. It is recommended to use stainless steel as the material for the spring.



  The device described has only metallic parts that are assembled into a self-contained unit. High temperatures and fluctuating warming have no influence on the effectiveness of the device. The production of the nut is simple and extremely cheap, especially since series production is easily possible.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Selbstsperrende Schraubenmutter, dadurch gekennzeichnet, dass sich an das in das Mate rial der Mutter eingeschnittene Gewinde mindestens nach einer Seite eine in eine axiale Bohrung der Mutter eingelegte Schrauben feder mit einer dem Muttergewinde gleichen Steigung ansetzt, deren Anzahl Windungs- gänge zwischen den Werten 1 und 2 liegt und deren Windungsdurchmesser so bemessen ist, dass der Bolzen beim Aufschrauben der Mutter die Feder weitet und spannt, wobei das von der Auflageseite der Mutter entfern tere Ende der Feder in der Mutter verankert ist, während das andere Ende zu ihr frei be wegt werden kann. PATENT CLAIM: Self-locking screw nut, characterized in that at least one side of the thread cut into the mate rial of the nut attaches a helical spring inserted into an axial bore of the nut with a pitch equal to the nut thread, the number of turns between the values 1 and 2 and the coil diameter is dimensioned so that the bolt expands and tensions the spring when the nut is screwed on, the end of the spring distant from the support side of the nut being anchored in the nut, while the other end is free to it can be turned away. ÜNTERANSPRüCHE 1. Schraubenmutter nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Windungsgänge der Schraubenfeder =1,5 ist. 2. Schraubenmutter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Auflageseite der Mutter entferntere Ende der Feder mit der Mutter derart fest ver bunden ist, dass beide Teile ein zusammen hängendes einheitliches Gebilde darstellen. SUB-CLAIMS 1. Nut according to claim. characterized in that the number of turns of the helical spring = 1.5. 2. Nut according to claim, characterized in that the end of the spring which is further away from the support side of the nut is connected to the nut in such a way that both parts represent a coherent unitary structure. 3. Schraubenmutter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Mutter verankerte Ende der Schrauben feder durch Abkröpfung radial gestellt ist und das andere Ende der Schraubenfeder nur soweit nach aussen abgebogen ist, dass es auch bei aufgeschraubter Mutter die Wand der Bohrung nicht berührt. 3. Nut according to claim, characterized in that the end of the helical spring anchored in the nut is made radially by a bend and the other end of the helical spring is only bent outward so far that it does not touch the wall of the bore even when the nut is screwed on.
CH204316D 1938-08-12 1938-08-12 Self-locking screw nut. CH204316A (en)

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CH204316D CH204316A (en) 1938-08-12 1938-08-12 Self-locking screw nut.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3023696A (en) * 1959-03-13 1962-03-06 Toledo Scale Corp Printer keyboard

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3023696A (en) * 1959-03-13 1962-03-06 Toledo Scale Corp Printer keyboard

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