Sicherung für Schraubverhindungen Die Erfindung betrifft eine Sicherung für Schraubverbindungen zwischen einem Schrau benschaft und einem ein Muttergewinde auf weisenden Element. Die Erfindung ist gekenn zeichnet durch einen Spreizkörper, der keil artig in eine Ausnehmung des mit dem Mut tergewinde verschraubten Endes des Schrau- benschaftes unter dem Einfluss einer in Achs richtung des Schaftes wirkenden Druckkraft gepresst ist, derart, dass mindestens Teile der Endpartie des Gewindes am Schraubenschaft unter quer zur Achse des Schraubenschaftes wirkenden Druckkräften auf dem Mutterge winde aufliegen.
Zweckmässig kann der Spreizkörper als konischer Rotationskörper ausgebildet sein, wobei die zur Auflage auf den Spreizkörper kommende Wandfläche der Ausnehmung im Schraubenschaft durch eine konische Rota tionsfläche gebildet ist, die bei noch nicht durch den Spreizkörper deformiertem Zu stand einen etwas geringeren Anzug als der Spreizkörper aufweist.
Zweckmässig kann der Spreizkörper eine höhere Oberflächenhärte als diejenige der Wand der Ausnehmung im Schraubenschaft aufweisen, das heisst, er kann bei aus Stahl bestehenden Schraubenschäften zum Beispiel aus Gusseisen bestehen, oder aber eine ge härtete Oberfläche aufweisen, wenn er des gleichen aus Stahl besteht.
Der Spreizkörper kann unter Umständen zweckmässig einen mit Aussengewinde ver- sehenen Ansatz aufweisen und in ein Ge windeloch im Innern des Schraubenschaftes eingeschraubt sein. Bei Sicherungen für Stift schrauben kann der Spreizkörper vorteilhaft einen Ansatz aufweisen, der sich auf dein Boden des Gewindeloches für die Stift schraube abstützt. Hierbei kann die zurAbstüt- zung auf dein Boden des Gewindeloches kom mende Fläche des Ansatzes eine die Ober flächenreibung vergrössernde Beschaffenheit aufweisen.
Die Erfindung und weitere mit ihr zu sammenhängende Merkmale sind nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 das zur Aufnahme eines Spreiz- körpers vorbereitete _ Schaftende einer Stift schraube, Fig.2 den zugehörigen Spreizkörper, Fig.3 eine die Teile nach Fig.1 und 2 aufweisende Schraubverbindung,
Fig.4 eine gegenüber Fig.1 und 2 ab geänderte Ausführungsform des Spreizkörpers und der zu seiner Aufnahme dienenden Aus- nehmung im Schaftende einer Stiftschraube, Fig.5 eine Schraubverbindung mit einem als Kugel äusgebil'deten Spreizkörper, Fig. 6 eine Ausführungsform einer Schraubverbindung mit durchgehender Kopf schraube und in den Schraubenschaft einge schraubtem Spreizkörper,
Fig.7 die in Pig.@ dargestellte Ausfüh rungsform eines Spreizkörpers, jedoch mit besonderer Ausbildung der zur Auflage auf dem Boden eines Gewindeloches kommenden Oberfläche, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie I-I \des in Fig. 7 dargestellten Spreizkörpers und Fig.9 eine besondere Ausbildung des Bodens eines Gewindeloches.
Gleiche Teile sind in sämtlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die zum Einschrauben in ein Gewinde loch bestimmte Stiftschraube 1 besitzt in dem mit einem Muttergewinde zu verschrauben den Ende eine Ausnehmung 2, welche durch eine konische Rotationsfläche gebildet wird. Die Ausnehmung kann zum Beispiel mittels spanabhebender Bearbeitung erzeugt sein und geht an ihrer engsten Stelle in die Zentrier- bohrtmg über.
Die Ausnehmung dient zur Aufnahme des in Fig. 2 dargestellten Spreiz- körpers 3, welcher aus dem mit gleichem Anzug wie die Ausnehmung 2 ausgebildeten konischen Spreizzapfen 4 und einem den zy linderförmigen Teil 5 und den kegelstumpr- förmigen Teil 6 aufweisenden Ansatz besteht.
Fig.3 zeigt die in den Fig.1 und 2 darge stellten Teile bei hergestellter Schraubverbin dung zwischen der Stiftschraube 1 und dem ein Muttergewinde in Form des Gewinde loches 7 aufweisenden Element B. Die Ver bindung wird so hergestellt, dass der Spreiz- körper 3 entweder auf den Boden des Ge windeloches gesetzt oder mit seinem Zapfen teil in die Ausnehmung 2 gesteckt wird, wor auf die Stiftschraube 1 mit Hilfe eines übli chen Stiftsetzers in das Gewindeloch ge schraubt und fest angezogen wird.
Sobald beim Einschrauben der Stiftschraube der Spreiz- körper einerseits auf der Wand der Ausneh- mung 2 und anderseits mit seinem Ansatzteil 6 auf dem Boden des Gewindeloches 7 zur Auf lage kommt, wird beim weiteren Anziehen der Stiftschraube der Spreizkörper unter dem Einfluss einer in Achsrichtung des Schrauben schaftes wirkenden Druckkraft keilartig in die Ausnehmung 2 gepresst:
Damit entstehen quer zur Achse des Schraubenschaftes wir kende, vom Spreizzapfen 4 auf die Wand der Ausnehmung 2 ausgeübte Druckkräfte, die ein etwa dem Spiel zwischen Schraubenge winde 9 und Muttergewinde 7 entsprechende Aufweitung des Schaftendes herbeiführen. Unter dem Einfluss dieser Druckkräfte und der geschilderten Aufweitung des Schaftendes kommt die Endpartie des Gewindes am Schraubenschaft unter Druck zur Auflage auf den entsprechenden Schraubengängen des Muttergewindes im Element B.
Hieraus resul tiert eine beträchtlich erhöhte Reibung zwi schen Muttergewinde und Schraubengewinde, welche beim Lösen der Verbindung durch ein entsprechend grösseres, auf die Stiftschraube auszuübendes Drehmoment überwunden wer den muss. Der Spreizkörper 3 bildet deshalb in Verbindung mit der geschilderten Ausbil dung der Stiftschraube eine wirksame Siche rung gegen eine Lockerung der Verbindung zwischen Schraube und Element B. Mit einer solchen Lockerung muss bei gewöhnlichen Schraubverbindungen ohne die geschilderte Sicherung ohne weiteres gerechnet werden.
Die Erfahrung zeigt, dass beim Auftreten von Erschütterungen oder wenn die in Achsrich tung des Schraubenschaftes wirkende Bela stung ihre Richtung wechselt, die Selbsthem mung der Verbindung keine genügende Si cherheit gegen Lockerung bietet.
Fig. 4 zeigt ein gegenüber der Ausfüh rungsform nach den Fig.1 bis 3 in dem Sinn abgeändertes Ausführungsbeispiel, dass die zur Auflage auf dem Spreizkörper kommende Wand der Ausnehmung 2! im Schaft der Stift schraube 1 durch eine konische Rotations- fläche gebildet wird, die einen etwas gerin geren Anzug als der Spreizkörper aufweist.
So besitzt die durch eine Kegelfläche gebil dete Mantelfläche der Ausnehmung 2. vor Herstellung der Schraubverbindung einen Öffnungswinkel a, der etwas kleiner ist als der Öffnungswinkel ss der die Mantelfläche des Zapfens 4 bildenden Kegelfläche. Insbe sondere ist der Winkel ss im gezeichneten Aus führungsbeispiel etwa gleich gross wie der Öffnungswinkel a der Ausnehmung nach der durch den Spreizzapfen erzwungenen Auf weitung des Schaftendes der Schraube bei hergestellter Verbindung.
Diese Deformation ist durch die strichpunktierten Linien 16 an gedeutet, und zwar der Deutlichkeit halber in stark übertriebenem Masse. Die geschil derte Formgebung von Ausnehmung 2 und Spreizkörper 3 besitzt den Vorteil einer guten Verteilung der durch Biegemomente im Schaftende hervorgerufenen Spannungen bei eingepresstem Spreizkörper.
Die Ausbildung des Spreizkörpers ist nicht auf die in den Fig. 2 bis 4 geschilderten Aus führungsformen beschränkt. Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich nach Fig. ä, wo der Spreizkörper durch eine Kugel 10 ge bildet wird, wobei die zur Abstützung der Kugel dienende Fläche der Ausnehmung 2 im Schraubenschaft der Stiftschraube 1 wie derum als konische Rotationsfläche ausgebil det wird; sie könnte auch eine andere konus- ähnliche Gestalt aufweisen.
Bei hergestellter Verbindung stützt sich die Kugel 10 auf dem Boden des Gewindeloches ab und wird unter dem Einfluss der in Achsrichtung des Schrau benschaftes auf sie wirkenden Druckkraft keil artig in die Ausnehmung gepresst, so dass auch hier die geschilderte Sicherungswirkung entsteht. Gleichzeitig zeigt Fig. 5 eine vorteil hafte Ausbildung des Bodens der Ausneh- mung 2 im Schraubenschaft. So ist zwecks Verminderung einer durch unabgerundete Kanten verursachten Kerbwirkung der Boden durch eine abgerundete Fläche 2' gebildet.
Fig. 6 zeigt eine für durchgehende Kopf schrauben geeignete Ausführungsform der Er findung. Der Spreizkörper 11 besitzt einen mit Aussengewinde versehenen Ansatz 12; der bei hergestellter Verbindung in ein entspre chendes Gewindeloch im Innern des Schrau benschaftes 13 eingeschraubt ist. Nach festem Anziehen des Spreizkörpers werden auch hier Teile der Endpartie des Gewindes am Schrau benschaft unter quer zur Achse des Schaftes wirkenden Druckkräfte auf das Mutterge winde im Element 17 gepresst.
Wenn trotz guter Sicherheit gegen Locke rung eine verhältnismässig leichte Lösbarkeit der Schraubverbindung erwünscht ist, emp fiehlt es sich, ein Festfressen des Spreizkör- pers auf der Wand der Ausnehmung im Schraubenschaft zu verhindern. Zweckmässig kann dies so erfolgen, dass dafür gesorgt wird, dass der Spreizkörper eine grössere Ober flächenhärte aufweist als die Ausnehmung im Schaft.
So kann beispielsweise bei aus Stahl bestehenden Schraubenschäften der Spreiz- körper aus Gusseisen bestehen,. Oder aber der Spreizkörper kann auch aus Stahl bestehen, jedoch eine gehärtete Oberfläche aufweisen. Um ein Festfressen zu verhindern, empfiehlt es sich in gewissen Fällen, die zur Auflage auf der Wand der Ausnehmung kommende Oberfläche des Spreizkörpers zu schleifen.
Fig. 7 zeigt die Ausführungsform eines Spreizkörpers nach Fig.2, jedoch mit gerif felter Oberfläche des zur Auflage auf dem Boden eines Gewindeloches kommenden An satzteils 14. Fig. 8 zeigt den Spreizkörper im Schnitt nach der Linie 1-I. in . Fig. 7. Die Riffelung 18 dient dazu, die Oberflächenrei bung zwischen dein Boden des Gewindeloches und dem Spreizkörper zu vergrössern und damit eine Drehung des Spreizkörpers beim Anziehen der Stiftschraube zu verhindern.
Diese Massnahme vermag ebenfalls die Gefahr eines Festfressens des Spreizkörpers auf der Wand der Ausnehmung zu vermindern. Zu demselben Zweck kann auch zusätzlich der Boden des Gewindeloches mit einer entspre chenden Riffelung 19 versehen sein, wie dies Fig.9 veranschaulicht.
Die Erfindung ist nicht auf die geschil derten Ausführungsbeispiele beschränkt. So wäre es auch möglich, zwecks Verminderung der zum Aufweiten des Schraubenendes nö tigen Kräfte einen oder mehrere radial ge richtete Schlitze in dem mit der Ausnehmung versehenen Schaftende einer Schraube vorzu sehen. Ferner könnte der Spreizkörper auch aus einem andern Material als Stahl oder Gusseisen bestehen, zum Beispiel aus Messing.
Fuse for screw connections The invention relates to a fuse for screw connections between a screw shank and a nut thread pointing element. The invention is characterized by an expansion body which is pressed like a wedge into a recess of the end of the screw shank screwed to the nut thread under the influence of a compressive force acting in the axial direction of the shank, such that at least parts of the end section of the thread on The screw shaft rests on the nut thread under compressive forces acting transversely to the axis of the screw shaft.
The expansion body can expediently be designed as a conical body of revolution, the wall surface of the recess in the screw shaft coming to rest on the expansion body being formed by a conical rotation surface which, when not yet deformed by the expansion body, has a slightly lower tightening than the expansion body.
The expansion body can expediently have a higher surface hardness than that of the wall of the recess in the screw shaft, that is, it can consist of cast iron for screw shafts made of steel, for example, or have a hardened surface if it is made of steel.
Under certain circumstances, the expansion body can expediently have an attachment provided with an external thread and be screwed into a threaded hole in the interior of the screw shaft. In the case of fuses for pin screws, the expansion body can advantageously have an approach that is supported on your bottom of the threaded hole for the pin screw. In this case, the surface of the attachment that comes to support the bottom of the threaded hole can have a texture that increases the surface friction.
The invention and other features related to it are explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. 1 shows the shaft end of a pin screw prepared for receiving an expansion body, FIG. 2 the associated expansion body, FIG. 3 a screw connection having the parts according to FIGS. 1 and 2,
4 shows an embodiment of the expansion body modified compared to FIGS. 1 and 2 and the recess in the shaft end of a stud screw serving to accommodate it, FIG. 5 shows a screw connection with an expansion body designed as a ball, FIG. 6 shows an embodiment of a screw connection with continuous head screw and expansion body screwed into the screw shaft,
7 shows the embodiment of an expansion body shown in Pig. @, But with a special design of the surface coming to rest on the bottom of a threaded hole, FIG. 8 shows a section along the line II \ of the expansion body shown in FIG. 7 and FIG a special design of the bottom of a threaded hole.
The same parts are provided with the same reference symbols in all figures.
The stud screw 1 intended for screwing into a threaded hole has a recess 2 which is formed by a conical surface of revolution in the end to be screwed with a nut thread. The recess can be produced, for example, by machining and merges into the centering bore at its narrowest point.
The recess serves to accommodate the expansion body 3 shown in FIG. 2, which consists of the conical expansion pin 4, which is designed with the same tightening as the recess 2, and an attachment having the cylindrical part 5 and the truncated cone-shaped part 6.
3 shows the parts shown in FIGS. 1 and 2 with the screw connection established between the stud 1 and the element B, which has a nut thread in the form of the threaded hole 7. The connection is made so that the expansion body 3 either set on the bottom of the Ge thread hole or with its pin part is inserted into the recess 2, what on the stud 1 with the help of a übli chen pin setter is screwed into the threaded hole ge and tightened.
As soon as the spreader body comes to rest on the wall of the recess 2 on the one hand and its attachment part 6 on the bottom of the threaded hole 7 on the other when the stud screw is screwed in, when the stud screw is tightened further, the expansion body is under the influence of an axial direction of the The compressive force acting on the screw shaft is pressed into recess 2 like a wedge:
This creates transversely to the axis of the screw shaft we kende, exerted by the expanding pin 4 on the wall of the recess 2 compressive forces that cause an approximately the game between screw thread 9 and nut thread 7 corresponding expansion of the shaft end. Under the influence of these compressive forces and the described expansion of the shaft end, the end section of the thread on the screw shaft comes to rest under pressure on the corresponding screw threads of the nut thread in element B.
This results in a considerably increased friction between the nut thread and screw thread, which when loosening the connection must be overcome by a correspondingly larger torque to be exerted on the stud screw. The expansion body 3 therefore forms, in conjunction with the described formation of the stud screw, an effective safeguard against loosening of the connection between screw and element B. Such loosening must be expected with ordinary screw connections without the safeguarding described.
Experience shows that when vibrations occur or when the load acting in the axial direction of the screw shaft changes direction, the self-locking of the connection does not offer sufficient security against loosening.
Fig. 4 shows a compared to the Ausfüh approximately form according to Figures 1 to 3 modified in the sense that the wall of the recess 2 coming to rest on the expansion body! is formed in the shaft of the stud screw 1 by a conical surface of revolution, which has a somewhat smaller tightening than the expansion body.
Thus, the circumferential surface of the recess 2 formed by a conical surface has an opening angle a which is slightly smaller than the opening angle ss of the conical surface forming the circumferential surface of the pin 4 before the screw connection is made. In particular, the angle ss in the illustrated exemplary embodiment is approximately the same size as the opening angle a of the recess after the expansion of the shaft end of the screw forced by the expansion pin when the connection is established.
This deformation is indicated by the dash-dotted lines 16, for the sake of clarity in a greatly exaggerated measure. The shielded shape of recess 2 and expansion body 3 has the advantage of a good distribution of the stresses caused by bending moments in the shaft end when the expansion body is pressed in.
The formation of the expansion body is not limited to the implementation forms shown in FIGS. 2 to 4. A particularly simple arrangement is shown in Fig. Ä, where the expansion body is formed by a ball 10 ge, the surface of the recess 2 serving to support the ball in the screw shaft of the stud 1 as turn as a conical surface of rotation is ausgebil det; it could also have another cone-like shape.
When the connection is established, the ball 10 is supported on the bottom of the threaded hole and is pressed into the recess in a wedge-like manner under the influence of the compressive force acting on it in the axial direction of the screw, so that the described locking effect is also created here. At the same time, FIG. 5 shows an advantageous design of the bottom of the recess 2 in the screw shaft. For the purpose of reducing a notch effect caused by non-rounded edges, the bottom is formed by a rounded surface 2 '.
Fig. 6 shows a suitable embodiment of the invention for continuous head screws. The expansion body 11 has an extension 12 provided with an external thread; when the connection is made in a corre sponding threaded hole inside the screw shaft 13 is screwed. After firmly tightening the expansion body, parts of the end portion of the thread on the screw shaft are pressed onto the thread nut 17 in the element 17 under pressure forces acting transversely to the axis of the shaft.
If, despite good security against loosening, relatively easy releasability of the screw connection is desired, it is advisable to prevent the expansion body from seizing up on the wall of the recess in the screw shaft. This can expediently be done in such a way that it is ensured that the expansion body has a greater surface hardness than the recess in the shaft.
For example, in the case of screw shafts made of steel, the expansion body can be made of cast iron. Or the expansion body can also consist of steel, but have a hardened surface. In order to prevent seizing, it is advisable in certain cases to grind the surface of the expansion body coming to rest on the wall of the recess.
Fig. 7 shows the embodiment of an expansion body according to Figure 2, but with a grooved surface of the coming to rest on the bottom of a threaded hole to set part 14. Fig. 8 shows the expansion body in section along the line 1-I. in . Fig. 7. The corrugation 18 serves to increase the surface friction between the bottom of the threaded hole and the expansion body and thus prevent rotation of the expansion body when the stud screw is tightened.
This measure can also reduce the risk of the expansion body seizing on the wall of the recess. For the same purpose, the bottom of the threaded hole can also be provided with a corre sponding corrugation 19, as Fig.9 illustrates.
The invention is not limited to the examples shown. It would also be possible to provide one or more radially aligned slots in the shaft end of a screw provided with the recess in order to reduce the forces required to expand the screw end. Furthermore, the expansion body could also consist of a material other than steel or cast iron, for example brass.