DE10052566A1 - Vorrichtung zum Sichern einer Schraubenverbindung - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Sichern einer Schraubverbindung zwischen mindestens zwei zu verbindenden Bauteilen (1 bis 3), von denen mindestens ein Bauteil (2; 3) mit einer Durchgangsbohrung (4) für ein Schraubenelement (5) versehen ist, welche eine zylindrische Senkung (9A; 9B) zur Aufnahme eines Schraubenkopfes (6) des Schraubenelementes (5) oder einer zugeordneten Schraubenmutter (7) aufweist, wobei in den durch die Senkung (9A; 9B) einerseits und den Schraubenkopf (6) bzw. die Schraubenmutter (7) andererseits gebildeten Ringspalt ein zumindest gegen die Wandung der Senkung (9A; 9B) drückendes, im Querschnitt im wesentlichen C-förmiges Federelement (10A; 10B) angeordnet ist, welches an der der Öffnung der Senkung (9A; 9B) zugewandten Stirnseite einen zumindest teilweise entlang des Umfangs angeordneten und nach radial innen abgewinkelten Randbereich aufweist, um ein Verlieren des Schraubenelementes (5) zu verhindern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sichern einer Schraubverbindung zwischen mindestens zwei zu verbindenden Bauteilen, von denen mindestens ein Bauteil mit einer Durchgangsbohrung für ein Schraubenelement versehen ist, welche eine zylindrische Senkung zur Aufnahme eines Schraubenkopfes des Schraubenelements oder einer Schraubenmutter aufweist.

In bestimmten Anwendungsfällen ist es wünschenswert, wenn der Schraubenkopf eines Schraubenelements oder einer Schraubenmutter derart innerhalb einer Senkung der das Schraubenelement aufnehmenden Bohrung untergebracht ist, dass keine Verschraubungsteile über die Oberfläche des Bauteils hervorstehen.

Beispielsweise auf dem Gebiet des Schienenfahrzeugbaus werden auf diese Weise Brems­ scheiben beidseits eines Schienenrades als Trägerelement lösbar befestigt. Hierzu sind an der Seitenfläche des Schienenrades in gleichen radialen Abständen zu der Radachse mehrere, entlang einer Umfangslinie äquidistant angeordnete Durchgangsbohrungen vorgesehen, die mit Durchgangsbohrungen an den beiden ringförmigen Radbremsscheiben in fluchtende Übereinstimmung bringbar sind, so dass hierüber eine Schraubverbindung zwischen den drei zu verbindenden Bauteilen herstellbar ist. Durch diese lösbare Befestigung ist im Wartungs­ fall ein leichter Austausch verschlissener Radbremsscheiben möglich.

Damit die Verschraubungsteile, sprich Schraubenkopf und Schraubenmutter, nicht mit den Bremsbelägen in Kontakt kommen, sind diese innerhalb zylindrischer Senkungen beidseits der Durchgangsbohrung untergebracht. Auf diese Weise wird eine Beschädigung der Brems­ beläge oder der Verschraubungsteile vermieden. Um eine maximale Reibfläche an der Rad­ bremsscheibe zu erzielen und die Bruchfestigkeit der Bremsscheiben nicht zu beeinträchtigen, sind die Schraubenelemente sowie die zugeordneten Senkungen der Durchgangsbohrungen mit möglichst geringem Durchmesser auszuführen. Andererseits darf ein Mindestdurchmesser für die Schraubenelemente nicht unterschritten werden, um die erforderliche Sicherheit der Schraubverbindung zu gewährleisten.

Trotz derartig beengter Platzverhältnisse ist es sinnvoll, die Schraubverbindung mit Mitteln gegen ein ungewolltes Lösen und gegen Verlieren zu versehen.

Aus dem "Taschenbuch für den Maschinenbau" (DUBBEL, 16. Auflage, Abschnitt G 39, Kapitel 1. 7.8f) gehen verschiedene Arten von Mitteln zum Sichern einer Schraubverbindung hervor. Als spezielle Verliersicherung für Schraubenelemente eignen sich insbesondere form­ schlüssige Elemente, die eine relative Bewegung der Schraubenmutter zum Schraubenelement verhindern. So sind Sicherungsbleche mit mindestens einer Innen- oder Außennase bekannt, die nach Anziehen der Schraubenmutter durch Umbiegen eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schraubenmutter und dem Bauteil oder dem Schraubenelement herstellt. Im eingangs beschriebenen Anwendungsfall ist ein derartiges Sicherungsblech mit Innen- oder Außennase wegen der beengten Platzverhältnisse innerhalb einer Senkung nicht einsetzbar.

Weiterhin sind Kronenmuttern bekannt, die in Verbindung mit einem durch den Endbereich eines Schraubenelements gesteckten und anschließend umgebogenen Splint als Verlier­ sicherung zur Anwendung kommen können. Gleichwohl unterliegt der Einsatz von Kronen­ muttern mit Splint innerhalb einer Senkung erheblichen Montageschwierigkeiten.

Ferner sind auch kraftschlüssige Elemente - wie beispielsweise selbstsichernde Muttern - als Verliersicherung für Schraubenmuttern geeignet. Bei selbstsichernden Muttern wird ein hoher Reibschluß zwischen dem Gewinde der Schraubenmutter und dem des Schraubenelements er­ zeugt, so dass ein selbsttätiges Lösen der Schraubenmutter erschwert ist. Dieses wird ent­ weder durch eine elastische Einlage aus Kunststoff oder durch eine Verengung der letzten Ge­ windegänge der Schraubenmutter oder auf andere Weise bewirkt. Selbstsichernde Muttern sind jedoch nur einmalig verwendbar, können eine Beschädigung des Gewindes des Schraubenelementes verursachen und sind relativ aufwendig in der Herstellung.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Sichern einer Schraubverbindung zu schaffen, die auf einfache Weise einen innerhalb einer Senkung unter­ gebrachten Schraubenkopf oder eine Schraubenmutter zuverlässig sichert.

Die Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhän­ gigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass in den durch die Senkung einerseits und den Schraubenkopf bzw. der Schraubenmutter andererseits gebildeten Ringspalt ein zumin­ dest gegen die Wandung der Senkung drückendes, im Querschnitt im wesentlichen C- förmiges Federelement angeordnet ist, welches an der der Öffnung der Senkung zugewandten Stirnseite einen zumindest teilweise entlang des Umfangs angeordneten, nach Radial innen abgewinkelten Randbereich aufweist, um ein Verlieren des Schraubenelements zu verhindern. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass zum Sichern der Schraubverbindung keine konstruk­ tiven Änderungen an dem die Senkung aufweisenden Bauteil oder am Schraubenkopf bzw. an der Schraubenmutter erforderlich sind. Die Montage des C-förmigen Federelementes erfolgt in einfacher Weise durch Zusammendrücken des Federelementes, um dessen Querschnitt mit dem Ringspalt in Übereinstimmung zu bringen. Anschließend wird das Federelement in den Ringspalt eingedrückt, bis der abgewinkelte Randbereich auf den Schraubenkopf bzw. der Schraubenmutter aufliegt. Aufgrund der Federwirkung drückt sich das C-förmige Feder­ element einerseits an die Wandung der Senkung und andererseits an die Wandung des Schraubenkopfes bzw. der Mutter an, so dass zwischen dem Federelement und der Senkung eine kraftschlüssige Verbindung entsteht. Der nach Radial innen abgewinkelte Randbereich verhindert dabei, dass der Schraubenkopf einer sich lösenden Schraube oder eine auf ein Schraubenelement aufgeschraubte Schraubenmutter durch schrittweise Drehbewegung sich lösen und aus der Senkung gelangen kann. Diese Art von Verliersicherung beeinträchtigt nicht die Schraubverbindung und ist einfach montierbar. Bereits bestehende Schraubverbin­ dungen können mit dem C-förmigen Federelement auf einfache Weise nachgerüstet werden. Der korrekte Zustand einer Schraubverbindung kann durch eine einfache Sichtkontrolle beur­ teilt werden. Das C-förmige Federelement behindert nicht ein werkzeugunterstütztes Lösen der Schraubverbindung, da der Eingriff des Werkzeugs nicht durch das Federelement behindert wird. Das Federelement wird somit beim Lösen der Schraubverbindung durch Überwinden des zwischen dem Federelement und der Wandung der Senkung bestehenden Kraftschlusses über die Einwirkung des Werkzeuges automatisch mit entfernt.

Vorzugsweise beträgt der Umschlingungswinkel des C-förmigen Federelementes um den Schraubenkopf bzw. die Schraubenmutter zwischen 180° bis 360°. In diesem Winkelbereich ist ein wirkungsvolles Andrücken des Federelementes an die Wandung der Senkung bzw. der Mutter gewährleistet, so dass ein hinreichender Kraftschluß herstellbar ist. Eine Erhöhung der Haltekraft des Federelementes innerhalb der Senkung kann dadurch erzielt werden, dass die C-förmige Gestalt des Federelementes durch polygonartige oder durch eine wellenform­ ergebene Abschnitte ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme kann das Federelement nicht allein an die Wandung der Senkung zur Anlage gebracht werden, sondern auch am Schraubenkopf bzw. an der Schraubenmutter. Hierdurch wird eine zusätzliche Verspannkraft erzeugt, die eine selbsttätige Lösebewegung des Schraubenelementes erschwert.

Eine weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass im Falle einer Ausbil­ dung des C-förmigen Federelementes mit polygonartigen Abschnitten diese zumindest teil­ weise mit widerhakenartig wirkenden Ausklappungen versehen sind. Die Ausklappungen können durch Stanzen hergestellt werden und erhöhen die Herausziehkraft des Feder­ elementes aus der Senkung und damit die Sicherungswirkung.

Der abgewinkelte Randbereich am Federelement kann durchgehend oder aus mehreren Einzellaschen bestehend ausgebildet sein. Besteht der abgewinkelte Randbereich aus mehreren Einzellaschen, so sind diese vorzugsweise als Fortbildungen der polygonartigen Abschnitte ausgestaltet, so dass die Fertigung des C-förmigen Federelements aus einem Federstahlblech allein durch die Arbeitsschritte Stanzen und Biegeumformen erfolgen kann.

Als ein mit dem Federelement zu sicherndes Schraubenelement eignet sich insbesondere eine Innensechskantschraube mit zylindrischem Schraubenkopf Eine mit dem Federelement zu sichernde Schraubenmutter weist ebenfalls vorzugsweise eine zylinderförmige Gestalt auf, wobei stirnflächenseitig an der Schraubenmutter eine geeignete Ausnehmung für den form­ schlüssigen Eingriff eines Schraubendreherwerkzeugs vorgesehen werden kann.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch drei mittels einer Verschraubung verbundener Bauteile mit einem erfindungsgemäßen Federelement als Verliersicherung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Federelement in einer ersten Ausführungsform mit eine Wellenform ergebenden Abschnitten;

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Federelement in einer zweiten Ausführungsform mit polygonartigen Abschnitten; und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Federelementes nach Fig. 2 mit widerhakenartig wirkenden Ausklappungen.

Gemäß Fig. 1 sind beidseits eines als Schienenrad ausgebildeten (hier nur teilweise gezeigten) Bauteils 1 zwei weitere Bauteile 2 und 3 in Form von Radbremsscheiben angeordnet. Durch alle Bauteile 1 bis 3 verläuft eine Durchgangsbohrung 4, durch die sich ein Schraubenelement 5 in Form einer Innensechskantschraube mit zylindrischem Schraubenkopf 6 erstreckt. Das Schraubenelement 5 ist einseitig mit einer Schraubenmutter 7 versehen. Eine stirnflächenseitige Ausnehmung 8 an der Schraubenmutter 7 dient dem Eingriff eines nicht weiter dargestellten Schraubendreherwerkzeuges, um die Schraubenmutter 7 festzuziehen bzw. zu lösen.

Die Durchgangsbohrung 4 ist endseitig im Bauteil 2 sowie im Bauteil 3 mit einer Senkung 9 A bzw. 9B versehen. Die Senkung 9A dient der Aufnahme des Schraubenkopfes 6; die Senkung 9B dient der Aufnahme der Schraubenmutter 7. In den durch die Senkungen 9A und 9B einer­ seits und den Schraubenkopf 6 bzw. der Schraubenmutter 7 andererseits gebildeten Ringspalt ist ein gegen die Wandung der Senkung 9A bzw. 9B drückendes und im Querschnitt gesehen, im wesentlichen C-förmiges Federelement 10A bzw. 10B angeordnet, um ein Verlieren des Schraubenelementes 5 bzw. der Schraubenmutter 7 zu verhindern.

Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist das in seiner Grundgestalt C-förmige Federelement 10' wellenförmig ausgebildet. Mit dem Federelement 10' ist ein Umschlin­ gungswinkel von ca. 270° gegeben. Der abgewinkelte Randbereich des Federelementes 10' ist aus mehreren Einzellaschen 11 gebildet.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Federelementes 10" weist eine C- förmige Gestalt auf, die durch mehrere polygonartige Abschnitte 12 ausgebildet ist. Auch hier besteht der abgewinkelte Randbereich aus mehreren Einzellaschen 11 zum Halten des Schraubenelementes 5 oder der Schraubenmutter 7.

Das aus polygonartigen Abschnitten gestaltete Federelement 10" ist mit widerhakenartig wirkenden Ausklappungen 13 zur Erhöhung der Festhaltekraft (der hier nicht weiter darge­ stellten) Senkung der Durchgangsbohrung versehen. Die widerhakenartigen Ausklappungen 13 sind an jedem der polygonartigen Abschnitte 12 des Federelements 10" vorgesehen.

Zur Montage des C-förmigen Federelements 10 ist eine Montagezange oder dergleichen vorgesehen, mit der das Federelement 10 auf einen kleineren Durchmesser vorgespannt wird. Anschließend wird das Federelement 10 mit Hilfe eines Dorns oder eines anderen geeigneten Hilfsmittels in den durch die Senkung einerseits und den Schraubenkopf bzw. der Schrauben­ mutter andererseits gebildeten Ringspalt eingeschlagen. Die Spreizkraft des eingesetzten Federelements bewirkt einen Kraftschluß mit der Wandung der Senkung. Der nach Radial innen - vorzugsweise um 90° - abgewinkelte Randbereich umgreift in montiertem Zustand die Schraubenmutter bzw. den Schraubenkopf, so dass ein Herausfallen des lockeren Schraubenelementes wirksam verhindert wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf den vorstehend nur exemplarisch beschriebenen Einsatzfall oder die im Ausführungsbeispiel nur vorzugsweise angegebenen Gestaltungsvarianten. Es sind vielmehr auch eine Anzahl von anderen, hier nicht im Detail beschriebenen Abwandlungen denkbar, die im Schutzbereich der Ansprüche liegen. So ist die Erfindung nicht allein beschränkt auf die Art der Verschraubung mittels Durchgangsbohrung. Es ist auch denkbar, eine Verschraubung mit einer Gewindegrundbohrung in einem Bauteil und einer Durchgangsbohrung mit Senkung in einem anderen, hieran zu befestigenden Bauteil vorzusehen.

Weiterhin ist es auch denkbar, als Schraubenelement einen Gewindebolzen zu verwenden, der einseitig mit Schraubenmuttern versehen ist. Das erfindungsgemäße C-förmige Federelement kann bei diesen und weiteren denkbaren Ausgestaltungsformen einer Schraubverbindung zum Einsatz kommen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Bauteil (Schienenrad)

2

Bauteil (Radbremsscheibe)

3

Bauteil (Radbremsscheibe)

4

Durchgangsbohrung

5

Schraubenelement

6

Schraubenkopf

7

Schraubenmutter

8

Ausnehmung

9

Senkung

10

Federelement

11

Einzellasche

12

Abschnitt, polygonartig

13

Ausklappung

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Sichern einer Schraubverbindung zwischen mindestens zwei zu verbindenden Bauteilen (1 bis 3), von denen mindestens ein Bauteil (2; 3) mit einer Durchgangsbohrung (4) für ein Schraubenelement (5) versehen ist, welche eine zylindrische Senkung (9A; 9B) zur Aufnahme eines Schraubenkopfes (6) des Schraubenelementes (5) oder einer zugeordneten Schraubenmutter (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in den durch die Senkung (9A; 9B) einerseits und den Schraubenkopf (6) bzw. der Schraubenmutter (7) andererseits gebildeten Ringspalt ein zumindest gegen die Wandung der Senkung (9A; 9B) drückendes, im Querschnitt im wesentlichen C-förmiges Federelement (10A; 10B) angeordnet ist, welches an der der Öffnung der Senkung (9A; 9B) zugewandten Stirnseite einen zumindest teilweise entlang des Umfangs angeordneten und nach Radial innen abgewinkelten Randbereich aufweist, um ein Verlieren des Schraubenelementes (5) zu verhindern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungs­ winkel des C-förmigen Federelementes (10A; 10B) 180° bis 360° beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die C-förmige Gestalt des Federelementes (10A; 10B) durch polygonartig oder eine Wellenform ergebende Abschnitte ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die polygonartigen Abschnitte (12) zumindest teilweise mit widerhakenartig wirkenden Ausklappungen (13) versehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der abgewinkelte Rand­ bereich aus mehreren Einzellaschen (11) besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzellaschen (11) als Fortbildung der polygonartigen Abschnitte (12) ausgestaltet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das C-förmige Feder­ element (10) aus einem Federstahlblech hergestellt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubenelement (5) nach Art einer Schraube oder eines Gewindebolzens ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubenelement (5) als Innensechskantschraube mit zylindrischem Schraubenkopf (6) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenmutter (7) eine zylinderförmige Gestalt aufweist, wobei stirnflächenseitig eine Ausnehmung (8) für einen formschlüssigen Eingriff eines Schraubendreherwerkzeuges vorgesehen ist.