DE102008050683A1

DE102008050683A1 - Formschlüssige Sicherungskonstruktion zur Vermeidung des Lösens von Schrauben- oder Mutternverbindungen

Info

Publication number: DE102008050683A1
Application number: DE200810050683
Authority: DE
Inventors: Dirk Fervers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2010-04-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine formschlüssige Sicherungskonstruktion zur Vermeidung des Lösens von Schrauben- oder Mutternverbindungen. Die entwickelte Lösung besteht aus einem Hauptbauteil, einem Sicherungsbauteil und einer konstruktiven Ausprägung zur Vermeidung eines axialen Verschiebens des Sicherungsbauteils. Das Hauptteil hat ein Gewinde der Steigung Px, das Sicherungsbauteil ein Gewinde der Steigung Py, welches unterschiedlich zu Px ist. Das Hauptbauteil entspricht jeweils der zu sichernden Komponente (Schraube oder Mutter). Haupt- und Sicherungsbauteil sind koaxial angeordnet; beide werden an dasselbe Bauteil angeschraubt. Das Sichertungsbauteil wird formschlüssig an das Hauptbauteil montiert, so dass eine axiale Verschiebung des Hauptbauteils, also ein Lösen, blockiert wird. Durch die formschlüssige Konstruktion kann sich das Hauptbauteil nur lösen, wenn gleichzeitig das Sicherungsbauteil denselben axialen Weg freigibt. Dies ist jedoch aufgrund der unterschiedlichen Gewindesteigungen nicht möglich, da in diesem Fall bei gleicher Umdrehung das Hauptbauteil einen anderen axialen Weg zurücklegen müsste als das Sicherungsbauteil; dieses wird durch den Formschluss verhindert. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Losdrehen einer Schraube oder Mutter formschlüssig und unabhängig vom Anzugsmoment dieser Schraube oder Mutter realisiert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine formschlüssige Sicherungskonstruktion zur Vermeidung des Lösens von Schrauben- oder Mutternverbindungen, bestehend aus einem Hauptbauteil (1) mit einem Gewinde der Steigung Px (11), einem Sicherungsbauteil (2) mit einem Gewinde der Steigung Py (12), welches unterschiedlich zu Px (11) ist, sowie einer konstruktiven Ausprägung zur Vermeidung eines axialen Verschiebens des Sicherungsbauteils (2). Das ungewollte Lösen von Schraub- oder Mutterverbindungen während des Betriebes einer Maschine kann bei vielen technischen Anwendungen zu gefährlichen Zuständen führen, die unbedingt vermieden werden müssen (z. B. bei Schraubverbindungen, die eine Abdichtung zwischen zwei unterschiedlichen Medien oder Druckzuständen gewährleisten sollen).
Jede kraftschlüssige Konstruktion hat den Nachteil, dass nach Überwindung dieser Haltekraft die Sicherung nicht mehr funktioniert; daher ist eine formschlüssige Lösung erstrebenswert. Ausserdem besteht bei vielen bekannten Lösungen ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen der durch die Schraube oder Mutter aufgebrachten Spannkraft und der Sicherungskraft, welche die Schraube oder Mutter vor dem Lösen bewahren soll. Dies ist ein prinzipieller Nachteil, da immer eine gegenseitige Beeinflussung von Spannkraft und Sicherungskraft die Folge ist.
Nachfolgend sind gängige, im Maschinenbau bekannte formschlüssige Lösungen mit Ihren Nachteilen aufgelistet:
Sperrzahnschraube-Mischung aus Kraft- und Formschluss; die Zähne fressen sich in die Oberfläche der zu befestigenden Teile und beschädigen diese. Nur bei Oberflächen verwendbar, die weicher sind als die Sperrzahnschraube. Die Sicherungskkraft hängt von der Schraubspannkraft ab.
Schweissicherung-Sicherung durch Schweisspunkt zwischen Schraube oder Mutter und einem der zu befestigenden Bauteile; Beschädigung der Oberfläche der zu befestigenden Teile.
Körnerschlag-Beschädigung der Oberfläche der zu befestigenden Teile. Sicherungsscheibe und Sicherungsnapf – gelten nicht als Losdrehsicherung sondern nur als Verliersicherung, da diese ein teilweises Lösen der Verbindung zulassen.
In Patent DE 3601389 C2 wird eine Lösungen mit dem Einsatz koaxialer Gewinde unterschiedlicher Steigung vorgeschlagen. Allerdings hängt hier die Sicherungskraft von der Schraubspannkraft ab.
In Patent DE 4106943 C1 wird eine Lösung vorgeschlagen, bei der ein buchsenförmiger geschlitzter Ansatz eines Schraubelements durch einen Spannring vorgenommen wird. Bei dieser Lösung ist die Sicherungskraft von der Schraubspannkraft unabhängig, allerdings handelt es sich wie beschrieben um eine kraftschlüssige und keine formschlüssige Lösung. Ausserdem ist diese Lösung nicht für Verschraubungen in Sacklochgewinden geeignet, da immer ein Klemmbund vorhanden sein muss.
In Patent EP 1855018 A2 wird eine Lösung vorgeschlagen, bei der eine Mutter über ein Keilscheibenpaar auf ein Schraubenende wirkt. Hierbei ist die Sicherungskraft abhängig von der durch die Mutter aufgebrachten Spannkraft und die Lösung ist nicht für Sacklochbohrungen geeignet.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das ungewollte Lösen von Schraub- oder Mutterverbindungen durch eine auf Formschluss basierende Konstruktion zu verhindern ohne dabei die Oberfläche des zu befestigenden Teiles zu beschädigen und eine Sicherung zu entwerfen, die unabhängig von der Werkstoffwahl des zu befestigenden Bauteils ist und ebenso unabhängig von den Spannkräften, welche durch die zu sichernde Schraube oder Mutter aufgebracht werden.
Die beschriebene Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und die Unteransprüche geben weitere Ausgestaltungen der Erfindung an.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Losdrehen einer Schraube oder Mutter formschlüssig und unabhängig vom Anzugsmoment dieser Schraube oder Mutter realisiert wird.
Dadurch, dass das Sicherungsbauteil (2) formschlüssig am zu sichernden Hauptbauteil (1) anliegt und beide Teile mit ihren unterschiedlichen Gewinden an einem gemeinsamen weiteren Bauteil angreifen, wird ein Lösen des Haupbauteils (1) verhindert, denn dazu müsste gleichzeitig das Sicherungsbauteil (2) gelöst werden, z. B. durch eine wirkende Reibkraft zwischen Hauptbauteil (1) und Sicherungsbauteil (2). Dies ist jedoch aufgrund der unterschiedlichen Gewindesteigungen nicht möglich, da in diesem Fall bei gleicher Umdrehung das Hauptbauteil (1) einen anderen axialen Weg zurücklegen müsste als das Sicherungsbauteil (2); dieses wird durch den Formschluss verhindert.
Das Hauptbauteil (1) kann nur gelöst werden, wenn vorher das Sicherungsbauteil (2) durch äussere Krafteinwirkung gelöst wurde – dieses wird in den unterschiedlichen Ausführungen form- oder kraftschlüssig verhindert. Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele für Schrauben- und Mutternsicherungen beschrieben. Es soll jeweils beispielhaft eine Montageplatte (5) an eine Baisplatte (4) angeschraubt werden; im Falle der Ausführungsbeispiele für die Schraubensicherung als Befestigung über Sacklochgewinde und im Falle der Ausführungsbeispiele für die Mutternsicherung als Befestigung über Durchsteckschrauben.
Ein Ausführungsbeispiel A der Erfindung für eine Schraubensicherung ist in den Zeichnungen in 1 und 2 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: Nach Montage des Hauptbauteils (1), hier eine Hauptschraube mit dem Gewinde Px (11), wird das Sicherungsbauteil (2), hier eine Sicherungsschraube mit dem Gewinde Py (12), koaxial eingedreht, wie eine Schraube in einer Schraube, bis dieses formschlüssig an der Formschlussfläche (3) anliegt. In diesem Beispiel ist die Gewindesteigung Py (12) des Sicherungsbauteils (2) kleiner als die Gewindesteigung Px (11) des Hauptbauteils (1). Ein Lösen des Hauptbauteils (1) wird erfindungsgemäss durch die formschlüssige Montage des Sicherungsbauteils (2) in Kombination mit den unterschiedlichen Gewindesteigungen erreicht.
Eine axiale Verschiebung des Sicherungsbauteils (2) wird durch einen Sicherungsring (6) nach DIN 472 und den Einsatz einer Tellerfeder (7) zum Ausgleich von Toleranzen verhindert.
Ein Ausführungsbeispiel B der Erfindung für eine Mutternsicherung ist in den Zeichnungen in 3 und 4 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: Das Hauptbauteil (1) und das Sicherungsbauteil (2) sind hier jeweils als eine Art Mutter mit spezieller Formgebung gestaltet und koaxial ineinander montiert. Die Durchsteckschraube (10) ist am Gewindeende mit einem abgesetzten Gewindeschaft (9) der Steigung Py (12) versehen. Das Hauptbauteil (1) besitzt ein Gewinde mit der Steigung Px (11). Die Funktionsweise entspricht der Beschreibung im Ausführungsbeispiel A.
Ein Ausführungsbeispiel C der Erfindung für eine Schraubensicherung ist in der Zeichnung in 5 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: Nach Montage des Hauptbauteils (1), hier eine Hauptschraube mit dem Gewinde Px (11), wird das Sicherungsbauteil (2), hier eine Sicherungsschraube mit dem Gewinde Py (12), koaxial eingedreht, wie eine Schraube in einer Schraube, bis dieses formschlüssig an der Formschlussfläche (3) anliegt. In diesem Beispiel ist die Gewindesteigung Py (12) des Sicherungsbauteils (2) kleiner als die Gewindesteigung Px (11) des Hauptbauteils (1). Ein Lösen des Hauptbauteils (1) wird erfindungsgemäss durch die formschlüssige Montage des Sicherungsbauteils (2) in Kombination mit den unterschiedlichen Gewindesteigungen erreicht. Eine axiale Verschiebung des Sicherungsbauteils (2) wird über Reibung durch eine Klemmkraft erzielt, indem die Formschlussfläche (3) gleichzeitig als Kraftschlussfläche dient. Die erforderliche Reibraft wird durch ein entsprechend aufgebrachtes Drehmoment am Sicherungsbauteil (2) erzielt, welches sich durch den Keileffekt beim Eindrehen im Hauptbauteil (1) verklemmt.
Ein Ausführungsbeispiel D der Erfindung für eine Mutternsicherung ist in den Zeichnungen in 6 und 7 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:
Das Hauptbauteil (1) und das Sicherungsbauteil (2) sind hier jeweils als eine Art Mutter mit spezieller Formgebung gestaltet und koaxial ineinander montiert. Die Durchsteckschraube (10) ist am Gewindeende mit einem abgesetzten Gewindeschaft (9) der Steigung Py (12) versehen. Das Hauptbauteil (1) besitzt ein Gewinde mit der Steigung Px (11). Die Funktionsweise entspricht der Beschreibung im Ausführungsbeispiel C.
Ein Ausführungsbeispiel E der Erfindung für eine Schraubensicherung ist in der Zeichnung in 8 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: Nach Montage des Hauptbauteils (1) wird das Sicherungsbauteil (2) koaxial eingedreht, wie eine Schraube in einer Schraube, bis dieses formschlüssig an der Formschlussfläche (3) anliegt. In diesem Beispiel ist die Gewindesteigung Py (12) des Sicherungsbauteils (2) grösser als die Gewindesteigung Px (11) des Hauptbauteils (1). Ein Lösen des Hauptbauteils (1) wird erfindungsgemäss durch die formschlüssige Montage des Sicherungsbauteils (2) in Kombination mit den unterschiedlichen Gewindesteigungen erreicht. Eine axiale Verschiebung des Sicherungsbauteils (2) wird durch Setzen eines Schweisspunktes (8) zwischen Hauptbauteil (1) und Sicherungsbauteil (2) verhindert.
Ein Ausführungsbeispiel F der Erfindung für eine Mutternsicherung ist in der Zeichnung in 9 dargestellt. Das Hauptbauteil (1) und das Sicherungsbauteil (2) sind hier jeweils als eine Art Mutter mit spezieller Formgebung gestaltet und koaxial ineinander montiert. Die Durchsteckschraube (10) ist am Gewindeende mit einem abgesetzten Gewindeschaft (9) der Steigung Py (12) versehen. Das Hauptbauteil (1) besitzt ein Gewinde mit der Steigung Px (11). Die Funktionsweise entspricht der Beschreibung im Ausführungsbeispiel E.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 3601389 C2 [0006]
- DE 4106943 C1 [0007]
- EP 1855018 A2 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 472 [0015]

Claims

Formschlüssige Sicherungskonstruktion zur Vermeidung des Lösens von Schrauben- oder Mutternverbindungen, bestehend aus einem Hauptbauteil (1) mit einem Gewinde der Steigung Px und einem Sicherungsbauteil (2) mit einem Gewinde der Steigung Py, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptbauteil (1) und das Sicherungsbauteil (2) koaxial angeordnet sind, dass die Gewindesteigung Px des Hauptbauteils (1) unterschiedlich ist zur Gewindesteigung Py des Sicherungsbauteils (2), dass das Sicherungsbauteil (2) durch Formschluss mit dem Hauptbauteil (1) verbunden ist, dass die Sicherungskraft durch das Sicherungsbauteil (2) unabhängig ist von der eigentlichen Schraubspannkraft durch das Hauptbauteil (1) und dass das Sicherungsbauteil (2) durch Kraft- oder Formschluss gegen axiale Verschiebung gesichert ist.
Formschlüssige Sicherungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (11) vom Hauptbauteil (1) und das Gewinde (12) vom Sicherungsbauteil (2) an einem gemeinsamen Bauteil.
Formschlüssige Sicherungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung sowohl bei Sacklochgewinden als auch bei Durchgangsverschraubungen, Gewindestangen oder Gewindeenden anwendbar ist.