DE102021108948A1

DE102021108948A1 - Sicherungseinrichtung und Verfahren zur Fertigung

Info

Publication number: DE102021108948A1
Application number: DE102021108948.4A
Authority: DE
Inventors: Uwe Prangemeier; Dorothee Prangemeier
Original assignee: Kuf Verbindungselemente Ug Haftungsbeschraenkt
Current assignee: Kuf Verbindungselemente Ug Haftungsbeschraenkt
Priority date: 2021-04-10
Filing date: 2021-04-10
Publication date: 2022-10-13

Abstract

Sicherungseinrichtung (1) zur Herstellung einer gesicherten Schraubverbindung (2), umfassend wenigstens ein Sicherungsbauteil (1a). Das Sicherungsbauteil (1a) ist als Unterlegscheibe (3), als Gewindemutter (3a), als Gewindeschraube (3b) und/oder als Sicherungseinheit (3c) ausgebildet. Das Sicherungsbauteil (1a) umfasst einen Anlagekörper (2a) mit zwei einander gegenüberliegenden Außenseiten (2b,2c), von denen wenigstens eine als eben ausgebildete Anlageseite (4,5) zur Anlage an einer Gegenlage (23,24) ausgebildet ist. Der Anlagekörper (2a) weist eine die beiden Außenseiten (2b, 2c) verbindende Durchgangsöffnung (6) zur Durchführung z. B. eines Gewindebolzens (3bb) und/oder einen von der Anlageseite (4,5) abstehenden Gewindebolzen (3bb) auf. Es ist eine Mehrzahl an Vertiefungen (7) an der Anlageseite (4,5) ausgebildet, welche wenigstens abschnittsweise einen scharfkantigen Rand (8) aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung zur Herstellung einer gesicherten Schraubverbindung. Die Sicherungseinrichtung umfasst wenigstens ein Sicherungsbauteil, welches als Unterlegscheibe, als Gewindemutter, als Gewindeschraube und/oder als Sicherungseinheit ausgebildet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Fertigung einer solchen Sicherungseinrichtung.
Sicherungseinrichtungen sollen Schraubverbindungen dauerhaft vor einem Verlust einer Vorspannkraft und einem ungewollten Lösen sichern. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Sicherungseinrichtungen zur Herstellung von gesicherten Schraubverbindungen bekannt geworden.
Es sind vor allem Unterlegscheiben mit ebenen und glatten Auflageflächen bekannt geworden. Durch Reibung wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Gegenlagen, wie einem Bauteil und einer Schraube mit einem Schraubenkopf oder auch einer Mutter, geschaffen. Die Unterlegscheibe ermöglicht, die durch einen Schraubenkopf oder auch eine Mutter aufgebrachte Vorspannkraft auf eine größere Fläche zu verteilen, sodass höhere Vorspannkräfte möglich sind. Nachteilig ist hierbei, dass bereits durch geringste Belastungen, wie Vibrationen, ein Wandern der Gegenlagen relativ zur Unterlegscheibe auftreten kann. Durch die Relativbewegung löst sich die Schraube oder die Mutter. Eine einfache Unterlegscheibe mit ebenen Anlageflächen kann eine Schraubverbindung daher nur unzureichend sichern.
Aus der DE 20 2020 101 633 U1 oder auch der DE 30 42 388 A1 , sind federnde Ringe zur Sicherung von Schraubverbindungen bekannt geworden. Der Ring ist im Querschnitt konvex geformt. Die Oberseite und die Unterseite des Rings weisen gezackte Oberflächen auf. Beim Festschrauben wird der Ring zwischen den Gegenlagen verformt und verklemmt. Die gezackten Oberflächen verkeilen sich in den Gegenlagen und sollen dadurch ein Lösen eines Schraubenkopfs verhindern. Ein Schraubenkopf kann sich dadurch leicht lösen, wenn die Schraubverbindung an Vorspannkraft verliert. Darüber hinaus ist es möglich, dass durch das Wandern ein Lack oder eine Oberflächenbeschichtung eines Bauteils durch die Zacken zerstört werden.
Außerdem sind scheibenförmige Sicherungseinrichtungen bekannt geworden, die ebene Anlageflächen mit spitzen Erhebungen aufweisen, wie zum Beispiel aus der DE 29922315 U1 oder der GB 93688 A bekannt. Die Erhebungen graben sich beim Festziehen in die Oberflächen der Gegenlagen ein und sichern so die Schraubverbindung. Grundsätzlich ermöglichen die Sicherungsscheiben beim Festziehen zunächst eine gute formschlüssige Kraftübertragung. Hohe Vorspannkräfte können dazu führen, dass sich die Erhebungen im Laufe der Zeit weiter eindrücken. Dadurch nimmt die Vorspannkraft der Schraubverbindung ab. Bei zusätzlichen Wechselbelastungen, wie Vibrationen, kann sich die Schraubverbindung dann besonders leicht lösen.
Es sind außerdem auch Sicherungseinrichtungen mit Keilsicherungsscheiben, wie beispielsweise aus der CN 209278312 U oder auch der EP 3 253 977 A1 , bekannt geworden. Zwei zusammengehörige Sicherungsscheiben werden zwischen einem Schraubenkopf und einem Bauteil positioniert. An denen dem Schraubenkopf und dem Bauteil zugewandten Seiten sind radial nach außen verlaufende Rippen ausgebildet, welche sich formschlüssig in dem Schraubenkopf oder dem Bauteil eingraben können. Die einander zugewandten Seiten der Keilsicherungsscheiben weisen sich in Umfangsrichtung erstreckende stufenartige Keile auf, welche gegenseitig ineinander eingreifen. Die Keile weisen eine größere Steigung auf als ein zu sicherndes Gewinde einer Schraubverbindung, sodass ein hoher Widerstand gegen Lösen der Schraubverbindung gegeben ist. Beim Festziehen können sich die Scheiben gegeneinander verformen. Insgesamt ist ein hoher Widerstand gegen einen Verlust der Vorspannkraft und auch gegen ein Lösen der Schraubverbindung gegeben. Nachteilig ist hierbei, dass ein Scheibenpaar nicht universell einsetzbar ist und speziell auf eine Schraubverbindung abgestimmt sein muss. Zudem müssen die zweiteiligen Keilsicherungsscheiben zueinander passen gefertigt werden. Insgesamt sind Keilsicherungsschreiben vergleichsweise sehr aufwendig in der Fertigung. Dadurch sind Keilsicherungsscheiben sehr teuer und kommen nur in speziellen Fällen zum Einsatz. Außerdem nachteilig ist, dass sich die Rippen in die Oberflächen der Gegenlagen fressen und diese beschädigen und dadurch auch die Vorspannkraft abnimmt.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine von einer Gewindegeometrie unabhängige Sicherungseinrichtung für Schraubverbindungen zur Verfügung zu stellen, welche eine gute, und insbesondere exzellente, Sicherung gegen einen Verlust der Vorspannkraft und ein Lösen der Schraubverbindung gewährleistet. Insbesondere soll die Sicherungseinrichtung kostengünstiger herstellbar sein als gleichwertige im Stand der Technik vorhandene Sicherungseinrichtungen.
Die Aufgabe wird durch eine Sicherungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Fertigung nach Anspruch 15 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
Eine erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung dient zur Herstellung wenigstens einer, insbesondere dauerhaft, gesicherten Schraubverbindung. Die Sicherungseinrichtung umfasst wenigstens ein Sicherungsbauteil, wobei das Sicherungsbauteil als Unterlegscheibe, als Gewindemutter, als Gewindeschraube und/oder als Sicherungseinheit ausgebildet ist. Das Sicherungsbauteil umfasst wenigstens einen Anlagekörper mit wenigstens zwei einander gegenüberliegenden Außenseiten, von denen wenigstens eine als im Wesentlichen eben ausgebildete Anlageseite zur Anlage an einer Gegenlage ausgebildet ist. Der Anlagekörper umfasst wenigstens eine die beiden Außenseiten verbindende Durchgangsöffnung zur Durchführung, und insbesondere zur Aufnahme, z. B. eines Gewindebolzens und/oder wenigstens einen von der Anlageseite abstehenden Gewindebolzen. An der Anlageseite ist eine Mehrzahl an Vertiefungen ausgebildet, welche wenigstens abschnittsweise einen scharfkantigen Rand aufweisen.
Die Erfindung hat viele Vorteile. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass sich eine Gegenlage, umfassend ein Schraubteil, wie einer Schraube mit Schraubenkopf oder eine Mutter, oder auch ein Bauteil, beim Festziehen der Schraubverbindung in die Vertiefungen mit dem scharfkantigen Rand setzen kann. Vorteilhaft wird die Gegenlage beim Festziehen hierzu wenigstens elastisch verformt, sodass diese wenigstens teilweise in die Vertiefung eingreift. Es wird insbesondere eine formschlüssige Verbindung hergestellt. Die Gegenlagen können sich an dem scharfkantigen Rand vorzugsweise abstützen. Darüber hinaus führt ein Kriechen (zeitabhängige Plastifizierung durch Überschreiten der Fließgrenze) bedingt durch eine hohe Vorspannkraft dazu, dass sich die Gegenlage noch weiter in die Vertiefung setzen kann, sodass ein Längen eines Schraubbolzens und damit ein Verlust der Vorspannkraft keine negativen Auswirkungen haben. Vorteilhaft ist dieses Prinzip besonders wirkungsvoll bei hohen Vorspannkräften. Besonders vorteilhaft ist eine Funktion der Sicherungseinrichtung dabei insbesondere unabhängig von einer Gewindegeometrie einer Schraube oder eines Bolzens.
Im Ergebnis tritt bei einer durch die Sicherungseinrichtung gesicherten Schraubverbindung lediglich ein sehr geringer Verlust an Vorspannkraft auf, insbesondere auch bei dynamischer Belastung über einen langen Zeitraum. So hat sich bei einem Junkertest der Sicherungseinrichtung gezeigt, dass ein Verlust der Vorspannkraft einer durch die erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung gesicherten Schraubverbindung deutlich geringer als 15 % (bezogen auf den Anfangswert) ausfällt. Gemäß ISO 16130 entspricht dies einer exzellenten Sicherungsfunktion. Diese konnte in dem Test nicht durch die anderen im Stand der Technik bekannten Sicherungseinrichtungen erreicht werden.
Darüber hinaus ist vorteilhaft durch eine Optimierung des Anziehmoments auch noch ein geringerer Verlust an Vorspannkraft beim Junkertest erzielbar. Insbesondere wird ein Formschluss erhöht und bleibt dauerhaft erhalten.
Vorzugsweise wird eine dauerhaft gesicherte formschlüssige Verbindung erzeugt. Hierdurch wird effektiv ein selbstständiges Lösen der Schraubverbindung verhindert. Außerdem kann durch den Formschluss der Gegenlagen in den Vertiefungen ein Losdrehmoment, zum Lösen der Schraubverbindung, größer sein als ein Anziehmoment, mit welchem die Schraubverbindung festgezogen wird.
Die Vertiefungen sind kostengünstig, insbesondere durch Umformen, fertigbar. Vorteilhaft wird so eine Sicherungseinrichtung mit einer exzellenten Sicherungsfunktion zur Verfügung gestellt, welche vorteilhaft kostengünstiger als die aus dem Stand der Technik bekannten Sicherungseinrichtungen mit ähnlicher und hier sogar verbesserter Sicherungsfunktion fertigbar ist.
Eine Durchgangsöffnung an dem Anlagekörper ist insbesondere vollumfänglich geschlossen und vorzugsweise als Durchgangsloch ausgebildet. Darüber hinaus kann ein Anlagekörper mit Durchgangsöffnung auch geschlitzt oder spangenförmig ausgebildet sein, sodass die Durchgangsöffnung vorzugsweise nicht umfänglich geschlossen ist. Die Anlageseite der Gewindeschraube ist insbesondere an einer Stirnseite des Schraubenkopfs ausgebildet, welche dem Gewindebolzen zugewandt ist. Insbesondere weist der Gewindebolzen wenigstens abschnittsweise ein Gewinde auf.
Vorteilhaft ist der am Anlagekörper ausgebildete Gewindebolzen dafür vorgesehen, durch die Durchgangsöffnung des als Unterlegscheibe oder auch als Gewindemutter oder auch als Sicherheitseinheit ausgebildeten Sicherungsbauteils geführt zu werden. Vorteilhaft weist die Gewindeschraube wenigstens ein schraubbares Gewinde auf. Insbesondere ist das schraubbare Gewinde an dem Gewindebolzen ausgebildet. Insbesondere ist ein schraubbares Gewinde an der Durchgangsöffnung ausgebildet. Bevorzugt weisen die Unterlegscheibe und/oder die Gewindemutter wenigstens zwei Anlageseiten (und insbesondere genau zwei Anlageseiten) auf, nämlich wenigstens eine obere Anlageseite und eine untere Anlageseite. Die beiden oder zwei Anlageseiten sind insbesondere etwa parallel oder (genau) parallel zueinander ausgerichtet. Möglich ist aber auch eine schräge bzw. gewinkelte Ausrichtung der gegenüberliegenden Außenseiten und insbesondere der zwei Anlageseiten.
Die Sicherungseinheit kann beispielsweise als ein eine Schraubverbindung sicherndes Bauteil ausgeführt sein oder wenigstens ein solches umfassen.
Vorzugsweise ist in der Anlageseite wenigstens eine Vertiefung vorhanden. Insbesondere weist die Anlageseite eine Mehrzahl von beispielsweise 5, 10 oder auch 20 Vertiefungen auf. Vorteilhaft kann eine Anlageseite auch ca. 40 oder 60 oder auch noch mehr Vertiefungen umfassen. Darüber hinaus kann wenigstens eine Anlageseite auch noch deutlich mehr Vertiefungen aufweisen. Bevorzugt kann die Anlageseite auch eine Vielzahl von Vertiefungen aufweisen.
Der Rand der Vertiefung im Sinne dieser Anmeldung beschreibt insbesondere den Übergang zwischen der Vertiefung und einer ebenen Anlagefläche, welche sich entlang der jeweiligen Anlageseite erstreckt. Insbesondere umfasst die ebene Anlageseite eine ebene Auflagefläche. Bevorzugt sind die Vertiefungen an der ebenen Auflagefläche der Anlageseite ausgebildet.
Der scharfkantige Rand der Unterlegscheibe weist vorzugsweise eine Toleranz der Werkstückkanten von wenigstens ca. +- 0,1 mm auf. Insbesondere weist der Rand der Unterlegscheibe eine Toleranz der Werkstückkanten von ca. +- 0,01 mm (+- 30 %) auf. Darüber hinaus kann eine Toleranz der Werkstückkanten noch geringer sein. Vorzugsweise ist der Rand nahezu ideal scharfkantig ausgebildet. Vorteilhaft ermöglicht der scharfkantige Rand eine lokale Verformung der Gegenlage beim Festziehen der Schraubverbindung, sodass sich diese in die Vertiefung setzt.
Vorteilhaft ist ein Kantenwinkel der Vertiefung zur Anlageseite am Rand zwischen 75° und 105°. Der Kantenwinkel ist insbesondere größer als 85° und kleiner als 95°. Besonders bevorzugt weist der Kantenwinkel einen Wert von ca. 90° (+- 3°) auf. Durch den insbesondere rechten Kantenwinkel kann vorzugsweise eine tangential zu den Anlageseiten wirkende Lösekraft vollständig durch den scharfkantigen Rand aufgenommen werden. Vorteilhaft wird durch eine Umlenkung der Kraft in axialer Richtung der Schraubverbindung vermieden. Insbesondere wird ein Anheben verhindert, wodurch sich die formschlüssige Verbindung aufheben würde. Vorzugsweise ist der Kantenwinkel vollständig entlang des Rands der Vertiefung im Wesentlichen konstant ausgebildet, um die Funktion zu gewährleisten.
Besonders bevorzugt ist wenigstens am Rand der Vertiefung wenigstens abschnittsweise eine (insbesondere geradlinige) Fixierkante ausgebildet. Vorzugsweise ist die Fixierkante im Querschnitt geradlinig ausgebildet. Insbesondere weist die Fixierkante eine Tiefe zur Anlageseite zwischen wenigstens ca. 0,01 mm und ca. 0,05 mm auf. Vorteilhaft ermöglicht die Fixierkante eine gleichmäßige Anlage der Gegenlage am Rand der Vertiefung. Durch die Fixierkante kann eine wirkende Kraft auf eine Fläche verteilt werden. Bevorzugt wird der scharfkantige Rand dadurch entlastet. Es sind auch größere Tiefen der Fixierkanten möglich. Vorteilhaft ist eine Tiefe der Fixierkante auf eine (axiale) Dehnung der Schraubverbindung beim Festziehen bzw. Dehnbarkeit der Schraubverbindung abgestimmt. Insbesondere ist ein Kantenwinkel entlang der Fixierkante konstant. Vorteilhaft ist die Fixierkante entlang des gesamten Rands ausgebildet, um eine richtungsunabhängige Sicherungsfunktion zu gewährleisten. Vorzugsweise weist die Vertiefung eine deutlich größere Tiefe auf als die Fixierkante. Hierzu kann die Vertiefung im Querschnitt beispielsweise wenigstens abschnittsweise kreisförmig, elliptisch, und/oder rechteckig ausgebildet sein. Die Vertiefung kann sich rechtwinklig von der Oberfläche aus erstrecken. Möglich ist es auch, dass die Vertiefung einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, sodass nur der unmittelbare Rand einen Winkel von insbesondere 90° zur Oberfläche der Anlageseite aufweist.
Eine Eindringtiefe der Gegenlage ist dabei vorteilhaft geringer als die Tiefe der Fixierkante. Insbesondere beträgt die geringe Eindringtiefe deutlich weniger als einem Millimeter, sodass eine Beschädigung der Gegenlage verhindert wird. Insbesondere bleiben eine Lackschicht oder eine Korrosionsschutzbeschichtung erhalten. Für kleinere Schraubenverbindungen kann eine Eindringtiefe der Gegenlage beispielsweise in etwa bis zu 0,05 mm betragen.
Vorzugsweise beträgt ein Anteil der Anlagefläche wenigstens 30 % der (Gesamt-)Fläche der Anlageseite. Vorteilhaft beträgt ein Anteil der Auflagefläche der Anlageseite wenigstens 50 % der Fläche der Anlageseite. Vorzugsweise beträgt ein Anteil der Auflagefläche der Anlageseite wenigstens 75 % oder mehr. Bevorzugt kann ein Anteil der Anlagefläche bis zu 95 % oder noch mehr betragen. Der scharfkantige Rand steht insbesondere nicht über die ebene Auflagefläche hinaus. Insbesondere werden durch die große Anlagefläche eine ebene Auflage und eine Ausbildung einer kraftschlüssigen Verbindung gewährleistet.
Vorzugsweise sind die Vertiefungen als, insbesondere längliche, Nuten oder Rillen ausgebildet. Alle nachfolgend beschriebenen Merkmale gelten auch für Rillen analog. Vorzugsweise erstrecken sich die Nuten über einen wesentlichen Anteil der Anlageseite. Vorteilhaft sind Nuten kostengünstig durch Umformen fertigbar.
Insbesondere weist eine längliche Nut eine Länge auf, die deutlich größer ist als eine Breite und oder eine Tiefe der Nut. Darüber hinaus weist eine Nut bevorzugt einen geraden Rand auf, an dem sich eine Gegenlage formschlüssig abstützen kann. Darüber hinaus kann die Vertiefung auch beispielsweise kreisförmig, dreieckig oder auch rechteckig ausgebildet sein.
Vorzugsweise kann die Nut gerade oder auch ringförmig verlaufen. Dabei kann sich die gerade Nut wenigstens abschnittsweise quer und/oder radial entlang der ebenen Anlageseite erstrecken.
Vorteilhaft weist eine Nut eine Breite zwischen einem Tausendstel und einem Zehntel des Durchmessers der Anlageseite auf. Insbesondere weist eine Nut für kleinere Schraubverbindungen eine Breite zwischen ca. 0,01 mm und ca. 1 mm auf. Insbesondere weist eine Nut eine Breite von ca. 0,05 mm (+- 100 %) auf. Darüber hinaus sind auch breite Nuten möglich. Eine breite Nut bietet einen geringeren Widerstand gegen Verformung für die Gegenlage.
Vorteilhaft weist eine Nut eine Tiefe zwischen einem Fünfzigstel und einem Zehntel der des Durchmessers der Anlageseite auf. Insbesondere kann eine Nut für kleinere Schraubverbindungen eine Tiefe zur Anlageseite zwischen ca. 0,1 mm und 1 mm aufweisen. Vorzugsweise weist eine Nut eine Tiefe von ca. 0,1 mm (+- 50 %) auf. Darüber hinaus sind auch größere Tiefen möglich. Insbesondere wird die minimale Tiefe einer Nut durch die Tiefe der Fixierkante bestimmt.
Bevorzugt verlaufen die Nuten wenigstens paarweise winklig zueinander. Vorzugsweise weisen die Nuten wenigstens paarweise Kreuzungen auf. Bevorzugt bilden die Vertiefungen und insbesondere die Nuten wenigstens eine netzartige Struktur. Vorteilhaft kann hierdurch eine Bewegung bzw. ein Wandern der formschlüssig aufgenommenen Gegenlagen in allen Bewegungsachsen wenigstens teilweise oder sogar (nahezu) vollständig blockiert werden. Insbesondere wird die Position der Gegenlagen dadurch formschlüssig fixiert. Vorzugsweise wird hierdurch eine Verminderung der Selbsthemmung der Schraubverbindung verhindert. Bevorzugt werden ein Verlust der Vorspannkraft und ein Lösen der Schraubverbindung so verhindert. Bevorzugt können netzartige Strukturen an der oberen Anlageseite zu der unteren Anlageseite verschieden sein.
Insbesondere weist ein Kreuzungswinkel einer Kreuzung einen Wert zwischen wenigstens 30° und 150° auf. Vorzugsweise weist ein Kreuzungswinkel einen Wert zwischen 60° und 120° auf. Insbesondere weist ein Kreuzungswinkel einen Wert von ca. 90° (+- 30 %) auf. Vorteilhaft werden durch einen Kreuzungswinkel von ca. 90° die wirkenden Kräfte durch die scharfkantigen Ränder gleichmäßig in alle Richtungen abgestützt.
Vorzugsweise wird eine netzartige Struktur durch eine Mehrzahl an Nuten gebildet, welche sich wenigstens paarweise kreuzen. Vorteilhaft erstreckt sich die netzartige Struktur wenigstens über einen wesentlichen Anteil der Anlageseite. Insbesondere ist die netzartige Struktur wenigstens teilweise wabenförmig ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich die netzartige Struktur vollständig über die Anlageseite. Vorteilhaft kann durch die netzartige Struktur mit der Vielzahl an Nuten und scharfkantigen Rändern ein Wandern der Gegenlagen vollständig verhindert werden.
Vorteilhaft ist das Sicherungsbauteil, und insbesondere wenigstens die Unterlegscheibe und/oder vorzugsweise die Gewindemutter und/oder die Sicherungseinheit, wenigstens abschnittsweise spiegelsymmetrisch ausgebildet. Vorzugsweise ist das Sicherungsbauteil, und insbesondere wenigstens die Unterlegscheibe und/oder vorzugsweise die Gewindemutter wenigstens abschnittsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Insbesondere wird hierdurch eine Montage unabhängig von der ermöglicht. Bevorzugt sind wenigstens die Vertiefungen an der einer oberen und einer unteren Anlageseite spiegelsymmetrisch ausgebildet. Hierdurch wird vorzugsweise eine kostengünstige Fertigung und Montage ermöglicht.
Vorteilhaft weist die Unterlegscheibe die Abmessungen einer entsprechenden Normunterlegscheibe nach einer entsprechenden DIN-Norm, insbesondere nach DIN 125, oder auch ISO-Norm auf. Vorzugsweise entspricht wenigstens ein Durchmesser der Unterlegscheibe dem Durchmesser der Normunterlegscheibe. Vorzugsweise entspricht wenigstens eine Höhe der Unterlegscheibe einer Höhe der Normunterlegscheibe. Bevorzugt entspricht wenigstens ein Durchmesser der Durchgangsöffnung dem Durchmesser der Normunterlegscheibe. Insbesondere entsprechen wenigstens die Toleranzen der Unterlegscheibe denen der Normunterlegscheibe. Vorteilhaft wird so ein kostengünstiger Austausch der Unterlegscheiben bei vorhandenen Schraubverbindungen durch die Sicherungseinrichtung ermöglicht. Die Funktion einer Schraubverbindung mit der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe muss nach dem Austausch nicht erst durch aufwendige Tests verifiziert werden. Vorhandene Einschraubtiefen und geometrische Abmessungen bleiben bevorzugt erhalten.
Vorteilhaft sind wenigstens die Vertiefungen durch wenigstens einen Prägevorgang gefertigt. Vorzugsweise ist durch den Prägevorgang ein scharfkantiger Rand fertigbar. Insbesondere sind die Vertiefungen auf mehreren Anlageseiten durch Prägevorgänge gefertigt.
Bevorzugt kann wenigstens für die Herstellung der Unterlegscheibe eine Normunterlegscheibe verwendet werden, in welche Vertiefungen mit einem scharfkantigen Rand durch Umformen und Prägen eingebracht werden.
Bevorzugt ist der Anlagekörper der Sicherungseinrichtung wenigstens teilweise aus einem rostfreien Stahl (NiRoSta) hergestellt. Insbesondere kommen hierfür Edelstähle in Betracht. Die Sicherungseinrichtung ist dann vorteilhaft wartungsfrei und verschleißfrei.
Darüber hinaus sind auch einfache Stähle möglich, welche korrodieren können. Vorzugsweise weist das Sicherungsbauteil dann wenigstens eine Korrosionsschutzbeschichtung auf. Vorteilhaft kann die Korrosionsschutzbeschichtung beispielsweise Zink, Zinklamellen und/oder Nickel umfassen. Bevorzugt werden hierdurch eine lange Lebensdauer und auch eine sichere Funktion der Sicherungseinrichtung gewährleistet.
Je nach Anwendungsfall kann wenigstens das Sicherungsbauteil auch aus Messing, Kunststoff oder Holz oder dergleichen hergestellt sein.
Vorzugsweise weist wenigstens die Anlageseite des Anlagekörpers eine Oberflächenhärte auf, die wenigstens größer als 150 HV (Härte Vickers) ist. Vorteilhaft weist Die Anlageseite eine Oberflächenhärte auf, die größer als 250 HV oder auch 350 HV ist. Insbesondere kann die Oberflächenhärte einen Wert von 500 HV oder noch mehr aufweisen. Darüber hinaus ist auch eine noch größere Oberflächenhärte möglich.
Bevorzugt ist wenigstens die Oberflächenhärte der Anlageseite größer als eine Oberflächenhärte einer Gegenlage. Vorteilhaft werden hierdurch das Setzen der Gegenlagen in den Vertiefungen und die formschlüssige Verbindung sichergestellt. Die Gegenlage weist eine geringere Oberflächenhärte auf und verformt sich bevorzugt beim Festziehen. So kann sich die Gegenlage insbesondere in die Vertiefung mit dem scharfkantigen Rand setzen. Eine Verformung der Vertiefung oder auch nur des scharfkantigen Rands der Vertiefung wird vorzugsweise verhindert. Insbesondere ist eine Einhärttiefe wenigstens so tief wie die Tiefe der Fixierkante, sodass eine sichere Funktion der Sicherungseinrichtung gewährleistbar ist. Bevorzugt weisen, wenn vorhanden, alle Anlageseiten die gleiche Oberflächenhärte auf.
Vorteilhaft umfasst die Sicherungseinrichtung wenigstens eine Unterlegscheibe und/oder eine Gewindemutter und/oder eine Gewindeschraube. Insbesondere umfasst die Sicherungseinrichtung wenigstens ein weiteres Schraubteil. Ein Schraubteil kann insbesondere auch als Gewindebolzen ausgeführt sein.
Vorzugsweise umfasst die Sicherungseinrichtung wenigstens ein Bauteil bzw. ist wenigstens teilweise auf ein Bauteil abgestimmt. Bevorzugt können an dem Bauteil wenigstens ein Gewinde und/oder wenigstens eine Einschraubhülse zum Herstellen der Schraubverbindung ausgebildet und/oder angeordnet sein. Vorzugweise weisen das schraubbare Teil und/oder das Bauteil eine geringere Oberflächenhärte als die Unterlegscheibe auf, sodass ein Setzen der Gegenlagen in die Vertiefungen und eine einhergehende Sicherungsfunktion aufeinander abgestimmt werden können. Vorteilhaft können hierzu die Werkstoffe der Gegenlagen in Abhängigkeit des Werkstoffs und der Oberflächenhärte der Gegenlage angepasst werden.
Insbesondere liegt das Sicherungsbauteil, und insbesondere die Unterlegscheibe, an dem Bauteil über den gesamten Durchmesser auf. Vorzugsweise wird hierdurch eine Herstellung einer formschlüssigen Verbindung gewährleistet. Vorzugsweise liegt das schraubbare Teil über einen Durchmesser auf, welcher kleiner ist als der Durchmesser der Unterlegscheibe. So wird gewährleistet, dass eine Reibung zwischen der Oberfläche des Bauteils und der Unterlegscheibe immer größer ist als eine Reibung zwischen dem Schraubenkopf oder einer Mutter und dem Sicherungsbauteil. Folglich rutscht bevorzugt der Schraubenkopf oder die Mutter gegenüber dem Sicherungsbauteil durch. Es entsteht insbesondere keine Relativbewegung zwischen dem Sicherungsbauteil und beispielsweise einem Bauteil, sodass eine Beschädigung der Bauteiloberfläche verhindert wird. So können Lackschichten und andere empfindliche Oberflächen effektiv vor einer Beschädigung oder lokalen Zerstörung geschützt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Fertigung einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung. Die Vertiefungen werden durch wenigstens einen Prägevorgang wenigstens der Anlageseite(n) des Anlagekörpers gefertigt. Vorteilhaft kann durch den Prägevorgang mit hohem Druck eine sehr genaue Abbildung einer Form wie eines Prägestempels erzielt werden. Bevorzugt kann durch einen Prägevorgang eine Fertigung scharfkantiger Ränder gewährleistet werden, die insbesondere einen Kantenwinkel von ca. 90° (+- 10°) aufweisen. Darüber hinaus ist auch die Fertigung der Vertiefungen durch ein spanendes Fertigungsverfahren möglich.
Vorzugsweise wird eine Normunterlegscheibe oder eine schon vorhandene Normunterlegscheibe zur Fertigung der Vertiefungen an der Unterlegscheibe genutzt. Normunterlegscheiben, insbesondere nach DIN 125, weisen vorteilhaft eine hohe Verfügbarkeit auf und sind gleichzeitig kostengünstig. Darüber hinaus sind auch Spezialscheiben nutzbar, welche insbesondere keine genormten Abmaße aufweisen.
Bevorzugt werden die Vertiefungen (auf beiden Anlageseiten) durch genau einen (beidseitigen) Prägevorgang gefertigt. Vorzugsweise ist die Anlageseite des Anlagekörpers des Sicherungsbauteils durch einen Prägevorgang fertigbar. Vorteilhaft kann die Unterlegscheibe der Sicherungseinrichtung so durch einen einzigen Arbeitsgang gefertigt werden. Dadurch wird eine Fertigung besonders kostengünstig. Darüber hinaus kann auch eine Fertigung der Vertiefungen in mehreren Arbeitsschritten und insbesondere durch mehrere Prägevorgänge erfolgen.
Vorteilhaft werden durch den Prägevorgang auch eine Stauchung und eine Kompression des Anlagekörpers erreicht. Durch die hohe Prägekraft ist eine hohe Formgenauigkeit erzielbar. Darüber hinaus wird der Anlagekörper in Belastungsrichtung gestaucht, sodass die innere Struktur des Anlagekörpers verdichtet wird und sich insbesondere unter der Last eine Schraubverbindung nicht mehr signifikant ändert.
Insbesondere wird wenigstens eine Anlageseite des Anlagekörpers nach dem Prägevorgang wenigstens oberflächengehärtet. Vorzugsweise wird der gesamte Anlagekörper oberflächengehärtet. Insbesondere wird wenigstens eine Anlageseite des Anlagekörpers nach dem Härten zum Schutz vor Korrosion mit einer Korrosionsschutzbeschichtung beschichtet. Bevorzugt wird der gesamte Anlagekörper mit einer Korrosionsschutzbeschichtung beschichtet. Vorteilhaft werden hierdurch eine sichere Funktion und eine lange Lebensdauer der Sicherungseinrichtung gewährleistet.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welchem im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden. In den Figuren zeigen:

1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung;
2 eine schematische perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung;
3 eine rein schematische Seitenansicht einer mittels der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung gesicherten Schraubverbindung;
4 eine rein schematische Detailansicht einer Vertiefung mit formschlüssig gesetzter Gegenlage einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung;
5 eine rein schematische Detailansicht Ansicht zweier verschiedener Querschnitte von Vertiefungen einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung;
6 eine rein schematische Schnittansicht einer mit der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung gesicherten Schraubverbindung;
7 eine rein schematische Seitenansicht eines als Sicherungseinheit ausgebildeten Sicherungsbauteils mit einem Durchgangsloch und einem Gewindebolzen einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung.

1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines als Unterlegscheibe 3 ausgebildeten Sicherungsbauteils 1a einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung 1. Die Unterlegscheibe 3 umfasst einen Anlagekörper 2a mit zwei einander gegenüberliegenden Außenseiten 2b, 2c. Die Unterlegscheibe 3 ist hier spiegelsymmetrisch ausgebildet. Die Außenseiten 2b, 2c sind hier als eine obere Anlageseite 4 und eine untere Anlageseite 5 auf. Beide Anlageseiten 4, 5 sind eben ausgebildet (und nicht wie bei einem Federring gebogen). Hier weist die Unterlegscheibe 3 eine Durchgangsöffnung 6 auf, welche hier als geschlossenes Durchgangsloch 6 ausgebildet ist. An beiden Anlageseiten 4,5 sind Vertiefungen 7 ausgebildet, welche einen scharfkantigen Rand 8 aufweisen. Eine Toleranz der Werkstückkanten des scharfkantigen Rands 8 beträgt hier ca. +- 0,01 mm.
Es sind eine Mehrzahl Vertiefungen 7 vorhanden. Die Vertiefungen 7 sind hier als längliche Nuten 13 ausgebildet. Die länglichen Nuten 13 weisen vorteilhaft einen langen scharfkantigen Rand 8 auf. Die länglichen Nuten 7 sind hier gerade ausgebildet und erstrecken sich über den gesamten Durchmesser 16 der Anlageseiten 4, 5 des Anlagekörpers 2a der Unterlegscheibe 3. Die Nuten 13 verlaufen winklig zueinander über die Anlageseiten 4, 5. Die länglichen Nuten 13 kreuzen sich paarweise. Es ist eine Vielzahl an Kreuzungen 14 vorhanden. An den Kreuzungen 14 schneiden sich hier die Nuten 13 paarweise in einem Kreuzungswinkel von 90°.
Eine Breite der Nuten 27 ist konstant und liegt hier im Bereich von etwa 0,3 Millimetern. Die Bereiche zwischen den als Nuten 13 ausgebildeten Vertiefungen 7 bilden die ebene Auflagefläche 12. Der scharfkantige Rand 8 steht nicht über die Auflagefläche 12 über. Ein Anteil der Auflagefläche 12 an der jeweiligen Anlageseite 4, 5 beträgt hier deutlich mehr als 50 %, sodass neben der formschlüssigen Verbindung auch eine kraftschlüssige Verbindung beim Festziehen hergestellt wird.
Beim Herstellen einer Schraubverbindung 2 können sich Gegenlagen 23, 24, welche als Schraubteil 23 oder auch als Bauteil 24 ausgeführt sein kann, in die Vertiefungen 7 an den ebenen Anlageseiten 4, 5 setzen. Es wird eine formschlüssige Verbindung erzeugt. Dabei können sich die Gegenlagen 23, 24 an den scharfkantigen Rändern 8 abstützen. Gleichzeitig wird durch die große ebene Auflagefläche 12 eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt.
Das als Unterlegscheibe 3 ausgebildete Sicherungsbauteil 1a der Sicherungseinrichtung 1 ist hier als Normunterlegscheibe 26 ausgeführt. Die Normunterlegscheibe 26 weist hier Abmessungen 16, 17, 18 gemäß DIN 125 auf.
Die Vertiefungen 7 in der Unterlegscheibe 3 sind durch genau einen beidseitigen Prägevorgang gefertigt. Beim Prägevorgang wird eine Kraft auf die Unterlegscheibe 3 aufgebracht. Dadurch kann eine hohe Formgenauigkeit des scharfkantigen Rands 8 erreicht werden, welche maßgeblich für die exzellenten Sicherungseigenschaften der Sicherungseinrichtung 1 ist.
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines als Sicherungsbauteils 1a ausgebildeten Unterlegscheibe 3 mit einem Anlagekörpers 2a mit einer Durchgangsöffnung 6 einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung 1. Der Anlagekörper 2a die Unterlegscheibe 3 weist zwei gegenüberliegende Außenseiten 2b, 2c auf. Die Außenseiten 2b, 2c sind als zwei ebene Anlageseiten 4, 5 ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 6 ist auch hier als Durchgangsloch 6 ausgebildet. Die Vertiefungen 7 sind auch hier als Nuten 13 ausgebildet. Die Nuten 13 sind auch hier länglich ausgebildet. Die Nuten 13 verlaufen hier radial von innen nach außen. Darüber hinaus sind drei ringförmig umlaufende Nuten 13 vorhanden. Die radial verlaufenden Nuten 13 und die ringförmigen Nuten 13 kreuzen sich hier paarweise in einem Kreuzungswinkel von ca. 90°. Die Nuten 13 bilden eine netzartige Struktur 15, welche sich über die gesamten Anlageseiten 4, 5 erstreckt. Die Unterlegscheibe 3 ist hier spiegel- und weitgehend rotationssymmetrisch ausgebildet.
Durch den Formschluss an der netzartigen Struktur 15 wird hier tangentiales Wandern der Gegenlagen 23, 24, wie eines Schraubteils 23 oder eines Bauteils 24, einer festgezogenen Schraubverbindung 2 quer zur Unterlegscheibe 3 der Sicherungseinrichtung 1 verhindert, welche zu einem Lösen der Schraubverbindung 2 führen kann. Ein gleicher Effekt wird durch die netzartige Struktur 15 Unterlegscheibe 3 nach dem ersten Ausführungsbeispiel aus 1 erzeugt.
Das als Unterlegscheibe 3 ausgebildete Sicherungsbauteil 1a der Sicherungseinrichtung 1 ist hier als M 12 Normunterlegscheibe 26 gemäß DIN 125 ausgebildet. Ein Durchmesser 16 der Unterlegscheibe 3 entspricht hier ca. 24 mm. Ein Durchmesser 18 der Durchgangsöffnung 6 weist hier ca. 13 mm auf. Eine Höhe 17 der Unterlegscheibe 3 beträgt hier ca. 2,5 mm. Auch hier beträgt ein Anteil der Auflagefläche 12 an der Anlageseite 4,5 mehr als 50 %, sodass eine kraft- und formschlüssige Sicherungsfunktion der Sicherungseinrichtung 1 gewährleistet wird.
3 zeigt eine rein schematische Seitenansicht einer mittels der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung 1 gesicherten Schraubverbindung 2 mit je einem Sicherungsbauteil 1a. Auf der linken Seite ist das Sicherungsbauteil 1a als spiegelsymmetrische Unterlegscheibe 3 ausgebildet. Der Anlagekörper 2a des Sicherungsbauteils 1a weist zwei gegenüberliegende Außenseiten 2b, 2c auf. Die beiden Außenseiten sind als ebene Anlageseiten 4,5 ausgebildet. Es sind zwei Gegenlagen 23, 24, ein Schraubteil 23 und ein Bauteil 24 vorhanden. Die untere Anlageseite 5 der Unterlegscheibe 3 liegt vollflächig auf der Oberfläche des Bauteils 24 auf. An der oberen Anlageseite 5 liegt das Schraubteil 23 auf. Das Schraubteil 23 ist hier als Sechskantschraube ausgebildet. Der Schraubenkopf der Sechskantschraube des Schraubteils 23 liegt an der oberen Anlageseite 4 auf. Das Bauteil 24 und das Schraubteil 23 haben sich in die als Nuten 13 ausgebildeten Vertiefungen 7 gesetzt, sodass eine formschlüssige Verbindung vorhanden ist.
Auf der rechten Seite ist das Sicherungsbauteil 1a als Gewindeschraube 3b ausgebildet. Die Gewindeschraube 3b einen Anlagekörper 2a auf, welcher hier als Schraubenkopf 3ba ausgebildet ist. Darüber hinaus weist die Gewindeschraube 3b einen Gewindebolzen 3bb auf. Der Schraubenkopf 3ba weist hier zwei Außenseiten 2b, 2c auf. Die Außenseite 2c ist hier als untere Anlagefläche 5 ausgebildet. An dem Schraubenkopf 3ba ist eine untere Anlagefläche 5 ausgebildet, welche die Vertiefungen 7 mit dem scharfkantigen Rand 8 aufweist. Die Anlagefläche 5 ist an einer dem Gewindebolzen 3ba zugewandten Stirnseite 3bc ausgebildet. Die Vertiefungen 7 sind als längliche Nuten 13 ausgebildet. Die Nuten 13 erstrecken sich über einen wesentlichen Anteil der unteren Anlageseite 5 an dem Schraubenkopf 3ba und bilden auch hier eine netzartige Struktur 15. Die Gegenlage 24 wird hier durch das Bauteil 24 gebildet, welches sich beim Festziehen in die Nuten 13 setzt.
4 zeigt eine rein schematische Detailansicht einer Vertiefung 7, welche an einer ebenen unteren Anlagefläche 5 einem als Schraubenkopf 3ba ausgebildeten Anlagekörpers 2a von einem als Gewindeschraube 3b ausgebildeten Sicherungsbauteils 1a einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung 1 vorhanden ist. Hier ist eine gesetzte Oberfläche 25 des Bauteils 24 rein schematisch dargestellt. Beim Festziehen wird das Bauteil 24 an der Oberfläche verformt und setzt sich in die Vertiefung 7. Es ist eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Bauteil 24 und der Unterlegscheibe 3 vorhanden.
Die gesetzte Oberfläche 25 greift in die als Nut 13 ausgebildete Vertiefung 7 ein. Dabei stützt sich das Bauteil 24 an den scharfkantigen Rändern 8 der Vertiefung 7 ab. Der scharfkantige Rand 8 steht nicht über die Auflagefläche 12 hinaus. Die scharfkantigen Ränder 8 sind hier entlang der gesamten Ränder 8 der als Nuten 13 ausgebildeten Vertiefungen 7 vorhanden. Hier ist ein Kantenwinkel 9 von 90° zur Anlageseite vorhanden. Dadurch wird gewährleistet, dass tangential wirkende Kräfte direkt zwischen dem Bauteil 24 und der Unterlegscheibe 3 übertragen werden und nicht umgelenkt werden, wie bei einer schrägen Fläche. Durch Kriechen kann sich die Oberfläche des Bauteils 24 noch weiter in die Vertiefung 7 setzen. Die gesetzte Oberfläche 25 dringt dann noch tiefer in die Vertiefung 7 ein. Kriechen führt somit nicht zu einem schädlichen Verlust der Vorspannkraft der Schraubverbindung 2. Es sind eine hohe Sicherheit gegen ein Lösen der Schraubverbindung 2 vorhanden.
Die als Nut 13 ausgebildete Vertiefung 13 weist hier am Rand 8 eine geradlinig ausgebildete Fixierkante 10 auf. Die Fixierkante 10 erstreckt sich hier geradlinig mit der durch den Kantenwinkel 9 vorgegebenen Steigung rechtwinklig zur Oberfläche des Bauteils 24. Die Fixierkante 10 weist hier eine Tiefe 11 von ca. 0,04 mm auf. Durch die Fixierkante 10 kann sich eine in Tangentialrichtung wirkende Kraft auf eine größere Fläche verteilen, sodass der Rand 8 selbst entlastet wird. Die gesetzte Oberfläche 25 ragt dabei nicht über die Tiefe 11 der Fixierkante 10 hinaus. Darüber hinaus erstreckt sich die Nut 13 deutlich tiefer als die Fixierkante 10. Eine Tiefe der Nut 28 beträgt hier ca. 0,2 mm. Eine Breite der Nut 27 liegt hier im Bereich von 0,3 Millimetern. Die Nut 13 weist hier einen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Dieser ist besonders komfortabel durch Umformen durch Prägen fertigbar.
Durch die ausschließlich geringe Verformung der Gegenlagen 23, 24 wird gewährleistet, dass das Bauteil 24 nicht beschädigt oder gar zerkratzt wird. Eine Lackschicht oder auch eine Korrosionsschutzbeschichtung bleiben erhalten.
Durch die formschlüssige Verbindung der Gegenlagen 23, 24 in den Vertiefungen 7 mit den scharfkantigen Rändern 8 wird ein Lösen der Schraubverbindung 2 verhindert. Hierdurch wird eine exzellente Sicherungsfunktion gewährleistet. Durch die formschlüssige Verbindung in der Vertiefung 7 mit dem scharfkantigen Rand 8 kann ein Losdrehmoment, zum Lösen der festgezogenen Schraubverbindung 2, größer sein als ein Anzugsmoment beim Festziehen.
Der Anlagekörper 2a ist hier aus einem rostfreien Stahl 19 gefertigt. Die Anlageseiten 4, 5 weisen hier eine gehärtete Oberfläche 21 auf. Die Oberflächenhärte beträgt hier 250 HV, kann aber je nach Anwendungsfall auch deutlich höher oder tiefer liegen. Eine Einhärttiefe 22 ist hier größer als die Tiefe 11 der Fixierkante 11. Darüber hinaus kann der Anlagekörper 2a auch eine Korrosionsschutzbeschichtung 20 aufweisen.
5 zeigt eine rein schematische Ansicht zwei verschiedener Querschnitte von Vertiefungen 7 von Anlageseiten 4,5 eines Anlagekörpers 2a eines Sicherungsbauteils 1a einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung 1. Neben einem halbkreisförmigen Querschnitt der Nut 13 im oberen Teil ist im unteren Teil ein alternativer rechteckiger Querschnitt der Nut 13 dargestellt, welcher beispielsweise durch spanende Fertigungsverfahren einfach und kostengünstig realisierbar ist. Die Nuten 13 an einer oberen Anlageseite 4 und einer unteren Anlageseite 5 können in allen Ausgestaltungen auch versetzt zueinander ausgerichtet sein.
6 zeigt auf der linken Seite eine rein schematische Schnittansicht einer mit der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung 1 gesicherten Schraubverbindung 2, wobei zwei Sicherungsbauteile 1a vorhanden sind, welche als Unterlegscheiben 3 ausgebildet sind. Darüber hinaus sind zwei Schraubteile 23 und zwei Bauteile 24 vorhanden. Die Schraubteile 23 sind hier als Sechskantschraube und als Mutter ausgeführt. Die Schraubteile 23 und die Bauteile 24 weisen hier eine geringere Oberflächenhärte auf, als die gehärteten Oberflächen 21 der Unterlegscheibe 3.
Auf der rechten Seite umfasst die Sicherungseinrichtung 1 zwei Sicherungsbauteile 1a, eine Gewindeschraube 3b und eine Gewindemutter 3a. Die Gegenlagen 24 werden durch die Bauteile 24 gebildet. Die Gewindeschraube 3b weist hier einen als Schraubenkopf 3ba ausgebildeten Anlagekörper 2a auf. Der Schraubenkopf 3ba weist zwei Außenseiten 2b, 2c auf. Eine Außenseite 2c ist als Anlageseite 5 ausgebildet. Darüber hinaus weist das als Gewindeschraube 3b ausgebildete Sicherungsbauteil 1a einen Gewindebolzen 3bb auf. Darüber hinaus ist hier ein als Gewindemutter 3a ausgebildetes Sicherungsbauteil 1a vorhanden. Der Anlagekörper 2a weist hier zwei Außenseiten 2b, 2c auf, wobei eine der Außenseiten 2b, 2c als untere Anlageseite 5 ausgebildet ist. An den Anlageseiten 5 sind Vertiefungen 7 mit einem scharfkantigen Rand 8 ausgebildet, welche als längliche Nuten 13 sich über die gesamte Anlageseite 5 erstrecken. Die Anlagefläche kann auf der rechten Seite auch vergrößert sein, so wie es auf der linken Seite dargestellt ist.
7 zeigt ein als Sicherheitseinheit 3c ausgebildetes Sicherheitsbauteil 1a. Die Sicherheitseinheit 3c weist einen Anlagekörper 2a auf, welcher zwei gegenüberliegende Außenseiten 2b, 2c aufweist. Die Außenseite 2b ist hier als obere Anlageseite 4 ausgebildet, an welcher Vertiefungen 7 mit einem scharfkantigen Rand 8 ausgebildet sind. An dem Anlagekörper 2a ist eine die beiden Außenseiten 2b, 2c verbindende Durchgangsöffnung 6 und ein von der oberen Anlageseite 4 abstehender Gewindebolzen 3bb vorhanden.
Die Erfindung stellt eine Sicherungseinrichtung 1 zur Verfügung, welche wenigstens ein Sicherungsbauteil 1a umfasst. Das Sicherungsbauteil 1a ist als Unterlegscheibe 3, als Gewindemutter 3a, als Gewindeschraube 3b und/oder als Sicherungseinheit 3c ausgebildet. Das Sicherungsbauteil 1a umfasst einen Anlagekörper 2a mit zwei einander gegenüberliegenden Außenseiten 2b, 2c. Wenigstens eine der Außenseiten 2b, 2c ist als ebene Anlageseite 4, 5 ausgebildet. Der Anlagekörper weist wenigstens eine die beiden Außenseiten 2b, 2c verbindende Durchgangsöffnung 6 zur Durchführung z. B. eines Gewindebolzens 3bb und/oder wenigstens einem von der Anlageseite 4, 5 abstehenden Gewindebolzen 3bb auf.
An wenigstens einer Anlageseite 4, 5 ist eine Mehrzahl an Vertiefungen 7 als Nuten 13 ausgebildet, welche einen scharfkantigen Rand 8 mit einem Kantenwinkel 9 zur Anlageseite von ca. 90° (+- 10°) aufweisen. Die Nuten 13 verlaufen quer über die Anlageseiten 4, 5 und weisen Kreuzungen 14 auf. Dadurch wird ein tangentiales Wandern einer Gegenlage 23, 24 verhindert. Die Gegenlagen 23, 24 setzen sich beim Festziehen in die Vertiefungen 7, sodass eine formschlüssige Verbindung vorliegt. Dabei stützt die gesetzte Oberfläche 25 an den Fixierkanten 10 ab. Darüber hinaus weist eine ebene Auflagefläche 12 einen Anteil an der Anlageseite 4, 5 von wenigstens 50 % auf, sodass auch eine kraftschlüssige Verbindung vorliegt. Vorteilhaft wird so eine exzellente Sicherungsfunktion einer Schraubverbindung 2 ermöglicht. Die Vertiefungen 7 in den Anlageflächen 12 sind besonders kostengünstig durch Umformen mittels genau eines Prägevorgangs fertigbar. Zur Fertigung einer erfindungsgemäßen Unterlegscheibe 3 ist insbesondere eine Normunterlegscheibe 26 nutzbar.
Weitere Vorteile der Erfindung sind nachfolgend beschrieben:

Es gibt insbesondere eine Vielzahl von Schraubensicherungen am Markt wie z. B. Keilsicherungsscheiben, Locktixscheiben, Schnorrscheiben, Sperrkantscheiben. Alle bewirken vorteilhaft unter der durch das Anziehen der Schraubverbindung entstehenden Vorspannkraft ein Einschneiden der Scheiben in die Gegenlagen (Schraubenkopf, Mutter, Werkstück) und erhalten dadurch vorzugsweise zu dem Kraftschluss zusätzlich einen Formschluss, an zumindest einer Seite der Scheibe, durch eine sich einschneidende Profilierung der Scheiben. Keilsicherungsscheibenpaare arbeiten darüber hinaus vorteilhaft mit einer Keilgeometrie auf den Innenseiten, die einen größeren Winkel als die jeweilige Steigung des Gewindes der Schraube besitzt und dadurch zusätzlich eine Losdrehhemmung darstellt.

Nachteile der bisher bekannten Lösungen:

- Die meisten Sicherungsscheiben haben vorzugsweise sehr kleine scharfe oder spitze Auflageflächen.
- Sie drücken sich dadurch vorzugsweise ein und zerstören die Oberflächen/Lack der Gegenlagen (Schrauben/Muttern /Werkstücke).
- Insbesondere verlieren die Schraubverbindungen 2 durch „kriechen“ kontinuierlich mit der Zeit und Einsatzbelastung an Vorspannkraft.
- Insbesondere ist das Losdrehmoment kleiner als das Anzugsmoment.
- Vorzugsweise sie haben andere Abmessungen 16, 17, 18 als Normunterlegscheiben und können deshalb ohne Prüfung nicht einfach getauscht werden.
- Insbesondere haben die meisten guten Sicherungsscheiben einen sehr hohen Preis (Keilsicherungsscheiben, Locktixscheiben...)

Viele der aktuellen gut funktionierenden Sicherungsscheiben weisen vorzugweise nur eine in der Summe sehr kleine punktuelle Auflagefläche in der Ebene auf. Ihre Profilierungen haben spitze/scharfe Winkel zur Auflagefläche, die bevorzugt eine einschneidende Wirkung erzielen. Dadurch schneiden sie sich insbesondere auch noch nach dem Montieren, durch die jeweiligen Einsatzbelastungen, insbesondere in Verbindung der vorteilhaft hohen Vorspannkraft, vorzugsweise tiefer in die Gegenlagen ein und können diese deformieren. Damit verlieren die bekannten Sicherungseinrichtungen 1 kontinuierlich, insbesondere erheblich, an Vorspannkraft. Teilweise können sie den Lack durchdringen und somit einen Korrosionsschutz zerstören.
Die reinen Kontaktflächen (Ist-Auflageflächen) liegen insbesondere in ihrer Flächengröße aufgrund der Spitzen (z. B. Locktixscheiben) oder scharfen Schneiden (Keilsicherungsscheiben, Schnorrscheiben) vornehmlich weit unter einer maximal möglichen Auflagefläche 12. In der Summe liegen die Auflageflächen 12 meist unter 20 % der zur Verfügung stehenden Gesamtfläche. Hierdurch ist vorzugsweise eine punktuell wirkende Kraft an den Kontaktflächen dementsprechend hoch und die Gegenlagen 23, 24 (Schrauben/Muttern /Werkstücke) können geben nach und lassen die Sicherungsscheiben in sich eindringen, was sich insbesondere wiederum negativ auf deren Festigkeit auswirkt.
Darüber hinaus weisen viele bestehende Sicherungsscheiben insbesondere nur ein radiales Prägemuster, auf welches die Bewegungsfreiheit der Verbindungsteile in der Ebene nur teilweise einschränkt.
Gut funktionierende Sicherungsscheiben (Keilsicherungsscheiben, Locktixscheiben) sind insbesondere sehr teuer, sodass sie meistens nur punktuell eingesetzt werden. Darüber hinaus haben Sperrkantenscheiben (mittleres Preissegment) nachweislich lt. Junkertest vorzugsweise nur eingeschränkte Sicherungseigenschaften.
Außerdem haben vorzugweise fast alle gängigen Sicherungsscheiben andere Abmaße als Normunterlegscheiben 26. Daher können diese insbesondere nicht immer bedenkenlos getauscht werden da evtl. die Schraubenlänge oder die Platzverhältnisse einen Tausch nicht zulassen.
Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein selbstständiges Lösen von Schraubenverbindungen dauerhaft zu verhindern. Darüber hinaus soll bevorzugt eine beim Montieren aufgebrachte Vorspannkraft bestmöglich erhalten bleiben. Vorzugweise sollen die Komponenten (Schrauben/Muttern/Werkstücke) untereinander nicht beschädigt werden.
Lösung der Aufgabe / ausführliche Erläuterung der Erfindung: Insbesondere müssen die Sicherungsscheiben, vorzugsweise in allen erdenklichen Größen, aus einem härteren Werkstoff hergestellt werden als der Werkstoff aus dem die Gegenlagen (Schraube/Mutter, Werkstück) bestehen. Aus Kostengründen können insbesondere auch verschiedene Härtevarianten für die jeweiligen Festigkeitsklassen gefertigt werden. Darüber hinaus müssen die Sicherungsscheiben vorteilhaft eine möglichst große und ebene Auflagefläche aufweisen.
Bevorzugt erhalten die Sicherungsscheiben beidseitig wirkungsvolle Formschlussvertiefungen. Die speziellen Vertiefungen (das Profilmuster selbst, ob kariert, Wabenmuster, Drei- oder Vielecke, ist zweitrangig) werden vorteilhaft insbesondere im rechten Winkel (ca. 90°) und bevorzugt scharfkantig (± 0,1 mm) zu den ebenen Auflageflächen eingebracht.
Diese Vertiefungen (Nuten oder Rillen) geben den Gegenlagen (Schrauben/Muttern/Werkstücke) insbesondere die Möglichkeit, vorzugsweise unter Berücksichtigung der Vorspannkraft, insbesondere schon beim Montieren sich in sie hinein zu „setzen“ und im Nachhinein minimal weiter hinein zu „Kriechen/Fließen“. Hierdurch wird vorteilhaft die Oberfläche der Gegenlagen zusätzlich noch verdichtet, wodurch das tiefere Eindringen insbesondere immer schwieriger wird.
Durch die insbesondere scharfen, aber gratfreien 90° Kanten des Profils bilden sich bevorzugt beim Montieren durch das Setzen der Bauteile minimale Kanten, die unter Berücksichtigung der aufgebrachten Vorspannkraft ein Verdrehen oder Verrutschen in allen Achsen nicht mehr zulassen und dadurch die Bauteile vorteilhaft miteinander fixieren können.
Als Korrosionsschutz können vorzugsweise verschiedene Beschichtungen wie z. B. Zink, Zinklamellen, Nickel oder dergleichen aufgebracht werden.
Vorteile der Erfindung sind insbesondere:

- Sie sichern insbesondere dauerhaft Schraubverbindungen vor Lösen und Lockern.
- Sie fixieren insbesondere die einzelnen Komponenten der Schraubverbindung miteinander.
- Sie erhalten vorteilhaft dauerhaft die Vorspannkraft auf sehr hohen Niveau.
- Sie bewirken, der mit der Höhe der Belastung und der Zeit der angezogenen Schraubverbindung durch „Kriechen“ insbesondere wächst.
- Sie erhalten vorteilhaft den Korrosionsschutz (Lack, Zinkschicht ...) der Gegenlagen da der Schraubenkopf (kleinere Reibfläche) beim Montieren vorteilhaft durchrutscht.
- Durch ihre speziellen Formschlussvertiefungen blockieren sie insbesondere, unter Berücksichtigung der Vorspannkraft und des dadurch entstehenden Setzens, die Bewegungsfreiheit in allen Achsen.
- Sie sind vorteilhaft von ihren Abmessungen austauschbar mit aktuellen Normscheiben.
- Sie sind insbesondere beidseitig gleich geprägt.
- Sie sind vorzugsweise kostengünstiger herzustellen als vergleichbare Sicherungselemente.
- Das Losdrehmoment ist durch das Setz- und Kriechverhalten in der Regel vorzugsweise höher als das Anziehdrehmoment.

Ausführungsbeispiele der Erfindung:

Das Muster, welches insbesondere als Unterlegscheibe 3 ausgebildet ist, selbst muss insbesondere so beschaffen sein, dass die Bewegungsfreiheit unter Berücksichtigung der Vorspannkraft in allen Achsen nach dem Setzen der Unterlegscheibe insbesondere gesperrt wird.

Der Anteil der vorteilhaft ebenen Auflagefläche muss nach dem Prägevorgang insbesondere mindestens 50 % oder größer als die unprofilierte ursprüngliche Grundfläche sein, um das Setz- und Kriechverhalten dauerhaft stark einzugrenzen.
Unter Schutz gestellt werden soll insbesondere:

Sicherungseinrichtung 1, welche vorteilhaft in den ebenen Auflageflächen 12 scharfkantige (±0,1 mm) und zu den Auflageflächen 12 insbesondere im rechten Winkel eingebrachte Vertiefungen 7, insbesondere mit Fixierkanten besitzt, die in den ebenen und parallelen Auflageflächen 12 vorzugsweise eingebracht sind.

Sicherungseinrichtung 1, wobei insbesondere die Vertiefungen 7 vorteilhaft gleichmäßig/netzartig und vorzugsweise beidseitig in den Auflageflächen 12 eingebracht sind.
Sicherungseinrichtung 1, wobei insbesondere die Vertiefungen 7, falls bevorzugt nicht komplett beidseitig, vorzugsweise eine Fläche vollständig und die gegenüberliegende Fläche zumindest im inneren Bereich der Schraubenauflage, in vorzugsweise den Auflageflächen 12, insbesondere gleichmäßig/netzartig eingebracht sind.
Sicherungseinrichtung 1, wobei insbesondere die verbleibende ebene Auflagefläche 12, vorzugsweise nach dem Einbringen der Vertiefungen 7 mit dem scharfkantigen Rand 8, vorteilhaft wenigstens 50 % der ursprünglichen Fläche, v der Anlageseite 4, 5 beibehält.
Sicherungseinrichtung 1 wobei die Unterlegscheibe 3 insbesondere aus einem Werkstoff mit einer Oberflächenhärte 20 größer oder gleich 200 HV besteht. Die Oberflächenhärte 20 der Unterlegscheiben soll vorteilhaft immer größer sein als die Gegenlagen 23, 24 (Schrauben/Werkstücke) der Verbindung.
Bezugszeichenliste

1: Sicherungseinrichtung
1a: Sicherungsbauteil
2: Schraubverbindung
2a: Anlagekörper
2b,2c: Außenseite von 2a
3: Unterlegscheibe
3a: Gewindemutter
3b: Gewindeschraube
3ba: Schraubenkopf von 3b
3bb: Gewindebolzen von 3b
3bc: Stirnseite von 3ba
3c: Sicherungseinheit
4: obere Anlageseite
5: untere Anlageseite
6: Durchgangsöffnung von 3
7: Vertiefungen
8: scharfkantiger Rand
9: Kantenwinkel
10: Fixierkante
11: Tiefe von 10
12: Auflagefläche
13: Nut
14: Kreuzung
15: netzartige Struktur
16: Durchmesser von 3
17: Höhe von 3
18: Durchmesser von 6, Lochdurchmesser
19: rostfreier Stahl
20: Korrosionsschutzbeschichtung
21: gehärtete Oberfläche
22: Tiefe von 21
23: Schraubteil, Gegenlage
24: Bauteil, Gegenlage
25: gesetzte Gegenlage(23,24)
26: Normunterlegscheibe
27: Breite von 13
28: Tiefe von 13

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202020101633 U1 [0004]
DE 3042388 A1 [0004]
DE 29922315 U1 [0005]
GB 93688 A [0005]
CN 209278312 U [0006]
EP 3253977 A1 [0006]

Claims

Sicherungseinrichtung (1) zur Herstellung einer gesicherten Schraubverbindung (2), umfassend wenigstens ein Sicherungsbauteil (1a), wobei das Sicherungsbauteil (1a) als Unterlegscheibe (3), als Gewindemutter (3a), als Gewindeschraube (3b) und/oder als Sicherungseinheit (3c) ausgebildet ist, und wobei das Sicherungsbauteil (1a) einen Anlagekörper (2a) mit zwei einander gegenüberliegenden Außenseiten (2b,2c) umfasst, von denen wenigstens eine als eben ausgebildete Anlageseite (4,5) zur Anlage an einer Gegenlage (23,24) ausgebildet ist, wobei der Anlagekörper (2a) wenigstens eine die beiden Außenseiten (2b,2c) verbindende Durchgangsöffnung (6) zur Durchführung z. B. eines Gewindebolzens (3bb) und/oder wenigstens einen von der Anlageseite (4,5) abstehenden Gewindebolzen (3bb) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl an Vertiefungen (7) an der Anlageseite (4,5) ausgebildet ist, welche wenigstens abschnittsweise einen scharfkantigen Rand (8) aufweisen.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kantenwinkel (9) des scharfkantigen Rands (8) der Vertiefung (7) zur Anlageseite (4,5) zwischen 85° und 95° ist.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens am Rand (8) der Vertiefung (7) wenigstens abschnittsweise eine Fixierkante (10) mit einer Tiefe (11) von zwischen 0,01 mm und mindestens 0,05 mm ausgebildet ist.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Anteil einer ebenen Auflagefläche (12) an der Anlageseite (4,5) wenigstens 50 % beträgt.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der scharfkantige Rand (8) nicht über die ebene Auflagefläche (12) hinaussteht.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vertiefungen (7) als Nuten (13) ausgebildet sind, welche sich insbesondere über einen wesentlichen Anteil der Anlageseite (4,5) der Unterlegscheibe (3) erstrecken.
Sicherungseinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Nuten (13) wenigstens paarweise Kreuzungen (14) aufweisen.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vertiefungen (7) eine netzartige Struktur (15) bilden.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anlagekörper (2a), und insbesondere die Unterlegscheibe (3) und/oder die Gewindemutter (3a) und/oder die Sicherungseinheit (3c), wenigstens zwei Anlageseiten (4,5) aufweist.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterlegscheibe (3) spiegelsymmetrisch und/oder rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterlegscheibe (3) die Abmessungen (16,17,18) einer Normunterlegscheibe (26) aufweist.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens die Vertiefungen (7) durch wenigstens einen Prägevorgang hergestellt sind.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens das Sicherungsbauteil 1a aus einem rostfreien Stahl (19) besteht und/oder wobei die Unterlegscheibe (3) wenigstens eine Korrosionsschutzbeschichtung (20) aufweist.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anlageseite (4,5) eine größere Oberflächenhärte (21) als eine Gegenlage (23,24) aufweist.
Verfahren zur Fertigung eines Anlagekörpers (3) einer Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (7) durch wenigstens einen Prägevorgang gefertigt werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zur Fertigung der Unterlegscheibe (3) eine Normunterlegscheibe (26) genutzt wird.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vertiefungen (7) durch genau einen, insbesondere beidseitigen, Prägevorgang gefertigt werden.
Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Anlageseite (4,5) des Anlagekörpers (2a) nach dem Prägevorgang oberflächengehärtet und/oder zum Schutz vor Korrosion beschichtet wird.