DE1056878B - Befestigungsglied mit unverlierbar zugeordnetem Federring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungsglied, insbesondere Schraube oder Mutter, mit einem ihm unverlierbar zugeordneten, offenen, aus Blech geformten konischen Federring, wobei das Befestigungsglied mit einem Gewinde und einer sich etwa in radialer Richtung erstreckenden Klemmfläche versehen ist und wobei sich der Federring beim Anziehen des Befestigungselements zur Verdrehungssicherung desselben einerseits gegen besagte Klemmfläche und andererseits gegen das Werkstück legt. Ganz allgemein soll unter einem Befestigungsglied im Sinne dieser Erfindung ein zur Befestigung irgendwelcher Werkstücke dienendes drehbares, mit einem Gewinde versehenes Maschinenelement verstanden werden.

Befestigungsglieder und ihnen unverlierbar zugeordnete Federringe der vorbezeichneten Art, die als Sicherung gegen Verdrehen und damit Lockern festgezogener Muttern oder Schrauben dienen sollen, sind bekannt. Beispielsweise ist eine Mutter- oder Schraubensicherung bekanntgeworden, bei der dieMutterbzw. der Bolzenkopf mit einer federnden überstehenden Unterlegscheibe unverlierbar gekuppelt sind, die nach Anzug der Schraube noch eine Federreiserve aufweist, und. bei der die Mutter- bzw. Kopfunterseite sowie in entsprechender Weise die — hier allerdings in sich ringförmig geschlossene — Unterlegscheibe konisch ausgebildet sind. Der öffnungswinkel der konischen Unterlegscheibe, die aus Blech hergestellt ist, ist dabei kleiner gehalten als der öffnungswinkel der konischen Klemmfläche an der Mutter- oder Schraubenkopfunterseite. Dadurch soll erreicht werden, daß die freie Federlänge der Unterlegscheibe beim Anziehen infolge einer satten Anlage an der Klemmfläche verkürzt wird. Diese bekannte Ausführung besitzt jedoch den Nachteil, daß schon zu Beginn des Festziehens der Schraube oder Mutter eine starke Kraft zur axialen Stauchung der Unterlegscheibe erforderlich ist, wenn diese Scheibe SOⁱ kräftig ausgeführt ist, daß sie einer ungewollten Verbiegung nach dem satten Anlegen an die Klemmfläche standhält.

Die bekannte Unterlegscheibe soll ferner vor allem dadurch als Sicherung wirksam werden, daß sie beim Festziehen radial nach innen, gegen den sie tragenden Bund der Mutter drückt und dadurch eine Reaktion auf deren Gewindegänge ausübt und letztere verkeilt. Diese Verkeilung bedeutet aber auch, daß die Mutter für einen zweiten Gebrauch nicht mehr geeignet ist; außerdem ist die besagte Keilwirkung nur bei Muttern, nicht aber bei Schrauben erzielbar. Weiterhin ist eine Schraubenmuttersicherung mit nach einer Schraubenwindung geformter, geschlitzter Unterlegscheibe bekanntgeworden, die mit einem -Ende in das Bolzengewinde eingreift und sich mit dem - anderen Ende gegen die Klemmfläche der Mutter stützt, wobei diese Befestigungsglied mit unverlierbar
zugeordnetem Federring

Anmelder:

Illinois Tool Works,
Chicago, III. (V.St.A.)

Vertreter: Dr. phil. A. Mentzel₁ Patentanwalt,
Refrath bei Köln, Frankenforst 137

Ougljesa Jules Poupitch, Itasca, 111. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Klemmfläche sowie die Außenfläche der Unterlegscheibe kegelförmig gestaltet sind. Dabei erfolgt die Sperrung also nicht durch eine Reibungsverbindung zwischen, Schraubenkopf und Mutter einerseits und dem Werkstück andererseits über die dazwischenliegende Federscheibe, sondern zwischen der Mutter einerseits und dem Gewinde des Schraubenbolzens andererseits, indem sich das eine Ende der Unterlegscheibe in das Außengewinde des Bolzens eingräbt und die geschlitzte Unterlegscheibe um den Schraubenbolzen herum zusammengewickelt und im Durchmesser verengt wird. Diese bekannte Ausführung besitzt den Nachteil, daß die Unterlegscheibe nach einem einmaligen Festziehen das Gewinde beschädigt hat, so daß dieses an dieser Stelle nicht mehr verwendungsfähig ist. Außerdem ist diese Sicherung nur für Schraubenmuttern, nicht aber für Schraubenköpfe verwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungsglied mit unverlierbar zugeordnetem Federring der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht besitzt und das sowohl eine Schraube als auch" eine

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Mutter umfassen kann. Der Federring ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß er sich anfangs sehr leicht zusammendrücken läßt und sich dadurch mit seinen Rändern in der gewünschten Weise gegen das Befestigungsglied und gegen das Werkstück legt. Der Federring ist erfindungsgemäß weiterhin so gestaltet, daß er beim Festziehen des Befestigungsgliedes einer weiteren Zusammendrückung einen erheblich größeren und noch ständig steigenden Widerstand entgegensetzt und schließlich das Befestigungsglied wirksam gegen eine ungewollte Rückdrehung sichert.

Die Erfindung besteht darin, daß der Federring einen gegen die Klemmflache des Befestigungsgliedes anliegenden Außenkonus und einen mit diesem durch einen umgefalteten Teil einstückig verbundenen Innenkonus umfaßt, der völlig innerhalb des Außenkonus liegt und von diesem außen in axialer und radialer Richtung überragt wird, während das Befestigungsglied in an sich bekannter Weise einen den Federring an seinem Innenkonus gegen axiale Lösung festhaltenden, radial vorspringenden und in axialer Richtung von der besagten Klemmfläche abgesetzten, vorzugsweise durch den ersten Gewindegang des Befestigungsgliedes gebildeten Vorsprung besitzt. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird auch verhindert, daß der Federring beim Anziehen vollständig flachgelegt und beschädigt wird. Die eine seiner Kantenbleibtdabei stets in Anlage an dem Werkstück.

Es ist an sich bekannt, zur Verbesserung der Federwirkung offene, konische Federringe der eingangs beschriebenen Art schraubenlinienförmig verwunden auszuführen. Gerade bei diesen bekannten Federringen tritt aber beim Anziehen sehr leicht ein vollständiges Flachdrücken und damit eine Beschädigung des Federringes auf. Die erfindungsgemäßen Federringe können vorteilhaft ebenfalls in dieser Art ausgebildet, d. h. schraubenlinienförmig verwunden sein. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß sowohl der Außenkonus als auch der Innenkonus sowie der diese Konen verbindende umgefaltete Teil schraubenlinienförmig mit gleicher Ganghöhe verwunden sind. Diese Ausbildung besitzt die Vorteile der bekannten verwundenen Federringe, erhält aber dennoch die Stabilität des Federringes und seinen Widerstand gegen ein vollständiges Zusammendrücken.

Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Innenkonus einen größeren öffnungswinkel als der Außenkonus besitzt und diesen nur mit seinem äußeren Rand berührt. Dadurch wird eine gute Stützwirkung des umgefalteten, die beiden Konen verbindenden Teiles erzielt und der Außenkonus durch den Außenrand des Innenkonus so unterstützt, daß er seine konische Form auch bei starkem Anpreßdruck beibehält. Nach einem weiteren Erfindungsgedanken sind mehrere Vorsprünge an dem Befestigungsglied vorgesehen, die über dessen Umfang verteilt sind und in axialer Richtung vorstehen, sowie mehrere mit diesen Vorsprüngen zur Blockierung einer Drehung zwischen dem Befestigungsglied und dem Federring zusammenwirkende schlitzartige Ausnehmungen mit seitlichen Anlagekanten an dem inneren Rand des Außenkonus des Federringes. Durch diese Maßnahme wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Befestigungsglied und dem Federring hergestellt, so daß diese Teile nach dem Festziehen gegen ein Werkstück nicht mehr gegeneinander verdreht werden können. Diese formschlüssige Verbindung hält die beiden Teile selbstverständlich wesentlich sicherer zusammen als die bei den bekannten Ausführungen verwendete Reibungsverbindung.

Ferner wird vorgeschlagen, vom äußeren Rand des Außenkonus des Federringes vorstehende, sich gegen das Werkstück legende und in dieses eindrückbare zahnartige Vorspränge vorzusehen, die auch zwischen Federring und Werkstück eine formschlüssige Verbindung herstellen.

Die Klemmfläche des Befestigungsgliedes kann sich vollständig und exakt in radialer Richtung erstrecken. Um jedoch die axiale Zusammendrückung des Federringes noch wirksamer zu verhindern, ist erfindungsgemäß eine den Innenteil des Außenkonus des Federringes aufnehmende konische Einziehung zumindest am äußeren Teil der Klemmfläche des Befestigungsgliedes vorgesehen.
Die Erfindung wird nachstehend in einigen Ausführungsbeispielen an Hand, der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Befestigungselementes,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1, der das erfindungsgemäße Befestigungselement gegen ein Werkstück angezogen darstellt,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines in dem erfindungsgemäßen Befestigungselement verwendeten Federringes,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4, der das Befestigungselement gegen ein Werkstück festgezogen, dargestellt,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des in dem Befestigungselement gemäß Fig. 4 und 5 verwendeten Federringes,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Federringes, der gegenüber dem in Fig. 4 bis 6 dargestellten leicht abgeändert ist, und

Fig. 8 einen Schnitt durch das Befestigungselement nach Fig. 4 und 5.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Befestigungselement 10 umfaßt eine Schraube 12 und einen Federring 14. Die Schraube besitzt einen Kopf 16 mit einer sich in radialer Richtung erstreckenden Klemmfläche 18 und in der Verlängerung dieses Kopfes einen Schaft 20 mit mehreren Gewindegängen 22.

Der Federring 14 ist vorzugsweise aus Federstahlblech hergestellt und umfaßt einen etwa konischen Teil 24, der in der dargestellten Weise aufgetrennt und schraubenförmig verdreht ist. Der engere Teil des Konus 24 liegt an der Klemmfläche der Schraube an und ist bei 26 nach innen umgebogen und einstückig mit einem inneren konischen Teil 28 verbunden. Der Innendurchmesser des umgebogenen Teiles 26 ist kleiner als der Außendurchmesser der Gewindegänge 22. Der Federring ist außerdem entgegen der Steigung der Gewindegänge schraubenförmig verwunden, so daß die Gewindegänge ihn auf der Schraube festhalten.

Die freie Außenkante des äußeren Federringteiles 24 liegt in radialer Richtung außerhalb der freien Außenkante des inneren Teiles 28 und. legt sich, wie in Fig. 2 dargestellt, gegen ein Werkstück 30 an. Außerdem ist der Durchmesser der Außenkante des Teiles 24 wesentlich größer als der Durchmesser des Schraubenkopfes und des Schaftes, so daß er sich gegen das Werkstück an Stellen anlegt, die verhältnismäßig weit von der Achse der Schraube entfernt sind; dadurch wird der Widerstand des Federringes gegen eine Drehung gegenüber dem Werkstück vergrößert. Wenn das Befestigungseiemen',. 10 gegen ein Werkstück angezogen wird, wird der Federring zunächst

Claims (5)

zusammengedrückt, indem sich seine schraubenförmige Gestalt abflacht. Die gefaltete Stelle 26 und die durch die inneren und äußeren konischen Teile 24 und 28 gebildete doppelte Wandstärke bieten einen verhältnismäßig großen Widerstand gegen eine weitere Abflachung und verbessern dadurch die Sperreigenschaften des Befesitigungselementes. Nachdem die anfängliche Zusammendrückung durch Abflachung der Schraubenform erfolgt ist, legt sich die Außenkante des Teiles 24 fest gegen das Werkstück; ein weiteres Anziehen des Befestigungselementes verursacht die in Fig. 2 dargestellte axiale Zusammendrückung der konischen Teile des Federringes. Die konischen Teile 24 und 28 setzen nunmehr einer Zusammendrückung einen wesentlich größeren Widerstand entgegen als die schraubenförmige Verwindung des Federringes. Dadurch wird die Sperrwirkung des Befestigungselementes wesentlich verbessert. Es zeigte sich, daß bei Hinterschneidung der Klemmfläche 18 bzw. bei Ausbildung dieser Fläche in der dargestellten konischen Form der Federring gegen eine radiale Spreizung und gegen eine axiale Zusammendrückung in gewissem Ausmaß geschützt wird, wodurch die Sperrwirkung des Befestigungselementes weiter verbessert wird. Es wird betont, daß eine Verformung der schraubenförmig verwundenen Gestalt des Federringes gegenüber einer Verformung seines konischen Teiles wesentlich erfolgen kann und daß dadurch die Anlage des gefalteten Teiles 26 über dessen ganzen Umfang an die Klemmfläche 18 und die Anlage der gesamten Außenkante des Teiles 24 an das Werkstück wesentlich gefördert und dadurch eine optimale Sperrwirkung erzielt wird. Ferner wirkt der innere Teil 28 des Federringes als Anschlag, der ein vollständiges Zusammendrücken des äußeren Teiles 24 verhindert (s. Fig. 2). Dadurch wird sichergestellt, daß die Außenkante des Teiles 24 stets in wirksamem Eingriff mit dem Werkstück bleibt. Die in den Fig. 4, 5, 6 und 8 dargestellte abgeänderte Ausführungsform ähnelt der vorstehend bescliriebenen Ausführung. Gleiche Teile sind in diesen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch mit einem zusätzlichen Index α versehen. Bei dieser Ausführung ist die enge Seite des Teiles 24a bei 32 leicht abgeflacht. In diesem abgeflachten Teil 32, dem 4-5 gefalteten Teil 26 a und dem inneren Teil 28 α befinden sich mehrere über den Umfang verteilte Schlitze 34. Außerdem sind an der Schraube mehrere Rippen 36 vorgesehen, die über den Umfang der Klemmfläche 18 a verteilt sind und in axialer Richtung vorstehen. Diese Rippen 36 können mit von den Schlitzen 34 gebildeten Anlagekanten zusammenwirken, und,dadurch die Schraube und den Federring formschlüssig gegen eine Verdrehung gegeneinander sichern. In Fig. 7 ist ein Federring 14 b dargestellt, der dem vorstehend beschriebenen Federring 14 a ähnlich ist und auch an dessen Stelle in Verbindung mit der Schraube IOa verwendet werden kann. Dieser Federring 14 & unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Federring 14a lediglich dadurch, daß er an der Außenkante seines Teiles 24 b mehrere über den Umfang verteilte Zähne 38 besitzt, die sich in das Werkstück eindrücken und eine relative Drehung des Federringes gegenüber dem Werkstück mit noch größerer Sicherheit verhindern. Selbstverständlich kann auch der in Fig. 1 bis 3 beschriebene Federring an seinem äußeren Rand mit Zähnen versehen werden, die den Zähnen 38 des Federringes gemäß Fig. 7 entsprechen. Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß das erfindungsgemäße Befestigungselement eine zweifache Kompressibilität besitzt und dadurch das anfängliche Anziehen erleichtert und die Sperreigenschaften, verbessert. Weiterhin wird eine vollständige Zusammendrückung des Federringes verhindert und es sind Mittel vorgesehen, die eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Federring und dem Befestigungsglied bzw. dem Werkstück bewirken und eine relative Drehung zwischen diesen, beiden verhindern. Das mit Gewinde versehene Befestigungsglied wurde vorstehend als Schraube beschrieben; selbstverständlich lcann an Stelle der Schraube auch eine Mutter od. dgl. in dieser Weise ausgebildet werden,. Patentansprüche:

1. Befestigungsglied, insbesondere Schraube oder Mutter, mit einem, ihm unverlierbar zugeordneten, offenen, aus Blech, geformten konischen Federring, wobei das Befestigungsglied mit einem Gewinde und einer sich etwa in radialer Richtung erstreckenden Klemmfläche versehen ist und wobei sich der Federring beim Anziehen des Befestigungselements zur Verdrehungssicherung desselben einerseits gegen besagte Klemmfläche und andererseits gegen das Werkstück legt, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (14, 14 a, 14 b) einen gegen die Klemmfläche des Befestigungsgliedes (18, 18a) anliegenden Außenkonus (24, 24a, 24 b) und einen mit diesem durch einen umgefalteten Teil (26, 26 a, 26 b) einstückig verbundenen Innenkonus (28, 28 a, 28 b) umfaßt, der völlig innerhalb des Außenkonus liegt und von diesem außen in axialer und radialer Richtung überragt wird, während das Befestigungsglied (12, 12 a) in an sich bekannter Weise einen den Federring an, seinem Innenkonus gegen axiale Lösung festhaltenden, radial vorspringenden und in axialer Richtung von der besagten Klemmfläche abgesetzten, vorzugsweise durch den ersten Gewindegang des Befestigungsgliedes gebildeten Vorsprung (22, 22 a) besitzt.

2. Befestigungsglied mit Federring nach Anspruch 1, wobei der Federring schraubenförmig verwunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Außenkonus als auch der Innenkonus sowie der diese Konen verbindende umgefaltete Teil schraubenlinienförmig mit gleicher Ganghöhe verwunden sind.

3. Befestigungsglied mit Federring nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkonus einen größeren Öffnungswinkel als der Außenkonus besitzt und diesen nur mit seinem äußeren Rand berührt.

4. Befestigungsglied mit Federring nach den Ansprüchen I bis 3, gekennzeichnet durch, mehrere Vorsprünge (36) an dem Befestigungsglied (12 α), die über dessen Umfang verteilt sind und in axialer Richtung vorstehen, sowie mehrere mit diesen Vorsprüngen zur Verhinderung einer Drehung zwischen dem Befestigungsglied und dem Federring zusammenwirkende schli.tzartige Ausnehmungen mit seitlichen Anlagekanten (34, 34 b) an dem inneren Rand des Außenkonus des Federringes.

5. Befestigungsglied mit Federring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Rand des Außenkonus (24 b) des Feder ringes an sich bekannte, sich gegen das Werkstück