DE1400774B2

DE1400774B2 - Schraubverbindung

Info

Publication number: DE1400774B2
Application number: DE19621400774
Authority: DE
Inventors: John L.. Sande. North Haledon; Bross Warren C. Westwood; Trotter Walter Fairlawn; N.J. Vander (V.St.A.)
Original assignee: Rex Chain Belt Inc.. Milwaukee. Wis. (V.St.A.)
Priority date: 1961-06-12
Filing date: 1962-06-12
Publication date: 1971-03-18
Also published as: US3221589A; GB1010947A; DE1400774A1

Description

Diese Erfindung geht aus von einer Schnellverschluß-Schraubverbindung zum Zusammenhalten zweier Bauelemente, bestehend aus einer Gewindehülse, die sich gegen das eine Bauelement abstützt und sich durch eine Bohrung zweier Bauelemente erstreckt, und von einem Schraubenbolzen, dessen Schaft formschlüssig an der Stirnwand eines Trägerkäfigs gehalten ist, der mit dem anderen Bauelement verbunden ist, wobei ferner zwischen Gewindehülse und Trägerkäfig eine Drehsicherung vorgesehen ist.

Durch die Erfindung wird die soeben genannte bekannte Konstruktion dahingehend verbessert, daß insbesondere beim sehr schnellen Verschrauben einer Erstverschraubung, wobei ein Verklemmen infolge einer Verstellung von Schraube oder Schraubenbolzen oder Gewindehülse möglich ist, die Teile schnell ausgebaut werden und durch neue Teile (Schraube und Mutter, Schraubenbolzen und Gewindehülse) ersetzt werden können, so daß durch die ersetzten Teile die Verschraubung sich neu verbinden läßt. Im Hinblick auf das kurze Zeitintervall, das beim hauptsächlichsten Anwendungsgebiet, der Verschraubung von Raketenteilen, Flugzeugantriebswellen usw., zur Verfugung steht, wird damit vermieden, daß eine verklemmte Verschraubung der ursprünglich eingebauten Teile in langwierigen Operationen gelöst werden muß und neu verbunden werden muß.

Es liegt demgemäß der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schnellverschluß-Schraubverbindung zu schaffen, die einerseits eine Sicherung gegen überhöhte Zug- oder Torsionsspannungen bietet und andererseits gewährleistet, daß die Verbindung in jedem Fall, auch wenn ein Verklemmen der Gewindezüge eingetreten ist, schnell gelöst werden kann.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit einer ersten Aufgabenlösung dadurch gelöst, daß die Gewindehülse oder der Schraubenbolzen eine umlaufende Querschnittsverminderung im Bereich der Betriebsspannung aufweisen, der Trägerkäfig in Längsrichtung zweiteilig ausgeführt ist, wobei der von den Bauelementen abgewandte Teil am Einsteckende einen Querbund und Schlitze aufweist, und ferner der Querbund eine stirnseitige Schrägfläche hat, die zur Drehsicherung im verspannten Zustand mit einer Schrägfläche eines an einem der Bauelemente anliegenden Ringes anliegt und der geschlitzte Teil eine innere längsgerichtete Schrägfläche hat, die zur Drehsicherung im verspannten Zustand an der Außenfläche der Gewindehülse anliegt.

Eine abgeänderte Lösung des Problems besteht darin, daß bei einer solchen Schnellverschluß-Schraubverbindung zum Zusammenhalten zweier Bauelemente, die aus einer Gewindehülse, welche sich gegen das eine Bauelement abstützt und sich durch eine Bohrung der Bauelemente hindurcherstreckt, und einem Schraubenbolzen besteht, dessen Schaft formschlüssig an der Stirnwand eines Trägerkäfigs gehalten ist, der seinerseits mit dem anderen Bauelement verbunden ist, wobei zwischen Gewindehülse und Trägerkäfig eine Drehsicherung vorgesehen ist, die Gewindehülse oder der Schraubenbolzen ebenfalls eine umlaufende Querschnittsverminderung im Bereich der Betriebsspannung aufweisen, wobei jedoch der Trägerkäfig dreiteilig und der am Bauelement befestigte erste Teil als äußeres Gehäuse ausgebildet ist, der obere geschlitzte Teil des zweiten inneren Käfigteils eine innere, längsgerichtete Schrägfläche hat, die zur Drehsicherung in gespanntem Zustand an der Außenfläche der Gewindehülse anliegt, und ferner der obere geschlitzte Teil des zweiten Käfigteils außerdem eine äußere Schrägfläche aufweist, die an einer Schrägfläche eines dritten, mit dem äußeren Gehäuseteil verschraubten Gehäuseteils zur Drehsicherung in gespanntem Zustand anliegt.

Bei der Aufgabenlösung sind folgende, an sich bekannte Gestaltungsmerkmale benutzt worden: Mari hat bereits einen Schraubbolzen mit einer Quer-Schnittsverminderung versehen, der, wenn die Verschraubungsteile verrostet sind, an dieser Stelle gewaltsam zerstört werden soll. Bei dieser Konstruktion kann jedoch die Schwächung ohne weiteres in Kauf genommen werden, da bei ihr keine besonderen Kräfte übertragen werden müssen und die Gefahr des Lösens keine besonders große ist und auch keine schwerwiegenden Schäden hervorrufen kann.

Man hat auch bereits einen die Schraubverbindung haltenden Trägerkäfig zweiteilig ausgeführt. Eine Drehsicherung, deren Haltekraft progressiv mit der aufgebrachten Zugspannung steigt, kann jedoch mit den bekannten Anordnungen nicht erreicht werden.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine

neuartige Schraubverbindung geschaffen, die sowohl eine Sicherheit gegen überhöhte Zug- und .Torsionsspannungen bietet als auch in jedem Fall die Möglichkeit des Lösens innerhalb eines kurzen Zeitintervalls gewährleistet. Darüber hinaus wird bei dieser Anordnung ein selbsttätiges Lösen der Verbindung mit Sicherheit verhindert. Die Schraubverbindung nach der Erfindung eignet sich im besonderen für solche Anwendungsbereiche, bei denen ein selbsttätiges Lösen unter allen Umständen vermieden werden muß, während sich jedoch ein Lösen innerhalb eines kurzen Zeitintervalls durchführen läßt. Derartige Anwendungsbereiche sind beispielsweise durch die Inspektion von Flugzeugtriebwerken und Raketen gegeben.

Nachfolgend soll die Erfindung in Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.
In den Darstellungen zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht von zwei Teilen, wobei die Verbindung teilweise hergestellt ist,

F i g. 2 eine Schnittansicht der in F i g. 1 gezeigten Anordnung in der vollverbundenen Stellung,

Fig. 3 eine auseinandergezogene Darstellung, welche die beanspruchte Platte, die Mutter und den federnden Haltering für die Mutter zeigt,

F i g. 3 a eine auseinandergezogene Darstellung, welche einen Rahmenteil, einen Klemmring, einen Trägerhalter, einen Trägerkäfig, einen Träger und den Bolzen zeigt, welche Teile die am Rahmen befestigte Anordnung bilden,

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Träger in einem mit Bezug auf einen feststehenden Klemmring relativ unbeweglichen Käfig angeordnet ist,

F i g. 5 eine der F i g. 1 ähnliche Ansicht, bei weleher die Verdrehungssicherung in der Mutter vorgesehen ist, wobei die Teile in der zusammengebauten Stellung gezeigt sind,

F i g. 6 eine Ansicht der in F i g. 5 gezeigten Anordnung, welche die Stellung der Teile zeigt, nachdem die Verdrehungssicherung in Wirkung getreten ist. In den Zeichnungen sind zwei miteinander zu verbindende Bauelemente 14,16 gezeigt. Ein Träger 18 wird durch einen Trägerkäfig 20 in seiner Lage gehal-

ten. Oberhalb des Trägers ist ein Klemm- oder Einspannring 22 angeordnet. Der obere Teil des Trägers 18 ist mit mehreren Schlitzen 24 versehen. Das obere Ende des Trägers ist mit einer Schrägfläche 28 versehen, die für das Zusammenwirken mit einer Schrägfläche 30 am Klemmring bestimmt ist. Wenn die Verbindung festgezogen wird, werden die federnden Laschen 26 nach innen gegen die Gewindehülse 12 gedrückt, um die Verbindung in ihrem festangezogenen Zustand zu halten.

Ein Trägerhalter 32 bedeckt den Trägerkäfig und verhindert, daß der Klemmring 22 und der Träger 18 aus dem Trägerkäfig austreten. Um die Teile in der zusammengebauten Stellung zu halten, ist der Trägerhalter 32 an einem Flansch 34 des Trägerkäfigs durch einen, eine erweiterte Buchse 36 bildenden Teil, befestigt.

Der Träger 18 trägt einen Bolzen 40, der einen Gewindeteil 42 und einen Halsteil 44 aufweist.

Der verringerte Durchmesser des Halsteils läßt bei einer bestimmten Spannung oder einer Verdrehung einen Bruch des Halsteils zu. Unter dem Halsteil 44 ist ein Kopf 45 vorgesehen, der an seinem Umfang mehrere Vorsprünge aufweist, welche zur Aufnahme in entsprechenden Schlitzen 51 am unteren Ende des Trägers 18 bestimmt sind. Das untere Ende des Bolzens ist mit einem sich verjüngenden Teil 48 ausgebildet, über welchen ein Umfangsflansch 50, der am unteren Ende des Trägers 18 vorgesehen ist, verformt werden kann. Auf diese Weise ist der Bolzen sicher am Träger befestigt und daran gehindert, sich in der Längsrichtung des Trägers zu bewegen oder sich um seine Längsachse zu drehen. Der obere Teil des Bolzens 40 ist mit einem sich verjüngenden Ende 52 ausgebildet, das dazu dient, eine mit einem Innengewinde versehene Gewindehülse 12 zu zentrieren.

Die Gewindehülse 12 besitzt ein Innengewinde 60 und einen Steckschlüsseleinsatz 62, mit dem sie leicht gedreht werden kann. Der Steckschlüsseleinsatz 62 ist von einem Flansch 61 umgeben, der an der Außenfläche des Bauelements 14 aufliegt.

Das untere Ende der Mutter weist einen Flansch 64 auf, der für das Zusammenwirken mit einem federnden Haltering 10 bestimmt ist. Nachdem das Innengewinde 60 der Mutter 12 von dem Gewinde 40 des Bolzens abgeschraubt worden ist, ist die Mutter frei nach außen beweglich, da die Außenfläche 64 der Mutter glatt ist. Um zu verhindern, daß die Mutter aus dem Bauelement 14 heraustritt, ist ein federnder Haltering 10 vorgesehen, welcher mit dem Flansch 64 am unteren Ende der Mutter zusammenwirkt. Hierdurch wird verhindert, daß die Mutter aus dem Bauelement herausfällt, wenn dieses abgenommen ist, und ermöglicht, daß die Teile leicht zusammengebaut werden können, wenn die Platte rasch wieder aufgebracht werden soll. Aus F i g. 3 ergibt sich, daß eines der Bauelemente 14 oder 16 mit einer Aussparung 13 versehen sein kann, in welche der Haltering 10 aufgenommen werden kann.

Wenn sich die Teile in der in F i g. 2 gezeigten zusammengebauten Stellung befinden, wird durch die Spannung zwischen der Mutter und dem Bolzen der Träger 18 mit der Kraft nach oben gezogen, welche durch die Spannung zwischen der Mutter und dem Bolzen ausgeübt wird. Diese Aufwärtsbewegung hat zur Folge, daß die Schrägfläche 28 am Träger an der Schrägfläche 30 des Klemmringes zur Anlage kommt. Durch diese Aufwärtsbewegung werden die federnden Laschen 26 nach innen gedrückt, so daß ein stärkerer Reibungseingriff zwischen den Laschen und der Außenfläche 64 der Mutter auftritt. Durch diesen Reibungseingriff wird die Mutter an einer Drehung gehindert, so daß die Mutter in ihrer angezogenen Stellung gehalten wird. In dieser angezogenen Stellung sind die Bauelemente 14 und 16 zwischen dem Umfangsflansch 61 und dem Klemmring 22 eingespannt. Infolge der zwischen dem Träger und dem

ίο Gewindeteil des Bolzens vorgesehenen Sicherung 44 führt ein Überdrehen der Anordnung zu einem Bruch der Sicherung. Der Bruch der Sicherung hat zur Folge, daß die Verbindung zwischen der Platte 14 und der Platte 16 aufgehoben wird und die beanspruchte Platte abgenommen werden kann. Wie ersichtlich, hält der federnde Haltering 10 die Mutter 12 im Bauelement 14. Die Anordnung, bestehend aus dem Trägerhalter, dem Trägerkäfig, dem Träger, dem Klemmring und dem Bolzen, wird an dem Bauelement 16 mit Hilfe von Nieten 15 befestigt.

Wie sich aus F i g. 3 a ergibt, ist der Klemmring 22 mit zwei nach oben abstehenden Vorsprüngen 21 ausgebildet. Diese Vorsprünge sind für den Eintritt in Aussparungen 31 bestimmt, die im Trägerhalter 32 vorgesehen sind. Der Eingriff zwischen den Vorsprüngen 21 und den Aussparungen 31 verhindert eine relative Drehung zwischen dem Trägerhalter 32"und dem Klemmring 22. Ferner ist ersichtlich, daß der Klemmring 22 mit Aussparungen 23 versehen ist. Mit diesen Aussparungen können am Träger 18 vorgesehene Vorsprünge 25 in Eingriff gebracht werden. Hieraus ergibt sich, daß die Verdrehung von der Mutter 12 auf den Bolzen 40, über die Vorsprünge 46 auf den Träger 18, über die Vorsprünge 25 auf den Klemmring 22 sowie auf die Vorsprünge 21 und von diesen auf den Trägerhalter 32, die Niete 15 und die Rahmenplatte 16 übertragen wird. Hierdurch wird eine relative Drehung zwischen der Mutter und dem Rahmen vermieden.

Bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform weist der Schraubenbolzen 40 eine umlaufende Querschnittsverminderung 44 im Bereich der Betriebsspannung auf. Der Trägerkäfig ist dreiteilig ausgebildet, wobei der am Bauelement 16 befestigte, erste Teil 20' als äußeres Gehäuse ausgebildet ist. Der obere geschlitzte Teil des zweiten inneren Käfigteils 18' hat eine innere, längsgerichtete Schrägfläche, die zur Drehsicherung im gespannten Zustand an der Außenfläche der Gewindehülse 12 anliegt. Der obere geschlitzte Teil des zweiten Käfigteils 18' hat außerdem eine äußere Schrägfläche 85, die an einer Schrägfläche 84 eines dritten, mit dem äußeren Gehäuseteil 20' verschraubten Gehäuseteils 82 zur Drehsicherung im gespannten Zustand anliegt.

Bei der in F i g. 5 gezeigten Ausführungsform ist der Bolzen 40 nicht mit einem abgesetzten Halsteil 44 versehen, der als kombinierte Spannungs- und Verdrehungssicherung bei der Ausführungsform nach F i g. 2 wirkt. Statt dessen sind die Wände der Hülsenmutter 12 mit einer Umfangsnut 45' versehen. Diese Nut befindet sich unterhalb des Mutternflansches 61 und oberhalb der Stelle, bis zu welcher sich das Schraubengewinde des Bolzens erstreckt. Bei dieser Ausführungsform ist das Innengewinde der Mutter unterhalb ihres oberen bzw. mit einem Flansch versehenen Endes frei gelassen. Mit anderen Worten, die Umfangsnut befindet sich in einem Teil der Mutter, der nicht mit dem Schraubengewinde des Bolzens

in Gewindeeingriff steht. Eine übermäßige Verdrehung oder Spannung hat daher einen Bruch der Mutter im Bereich der Umfangsnut 45' zur Folge.

Claims

Patentansprüche:

1. Schnellverschluß-Schraubverbindung zum Zusammenhalten zweier Bauelemente, bestehend aus einer Gewindehülse, die sich gegen das eine Bauelement abstützt und sich durch eine Bohrung der Bauelemente erstreckt, und einem Schraubenbolzen, dessen Schaft formschlüssig an der Stirnwand eines Trägerkäfigs gehalten ist, der mit dem anderen Bauelement verbunden ist, wobei ferner zwischen Gewindehülse und Trägerkäfig eine Drehsicherung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindehülse (12) oder der Schraubenbolzen (40) eine umlaufende Querschnittsverminderung (44) im Bereich der Betriebsspannung aufweisen, der Trägerkäfig (18, 20) in Längsrichtung zweiteilig ausgeführt ist, wobei der von den Bauelementen abgewandte Teil (18) am Einsteckende einen Querbund (25) und Schlitze aufweist, und ferner der Querbund (25) eine stirnseitige Schrägfläche (28) hat, die zur Drehsicherung im verspannten Zustand mit einer Schrägfläche (30) eines an einem der Bauelemente anliegenden Ringes (22) anliegt und der geschlitzte Teil (18) eine innere längsgerichtete Schrägfläche hat, die zur Drehsicherung im verspannten Zustand an der Außenfläche der Gewindehülse anliegt.

2. Schnellverschluß-Schraubverbindung zum Zusammenhalten zweier Bauelemente, bestehend aus einer Gewindehülse, die sich gegen das eine Bauelement abstützt und sich durch eine Bohrung der Bauelemente erstreckt, und einem Schraubenbolzen, dessen Schaft formschlüssig an der Stirnwand eines Trägerkäfigs gehalten ist, der mit dem anderen Bauelement verbunden ist, wobei ferner zwischen Gewindehülse und Trägerkäfig eine Drehsicherung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindehülse (12) oder der Schraubenbolzen (40) eine umlaufende Querschnittsverminderung (44) im Bereich der Betriebsspannung aufweisen, der Trägerkäfig dreiteilig und der am Bauelement (16) befestigte erste Teil (20') als äußeres Gehäuse ausgebildet ist, der obere geschlitzte Teil des zweiten, inneren Käfigteils (18') eine innere, längsgerichtete Schrägfläche hat, die zur Drehsicherung in gespanntem Zustand an der Außenfläche der Gewindehülse (12) anliegt, und ferner der obere geschlitzte Teil des zweiten Käfigteils (18) außerdem eine Schrägfläche (85) aufweist, die an einer Schrägfläche (84) eines dritten, mit dem äußeren Gehäuseteil (20') verschraubten Gehäuseteils (82) zur Drehsicherung in gespanntem Zustand anliegt.

3. Schnellverschluß-Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Schrägfläche (30) versehene Ring (22) zur Verhinderung einer Verdrehung mit Vorsprüngen (21) und Aussparungen (23) versehen ist, die mit Aussparungen (31) bzw. Vorsprüngen (25) zum Eingriff bringbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen