DE1961646A1

DE1961646A1 - Befestigungselement

Info

Publication number: DE1961646A1
Application number: DE19691961646
Authority: DE
Inventors: Gutshall Charles Edward
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1968-12-13
Filing date: 1969-12-09
Publication date: 1970-06-18
Also published as: GB1282748A; US3540509A; DE1961646C3; DE1961646B2

Description

Γ.Υ. A. ί"-..ΙΙ?Ξ2ΐ

rv_rj !- , ·"■ Mk* 8. Dezember 1969

R ei r α ti» tsi^o!/»

ILLINOIS TOOL WOEKS, Inc.
Chicago, Illinois (V.St.A.)

"Befestigungselement"

Die Erfindung "betrifft ein. Befestigungselement mit einer Klemmanordnung zwischen einem Gewindeteil und einer Sperrscheibe.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein. Befestigungselement, zu dem ein Gewindeteil mit einer vorgeschriebenen. Anzahl von Sperrzähnen an der Klemmfläche gehört, die mit einer Sperr-

_ 2 -009825/1607

scheibe zusammenwix'ken, die eine kleinere Anzahl radial ange- ordneter Sperrzähne hat. Die Erfindung ist "besonders für die Verwendung in Verbindung mit Sicherungsscheiben, mit ausgesogenen Zähnen geeignet. Die Erfindung bezweckt demgemäß die Schaffung eines Befestigungselementes, das aus einem mit Gewinde versehenen Klemmteil und einem gezahnten Sicherungsring besteht und das nach dem Festziehen einen, einwandfreien und wirkungsvollen Widerstand gegen ein unzulässiges Lösen erbringt. Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Befestigungselementes, bei dem man zum Pestziehen ein im wesentlichen, gleichförmiges, progressiv zunehmendes Drehmoment aufwenden muß, gleichgültig, in. welcher Stellung sich die zusammenwirkenden Teile relativ zueinander befinden. Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung zusammenwirkender Flächen zwischen zwei Teilen, derart, daß die Zähne der Scheiben an einem vollständigen Flachdrücken gehindert werden, um damit über ihre Streckgrenzen hinaus belastet zu werden.

Dazu ist erfindungsgemäß eine bestimmte Beziehung zwischen, der Anzahl und der Lage und Form der Zähne, die eine rastzahnartige Klemmfläche des Gewindeteile bilden, und der Anzahl, Lage und Form der Zähne der Sicherungsscheiben vorgesehen, die in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert wird. In der Zeichnung sind:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Befestigungselement es,

- 3 009825/15Cf

bestehend aus einer Schraube und einer aufgeschobenen Sicherungsscheibe, die zusammen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen,

Fig. 2 eine Einzelheit, die den oberen Teil des Befestigungselementes in einer Einbaulage zeigt,

Fig. 3 ein Schnitt an. der Linie 3-3 der Fig. 1 mit strichpunktiert dargestellter Scheibe, in dem die Beziehung zwischen der gezahnten. Fläche an der Unterseite des Kopfes der Schraube und den Zähnen der Sicherungsscheibe gezeigt ist,

Fig. 4, 5 und 6

Einzelheiten in Blickrichtung aus den Ebenen 4-4, 5-5, 6-6 der Fig. 3» die die Beziehung zwischen der gezahnten Fläche der Schraube und den Zähnen der Sicherungsscheibe in einer bestimmten Lage der beiden Teile vor dem Festziehen zeigen,

Fig. 7, 8 und 9

Ansichten, die den Darstellungen in Fig. 4,5 und 6 entsprechen, jedoch die Relativlage nach dem Festziehen zeigen, und

- 4 _ 009825/1507

Mg. 10 ein Schnitt als lineare Abwicklung des Boegens 10-10 in Fig. 5, der eine maßstabgerechte Beziehung zwischen den. entsprechenden Elementen der beiden Teile aufzeigt.

Beim Befestigungselement gemäß der Erfindung wirken Teile einer Schraube 10 mit Teilen einer Blechscheibe 20 zusammen. Die Anzahl A an Zähnen 21, die die Sicherungsscheibe bilden, ist um B kleiner als die Anzahl von Zähnen C, die die Sperrfläche unter dem Kopf der Schraube 10 bilden, so daß G gleich A plus B ist. In. dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Sicherungsscheibe 12 verdrehte Zähne, die durch Sperrzinken 21 gebildet sind, welche sich von einem ringförmigen Körper 22 aus,, radial und nach außen erstrecken. Der Körper ist dabei so angeordnet, daß er koaxial zur Schraube 10 liegt. Diese Zähne sind an ihren Wurzeln in Richtung auf ihre freie Enden, verdreht, derart, daß deren vordere Kanten 23, d.h. die Kante in Festziehrichtung an den Zähnen entlang, einen spitzen Winkel mit einer Ebene bilden die im rechten Winkel zur Schraubenachse steht, wie das in Fig. 4 bis 7, 9 und 10 gezeigt ist, während die hinteren Kanten 24 damit einen stumpfen Winkel bilden. Dabei ist jedoch zu beachten, daß die Schneidkanten im rechten Winkel zum Körperteil liegen, so daß sie stumpfe bzw. spitze Winkel bilden. Ferner ist zu beachten, daß die Kanten Verlängerungen von Linien sind, die tangential zu gegenüberliegenden Seiten eines gedachten

- 5 009825/1507

Kreises liegen, dessen Durchmesser 30 in. Pig. 3 gezeigt ist. Der gedachte Kreis ist konzentrisch zum Schaft 11 der Schraube 10.

Die Schraube 10 kann in. jeder beliebigen Ausführung vorgesehen sein, und sie weist einen. Kopf 12 und einen Schaft 11 auf, die koaxial zueinander angeordnet sind. Der Kopf ist zum Festziehen und Lösen mit einem Schlitz 13 versehen. Der Schaft kann ein Ende 17 aufweisen, das beim Festziehen zum gleichzeitigen Bohren eines Lochs in einem Werkstück und zum Schneiden von. Gewinde ausgebildet ist. An der Klemmfläche 18 des Kopfes 12 sind 16 gleichmäßig auf dem Umfeng verteilte Zähne angeformt, die einen Scheitel H aufweisen, der durch die Schnittlinie zweier Auflaufflächen 15 und 16 gebildet ist. Die vordere Auflauffläche 15, d.h. die in Festziehrichtung liegende Fläche, verläuft schräg nach innen in der gleichen. Richtung wie die vordere Kante 23 der Scheibe. Die Auflauffläche 16 in sich daran, anschliessender Richtung ist nach innen schräggestellt, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu der der Fläche 15· Außerdem ist sie kürzer und steiler. Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß die Scheitel H Linien sind, die sich gegenüber dem gleichen, gedachten Kreis nach außen im wesentlichen tangential dazu erstrecken, der den Durchmesser 30 hat, und zwar von den gleichen. Punkten aus, wie das die vorderen Kanten der Zähne der Sicherungsscheibe tun.

- 6 009825/1507

19 616

Aus Fig. 4 bis 10 ist zu ersehen, daß die Auflauffläche 15 am ' jeweiligen Zahn, sich in gleitender Lage relativ zur vorderen Kante 23 eines Zahns 21 während des Pestziehens der Schraube .10 befindet, wie das durch die Stellung X in Fig. 10 gezeigt ist. In. der Stellung Y ist jedoch die relative Lage der komplementären Flächen in. einer Klemmlage gezeigt, bei der der Zahn 21 vom Scheitel H und von. der Auf lauf fläche 15 gegen, die Fläche des Werkstücks 40 gedruckt wird. Zu beachten ist, daß gleichzeitig die Schneidkante der vorderen Kante 23 der Zähne 21 am Scheitel H anliegt und daß die Auflauffläche in der Stellung W in einem Linienkontakt befindet. Da in dieser Stellung beide eine Kotangente sind, führt das ebenfalls zu einer sperrzahnartigen. Hemmung gegen ein. ungewolltes Lösen der Schraube. Da die Auflauffläche 16 und der Schneidkantenteil der vorderen Karte des Zahns 21 der Scheibe jedoch in. Lösungsrichtung schräggestellt sind, läßt sich die in der Stellung ¥ gezeigte Sperrwirkung beseitigen, indem man. auf den Kopf der Schraube ein Drehmoment ausübt, das wesentlich größer als das Drehmoment ist, das ein. ungewolltes Lösen hervorruft, ohne daß man den verschiedenen komplementären Elementen, die Fähigkeit nimmt, ein neuerliches Festziehen zu ermöglichen. Gemäß der Darstellung in. Fig. 10 ist der Zahn, in der Stellung X frei. Wenn die Schraube jedoch um einen sehr geringen Drehweg gedreht wird, erfolgt ein Angriff am nächstfolgenden Scheitel.

Im bevorzugten. Ausführungsbeispiel dieser Erfindung sind 16 Scheitel am Schraubenkopf vorgesehen., die demzufolge um 22,5°

_ 7 _ 009825/1507

gegeneinander versetzt sind. An der Sicherungsscheibe sind 12 Zähne vorgesehen, die um 30° gegeneinander versetzt sind, so daß Kotangentenkontakt in. der Stellung W alle 90° vorliegt, also viermal für jede volle Umdrehung. Es sind also immer vier gleiche Stellungen, für jeden, der zusammenwirkenden. Teile vorhanden. Da der Abstand der Zähne am Schraubenkopf 22,5° "beträgt und zwischen, jeder Kotangentenstellung drei Zähne liegen, erfolgt eine Duplikation, der in. Pig. 10 gezeigten. Stellung alle 7 1/2°. Die Y-W-Stellungen, d.h. die Stellungen, maximaler Fest- λ Ziehung, werden also alle 7 1/2° erreicht, obgleich eine Bewegung in die eine wie in. die andere Richtung eine bestimmte Kraft erfordert. Das ist einer der entscheidenden. Vorteile der Erfindung, nämlich daß ein im wesentlichen, gleichmäßig progressiv zunehmender Widerstand gegen, das einwirkende Drehmoment während des Pest Ziehens auftritt. Unabhängig von. der genauen. Stellung, in der die zusammenwirkenden. Teile nach dem Pestziehen, zum Liegen kommen, ist also eine Sperrstellung vorhanden, die ein unzulässiges Lösen hemmt. Damit sich der Scheitel 14 in. der Stellung W gemäß der Darstellung in fig. 10 lösen, kann, muß der Zahn. 21 niedergedrückt werden, und das erfordert erhebliche Kraft, und es muß ein erheblicher Drehweg durchlaufen werden, ehe der Zahn aus der niedergedrückten Stellung freigegeben wird.

Während für die Zahl C in der vorangegangenen Beschreibung 16 Zähne und 12 Zähne für die Zahl A mit einer Differenz von vier für B vorgesehen sind, können erfindungsgemäß andere Werte in

009825/1507

die Gleichung C gleich A plus B eingesetzt werden, beispielsweise die in der folgenden Tabelle angegebenen Werte

Il	O	O	Ο	Ο	O	O
Il Μ	O	VO	UN	UN	O
Ι RR Il •Η Cd 0 Il	t—
I £-ΡγΗ Il				[—
<Η N OrH II
•Η W Φ H
■Ö N -P Il O
R R R «η Il in
φ Φ Φ N Μ τ-
bOhi ß R Il
O Φ O Φ Q) II
pq Ch OQ W) W) Il Il
U Il
Φ I O Il					Ol	UN
te <d ro te Il
φ W) Pi ι ti			UN	KN
■OCR ,Ω Il ro Ei φ cd Il
*H te fit* rH ti**
.Cj φ CD -H O) TJ \|\| OJ
Cd R Λ Φ ^ R Il
N ,Ej O ,Ej R Cd Il
*R :cd -H O -H -I Il**
-Oj CS3 CO OQ IS CQ Il JJ
RIRI Ü
O N O) Φ Il	KN	KN			VO	KN
t> R W) M Il
Φ RtJ Il			OJ
rH W)Ei Ö Il
,Ej R H !3 Il
Cd Cd rH W) Il -Φ
ISJ -P φ O R H
R Ο+= M 3 Il <J M CQ P)₁Ej Il Il
I I Il	O	O			O	O
RR Il	O	O			O	O
I cd Ei Il	OJ	CM	O	O	VO	OJ
I -H-PrH Il	*~	*~	O	O
fit ^ Or-I Il			ω	ON
cd isj M φ Il ο
rH -P Il O
Φ ¹O R CQ Il ON
Λ} R Φ Ν Il R Cd Λ H R Il
•Η -P O Φ Φ II
^: CQ CQ W) W) Il
H	KN	KN			VO	KN
ISJ Il
R Il			VO	^·
Φ Il
te ti
Φ ll-sl-
<Η Il
«Η Il 1 Μ
•Η Il η κ
Il
Φ Il	ON	OJ			OJ	UN
,α Il		r—				τ—
Ih I -H Il			O	Ol
Φ Φ Φ Μ
cd ο ο Il
H -H CQ Il ω
Λ »CO CQ H Ctf R W) It
ti :cd φ 3 Il «aj N TJ M Il —— . υ
te	O	O	O	O	O	O
«Ö ·> Il	O	>^	in	in	O	O
RtJ H	KN	CM I			OJ ■	OJ ■
B a ti	CM	I in	Ol	OJ	oo	ω
•ο ce it		τ-	" Ol I	Ol	r—	τ-
Hd Il O Λ S φ it ο			I VO	I VO
(β -P C <H Il KN			Τ
d ^a :cd ο St cm
<j <jj tSl W Κ r— ·

r-i Φ •Η P) CQ •Η Φ

■ο R φ

,α •Η φ

009825/1507

Zweckmäßigerweise sind mindestens drei Duplikatstellungen in je- ■ der beliebigen Drehstellung vorhanden, und die Berechnung dieser Siä-lungen. kann, anhand des angegebenen Beispiels bestimmt werden.. Auf jeden Fall sollen die Anzahl der Zähne an. der Schraube und die Anzahl der Zähne an der Sicherungsscheibe den. Raum nicht überschreiten, der erforderlich ist, um eine einwandfreie Haltekraft zu erbringen. Es ist in. der Praxis festgestellt worden, daß die genannten. Vorteile dadurch erreicht werden, daß man eine größere Anzahl von Zähnen an der Klemmfläche einer Schraube als an einer damit zusammenwirkenden Sicherungsscheibe vorsieht, derart, daß nur einige Stellen, beispielsweise vier, jedoch nicht weniger al3 etwa drei in. jedem Augenblick vorhanden sind, an denen die zusammenwirkenden. Teile sich in. der genau gleichen. Stellung befinden. Ferner erreicht man. die Stellen, größten Widerstands gegen ein ungewolltes Lösen, mit einer nur geringen Drehung der Schraube, und dabei werden andere Stellen, der zusammenwirkenden Teile in. eine Stellung ähnlich größten. Widerstandes gebracht, um damit einen gleichförmig progressiv zunehmenden Widerstand gegen das einwirkende Drehmoment während des Festziehens zu erbringen. Aus Mg. 3 ist zu ersehen, daß dieser maximale Widerstand gegen ein einwirkendes Drehmoment durch einen Linienkontakt zwischen dem Scheitel H und der vorderen. Kante 23 eines Zahns erbracht wird.

Während in. der Zeichnung und in der vorangegangenen Beschreibung eine Sicherungsscheibe mit Außenverzahnung gezeigt und beachrie-

- 10 009825/1507

ben worden, ist, d.h.. die Zähne erstrecken sich, von. einem Ring radial nach außen, ist es erfindungBgemäß auch, möglich., den. Ring in. einer umschließenden. Lage vorzusehen, während sich die Zähne nach innen erstrecken, jedoch immer noch radial und tangential zum gedachten Kreis liegen, um damit eine Sicherungsscheibe mit Innenverzahnung zu "bilden.

Um sicherzustellen, daß die Zähne der Scheibe nicht vollständig flachgedrückt werden, um damit deren Streckgrenze zu überschreiten, und sie damit für eine neuerliche Verwendung unbrauchbar zu machen, ist die Unterseite des Schraubenkopfes zweckmäßigerweise mit einem sehr geringen nach oben und nach außen, gerichteten. Konus gegenüber einer radialen Ebene versehen, die sich senkrecht zur Schraubenachse erstreckt. Dabei versteht es sich, daß der Winkel des Konus¹ nicht so groß sein darf, daß kein Angriff der zusammenwirkenden !eile mehr erfolgt.

Erfindungsgemäß ist also ein Befestigungselement vorgesehen, das sich sehr preiswert herstellen, läßt und das nicht nur einen hohen Widerstand gegen ein unbeabsichtigtes Lösen aufbringt, sondern auch einen im wesentlichen gleichförmigen, progressiv zunehmenden Widerstand gegen ein. einwirkendes Drehmoment ausübt. Dieses Befestigungselement eignet sich für alle Anwendungsfällt, bei denen ein Gewindeteil und eine Sicherungsscheibe zusammengesteckt sind.

- 11 009825/1607

Claims

Pat ent ans prüche

Befestigungselement, "bestellend aus einem mit Gewinde versehenen Teil mit einem Kopf und einem Schaft, der einstückig an den Kopf angeformt ist und sich koaxial zu diesem erstreckt, wobei eine sperrzahnartige Klemmfläche mit einer Anzahl gleichmäßig verteilter Zähne am Kopf vorgesehen ist, und einer Blechsicherungsscheibe, die in einer Wirkverbindung mit der Klemmflache steht und einen Ringkörper umfaßt, der konzentrisch zum mit Gewinde versehenen. Schaft liegt und eine "bestimmte Anzahl einstückig angeformter, im peripheren. Abstand angeordneter Zähne aufweist, dadurch gekennzeichnet, daßdie vorderen, und hinteren Kanten. (23 bzw. 24) der Zähne (21) der Blechscheibe (20) die Verlängerung von Linien sind, die im wesentlichen tangential an gegenüberliegenden Seiten des Umfange eines gedachten Kreises liegen, der konzentrisch zum Schaft (11) liegt, daß ( die Zähne in einer solchen. Richtung schräggestellt sind, daß die vordere Kante (23) und deren. Körper in. lestziehrichtung einen spitzen Winkel mit liner Ebene bilden, die senkrecht zur Achse des Befestigungselementes liegt, daß die Zahl der Zähne (C) an der Klemmfläche (18) um eine bestimmte Zahl (A) größer als die Zahl d«r Zähne (B) an der Sicherungsscheibe (20) ist, derart, daß die Zahl (C) der Zähne an. der Klemmfläche gleich der beetimmttn. Zahl (A) plus der Zahl (B) der

- 12 009825/1607

Zähne an. der Siehe rungs scheite ist, daß die Zähne an. der Klemmflache (18) jeweils einen. Scheitel (H) umfassen, der durch die Schnittlinie zweier im Winkel zueinander liegender Auflaufflächen. (15, 16) gebildet ist, wobei der jeweilige Scheitel (14) im wesentlichen tangential zum gedachten Kreis auf der gleichen. Seite desselben, wie die vordere Kante (23) der Zähne (21) an. der Blechscheibe (20) liegt, derart, daß während des Festziehen^ des Befestigungselementes mehrere einander entsprechende Stellungen dann vorhanden sind, wenn ein Scheitel (H) im wesentlichen kotangential zur vorderen Kante (23) eines Zahns (21) der Sieherungsscheibe (20) liegt, und daß der Neigungswinkel der Auflauffläche, die an der vorderen Seite des Scheitels (H) liegt, im gleichen Sinne wie die Zähne (21) an. der Siehe rungs scheibe (20) orientiert ist, derart, daß eine gleitende Anlage daran ermöglicht ist, während die Auflauffläche an. der hinteren Seite des Scheitels (H) in. entgegengesetzter Richtung gerichtet und kürzer ist.
2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl (A) zwölf, die Zahl (B) vier und die Zahl (C) sechzehn ist.
3· Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurchge- kennzeichnet, daß die Zahl (A) zwölf, die Zahl (B) drei und die Zahl (C) fünfzehn ist.

- 13 -009825/1507
4· Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl (A) acht bis fünfzehn., die Zahl (B) drei bis sechs und die Zahl (C) zwölf
bis achtzehn, ist, wobei die Anzahl kotangentialer Stellungen' pro Umdrehung zwischen zwei und sechs beträgt.
5· Befestigungselement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß· sich die Zähne an. der Klemmfläche (18) geringfügig nach außen und nach oben von einer Ebene aus erstrecken, die senkrecht zur Achse des Befestigungselement es an den. hinteren. Enden der Zähne liegt.
6. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zähne der Sicherungsscheibe von einem TJmfangsbereich des Ringkörpers aus nach
innen erstrecken.

009825/1507

/V

Leerseite