DE1961646C3

DE1961646C3 - Sicherung fuer Schrauben oder Muttern

Info

Publication number: DE1961646C3
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: 1972-08-10
Also published as: GB1282748A; US3540509A; DE1961646A1; DE1961646B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Sicherung für Schrauben oder Muttern, bestehend aus einer gezahnten Klemmfläche des Schraubelementes, in welcher die Zähne in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind, und einer Sicherungsscheibe aus Blech mit einem konzentrisch zum Schraubeaschait liegenden Ringkörper und einer Anzahl auf dem Umfang verteilt angeordneter Zähne, die mit den Zahnen der Klemmfläche zusammenwirken, wobei die Anzahl der Zähne auf der Klemmfläche und der Scheibe unterschiedlich und die Neigung der Zahnflanken in Festziehrichtung gering und in entgegengesetzter Richtung zur Erzielung einer Sperrwirkung steil ist

Bei einer bekannten Sicherung dieser Art (USA.-Patentschrift 3 385 341) sind entweder gleich viele Zähne ar. der K.l^mmflärhe und der Scheibe oder weniger Zähne an der Klemmfläche und mehr an der Scheibe angeordnet. Im ersten FaH werden beim Festziehen der Schraube oder Mutter alle Zähne der Scheibe gleichzeitig von den Klemmflächenzähnen gegen die Werkstückfläche gedrückt. Bei werterer Drehung des Schraubelementes wird ein unstetig zuner.-nender Widerstand gegen das aufgebrachte Drehmoment erzeugt, da die Zähne der Klemmfläche gleichmäL'ig auf den Zahnflanken der Scheibenzähne entlanggleiten und nach einer Zahnteilung gleichzeitig wieder von diesen freikommen. Beim Aufeinandergleiten der Zähne steigt der Widerstand von einem Wert X auf einen Wert Y und fällt, nachdem die Zähne voneinander freigekommen sind, auf einen /wischen X und Y lieecn Jen Wert ab, um beim folgenden Gleitzyklus auf einen oberhalb des Wertes Y liegenden Wert anzusteigen. Den Sperrstelluiigen ist folglich immer ein relativ geringer Widersiandswe^rt zugeordnet, wohingegen gerade in diesen Stellungen em hoher Widerstandswert angestrebt wird, um eirse gute Zuverlässigkeit der Sicherung gegen Lösen zu erzielen. Im zweiten Fall, wenn weniger Zähne an der Kiemmfiäche und mehr aa der Scheibe angeordnet sind, ist ebenfalls nur ein schwankend ansteigender Widerstand zu erzielen, ohne daß in der gesichertn Stellung eine einwandfreie Klemmwirkung möglich ist, denn in diesem Fall sind nur sehr wenige der Klemmflächenzähne wirksam.

Bei einer anderen bekannten Sicherung (USA.-Paten-schrifi 920 947) sind an der Kiemmfiäche mehr Zähne als an der Unterlegscheibe angeordnet, jedoch ist d-ibei die Anzahl der Klemmflächenzähne ein ganzzahüges Vielfaches der Anzahl der Scheibenzähne. Bei einer solchen Anordnung treten die gleichen Nachteile auf wie bei einer Sicherung, bei der die Zähnezahlen der Klemmfläche und der Scheibe gleich sind, da stets ein gemeinsames Greifen und Lösen der Zähne erfolgt

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Sicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der zum Festziehen des Schraubelementes ein im wesentlichen gleichförmiges, progressiv unehmend s Drenmoment erforderlich ist, gleichgültig in welcher Stellung sich die zusammenwirkenden Teile relativ zueinander befinden, und bei der die Scheibenzähne nicht über ihre Streckgrenzen hinaus belastet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anzahl der Zähne an der Kiemmfiäche größer als die Anzahl der Scheibenzähne, aber ungleich einem ganzzahligen Vielfachen der Anzahl der Scheibenzähne ist, daß die vorderen Kanten der Scheibenzähne und die Verlängerungen der Scheitel der Klemmflächenzähne im wesentlichen einen gemeinsamen gedachten Kreis tangieren and daß die Zähne der Klemmfläche über ihre gesamte Länge nach außen vom Schaft weg geneigt verlaufen.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß bei allen Drehwinkeln immer eine bestimmte Anzahl der Scheibenzähne von den Klemmflächenzähnen gegen die Werkstück fläche gepreßt und dadurch ein gleichförmiger, progressiv zunehmender Widerstand beim Festziehen des Schraubelementes erreicht wird.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen an H?nd der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Schraube mit Zahnscheibe,

F i g. 2 den Schraubenkopf und die Zahnscheibe in Einbaulage, teilweise im bcnniu,

F 1 g. 3 ein Schnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 1 mit strichpunktiert dargestellter Scheibe,

F ι g. 4 bis 6 Einzelheiten in Blickrichtung aus den Ebenen 4-4, 5-5, 6-6 in Fi g. 3,

F i g. 7 bis 9 Einzelheiten, die den Darstellungen in den F i g. 4 bis 6 entsprechen, jedoch die Relativlage der Zähne zueinander nach dem Festziehen zeigen, und

F i g. 10 eine lineare Abwicklung der Zähne im Quadranten 10-10 in Fig. 3.

Gemäß F i g. 1 wirken Teiie einer Schraube S8 mit Teilen einer Blechscheibe 20 zusammen. Die Anzahl A an Zähnen 2¹ der Sicherungsscheibe ist um B kleiner als die Anzahl von Zähnen C an der Klemmfläche der Schraube 10, so daß C gleich A plus B ist. In dem dar-

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gestellten A.usführungsbeispiel weist die Sicherungsscheibe zwölf Zähne 21 auf, welche sich von einem ringförmigen Körper 22 aus radial nach außen erstrecken. Der Körper ist dabei so angeordnet, daß er koaxial zur Schraube 10 liegt. Diese Zähne sind von ihren Wurzeln aus in Richtung auf ihre freien 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 zar Schraubenachse steht, wie das in F i g- 4 bis 7,9 und 10 gezeigt ist, während die hinteren Kanten 24 damit einen stumpfen Winkel bilden. Es :st zu beachten, daß die Veriängerunge·: der Kanten jui Linien liegen, die tangential zu gegenüber" g^nden Seiten eines gedachten Kreises liegen, desse«¹ i>iirchmesser 30 in F i g. 3 gezeigt ist Der gi Jor^ts Kreis liegt konzentrisch zum Schaft IJ cL· 3<*v ,be 10.

An der Klemmfläche 18 des S ^: hubenkopfes 12 sind sechzehn gleichmäßig aa^? 4fcm Umfang verteilte Zähne ausgebildet, die ein&u - -leitel 14 aufweisen, der durch die Schnittlinie zweier Auflauf3ächen 15 und i6 gebildet ist. Die vordere Autlaufflache 15, d. h. die in Festziehrichtung liegende Fläche, verläuft schräg nach innen in der gleichen Richtung wfe die sperrzahnartigen Hemmung gegc- ein ungewolltes Lawn der Schraube. WeU die Auilaufnache 16 und die vordere Stirnfläche de? ^hnes25 der Scheibe jedoch in Lösungsrichtung schräggestellt st

sich die in der Stellung W gezeigte «— beseitige.., indem auf den Kopf der Drehmoment ausgeübt wird, das wesentlich großer als das Drehmoment ist,' das ein ungewolltes Losca hervorruft, ohne daß dabei den verscmsGeneu korn-

xo plementären Elementen die Fähigkeit genoimnen(Wird ein neuerliches Festziehen zu ermöglichen. Gema£der Darstellung in F i g. 10 ist der Zahn in *« «*""«"« * frei. Wenn die Schraube jedoch um " Drehwcg gedreht wird, erfolgt ein

folgenden Scheitel. ....,, ₇5hne

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel smd 16 ^ahne

am Schraubenkopf vorgesehen, die

22,5° gegeneinander versetzt sind. An. der

scheibe sind zwölf Zähne 21 wrasen«, so gegeneinander versetzt sind, :

kontakt in Stellung W alle 90°

für jede volle Umdrehung. Es

gleiche Stellungen für jeden der

Teile vorhanden. Da der Abstand der Zahne

Kreis nach auCen im wesentlichen tangential dazu f

erstrecken der den Durchmesser 30 hat, und zwar das ei

ν ofden gleichen Punkten aus, wie das die vorderen ziehens erreicht,

Kanten der Zähne der Sicherungsscheibe tun. in der die

At den F ig. 4 bis 10 ist zu ersehen, daß die 35 ziehen zum

Auflauffläche 15 am jeweiligen Zahn sich in gleitender ^^Sto

Lage relativ zur vorderen Kante 23 eines Zahns 21 mit sich der

Drehmoment

^ gemäß der Zahn

^der "

gedrückt · Ird. Zu beachten ist, daß gleichze.tig die sind,

Beispiel= des Abstandes zwischen den Zähnen am Schraubenfcopf und de» /Jhnen an der

Anzahl und

Abstand der

Zähne am Kopt

12-30°
12 — 30°

15 — 24°

16 — 22,5°
*16 — 22,5°

18 — 20°
18 — 20°

Anzahl der Zähne an A-r Sicherungsscheibe

Differenz

Λ1

12
12
15

4 3 3 6 4 6 3

Winkelabstand

zwischen Kotangenzstellungen

.\nzahl von

Koiai genz-

stellungen

pro ijmäi chung

Anzahl der Zähne

an der Si;herungs-

scheibe

Bogendifferenz

zwischen Kotangenzstelluiigen

90°

120°

120^u

180°

90°

60°

120°

2
3
4
5
3
2
5

15° 10°

6°

4,5°

7,5° 10°

4°

In der Beschreibung verwendetes Beispiel.

Zweckmäßigerweise sind mindestens drei luplikatstellungen in jeder beli !iigen Drehstellung vorhanden, und die Berechnung dieser Stellungen kann an Hand des angegebenen Beispiels bestimmt werden. Es ist in der Praxis festgestellt v/orden, daß die besten Resulte erreicht werden, wenn eine größere Anzahl von Zähnen

an der Klemmfläche des Schraubelemcnts als an der damit zusammenwirkenden Sicherungsscheibe vorgesehen wird, derart, daß nur einige Stellen, beispielsweise vier, jedoch nicht weniger als etwa drei in jedem Augenblick vorhanden sind, an denen die zusammenwirkenden Teile sich in der genau gleichen Stellung befinden« Die Stellen größten Widerstands gegen ein ungewolltes Lösen werfen dann bei einer nur geringen: Drehung der Schraube erreicht, und dabei werden andere Stellen der zusammenwirkenden Teile in eine Stellung größten Widerstands gebracht. Aus F i g- 3

ist zu ersehen, daß dieser maximale Widerstand gegen ein einwirkendes Drehmoment durch einen Linienkontakt zwischen dem Scheitel 14 und der vorderen Kante 23 eines Scheibsnzahns erbracht Wird.

S Um sicherzustellen, daß die Zähne der Scheibe nicht vollständig flachgedrückt Werden und bei deren Streckgrenze überschritten wird, ist die Klemmfläche des Schraubenkopfes gering nach oben und nach! außen geneigt Dabei versteht es sich, daß der Winkel des

ίο Konus nicht so groß sein darf, daß kein Angriff der ■zusammenwirkenden Teile mehr erfolgt

Hierzu 1 Blut Zeichnungen

Claims

I 981 Patentansprüche:

1. Sicherung für Schrauben oder Muttern, bestehend aus einer gezahnten Kiemmfiäche des Schraubelements, in welcher die Zähne in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind, und einer Sicherungsscheibe aus Bl*»ch mit einem konzentrisch zum Schraubenschaft liegenden Ringkörper und einer Anzahl auf dem Umfang verteilt an- iu geordneter Zähne, die mit den Zähnen der Klemi >fläche zusammenwirken, wobei die Anzahl der Zähne auf der Klemmfläche und der Scheibe unterschiedlich und die Neigung der Zahnfianken in Festziehrichtung gering und in entgegengesetzter Richtung zur Erzielung einer Sperrwirkung steil ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl (C) der Zähne an der Kiemrnnäche (18) größer als die Anzahl [A) der Scheibenzähne (21), aber ungleich einem ganrrihligen Vielfachen der An- ao zahl der Scheibenzähne ist, daß die vorderen Kanten (23) der Scheibenzähne und die Verlängerungen der Scheitel (14) der Ktemmfiächenzähne im wesentlichen einen gemeinsamen gedachten Kreis tangieren und daß die Zähne der Klemmfläche (18) üL r ihre gesamte Länge nach außen und vom Schaft weg geneigt verlaufen.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl (A) der Scheibenzähne (21) acht bis fünfzehn ι id die Anzahl (C) der an der Klemmfläche (18) vorgesehenen Zähne zwölf bis achtzehn beträgt.