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Selbstsichernde Schraube, Mutter o. drgl.
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Die Erfindung betrifft eine selbstsichernde Schraube, Mutter o. drgl.
mit einer, auf der Unterseite des Schraubenkopfes, der Mutter oder eines daransitzenden
Ringflansches, axial vorspringenden Auflagefläche.
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Um bei solohen Befestigungselementen eine Selbstsicherung bzw. Verriegelung
im angezogenen Zustand zu erreichen, ist es bereits bekannt, die Auflagefläche mit
einer axial vorspringenden Verzahnung zu versehen (DBP 1 153 946). Es ist weiterhin
bekannt, mehrere Auflageflächen vorzusehen, die durch eine ringtörmige Nut voneinander
getrennt, in axialer Richtung gegeneinander versetzt sind (DBP 1 o5739. Durch die
axiale Versetzung der Auflageflächen wird zusätzlich eine Uberdrehsicherung erreicht.
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Der Mangel solcher Anordnungen liegt darin, daß die zu verspannenden
Werkstücke auf ihrer Oberseite durch die
Verzahnung beschädigt werden
oder daß sich die Verbindung setzt und unbeabsichtigt löst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Befistigungselemente
dahingehend zu verbessern, daß ohne Beschädigung der Werkstückoberfläche eine gute
Selbstsicherung der Verbindung erreicht wird.|Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß durch exzentrische Anordnung bzw. Ausbildung der Auflage fläche bzw.
Flächenteile auf dem Umfang der Schraube oder der Mutter ungleichmäßig verteilte
Reibmomente bzw. Reibwerte erzeugt werden. Dadurch ergeben sich beim Anziehen des
Befestigungselementes in den einzelnen Teilen der Auflage flächen verschiedene Flächenpressungen,
die entsprechend der Exzentrizität sich in verschieden langen Hebelarmen auswirken,
so daß über den Umfang verteilt verschieden große Einzelreibelemente auftreten.
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Vorzugsweise kann die Auflagefläche einen in sich geschlossenen Ring
bilden oder aus mehreren, durch Unterbrechungen voneinander getrennten Flächenteilen
gebildet sein. Es können auch mehrere ringförmige Auflageflächen, die unsymmetrisch
gestaltet bzw. exzentrisch angeordnet sind, ineinanderliegen bzw. können die Ringflächen
oder Flächenteile gegeneinander versetzt sein. Ebenso ist es auch möglich, alle
Auflage flächen in einer
Ebene anzuordnen oder sie in der Längsachse
versetzt de BefestigungselementesMhzuordnen.
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Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Auflageflächen oder Ringflächen
liegt dann vor, wenn alle oder einzelne Flächen gegentiter der Längsachse des Befestigungselementes
geneigt sind.
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Dadurch, daß die äußere Ringfläche gegenüber einer inneren Ringfläche
versetzt ist, läßt sich erreichen, daß die Flächen beim Anziehen der Schraube von
außen nach innen tragen.
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Hierdurch wird ein großer Reibradius und damit ein hohes Kopfreibmoment
sichergestellt. Infolge der unsymmetrischen oder exzentrischen Anordnung oder Ausgestaltung,
beispielsweise der äußeren Auflagefläche, wird außerdem durch die unterschiedliche
Flächenpressung der Reibwert verändert. Tritt jetzt ein innerer Lösevorgang durch
ein leichtes Verdrehen ein, so wird durch den unterschiedlichen Reibwert iiber den
jeweiligen Sektor sich auch das Kopfreibungsmoment verändern und die Schraube gewissermaßen
um den Punkt des größten Widerstandes pendeln.
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Wenn die erfindungsgemäße Schraube, Mutter o. drgl. zum Verspannen
von Teilen eingesetzt wird, die in ihrer Festigkeit tiefer als die der Schraube
liegen, so tritt beim Anziehen eine elastische und zum Teil auch plastische Verformung
auf.
Wird die chraubenverbindung durch eine Betriebskraft in Lösebewegung gesetzt, so
setzt die unsymmeti@rsch bzw.
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exzentrisch angeordnete eingesenkte Auflage des Schraubenkopfes bzw.
der Mutter dem Losdrehen einen Widerstand cntgegen.
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Erfindungsgemäß kann der Widerstand gegen Los drehen derartiger ochraubenverbindungen
durch Anbringen einer Verzahnung auf den Auflage flächen oder an dem die Auflagefläche
begrenzenden Rand erhöht werden.
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Dabei können die Zähne sowohl am innen als auch am außen liegenden
stand der inneren und/oder äußeren Aufl ageflä ehe vorgesehen werden. Ebenso ist
es aber auch möglich, mehrere, insbesondere mehr als zwei Auflageflächen oder Ringflächen
vorzusehen.
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Der Erfindungsgedal;se läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten
zu, einige davon sind in der anliegenden Zeichnung wiedergegeben, und zwar zeigen:
Fig0 1 einen Längsschnitt durch einen Schraubenkopf, Fig. 2 eine Ansicht von unten
gegen die Auflageseite des Schraubenkopfes bei abgeschnittenem Schraubenschaft,
Fig.
3 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1 bei einer. anderen Ausführungsform des Schraubenkopfes,
Fig. 4 und 5 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, wobei an den Rändern der Auflageflächen
Zähne vorgesehen sind, Fig. 6 und 7 andere Ausführungsformen der Auflage flächen,
Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung der unteren Seite eines Schraubenkopfes, wobei
eine radial verlaufende Verzahnung vorgesehen ist und Fig. 9 und lo Schnittdarstellungen
durch verschiedene Ausführungsformen eines Schraubenkopfes gem. Fig. 8 Bei der in
Fig. 1 gezeigten Schraube ist der Schraubenkopf 1 mit einem radial nach außen vorstehenden
Ringflansch 2 ausgestattet. Dieser geht in den Schraubenschaft 3 über. Auf der Unterseite
des Ringflansches 2 sind die die Selbstsicherung der Verbindung gewährleistenden
Auflage flächen vorge'.ehen. Wie die zugehörige Fig. 2
erkennen
laßt, ist auf der Unterseite des Ringflansches 2 eine äußere ringförmig geschlossene
Auflagefläche 4 vorgesehen und eine zentrisch den Schaft 3 umschließende innere
Auflagefläche 5. Beide sind durch eine exzentrisch begrenzte Ringnut 6 voneinander
getrennt, so daß damit auch die äußere Auflagefläche auf der einen Seite relativ
schmal und auf der gegenUberliegenden Seite relativ breit ist.
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Wie ersichtlich, ist die äußere Auflagefläche 4 unsymmetrisch angeordnet
bzw. exzentrisch durch die Ringnut 6 begrenzt, so daß sich beim Anziehen der Schraube
in den verschiedenen Umfangssektoren eine unterschiedliche Flächenpressung und damit
ein veränderter Reibwert ergeben. Damit ändert sich auch dber den Umfang des Schraubenkopfes
hinweg das Kopfreibungsmoment.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, die dargestellte ringförmige
Auflagefläche in einzelne, voneinander getrennte, Flächensttlcke zu unterteilen
oder die unsymmetrische oder exzentrische Anordnung auf andere Weise zu erzielen.
Derselbe Erfolg ließe sich erreichen, wenn beispielsweise die ringförmige Nut 6
einen ovalen Verlauf hätte.
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Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten AusfUhrungsbeispiel sind die Auflageflächen
4 und 5 in Richtung der Schraubenlängsachse versetzt zueinander .ungeordnet, so
daß beim Anziehen die
äußere Auflagefläche 4 zuerst zur Anlage kommt
und die innere Auflagefläche 5 erst später bei stärkerem Anziehen. Dabei sind zunächst
beide Ringflächen planparallel zueinnder und eben. Sie können aber aucl1 auf der
Oberfläche eine verschiedene Glätte bzw. Rauhigkeit aufweisen.
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Außerdem liegen beide Flächen in einer zur Schraubenlängsachse senkrecht
verlaufenden Ebene.
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Bei der Ausftihrungsform der Schraube gemciß Fig. 3 ist die äußere
Auflagefliche 4 zu der senkrecht durch die Schraubenlängsachse gelegten Ebene geneigt.
Dabei kann die NTeigunXD im Winkel a nach innen oder im Winkel b nach außen verlaufen,
wie dies in Fig. 3 eingezeichnet ist. Die Tiefe der Ringnut 6 kann beispielsweise
das Maß t betragen und die Axialversetzung der beiden Ringflächen 4 und 5 etwa t/2.
Die Exzentrizität e kann etwa d/lo bis d/7 betragen.
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Bei der Ausbildtinsforn: des Schraubenkopfes nach den Figuren 4 und
5 sind die Auflageflächen 4 und 5 bzw. die die Ringnut 6 begrenzenden Ränder mit
einer nach innen gerichteten (Fig. 4) oder einer nach außen gerichteten (Fig. 5)
Verzahnung 7 versehen1 wobei die einzelnen Zähne im wesentlichen etwa parallel zur
Schraubenlängsachse verlaufen. Durch die Anbringung der Zähne 7 an dem inneren oder
äußeren Rand der Auflage
fläche oder auch an beiden Rändern ergibt
sich ein sicherer Widerstand gegen ungewolltes Losdrehen der Schraubenverbindung.
relbtverständlic kann die Verzahnung auch an dem Außenrand der inneren Auflagefläche
vorgesehen sein, was insbesondere bei Schraubverbindungen für Teile aus weichem
Werkstoff möglich isto Für untergeordnete Verbindungen, die gegen Losdrehen abgesichert
werden sollen, reicht auch eine derartige Verzahnung, d.h., eine solche mit in Schraubenlängsachse
verlaufenden Zähnen aus, ohne daß die Auflageflächen exzentrisch oder unsymmetrisch
angeordnet oder ausgeführt werden müssen.
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Schließlich ist aber auch die Möglichkeit gegeben, eine Verzahnung
im Sinne der Figuren 6 bis Jo anzuwenden, d.h. auf der Auflageseite der Auflagefläche.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind solche Verriegelungszähne
8 euf der inneren Auflagefläche 5 vorgeLjehen. Die äußere Auflagefläche 4 kann im
Winkel b oder a verlaufen und erforderlichenfallsebenfalls mit Verriegelungszähnen
versehen sein.
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Bei dem in Fig. 6 gezeigten AusfUhrungsbeispiel sind solche Zähne
7 auch auf dem inneren
Umfang der Auflagefläche 4 vorgesehen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist die innere Auflagefläche
5 im Winkel a' bzw. b' geneigt, die äußere Auflagefläche 4 hingegen eben. Selbstverständlich
können auch in diesem Falle eine oder beide Auflage flächen mit Verriegelungszähnen
7 oder 8 versehen siin.
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Eine besonders zweckmäßige Form der Auflageflächen ist in Fig. 8 wiedergegeben.
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Hier gelangt zu der Unterseite des Ringflansches 2 eine äußere Auflagefläche
4 in der AusfUhr ungs form gem. Fig. 2 zur Anwendung, die exzentrisch begrenzt ist.
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Der Sohraubenschaft 3 wird von der inneren ringfbrmigen Auflagefläche
3 zentrisch umschlossen. GegenUber der äußeren Auflagefläche 4 ist die innere Auflagefläche
9 un das Maß t/2 zurUckversetzt. Eine kreisförmige Ringnut 6' umschließt die innere
Auflagefläche 5 derart, daß zwischen der Ringnut 6 und der inneren Begrenzung der
äußeren Auflagefläche 4 ein exzentrisch oder unsymmetrisch verlautender Auflageflächenteil
verbleibt, der mit einer Verzahnung 8 auf der Auflageseite versehen istZ Wie Fig.
9 zeigt, reicht die Zahntiefe bis zum Grund der Ringnut 6'.
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Fig. lo zeigt eine Ausführurgsform des Schraubenkopfes gemäß Fig.
8 wobei lediglich die innere Auflagefläche 5 völlig fortgelassen und durch eine
verbreiterte Ringnut 6' ersetzt ist.
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Wenn in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils nur ein Schraubenkopf
mit Ringflansch gezeigt ist, so soll damit die Erfindung nicht auf diese Art des
Befestigungselementes beschränkt sein. Selbstverständlich kann die gleiche Anordnung
und Ausführung von Auflageflächen und Verzahnungen auch bei Schraubenköpfen ohne
Ringflansch oder bei Muttern mit oder ohne Ringflansch Anwendung finden.