DE2065204B2

DE2065204B2 - Self-locking screw for clamping - has teeth and contact faces for high friction moments

Info

Publication number: DE2065204B2
Application number: DE19702065204
Authority: DE
Inventors: Gerhard 3360 Osterode Turlach
Original assignee: Ausscheidung aus: 20 42 680
Priority date: 1970-08-28
Filing date: 1970-08-28
Publication date: 1977-06-16
Also published as: DE2065204A1

Abstract

The self-locking screw has a contact face arranged unsymmetrically about its longitudinal axis. This contact face under the head of the screw exerts locally high friction moments. The self locking forces are very high, but the workpiece surface clamped is not affected by damaging notch effects. The contact face (4, 5) is provided with teeth (7, 8) for increasing the releasing torque. The teeth are arranged relative to the contact surface (4) so that on tightening, the teeth (7, 8) contact the workpiece surface only after or simultaneously with the contact face (4) under the screw head. A number of axially-displaced contact faces are provided with radial grooves for dividing the surface into zones.

Description

Die Erfindung betrifft ein selbstsicherndes Schraubelement mit einer zu seiner Längsachse unsymmetrisch angeordneten Auflagefläche, die an der Unterseite eines Ringflansches vorgesehen ist. Die in dem Patent 42 680 niedergelegte Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Auflagefläche ein einziges ausgeprägtes Maximum zur Erzielung eines örtlich besonders großen Einzelreibmomentes aufweist.The invention relates to a self-locking screw element with one asymmetrical to its longitudinal axis arranged support surface, which is provided on the underside of an annular flange. The one in the patent 42 680 laid down invention is characterized in that the bearing surface is a single pronounced Has maximum to achieve a locally particularly large individual frictional torque.

Die DT-AS 19 27 141, Fig. 4, zeigt ein mit Zähnen versehenes Schraubelement, bei dem die Zahnkanten senkrecht zur Schraubenachse angeordnet sind und stufenlos in eine Auflagefläche übergehen, die konvex ausgebildet ist. Beim Anziehen dieses Schraubelementes kommt die Verzahnung gleichzeitig mit Teilen der Auflagefläche am Werkstück zur Anlage. Da die Auflagefläche in der Ebene der Zahnkanten an diese SS anschließt, ist an der Übergangsstelle von den Zahnkanten zu der Auflagefläche keine Stufe vorhanden, so daß die Auflagefläche in der Lage ist, die Eindringtiefe der Zähne in das Werkstück zu kontrollieren. Aus der DT-PS 11 53 946 ist es bekannt, Schraubelemente mit einer Verzahnung zu versehen, bei der die Zahnschneiden auf der Werkstückoberfläche zur Anlage kommen, um eine Selbstsicherungswirkung im angezogenen Zustand zu erreichen. Dabei sind die Zahnschneiden vorstehend angeordnet, so daß sie beim Anziehen des Schraubelementes in eine punkt- bzw. linienförmige Berührung mit der Werkstückoberfläche treten. In dieser Weise ausgebildete Verzahnungen haben sich insbesondere bei querbeanspruchten Schraubelementen als nachteilig erwiesen, weil die Zähne beim Anziehen tiefe Rillen in das Material des Werkstückes eingefräst haben. Die hierdurch entstehende Kerbwirkurig verursachte dea Dauerbruch der verspannten Teile unter WechseilastThe DT-AS 19 27 141, Fig. 4, shows a screw element provided with teeth, in which the tooth edges are arranged perpendicular to the screw axis and smoothly merge into a support surface that is convex is trained. When tightening this screw element, the toothing comes at the same time as parts of the Support surface on the workpiece for the system. Since the contact surface in the plane of the tooth edges is attached to this SS there is no step at the transition point from the tooth edges to the bearing surface, so that the bearing surface is able to control the depth of penetration of the teeth into the workpiece. From DT-PS 11 53 946 it is known to provide screw elements with a toothing which the cutting edges come to rest on the workpiece surface in order to have a self-locking effect in the to achieve tightened state. The cutting edges are arranged above so that they are when Tightening of the screw element in point or line contact with the workpiece surface step. Toothings designed in this way have proven particularly useful when subjected to transverse loads Screw elements proved to be disadvantageous because the teeth when tightening deep grooves in the material of the Have milled the workpiece. The resulting Notch-effective caused the fatigue fracture of the tensioned parts under alternating cable loads

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das selbstsichernde Schraubelement nach dem Hauptpatent weiterzubilden, um einerseits die Selbstsicherungswirkung zu erhöhen, andererseits aber eine Beeinträchtigung der Werkstückoberfläche, derart, daß im verspannten Werkstück unzulässige Kerbwirkungen auftreten, vermieden wird.The present invention is therefore based on the object of the self-locking screw element to continue training according to the main patent, on the one hand to increase the self-assurance effect, but on the other hand an impairment of the workpiece surface such that inadmissible notch effects in the clamped workpiece occur is avoided.

Dies wird erfindungsgemäß bei dem selbstsichernden Schraubi»lement nach Patent 20 42 680 dadurch erreicht, daß die Auflagefläche zwecks Erhöhung des Lösedrehmomentes in an sich bekannter Weise mit einer Verzahnung versehen ist, die derart ausgebildet und relativ zu der Auflagefläche angeordnet ist, daß beim Anziehen des Schraubelementes die Verzahnung erst nach oder allenfalls gleichzeitig mit der Auflagefläche an dem Werkstück zur Anlage kommt. Damit ist die besondere Art der Verzahnung relativ zu der Auflagefläche festgelegt. Insbesondere dann, wenn beim Anziehen des Schraubelementes die Verzahnung erst nach der Auflagefläche an dem Werkstück zur Anlage kommt, wird eine punkt- oder linienförmige Berührung der Zahnschneiden mit der Oberfläche des Werkstükkes, die mit der vollen Anzugskraft belastet würde, vermieden. In allen Fällen steht eine Auflagefläche zur Verfügung, die mit der Oberfläche des Werkstückes zur Anlage kommt.According to the invention, this is achieved with the self-locking screw element according to Patent 20 42 680, that the support surface for the purpose of increasing the release torque in a known manner with a Toothing is provided, which is designed and arranged relative to the support surface that when Tightening the screw the toothing only after or at most simultaneously with the support surface comes to rest on the workpiece. This is the special type of toothing relative to the support surface set. In particular, when the toothing is only started when the screw element is tightened after the contact surface comes to rest on the workpiece, there is point or line contact the tooth cutting edge with the surface of the workpiece that would be loaded with the full tightening force, avoided. In all cases, a support surface is available that is aligned with the surface of the workpiece Plant is coming.

In einer Ausführungsform sind mehrere, axial gegeneinander versetzte Auflageflächen vorgesehen, wobei eine oder mehrere Auflageflächen durch sich radial erstreckende Vertiefungen in Flächenteile unterteilt sind. Auch diese Flächenteile bilden eine Art Verzahnung, die je nach ihrer besonderen Ausbildung beim Anziehen des Schraubelementes erst nach oder allenfalls gleichzeitig mit der Auflagefläche am Werkstück zur Anlage kommt. Die Flächenteile einer Auflagefläche können dabei axial gegeneinander versetzt sein, so daß sich die tragende Fläche beim Anziehen des Schraubelementes jeweils sprunghaft erhöht.In one embodiment, several, axially offset bearing surfaces are provided, wherein one or more bearing surfaces are divided into surface parts by radially extending depressions are. These surface parts also form a kind of interlocking, depending on their particular training when tightening the screw element only after or at most simultaneously with the contact surface on the workpiece comes to the plant. The surface parts of a support surface can be axially offset from one another so that the load-bearing surface moves by leaps and bounds when the screw element is tightened elevated.

Die axiale oder radiale Verzahnung kann nur im Randbereich der Auflagefläche, insbesondere an den Seitenwänden der Auflagefläche, vorgesehen sein.The axial or radial toothing can only be in the edge area of the bearing surface, in particular on the Side walls of the support surface may be provided.

Eine andere Ausführungsform zeigt eine axiale Verzahnung, wobei die Stirnflächen der Zähne in der Ebene der Auflagefläche angeordnet sind. Dabei können die axial verlaufenden Zahnschneiden auf dem Innen- und/oder Außenrand der Auflagefläche angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform treten die eigentlichen Zahnschneiden mit der Werkstückoberfläche nicht oder nur zu einem sehr geringen Teil in Verbindung. Die Erhöhung der Selbstsicherungswirkung ergibt sich durch die Anlage der Flanken der Verzahnung.Another embodiment shows an axial toothing, the end faces of the teeth in the Are arranged level of the support surface. The axially extending tooth cutting edges on the Be arranged inner and / or outer edge of the support surface. In this embodiment, the actual tooth cutting with the workpiece surface is not or only to a very small extent in Link. The increase in the self-locking effect results from the installation of the flanks of the Gearing.

Die Erfindung ist anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Es zeigtThe invention is described further on the basis of a few preferred exemplary embodiments. It shows

F i g. 1 die Draufsicht auf die Auflagefläche einer Kopfschraube in einem Halbschnitt,F i g. 1 the plan view of the bearing surface of a cap screw in a half section,

F i g. 2 eine weitere Ausbildungsform in einer ähnlichen Darstellung wie F i g. 1,F i g. 2 shows a further embodiment in a representation similar to that of FIG. 1,

Fig.3 einen Teilschnitt durch den Kopf einer Kopfschraube,3 shows a partial section through the head of a cap screw,

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform nach derF i g. 4 shows a further embodiment according to FIG

Erfindung,Invention,

Fig.5 eine vergrößerte Darstellung der besonderen Ausbildung der mit einer Verzahnung ausgestatteten Auflagefläche!! an zwei Beispielen undFig.5 is an enlarged view of the special Formation of the bearing surface equipped with a toothing !! on two examples and

F i g. 6 die zu F i g. 5 gehörenden Schnittdarstellungen durch die Schraubenköpfe.F i g. 6 the to F i g. 5 associated sectional views through the screw heads.

Die vorliegende Erfindung ist an mehreren Beispielen einer Kopfschraube verdeutlicht Eine solche Schraube weist einen Schraubenkopf J mit einem radial nach außen vorstehenden Ringfiansch 2 auf. Die Schraube besitzt in üblicher Weise einen Schraubenschaft 3, der mit Gewinde versehen ist Auf der Unterseite des Ringflanscbes 2 sind die die Selbstsicherung des Schraubelementes gewährleistenden Auflageflächen vorgesehen. Wie insbesondere die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, sind auf der Unterseite des Ringflansches 2 die beiden Aiuflageflächen 4 und 5 angeordnet, die zwischen sich die Ringnut 6 aufweisen. Während der Gegenstand der Hauptanmeldung keine Verzahnung aufweist, sind hier die die Ringnut 6 begrenzenden Ränder mit einer nach innen gerichteten (Fig. 1) oder einer nach außen gerichteten (F i g. 2) Verzahnung 7 versehen, wobei die einzelnen Zähne mit ihren Zahnschneiden im wesentlichen etwa parallel zur Schraubenlängsachse verlaufen (axiale Verzahnung). Durch die Anbringung der Verzahnung 7 im Bereich der Auflageflächen 4 und 5 in deren inneren oder äußeren Randbereichen ergibil sich die Erhöhung des Lösedrehmomentes und damit die Verbesserung der Selbstsicherung. In allen Fällen ist jedoch die Verzahnung so ausgebildet, daß beim Anziehen des Schraubelementes die Verzahnung erst nach oder allenfalls gleichzeitig mit der Anlage einer Auflagefläche an dem Werkstück zur Anlage kommt. Durch diese Maßnahmen werden die Setzerscheinungen und die Verletzung der Werkstückoberfläche beim Anziehen des Schraubelementes auf ein Maß reduziert, welches sich nicht mehr nachteilig auswirkt. Insbesondere wird die Entstehung von Kerbwirkung weitgehend vermieden, so daß Brüche des Werkstückes nicht mehr auftreten.The present invention is illustrated by several examples of a head screw. Such a screw has a screw head J with an annular flange 2 protruding radially outward. The screw has in the usual way a screw shaft 3, which is provided with thread on the underside of the Ring flanscbes 2 are the contact surfaces which ensure the self-locking of the screw element intended. As can be seen in particular from FIGS. 1 and 2, are on the underside of the annular flange 2, the two support surfaces 4 and 5 are arranged, which have the annular groove 6 between them. During the The subject of the main application does not have any teeth, here are the annular groove 6 delimiting Edges with an inwardly directed (FIG. 1) or an outwardly directed (FIG. 2) toothing 7 provided, the individual teeth with their cutting edges substantially approximately parallel to the The longitudinal axis of the screw extends (axial toothing). By attaching the toothing 7 in the area of Support surfaces 4 and 5 in their inner or outer edge areas result in an increase in the loosening torque and thus the improvement of self-assurance. In all cases, however, the toothing is like that designed that when tightening the screw the toothing only after or at most simultaneously with the contact of a support surface on the workpiece comes to rest. Through these measures, the Settling phenomena and damage to the workpiece surface when tightening the screw element Reduced amount, which no longer has a disadvantageous effect. In particular, the emergence of Notch effect largely avoided, so that breaks in the workpiece no longer occur.

Es versteht sich, daß die Auflageflächen 4 und/oder 5 gemäß der Erfindung nach dem Hauptpatent derart exzentrisch angeordnet und/oder ausgebildet sind, daß über den Umfang gesehen ein einziges besonders deutlich ausgeprägtes Maximum der Einzelreibmomente entsteht. Dies setzt voraus, daß die Auflagefläche in einem Bereich relativ groß gegenüber den übrigen Bereichen ausgebildet ist.It goes without saying that the bearing surfaces 4 and / or 5 according to the invention according to the main patent such eccentrically arranged and / or designed that, viewed over the circumference, a single one particularly clearly pronounced maximum of the individual frictional torques arises. This assumes that the support surface in one area is relatively large compared to the other areas.

Eine weitere Möglichkeit der Gestaltung der Verzahnung nach der Erfindung ergibt sich aus den Beispielen der F i g. 3 bis 6. Auch hierbei kommt jeweils beim Anziehen des Schraubelementes immer erst eine Fläche an dem Werkstück zur Anlage, ehe Teile der Verzahnung, also beispielsweise Schneiden oder Flanken, zur Anlage gelangen können. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 sind Verriegelungszähne 8 (radiale Verzahnung) auf der inneren Auflagefläche 5 vorgesehen. Die äußere Auflagefläche 4 kann im Winkel b oder a verlaufen und erforderlichenfalls ebenfalls mit Verriegelungszähnen versehen sein. Während die Anlagefläche 5 eine radiale Verzahnung aufweist, stellt die Verzahnung 7 eine axiale Verzahnung dar, von der im wesentlichen nur die Zahnflanken zur Anlage kommen. Diese Zahnflanken bilden aber in jedem Falle bereits eine Fläche, die den benachbarten Teil der Auflagefläche 4 vergrößert. Beide Flächen kommen gleichzeitig beim Anziehen des Schraubelementes zur Anlage.Another possibility for the design of the toothing according to the invention results from the examples in FIG. 3 to 6. Here, too, when the screw element is tightened, one surface always comes into contact with the workpiece before parts of the toothing, for example cutting edges or flanks, can come into contact. In the embodiment according to FIG. 3 locking teeth 8 (radial toothing) are provided on the inner bearing surface 5. The outer support surface 4 can extend at angle b or a and, if necessary, also be provided with locking teeth. While the contact surface 5 has a radial toothing, the toothing 7 represents an axial toothing, of which essentially only the tooth flanks come to rest. In any case, however, these tooth flanks already form a surface which enlarges the adjacent part of the support surface 4. Both surfaces come into contact at the same time when the screw element is tightened.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 ist die innere Auflagefläche 5 im Winkel a'bzw. ^'geneigt, die äußere Auflagefläche 4 hingegen eben ausgebildet. Auch in diesem Falle kann beispielsweise eine radiale Verzahnung 8 vorgesehen sein. Auch hierbei kommt beim Anziehen zuerst die Auflagefläche 4 zum Aufsetzen und erst später die Verzahnung 8.In the embodiment according to FIG. 4 is the inner bearing surface 5 at an angle a 'or. ^ 'inclined to the outer Support surface 4, however, is flat. In this case, too, a radial toothing can be used, for example 8 may be provided. In this case too, when tightening, the contact surface 4 comes to rest first and only later the toothing 8.

Eine besonders vorteilhafte Form der Auflageflächen ist an zwei Beispielen in den Fig. 5 und 6 wiedergegeben. Hier gelangt auf der Unterseite des Ringflansches 2 eine äußere Auflagefläche 4 etwa in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 zur Anwendung. Die Auflagefläche 4 ist exzentrisch begrenzt. Der Schraubenschaft 3 wird von der inneren ringförmigen Auflagefläche 5 zentrisch umschlossen. Gegenüber der äußeren Auflagefläche 4 ist die innere Auflagefläche 5 um das Maß t/2 rückversetzt. 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 verlaufender Auflageflächentei! verbleibt, der mit einer Verzahnung 8' auf der Auflageseite versehen ist. Wie Fig.6 zeigt, reicht die Zahntiefe bis etwa zum Grund der Ringnut 6'. Bei dem anderen in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die innere Auflagefläche 5 völlig fortgelassen und dort durch eine verbreiterte Ringnut 6" ersetzt.A particularly advantageous shape of the bearing surfaces is shown in two examples in FIGS. Here, on the underside of the annular flange 2, an outer bearing surface 4, for example in the embodiment according to FIG. 1, is used. The support surface 4 is limited eccentrically. The screw shaft 3 is centrally enclosed by the inner annular support surface 5. Compared to the outer bearing surface 4, the inner bearing surface 5 is set back by the dimension t / 2 . A circular ring groove 6 'encloses the inner bearing surface 5 in such a way that between the ring groove 6 and the inner boundary of the outer bearing surface 4 an eccentrically or asymmetrically extending bearing surface part! remains, which is provided with a toothing 8 'on the support side. As FIG. 6 shows, the tooth depth extends approximately to the bottom of the annular groove 6 '. In the other embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the inner bearing surface 5 is completely omitted and replaced there by a widened annular groove 6 ″.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Self-locking screw element with an S arranged asymmetrically to its longitudinal axis Support surface which is provided on the underside of an annular flange, the support surface being a has the only pronounced maximum to achieve a locally particularly large individual friction moment, according to patent 2042680, characterized in, that the support surface (4, 5) for the purpose of increasing the loosening torque in itself is known manner with a toothing (7, 8) is provided, which is so designed and relative to the Support surface (4) is arranged that the toothing (7, 8) only when the screw element is tightened after or at most simultaneously with the support surface (4) comes to rest on the workpiece.

2. Screw element according to claim 1, characterized in that several, axially against each other offset bearing surfaces (4, 5) divided into surface parts by radially extending depressions are.

3. Screw element according to claim 1 and 2, characterized in that the surface parts of a * s Support surface (4 or 5) are axially offset from one another.

4. Screw element according to claim 1 to 3, characterized in that the axial or radial toothing 7, 8) only in the edge area of the support surface (4 or 5), in particular on the side walls of the Support surface, is provided.

5. Screw element according to claim 1 to 4, characterized in that the axial toothing (7) End faces of the teeth are arranged in the plane of the support surface (4).