DE2065204C3 - Selbstsicherndes Schraubelement - Google Patents

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.

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 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 1153 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 Kerbwirkung verursachte den Dauerbruch der verspannten Teile unter Wechsellast

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.

Dies wird erfindungsgemäß bei dem selbstsichernden Schraubelement 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 ZahnscLneiden 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

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.

Die axiale oder radiale Verzahnung kann nur im Randbereich der Auflagefläche, insbesondere an den Seitenwänden der Auflagefläche, vorgesehen sein.

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.

Die Erfindung ist anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Draufsicht auf die Auflagefläche einer Kopfschraube in einem Halbschnitt,

F i g. 2 eine weitere Ausbildungsform in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 1,

Fig.3 einen Teilschnitt durch den Kopf einer Kopfschraube,

Fig.4 eine weitere Ausführungsform nach der

Erfindung,

F i g. 5 eine vergrößerte Darstellung der besonderen Ausbildung der mit einer Verzahnung ausgestatteten Auflageflächen an zwei Beispielen und

F i g. 6 die zu F i g. 5 gehörenden Schnittdarstellungen durch die Schraubenköpfe.

Die vorliegende Erfindung ist an mehreren Beispielen einer Kopfschraube verdeutlicht Eine solche Schraube weist einen Schraubenkopf 1 mit einem radial nach außen vorstehenden Ringflansch 2 auf. Die Schraube besitzt in üblicher Weise einen Schraubenschaft 3, der mit Gewinde versehen ist Auf der Unterseite des Ringflansches 2 sind die die Selbstsicherung des Schraubelementes gewährleistenden Auflageflächen vorgesehen. Wie insbesondere die F i g. 1 und 2 erkennen lassen, sind auf der Unterseite des Ringflansches 2 die beiden Auflageflächen 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 (Fig.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 ergibt sich die Erhöhung des Löiedrehmomentes und damit die Verbesserung der Selbstsicherung. In allen Fällen ist jedoch die Verzahnung so ausgebildet, daß beim Anziehen des Schraubelemen'.es 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.

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

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 Ranken, zur Anlage gelangen können. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 sind Verriegelungszähne 8 /radiale Verzahnung) auf der inneren Auflagefläche 5

ίο 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.

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.

Eine besonders vorteilhafte Form der Auflageflächen ist an zwei Beispielen in den F i g. 5 und 6 wiedergegeben. Hier gelangt auf der Unterseite des Ringflansches 2 eine äußere Auflagefläche 4 etwa in der Ausführungsform gemäß F i g. 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 i/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 Auflageflächenteil verbleibt, der mit einer Verzahnung 8' auf der Auflageseite versehen ist. Wie F i g. 6 zeigt, reicht die Zahntiefe bis etwa zum Grund der Ringnut 6'. Bei dem anderen in den F i g. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die innere Auflagefläche 5 völlig fortgelassen und dort durch eine verbreiterte Ringnut 6" ersetzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Selbstsicherades Schraubelement mit einer zu seiner Längsachse unsymmetrisch angeordneten Auflagefläche, die an der Unterseite eines Ringflansches vorgesehen ist, wobei die Auflagefläche ein einziges ausgeprägtes Maximum zur Erzielung eines örtlich besonders großen Einzelreibmomentes aufweist, nach Patent2042680, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (4, 5) zwecks Erhöhung des Lösedrehmomentes in an sich bekannter Weise mit einer Verzahnung (7, 8) versehen ist, die derart ausgebildet und relativ zu der Auflagefläche (4) angeordnet ist, daß beim Anziehen des Schraubelementes die Verzahnung (7, 8) erst nach oder allenfalls gleichzeitig mit der Auflagefläche (4) an dem Werkstück zur Anlage kommt

2. Schraubelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, axial gegeneinander versetzte Auflageflächen (4, 5) durch sich radial erstreckende Vertiefungen in Flächenteile unterteilt sind.

3. Schraubelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenteile einer Auflagefläche (4 bzw. 5) axial gegeneinander versetzt sind.

4. Schraubelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale oder radiale Verzahnung 7,8) nur im Randbereich der Auflagefläche (4 bzw. 5), insbesondere an den Seitenwänden der Auflagefläche, vorgesehen ist.

5. Schraubelement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei axialer Verzahnung (7) die Stirnflächen der Zähne in der Ebene der Auflagefläche (4) angeordnet sind.