DE2302432A1

DE2302432A1 - Schraubverbindung mit sicherungselement

Info

Publication number: DE2302432A1
Application number: DE19732302432
Authority: DE
Inventors: Derek Aubrey Roberts
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1972-01-21
Filing date: 1973-01-18
Publication date: 1973-07-26
Also published as: GB1393257A; JPS4882258A; FR2168818A5; IT976977B

Description

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mo. S. HOLZES

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W. 6θ8

Augsburg, den 18. Januar 1973

Rolls-Royce (1971) Limited, 14-15 Conduit Street,

London, England,

Schraubverbindung mit Sicherungselement

Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung mit Sicherungselement.

Derartige Schraubverbindungen finden ein weites Anwendungsgebiet und sind überall da einsetzbar, wo Maschinenteile miteinander zu verbinden sind. Im einfachsten Fall handelt es sich um die Verbindung einer Schraube mit einer Mutter.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere eine Schraubverbindung, die Schwingungen unterworfen ist, zu sichern»

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine solche Schraubverbindung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement mindestens eine unrunde, quasizylindrische Wirkfläche aufweist, die mit einer zylindrischen Gegenfläche eines der beiden Teile der Schraubverbindung an mindestens zwei Flächenbereichen kraftschlüssig zusammenwirkt.

Vorzugsweise weist das Sicherungselement zwei Wirkflächen auf und beide Teile der Schraubverbindung sind jeweils mit einer zylindrischen Gegenfläche versehen.

Derartige Anordnungen weisen den Vorteil auf, daß die zwischen den beiden Teilen der Schraubverbindung wirkenden Reibungskräfte genau bestimmbar sind, da das Sicherungselement auf mindestens eine zylindrische Gegenfläche wirkt, die mit genauem Durchmesser herstellbar ist.

Sind zwei unrunde, quasizylindrische Wirkflächen vorgesehen, so können diese beiden Wirkflächen quasikonzentrisch zueinander verlaufen und die radial innere Ringfläche und

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die radial äußere Ringfläche eines ringförmigen Sicherungselements darstellen« Zweckmäßigerweise weist das Sicherungselement in diesem Fall eine gleichbleibende Dicke auf. Das Sicherungselement kann als geschlitzter Ring ausgebildet sein.

Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung sind die beiden Wirkflächen des Sicherungselements axial hintereinander mit gleichen oder verschiedenen Durchmessern angeordnet. Die Wirkflächen können in diesem Fall Teilbereiche der Innenfläche eines im allgemeinen länglichen und rohrförmigen Sicherungselements bilden. Ein derartiges Sicherungselement kann eine Vielzahl von achsparallel verlaufenden und in Umfangsrichtung miteinander abwechselnden Einschnitten und Lappen aufweisen, wobei die Innenflächen der Lappen jeweils eine Wirkfläche darstellen.

Vorzugsweise sind die mit den Wirkflächen des Sicherungselements in Kraftschluß stehenden einzelnen Flächenbereiche der beiden Teile der Schraubverbindung in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt. Beispielsweise können diese Flächenbereiche der Gegenfläche eines Teils an den Buckelbereichen des Sicherungselements mit dessen radial äußerer Ringfläche und die Flächenbereiche der Gegenfläche des anderen Teils

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an den zwischen den Buckelbereichen liegenden Bereichen des Sicherungselements mit dessen radial innerer Ringfläche zusammenwirken.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 · einen Axialschnitt durch eine

Schraubverbindung mit Sicherungselement nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die in

Fig, I dargestellte Schraubverbindung mit Sicherungselement,

die Fig. 3a und 3b Axialschnitte zweier weiterer

einander ähnlicher Ausführungsformen einer Schraubverbindung mit Sieherungselement zwischen einer Welle und einer Wellenmutter,

die Fig. 4a und ¹Ib Axialschnitte zweier den in den

Fig. 3a und 3b gezeigten Ausführungsformen ähnlicher weiterer Aus-

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führungsformen einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung mit Sicherungselement,

Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine

weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer überwurfmutter,

Fig, 6 eine weitere, der in Fig, 5 gezeigten

Ausführungsform ähnliche weitere Ausführungsform der Erfindung im Axialschnitt,

die Fig. 7, 8 und 9 weitere, im Axialschnitt dargestellte Ausführungsformeη der Erfindung, und

die Fig, 10 und 11 im Querschnitt gezeichnete abgewandelte Ausführungsformen der in Fig, I dargestellten Schraubverbindung mit Sicherungselement,

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein Kopfbolzen 1 mit seinem mit Außengewinde 2 versehenen Gewindeteil 3 in ein Mutter-

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gewinde 4 eines Mutterteils 5 eingeschraubt« Der Kopf des Bolzens 1 weist einen Bund 6 mit einer Umfangsnut 7 auf, deren Nutgrund eine Zylinderfläche 8 darstellt. Der Bund ist in einer entsprechenden Aussparung 9 des Mutterteils gelegen, deren Wandung eine mit der Zylinderfläche 8 koaxiale Zylinderfläche darstellt.

Ein radial verformter, aufgeschnittener Ring 10 gleichbleibender Dicke ist in die Umfangsnut 7 des Kopfbolzens 1 eingesetzt, wobei seine äußere Ringfläche 11 über die Nut 7 radial übersteht. Der Ring 10 ist durch Eindrücken an zwei Stellen in gewissem Maße unrund und weist also eine ellipsenartige Form auf,, wobei zwischen den beiden Eindrück- ' stellen jeweils Buckelbereiche gelegen sind. Die beiden Eindrückstellen liegen einander diametral gegenüber und der Schlitz 13 des Rings 10 befindet sich in der Mitte eines Buckels. Die Scheitel der beiden Buckel bilden zwei Berührungsstellen auf der äußeren Ringfläche 11, mittels welchen der Ring 10 kraftschlüssig mit der Zylinderwandfläche der Aussparung 9 des Mutterteils 5 zusammenwirkt. Die beiden Eindrückstellen bilden an der inneren Ringfläche ebenfalls Berührungsstellen, mittels welchen der Ring 10 kraftschlüssig mit der zylindrischen Nutgrundfläche 8 der Nut 7 des Bolzens 1 zusammenwirkt.

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Gemäß den Fig» 3a und. 4a weist eine Wellenmutter 15 in ihrer Innenfläche eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 14 auf. Der Ring 10 sitzt in dieser Nut 14 und berührt an verschiedenen Stellen seiner äußeren Ringfläche kraftschlüssig die zylindrische Nutgrundfläche 16 der Nut 14. In ähnlicher Weise berührt er an verschiedenen Stellen seiner inneren Ringfläche einen glatten zylindrischen Teil 17 einer Welle 18. Bei den Ausfuhrungsformen nach den Fig· 3b und 4b ist dieser glatte zylindrische Teil 17 der Welle 18 durch den Nutgrund einer Umfangsnut 19 gebildet, in welche der Ring 10 eingesetzt ist. Der Ring 10 wirkt an verschiedenen Stellen kraftschlüssig mit diesem zylindrischen Teil 17 und ebenfalls an verschiedenen Stellen mit einer glatten Zylinderfläche l4a der Wellenmutter 15 z'usammen, die in diesem Fall keine Nut I¹J aufweist. Gemäß den Fig. 3a und 3b ist der Ring 10 zwischen dem freien Ende der Welle 18 und ihrem Gewindeteil angeordnet, wohingegen bei den Ausführungsforraen gemäß den Fig» 4a und 4b der Gewindeteil der Welle 18 zwischen dem freien Wellenende und dem Ring 10 gelegen ist.

Bei den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Schraubverbindungen mit einer überwurfmutter weist die überwurfmutter zwischen einem an einer Stirnseite angeordneten Flansch 22 und einem zylindrischen Teil 23 einen Gewindeteil 21 auf.

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Die Innenfläche des zylindrischen Teils 23 der in Fig. 5 dargestellten Überwurfmutter 20 berührt an verschiedenen Stellen die äußere Ringfläche des unrunden Rings 10. Der Ring 10 ist in eine Umfangsnut 24 eines anderen Teils 25 der Schraubverbindung eingesetzt und die innere Ringfläche berührt an verschiedenen Stellen die glatte zylindrische Nutgrundfläche der Nut 24. Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist die Nut 2k des Teils 25 weggelassen, jedoch ist dort eine in der Innenseite des zylindrischen Teils 23 der Überwurfmutter 20 in Umfangsrichtung verlaufende Nut 26 vorgesehen. Der Ring 10 liegt in der Nut 26 und seine äußere Ringfläche wirkt kraftschlüssig mit der glatten zylindrischen Nutgrundfläche der Nut 26 zusammen, während seine innere Ringfläche mit der ihr gegenüberliegenden glatten Zylinderfläche des Teils 25 ebenfalls kraftschlüssig zusammenwirkt» Bei den Gegenständen der Fig, 5 und 6 wird der radial innen abgeschrägte Rand des Teils 25 durch den Flansch 22 der Überwurfmutter 20 gegen einen ebenfalls abgeschrägten Flansch 27 eines weiteren Teils 28 gepreßt.

Bei der Ausführungsform nach Fig, 7 steht die Innenfläche eines zylindrischen Sicherungselements 30 mit zwei axial hintereinander angeordneten Zylinderflächen 32 und 33 gleichen Durchmessers zweier Teile 3k und 35 der Schraubverbindung in kraft-

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schlüssiger Berührung. Das Teil 35 der Schraubverbindung ist dabei zweckmäßigerweise eine auf das Teil 3^ aufgeschraubte Mutter. Die Innenfläche 31 des Sicherungselements weist eine im Querschnitt unrunde Form auf, da das Sicherungselement 30 an seinen Bereichen A und B um ein gewisses Maß zu einem im Querschnitt elliptischen Körper verformt ist. Vorzugsweise verlaufen die Ellipsenhauptachsen der Bereiche A und B rechtwinklig zueinander, so daß die beiden in kraftschlüssiger Berührung mit der Innenfläche des Sicherungselements 30 stehenden Bereiche der zylindrischen Gegenfläche 32 in Umfangsrichtung gegen die beiden in ebenfalls kraftschlüssiger Berührung mit der Innenfläche des Sicherungselements 30 stehenden Bereiche der anderen zylindrischen Gegenfläche 33 versetzt sind. Die Verschiebungsmöglichkeit des Sicherungselements 30 in axialer Richtung wird durch die, die Zylinderflächen 32 und 33 begrenzenden Absätze 29 begrenzt.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die zylindrische Gegenfläche 32 einen kleineren Durchmesser als die zylindrische Gegenfläche 33 aufweist und bei welcher das Sicherungselement 30 entsprechend abgesetzt ist. Die Kante der Zylinderfläche 32 ist zu einem Ansatz 36 ausgebildet, der das Sicherungselement 30 axial festlegt.

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Die Gestaltungsmerkraale der in Pig, 9 dargestellten Ausführungsform lassen sich auch auf die Ausfuhrungsformen der Pig· 7 und 8 anwenden. Gemäß Pig, 9 ist das Sicherungselement 30 an einem Ende fest mit der Gegenfläche 32 eines Teils 34 der Schraubverbindung durch ein genietetes oder gesicktes Band 40 verbunden. Die querschnittsmäßige Ujirundheit des anderen Endes des Sicherungselements 30 wird durch Einschnitte 4l und dazwischen gebildete Federlappen 42 erreicht, Diese Lappen 42 stellen kraftSchlussige Berührungsstellen zwischen dem Sicherungselement 30 und der zylindrischen Gegenfläche 33 der überwurfmutter 35 dar.

Pig, 10 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der in den Pig, 1 und 2 dargestellten Schraubverbindung, wobei der Ring 10 anstelle von nur zwei Buckeln nunmehr fünf Buckel aufweist. In ähnlicher Weise zeigt die Fig. 11, daß der Ring 10 auch mit sechs Buckeln ausgebildet sein kann. Gemäß einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform weist der Ring 10 drei Buckel auf. Jede dieser Abwandlungen ist auf die Ausführungsformen nach den Pig, 3a bis 6 anwendbar, wobei jeweils der Schlitz des Rings 10, sofern ein Schlitz vorhanden ist, in einem Buckel angeordnet ist.

Bei sämtlichen oben beschriebenen Ausführungsformen der

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Erfindung werden zur Sicherung der Schraubverbindungen gegen Lösen anstelle von auf eine Stirnseite wirkenden Reibkräften tangential auf mindestens eines der miteinander verschraubten Teile wirkende Reibkräfte benutzt. Diese Reibkräfte sind infolgedessen unabhängig von der Größe der Spannkraft, mit welcher die beiden Teile miteinander verschraubt sind. Außerdem ist nach Beendigung des Einschraubvorgangs kein oder nur geringer Spielraum vorhanden, insbesondere wenn der Ring IO oder das Sicherungselement 30 nicht zwangsschlüssig auf einem der beiden zu verschraubenden Teile angeordnet ist.

Wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 9 erwähnt, kann das Sicherungselement fest auf einem der beiden zu verschraubenden Teile befestigt sein. Diese Befestigung kann sogar in eine einstückige Ausbildung des Sicherungselements mit dem betreffenden Teil der Schraubverbindung ausarten. Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist eine Hohlwelle an einer Stelle, beispielsweise an einem Ende, so verformt, daß eine unrunde, quasizylindrische Wirkfläche für eine kraftschlüssige Berührung mit einer zylindrischen Gegenfläche eines anderen, an der Welle angeschraubten Teils gebildet ist.

Zum Zusammenschrauben der oben beschriebenen Schraubverbindung wird das Sicherungselement im allgemeinen zuerst

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an einem der beiden zu verschraubenden Teile befestigt und dann das betreffende Teil mit dem daran befestigten Sicherungselement in bzw. auf das andere Teil ein- bzw. aufgeschraubt. Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausfuhrungsform kann das Sicherungselement 30 jedoch auch nach dem Verschrauben der beiden Teile der Schraubverbindung axial aufgeschoben werden.

Bei Ausfuhrungsformen, bei denen die beiden zylindrischen Gegenflächen miteinander fluchten (z.B. Pig. 7), erscheint es zweckmäßig, das Sicherungselement zur Erleichterung seiner Anbringung zu schlitzen. Bei anderen Fällen braucht das Sicherungselement nicht aufgeschnitten zu sein. Ist ein Schlitz vorgesehen, so sind die Abmessungen des Sicherungselements vorzugsweise derart gewählt, daß der Schlitz nach dem Zusammenbau gerade geschlossen ist. Ein kleiner Spalt kann jedoch wünschenswert sein.

Zur Erleichterung des Aufschiebens des Sicherungselements in seine vorgesehene Lage können die Kanten des Sicherungselements und/oder des betreffenden Teils der Schraubverbindung abgeschrägt sein. Die quasizylindrische Wirkfläche des Sicherungselements kann auch konisch oder gewölbt ausgebildet sein.

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Claims

Patentansprüche

( 1.^Schraubverbindung mit Sicherungselement, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (10 bzw, 30) mindestens eine unrunde, quasizylindrische Wirkfläche (11, 12 bzw. 31) aufweist, die mit einer zylindrischen Gegenfläche eines der beiden Teile (1 oder 5) der Schraubverbindung an mindestens zwei Flächenbereichen kraftSchlussig zusammenwirkt .

2, Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (10 bzw, 30) zwei Wirkflächen und beide Teile (1, 5) der Schraubverbindung jeweils eine zylindrische Gegenfläche aufweisen,

3, Schraubverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (10) im wesentlichen ringförmig ist und daß seine beiden Wirkflächen seine radial äußere Ringfläche (11) und seine radial innere Ringfläche (12) sind (Fig. 1 bis 6),

4, Schraubverbindung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (10) ein radial ver-

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formter Ring gleichbleibender Dicke ist,

5. Schraubverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (30) länglich und rohrförmig ist und daß seine beiden Wirkflächen (31) axial hintereinander angeordnet sind (Fig, 7 bis 9)·

6. Schraubverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wirkflächen mit verschiedenen Dur.chmessern an der Innenseite des Sicherungselements (30) angeordnet sind und daß das Sicherungselement abgesetzt ausgebildet ist.

7. Schraubverbindung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Wirkflächen des Sicherungselements (30) in Kraftsehluß stehenden einzelnen Flächenbereiche der Gegenflächen (32, 33) der beiden Teile (34, 35) der Schraubverbindung in Umfangsrichtüng gegeneinander versetzt sind.

8. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (10 bzw. 30) einen Längsschlitz aufweist.

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9· Schraubverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Längsschlitz (13) in einem Buckel des unrunden Sicherungselements (10) befindet (Fig. 2).

10. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (30) fest mit einem der beiden Teile der Schraubverbindung verbunden ist (Fig. 9)·

11. Schraubverbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement einstückig mit einem der beiden Teile der Schraubverbindung ausgebildet ist.

12. Schraubverbindung nach e,inem der Ansprüche 1, 2, 5, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (30) eine Vielzahl von in Umfangsrichtung in Abständen angeordneten, länglichen Lappen (42) zur Bildung einer Vielzahl einzelner Wirkflächenbereiche aufweist (Fig. 9).

13· Schraubverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (10) in eine Nut (8) der Außenfläche eines der beiden Teile der Schraubverbindung eingesetzt ist (Fig. 1).

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l4. Schraubverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß.das Sicherungselement (10) in eine in einer Bohrung eines der beiden Teile der Schraubverbindung gebildete Nut (16) eingesetzt ist.

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