DE2346624A1

DE2346624A1 - Selbstsichernde mutter

Info

Publication number: DE2346624A1
Application number: DE19732346624
Authority: DE
Inventors: Raymond Leonard Thurston
Original assignee: Microdot Inc
Current assignee: Microdot Inc
Priority date: 1973-09-05
Filing date: 1973-09-15
Publication date: 1975-03-27
Also published as: FR2242889A5; GB1425775A; NL7312395A

Description

Da ing. H. NEGENDANK · dipl.-ing. H. HAUCK · dipl.-phys. W. SCHMITZ »IPL.-ING. E. GRAALFS · dipping. W. WEHNERT O O / £ β Ο Λ

HAMBURG-MÜNCHEN ZUSTELLUiVGSANSOHRIgT; HAMBTTBG 3β · IVKTTER WAI^I. 41

TEL·, «β 74 SS TTNO 8β 41 10 TELBQR. NEGEUiPiIENT HAMBTTBQ

MÜNCHEN IS · MOZARTSTH. »3 TBi.. o ss os se

TBLKQB. NEQBOAFATBNT MÜNCHEN

Hamburg, den 14. Sept. 1973

MICRODOT INC.

475 Steamboat Road,

Greenwich. Connecticut O683O/USA

Selbstsiehernde Mutter

Die jirfindung bezieht si«h im allgemeinen auf das Gebiet der selbetsiehernden Mattern und insbesondere auf eine neuartige, verbesserte selbst sichernde Mutter, die sieh dumb, überragende Haltequalität und niedrige Herstellungskosten auszeichnet.

ist demgemäß ein allgemeines Ziel der Erfindung, eine neuartige und verbesserte selbstsichernde Mutternkonstruktion zu schaffen.

Lin spezieller Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung einer neuartigen und verbesserten selbstsichernden Mutter au eeha££e», die mehrere, sich radial nach außen erstreckende aufweist, die um den Umfang des mittleren liochea

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herum angeordnet sind, und die mehrere elastisch verform-"bare, vorstehende Abschnitte begrenzen, die ein genormtes Gewinde aufweisen, dessen jj'lankendurehmeaser vorbestimmt Heiner ist als der jjlankendurchmesaer des dchraubenelements, auf das die Mutter aufgeschraubt werden soll. Die vorstehenden Abschnitte sind nach außen aufweitbar, wenn die selbstsichernde Mutter auf das Jchraubenelement auffeschraubt wird, derart, daß der Flankendurehmesser des Gewindes sich vergrößert, um ait dem Flankendurchmesser des *»ehraubenelements übereinzustimmen.

j«iin weiterer Zweck der Erfindung besteht in der .Schaffung einer neuartigen und verbesserten, selbstsichernden Mutter obiger Art, die sich durch überragende Halteeigenschaften infplge der elastisch verformbaren,vorstehenden Abschnitte auszeichnet, die, wenn sie, wie zuvor beschrieben, nach außen aufgeweitet sind, im wesentlichen eine ilächenanlage zwischen den Gewindegängen der eelhstsiehernden Muttern und den Gewindegängen des öchraubenelements sicherstellen. ·

Sin weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung einer neuartigen und verbesserten, sclbsteichernden !bitter der »vor beschriebenen Art, die mit normalen, zur Urzeugung von Mattern verwendeten Werkzeugen herwtellbar ist, so daß 4ie Herstellungskosten nicht aöker als »ei normalen Muttern liegen.

Andere Zwecke und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung in Verbindung mit

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der Zeichnung hervor. Bs zeigen:

Fig. 1 eine Draufsi«ht einer selbstsichernden Mutter gemäß der Erfindung;

Ifig. 2 einen Schnitt der in Fig. 1 gezeigten selbetsi«hemden Mutter, im wesentlichen nach Linie 2-2;

Fig. 3 eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten selbstsichernden Mutter, die auf eine Schraube oder ein ähnliches Befestigungselement aufgeschraubt istf und

Fig. 4· eine Draufsicht einer selbstsichernd«! Mutter gemäß einer abgewandelten Auaführungaf orm der Erfindung.

Es wird nunmehr im einzelnen auf die Zeichnung, insbesondere auf die Figuren'1-3 Bezug g enommen, in denen eine selbstsichemde Mutter 10 gemäß einem Ausführungsbeispiei des Srfindungsgegenetandea gezeigt ist, die einen Körper 12 aufweist, der in üblicherweise aus einem Stück Draht- oder Stangenmaterial hergestellt werden kann, der in einem üblichen Gcsenk, beispielsweise in die im allgemeinen Sechskantform gebracht werden kann, wie sie dargestellt ist. Beim HerstellungsTorgang wird aus der selbstsichernden Mutter 10 ein mittleres, rundes Loch 14 ausgestanzt und zwei gegenüberliegende Anlagefläche für Unterlegscheiben erzeugt, die parallele Stirnflächen 16 und Λ 8 bilden, deren äußere

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h

Randkanten in üblicherweise mit einer Anschrägung 20 versehen sind. Die selbstsichernde Mutter 10 weist sechs gleiche, axial angeordnete Seitenflächen 22 auf, an denen ein geeigneter Schlüssel od. dgl. angreifen kann. Zwischen diesen Seitenflächen sind in gleichen Umfangsabständen angeordnete Ecken 24 vorgesehen.

Gemäß der Erfindung werden im Laufe des zuvor erwähnten Formoder Stanzvorgangs, bei dem das mittlere Loch 14 im Körper 12 gebildet wird, mehrere radial auswärts gerichtete, sich axial erstreckende, im Verschnitt bogenförmige Nuten oder Ausnehmungen 26 um den inneren Umfang des Loches 14 herum gebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführimgeform dee isrfindungsgegenstandes werden drei in gleichen ümfangsabständen angeordnete Entspannungenuten 26 um den Umfang des Loches 14 herum gebildet. Die drei fintepannungsnuten 26 begrenzen zwischen sieh eine gleiche Anzahl von vorstehenden Abschnitten 30, deren radial inneren .Randabschnitte mit einem Gewinde 32 versehen sind, das mittels eines üblichen, allgemein bekannten Gewindeschneidwerkzeug hergestellt ist, so daß die eich selbstsiehernde Mutter 10 auf ein Außengewinde eines Befestigungselemente«, wie z.B. einer Schraube od. dgl. geschraubt werden kann, wie es in fig. 3 gezeigt ist, in der das Verbindungselement mit 34 bezeichnet ist. Xs ist ersichtlich, daß das Gewinde 32 an den gesamten Flächen der vorstehenden Abschnitte 30, die dem Loch 14 zugekehrt sind, vorgesehen ist und ein durchlaufende« Gewinde 32 bildet, deesen sun- Steigung, Steigungsricktung und Form miteinander und alt dem Schraubenelement übereinetimzat.

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jjie Größe des zur Bildung des Gewinde 32 benutzten Gewindesohneidwerkzeugs wird so gewählt, daß sie, wie noch beschrieben werden soll, eine vorbestimmte Untergröße gegenüber dem zugeordneten Sehraubenelernt 34 aufweist, so daß der Flankendurchmesser des Gewindes 32 vorbestimmt kleiner als der Flankendurchmesser des Schraubenelements 34 ist.

Der Körper 12, der sieh selbstsichernden Mutter 10 wird so gedreht gegenüber dem nutformenden Werkzeug ausgerichtet,· daß bei der Bildung der Hüten 26 jede übernächste Ecke 24 der Mutter 10 radial zu den Nuten 26 ausgerichtet ist, Per Zweck dieser Anordnung dient zur Bildung der maximalen QuersGhnittsfläche, d.h. einer maximalen Metallmenge zwischen den radial äußersten Abschnitten der Nuten 26 und dem äußeren, Umfang des radial damit ausgerichteten Teiles des Körpers 12, um eine maximale Schlüsselanzugsfestigkeit der Mutter 10 zu erreichen. Die sich zwischen den Nuten 26 erstreckenden Abschnitte der Mutter 10 sind nach außen in ähnlicher Weise wie ein !Träger durchbiegbar, 30 daß sich der Mutterkörper 12 radial nach außen aufweiten und der Flankendurciimesser des Gewindes 32 sich vergrößern kann, um gleich dem Flankendurchmeseer des Gewindes des zugeordneten Schraubenelementes 34 zu werden. Die axial gegenüberliegenden Baden des mittleren Loches 14 sind vorzugsweise etwa 45° angefast, wie dies bei 36 und 38 in Fig. 2 ersichtlich ist, um zwei Aufnahmeführungen für das üinde des Sehraubenelementes 34 zu bilden, auf das die Mutter geschraubt werden soll, wobei der anfängliche Gewindeeingriff zwischen beiden Teilen erleichtert wird.

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Gemäß einer bevorzugten Aueführungsform des Brfindungsgegenstandes sind die Hüten 26 im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet und werden von im wesentlichen bogenförmigen, konkaven Fläehen 40 begrenzt. Sie Buten 26 haben eine gleichmäßige radiale Tiefe und sind so ausgebildet, daß die radial äußersten Abschnitte derselben im wesentlichen mit dem fußdurchmesser des Gewindes 32 tangieren, so daß die jmßlänge des Gewindes 32 an den vorstehenden Abschnitten 30 etwa doppelt so lang wie die Spitzenlänge des Gewindes ist, um eine maximale Seherfestigkeit der sich selbstsichernden Mutter 10 gemäß der Erfindung zu erzielen.

Hinzu kommt, daß die zuvor beschriebenen Beziehungen eine wesentliche JSingriffsflache zwischen den Gewinde 32 und dem Gewinde des zugeordneten Schraubenelementes 34 bilden, was wiederum einen gleichmäßigen Einwärtsdruek auf die Gewindegänge des Schraubenelementes durch die Matter 10 erzeugt, wie dice nachfolgend beschrieben werden soll.

Ss wird darauf hingewiesen, daß die von den ITuten 26 begrenzten bogenförmigen flächen 40 bei der bevorzugten Ausführungsform des järfindungsgegenstandes im wesentlichen mit dem fußdurchmesser tangieren, dal für gewisse, seibatsichernde Mutterngroßen und für gewisse Gewindearten vorteilhaft sein kann, wenn sich die Nuten 26 radial etwas nach außen über den TußdurchBiesser des Gewindes erstrecken, wie dies bei den Buten 26* gezeigt ist, die in der selbetaiehernden Mutter 10* der Mg. 4 vorgesehen sind. Ee ist jedoch äußerst erwünscht, daß die radial äußersten Abschnitte der Nuten 26

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oder 26^f niemals eine nähere Stellung zur Achse der Matter 10 einnehmen als die Tangente rom fuBdurehmesser des Gewindes 32.

Die sich selbstsichernde Mutter 10 gemäß der Erfindung soll aus d en gleichen Materialien wie übliche Muttern hergestellt werden, die normgemäß weicher sind, d.h. eine geringere BrinäLhärte aufweisen als das Material, aus dem das zugeordnete Schraubenelement hergestellt ist. Hinzu kommt, daß die sich selbstsichernde Mutter 10 geeignet ist, in verschiedenen (irößen und/oder Gütegraden hergestellt zu werden, wie dies die SAK-Normen -vorschreiben. Zu diesem Zweck wird auf die Figuren 1 und 2 und die folgende Tabelle hingewiesen, in der die bevorzugten ibmeseungen für verschiedene selbstsichernde Muttergrößen angegeben sind, die gemäß der Erfindung ausgebildet und geeignet sind, wirksam mit bestimmten SAiS genormten Gewindegrößen ssusammenzu_wirken.

ΰβ- 1 S « B £ winde- Lochgröße größe kax. Min. Max. kin. Max. Min. But- Nuttief· breite

1/4"-20 11,125 10,871 5,588 5,385 4,877 4,75 1,10 2,743 1/4"-20 11,125 10,871 5,388 5,385 5,08 4,953 0,787 2,83 5/i6^M-18 12,7 12,42 6,934 6,555 6,096 6,096 1,22 3,505 5/16«-24 12,7 12,42 6,934 6,553 6,35 6,223 0,915 3,632 3/₈ ^M -16 14,808 14,00 8,56 8,128 7,493 7,315 1,372 4,242 3/8» -24 14,808 14,00 8,56 8,128 7,67 7,5^4 0,914 442 7/16"-14 17,475 17,145 9,78 9,271
7/16"-20 17,475 17,145 9,78 9,271
1/2" -13 19,05 18,745 11,38 10,846
1/2" -20 19,05 18,745 11,38 10,846

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Beim Gebrauch der sich, selbstsichernden Mutter 10 gemäß der Erfindung wird der Mutterkörper 12 zunächst koaxial gegenüber dem Gewindeende des zugeordneten Schraubenelements 34 ausgerichtet, wobei das Ende des Elementes 34 in eine der Anfasungen 36 oder 38 eingreift. Die Mutter 1ü wird dann auf das Schraubenelement 34 ges.chraubt (oder umgekehrt) wobei das Gewinde 32 progressiv mit dem Gewinde des Schraubenelements 34 zum gingriff kommt. Während die Mutter 10 auf das Schraubenelement 34 geschraubt wird, dehnt sich der Mutterkörper 12 radial nach außen auf, da sich die mit Gewinde rersehenen Torepringenden Abschnitte 30 als 'J?räger biegen, so daß der JPlankendurchmesser des Gewindes 32 sich bis a-uf einen Burchmesser vergrößert, der gleich und übereinstimmend mit dem Üankendurchmesser des Gewindes des Schraubenelementes 34 ist. £ie durch diese Auf dehnung der sich selbstsichernden Matter 10 bewirkten inneren Kräfte üben in den mit Gewinde versehenen rorspringenden Abschnitte 30 eine gleichmäßige, radial einwärts gerichtete Kraft gegen den Umfang des Schraubenelementes 34 auf der ganzen Umfangelänge eines jeden Abschnitts 30 aus. Dies wiederum bewirkt eine praktisch vollständige gegenseitige Flächenanlage «riechen den GewindegSng«n 32 und den Gewindegängen des Schraubenelemente 34, so daß wesentlich· Reibungskräfte zwischen der Mutter 10 und dem Schraubenelement 34 erzeugt werden, di· wirksam einer Eelativdrehung zwischen denselben widerstehen und ein Lösen d«r sich selbstsichernden Mutter 10 Tom Schrauben«lement y\ in der Praxis verhindern.

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Aus vorstehender Beschreibung ist ersichtlich, daß mit der .Erfindung eine neuartige und verbesserte, sich selbstsichernde Mutter geschaffen ist, die sowohl hinsichtlich der Scherfestigkeit als auch dem Widerstand gegenüber Jjösen im vergleich mit genormten Muttern weit überlegen ist. vle überlegene öicherungsfähigkeit der Mutter gemäß

auf

der .Erfindung ist die Vorsehung und die besondere Anordnung der radial auswärts aufweitbaren, mit Gewinde' versehenen vorstehenden Abschnitte zurückzuführen, die durch die im Umfang angeordneten .antlastungsnuten im mittleren Loch der Mutter begrenzt sind, wobei die vorstehenden Abschnitte infolge ihrer durcfebiegbaren Eigenschaft einen gleichmäßigen, einwärts gerichteten Druck auf den Umfang des zugeordneten ochräubenelaients ausüben, so daß eine im wesentlichen gegenseitige tflächenanlage zwischen den üewindegängen der Mutter und den Gewindegängen des zugeordneten Schraubenelements entsteht. iMmgemäß ist alt der .Erfindung eine sich selbstsichernde Mutter geschaffen, dl· mit nicht größeren kosten als normale Muttern hergestellt werden kann, die jedoch eine überlegene Sicherung«- oder Faltefähigkeit gegenüber normalen Mattem aufweist.

Es dürfte ersichtlich sein, daß die hier dargesteilte» b·- Yorzugten Ausführungeforaen die zuTor angegebenen Zweck· gut erfüllen, wobei die Erfindung im fiahmen der nachfolgenden Ansprüche Änderungen unterworfen werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1.) Selbstsiehernde Mutter in Kombination mit einem Außengewinde aufweisenden Element, dessen Gewindeprofil, Steigung, Flankendurchmesser und Härte vorbestimmt sind, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Körper (12) vorgesehen ist, .der aus einem weicheren Material besteht als das Schraubenelement (34), um ein Einsehneiden der Mutter in das 3chraubenelement zu vermeiden,-

daß der Körper (12) eine mittlere Aehse und ein zylindrisches Loeh (14) aufweist, das sich koaxial zur mittleren Aehse durch den Körper erstreckt}

daß das Loch (14) im Körper (12) in der ümfangsfläche drei in gleichen Umfangsabständen angeordnete, sich radial naeh außen erstreckende Entlastungsnuten (26) aufweist, die sich axial über die ganze Länge des Loches (14) erstrecken und gleiche Bogenf arm und gleiche radiale Abstände ron der mittleren Achs· des Körpers (12) aufweisen ι

daß die Bntlastungsnuten (26) zwischen sich drei, gleiche Umfange aütl&de aufweisend·, sich axial erstreckende, vorstehende Abschnitte (30) begrenzen;

daß die Entlastungsnuten (26) und die vortsehenden Abschnitte (30) im wesentlichen gleiche ümfangsmaße auf-

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weisen und die vorstehenden Abschnitte (30) mit einem Gewinde (32) versehen sind, dessen Steigung, Steigungsrichtung und Profil ähnlich dem des Schraubenelements (34) ist;

daß die Sntlastungsnuten (26) im Körper (12) sieh wenigstens radial nach außen bis zum Gewindefuß des Gewindes (32) der vortsehenden Abschnitte (30) erstrecken?

daß das Gewinde (32) der vorstehenden Abschnitte (30) der Mutter (10, 10') einen Flankendurchmesser aufweist, der kleiner als der des Schraubenelements (34) ist,

so daß die vorstehenden Abschnitt« (30) des Körpers (12) der Mutter (10, 10') beim Eingriff mit dem Schraubenelement (34) elastisch, radial nach außen durchgebogen werden, um eine im wesentlichen Fläche an Fläch« liesende Anlag« zwischen den Gewind«gäng«n (32) der Matter und d«n Gewindegängen des Sehraub«n«l«m«nt«s zu bilden, sowie einen ausgeglichenen Druok auf jeden der vorstehende» Abschnitt« (30) auszuüben.

2.) Selbstsichernd« Mutter für ein Außengewinde aufweisendes Schraubenelement, dessen Gewindeprofil, Steigung und Flankendurchmesser vorbtstimmt sind, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Körper (12) mit rorbestimmter Breite A und Dicke B vorgesehen ist, der eine mittlere Achse und ein zylindrisches Loch (14) mit «incm Durchmesser Q aufweist, das sich koaxial zur mittleren Achse durch den Korper (12) erstreckt;

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daß das Loch (14) im Körper (12) in der Umfangsflache drei in gleichen Umfangsabständen angeordnete, sich radial nach außen erstreckende Bntlastungsnuten (26) aufweist;

daß die Entlastungsnuten (26) im Körper (12) oich ein Maß D vom Umfang des Loches (14) nach außen und axial über die ganze Länge des Loches erstrecken und gleiche Bogenform und gleiche radiale Abstände von der mittleren Achse des Körpers (12) aufweisen^

daß die Entlastungsnuten (26) zwischen sich drei, gleiche Umfangsabstände aufweisende, sich axial erstreckende, vorstehende Abschnitte (30) begrenzen?

daß die Eatlastungsnuten (26) und die vorstehenden Abschnitte (30) im wesentlichen gleiche Umfangsmaße F aufweisen i

daß die vorstehenden Abschnitte (30) mit einem Gewinde (32) versehen sind, dessen Steigung, Steigungsrichtung und Profil ähnlich dem des Schraubenelements (34) ist}

daß die Entlastungsnuten (26) im Körper (12) sich wenigstens radial nach außen bis cum Gewindefuß des Gewindes (32) der vorstehenden Abschnitte (30) erstrecken;

daß das Gewinde (32) der vorstehenden Abschnitte (30) der Mutter (10, 10') einen Flankendurchmeseer aufweist, der kleiner als der des Schraubenelements (34) ist?

so daß die vorstehenden Abschnitte (30) des Körpers (12) der Mutter (10, 10^f) beim Eingriff mit dem ochrauben-

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element 04) elastisch» radial nach außen durchgebogen werden, um eine im wesentlichen Fläche an Fläche liegende Anlage zwischen den Gewindewalzen (32) der Mutter und den Gewindegängen des Sehraubenelements zu bilden, sowie einen ausgeglichenen Druok auf jeden der vorstehenden Abschnitte (30) auszuüben?

wobei in der folgenden Tabelle die Maße A bis E für SAB Gewindegrößen angegeben sindι

Ge- A BODE

winde Lo*hgröße

größe i'ax. Min. Max. Min. Max. Min. Nut- Nuttiefe breite

¹/4'-20 11,125 10,871 5,5S8 5,385 4,877 4,75 1,10 2,743

1/4^r-20 11,125 10,871 5»5ββ 5,385 5,08 4,953 0,787 2,83

5/16-18 12,7 12,42 6,934 6,553 6,096 6,096 1,22 3,505

5/16-24 12,7 12,42 6,934 6,553 -6,35 6,223 0,915 3,632

3/8*-16 14,808 14,00 8,56 8,128 7,493 7,315 1,372 4,242

3/8«'-24 14,808 14,00 8,56 8,128 7,67 7,544 0,914 442

7/16»-14 17,475 17,145 9,78 9,271

7/1Öi-20 17,475 17,145 9,78 9,271

1/2*-13 19,05 18,745 11,38 10,846

1/2»-20 19,05 18,745 11,38 10,846

3.) Verfahren zur Befestigung einer selbstsiehernden.

Mutter auf einem alt Außengewinde versehenen 3«hraubenelament, dessen Gewindeprofil, Steigung und Flankendurchmesser vorbestimmt sind, wobei die Mutter eine mittlere A«hse und ein sieh durch dieselbe erstreckendes zylindrisches Loch aufweist, durch das drei, in gleichen ümfangsabständen

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angeordnete, radial nach außen vorstehende Entlastungsnuten axial erstrecken, die gleiche Bogenform haben und drei gleiche Umfangsabstände aufweisende, sieh axial erstreckende Abschnitte begrenzen, die mit Gewinde versehen sind, das ähnlieh dem des Sehraubenelements ist, jedoch einen kleineren Flankendurchmesser als der des Schraubenelements aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig beim Aufschrauben der selbstsichernden !futter auf das Sehraubenelementjeder der vorstehenden Abschnitte als Träger radial nach außen elastisch rerformt und im wesentlichen eine Fläche an Fläche Anlage «wischen den Gewindegängen der vorstehenden Abschnitte und den Gewindegängen des Schraubenelements hergestellt und eine im wesentlichen gleichmäßige, radial einwärts gerichtete Sicherungskraft zwischen den Gewindegängen erzeugt wird.

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