DE2556985A1

DE2556985A1 - ELF-SECURING FASTENING ELEMENT

Info

Publication number: DE2556985A1
Application number: DE19752556985
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Ing Blume; Josef Ing Grad Esser; Friedrich W Ing Grad Grossmann; Karl-Heinz Dr Ing Illgner
Original assignee: Bauer and Schaurte GmbH and Co KG
Current assignee: Bauer and Schaurte GmbH and Co KG
Priority date: 1975-12-18
Filing date: 1975-12-18
Publication date: 1977-06-30
Also published as: JPS59163216U; NL171998C; IE44572L; DE2556985C2; GB1563931A; JPS52101352A; IE44572B1; AT351873B; BE849439A; LU76401A1; DK569276A; DK141825C; ES454331A1; ATA935276A; SE426731B; SE7614243L; FR2335725A1; NL171998B; CH614024A5; NL7614043A

Description

PATENTANWALTSPATENT ADVOCATE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 25 5 G 98DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 25 5 G 98

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C GERNHARDTDR. M. KÖHLER DIPL-ING. C GERNHARDT

MDNCHEN HAMBURGMDNCHEN HAMBURG

2000 HAMBURG 50, 16.Dezember 19752000 HAMBURG 50, December 16, 1975

"3 · KONIGSTRASSE 28"3 · KONIGSTRASSE 28

TELEFON : 381233 TELEGRAMME: KARPATENT TELEX: 212979 KARP DTELEPHONE: 381233 TELEGRAMS: KARPATENT TELEX: 212979 KARP D

W. 26914/75 12/ja.W. 26914/75 12 / yes.

Bauer & Schaurte 4040 NeussBauer & Schaurte 4040 Neuss

Selbstsicherndes BefestigungselementSelf-locking fastener

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstsicherndes Befestigungselement, wie beispielsweise eine Schraube, Mutter oder dergl. mit einem Angriffsteil für ein Werkzeug und mit einer dem Werkstück, an welchem das Befestigungselement angreift, zugewandten Fläche, an der eine Mehrzahl von Erhöhungen gebildet ist, die beim Anziehen des Befestigungselementes mit dem Werkstück in Eingriff treten.The invention relates to a self-locking fastening element, such as a screw, Nut or the like. With an attack part for a tool and with a surface facing the workpiece on which the fastening element engages, on the one A plurality of elevations is formed, which when the fastening element is tightened with the workpiece in engagement step.

Selbstsichernde Befestigungselemente dieser allgemeinen Art sind in vielen Ausführungen bekannt. DieSelf-locking fasteners of this general type are known in many designs. the

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IUNK- DFUTSCHE BANK AG, HAMBURG (BLZ 2007000O)₁KONTO NR. 65/18823 · POSTSCHECK: HAMBURG 142846-205IUNK- DFUTSCHE BANK AG, HAMBURG (BLZ 2007000O) ₁ ACCOUNT NO. 65/18823 POST CHECK: HAMBURG 142846-205

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genannten ' *mentioned '*

Erhöhungen sind dabei gewöhnlich allgemein in Sägezahnform derart gestaltet, daß nach dem Anziehen ein selbsttätiges Losdrehen dadurch verhindert wird, daß eine scharfe Kante dieser Zähne mit dem Material des Werkstücks derart in Eingriff tritt, daß praktisch eine"Verhakung" zwischen der Kante der Zähne und dem Material des Werkstücks auftritt. Anders ausgedrückt, greifen oder schneiden die genannten Kanten der Zähne in das Material des Werkstücks ein. Nur beispielsweise wird verwiesen auf die DT-AS 1 o9o 46 8, insbesondere Figur 4, in der der beschriebene Zustand deutlich gezeigt ist.Raises are usually generally sawtooth in shape Designed in such a way that after tightening an automatic loosening is prevented in that a sharp Edge of these teeth comes into engagement with the material of the workpiece in such a way that practically a "hooking" between the edge of the teeth and the material of the workpiece occurs. In other words, grab or cut those mentioned Edges of the teeth into the material of the workpiece. Reference is only made to DT-AS 1 o9o 46 8 as an example, in particular FIG. 4, in which the described state is clear is shown.

Wenn solche Zähne sich praktisch mit dem Material des Werkstücks "verhaken", ergibt sich zwangsläufig eine Verletzung des Werkstücks, die aus mehreren Gründen unerwünscht ist. Beispielsweise kann die Festigkeit des Werkstücks in unangemessener Weise herabgesetzt werden, und außerdem ergeben sich Späne, die zu Stellen gelangen können, an denen sie unerwünscht sind und an denen sie eine Gefahrenquelle darstellen können, beispielsweise in einem Getriebegehäuse eines Kraftfahrzeuges oder dergl.If such teeth practically "hook" with the material of the workpiece, one inevitably results Injury to the workpiece, which is undesirable for several reasons. For example, the strength of the workpiece are inappropriately degraded, and also result in chips that can get to spots where they are undesirable and where they can represent a source of danger, for example in a gearbox a motor vehicle or the like.

Es ist auch bekannt (DT-OS 2 3o6 o87), die Kämme der Zähne so auszubilden, daß die Tiefe des Eindringens der Zähne in das Material des Werkstücks begrenzt wird. Gemäß der genannten Literaturstelle werden zu diesem Zweck die Kämme der Zähne geringfügig abgeflacht, wobei jedoch die oben bereits erwähnte scharfe Kante weiterhin vorhanden ist. Dies bedeutet, daß auch bei der Ausführung dieser Literaturstelle das bisherige Prinzip der "Verhakung" zwischen den Zähnen und dem Material des Werkstücks beibehalten -ist. Das gleiche gilt für eine andere bekannte Ausführung (DT-OS 2 3o8 557), gemäß welcher der Kamm der Zähne entweder wie gemäß der vorgenannten Literaturstelle abgeflacht oder geringfügig abgerundet werden kann. Auch hier wird das übliche Prinzip beibehalten,die Sicherung gegen selbsttätigesIt is also known (DT-OS 2 3o6 o87) to form the crests of the teeth in such a way that the depth of penetration the teeth are limited in the material of the workpiece. According to the cited reference, for this purpose the crests of the teeth are slightly flattened, but the sharp edge already mentioned above is still present is. This means that the previous principle of "hooking" between the teeth and the material of the workpiece is retained. The same applies to another known design (DT-OS 2 3o8 557), according to which the crest of the teeth is either flattened as in the aforementioned literature reference or can be rounded slightly. Here, too, the usual principle is retained, the protection against automatic

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Losdrehen des Befestigungselementes durch "Verhakung" zwischen den Zähnen und dem Material des Werkstücks zu schaffen.Loosen the fastener by "hooking" between the teeth and the material of the workpiece create.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nun überraschend gefunden worden, daß es zur Gewährleistung einer ausreichenden Sicherung gegen selbsttätiges Losdrehen eines Befestigungselementes nicht erforderlich ist, die erläuterte "Verhakung" zu schaffen. Es ist vielmehr gefunden worden, daß eine ausreichende Sicherung gegen selbsttätiges Losdrehen - auch bei mehrmaligem Anziehen und Lösen - erhalten werden kann, wenn der mit dem Werkstück in Eingriff tretende Teil der Erhöhungen derart abgerundet ist, daß beim Drehen des Befestigungselementes auch unter der gefordertenVorspannung die Erhöhungen nach Art von Rollierelementen über die Fläche des Werkstücks gleiten. Anders ausgedrückt, weist der mit dem Werkstück in Eingriff tretende Teil wenigstens eine Aorundung auf, die beim Drehen des Befestigungselementes relativ zu dem WErkstück ein Eindringen in das Werkstück verhindert.According to the present invention it has now surprisingly been found that it can be used to guarantee a sufficient safeguard against automatic loosening of a fastening element is not required is to create the explained "entanglement". Rather, it has been found that a sufficient backup against unscrewing by itself - even with repeated tightening and loosening - can be obtained if the with the part of the elevations engaging the workpiece is rounded off in such a way that when the fastening element is turned, the elevations are also under the required preload slide over the surface of the workpiece in the manner of roller burnishing elements. In other words, the one with the Workpiece in engagement part at least one Aorundung that when turning the fastener prevents penetration into the workpiece relative to the workpiece.

Wenn der mit dem Werkstück in Eingriff tretende Teil der ERhöhungen in der beschriebenen Weise erfindungsgemäß ausgebildet ist, ergibt sich beim Anziehen des Befestigungselementes, beispielsweise einer Schraube, Mutter oder dergl., eine im wesentlichen gleichmäßige Verfestigung der gesamten Auflagefläche des Werkstücks unter dem Kopf des Befestigungselementes. Im Gegensatz dazu ergibt sich bei Verwendung bekannter selbstsichernder Befestigungselemente eine ungleichmäßige Verfestigung, wobei an den Stellen, an denen nach dem Anziehen die Zähne zur Ruhe kommen, eine Verfestigung erhalten wird, die beträchtlich höher als die Verfestigung an den Stellen zwischen den ZähnenWhen the part of the elevations that comes into engagement with the workpiece is in the manner described according to the invention is formed, results when tightening the fastening element, for example a screw, nut or the like., a substantially uniform consolidation of the entire bearing surface of the workpiece under the head of the fastener. In contrast, when known self-locking fasteners are used an uneven solidification, being in the places where after tightening the teeth to rest come, a hardening is obtained which is considerably higher than the hardening at the points between the teeth

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ist. Wird ein solches bekanntes selbstsicherndes Befestigungselement durch eine äußere Kraft über die Montage-Vor- · Spannkraft hinaus belastet, so werden die Zähne noch tiefer eingedrückt, da die bis dahin noch wenig verfestigten Bereiche unter den Zahnlücken zum Tragen herangezogen werden. Die Verbindung "setzt" sich. Das erfindungsgemäße Befestigungselement hat demgegenüber den Vorteil, daß die gesamte Auflagefläche des Werkstücks im wesentlichen gleichmäßig verfestigt ist, so daß demzufolge entsprechend höhere Belastungen erforderlich sind, um ein Setzen zu erzeugen. Die Gefahr des Setzens ist·also bei dem erfindungsgemäßen Befestigungselement entsprechend geringer.is. Becomes such a well-known self-locking fastener If an external force is applied beyond the pre-tensioning force for the assembly, the teeth become even deeper pressed in, as the areas under the gaps between the teeth that have not yet been solidified are used for carrying. The connection "sets" itself. The fastening element according to the invention has the advantage that the entire support surface of the workpiece essentially uniform is solidified, so that accordingly higher loads are required to produce a setting. The risk of setting is therefore correspondingly lower with the fastening element according to the invention.

Unter Setzen wird hier die Erscheinung verstanden, daß sich nach Beendigung des Anziehvorganges ein Verlust an Vorspannung ergibt, und zwar zufolge nachträglichen Pließens von Material des Werkstücks.Settling is understood here to mean that a loss occurs after the tightening process has ended Preload results, namely as a result of subsequent plating of material of the workpiece.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Befestigungselementes besteht darin, daß beim Losdrehen bedeutend weniger Späne als bei den bekannten Ausführungen erzeugt werden, weil eine Verhakung und damit ein eine Verletzung des Werkstückmaterials hervorrufendes Eindringen der Erhöhungen in das Material des Werkstücks praktisch nicht stattfindet.Another advantage of the fastening element according to the invention is that significantly less when unscrewing Chips than in the known designs are generated because a hooking and thus an injury to the workpiece material causing penetration of the elevations in the material of the workpiece practically does not take place.

Die Sicherungswirkung des erfindungsgemäßen Befestigungselements entsteht dadurch, daß die beim Anziehen eintretenden elastisch-plastischen Verformungen nach Abschluß des Anziehvorganges zu Aufwölbungen zwischen den Erhöhungen führen, die ausreichenden Widerstand gegen selbsttätiges Lösen leisten.The securing effect of the fastening element according to the invention arises from the fact that the occurring when tightening elastic-plastic deformations lead to bulges between the elevations after completion of the tightening process, which offer sufficient resistance to automatic loosening.

Vorzugsweise sind die genannten Erhöhungen gemäß der Erfindung als Rippen ausgebildet. Verschiedene Ausgestaltungen dieser Rippen sind in der nachfolgenden Beschreibung beschrieben und in Ansprüchen unter Schutz gestellt.According to the invention, said elevations are preferably designed as ribs. Different configurations these ribs are described in the following description and placed under protection in claims.

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Ein weiterer wichtiger Vorteil, der sich aus der Erfindung ergibt, besteht darin, daß eine ausreichende Sicherungswirkung auch nach mehrmaligem Anziehen und Losdrehen selbst dann erhalten wird, wenn die Härte der Rippen erheblich über der Härte des zu verspannenden Werkstücks liegt, beispielsweise wenn dieses aus vergleichsweise weichem Material gebildet ist.Another important advantage resulting from the invention is that a sufficient Securing effect even after repeated tightening and loosening is obtained even if the hardness of the ribs is significantly higher than the hardness of the workpiece to be clamped, for example when it is off comparatively soft material is formed.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing, for example.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Teilansicht eines Befestigungselementes gemäß der Erfindung in Gestalt einer Schraube.Fig. 1 is a fragmentary perspective view of a fastener according to the invention in the form of a screw.

Fig. 2 bis 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Rippen gemäß der Erfindung.Figures 2 to 8 show different embodiments of the ribs according to the invention.

In Fig. 1 ist ein Befestigungselement in Gestalt einer Schraube als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, Diese Schraube weist einen Kopf 1 auf, der mit einem nicht dargestellten Werkstück in Eingriff gebracht werden kann. An der Unterfläche des Kopfes 1, d.h. an derjenigen Fläche, die beim Anbringen an einem Werkstück mit dem Werkstück in Eingriff tritt, ist eine Vielzahl von Rippen 2 gebildet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sich radial und geradlinig über die gesamte Unterfläche bzw. Auflagefläche des Kopfes 1 erstrecken.In Fig. 1, a fastening element in the form of a screw is shown as an embodiment of the invention, This screw has a head 1 which can be brought into engagement with a workpiece (not shown). At the lower surface of the head 1, i.e. that surface which, when attached to a workpiece, engages the workpiece occurs, a plurality of ribs 2 is formed, which in the illustrated embodiment are radially and straight across the entire lower surface or support surface of the head 1 extend.

In den Fig. 2 bis 6 sind verschiedene Querschnittsgestalten der Rippen 2 wedergegeben. Diese Rippen sind in teilabgewickelter Darstellung wiedergegeben.In FIGS. 2 to 6, different cross-sectional shapes of the ribs 2 are not given. These ribs are in partially unwound representation reproduced.

Die Rippen 2a gemäß Fig. 2 haben im wesentlichen Rechteckgestalt, wobei die freien Kanten jedoch so stark abgerundet sind, daß beim Anziehen einer Schraube, Mutter oder dergl. auf einem Werkstück die Rippen praktisch über das Material des Werkstücks mit Rollierwirkung gleiten, ohne in dieses einzudringen, hierbei jedoch mit zunehmender Vorspannung eine zunehmende und gleichmäßig erfolgende VerfestigungThe ribs 2a according to FIG. 2 are essentially rectangular in shape, but the free edges are so strong are rounded that when tightening a screw, nut or the like. On a workpiece, the ribs practically over the material of the workpiece slide with a rolling effect without penetrating into it, but with increasing preload an increasing and evenly occurring solidification

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des Materials des Werkstücks hervorrufen. Dennoch wird bei Verwendung mit Rippen 2a gemäß der in Fig. 2 wiedergegebenen Querschnittsgestalt ausreichende Sicherung gegen selbsttätiges Lösen erhalten.of the material of the workpiece. Nevertheless, when used with ribs 2a according to that shown in FIG Obtain adequate protection against automatic loosening in cross-sectional shape.

Bei der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 3 haben die Rippen 2b im wesentlichen halbkreisförmigen Umriß, und auch die übergänge am Schraubenkopf sind mit einem vergleichsweise großen Radius ausgeführt.In the embodiment according to FIG. 3, the ribs have 2b essentially semicircular outline, and also the transitions on the screw head are with a comparative large radius.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 haben die Rippen 2c einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt, wobei die freien Kanten selbstverständlich wieder mit einem ausreichend großen AbrundungsraS^frsehen sind, so daß die oben geschilderte Wirkung eintritt.In the embodiment according to FIG. 4, the ribs have 2c has a substantially trapezoidal cross-section, the free edges of course again with a sufficient large rounding-offs, so that the the effect described above occurs.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 haben die Rippen 2d einen Querschnitt in Form eines stark gerundeten asymmetrischen Trapezes.In the embodiment according to FIG. 5, the ribs have 2d shows a cross section in the form of a strongly rounded asymmetrical trapezoid.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 haben die Rippen 2e einen Querschnitt, der durch einen stetigen asymmetrischen, an jedem Punkt seinen Anstieg ändernden Linienzug begrenzt, ist.In the embodiment according to FIG. 6, the ribs have 2e a cross-section which is limited by a continuous asymmetrical line that changes its slope at every point, is.

Die in den Figuren 2 bis 6 dargestellten Rippen können von einer ebenen Fläche vorragen, sie können aber auch durch beliebig gekrümmte Linienzüge mit der Fläche und/oder miteinander verbunden sein.The ribs shown in Figures 2 to 6 can protrude from a flat surface, but they can also through arbitrarily curved lines of lines can be connected to the surface and / or to one another.

In den Figuren 7 und 8 sind Rippen 2f bzw. 2g dargestellt, die symmetrisches Profil und die Gestalt eines gleichschenkligen DReiecks mit erfindungsgemäß abgerundeter Spitze aufweisen.In Figures 7 and 8 ribs 2f and 2g are shown, the symmetrical profile and the shape of an isosceles Have triangles with rounded tip according to the invention.

Bei praktischen Versuchen ist gefunden worden, daß die gewünschte, der Wirkung von Rollierelementen ähnliche Wirkung beispielsweise bei Rippengestalten gemäß den Figuren 7 und 8 erhalten wurde, wenn ein Abrundungsra-/an dem mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Teil der Rippen im Bereich von o,15 bis o,17 mm verwendet wurde. Dabei wurden unterschied-In practical tests it has been found that the desired effect is similar to the effect of rolling elements for example, in the case of rib shapes according to FIGS. 7 and 8, if a rounding / on the with the part of the ribs engaging the workpiece in the range from 0.15 to 0.17 mm was used. Different

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liehe Flankenwinkel im Bereich von 50 bis 120° und eine Rippenhöhe von beispielsweise 0,17 mm angewendet.lent flank angles in the range from 50 to 120 ° and one Rib height of 0.17 mm, for example, applied.

Es ist festzustellen, daß der Abrundungsradius des mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Teiles der Rippen nur insofern kritisch ist, daß gewährleistet ist, daß beim Drehen des Befestigungselementes relativ zu dem Werkstück die oben erwähnte Wirkung ähnlich der Wirkung eines Rollierelementes erhalten wird. Es kann somit von den oben angegebenen Werten für den Abrundungsrä-rabgewichen werden, solange die angestrebte Wirkung erhalten wird. Das gleiche gilt für die bezüglich des Flankenwinkels und der Rippenhöhe angegebenen Werte. Auch hier stellen die betreffenden angegebenen Werte lediglich bei praktischen Versuchen angewendete beispielsweise Werte dar.It should be noted that the radius of curvature of the part of the ribs which engages with the workpiece It is only critical to the extent that it is ensured that when the fastening element is rotated relative to the workpiece the above-mentioned effect similar to the effect of a rolling element is obtained. It can thus from the above given values for the rounding cutter are deviated as long as the desired effect is obtained. The same applies to the values specified with regard to the flank angle and the rib height. Here, too, make the relevant The values given only represent values used in practical tests, for example.

Es ist weiter festzustellen, daß die jeweils verwendete Anzahl der Rippen von besonderen Anwendungen, besonderen Anforderungen und dergl. abhängt. Allgemein kann gesagt werden, daß die Anzahl der vorgesehenen Rippen in dem üblicherweise verwandtstem Bereich liegt. Die Rippen können weiterhin ygleichmäßiger Verteilung und Anordnung vorhanden sein. Sie können jedoch in gewissen Fällen auch in .ungleichmäßiger Verteilung und Anordnung vorhanden sein.It should also be noted that the number of ribs used in each case depends on special applications, special requirements and the like. Depends. In general, it can be said that the number of ribs provided in the most commonly used range. the Ribs can continue to be evenly distributed and arranged. You can, however, in certain In some cases, it may also be present in an uneven distribution and arrangement.

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Claims

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Claims

Cl.ι self-locking fastening element, such as a screw, nut or the like., With an engagement part for a tool and with a surface facing the workpiece on which the fastening element engages and on which a plurality of elevations is formed, characterized in that the elevations are formed as ribs (2) protruding from the surface facing the workpiece and having at least one rounded portion on their part engaging with the workpiece, which prevent penetration into the workpiece when the fastening element is rotated relative to the workpiece.

2. Fastening element according to claim 1, characterized in that the ribs are facing the workpiece Surface of the fastening element radially and in a straight line over part of said surface or over the entire surface extend.

3. Fastening element according to claim 1, characterized in that the ribs are curved and fillet Extend over part or all of the surface of the fastening element facing the workpiece.

4. Fastening element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ribs (2a) are rectangular Have a shape with rounded free edges.

5. Fastening element according to one of claims 1

to 3, characterized in that the ribs (2b) essentially have semicircular cross-sectional shape.

6. Fastening element according to one of the claims

1 to 3, characterized in that the ribs (2c) have a cross-section in the form of one provided with strong roundings symmetrical. Have trapeze.

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ORfGINAL INSPECTED

2 5 5 b 9 8 b2 5 5 b 9 8 b

7. Fastening element according to one of the claims

1 to 3, characterized in that the ribs (2d) have a cross section in the form of a strongly rounded asymmetrical trapezoid to have.

8. Fastening element according to one of claims to 3j, characterized in that the ribs (2e) one Have a cross-section, which is limited by a continuously asymmetrical line that changes its rise at every point is.

9. Fastening element according to one of claims to 3, characterized in that the ribs (2f, 2g) generally have the shape of an isosceles triangle with a rounded tip.

10. Fastening element according to one of claims 1 to 9j, characterized in that the rounding of the with the workpiece engaging part of the ribs has a radius in the range of 0.15 to 0.17 mm.

11. Fastening element according to one of the claims

1 to 10, characterized in that the ribs by curved lines with the surface from which they protrude, and / or are connected to one another.

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ORIGINAL INSPEGTED