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Sicherheitsscheibe
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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsscheibe für ein gegen einen
Untergrund anziehbares Befestigungsteil, wie eine Schraube oder eine Mutter.
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Beim Anziehen von Schrauben und Muttern soll, insbesondere bei Dübeln,
das Befestigungsteil häufig nur mit einer bestimmten Kraft, aber auch mit mindestens
dieser Kraft, axial gegen den Untergrund angezogen werden.
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Bei klar definierten Verhältnissen, bei denen ein eindeutiger Zusammenhang
zwischen dem Drehmoment, mit dem die Schraube angezogen wird, und der Kraft, mit
dem sie axial gegen den Untergrund wirkt, besteht, werden dementsprechend Drehmomentschlüssel
verwandt, so daß die Schraube bis zum Erreichen eines bestimmten Drehmomentes angezogen
werden kann, das dann einer bestimmten gewünschten Anzugskraft entspricht.
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Selbst hier ist es aber erwünscht, ohne ein solches, relativ teures
Instrument auszukommen, das bei einer Verwendung z.B.
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auf Baustellen zu leicht beschädigt werden kann. Vor allem wird es
in der Praxis häufig vorkommen, daß das Anziehen entweder vergessen oder böswillig
unterlassen wird, was dann nicht auf einfache Weise nachgeprüft werden kann. Ein
Drehmomentschlüssel muß aber von vornherein bei einer Bestimmung der Anzugskraft
dort versagen, wo kein solches eindeutiges Verhältnis zwischen Drehmoment und Anzugskraft
besteht.
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Um zu erkennen, wann eine bestimmte Mindestanzugskraft erreicht ist,
werden zerstörbare oder axial stauchbare Elemente
vorgeschlagen,
Ferner gibt es Vorschläge, die Mutter oder den Schraubenkopf zerstörbar auszugestalten.
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Dabei entstehen scharfe Kanten und Grate, die eine bedeutende Verletzungsgefahr
darstellen. Außerdem weisen die Bruchstellen keinen Korrosionsschutz mehr auf, so
daß die Verbindung mit der Zeit zerstört werden kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einfache und
sichere Kontrolleinrichtung zu schaffen, die anzeigt, wenn die Anzugskraft des Befestigungsteils
an den Untergrund (und damit die Auszugsfestigkeit) einen bestimmten Wert erreicht
bzw. überschritten hat.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem
Befestigungsteil und dem Untergrund zwei axial aufeinanderliegende Ringscheiben
in der Art von Unterlagsscheiben angeordnet sind, die über eine Sollbrucheinrichtung
formschlüssig oder stofschlüssig drehfest miteinander verbunden sind, daß die erste
Ringscheibe zwischen dem Befestigungsteil und der zweiten Ringscheibe und die zweite
Ringscheibe zwischen der ersten Ringscheibe und dem Untergrund angeordnet ist, und
daß die Reibmomente zwischen dem Befestigungsteil, der ersten Ringseheibe, der zweiten
Ringscheibe und dem Untergrund durch Bemessung der Reibbeiwerte rid der wirksamen
Reibradien so gewShlt sind, daß bei Erreichen einer vorbestimmten, vom
Befestigungsteil
auf die Sicherheitsscheibe ausgeübten Anzugskraft die Sollbrucheinrichtungdurch
ein Drehmoment zwischen beiden Ringscheiben überlastet wird und damit die beiden
Ringscheiben zur Drehung relativ zueinander freigegeben werden, und daß eine die
Verdrehung der beiden Ringscheiben gegeneinander sichtbarmachende Anzeigeeinrichtung
vorgesehen ist.
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Es werden also zwischen das Befestigungsteil und den Untergrund im
wesentlichen zwei Ringscheiben angeordnet, bei denen es wesentlich ist, daß sie
die ganze Kraft, die das Befestigungsteil axial auf den Untergrund ausübt, übertragen.
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Die Ringscheiben sind zweckmäßig aus Metall, z.B. verzinktem Stahl,
oder einem anderen geeigneten Werkstoff. Durch die zwischen den einzelnen Bestandteilen
der Einrichtung herrschenden Kraft wird, wenn man die Bestandteile gegeneinander
zu verdrehen versucht, ein Widerstand entgegengesetzt.
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Dieser Widerstand entsteht durch Reibung, ist also bis zu einem Maximalwert
gleich dem ausgeübten Drellmoment, dem er ariderstellt.
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Dieser Widerstand ist eine Größe der Größenart Drehmoment.
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Der Maximalwert des Wi(lerstnIldes werde daher Reibmoment, MII bei
lIaitreiblIng, Ut bei Gleitreibung, genannt. Die Reibmomente sind damit analog zu
den Reibungskräften definiert.
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Sind Reibungskräfte die Produkte aus den Kräften K, unter denen je
zwei Teile berührend aneinanderliegen und den Reibungsbeiwerten /uH (bei der Haftreibung)
und zur (bei der Gleitreibung)> so sind die Reibmomente die Produkte aus den
Kräften K, in unserem Falle also der Anzugskraft, den Reibungsbeiwerten /uH bzw.
/uG und den Radien R, an denen diese Kräfte angreifen.
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Sind in einem Fall mehrere oder sogar unendlich viele Radien zu berficksichtigen,
d.h. muß über die Radien und die an ihnen angreifenden Kräfte integriert werden,
so kann man das Ergebnis durch Verwendung eines "wirksamen Reibradius" R ausdrücken,
der hier der Einfachheit halber immer benutzt wird und im folgenden in diesem Sinne
zu verstehen ist. Es gilt also: MH K /UH R MG = Bei dem Haftreibungsmoment MH ist
wie gesagt zu beachten, daß es sich bei dieser Definition um den Maximalwert (selbstverständlich
bei festem K!) des Drehmomentes handelt, das einem äußeren Drehmoment entgegengesetzt
werden kann. Auch "die Haftreibung" ist ja als der Maximalwert definiert, bei dessen
Überschreiten die Verbindung gelöst wird.
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Bei geringeren äußeren Momenten als diesem Maximalwert wird
immer
nur gerade der Widerstand erzeugt, der eine Bewegung, hier also Drehung, verhindert.
Dieser Widerstand werde im Unterschied zu dem (maximalen) (Haft-) Reibungsmoment
"wirkendes Reibmoment" genannt. Sein Maximum ist das Reibmoment schlechthin. Gleitreibungsmomente
sind in diesem Sinne natürlich immer maximal (bei ebenfalls festem K).
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Wird im folgenden einfach davon gesprochen, daß das Reibmoment zwischen
zwei ersten Teilen größer sei als das Reibmoment" zwischen zwei anderen Teilen,
so soll das bedeuten, daß sowohl das Haft- als auch das Gleitreibungsmoment zwischen
den ersten Teilen größer ist als sowohl das Haft- als auch das Oleitreibungsmoment
zwischen den anderen Teilen.
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Unter "dem Moment" MST schlechthin, das eine Sollbrucheinrichtung
ausübt, sei wieder das maximale Drehmoment verstanden, das sie einer Verdrehung
der durch die verbundenen Teile gegeneinander entgegensetzen kann. Es ist selbstverständlich,
daß bei äußeren Drehmomenten, deren Betrag kleiner ist als der des maximalen Momentes
MST, von der Sollbrucheinrichtung auch nur ein kleineres, entgegengesetzt gleiches,
Moment aufgebracht wird. Dies heiße entsprechend "wirkendes Drehmoment" der Sollbrucheinrichtung.
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Wird ein (Haft-) Reibmoment vom äußeren Drehmoment überschritten,
so
fangen sich die Teile gegeneinander zu verdrehen an. Dabei werden sich die Teile
gegeneinander verdrehen, für die das Produkt XuH R am kleinsten ist, da K für alle
voraussetzungsgemäß gleich ist. Dem ist durch passende Dimensionierung von 1u R
Rechnung zu tragen, worauf anhand eines Diagramms noch näher eingegangen werden
wird.
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Bei der vorliegenden Anordnung wird dem Reibmoment zwischen den Ringscheiben
noch ein Moment MST mit konstantem, also nicht durch K veränderlichen, (Maximal-)
Wert hinzugefügt.
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Das geschieht durch eine Verbindung mit Sollbrucheinrichtung zwischen
den Ringscheiben. Sei B die (Bruch-) Kraft, die zur Zerstörung der Sollbrucheinrichtung
benötigt wird. Dann ist das zur Zerstörung nötige Drehmoment gleich B x RST, wobei
RST der Abstand der Sollbrucheinrichtung von der Drehachse ist. B x RST ist das
(maximale) Moment, das die Sollbrucheinrichtung einer relativen Verdrehung zwischen
den Ringscheiben entgegenzusetzen vermag, also B x R = M .
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ST ST Durch passende Dimensionierung der Reibbeiwerte µ und der wirksamen
Reibradien R sowie der I3ruclikraft 13 und des Radius RST läßt sich eine vorherbestimmbare
Anzugskraft K' einstellen, bei der die auf die Soilbrucheinriciitung durch ein Drehmom@nt
ausgeübte Kraft gleich der Bruchkraft 13 wird und somit ausweicht, die Sollbrucheinrichtung
zu zerstiren. Dann werden sich, immer bei entsprechender Wahl der Reibbeiwerte und
der
wirksamen Reibradien, die Ringscheiben gegeneinander verdrehen,
was auf irgendeine Weise, z.B. durch farbige Markierungen oder durch andere Elemente
der Sicherheitsscheibe, deren Lageänderung eine Verdrehung sichtbar macht, angezeigt
werdenkann.
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Es ist also ein einfach und billig herzustellendes und einfach anwendbares
Sicherheitsteil geschaffen, das, ohne größeren Raum zu benötigen und ohne daß zu
seiner Anbringung oder Benutzung zusätzliche Werkzeuge notwendig sind, und ohne
die Anbringung oder Anziehung des Befestigungsteils zu hindern, anzeigt, wann eine
bestimmte, eingestellte Kraft erreicht oder überschritten ist. Dieses Teil dient
nach Abschluß des Befestigungsvorganges als gewöhnliche Beilagscheibe und stört
so auch dann nicht, wenn es seinen eigentlichen Zweck erfüllt hat.
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Die Bedingungen für eine geeignete Anzeige der Sicherheitsscheibe
durch geeignete Wahl der Reibbeiwerte und Reibradien werden vorteilhaft dadurch
erfüllt, daß beim Anziehen des Befestigungsteiles gegen die Sicherheitsscheibe das
Reibmoment M2 zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe kleiner ist als sowohl
das Reibmoment M1 zwischen dem Befestigungsteil und der ersten Ringscheibe als auch
das Reibmoment N3 zwischen der zweiten Ringscheibe und dem Untergrund und daß die
Sollbrucheinrichtung- so ausgebildet zeit, daß beim Anziehen des Befestigung9tE-ils
bei der vorbestimmten Anzugskraft das Differenz-Reibmonent aus dern kleineren der
Reibmomente
M1 bzw. M3 und dem Reibmoment M2 ausreicht, um die
Sollbrucheinrichtung brechen zu lassen.
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Dies wird im Folgenden anhand des in Fig. 1 dargestellten Diagramms
näher erläutert. Dabei ist, ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Betrachtungen,
angenommen, daß das Reib-M1 also das Reibmoment moment # zwischen dem Befestigungsteil
und der ersten Ringscheibe, kleiner ist als das Reibmoment M3, also das Reibmoment
zwischen der zweiten Ringscheibe und dem Untergrund.
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Dies ist nicht in allen Fällen notwendig. Es ist aber dort zweckmäßig,
wo die Beschaffenheit des Untergrundes nicht von vornherein feststeht, also für
M3 keine definierten Verhältnisse vorliegen.
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In dem Diagramm der Fig. 1 sind die Reibmomente beliebig, aber unter
Einhaltung der obigen Bedingungen, über der Anzugs kraft K aufgetragen. Dies ist
durch durchgehende Kurven, die an der Seite bezeichnet sind, geschehen. Auf der
Momentachse ist das konstante (d.h. K-unabhängige) Moment MST abgetragen. Die gestrichtelte
Kurve stellt die Summe aus M2H und MST dar, also das maximale wirkende Moment zwischen
den Ringscheiben bis zum Bruch der Sollbrucheinrichtung.
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Beim Anlegen eines äußeren Drehmoments, z.B. durch Anziehen des Befestigungsteils,
wird sich ein Bestandteil der Anordnung gegen einen anderen verdrehen. Das wird
dort geschehen,
wo das HaStreibungsmoment zuerst vom äußeren Drehmoment
überschritten wird. An sich gälte das für die Kurve M2,H Die Ringscheiben können
sich aber wegen der zwischen ihnen angebrachten Sollbrucheinrichtung nicht gegeneinander
verdrehen. Hier wird sich also das Befestigungsteil gegen die erste Ringscheibe
zu verdrehen begingen, da ja das Reibmoment zwischen dem Befestigungsteil und der
ersten Ringscheibe'M1, kleiner angenommen ist als das Reibmoment zwischen der zweiten
Ringscheibe und dem Untergrund M. Bei einer Bewegung ist dann natürlich es die Kurve
der Gleitreibung MirG bestimmend, denni/wcird immer nur soviel äußeres Moment nötig
sein und angewendet werden, wie gerade zum Beginn oder zum Weiterführen der Bewegung
nötig ist. Bei einer Drehung des Befestigungsteiles wird normalerweise gleichzeitig
die Kraft verstärkt werden, mit der das Befestigungsteil gegen den Untergrund und
damit auch gegen die Sicherheitsscheibe gepreßt wird. Das Gleitreibmoment M1,G wird,
wie die anderen Reibmomente auch, proportional zu K wachsen und ein entsprechend
größeres äußeres Moment wird nötig sein, um eine Drehung aufrechtzuerhalten.
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Es sei angemerkt, daß die Drehung und die Steigerung der Kraft K nicht
in einem Zusammenhang stehen müssen. Die Sicherheitsscheibe ist auch dort einsetzbar,
wo K etwa auf eine andere Weise erzeugt wird. Die Drehung ist zur
eventuellen
Auslösung der Sicherheitsscheibe nötig.
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Der Verlauf des äußeren Drehmomentes ist durch die gepunktete Kurve
dargestellt. Setzt die Bedienungsperson, die das äußere Drehmoment aufbringt, während
dieses Vorganges ab, z.B. bei den Kräften K1, K2, K3, dann kommt die Bewegung zum
Stillstand. Das äußere Drehmoment springt auf die Haftreibungskurve M1,H und fällt
beim Neuansetzen und Weiterbewegung wieder auf M1>G ab. Nun sind zwei Fälle zu
unterscheiden. Zuerst werde angenommen, daß nach dem vom Schnittpunkt der gestrichtelten
Kurve M2,H + MST mit der durchgezogenen Kurve M gefällten, gestrichtelt-gekreuzten
Lot, 1,H dessen Fußpunkt K4 genannt werde, die Drehung des Befestigungst-eiles nicht
mehr abgesetzt werde, das äußere Drehmoment sich also immer auf der Kurve M1,G bewege.
Beim Schnittpunkt dieser Kurve mit der gestrichtelten Kurve M,,H + MST wird die
Sollbrucheinrichtung brechen, denn der Schnittpunkt bedeutet ja gerade, daß das
Gleitreibmoment M1,G, das zwischen Befestigungsteil und erster Ringscheibe wirkt
und entsprechend auch zwischen erster und zweiter Ringscheibe, größer geworden ist
als das Moment M + M , das die 2,H ST Reibung zwischen der ersten und der zweiten
Ringscheibe vereint mit dem Moment, das der Stift aust, ausüben kann.
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Beim Bruch der Sollbrucheinrichtung wird das äußere Drehmoment nun
auf die liaft- bzw. Gleitreibkurve M2 abfallen, je nachdem angehalten wird oder
nicht. Der Fußpunkt des Lots zu diesem Vorgang werde Kg genannt.
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Jetzt sei angenommen, die Drehbewegung werde nach dem Lot auf Kq noch
einmal angehalten und zwar bei K5. Beim Wiederansetzen gilt aber die Kurve M1 H
für das vor einer erneuten 1,H Bewegung wirkende Drehmoment. Diese Kurve hatte aber
die Kurve M2>H + MST schon geschnitten. Beim Wiederansetzen wird die Sollbrucheinrichtung
also breichen, und nun bei K 5 Das äußere Drehmoment wird also entsprechend bei
K5 auf das Haft- bzw. Gleitreibmoment M2 abfallen können. Diese Vorgänge werden
durch die gepunktet-gekreuzte Linie dargestellt. Die gepunktete kurze Fortsetzung
soll, wie bei andeuten, das das Befestigungsteil noch bis zu einem Anschlag weitergedreht
werden kann, der ev. ausgebildet ist.
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Aus dem Diagramm lassen sich für die zweckmäßige Ausgestaltung der
Sicherheitsscheibe unmittelbar einige Schlüsse ziehen.
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Die Streuung zwischen K4 und K6 wird um so geringer sein, je näher
der Haft- und der Gleitreibbeiwert 1u1,11 und 1u1>G beieinanderliegen.
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Die Genauigkeit des K, bei dem die Sicherheitsscheibe ausgelöst wird,
wird, bei praktisch unvermeidlichen Streuungen von MST bei der Fertigung, desto
größer sein, je größer der Winkel 4 , also der Winkel zwischen den Kurven der Reibmomente
M2 und M1 ist. Dies ljßt sich z.B. zuerst einmal dadurch erreichen, daß M2 möglichst
klein gemacht wird.
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Auf die Größe anderer Reibmomente kommt es nicht an, so bald sie nur
größer sind als die in Betracht stehenden (s. hier z.B.M3, das größer ist als M1
und M2). Daraus folgt auch, daß, z.B. zur besseren Verteilung der Kraft oder zur
Erzielung definierterer Werte für die Reibmomente, weitere Elemente, z.B. weitere
Scheiben, zur Sicherheitsscheibe hinzugefügt werden können, sofern obige Bedingungen
erfüllt bleiben.
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Durch entsprechende Ausbildung der Elemente bzw. von deren Reibbeiwerten
und wirksamen Reibradien> können diese allerdings zwischen sich auch die Funktion
des Kleineren der Reibmomente M1 und M3 übernehmen.
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Bei gegebenem M1 (bei M1< M3, bzw. bei gegebenem M bei 3 M3 c M1)
und M2 läßt sich aus dem Diagramm nun auch einfach angeben, wie die Sollbrucheinrichtung
ausgebildet sein muß, um bei einem vorbestimmten K zu brechen: ihr Moment MST muß
gerade gleich der Differenz von M (bzw. M ) und M bei die-1 3 2 sem K sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Bedingungen für die
Reibmomente dadurch besser erfüllt, daß zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe
eine dünne Schicht mit niedrigen Reibungsbeiwerten, z.B. aus Teflon, angeordnet
ist.
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Dadurch, daß /u2 besonders niedrig gehalten wird, kann M1
in
weiteren Bereichen variiert werden, je nach den Erfordernissen des Anwendungsbereiches
Auch kann M2 gegenüber den anderen Größen u.U. ganz vernachlässigt werden, wodurch
zwischen diesen anderen Größen einfachere rechnerische Beziehungen bestehen.
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Statt der Teflonschicht könnten z.B. auch übliche Schmierstoffe verwendet
werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die
Sollbrucheinrichtung zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe durch Formschluß
und der Formschluß durch mindestens ein Scherelement gebildet. Hierbei bildet das
Produkt aus Abscherkraft und Anbringungsradius das Moment MST, das das Scherelement
einer Verdrehung zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe entgegen zu setzen
vermag. Der besondere Vorteil der Verwendung von Scherelementen liegt darin, daß
sich die Kraft B, die zur Abscherung nötig ist, gut festlegen läßt. Auch der Anbringungsradius
RST läßt sich ohne großen Aufwand mit großer Genauigkeit herstellen. Die Genauigkeit
der Faktoren macht aber auch ihr Produkt, das Moment MST , genau und trägt damit
wieder zur Genauigkeit der Anzugs kraft K bei, bei der die Sollbrucheinrichtung
bricht.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das mindestens eine Scherelement
als Scherstift ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß für diesen Zweck ein anderes,
geeigneteres Material z.B.
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Aluminium, als für die Ringscheiben verwandt werden kann.
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Dadurch können beispielsweise Korrosionsprobleme im Bruchbereich vermieden
werden. Um einen sauberen Bruch der Scherstifte zu erreichen und ein Quetschen der
Scherstifte zu vermeiden, können diese im Durchmesser abgesetzt, also z.B, als Stufenstifte
ausgebildet werden. Damit wird die abzuscherende Bruchfläche genau definiert.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Sollbrucheinrichtung
zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe durch Stoffschluß gebildet sein.
Dies kann z.B, durch eine Punktschweißung, die sich sehr genau durchführen läßt,
oder durch das Eingießen von Lot in vorgefertigte Löcher bzw.
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Ausnehmungen geschehen.
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Die Erfindung läßt sich dadurch weiter vorteilhaft ausgestalten, daß
eine Anschlageinrichtung zur Begrenzung der relativen Verdrehung zwischen der ersten
und der zweiten Ringscheibe an den Scheiben ausgebildet ist. Der Bereich der möglichen
Verdrehung der beiden Scheiben gegeneinander wird beispielsweise 60 oder 900 gewählt,
so daß keine Verchselungen möglich sind. Durch entsprechende äußere Form der beiden
Scheiben, wie beispielsweise segmentartige Abschnitte oder Markierungen, ist die
erfolgte Verdrehung von außen deutlich sichtbar.
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Die Anschlageinrichtung läßt sich dadurch besonders vorteil-Kraft
ausbilden, daß sie durch das Ende einer konzentrischen
Nut in einer
der Ringscheiben~in der ein der anderen Ringscheibe befestigter Laufstift läuft,
gebildet wird. Der Laufstift kann gegebenenfalls wiederum als Scherstift ausgebJl<det
sein, der in der oben geschilderten Weise bei einer zweiten, rnäßigöheren höheren
Anzugskraft abgeschwert wird, wodurch diese zweite Kraft, die z.B. einen Toleranzbereich
nach oben abgrenzt, angezeigt wird.
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Vorteilhafterweise kann die zur Unterlage gerichtete Seite der zweiten
Ringscheibe gerieft sein. Dadurch können die jeweiligen Bedingungen für die Reibmomente
besser erfüllt werden und es ist weitgehend unabhängig von der Beschaffenheit des
Untergrundes sichergestellt, daß M3 größer ist als M1, was in der Mehrzahl der Fälle
zweckmäßig sein wird.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen
dem Befestigungsteil und der ersten Ringscheibe eine gewölbte Ringscheibe angeordnet,
wobei das kleinere der Reibmomente zwischen dem Befestigungsteil und der gewölbten
Ringscheibe bzw. der gewölbten Ringscheibe und der ersten Ringscheibe das nächstgrößere
Reibmoment nach M2 sein kann, aber nicht kleiner oder gleich M2 ist.
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Es wurde oben schon darauf hingewiesen, daß noch weitere Elemente
zu den Ringscheiben hinzugefügt werden können, ohne die Funktion der Sicherheitsscheibe
zu beeinträchtigen. Um die Kraft, bei der die Sicherheitsscheibe auslöst, berechnen
bzw.
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festlegen zu können, müssen nur im Bereich des kleinsten
auftretenden
Reibmomentes (und natürlich (und natürlich zwischen den Ringscheiben) definierte
Verhältnisse herrschen. Die gewölbte Scheibe hat den Vorteil, auftretenden, ja recht
großen Kräfte besser zu verteilen und somit zu verhindern, daß sich der (bei den
bisherigen Betrachtungen als konstant angenommene) wirksame Reibradius- 1? bei größeren
Kräften ändert und dadurch die Definiertheit der Verhältnisse zerstbrt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen an bevorzugten
Ausführungsformen im einzelnen erläutert.
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Fig. 1 zeigt in einem Diagramm schematisch den Verlauf der Momente
bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Sicherheitsscheibe, Fig. 2 zeigt
eine Seitenansicht im Schnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Sieherheitsscheibe,
zwischen einer Schraube und dem Untergrund.
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Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform
der Sicherheitsscheibe, vor dem Auslösen.
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Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform
der Sicherheitsscheibe, nach dem Auslösen.
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Fig. 5 zeigt in Seitenansicht im Schnitt die Anwendung der Sicherheitsscheibe
bei einem Dübel.
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Fig. 1 wurde schon in der Beschreibungseinleitung aus führlich erläutert.
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z 1 Fig 2 ist die Slcherheitsscheibe insgesamt mit 1 bezeichnet. Sie
weist eine erste Ringscheibe 11 und eine zweite Ringscheibe 12 auf. Die Ringscheiben
sind zweck«,ERig aus Metall, z.B. verzinktem Stahls. Edelstahl oder ähnlichem Maserial.
Sie können aber z.B. auch aus geeignetem Kunststoff sein. Die beiden Ringscheiben
sind durch einen Scherstift 13 verbunden. Der Scherstift ist im Durchmesser abgesetzt,
so daß ein genau definierter Scherbruch ohne Biegungsbeeinflussung entsteht. Der
Scherstift 13 kann beispielsweise aus Aluminium oder einer Leichtmetallegierung
hergestellt werden, so daß nach dem Abscheren keine Korrosionsprobleme auftreten.
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In der zweiten Ringscheibe ist konzentrisch zur Drehachse der Scheiben
eine Nut 14 eingeschnitten, an deren einem Ende ein Laufstift 15 steht. Bei einer
Verdrehung der Scheiben gegeneinander läuft der Stift 15 in der Nut 14 zu deren
anderem Ende, wo er anschlägt und bei entsprechender Ausbildung gegebenenfalls ebenfalls
abgeschert wird, wenn ein noch höherer Wert der Anzugskraft überschritten wird Die
untere Seite der zweiten Ringscheibe ist gerieft, 16, um zwischen der zweiten Ringscheibe
und dem Untergrund 3 auf jeden Fall einen hinreichend hohen Reibungskoeffizienten
zu haben, damit sich die zweite Scheibe weder allein noch mit der ersten Ringscheibe
zusammen gegen den Untergrund verdreht. Hingegen ist zwischen
der
ersten undderzu3eiten Ringscheibe eine Gleitschicht 17, z.B. ein ringscheibenförmiges
Gebilde aus Teflon, angeordnet, um die Reibung zwischen den Scheiben auch bei großer
Kraft K gering zu halten bzw. gegenüber den Reibùr zuischePl-den anderen Elementen
vernachlässigen zu können.
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In Fig. 3 wird die in Fig. 2 im Schnitt-- gezeigte bevorzugte Ausführungsform
der Sicherheitssscheibe 1 in der Draufsicht gezeigt, und zwar in der ersten Stellung,
vor dem Abscheren.
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Die beiden Ringscheiben 11, 12 weisen je zwei zueinander parallele,
in der ersten Stellung übereinanderliegende, gerade Kanten 20 durch Abschneiden
von Kreisabschnitten auf. Die konzentrische Nut 14 in der zweiten Ringscheibe erstreckt
sich über einen Winkel von 900, und der in ihr laufende Laufstift 15 an der ersten
Ringscheibe ist in der ersten Stellung an ihrem ersten Ende angeordnet. Nach dem
Abscheren des Scher-Stiftes 13 läuft der Laufstift 15 bis zum Anschlag der Nut am
zweiten Ende, während sich die erste Ringscheibe gegen die zweite Ringscheibe um
900 verdreht.
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Fig. 4 zeigt eine Draufsicht der Sicherheitsscheibe 1 nach dem Abscheren
des Scherstiftes 13 und der Drehung um 900.
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Die Abflachungen 20 an den Ringscheiben 11 und 12 liegen nun nicht
mehr übereinander, so daß die Verdrehung und damit das Abscheren des Stiftes 13
von außen sofort erkennbar ist.
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Der Laufstift 15 kann seinerseits wiederum als Scherstift
ausgebildet
sein und bei einer Erhöhung der Kraft K über einen zweiten Grenzwert beim weiteren
Anziehen des Befestigungsteils 2 ebenfalls abgeschert werden, wodurch ein gewisser
Sicherheitsbereich für die Kraft K bzw. das über schreiten dieses Sicherheitsbereiches
angezeigt werden kann.
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In Fig. 4 ist auch der in das maximale Moment, das der Scherstift
13 einer Verdrehung entgegensetzen kann, eingehende Radius RST eingezeichnet.
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In Fig. 5 ist die Anwendung der Sicherheitsscheibe bei einem Dübel
gezeigt. Wegen der hier auftretenden besonders großen Kräfte ist zur definierteren
Verteilung dieser Kräfte eine gewölbte Beilagscheibe 18 zwischen dem Befestigungsteil
2, in diesem Falle einer Mutter, und der ersten Ringscheibe 11 angeorndet. Der Dübel
selbst ist mit 4 bezeichnet. Der Dübel muß sich so fest im Untergrund verankert
haben, daß die Spreizhülse 41 des Dübels nicht mit nennenswerter Kraft gegen die
gewölbte Scheibe 18 drückt, da sonst die Anzeige der Sicherheitsscheibe verfälscht
werden könnte. Damit die Spreizhülse 41 nicht schon gegen die Sicherheitsscheibe
1 stößt, ist das Ringloch 19 der Sicherheitsscheibe etwas größer ausgebildet.
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- Ansprüche -