DE2811108A1

DE2811108A1 - Toothed locking washer for nut or bolt - has tooth rear faces steeper on side furthest from screw head

Info

Publication number: DE2811108A1
Application number: DE19782811108
Authority: DE
Inventors: Carl-Otto Dipl Ing Bauer; Ernst Bode; Karl Diehl
Original assignee: Bauer & Co Carl GmbH
Current assignee: Bauer & Co Carl GmbH
Priority date: 1978-03-15
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1979-09-20

Abstract

The toothed locking washer is for use with headed screws or nuts, having transverse teeth on each face. The tooth edges on opposite faces lie on common lines in the axial load direction. The rear faces of the teeth on the face of the washer away from the screw head (12) are steeper than those on the other face, so that their locking faces are flatter than the virtually vertical ones on the face towards the head. On the face away from the head, the tooth faces can be of equal length and at the same angle to the washer face.

Description

Kennwort: "Sperrzahnscheibe"Password: "lock washer"

Sperrzahnscheibe Die Erfindung bezieht sich auf eine Sperrzahnscheibe für Schraubmelemente, wie Kopfschrauben bzw. Muttern, die an ihren beiden Ringflächen je einen der Ringbreite entsprechenden Kranz sich im wesentlichen quer zur Drehrichtung des Schraubelementes erstreckender Sperrzähne mit Zahnrücken und ein unbeabsichtigtes Rückdrehen der Schraubelemente verhindernder, auf den beiden Ringflächen entgegengesetzt gerichteter Sperrflächen aufweist und die von den Sperrzahnspitzen gebildeten Sperrzahnkanten der einen Ringfläche mit denen der anderen Ringfläche auf ihrer gesamten Länge in der axial verlaufenden Belastungsrichtung jeweils auf einer Linie liegen. Diese bekannten Sperrzahnscheiben sind in Form einer geprägten Tellerfeder aus Federmetall gebildet und weisen somit im unbelasteten Zustand eine etwa kegelmantel-förmige Gestalt auf und werden erst durch die Belastung durch ein Schraubelement federelastisch in eine Ebene verformt. Toothed lock washer The invention relates to a toothed lock washer for screw elements, such as head screws or nuts, on their two ring surfaces each one of the ring width corresponding ring is essentially transverse to the direction of rotation of the screw element extending ratchet teeth with tooth back and an unintentional Reverse rotation of the screw prevents, on the two ring surfaces opposite has directed locking surfaces and the ratchet edges formed by the ratchet tips the one ring surface with those of the other ring surface over its entire length in the axial direction of the load are each on a line. These known tooth lock washers are in the form of an embossed disc spring made of spring metal formed and thus have an approximately conical envelope-shaped in the unloaded state Shape and become resilient only through the loading of a screw element deformed into a plane.

Beim Anziehen des Schraubelementes liegt die Sperrzahnscheibe infolge ihrer kegelmantel-förmigen Gestalt zunächst mit dem äußeren Rand gegen das Bauteil und mit ihrem inneren Rand gegen die Mutter bzw. den Kopf der Schraube an, so daß durch die unterschiedlichen Wirkungsarme die Sperrzahnscheibe drehfest an dem Bauteil gehalten und das Schraubelement sich auf der Sperrzahnscheibe drehen kann. Nach dem elastischen Verformen der Sperrzahnscheibe treten jedoch an beiden Ringflächen der Sperrzahnscheibe gleiche Wirkarme auf, so daß dann nicht mehr gewährleistet ist, daß das Schraubelement sich auf der Sperrzahnscheibe dreht. In diesem Fall ist dann auch ein Mitdrehen der Sperrzahnscheibe mit dem Schraubelement auf dem Bauteil möglich. Weiterhin weist die Sperrzahnscheibe an beiden Seiten gleichgestaltete Sperrzähne auf, deren Sperrflächen im wesentlichen senkrecht zur Ringfläche verlaufen. Durch diese in axial verlaufender Belastungsrichtung jeweils auf einer Linie liegenden, senkrechten Sperrflächen an den beiden Ringflächen der Sperrzahnscheibe tritt jedoch in diesen Bereichen ein Schereffekt ein, durch den die Sperrzahnscheibe zerstört werden kann.When the screw element is tightened, the toothed lock washer is due to their cone-shaped shape initially with the outer edge against the component and with its inner edge against the nut or the head of the screw, so that Due to the different action arms, the toothed lock washer rotatably on the component held and the screw can rotate on the ratchet. To however, the elastic deformation of the toothed lock washer occurs on both ring surfaces the ratchet washer same arms on, so that then no more it is ensured that the screw element rotates on the toothed lock washer. In In this case, the toothed lock washer also rotates with the screw element possible on the component. Furthermore, the toothed lock washer has the same shape on both sides Ratchet teeth, the locking surfaces of which are substantially perpendicular to the annular surface. Due to these, each lying on a line in the axial direction of the load, However, vertical locking surfaces on the two annular surfaces of the toothed lock washer occur a shear effect in these areas, which destroys the toothed lock washer can be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sperrzahnscheibe der eingangs erläuterten Art zu schaffen, bei der solche Nachteile vermieden sind und die Sperrzahnscheibe beim Anziehen des Schraubelementes zuverlässig drehfest an dem Bauteil gehalten wird und eine Zerstörung beim Anziehen des Schraubelementes vermieden wird.The invention is based on the object of providing a toothed lock washer To create the type explained at the beginning, in which such disadvantages are avoided and the toothed lock washer reliably rotates when the screw element is tightened the component is held and destruction when tightening the screw element is avoided.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Zahnrücken der Sperrzähne, die an der ebenen, dem Schraubelement abgekehrten, ersten Ringfläche der Sperrzahnscheibe angeordnet sind, wesentlich steiler sind als die der Sperrzähne an der zweiten, ebenfalls ebenen Ringfläche und dabei die Sperrflächen wesentlich flacher ausgebildet sind als die der im wesentlichen senkrechte Sperrflächen aufweisenden Sperrzähne an der zweiten Ringfläche. Dadurch wird in einfacher Weise erreicht, daß beim Anziehen des Schraubelementes die Mutter bzw. der Kopf der Schraube über die flachen Rücken der Sperrzähne der zweiten Ringfläche gleitet, während die wesentlich steileren Rücken der Sperrzähne der ersten Ringfläche, die dem Bauteil zugewandt ist, ein Gleiten und somit Mitdrehen der Sperrzahnscheibe auf dem Bauteil verhindert. Die von den Sperrzahnspitzen gebildeten Sperrzahnkanten der einen Ringfläche liegen mit denen der anderen Ringfläche auf ihrer gesamten Länge in der axial verlaufenden Belastungsrichtung jeweils auf einer Linie, so daß eine gegenseitige Abstützung stattfindet. Die dem Bauteil zugewandte Ringfläche weist dabei jedoch Sperrzähne auf, deren Sperrflächen nicht senkrecht zur Ringfläche sondern wesentlich flacher ausgebildet sind, so daß sich keine senkrechten Sperrflächen gegenüberliegen. Dadurch ist ein Abscheren nicht zu befürchten.This goal is achieved according to the invention in that the tooth backs of the ratchet teeth on the flat, first ring surface facing away from the screw element the ratchet disk are arranged, are much steeper than that of the ratchet teeth on the second, also flat, ring surface and the blocking surfaces are essential are designed to be flatter than those of the essentially vertical blocking surfaces Ratchet teeth on the second ring surface. This achieves in a simple manner that when tightening the screw the nut or the head of the screw over the flat backs of the ratchet teeth of the second ring surface slides while the substantially steeper back of the ratchet teeth of the first ring surface facing the component prevents the toothed lock washer from sliding and thus rotating on the component. The ratchet edges formed by the ratchet tips of the one ring surface lie with those of the other ring surface over its entire length in the axially extending one Direction of loading in each case on a line, so that a mutual Support takes place. However, the annular surface facing the component has ratchet teeth on whose blocking surfaces are not perpendicular to the ring surface but much flatter are designed so that there are no perpendicular blocking surfaces opposite one another. Through this there is no risk of shearing.

Die Zahnrücken und Sperrflächen der Sperrzähne, die an der dem Schraubelement abgekehrten ersten Ringfläche der Sperrzahnscheibe angeordnet sind, können gleich lang ausgebildet sein und unter gleichen Winkeln zur Ringfläche verlaufen. Dadurch erhalten die Sperrzähne in einfacher Weise den Querschnitt eines gleichschenkligen Dreiecks und können somit die auftretenden Belastungen vorteilhaft aufnehmen.The tooth backs and locking surfaces of the ratchet teeth on the screw element facing away first annular surface of the toothed lock washer can be the same be long and run at the same angles to the annular surface. Through this get the ratchet teeth in a simple manner the cross-section of an isosceles Triangle and can therefore take advantage of the loads that occur.

Die von den Sperrzahnspitzen gebildeten Sperrzahnkanten können auf beiden Ringflächen bogenförmig verlaufen, so daß die an der zweiten Ringfläche vorgesehenen, im wesentlich senkrecht verlaufenden Sperrflächen konkav ausbildet sind. Dadurch ist in einfacher Weise ein Anformen der Sperrzähne durch Fräsen möglich.The ratchet edges formed by the ratchet tips can on both ring surfaces run in an arc, so that the provided on the second ring surface, are concave in substantially perpendicular blocking surfaces. Through this a molding of the ratchet teeth by milling is possible in a simple manner.

Die Gesamtgröße der Sperrflächen der Sperrzähne sowohl an der einen als auch an der anderen Ringfläche können einem Wert entsprechen, der multipliziert mit dem jeweiligen Wirkungsarm unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Materialfestigkeiten von Sperrzahnscheibe, Schraubelement und Bauteil und der unterschiedlichen Flächengrößen vom Gewindeflankendurchmesser des Schraubelementes und der Anlageflächen der Sperrzahnscheibe ein dem inneren Losdrehmoment des Schraubelementes bei dynamischer Axialbeanspruchung entsprechendes Sicherungsmoment ergibt.The total size of the locking surfaces of the ratchet teeth on both one as well as on the other ring surface can correspond to a value that multiplies with the respective arm of action taking into account the different material strengths of tooth lock washer, screw element and component and the different surface sizes on the thread flank diameter of the screw element and the contact surfaces of the toothed lock washer on the internal loosening torque of the screw element under dynamic axial load corresponding securing torque results.

Es wird dabei ausgegangen von der Erkenntnis, daß gleich große Schraubenkräfte bei gleicher Schraubelementgeometrie ein der Schraubenkraft proportionales, berechenbares Losdrehmoment erzeugen und sowohl die Auflageflächen der Sperrzahnscheibe als auch die Sperrflächen einer dem Tragvermögen der verspannten Teile (Grenzflächenpressung) angepaßte Größe benötigen. Nach der Erfindung ausgelegte Sperrzahnscheiben haben in ihrer bevorzugten Ausführungsform eine Auflagengröße vom 2,3-fachen des Spannungsquerschnittes des Schraubelementes und eine entsprechend große, dem inneren Losdrehmoment des Schraubelementes angepaßte Sperrfläche. Die Mindestfestigkeit der verspannten Teile kann somit bis zum 1:2,3-fachen unter der Festigkeit der Sperrzahnscheibe liegen, ohne daß die Grenzflächenpressung überschritten wird. Bei im Rahmen dieser Grenzen liegenden Festigkeitsdifferenzen senkt sich die Sperrzahnscheibe unterschiedlich tief in das Schraubelement bzw. in das Bauteil ein, wobei sich selbständig in der Verzahnungsebene des Last-Widerstands gleichgewichtes die der Grenzflächenpressung entsprechende Auflage- und Sperrfächengröße einstellt. Die in dieser Weise hergestellten Sperrzahnscheiben benötigen für die gleiche Verspannkraft ein geringeres Anziehdrehmoment, weisen einen geringeren Setzbetrag auf, so daß der Vorspannkraftverlsut geringer wird und die Dauerhaltbarkeit sich erhöht.It is based on the knowledge that equally large screw forces with the same screw element geometry, a calculable one proportional to the screw force Generate loosening torque and both the contact surfaces of the toothed lock washer as even the restricted areas of one of the load-bearing capacity of the clamped parts (boundary surface pressure) need adjusted size. Have toothed lock washers designed according to the invention in its preferred embodiment, an edition size of 2.3 times the stress cross-section of the screw element and a correspondingly large, the inner loosening torque of the Screw element adapted blocking surface. The minimum strength of the clamped parts can therefore be up to 1: 2.3 times less than the strength of the toothed lock washer, without the interface pressure being exceeded. When within these limits If there are differences in strength, the toothed lock washer is lowered differently deeply into the screw element or into the component, whereby itself in the Toothing level of the load-resistance equilibrium that of the interface pressure sets the appropriate support and restricted area size. Those made in this way Toothed lock washers require a lower tightening torque for the same clamping force, have a lower setting amount, so that the loss of prestressing force is lower and the durability increases.

Diese Erkenntnisse verbinden erstmalig Anforderungen an die Größe der Auflageflächen unter Ausnutzung der bewährten Relationen von genormten Schraubelementen mit der bisher unabhängig davon behandelten Gestaltung der Zahnform von Sperrzahnscheiben, um die sichere Aufnahme des nur durch das Gewinde bestimmten inneren Losdrehmomentes sicher zu verwirklichen. Durch diese bisher unbekannte wechselseitige Bestimmung und Optimierung auf die unterschiedlichen Aufgaben der Sperrzahnelemente gerichtete Gewährleistung der erforderlichen Vorspannkraft, der ausreichenden Auflagefläche auf den verspannten Teilen, der geringsten Setzbeträge und der sicheren Aufnahme des inneren Losdrehmomentes wird in Auswertung der genormten Abmessungen die kleinstmögliche, trotzdem höher als bisher wirksame Sperrzahnscheibe entwickelt.For the first time, these findings combine requirements for size of the contact surfaces using the proven relationships of standardized screw elements with the design of the tooth shape of tooth lock washers, which has been treated independently so far, the safe absorption of the internal loosening torque determined only by the thread sure to be realized. Through this previously unknown mutual determination and optimization aimed at the different tasks of the ratchet elements Guarantee of the required pre-tensioning force, the sufficient contact surface on the clamped parts, the lowest setting amounts and the secure mounting of the internal loosening torque, the smallest possible, nevertheless developed to be higher than previously effective locking toothed disc.

Die Flächengröße des Kranzes mit den sägezahnförmigen Vorsprüngen für die axiale Spannkraft des Schraubelementes beträgt mindestens das 1,4-fache und vorzugsweise das 2,3-fache des Spannungsquerschnittes des Schraubelementes. Sperrzahnscheiben müssen aus einem Material gefertigt sein, dessen Oberflächenfestigkeit um mindestens 30% größer ist als die Oberflächenfestigkeit des Schraubelementes bzw. des Bauteiles, damit die sägezahnförmigen Vorsprünge sich in das Schraubelement bzw. in das Bauteil einarbeiten und nicht vom Schraubelement bzw. Bauteil eingeebnet werden. Daraus ergibt sich, daß die Flächengröße des Kranzes mit den sägezahnförmigen Vorsprüngen und damit die Anlageflächengröße für die axiale Spannkraft mindestens das 1,4-fache des Spannungsquerschnittes des Schraubelementes betragen muß. Dies bedingt jedoch, daß für jedes Bauteil besondere Sperrzahnscheiben erforderlich werden. Die Fläche wird daher direkt etwas größer ausgebildet, so daß die Festigkeit der Sperrzahnscheibe um mehr als 30% größer sein kann als die Festigkeit des Bauteiles.The area size of the wreath with the sawtooth-shaped protrusions for the axial clamping force of the screw element is at least the 1.4 times and preferably 2.3 times the stress cross-section of the screw element. Toothed lock washers must be made of a material whose surface strength is at least 30% greater than the surface strength of the screw element or the component, so that the sawtooth-shaped projections fit into the screw element or work into the component and not leveled by the screw element or component will. It follows that the area size of the ring with the sawtooth-shaped Projections and thus the contact surface size for the axial clamping force at least must be 1.4 times the voltage cross-section of the screw element. this However, this means that special tooth lock washers are required for each component. The area is therefore made a little larger directly, so that the strength of the Locking toothed disc can be more than 30% larger than the strength of the component.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und zwar zeigen: Fig.1 eine in ein Bauteil eingesetzte Kopfschraube mit erfindungsgemäßer Sperrzahnscheibe in Seitenansicht, Fig.2 die erfindungsgemäße Sperrzahnscheibe in Draufsicht, Fig.3 die Sperrzahnscheibe in Unteransicht, Fig.4 die Sperrzahnscheibe in Seitenansicht und Fig.5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig.2.The invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing namely show: FIG. 1 a head screw inserted into a component with a head screw according to the invention Locking toothed disk in side view, FIG. 2 the locking toothed disk according to the invention in Top view, FIG. 3 the ratchet washer in bottom view, FIG. 4 the ratchet washer in side view and FIG. 5 a section along the line V-V of FIG.

Auf der Zeichnung ist eine Kopfschraube M10 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die Kopfschraube ist dabei in ein Bauteil 10 eingesetzt, jedoch noch nicht angezogen. Der Gewindebolzen 11 weist dabei einen Nenndurchmesser von d=10mm auf. Der Gewindebolzen 11 ist an seinem einen Ende mit einem Sechskant-Kopf 12 versehen.On the drawing is an M10 cap screw on an enlarged scale shown. The head screw is inserted into a component 10, but still not dressed. The threaded bolt 11 has a nominal diameter of d = 10mm. The threaded bolt 11 is at one end with a hexagon head 12 provided.

Zwischen dem Kopf 12 und dem Bauteil 10 ist eine Sperrzahnscheibe 13 angeordnet. Die Sperrzahnscheibe 13 ist mit einem Durchbruch 14 für den Gewindebolzen 11 versehen und weist an ihrer dem Schraubenkopf 12 zugekehrten Ringfläche 15 einen der Ringbreite entsprechenden Kranz sich im wesentlichen quer zur Drehrichtung des Schraubelementes erstreckender Sperrzähne 16 auf. Diese Sperrzähne 16 weisen dabei Zahnrücken 17 auf, die unter einem verhältnismäßig flachen Winkel zur Ringfläche 15 verlaufen. Weiterhin weisen die Sperrzähne 16 Sperrflächen 18 auf, die im wesentlichen senkrecht zur Ringfläche 15 verlaufen. Die Sperrflächen 18 sind dabei der -Losdrehrichtung des Schraubelementes entgegengerichtet.Between the head 12 and the component 10 there is a toothed lock washer 13 arranged. The toothed lock washer 13 has an opening 14 for the threaded bolt 11 is provided and has an annular surface 15 facing the screw head 12 the ring width corresponding ring is essentially transverse to the direction of rotation of the Screw element extending ratchet teeth 16. These ratchet teeth 16 have it Tooth back 17 at a relatively flat angle to the ring surface 15 run. Furthermore, the locking teeth 16 have locking surfaces 18, which essentially run perpendicular to the annular surface 15. The blocking surfaces 18 are in the direction of loosing rotation of the screw element in the opposite direction.

Beim Anziehen gleitet der Kopf 12 auf den verhältnismäßig flachen Zahnrücken 17 der Sperrzähne 16.When tightening, the head 12 slides on the relatively flat one Tooth back 17 of the ratchet teeth 16.

Wie insbesondere aus der Fig.3 ersichtlich, weist die dem Bauteil 10 zugekehrte Ringfläche 19 ebenfalls Sperrzähne 20 auf. Diese Sperrzähne 20 weisen jedoch wesentlich steiler verlaufende Zahnrücken 21 auf. Die der Losdrehrichtung des Schraubelementes entgegengerichteten Sperrflächen 22 dieser Sperrzähne 20 verlaufen, wie insbesondere aus den Fig.4 und 5 ersichtlich, unter einem gleichen Winkel wie die Zahnrücken 21. Die Sperrzähne 20 weisen somit den Querschnitt eines gleichschenkligen Dreiecks auf. Die gegenüber den Zahnrücken 17 der Sperrzähne 16 wesentlich steileren Zahnrücken 21 der Sperrzähne 20 bewirken somit, daß beim Anziehen des Schraubelementes der Kopf 12 des Schraubelementes zwar auf den flachen Zahnrücken 17 der Sperrzähne 16 gleiten kann, während ein Gleiten der Sperrzahnscheibe 13 auf dem Bauteil 10 verhindert wird, da die gegen das Bauteil 10 gerichteten Sperrzähne wesentlich steilere Zahnrücken 21 aufweisen. Es wird somit in einfacher Weise erreicht, daß beim Anziehen des Schraubelementes die Sperrzahnscheibe 13 gegen Mitdrehen gesichert ist.As can be seen in particular from FIG. 3, the component 10 facing annular surface 19 also has ratchet teeth 20. These ratchet teeth 20 have however, tooth backs 21 which run much steeper. The direction of loosening of the screw element opposing locking surfaces 22 of these locking teeth 20 run, as can be seen in particular from FIGS. 4 and 5, at the same angle as the tooth backs 21. The ratchet teeth 20 thus have the cross-section of an isosceles Triangle. Compared to the tooth backs 17 of the ratchet teeth 16 are much steeper Tooth backs 21 of the ratchet teeth 20 thus cause that when the screw element is tightened the head 12 of the screw element on the flat tooth back 17 of the ratchet teeth 16 can slide while the ratchet 13 slides on the component 10 is prevented because the ratchet teeth directed against the component 10 are much steeper Tooth back 21 have. It is thus achieved in a simple manner that when tightening of the screw element, the toothed lock washer 13 is secured against turning.

Den Fig.4 und 5 ist weiterhin zu entnehmen, daß die von den Sperrzahnspitzen gebildeten Sperrzahnkanten 23 der Ringfläche 15 mit den von den Sperrzahnspitzen gebildeten Sperrzahnkanten 24 der anderen Ringfläche 19 auf ihrer gesamten Länge in der axial verlaufenden Belastungsrichtung jeweils auf einer Linie liegen.It can also be seen from FIGS. 4 and 5 that the tips of the ratchet teeth formed ratchet edges 23 of the annular surface 15 with the ratchet tips formed ratchet edges 24 of the other annular surface 19 over its entire length each lie on a line in the axial direction of loading.

Dadurch stützen sich die auf gegenüberliegenden Seiten der Sperrzahnscheibe 13 liegenden Sperrzahnkanten 23 und 24 gegeneinander ab. Da die Sperrzähne 20 jedoch einen Querschnitt in Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks aufweisen, ist ein Abscheren im Bereich der senkrecht zur Ringfläche 15 verlaufenden Sperrflächen 18 der Sperrzähne 16 nicht zu befürchten.As a result, those on opposite sides of the toothed lock washer are supported 13 lying ratchet edges 23 and 24 against each other. Since the ratchet teeth 20, however have a cross section in the shape of an isosceles triangle is a Shearing off in the area of the blocking surfaces 18 running perpendicular to the annular surface 15 of the ratchet teeth 16 not to be feared.

Wie insbesondere aus den Fig.2 und 3 ersichtlich, verlaufen die von den Sperrzahnspitzen gebildeten Sperrzahnkanten 23 und 24 auf beiden Ringflächen 15 und 19 bogenförmig, so daß die an der zweiten Ringfläche 15 vorgesehenen, im wesentlichen senkrecht verlaufenden Sperrflächen 18 konkav ausgebildet sind. Die Sperrzähne 16 können somit in einfacher Weise durch Fräsen eingebracht werden.As can be seen in particular from FIGS. 2 and 3, the run from the ratchet tips formed ratchet edges 23 and 24 on both annular surfaces 15 and 19 arcuate, so that the provided on the second annular surface 15, in essentially perpendicular blocking surfaces 18 are concave. the Ratchet teeth 16 can thus be introduced in a simple manner by milling.

Die Gesamtgröße der Sperrflächen 18 bzw. 22 der Sperrzähne 16 bzw. 20 sowohl an der einen als auch an der anderen Ringfläche 15 bzw. 19 entsprechen einem Wert, der mulitipliziert mit dem jeweiligen Wirkungsarm unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Materialfestigkeiten von Sperrzahnscheibe 13, Schraubelement 11, 12 und Bauteil 10 und der unterschiedlichen Flächengröße vom Gewindeflankendurchmesser des Gewindebolzens 11 und der Anlageflächen der Sperrzahnscheibe 13 ein dem inneren Losdrehmoment des Schraubelementes bei dynamischer Axialbeanspruchung entsprechendes Sicherungsmoment ergibt.The total size of the locking surfaces 18 and 22 of the ratchet teeth 16 and 20 correspond to both one and the other ring surface 15 and 19, respectively a value that is multiplied by the respective arm of activity under consideration the different material strengths of tooth lock washer 13, screw element 11, 12 and component 10 and the different surface sizes of the thread flank diameter of the threaded bolt 11 and the contact surfaces of the toothed lock washer 13 on the inner one Loosening torque of the screw element with dynamic axial load corresponding Securing torque results.

Sperrzahnscheiben 13 müssen eine um 30% größere Festigkeit aufweisen als das Schraubelement und das zu verspannende Bauteil 10.Locking toothed disks 13 must have a 30% greater strength as the screw element and the component 10 to be braced.

Dadurch ist gewährleistet, daß beim Anziehen des Schraubelementes die Sperrzähne 16, 20 sich in den Schraubenkopf 12 bzw. in das Bauteil 10 eindrücken und nicht der Schraubenkopf 12 bzw. das Bauteil die Sperrzähne 16, 20 einebnen. Die wirksame Flächengröße der Sperrzahnscheibe 13 muß somit mindestens das 1,4-fache des Spannungsquerschnittes des Gewindebolzens 11 betragen.This ensures that when the screw element is tightened the ratchet teeth 16, 20 are in the screw head 12 or in the Component 10 and not the screw head 12 or the component the ratchet teeth 16, Level 20. The effective area size of the toothed lock washer 13 must therefore be at least 1.4 times the stress cross-section of the threaded bolt 11.

Beim Anziehen des Schraubelementes dringen die Sperrzähne 16, 20 der Sperrzahnscheibe 13 in den Schraubenkopf 12 bzw. in das Bauteil 10 ein. Beim Eindringen der Sperrzähne 16, 20 in die Oberfläche des Bauteiles 10 bzw. in den Schraubenkopf 12 werden unterschiedlich große Teile der Sperrzähne 16, 20 als Anlageflächen wirksam. Bei den Sperrzähnen 16 sind dies die Zahnrücken 17, da die Sperrflächen 18 im wesentlichen senkrecht zur Ringfläche 15 verlaufen. Bei den Sperrzähnen 20 sind dies sowohl die Zahnrücken 21 als auch die Sperrflächen 22, da diese unter gleichen Winkeln zur Ringfläche 19 verlaufen. Das Eindringen ist dabei abhängig von der axialen Schraubenkraft, der wirksam werdenden Anlageflächen und der Festigkeitsdifferenz zwischen Sperrzahnscheibe 13 und Bauteil 10 bzw. Schraubenkopf 12. Das Einarbeiten erfolgt dabei so lange, bis die beim Eindrücken größer werdenden Anlagefächen die Belastung ohne weitere Verformung aufnehmen.When the screw element is tightened, the ratchet teeth 16, 20 penetrate the Locking toothed disk 13 in the screw head 12 or in the component 10. Upon penetration the ratchet teeth 16, 20 in the surface of the component 10 or in the screw head 12 parts of the ratchet teeth 16, 20 of different sizes are effective as contact surfaces. In the case of the ratchet teeth 16, these are the tooth backs 17, since the locking surfaces 18 are essentially run perpendicular to the annular surface 15. In the ratchet teeth 20, these are both Tooth back 21 and the locking surfaces 22, as these are at the same angles to Annular surface 19 run. The penetration depends on the axial screw force, the effective contact surfaces and the difference in strength between the ratchet washer 13 and component 10 or screw head 12. The incorporation takes place as long as until the contact surfaces, which become larger when pressed in, take the load without any further stress Record deformation.

Je größer die angeführten Teile der Sperrzähne 16, 19 als Anlagefläche werden, um so größer werden auch die Teile der Sperrflächen 18, 22 der Sperrzähne 16, 20, die zur Aufnahme des inneren Losdrehmomentes vorgesehen sind. Erfindungsgemäß weisen die Sperrflächen 18, 22 der Sperrzähne 16, 20 lediglich eine solche Ge-Gesamtgröße auf, daß die beim Eindringen der Sperrzähne 16, 20 als Sperrflächen wirksam werdenden Teile der Sperrzähne 16, 20 auf die entsprechenden Gegenflächen des Bauteiles 10 bzw. des Schraubenkopfes 12 durch das innere Losdrehmoment eine solche Flächenpressung ausüben, die die Festigkeit des Bauteiles 10, bzw. des Schraubenkopfes 12 so weit wie möglich ausnutzend von den Gegenflächen ohne Verformung aufgenommen werden.The larger the cited parts of the ratchet teeth 16, 19 as the contact surface are, the larger the parts of the locking surfaces 18, 22 of the ratchet teeth 16, 20, which are provided to absorb the internal loosening torque. According to the invention the blocking surfaces 18, 22 of the ratchet teeth 16, 20 only have such a total Ge size on that the penetration of the ratchet teeth 16, 20 become effective as locking surfaces Parts of the ratchet teeth 16, 20 on the corresponding mating surfaces of the component 10 or of the screw head 12 due to the internal loosening torque such a surface pressure exercise that the strength of the component 10, or the screw head 12 so far be taken up by the opposing surfaces without deformation as much as possible.

Nach Paland lassen sich die "inneren-Losdrehmomente" berechnen.According to Paland, the "internal loosening torques" can be calculated.

Seine Veröffentlichung "Sicherheit der Schrauben-Muttern-Verbindung bei dynamischer Axialbeanspruchung11 mündet für das größte "innere-Losdrehmoment" in der Formel ML = - F5. d2 . tan phi 2 für das Sicherungsmoment in der Formel M5i = ES . d2 . tan phi.His publication "Safety of the screw-nut connection with dynamic axial loading11 leads to the greatest "internal loosening torque" in the formula ML = - F5. d2. tan phi 2 for the securing moment in the formula M5i = ES. d2. tan phi.

2 Die das innere Losdrehmoment bzw. Sicherungsmoment bestimmende Schraubenkraft F5 ist eine vom Spannungsquerschnitt des Gewindes und von der Schraubenstreckgrenze (Schraubengüte) abhängige Größe, der nach den vorangestellten Erläuterungen eine - die mögliche Festigkeitsdifferenz zwischen Sperrzahnscheibe und Schraubelement bzw. Bauteil berücksichtigende - Auflagefläche zugeordnet ist. Ersetzt man F5 durch die ihr adäquate Flächengröße, führt die bisherige Sicherungsmomentenformel zu dem - gegen das Losdrehmoment zu richtenden - Widerstandsmoment. 2 The one that determines the internal loosening torque or locking torque Bolt force F5 is one of the tension cross-section of the thread and the bolt yield strength (Screw quality) dependent size, which according to the preceding explanations is a - the possible difference in strength between tooth lock washer and screw element or component taking into account - support surface is assigned. Replace F5 with the area size that is adequate for it, the previous securing torque formula leads to the - Resistance torque to be set against the loosening torque.

Nach dem Einsetzen des Wirkarmes, über den dieses Widerstandsmoment wirken kann, kommt man zu der Formel für die erforderliche Sperrflächengröße. Bei der dargestellten Sperrzahnscheibe sind daher lediglich 37 Sperrzähne vorgesehen, die eine Höhe von 0,1mm aufweisen.After inserting the active arm, over which this resistance moment can have an effect, one arrives at the formula for the required restricted area size. at of the toothed lock washer shown, only 37 locking teeth are provided, which have a height of 0.1mm.

Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführung lediglich eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung und diese nicht darauf beschränkt. Vielmehr sind noch mancherlei andere Ausführungen und Abänderungen möglich.As already mentioned, the embodiment shown is only one for example, implementation of the invention and this is not limited thereto. Much more Many other designs and modifications are possible.

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Claims

Keyword: "lock washer" Claims: lock washer for screw elements like head screws or

Nuts that each have one of the ring width on their two ring surfaces corresponding ring is essentially transverse to the direction of rotation of the screw element extending ratchet teeth with tooth back and an unintentional turning back of the Preventing screw elements on the two ring surfaces facing in opposite directions Has locking surfaces and the locking tooth edges formed by the locking tooth tips the one ring surface with those of the other ring surface over its entire length in the axial direction of the load are each on a line, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the tooth backs (21) of the ratchet teeth (20), the first annular surface (19) of the flat, facing away from the screw element (12) Locking toothed disc (13) are arranged, are much steeper than that of the ratchet teeth (16) on the second, likewise flat, annular surface (15) and thereby the blocking surfaces (22) are made much flatter than that of the substantially vertical Locking surfaces (18) having locking teeth (16) on the second annular surface (15).

2. ratchet disk according to claim 1, characterized in that the Tooth back (21) and locking surfaces (22) of the locking teeth (20) on the screw element remote first annular surface (19) of the toothed lock washer (13) are arranged, the same are formed long and extend at the same angles to the annular surface (19).

3. ratchet washer according to claim 1 or 2, characterized in that that the ratchet edges (23, 24) formed by the ratchet tips on both Annular surfaces (15, 19) run in an arc, so that the on the second annular surface (15) provided, essentially perpendicular locking surfaces (18) concave are trained.

4. Locking toothed disc according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the total size of the locking surfaces (18 and 22) of the ratchet teeth (16, 20) both corresponds to a value on one and on the other ring surface (15, 19), that multiplied by the respective active arm, taking into account the different ones Material strengths of tooth lock washer (13), screw element (11, 12), and component (10) and the different surface sizes of the thread flank diameter of the screw element (11) and the contact surfaces of the toothed lock washer (13) to the internal loosening torque of the screw element with dynamic axial load corresponding securing torque results.