DE3042388C2

DE3042388C2 - Federring

Info

Publication number: DE3042388C2
Application number: DE3042388A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Vossloh Werke GmbH
Current assignee: Vossloh Werke GmbH
Priority date: 1980-11-10
Filing date: 1980-11-10
Publication date: 1982-12-09
Also published as: JPS57146910A; IT8124968A0; GB2087504B; FR2497301A1; FR2497301B1; GB2087504A; IT1140076B; DE3042388A1

Description

45

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Federring mit Erhebungen und Vertiefungen aufweisenden Ringseitenflächen, wobei jeder der wallartig ausgebildeten und vom Innenrand bis zum Außenrand jeder Ringseitenfläche verlaufenden Erhebungen eine plateauartige Oberseite aufweist, deren Plateaufläche im Querschnitt zumindest in Umfangsrichtung des Federringes zur Bildung von im Bereich der Plateauränder liegenden Kanten konkav gewölbt ist.

Bei Federringen der bekannten Art (vgl. FR-PS 74 872) verlaufen die wallartigen Erhebungen jeweils radial vom Innenrand bis zum Außenrand jeder Ringseitenfläche. Die im Bereich der Plateauränder der wallartigen Erhebungen liegenden Kanten sind dabei als Schneidkanten ausgebildet. Diese Schneidkanten sollen sich in die Druckübertragungsfläche, der Mutter, Schraube oder Unterlage eingraben und auf diese Weise eine Erhöhung der Haltekräfte gegen Losdrehen bewirken.

Aus der Praxis ist nun bekannt, daß der erwünschte <>5 Effekt, nämlich das Eingraben der Schneidkanten in die Druckübertragungsfläche, bei weichem Muttern- oder Schraubenmaterial ohne weiteres erzielt wird. Bei hochfesten Schrauben- oder Mutternmaterialien dagegen kann der gewünschte Effekt des Einfressens der Schneidkanten in die Druckübertragungsflächen nicht oder nur in geringem Umfange erzielt werden, da die Schneidkanten beim Anziehen mehr oder minder flach gequetscht bzw. abgebrochen werden. Die Folge davon ist eine relativ geringe Sicherheit gegen selbsttätiges Losdrehen unter dynamischen Belastungen quer zur schraubenachse. Es müssen daher insbesondere bei hochfesten Schrauben- oder Mutternmaterialien häufig teuere und aufwendigere Sicherungen gegen selbsttätiges Losdrehen (beispielsweise Sperrzahnschrauben, Klebstoffe oder dergleichen) eingesetzt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Federring der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß ohne erhöhten technischen Aufwand bei der Herstellung auch bei hochwertigeren Schrauben- oder Mutternmaterialien eine höhere Sicherheit gegen Losdrehen gewährleistet ist als bei bisher bekannten Federringen dieser Art.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kanten als Schabkanten ausgebildet sind und sich die wallartigen Erhebungen gitterartig kreuzen und jeweils gegenüber einer Tangente an den Ring einen Winkel von deutlich weniger oder mehr als 90° einschließen.

Federringe der erfindungsgemäßen Art haben den Vorteil, daß sie keine Schneidkanten aufweisen, die beim Anziehen mehr oder minder flachgequetscht oder abgebrochen werden können. Vielmehr sind erfindungsgemäß anstelle der Schneidkanten Schabkanten vorgesehen, deren wirksame Kantenränder aufgrund der geschützten Anordnung im Bereich der Plateauränder beim Anziehvorgang weder flachgequetscht noch abgestumpft werden können. Dies hat zur Folge, daß die Schärfe und Wirksamkeit der Schabkanten durch den Anziehvorgang nicht beeinträchtigt wird. Auch wird beim Anziehvorgang die Gegenfläche der Schraubverbindung durch die Schabkanten sauber geschabt, so daß sie einen erhöhten Reibwert gegen Losdrehen erhält. Einem Moment in Losdrehrichtung wirkt deshalb nicht nur der Widerstand aus der erhöhten Reibkraft zwischen der Plateaufläche und der Gegenfläche der Schraubverbindung entgegen, sondern auch der Schabwiderstand der Schabkanten.

Eine weitere Erhöhung des Schabwiderstandes unter dynamischer Belastung quer zur Schraubenachse ergibt sich darüber hinaus durch die Maßnahme, daß sich die wallartigen Erhebungen gitterartig kreuzen und jeweils gegenüber einer Tangente an den Ring einen Winkel von deutlich weniger oder mehr als 90° einschließen. Im Vergleich mit genau radial verlaufenden wallartigen Erhebungen bekannter Federringkonstruktionen ergeben sich dadurch bei gleicher Breite der Erhebungen längere Kantenlängen in günstigerer Anordnung und damit ein erhöhter Widerstand.

Durch die Kombination dieser beiden Maßnahmen ist somit ein Federring geschaffen, der gegenüber bekannten Konstruktionen vergleichbarer Art und Abmessungen ein verbessertes Halten gegen Losdrehen aufweist. Versuche haben dabei ergeben, daß dies nicht nur bei rohen, sondern auch bei rohfetten und mit Rostüberzügen versehenen Ausführungen erreicht wird.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Federringe ist, daß die verbesserte Wirkung ohne einen erhöhten technischen Aufwand bei der Herstellung erzielt wird. So sind Federringe der erfindungsgemäßen Art vergleichsweise billig herzustellen und erfordern

keine außergewöhnlichen, das Herstellungsverfahren komplizierenden Arbeitsgänge. Die erfindungsgemäße Gestaltung hat darüber hinaus den Vorteil, daß "Kerbwirkungserscheinungen, wie sie bei radial verlaufenden wallartigen Erhebungen häufig beobachtet werden, nicht auftreten.

Die Bruchgefahr erfindungsgemäß ausgestalteter Federringe ist daher relativ gering.

Vorteilhafte Weiterbildungen eines Federringes der erfindungsgemäßen Art ergeben sich aus den Patenten-Sprüchen 2 bis 7.

Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. '⁵

F i g. 1 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf einen Federring der erfindungsgemäßen Art, und

Fig.2 zeigt einen Schnitt der Ebene 11-11 der Fig. 1, ebenfalls in vergrößertem Maßstab.

Der in den Figuren dargestellte Teilauschnitt eines Federringes besitzt auf jeder seiner Ringseitenflächen 1 Erhebungen 2 und Vertiefungen 3.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, sind die Erhebungen 2 wallartig ausgebildet, wobei sie bogenförmig vom Innenrand bis zum Außenrand jeder Ringseilenfläche verlaufen.

Da jeweils eine Reihe der wallartigen Erhebungen in Umfangsrichtung des Federringes bogenförmig vor- und die andere Reihe bogenförmig zurückspringt, ergibt m sich ein gitterartiges Muster, bei dem die allseitig von Erhebungen umschlossenen Vertiefungen 3 eine etwa rhombusartige Form aufweisen. Für die jeweils nur teilweise von Erhebungen umgebenen und zum Innenrand bzw. Außenrand der Ringseitenfläche hin offenen Vertiefungen ergibt sich eine etwa dreieckige Form.

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, weisen die Erhebungen 2 einen etwa trapezförmigen Querschnitt auf. Die plateauartige Oberseite jeder Erhebung ist dabei mit 4« einer konkav gewölbten Plateaufläche 4 ausgestattet. Im vorliegenden erprobten Ausführungsbeispiel beträgt die Höhe der Erhebungen etwa 150 und die Wölbungstiefe etwa 20 μηι.

Aufgrund der konkav gewölbten Plateaufläche 4 und des trapezförmigen Querschnittes der Erhebungen 2 ergeben sich im Bereich der Plateauränder Schabkanten 5, deren Winkel gemessen zwischen dem unmittelbar an die Schabkante anschließenden Böschungsbereich der Vertiefung 3 und der Plateaufläciie 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel gleich oder kleiner 144° ist

Wird nun ein in der beschriebenen Weise ausgestalteter Federring beiüpieisweise zwischen einer Unterlage und einer Mutter oder Schraube in herkömmlicher Weise eingesetzt, so können die Schabkanten 5 aufgrund ihrer geschützten Anordnung im Bereich des Randes der plateauartigen Oberseite 5 der Erhebungen beim Anziehvorgang nicht zusammengequetscht, abgestumpft oder abgebogen werden. Die Folge ist, daß die Schärfe und Wirksamkeit der Schabkanten durch den Anziehvorgang nicht beeinträchtigt wird. Auch wird beim Anziehvorgang die Gegenfläche der Schraubverbindung durch die Schabkanten saubergeschabt, so daß sie einen erhöhten Reibwert gegen Losdrehen erhält. Einem Moment in Losdrehrichtung wirkt deshalb nicht nur der Widerstand aus der erhöhten Reibungskraft zwischen der Plateaufläche und der Gegenfläche der Schraubverbindung entgegen, sondern auch der Schabwiderstand der Schabkanten.

Mit anderen Woriei?: Durch den Schabeffekt beim Festziehen wird die harte Gegenfläche der Schrauben oder Muttern gereinigt und eingeebnet und somit der Reibwert der Erhebungen erhöht. Aufgrund dieses Effektes erhöht sch im Vergleich zu Federringen mit glatter Oberfläche das Festziehmoment auf Sollkraft der Schrauben verbindung. Jedoch ergibt sich damit automatisch auch ein höheres Losdrehmoment in einem besseren Verhältnis als 0,8 zum Festziehmoment bei statischen Versuchen. Versuche haben ergeben, daß das Losdrehmoment bei metrischen Gewinden unter Verwendung erfindungsgemäßer Federringe gleich oder größer 80% des Festziehmomentes ist. Unter Verwendung herkömmlicher Federringe liegt dieser Wert in der Regel unter 80%.

Bei dynamischen Versuchen mit einem Schraubenverbindungs-Rüttelprüfstand ergeben sich nach 3000 Lastwechseln Losdrehmomente, die im Verhältnis von 0,9 bis 1,75 zum Festziehmoment je nach Oberflächenschutzausführung und Variationen der Höhe der Erhebungen lagen, und zwar mit Schrauben der Güte 8,8 und 10,9.

Für Vorspannkräfte N nach VDI2230/77 Tafel 1 unter 0,125 μ«; wurden Spannmomente Λ/munter μ* 0,16 gefunden. Dies entspricht einer Festziehmomenterhöhung um 15%.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Federring mit Erhebungen und Vertiefungen aufweisenden Ringseitenflächen, wobei jeder der wallartig ausgebildeten und vom innenrand bis zum Außenrand jeder Ringseitenfläche verlaufenden Erhebungen eine plateauartige Oberseite aufweist, deren Plateaufläche im Querschnitt zumindest in Umfangsrichtung des Federringes zur Bildung von im Bereich der Plateauränder liegenden Kanten konkav gewölbt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten als Schabkanten (5) ausgebildet sind und sich die wallartigen Erhebungen (2) gitterartig kreuzen und jeweils gegenüber einer Tangente an den Ring einen Winkel von deutlich weniger oder mehr als 90° einschließen.

2. Federring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wallartigen Erhebungen (2) gerade oder bogenförmig verlaufen.

3. Federring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenanteil aller Plateauflächen (4) einer Ringseite mindestens 35% bis 55% der gesamten Ringseitenfläche(i) beträgt

4. Federring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Erhebungen (2) zwischen 90 μπι und 150 μπι, jedoch nicht mehr als 5% der Ringstärke beträgt.

5. Federring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung ft) der Erhebungen (2) in Umfangsrichtung etwa 0,5 bis 1,0 mm beträgt, jo entsprechend einem Mittenrauhwert Ra = 10— 25 μπι.

6. Federring nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungstiefe der Plateaufläche (4) mindestens 5 μπι beträgt. J5

7. Federring nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Erhebungen (2) im oberen Bereich in Umfangs- und in Radialrichtung im wesentlichen rechteckig und/oder trapezförmig ist.