DE3139121C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstsichernde Mutter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige selbstsichernde Mutter ist aus der DE-AS 26 38 560 bekannt. Diese Mutter weist eine flache ringför­ mige Scheibe auf, deren Innenumfang unabhängig von der Form des Außenumfangs der Scheibe stets kreisförmig ausgebildet ist. Der Außenumfang der Scheibe kann entweder ebenfalls kreisförmig oder mit einer Anzahl kreisabschnittförmiger Ausnehmungen ausgebildet sein. Im zuerst genannten Fall ergibt sich während der Verschraubung eines Schraubelementes mit der selbstsichernden Mutter entlang des gesamten Umfangs der ringförmigen Scheibe eine gleichmäßige Kraftverteilung, so daß die Ausweichbewegung der ringförmigen Scheibe allsei­ tig gleich ist. Im zweiten Fall, bei dem die ringförmige Scheibe an ihrem Außenumfang mit Ausnehmungen ausgebildet ist, ergibt sich entlang des Umfangs der Scheibe eine nicht konstante Kraftverteilung, wobei infolge der in Umfangsrich­ tung der ringförmigen Scheibe gleichmäßigen Verteilung der Ausnehmungen sich in Umfangsrichtung der Scheibe eine symmetrische Kraftverteilung ergibt. In jedem Fall bleibt bei dieser bekannten selbstsichernden Mutter die Zentrizität zwischen Mutter und Schraubelement erhalten, so daß die Sicherungswirkung noch Wünsche offen läßt.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine selbstsichernde Mutter der eingangs genannten Art zu schaf­ fen, bei der die Sicherungswirkung durch eine nicht symmetrische Kraftverteilung zwischen der Mutter und einem mit der Mutter zu verschraubenden Schraubelement verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen selbstsichernden Mutter sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die ringförmige Scheibe, die an einer Fläche der Mutter fest angebracht ist, hat vorzugsweise Einrichtungen, die eine relative Drehbewegung der Scheibe gegenüber der Mutter verhindern. Wenn die Mutter auf ein Gewindeteil aufge­ schraubt wird, so legt sich die Stirnkante der ringförmigen Scheibe fest an die Schraubengewindefläche entlang eines Bereiches an, der mehr als der Hälfte des Umfanges bzw. der Steigung des Gewindes entspricht, so daß auf diese Gewinde­ fläche ein intensiver Sicherungs- oder Blockierdruck ausge­ übt wird. Damit bewirkt die selbstsichernde Mutter eine zuverlässige Blockierung oder Sperre. Der bogenförmige Vor­ sprung ist vorzugsweise durch einen Kreis bestimmt, der konzentrisch ist zu dem den Außenumfang des ringförmigen Randabschnittes festlegenden Kreis.

Da bei der erfindungsgemäßen Sicherungsmutter der bogen­ förmige Vorsprung der ringförmigen flachen Scheibe sich elastisch verformt und bei einem Schraubeingriff am Gewin­ deelement einseitig zum Eingriff kommt, übt der bogenför­ mige Vorsprung einen Blockierdruck auf die Gewindefläche des Außengewindes aus. Gleichzeitig bringt der Vorsprung auch eine solche Kraft auf das Innengewinde der Mutter und auf das Außengewinde des Gewindeelementes auf, daß zwischen diesen Teilen eine feste Berührung erreicht wird.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen selbstsichern­ den Mutter sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine selbstsichernde Mutter,

Fig. 2 eine Untersicht der in Fig. 1 dargestellten Mutter,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Mutter gemäß Fig. 1 und 2,

Fig. 4 den Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der selbstsichernden Mutter,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine flache, ringförmige Scheibe, die bei der Mutter gemäß Fig. 1 zur Anwendung kommt,

Fig. 7 einen Querschnitt durch die Scheibe gemäß Fig. 6,

Fig. 8 einen Querschnitt in größerem Maßstab durch eine auf ein Außengewinde aufgeschraubt Sicherungsmutter,

Fig. 9 einen teilweise abgebrochenen Querschnitt durch eine ringförmige, flache Scheibe in einer abgewandelten Ausbildung,

Fig. 10 eine Draufsicht auf eine Sechskant-Sicherungsmutter,

Fig. 11 einen Querschnitt der in Fig. 10 dargestellten Mutter,

Fig. 12 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer ringförmigen, flachen Scheibe einer selbst­ sichernden Mutter,

Fig. 13 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie C-C in Fig. 12;

Fig. 14 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform einer ringförmigen, flachen Scheibe für eine selbst­ sichernde Mutter,

Fig. 15 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie D-D in Fig. 14,

Fig. 16 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie E-E in Fig. 14,

Fig. 17 einen Querschnitt durch einen Teil der in Fig. 12 gezeigten ringförmigen Scheibe in ihrer Fixier­ lage an der Fläche einer Mutter, die auf ein Außengewinde geschraubt ist,

Fig. 18 einen Querschnitt durch einen Teil der in Fig. 14 gezeigten ringförmigen Scheibe in ihrer Fixier­ lage an der Fläche einer Mutter, die mit einem Außengewinde verschraubt ist, und

Fig. 19 einen Schnitt nach der Linie F-F in Fig. 18.

Die in den Fig. 1-4 gezeigte selbstsichernde Mutter be­ steht aus einer runden Mutter 1 und einer ringförmigen, flachen Scheibe 3, die gegen die Oberseite (obere Fläche) 2 der Mutter 1 anliegt sowie zwischen dieser Fläche 2 und einem zylindrischen, nach oben von der Mutter vor­ ragenden, an dieser ausgebildeten Teil 4 durch dessen Ein- und Abwärtsbördeln festgelegt ist.

Die runde Mutter 1 ist an ihrem Außenumfang mit vier sym­ metrisch liegenden, zur Achse der Mutter hin verlaufenden Kerben 5 versehen, in die ein geeignetes Werkzeug einsetz­ bar ist, um die Mutter 1 auf ein Außengewinde an einem damit ausgestatteten Teil, z. B. ein Schraubenbolzen oder eine Welle, aufzuschrauben.

Die ringförmige Scheibe 3 ist aus einem Material mit einer hohen Streckgrenze gebildet, z. B. aus Federring- oder sitzmetall, wie hochgekohlter Stahl, rostfreier Stahl und Phosphorbronze. Wie Fig. 6 und 7 zeigen, weist die ring­ förmig, flache Scheibe 3 eine Kreisringfläche 6 sowie einen vorspringenden, bogenförmigen Teil 7 auf, der von der Kreisringfläche 6 sich einwärts erstreckt und mit die­ ser einstückig ausgebildet ist. Die Kreisringfläche 6 wird zwischen der oberen Fläche 2 und dem zylindrischen, umge­ bördelten Teil 4 der Mutter gehalten. Der bogenförmige Teil (Bogenteil) 7 ragt auf einem Bereich der Kreisring­ fläche 6 nach innen, der im wesentlichen Dreivierteln des Innenumfangs der Kreisringfläche 6, bezogen auf deren Mitte P, entspricht, d. h. der Bogenteil 7 erstreckt sich über einen Winkel von 270°. Der Innendurchmesser des Bo­ genteils 7 ist im wesentlichen dem Durchmesser des Fuß­ kreises des Außengewindes 8 am Gewindeteil B, z. B. ein Schraubenbolzen, mit dem die Mutter 1 verschraubt werden soll, gleich. Demzufolge ragt die innere Stirnkante des Bogenteils 7 geringfügig nach innen über die Spitze oder den Scheitel des Innengewindes 10 der Mutter 1 vor. Wie Fig. 8 zeigt, kann die Stirnkante 9 abgerundet sein, um sich an den Fuß 11 des Außengewindes 8 anzupassen, und vorzugsweise wird die Abmessung des Bogenteils 7 so fest­ gelegt, daß das Bogenteil sich bei Berührung seiner Stirnkante 9 mit dem Gewindefuß 11 leicht biegt.

Das Innengewinde 10 der Mutter 1 endet in der Nähe der Oberfläche 2, und vorzugsweise wird der vorspringende Bo­ genteil 7 der Scheibe 3 so angeordnet, daß er sich an den Endpunkt des Gewindes 10 anschließt. Insbesondere wird die eine Ecke 7 a des Bogenteils 7 an eine Stelle ge­ legt, die um 90° zur Vorwärtsrichtung des Innengewindes 10 versetzt ist. Der Bogenteil 7 umfaßt, beginnend an der Ecke 7 a und endend an der anderen Ecke 7 b, einen Bogen von 270°. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Innengewinde 10 handelt es sich um ein Rechtsgewinde.

Bei einem Schraubeingriff der selbstsichernden Mutter 1 von der beschriebenen Ausbildung mit dem Gewindeteil 8 wird die Stirnkante 9 des vorspringenden Bogenteils 7 an die Flanke bzw. in den Fuß 11 des Außengewindes 8 ange­ paßt bzw. eingesetzt, wobei der Bogenteil 7 elastisch verformt wird und sich fest gegen die Flankenfläche des Außengewindes 8 anlegt. Hierbei drückt die Stirnkante 9 des Bogenteils 7 exzentrisch in radialer Richtung einwärts, wie auch in axialer Richtung abwärts auf die Flankenfläche des Gewindeteils B.

Zusätzlich kommt, weil der vorspringende Bogenteil 7 sich über einen Dreivierteln des Innenumfangs der Kreisring­ fläche 6 entsprechenden Bereich erstreckt, der Bogenteil 7 fest in Anlage mit der Gewindefläche auf einem Dreivierteln der Teilung des Außengewindes 8 entsprechenden Bereich. Da ferner der vorspringende Bogenteil 7 mit einem Winkel von mindestens 180° ausgebildet ist, wird die ringförmige Scheibe 3 exzentrisch mit dem Außengewinde 8 verschraubt, und das Innengewinde 10 der Mutter 1 bewirkt auch ein An­ stoßen am Außengewinde 8, so daß die Mutter 1 zum Ge­ windeteil B in einen exzentrischen Zustand versetzt wird, was bewirkt, daß die Scheibe 3 ein Lockern der Mutter 1 mit Sicherheit verhindert.

Eine selbstsicherende Mutter 1 mit einem Aufbau gemäß der Erfindung kann insbesondere zum Festsetzen eines Kugel- oder Rollenlagers an einer Welle dienen. Die Welle wird an ihrem Außenumfang mit einem Außengewinde 8 mit klei­ ner Gewindeteilung zum passenden, gewünschten Festsetzen des Lagers versehen. Demgemäß hat auch das an der Innen­ umfangsfläche der Mutter 1 ausgebildete Innengewinde 10 eine geringe Teilung. Die ringförmige, flache Scheibe 3 wird an ihrem Innenumfang mit dem vorspringenden Bogen­ teil 7 von etwa 270° Erstreckung versehen, und dessen Stirnkante 9 wird so ausgebildet, daß sie fest mit der Gewindefläche des Außengewindes 8 an der Welle zur Anlage kommt und einen hindernden oder sichernden Druck auf diese Gewinde­ fläche ausübt. Demzufolge verhindert die runde Mutter 1 bzw. deren ringförmige Scheibe 3 bei einem Schraubeingriff mit der ein Außengewinde 8 aufweisenden Welle mit Sicherheit ein Lösen der Mutter 1 auf Grund von Drehungen und Vibra­ tionen der Welle, so daß die Mutter 1 das auf der Welle angebrachte Rollenlager sicher festlegt.

Der vorspringende Bogenteil an der ringförmigen Scheibe 3 ist nicht notwendigerweise auf einen Bogen von 270° be­ grenzt, er kann sich vielmehr über den halben Innenumfang der Kreisringfläche 6 oder über einen größeren Teil er­ strecken. Wie Fig. 5 zeigt, kann an der ringförmigen, fla­ chen Scheibe ein vorspringender Bogenteil 7′ mit einer 180°-Erstreckung ausgebildet werden.

Ein Bogenteil 7 mit 270° wird an der ringförmigen Scheibe 3 vorzugsweise dann angeformt, wenn die Mutter eine geringe Gewindeteilung hat, z. B. ein Feingewinde oder ein etwa feines Gewinde hat. Alternativ wird der Bogenteil 7′ mit einer 180°-Erstreckung dann an der ringförmigen Scheibe aus­ gebildet, wenn die Mutter ein Gewinde mit großer Teilung, z. B. ein Grobgewinde, hat. Der vorspringende Bogenteil 7 oder 7′ verformt sich folglich elastisch, jedoch nicht pla­ stisch, wenn die selbstsichernde Mutter 1 mit dem Gewinde­ teil, z. B. eine Welle oder ein Bolzen mit Außengewinde, in Schraubeingriff kommt.

Da die ringförmige Scheibe 3 aus nachgiebigem Material, z. B. Federmetall, gebildet ist, wird, wenn die Breite des Bogens in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Gewinde­ teilung gewählt wird, der vorspringende Bogenteil 7 immer innerhalb der Elastizitätsgrenze verformt, und dessen hin­ dernder oder sichernder Druck wird nicht vermindert werden, auch nicht nach einem wiederholten Schraubeingriff der selbstsichernden Mutter mit dem Gewindeteil.

Zusätzlich besteht das für die ringförmige Scheibe verwen­ dete Sitzfedermaterial aus einem eine hohe Festigkeit aufwei­ senden Federstahl, und solches Sitzfedermaterial hat gewöhn­ lich eine größere Härte als das Teil mit Außengewinde. Die Gewindefläche des Außengewindeteils wird demzufolge nicht beschädigt bei Schraubeingriff der erfindungsgemäßen Si­ cherungsmutter mit dem Außengewindeteil, wenn sie einer Wärmebehandlung unterworfen wird, während die nicht wärme­ behandelte Gewindefläche des Außengewindeteils dazu neigt, leicht bei einem Schraubeingriff der erfindungsgemäßen selbstsichernden Mutter mit dem Außengewindeteil beschä­ digt zu werden. In einem solchen Fall kann, wie Fig. 9 zeigt, ein Kontakt- oder Zwischenglied 13 aus einem Weich­ metall, aus Gummi oder Kunststoff an der Stirnkante 12 des vorspringenden Bogenteils 7 bzw. 7′ der ringförmigen Scheibe 3 befestigt werden, wobei der Bogenteil 7, 7′ dann so bemessen wird, daß das Zwischenglied 13 in leichte Be­ rührung mit dem Fuß 11 des Außengewindes 8 kommt. Das hat zum Ergebnis, daß die Gewindefläche des aus einem weicheren Metall bestehenden Außengewindeteils gegen eine Beschädigung geschützt werden kann.

Die selbstsichernde Mutter gemäß der Erfindung kann außer der runden, vorstehend beschriebenen Gestalt auch verschie­ dene andere Ausbildungen erhalten, z. B. als Vier- oder Sechskantmutter. Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Sechskant­ mutter 15, an deren oberem Ende ein zylindrischer Teil 16 ausgebildet und in dem durch festes Einbördeln eine ring­ förmige, flache Scheibe 17 gehalten ist. Am Innenumfang 18 der ringförmigen Scheibe 17 ist in der gleichen Weise, wie zuvor beschrieben wurde, ein vorspringender, bogenförmiger Teil 19 ausgebildet. In dem Fall, da die Sechskantmutter 15 beispielsweise ein Feingewinde hat, weil die Gewindeteilung des Gewindeteils, z. B. eines Gewindebolzens, klein ist, wird an der ringförmigen Scheibe 17 ein Bogenteil 19 von etwa Dreivierteln des Innenumfangs 18 ausgebildet, und die Stirn­ kante 20 des Bogenteils 19 wird derart ausgestaltet, daß sie mit der Flankenfläche oder dem Fuß des Gewindes am Ge­ windeteil (Schraubenbolzen) zur Anlage kommt.

Die derart ausgebildete Sechskantmutter 15 wird mit dem Außengewinde verschraubt und kann ein zwischen der Mutter 15 sowie dem Gewindeteil zu befestigendes Bauteil sicher festhalten, wobei die Sechskantmutter 15 daran gehindert ist, sich unter dem Einfluß von Vibrationen des befestigten Bauteils zu lösen.

Wie die Fig. 12 bis 16 zeigen, kann die flache, ringför­ mige Scheibe 21, die im wesentlichen der vorher beschrie­ benen Scheiben 7 oder 17 gleichartig ist, mit Vorsprüngen 23 an der Kreisringfläche 22 versehen sein. Vorzugsweise werden mehrere Vorsprünge 23 symmetrisch zueinander auf der Fläche 22 angeordnet.

Bei Festlegen der ringförmigen Scheibe 21 zwischen der Ober­ fläche 2 und dem zylindrischen Teil 4 der Mutter durch Um­ bördeln dieses Teils 4 werden die Vorsprünge 23 in die Stirnkante 24 (Fig. 17) des umgebördelten zylindrischen Teils 4 gedrückt, so daß die Vorsprünge 23 mit der Stirn­ kante 24, wie Fig. 17 zeigt, in Eingriff kommen. Demzufolge kann die ringförmige Scheibe 21 noch sicherer zwischen der Oberfläche 2 der Mutter und deren zylindrischem Teil 4 ge­ halten werden, um zu verhindern, daß die Scheibe 21 eine Verschiebebewegung relativ zur Mutter 1 ausführt.

Die ringförmige Scheibe 21 hat einen einzigen vorspringenden Bogenteil 25 mit einem großen Flächenbereich und nimmt inso­ fern eine beträchtlich große Drehkraft von Außengewindeteil B bei einem Schraubeingriff der Mutter 1 mit diesem Teil B auf; weil aber die ringförmige Scheibe 21mit den Vorsprün­ gen 23 versehen ist, kann eine Schiebebewegung relativ zur Mutter 1 nicht hervorgerufen werden.

Die in Fig. 14 gezeigte ringförmige, flache Scheibe 21 hat an der Kreisringfläche 22 eine Mehrzahl von Vorsprüngen 26, die vorzugsweise radial auf der Fläche 22 und symmetrisch zueinander angeordnet sind.

Wenn die Scheibe 21 zwischen der oberen Fläche 2 und dem zylindrischen Teil 4 der Mutter 1 durch Umbördeln des Teils 4 befestigt wird, so werden die Vorsprünge 26 in die Stirn­ kante 24 des umgebördelten Teils 4 eingedrückt, wie in Fig. 18 und 19 gezeigt ist. Demzufolge wird die ringför­ mige Scheibe 21 sicher zwischen der Oberseite und dem zylindrischen Teil 4 der Mutter gehalten, wobei eine Ver­ schiebebewegung der Scheibe 21 mit Bezug zur Mutter 1 mit Sicherheit verhindert werden kann.

Sollte die ringförmige Scheibe 21 bei Schraubeingriff der Mutter 1 mit dem Außengewindeteil B eine Relativbewegung gegenüber der Mutter ausführen, so würde die Sperrwirkung der Sicherungsmutter 1 beträchtlich vermindert. Da jedoch die Vorsprünge 23 oder 26 an der Kreisringfläche 22 vorge­ sehen sind, kann eine Relativ-Verschiebebewegung der Schei­ be 21 mit Bezug zur Mutter sicher unterbunden werden, was die Sicherungswirkung der Mutter 1 gewährleistet.

Derartige Vorsprünge 23 oder 26 können an der Kreisringfläche 6 der ringförmigen Scheibe 3 (Fig. 1-7) oder an der Kreis­ ringfläche der ringförmigen, flachen Scheibe 17 (Fig. 10 und 11) ebenfalls angebracht sein.

Claims (10)

1. Selbstsichernde Mutter mit einem Innengewinde, die zum Durchschrauben eines Schraubelementes vorgesehen ist, das an seiner zylindrischen Außenfläche ein Schraub­ gewinde aufweist, und mit einer ringförmigen flachen Scheibe aus federndem Material, deren ringförmiger Rand­ abschnitt an einer Endfläche der Mutter befestigt ist und die Scheibe am Innenumfang mit dem Schraubgewinde derart in Berührung ist, daß die Scheibe eine Ver­ schraubung zwischen der Mutter und dem Schraubelement sichert, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Randabschnitt einen bogenförmigen Vorsprung (7, 7′, 25) aufweist, der sich mindestens entlang einer Hälfte oder mehr des Innenumfangs der Scheibe erstreckt, und daß die Scheibe eine Dicke auf­ weist, die gleich groß oder kleiner ist als die Gewin­ desteigung des Schraubgewindes.

2. Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bogenförmige Vorsprung (7, 7′, 25) sich im wesent­ lichen über 270° erstreckt.

3. Mutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rand (9, 12) des bogenförmigen Vor­ sprungs (7, 7′, 25) durch einen Kreis bestimmt ist, der zu dem den Außenumfang des ringförmigen Randab­ schnittes festlegenden Kreis konzentrisch ist.

4. Mutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der bogenförmige Vorsprung (7, 7′, 25) derart ausgebildet ist, daß sein innerer Rand (9, 12) den Kern des Schraubelementes (8) leicht be­ rührt.

5. Mutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die ringförmige flache Scheibe (3, 21) aus einem Blattfedermaterial besteht.

6. Mutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am inneren Rand (9, 12) des bogen­ förmigen Vorsprungs (7, 7′, 25) ein weiches Kontakt­ element (13) befestigt ist, wobei der bogenförmige Vor­ sprung (7, 7′, 25) derart ausgebildet ist, daß das Kontaktelement (13) den Kern (11) des Schraubelementes (8) leicht berührt.

7. Mutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der innere Rand (9, 12) des bogen­ förmigen Vorsprungs (7, 7′, 25) zur Anpassung an den Kern (11) des Schraubelementes (8) abgerundet ist.

8. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Randabschnitt (6, 22) der Scheibe (3, 21) mit Einrichtungen (23, 26) zur Ver­ hinderung einer relativen Drehbewegung der ringförmigen flachen Scheibe (3, 21) gegenüber der Mutter (1) ver­ sehen ist.

9. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Endfläche (2) der Mutter (1) ein zylindrischer Abschnitt (4) vorgesehen ist, wobei der ringförmige Randabschnitt (6, 22) der Scheibe zwischen der Endfläche (2) und dem zylindrischen Ab­ schnitt (4) gehalten ist.

10. Mutter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (23, 26) am ringförmigen Randab­ schnitt (6, 22) ausgebildete Vorsprünge sind, die am zylindrischen Abschnitt (4) angreifen.