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Selbstsichernde Mutter, Schraube oder Gewindestift
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Die Erfindung betrifft eine Mutter oder eine Schraube oder einen Gewindestift,
die jeweils mit einer Sicherund gegen Lösen der herzustellenden Schraubverbindung
versehen ist.
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Es ist allgemein bekannt derartige Sicherungen gegen das Los lösen
von Schraube und Mutter insbesondere bei dynamisch beanspruchten oder Erschütterungen
ausgesetzten Schraubverbindungen vorzusehen. Dabei geschieht das Los lösen entweder
durch "Lockern" oder durch "Losdrehen" der Schraubverbindung, wobei unter "Lockern"
Klemmlängenänderungen verstanden werden, die in aller Regel durch Setzvorgängen
an Schrauben, Muttern oder verspannten Teilen hervorgerufen sind, und unter "Losdrehen"
alle erzwungenen Relativbewegungen der verspannten Teile und Spannelemente senkrecht
zur Schraubenachse. Im Stande der Technik sind verschiedene Möglichkeiten der Realisierung
einer Schraubensicherung bereits bekannt. So kann sie entweder formschlüssig durch
Splint, Stift, Schraube, Sicherungsblech, Legschlüssel usw.
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oder kraftschlüssig durch Federring, Federteller, Zahnscheibe, elastische
Zwischen- oder Beilagen usw.
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oder aber auch stoffschlüssig, durch Löten, Verschweissen oder Bestreichen
des Gewindes mit Kunstharz durchgeführt werden. Allen diesen Maßnahmen ist gemeinsam,
daß entweder ein zusätzliches Teil, wie z.B. Splint, Sicherungsblech, Federring
usw. notwendig ist oder aber nach dem Herstellen der Schraubverbindung zusätzliche
Maßnahmen, wie z.B. Löten, Verschweißen, Be-
streichen usw. durchgeführt
werden müssen. Es ist selbstverständlich, daß die Verwendung zusätzlicher Teile
oder aber das Erfordernis eines zusätzlichen Arbeitsschrittes bei der Montage von
Nachteil ist.
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Darüberhinaus besteht oftmals das Bedürfnis, eine Schraubverbindung
noch besser gegen Lockern und Losdrehen, also gegen Loslösen, abzusichern.
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Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Schaffung einer Sicherung
für Schraubverbindungen zur Aufgabe gemacht, die ohne zusätzlichen Montageaufwand
befestig-und einsetzbar ist und die ein hohes Maß an Sicherheit gegen Lösen der
Schraubverbindung bietet.
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Als Lösung schlägt die Erfindung für eine Mutter oder eine Schraube
mit Schraubenkopf vor, die Mutter ein-oder beidseitig oder den Schraubenkopf auf
der Schaftseite mit einer ggfs. unterbrochenen Begrenzungsfläche zu versehen, die
zur Anlagefläche der späteren Schraubverbindung komplementär geformt ist, jedoch
die achsenfernen Bereiche in axialer Richtung über die komplementäre Form hinausragen.
Dabei empfiehit sich die Begrenzungsfläche von kegelmantelförmiger Gestalt zu wählen.
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Beim Aufschrauben der erfindungsgemäß gestalteten Mutter oder Schraube,
die in der bekannten Weise vorgenommen wird, geschieht nun folgendes: Während der
ersten Phase bewegen sich Mutter oder Schraube in der herkömmlichen Weise. Sobald
sie sich der Anlagefläche so weit annähern, daß die achsenfernen, also in axialer
Richtung über die komplementäre Form hinausragenden Bereiche die Anlagefläche berühren,
werden beim weiteren Einschrauben auf die Mutter oder den Schraubenkopf Kräfte senkrecht
zu dieser Anlage fläche ausgeübt, die eine im allgemeinen elastische
Deformation
hervorruft. Während des weiteren Einschraubens wird der Deformationsprozeß der achsenfernen
Bereiche solange fortgesetzt, bis die achsnahen, also komplementär zur Anlage fläche
geformten Bereiche die Anlagefläche berühren. Mit Beginn des Anliegens der achsen
fernen Bereiche an der Anlage fläche bis zur Beendigung des Einschraubprozesses
erfahren diese achsenfernen Bereiche aufgrund der Krafteinwirkung einer Deformation,
die, sofern es sich um vergleichsweise geringe'Auslenkungen handelt, von elastischem
Charakter sind, also nach Beendigung der Krafteinwirkung wieder in die Ausgangsposition
zurückkehren. Aus diesem Grunde wirken die achsenfernen Bereiche als elastische
Federn, die bis zur Beaufschlagung mit der maximal zulässigen Vorspannkraft einen
bestimmten Federungsweg zurücklegen.
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Dies hat zur Folge, daß der Klemmkraftabfall bei gleichen Betriebsbedingungen
gegenüber den im Stande der Technik bekannten Schraubverbindungen wesentlich geringer
ist, was bei Beaufschlagung mit derselben Vorspannkraft eine größere Restklemmkraft
bedeutet. Diese Größe gint ein unmittelbares Maß für die Sicherung einer Schraubverbindung
gegen Lockern bzw. Losdrehen an. Es werden also Relativbewegungen durch Schwingungen
verhindert und Setzvorgänge ausgeglichen. Des weiteren fällt bei den mit Hilfe der
erfindungsgemäßen Teile aufgebauten Schraubverbindungen die maximale Schwellkraft
niedriger aus, sodaß der Schwellkraftanteil der Schraube bzw; der Mutter kleiner
ist als bei den bekannten Schraubverbindungen. Dies hat eine größere Dauerhaltbarkeit
zur Folge.
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Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Mutter tritt eine =-sätzliche
Sicherung gegen das Losdrehen dadurch ein, daß sich die Schraube während des Festschraubvorganges
um ihre tangentiale Achse um einen (allerdings vergleichsweise geringen) Winkel
dreht. Daraus resultiert ein Ver-
klemmen der Gewindeflanken der
Mutter, woraus eine zusätzliche Sicherung gegen Losdrehen geschaffen wird.
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Die erfindungsgemäßen Muttern sind deshalb in zweifacher Hinsicht
gegen ein Lösen der Schraubverbindung abgesichert, nämlich zum einen durch die federnde
Ausbildung, die eine höhere Dauerhaltbarkeit und eine größere Restklemmkraft bei
Schwingungen und Setzvorgängen zur Folge hat, und zum anderen durch ein Verklemmen
der Gewindeflanken, welches eine zusätzliche Maßnahme gegen Losdrehen darstellt.
(Die Sicherung bei Verwendung der erfindungsgemäßen Schraube hingegen erfolgt ausschließlich
durch die Federwirkung von Teilen des Schraubenkopfes).
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Weitere Vorteile der erfindungsgemäß gestalteten Selbstsicherung von
Muttern und Schrauben bestehen darin, daß sie entsprechend den Normvorschriften
herstellbar sind und deshalb ohne weiteres und ohne zusätzliche Komplikationen ausgetauscht
und anstelle der allgemein bekannten eingesetzt werden. Auch können derartige Schraubverbindungen
ohne Beschädigung der verwendeten Teile gelöst werden, was eine iederverwendung
der erfindungsgemäßen Teile möglich macht. Ein weiterer erheblicher Vorteil ist
darin zu sehen, daß der Einsatz der erfihdungsgemäßen Muttern und Schrauben keine
Erhöhung der Montagekosten mit sich bringt, sodaß die Herstellung einer derartigen
gesicherten Schraubverbindung kostengünstiger ist als die Herstellung derselben
auf eine der im Stande der Technik bekannten Arten und eisen. Des weiteren ist als
günstig anzusehen, daß bei Lösen einer entsorechend der Erfindung hergestellten
Schraubverbindung eine Oberflächenbeschädigungen zurückbleiben, wie es beispielsweise
bei sperrenden Verzahnungen der Fall ist, und daß, sofern vorhanden, die Korrosionsschutzschichten
ebenfalls erhalten bleiben. Schließlich ist noch zu erwähnen, daß
keine
Temperaturabhängigkeit vorliegt, wie sie sich insbesondere bei Klebstoffsicherungen
störend bemerkbar macht.
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Im Rahmen der Erfindung steht es grundsätzlich frei, welche Kopfform
die jeweilige Schraube besitzt, ob sie also einen Zylinder-, Halbrund-, Senk-, Sechskant-,
Vierkant-, Flachrund-, Flügelkopf usw. aufweist. Die Form der Deformation des Schraubenkopfes
hängt unter anderem von seiner Gestalt ab, jedoch kommt es für die Realisierung
des Erfindungsgedankens nicht auf die Form sondern auf die elastische Eigenschaft
der Deformation an. Ebenso kann die Anlagefläche der späteren Schraubverbindung
auf beliebige Weise geformt sein. Die beiden in der Praxis am häufigsten vorkommenden
Beispiele sind die Ebene (z.B. bei Zylinder-, Halbrund-, Sechskant-, Vierkant- und
Flügelköpfen) und der Kegelmantel (beispielsweise bei Senk- und Linsenköpfen). Auch
ist es für die Funktionsfähigkeit der Erfindung ohne Bedeutung, ob im Schraubenkopf
ein Schlitz oder ein Kreuzschlitz angebracht ist, da dies lediglich von Einfluß
au'r das Deformationsverhalten ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, zwischen dem
achsenfernen und achsennahen Bereich der Begrenzungsfläche eine ringförmig verlaufende
Vertiefung anzubringen. In anderen Ausführungsformen weist die Mutter oder der Schraubenkopf
eine oder mehrere in radialr Ebene verlaufende koaxiale Ringnuten auf. Auch kann
der Schraubenkopf auf der dem Schaft gegenüber liegenden Seite eine vorzugsweise
axialsymmetrische Vertiefung und/oder eine oder mehrere in axialer Ebene verlaufente
koaxiale Ringnuten aufweisen. Die soeben beschriebenen Maßnahmen dienen dazu, die
erfindungsgemäß an der Mutter oder dem Schraubenkopf auftretende Federwirkung zu
be-
einflussen in der Weise, daß eine Deformation der Mutter oder
Schraube bereits bei Beaufschlagung mit vergleichsweise geringen Kräften auftritt
und/oder bei Aufbringen derselben Kraft eine stärkere Federungswirkung, also ein
längerer Federungsweg, resultiert.
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Das Ergebnis ist eine Reduzierung der Federsteifigkeit von Mutter
oder Schraubenkopf. Mit Hilfe der Durchführung derartiger Maßnahmen hat es der Anwender
in der Hand, das Federungsverhalten von Mutter oder Schraubenkopf in der von ihm
gewünschten Weise zu beeinflussen.
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Die Erfindung hat weiter erkannt, daß zur Erreichung einer möglichst
guten Sicherunc oegen Losdrehen bzw.
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Lockern der Federungsweg bei Erreichen der maximal zulässigen Vorspannkraft
möglichst groß zu wählen ist.
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Es ist Aufgabe des Konstrukteurs, die Ausbildung der Mutter oder des
Schraubenkopfes mit dem Federungsweg und der Elastizität des verwendeten Werkstoffs
abzustimmen. Je größer der Federungsweg ist, umso größer ist auch die nach dem Klemmkraftabfall
unter Betriebsbedingungen verbleibende Restklemmkraft. Sie sorgt dafür, daß Relativbewegungen
durch Schwingungen verhindert und Setzvorgänge ausgeglichen werden. Gleichzeitig
wird die maximale Schwellkraft und damit auch der Schwellkraftanteil der Schraube
bzw. der Mutter erniedrigt, was eine Erhöhung der Dauerhaltbarkeit zur Folge hat.
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Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag geht dahin, die Begrenzungsfläche
so zu dimensionieren, daß si bei Erreichen der maximal zulässigen Vorspannkraft
voll zur Anlage kommt. Unter ihrem Einfluß legt die Mutter oder der Schraubenkopf
bzw. Teile davon einen Federungsweg zurück und verändert dadurch seine Form. Die
Dimen-
sionierung soll nun erfindungsgemäß so vorgenommen werden,
daß bei Erreichen der maximal zulässigen Vorspannkraft (in diesem Augenblick ist
der Einschraubvorgang beendet) die Begrenzungsfläche voll auf der Anlagefläche aufliegt.
Dadurch entsteht ein sich über eine vergleichsweise große Fläche erstreckender Berührungskontakt,
der ein Minimum an Flächenpressung zur Folge hat. Auf diese Weise können Oberflächenbeschädigungen
weitgehendst vermieden werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil wenn die Schraubverbindung
wieder gelöst werden soll oder wenn Schraubenkopf oder Mutter mit Korrosionsschutzschichten,
wie z.B.
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galvanischen Überzügen versehen sind.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Mutter in ihren Abmessungen,
deren Gewindepassungsspiel und ihrer Werkstoffelastizität so gewählt, daß durch
Verklemmen der Gewindeflanken keine bleibenden Verformungen mehr entstehen. Wie
bereits ausgeführt, vollführt lediglich die Mutter bzw. Teile davon eine Drehung
um die tangentiale Richtung, wodurch sich die Gewindeflanken der Mutter auf dem
Schaft verklemmen. Um die Schraubverbindung nach ihrem Lösen einer erneuten Verwendung
zuführen zu können, ist es notwendig, daß durch das Verklemmen der Gewindeflanken
keine bleibenden Verformungen entstehen. Durch entsprechende Wahl der Abmessungen
des Gewindespiels und der Werkstoffelastizitt läßt sich dieses Ziel erreichen.
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Schließlich hat die Erfindung noch als vorteilhaft erkannt, den Krümmungsradius
der Berandung zwischen Schraubenkopf und Schraubenschaft möglichst groß zu wählen.
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Dadurch wird die Kraftliniendichte an der in diesem Bereich liegenden
Umlenkstelle verringert, was eine Reduzierung der Belastung und demzufolge eine
Erhöhung
der Haltbarkeit und Lebensdauer zur Folge hat.
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Eine weitere, von der bisher geschilderten völlig unabhängige Lösung
der erfindungsgemäßen Aufgabe für Gewindestifte oder Schrauben mit Schraubenschäften
ist dadurch gekennzeichnet, daß der Gewin d estift oder der Schraubenschaft an seiner
dem Kopf gegenüber liegenden Stirnseite komplementär zur Anlagefläche der späteren
Schraubverbindung geformt ist, jedoch die achsenfernen Bereiche in axialer Richtung
über die komplementäre Form hinausragen, und darüber hinaus mit einer oder mehreren
im Abstand zur Stirnseite angeordneten, etwa in radialer Ebene verlaufenden Ringnuten
versehen ist. Die Sicherung der Schraubverbindung gegen Loslösen erfolgt, ebenso
wie bei der bisher beschriebenen Erfindung, durch die federnden Eigenschaften des
- in diesem Fall - Gewindestiftes oder Schraubenschaftes. Diese Eigenschaft kommt
dadurch zustande, daß die Schraube oder der Gewinde stift in üblicher Weise in die
hierfür vorgesehene Öffnung solange in der allgemein bekannten Weise eingeschrauht
wird, bis die Stirnseite mit ihren achsenfernen Bereichen die Anlagefläche berührt,
und anschließend durch Fortsetzen des Einschraubvorganges diese Bereiche hingegen
der Bewegungsrichtung des Stiftes oder der Schraube in in aller Regel elastischer
Weise bewegt werden. Diese Verschiebung ist deshalb möglich, weil durch die Existenz
einer oder mehrerer Ringnuten Raum für diese Bewegung geschaffen wird.
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Mit Beendigung des Einschraubvorganges - das ist häufig der Zeitpunkt,
in dem die achsnahen Bereiche die FnlaP-fläche berühren - ist der Gewindestift oder
der Schraubenschaft nach Art einer Feder vorgespannt. Auf diese eise wird eine Erhöhung
der Restklemmkraft erreicht, sodaß Relativbewegungen durch Schwingungen verhindert
und Setzvorgänge ausgeglichen werden können. Die grundsätzliche
Wirkungsweise
stimmt mit der oben bereits beschriebenen Erfindung in weiten Bereichen überein.
Auch treffen die oben bereits angegebenen Vorteile auf diese Erfindung zu. Des weiteren
ist es völlig unerheblich, auf welche Art und Weise der Kopf des Gewindestiftes
oder der Schraube ausgebildet ist, ob also z.B. ein Sechskant-, Zylinder-, Kreuzschlitz-
oder Schlitz- oder Senkkopf vorliegt.
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Die Erfindung empfiehlt, die Stirnseite des Gewindestifts-oder des
Schraubenschaftes axialsymmetrisch zu gestalten, da in einem solchen Fall beim Einschrauben
und Vorspannen der als Feder wirkenden achsenfernen Bereiche symmetrische Belastungen
des Schraubengewindes auftreten, wodurch in günstiger Weise die maximale Belastbarkeit
der Schraubverbindung erhöht wird.
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Die den Gewindestift oder den Schraubenschaft aufnehmende Öffnung
besteht bodenseitig in aller Regel aus fertigungstechnischen Gründen aus einer Ebene
oder einem Kegel, weshalb die Erfindung Ausführungsformen empfiehlt, bei denen die
Stirnseite als Trog oder Kegel ausgebildet ist, wobei der Kegel selbstverständlich
in seinen achsenfernen Bereichen über die komplementäre Form in axialer Richtung
hinausragt.
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Eine Verbesserung der Federungswirkung wird bei einer Ausgestaltung
erreicht,bei der zwischen dem achsenfernen und den achsennahen Bereich eine ringförmig
verlaufende Vertiefung vorgesehen ist. Diese Maßnahme kann ebenso wie beispielsweise
die Ausgestaltung und Dimensionierung der Ringnuten dazu dienen, den bei Beaufschlagung
mit der maximal zulässigen Vorspannkraft zurückgelegten Federungsweg möglichst groß
auszulegen, da, wie die Erfindung erkannt hat, die beste Sicherung einer Schraubverbindung
gegen
Lockern bzw. Losdrehen ein möglichst großer Federungsweg ist, da in einem solchen
Fall die Restklemmkraft ebenfalls ihren größten Wert erreicht.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Eine erfindungsgemäße Mutter
in Querschnittsdarstellung, Fig. 2 eine Zylinderschraube gemäß der Erfindung, teilweise
in Querschnittsdarstellung, Fig. 3 eine erfindungsgemäße Senkschraube, ebenfalls
teilweise in Querschnittsdarstellung, Fig. 4 einen Gewindestift mit trogförmiger
Stirnseite, dessen unteres Ende in Querschnittsdarstellung wiedergegeben ist, Fig.
5 einen Gewindestift mit einer als Kegelmantel ausgebildeten Stirnseite in Seitenansicht,
Fig. 6 die Ausführungsform nach Fig. 1 und Fig. 2 im eingebauten Zustand und teilweise
in Querschnittsdarstellung wiedergegeben, Fig. 7 jeweils eine Hälfte der Ausführungsform
nach Fig. 4 und Fig. 5 im eingebauten, ebenfalls teilweise in Querschnittsdarstellung
wiedergegebenen Zustand.
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Die Fig. 1 zeigt eine Mutter 1 in Querschnittsdarstellung die sich
in verschiedener Hinsicht von den zum Stande der Technik gehörenden unterscheidet.
Die sowohl an der Unter- als auch Oberseite symmetrisch zur Mittelebene befindliche
Begrenzungsfläche 2 verläuft in Form eines Kegelmantels mit dem Öffnungswinkel ~
. Dabei ist die Begrenzungsfläche 2 in einen achsenfernen Bereich 3
unterteilbar,
welcher durch eine ringförmig veraufende Vertiefung 4 von den übrigen Bereichen
der Begrenzungsfläche 2 abgetrennt ist. Ein weiterer Unterschied dieser Mutter 1
gegenüber den vorbekannten besteht darin, daß eine koaxial und in der Mitte in einer
Radialebene verlaufende Ringnut 5 vorhanden ist, deren in axialer Richtung gemessene
Weite 6 wurde dabei so gewählt, daß sie dem ebenfalls in axialer Richtung gemessenen
Abstand 7 der achsenfernen Bereiche 3 vom inneren Ubergángspunkt der Vertiefung
4 in die Begrenzungsfläche 2 entspricht.
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Wird nun die erfindungsgemäße Mutter 1 auf einem Gewinde mit einer
ebenen Anschlagsfläche festgeschraubt, dann verläuft zunächst der Festschraubvorgang
in der allgemein bekannten Weise. Sobald jedoch der achsenferne Bereich 3 die ebene
Anschlagsfläche berührt, erfährt bei einem Fortsetzen des Festschraubvorganges der
an den achsenfernen Bereich 3 angrenzende Teil der Mutter 1 eine Kraft und damit
eine Bewegung um die tangential verlaufende Achse und zwar so lange, bis sich die
beiden Schenkel der Ringnut 5 randseitig berühren. Da die Weite 6 gleich dem Abstand
7 gewählt wurde, liegt in diesem Fall die Begrenzungsfläche 2 plan auf der ebenen
Anschlagsfläche auf.
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In diesem Augenblick ist der Festschraubvorgang beendet.
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Dieser Zeitpunkt läßt sich vermittels einer optischen Anzeige der
beaufschlagten Vorspannkraft besonders präzise erkennen.
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Fig. 2 zeigt eine Zylinderschraube, deren Schraubenkopf .8 in Querschnittsdarstellung
und der Schraubenschaft 9 in Seitenansicht wiedergegeben ist. Der Schraubenschaft
2 ist hierbei von üblichem Aufbau, sodaß es näherer Erläuterungen hierzu nicht bedarf.
Der Schraubenkopf 8 hingegen besitzt, ebenfalls wie in üblicher Weise, in seiner
Mitte eine Innensechskantöffnung 10. Die erfindungsgemäße Neuerung besteht nun darin,
daß der Schraubenkopf 8 auf der Seite des Schraubenschaftes 9 eine Begrenzungsfläche
2
von kegelförmiger Gestalt mit dem Öffnungswinkel=cr besitzt.
Im Inneren des Schraubenkopfes 8 verläuft eine in radialer Ebene angeordnete Ringnut
5, deren Weite 6 im vorliegenden Fall dem maximalen Abstand der achsenfernen Bereiche
3 der Begrenzungsfläche 2 von den achsennahen 11 darstellt.
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Auch hier erfolgt zunächst das Eindrehen dieser Schraube auf die übliche
Art und Weise und zwar solange, bis die achsenfernen Bereiche 3, die bei dieser
Bemessung vorzugsweise ebene Anschlagsfläche berühren. Bei weiterem Eindrehen bewegen
sich die achsenfernen Bereiche 3 in axialer Richtung und unter Drehung um die tangentaile
Achse solange, bis die Schenkel der Ringnut 5 sich randseitig berühren und aufgrund
der Bemessung (Weite 6 = Abstand 7) die Begrenzungsfläche 2 eine Ebene bildet, die
plan auf der ebenen Anschlagsfläche aufliegt. In diesem Augenblick ist der Festschraubvorgang
abgeschlossen. Auch hier wäre eine optische Anzeige der Größe der beaufschlagten
Vorspannkraft von Vorteil.
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Die Senkschraube, welche in Fig. 3 dargestellt ist, besteht, wie üblich,
aus einem Schraubenkopf 8 und einem Schraubenschaft 9. Auch sie weist in der Mitte
des Schraubenkopfes 8 eine Innensechskantöffnung 10 zur Betätigung derselben auf.
Die Neuerung besteht erfindungsgemäß nun darin, daß die kegelmantelförmige Umrandung
des Schraubenkopfes 8, also die Begrenzungsfläche 2, einen Öffnungswinkel besitzt,
der etwas größer ist und zwar um den Winkel X als die ebenfalls kegelmantelförmige
Anschlagsfläche, die hier in strichpunktierter Linie angedeutet ist. Wird nun die
gezeigte Senkschraube auf die übliche Weise in das zur Verfügung stehende Gewinde
eingedreht, so berühren als erstes die achsenfernen Bereiche 3 der Begrenzungsfläche
2 diese Anschlagsfläche. Dadurch wird bei weiterem Eindrehen auf den Schraubenkopf
8 eine Kraft
derart ausgeübt, daß sich die achsenfernen Bereiche
3 des Schraubenkopfes 8 bogenförmig auf die Symmetrieachse des Schraubenkopfes 8
und damit auch des Schraubenschaftes 9 hin bewegen. Dies wird zum einen dadurch
ermöglicht, daß in der Mitte des Schraubenkopfes 8 die Innensechskantöffnung 10
vorhanden ist sowie eine auf der Oberfläche des Schraubenkopfes 8 verlaufende Ringnut
5, welche beide Platz für diese Bewegung schaffen.
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Erst dann, wenn die gezeigte Senkschraube völlig eingedreht ist, berühren
die achsnahen Bereiche 11 der Begrenzungsfläche 2 die strichpunktiert angedeutete
Anschlagsfläche. Die Federung erfolgt im gezeigten Fall durch Bewegung des Randes
des Schraubenkopfes 8 auf die Symmetrieachse hin.
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Auch im gezeigten Fall erhält man eine Erhöhung der Restklemmkraft
und damit eine Verbesserung der Sicherung gegen Loslösen und Losdrehen.
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Der Gewindestift 12, der in Fig. 4 gezeigt ist, besitzt an seiner
Oberseite eine Innensechskantöffnung 10 und an seiner gegenüber liegenden, der Stirnseite
13, eine Vertiefung von der Form eines Troges 14. In der Nähe der Stirnseite 13
verläuft eine Ringnut 5 auf der Aussenseite des Gewindestiftes 12 in radialer Ebene,
dessen Weite mit 6 bezeichnet ist. Dabei bildet die Innenfläche des Troges 14 sowie
die Oberfläche der Stirnseite 13 in ihrer Gesamtheit die Begrenzungsfläche 2, deren
achsenferne Bereiche 3 im Wesentlichen auf der Stirnseite 13 verlaufen, wohin-gegen
das Zentrum b-zw. die Mitte des Troges 14 die achsennahen Bereiche 11 darstellt.
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Beim Eindrehen des Gewindestiftes 12 bewegt sich, sobald die Stirnseite
13, die (vorzugsweise ebene) Anschlagsfläche berührt, der im Wesentlichen von den
achsenfernen Bereichen 3 begrenzte Teil bogenförmig in Richtung
auf
die Ringnut 5 zu. Hierdurch entsteht die von der Erfindung gewünschte federnde Eigenschaft
des Gewindestiftes 12, der damit zur Erhöhung der Restklemmkraft und zur Verbesserung
der Sicherung gegen Lockern und Losdrehen beiträgt.
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Ebenfalls einen Gewindestift 12 zeigt Fig. 5. Er stimmt mit dem bisher
beschriebenen weitgehend überein (Innensechskantöffnung 10, Ringnut 5 sowie äussere
Form des Gewindestiftes 12), unterscheidet sich jedoch durch die Form der Stirnseite
13, die als Begrenzungsfläche 2,deren achsenferne Bereiche 3 in axialer Richtung
vom Gewindestift 12 weg herausragen, als Kegelmantel geformt ist.
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Wird nun der Gewindestift 12 in die hierfür vorgesehene Öffnung eingeschraubt,
dann berühren zunächst die achsenfernen Bereiche 3 die kegelmantelförmige Anschlagsfläche
und mit Beendigung des Einschraubvorganges die achsnahen Bereiche 11. Durch die
kegelmantelförmige Ausgestaltung der Begrenzungsfläche 2 wirkt eine Kraft auf die
achsenfernen Bereiche 3, die im Vergleich zu der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform
mehr in Richtung des Radius des Gewindestiftes 12 weist. Trotzdem bewegen sich auch
hier die von den achsen fernen Bereichen 3 begrenzten Teile des Gewindestiftes 12
auf die Ringnut 5 zu bis maximal zu dem Beitrag, den die Weite 6 der Ringnut 5 vorgibt.
Damit begrenzt und bestimmt die Weite 6 der Ringnut 5 den maximal möglichen Federungsweg
des Gewindestiftes 12.
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Fig. 6 zeigt in ihrer oberen Hälfte eine Zylinderschraube der erfindungsgemäßen
Art in eingeschraubtem Zustand.
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Die dargestellte Zylinderschraube stimmt dabei in ihrem Aufbau mit
der in Fig. 2 gezeigten völlig überein, sie besteht also in ihrem grundsätzlichen
Aufbau aus einem
Schraubenkopf 8 und einem Schraubenschaft 9. Durch
einen Vergleich der dargestellten Zylinderschraube mit der in Fig. 2 gezeigten erkennt
man sofort den einzigen wesentlichen Unterschied, der darin besteht, daß die achsenfernen
Bereiche 3 der Begrenzungsfläche 2 in axialer Richtung nach oben zu, also in Richtung
auf die Innensechskantöffnung 10 hin, verschoben sind und zwar so weit, bis sich
die beiden Schenkel der Ringnut 5 randseitig berühren. Durch entsprechende Bemessung
(die Weite 6 der Ringnut 5 ist gleich dem Abstand 7 in Fig. 2) verläuft nun die
Begrenzungsfläche -2 senkrecht zur Achse der Zylinderschraube, also auch senkrecht
zum Schraubenschaft 9 und sie liegt plan auf der ebenen Oberfläche der Anlagefläche
15 auf. Die Federeigenschaft kommt also durch im Wesentlichen in axialer Richtung
erfolgende Bewegung des zwischen Begrenzungsfläche 2 und Ringnut 5 befindlichen
Teils des Schraubenkopfes 8 zustande.
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Weiter ist der Verlauf der Kraftlinien 16 in strichpunktierten Linien
dargestellt, aus denen sich entnehmen läßt, daß die Kraftliniendichte dann besonders
gering und die Lebensdauer der Schraube besonders hoch wird, wenn die Berandung
zwischen Schraubenkopf und Schraubenschaft einen besonders großen Krümmungsradius
besitzt.
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Die untere Hälfte der Fig. 6 zeigt eine in Fig. 1 dargestellte Mutter
im aufgeschraubten Zustand. Man erkennt, daß die Begrenzungsfläche 2 als Ganzes
an der Anlagefläche 15 anliegt und dadurch dieser Teil der Mutter 1 auf die Ringnut
5 zu bewegt worden ist und zwar so weit, daß sich die Schenkel der Ringnut 5 randseitig
berühren. Die Weite 6 der Ringnut 5 ist damit zu 0 geworden. Gleichzeitig erfährt
die Mutter 1 durch dieselben Kräfte ein Kippmoment um die tangentiale Achse, was
bewirkt, daß sich die Gewindeflanken 17 verklemmen, um dadurch in vorteilhafter
Weise
eine zusätzliche Sicherung gegen Los drehen zu schaffen. Demnach erfolgt die Sicherung
bei der gezeigten Mutter 1 in zweifacher Hinsicht, nämlich einmal durch das federnde
Verhalten des von Ringnut 5 und Begrenzungslinie 2 bestimmten Teils und zum anderen
durch das Verklemmen der Gewindeflanken 17. Da die Weite 6 der Ringnut 5 gleich
dem Abstand 7 (Siehe Fig. 1) gewählt wurde, verläuft die durch die Vertiefung 4
unterbrochene Begrenzungslinie 2 nunmehr senkrecht zur Achse der Mutter 1 und parallel
zur ebenen Anlagefläche 15.
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Die linke Hälfte der Fig. 7 zeigt den Gewindestift 12 gemäß Fig. 4
und die rechte Hälfte den Gewindestift 12 nach Fig. 5 jeweils in eingeschraubtem
Zustand. Die Aufz.B.
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gabe der Gewindestifte 12 besteht darin, ein Rohr 18 und eine Welle
19 miteinander zu verbinden.
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Ein Vergleich mit Fig. 4 und Fig. 5 zeigt, daß der einzige Unterschied
nur darin besteht, daß die zwischen Ringnut 5 und Begrenzungsfläche 2 befindlichen
Teile auf diese Ringnut 5 zu verschoben sind. Dies kommt durch vermittels Einschrauben
des Gewindestiftes 12 durch Anpressen an die Anlagefläche 15 erzeugten Drucks zustande.
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Bei der in der linken Hälfte gezeigten Version verläuft die Anlagefläche
15 senkrecht zum Gewindestift 12 und bei der in der rechten Hälfte gezeigten besitzt
die Anlagefläche 15 die Form eines Kegelmantels. Im letztgenannten Fall wurde der
Federungsweg so gewählt, daß im eingeschraubten Zustand die Weite 6 der Ringnut
5 zu 0 wird und die Begrenzungsfläche 2 als Ganzes die Anlagefläche 15 berührt.
Die Sicherung gegen Lockern und Losdrehen erfolgt jedoch dann nicht nur durch Federung
von Teilen des Gewindestiftes 12 sondern auch durch Verklemmen, wenn sich auf den
zwischen Ringnut 5 und achsen fernen Bereich 3 der Begrenzungsfläche 2 befindenden
Oberfläche Gewinde vorhanden sind. Es liegen dann insoweit die gleichen Verhältnisse
vor, wie sie in
Fig. 6 bei Aufbringung der erfindungsgemäßen Mutter
1 bereits beschrieben worden sind.