DE4137020A1 - Selbstsicherndes befestigungselement, z. b. schraube oder mutter - Google Patents
Selbstsicherndes befestigungselement, z. b. schraube oder mutterInfo
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- F16B39/22—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstsicherndes Befestigungselement,
z. B. Schraube oder Mutter, dessen mit einem Bauteil zusammenwirkende
Stirnfläche eine Anzahl von noppenartigen Vorsprüngen aufweist, die
über die Stirnfläche sowohl in Radial- als auch in Umfangsrichtung
verteilt sind.
Ein derartiges Befestigungselement ist aus der DE OS 36 41 836 be
kannt. Diesem Befestigungselement liegt die Aufgabe zugrunde, die aus
der Stirnfläche des Befestigungselements herausragenden Vorsprünge so
zu gestalten, daß ein Einsinken der Vorsprünge (in der DE-OS auch als
Sicherungsmittel bezeichnet) in das Material des Bauteils und damit ein
nachträgliches Setzen des Befestigungselements im Sinne eines Verlustes
der Vorspannung des Befestigungselements gegenüber dem Bauteil weitge
hend vermieden wird. Um dies zu erreichen, sind die Vorsprünge des
bekannten Befestigungsmittels und die umliegenden Vertiefungen so
gestaltet, daß sie zueinander deckungsgleiche Grundrißformen aufweisen,
was zu einer verhältnismäßig großen, wirksamen Restauflagefläche der
Vorsprünge gegenüber dem Bauteil führen soll (siehe Spalte 4 Zeilen 15
bis 17). Auf diese Weise sollen hohe Flächenpressungen zwischen den
Vorsprüngen und der Oberfläche des Bauteils und damit auch ein nach
trägliches Einsinken der Vorsprünge in die Oberfläche des Bauteils
ausgeschlossen werden. Die Vorsprünge und die umliegenden Vertiefun
gen bilden dabei ein schachbrettartiges Muster, wobei die Vorsprünge mit
einer glatten Auflagefläche gegenüber der Oberfläche des Bauteils oder
einer buckelförmigen Auflagefläche versehen sein können (siehe Fig. 8).
Weiterhin wird in der Druckschrift erwähnt, daß die Vorsprünge die
Funktion einer Sperrverzahnung besitzen können und hierzu eine zacken
förmige Querschnittsform aufweisen (siehe Anspruch 11). Da hierzu keine
Abänderung der Auflagefläche gegenüber den beiden vorstehend her
ausgestellten möglichen Auflageflächen offenbart ist, kann dies nur so
verstanden werden, daß die Vorsprünge im Sinne einer Sperrverzahnung
gegenüber der Stirnfläche des Befestigungselements geneigt angeordnet
sind.
Aufgrund der in der DE OS 36 41 836 herausgestellten Zielrichtung bei
dem betreffenden selbstsichernden Befestigungselement, die wirksame
Restauflagefläche möglichst groß zu belassen, um ein Einsinken der
Vorsprünge in das Material des Bauteils weitgehend zu vermeiden, wird
die Sicherungswirkung der Vorsprünge beeinträchtigt, die wesentlich davon
abhängt, ob die Vorsprünge beim Anziehen des Befestigungselements in
das Material des Bauteils einzudringen vermögen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbstsicherndes Befesti
gungselement der eingangs geschilderten Gattung zu schaffen, bei dem
eine besonders hohe Sicherung gegenüber Zurückdrehen erzielt wird.
Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Vorsprünge als Pyrami
den mit weniger als 1 mm Höhe ausgebildet sind, die jeweils in dem
Bauteil zugewandte, in einer Ebene parallel zur Stirnfläche liegende Spit
zen auslaufen und einen Winkel von mindestens 90° einschließen.
Eine Variante zu der vorstehend genannten Ausführungsform besteht
darin, daß die Vorsprünge als Kegel mit weniger als 1 mm Höhe ausge
bildet sind, die jeweils in dem Bauteil zugewandte, in einer Ebene
parallel zur Stirnfläche liegende Spitzen mit mindestens 90° Kegelwinkel
auslaufen.
Beim Anziehen des so gestalteten Befestigungselements ergibt sich im
Bereich der Spitzen der Vorsprünge eine besonders hohe Flächenpressung
aufgrund des besonders geringen Querschnitts der auf die Spitzen kon
zentrierten Auflagefläche, wodurch Kaltverschweißungen zwischen den
Vorsprüngen und dem Material des Bauteils ermöglicht werden, die zu
einer besonders hohen Sicherungswirkung führen. Darüber hinaus führt
ein nachträgliches Setzen des Befestigungselementes zu einem weiteren
Eindringen der Spitzen in das Material des Bauteils, wodurch trotz damit
einhergehender Verringerung der Vorspannung ein Anstieg der Siche
rungswirkung erzielt wird, und zwar wegen der sich dabei ergebenden
formschlüssigen Verankerung der Spitzen der Vorsprünge in dem Materi
al des Bauteils.
Aufgrund des von den Vorsprüngen gebildeten Winkels von mindestens
90°, vorzugsweise 120°, und deren maximaler Höhe von 1 mm, ergeben
sich auf der Stirnfläche eine Anzahl von sich relativ flach von dieser
absetzenden Vorsprüngen, die ein Setzen des Befestigungselementes nach
dessen Anziehen aufgrund dieser Dimensionierung so begrenzen, daß eine
unzulässige Verringerung der Vorspannung in der Verbindung zwischen
Befestigungselement und Bauteil vermieden ist.
Dabei bietet die Ausbildung der Vorsprünge als Pyramiden den fabrika
torischen Vorteil, mittels eines geradlinig arbeitenden Werkzeugs, z. B.
einem Hobel oder einem Fräser entsprechende Nuten in ein Werkzeug
zu ziehen, die bei entsprechender Überschneidung zu den Pyramiden
führen, so daß eine derart gestaltete Oberfläche zur Herstellung eines
Formwerkzeugs zum Ausprägen der gewünschten Stirnfläche des Befesti
gungselements verwendet werden kann.
Entsprechendes gilt, wenn die Vorsprünge als Kegel ausgebildet sind, da
sich in diesem Falle aufgrund der Spitzen der Kegel die gleichen Wir
kungen wie bei einer Pyramide erzielen lassen. Die Kegel lassen sich
ebenfalls fabrikatorisch leicht herstellen, nämlich dadurch, daß in ein
Formwerkzeug mit einem entsprechenden mit stumpfem Schneidwinkel
versehenen Bohrer entsprechende Senkungen eingesenkt werden.
Um den von dem Befestigungselement bei seinem Anziehen ausgehenden
Druck auf das Bauteil gleichmäßig zu gestalten, verteilt man zweckmäßig
die Vorsprünge gleichmäßig über die Stirnfläche.
Um die Stirnfläche möglichst gut auszunutzen, ordnet man die Vorsprün
ge zweckmäßig so an, daß sie mit ihren Grundflächen aneinander an
stoßen.
Die Wirkung der Vorsprünge auf das Material des Bauteils läßt sich
dadurch auf die Oberfläche des Bauteils günstig ausdehnen, daß die in
Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Vorsprünge zueinander radial
versetzt angeordnet werden. In diesem Falle bilden sich beim Anziehen
des Befestigungselements von den Spitzen der Vorsprünge ausgehende
Furchen aus, die sich als eine Vielzahl von konzentrischen Kreisen über
das Bauteil erstrecken. Dabei läßt sich auch der Effekt erzielen, daß
eine von einer Spitze gezogene Furche von einer beim Anziehen des
Befestigungselements nachfolgenden Spitze in gewissem Umfang wieder
zugedrückt wird, was ein Rückdrehen des Befestigungselements erheblich
erschwert.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es
zeigen
Fig. 1 eine Ansicht einer Schraube, und zwar mit Blickrichtung auf
die Stirnfläche des Schraubenkopfes von der Seite des Gewindes her
gesehen,
Fig. 2 einen Abschnitt eines Schnittes längs der Linie CD,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Schraubenkopf gemäß Fig. 1
entlang der Linie AB,
Fig. 4 eine entsprechende Ansicht wie in Fig. 1, jedoch mit
Kegel auf der Stirnfläche des Schraubenkopfes,
Fig. 5 einen Schnitt durch den Schraubenkopf gemäß Fig. 4 längs
der Linie EF.
In der Fig. 1 ist ein Schraubenkopf 1 dargestellt, und zwar mit Blick
auf seine dem Gewindeschaft 2 zugewandte Stirnfläche (10 in Fig. 3).
Auf dieser Stirnfläche sind eine Vielzahl von sechseckigen Pyramiden 3
angeordnet, die jeweils in einer Spitze 4 auslaufen. Diese Spitze 4 ist,
wie sich insbesondere auch aus Fig. 3 ergibt, beim Anziehen der
Schraube gegenüber einem nicht dargestellten Bauteil diesem zugewandt.
Die Pyramiden 3 sind symmetrisch zueinander angeordnet und daher
gleichmäßig über die Stirnfläche des Schraubenkopfes 1 verteilt, wobei sie
mit ihren Grundflächen aneinander anstoßen. Die Grundflächen sind
durch die sechskantige Basisfläche der Pyramiden 3 gebildet. Sie stoßen
jeweils an einer Ecke 5 aneinander an. Auf diese Weise ergibt sich
jeweils zwischen drei Pyramiden 3 ein dreieckförmiger Freiraum 6, der
sich im Bezug auf die die Vorsprünge bildenden Pyramiden 3 als Ver
tiefung darstellt. Innerhalb des Freiraums 6 ergibt sich bei dem darge
stellten Ausführungsbeispiel ebenfalls eine niedrige Dreieckspyramide 7,
wie sie im Schnitt in der Fig. 3 zu sehen ist.
Die Dreieckspyramiden 7 und die die Vorsprünge bildenden Pyramiden
3 sind hier dadurch in dieser dargestellten Weise ausgeformt, daß in ein
Preßwerkzeug mittels eines Fräsers oder eines Hobels Nuten gelegt
werden, die gemäß der Schnittdarstellung in Fig. 2, auf die weiter
unten näher eingegangen wird, jeweils zwischen zwei Pyramiden 3 ver
laufen. Durch eine Kreuzung dieser Nuten in einem Winkel von 60 Grad
ergeben sich dann die in der Fig. 1 dargestellten Verbindungslinien
über die Spitzen 4 der Pyramiden 3, wobei gleichzeitig die Pyramiden 7
in den Freiräumen 6 ausgeformt werden.
Die Aneinanderreihung der Pyramiden ergibt sich aus der Darstellung in
Fig. 2, die einen Schnitt längs der Linie CD zeigt. Längs dieses Schnit
tes folgt auf eine Pyramidenspitze 4 eine Ecke 5, an der eine Pyramide
3 mit der benachbarten Pyramide zusammenstößt. Hinter dieser Ecke 5
ist jeweils die niedrige Dreieckspyramide 7 zu sehen, die gegenüber der
Höhe der Spitze 4 nach innen zu zurückgesetzt ist, wodurch sich zwi
schen zwei benachbarten Pyramidenspitzen 4 eine durch die Dreiecks
pyramide 7 teilweise ausgefüllte Vertiefung ergibt.
Fig. 3 zeigt die in der Fig. 1 dargestellte Schraube mit ihrem Schrau
benkopf 1 von der Seite gesehen mit abgebrochenem Gewindeschaft 2,
dem Bund 8 und dem Sechskant 9. Auf der Stirnseite 10 des Kopfes 1
sind die Pyramiden 3 dargestellt, zwischen denen die Dreieckspyramiden
7 angeordnet sind.
Es sei hier darauf hingewiesen, daß anstelle der Sechskantpyramide 3 z. B.
auch eine Dreikant- oder Vierkantpyramide vorgesehen sein kann.
Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um Vorsprünge, die als Kegel 11 ausgebildet sind. Die
Kegel laufen jeweils in der Spitze 12 aus. Die Anordnung der Kegel ist
hier ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Allerdings
stoßen die Grundflächen der Kegel 11 nicht aneinander an, sie lassen
zwischen sich einen Freiraum, der mit der Stirnfläche 10 zusammenfällt.
Bei einer Schraube mit einem Kopfdurchmesser von 14 mm und einem
Schaftdurchmesser von 5,3 mm (für ein zu rollendes Gewinde von 6 mm)
liegt die Höhe der Pyramiden 3 bzw. der Kegel 11 etwa im Be
reich von 0,3 bis 0,5 mm. Dabei ergibt sich ein bevorzugter Spitzenwin
kel für die Pyramiden bzw. die Kegel von etwa 120°.
Claims (6)
1. Selbstsicherndes Befestigungselement, z. B. Schraube oder Mutter,
dessen mit einem Bauteil zusammenwirkende Stirnfläche (10) eine
Anzahl von noppenartigen Vorsprüngen aufweist, die über die Stirn
fläche (10) sowohl in Radial- als auch in Umfangsrichtung verteilt
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge als Pyramiden (3)
mit weniger als 1 mm Höhe ausgebildet sind, die jeweils in dem
Bauteil zugewandte, in einer Ebene parallel zur Stirnfläche (10)
liegende Spitzen (4) auslaufen und einen Winkel von mindestens 90°
einschließen.
2. Selbstsicherndes Befestigungselement, z. B. Schraube oder Mutter,
dessen mit einem Bauteil zusammenwirkende Stirnfläche (10) eine
Anzahl von noppenartigen Vorsprüngen aufweist, die über die Stirn
fläche (10) sowohl in Radial- als auch in Umfangsrichtung verteilt
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge als Kegel (11) mit
weniger als 1 mm Höhe ausgebildet sind, die jeweils in dem Bauteil
zugewandte, in einer Ebene parallel zur Stirnfläche liegende Spitzen
(12) mit mindestens 90° Kegelwinkel auslaufen.
3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Vorsprünge (3, 11) über die Stirnfläche (10) gleichmäßig
verteilt sind.
4. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (3) mit ihren Grundflächen
aneinander anstoßen.
5. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden
Vorsprünge (3, 11) zueinander radial versetzt angeordnet sind.
6. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Vorsprüngen (3) nicht rota
tionssymmetrisch angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914137020 DE4137020C2 (de) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Selbstsicherndes Befestigungselement, z. B. Schraube oder Mutter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914137020 DE4137020C2 (de) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Selbstsicherndes Befestigungselement, z. B. Schraube oder Mutter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4137020A1 true DE4137020A1 (de) | 1993-05-13 |
DE4137020C2 DE4137020C2 (de) | 1994-09-08 |
Family
ID=6444516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914137020 Expired - Lifetime DE4137020C2 (de) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Selbstsicherndes Befestigungselement, z. B. Schraube oder Mutter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4137020C2 (de) |
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- 1991-11-11 DE DE19914137020 patent/DE4137020C2/de not_active Expired - Lifetime
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US9175715B2 (en) * | 2011-07-21 | 2015-11-03 | Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg | Functional element having features providing security against rotation and also a component assembly consisting of the functional element and a sheet metal part |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4137020C2 (de) | 1994-09-08 |
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