DE4429312C2

DE4429312C2 - Unterlegscheibe als Schraubsicherung für Schraubverbindungen

Info

Publication number: DE4429312C2
Application number: DE4429312A
Authority: DE
Inventors: Ernst-Ekkehard Encke; Helmut Dipl Ing Pfaff
Original assignee: Daimler Benz AG; Richard Bergner GmbH and Co
Current assignee: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE RICHARD BE
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1994-08-18
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2014-08-19
Also published as: DE4429312A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterlegscheibe als Schraubsicherung für Schraubverbindungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Als Schraubsicherung für Schraubverbindungen eingesetzte Unterlegscheiben der vorgenannten Art sind aus der DE 28 11 108 A1 bekannt und beidseitig über die volle Breite verzahnt ausgebildet, so daß allein durch die Form und die Anzahl der Zähne der bauteilseitig vorgesehenen symmetrischen Verzahnung, bezogen auf die jeweilige Spannkraft der Schraubverbindung, die Flächenpressung zwischen Bauteil und Unterlegscheibe, bzw. dieser zugeordneten Zähnen, bestimmt werden kann. Insoweit sind aber durchaus Grenzen gesetzt, sowohl hinsichtlich der Zahl der Zähne wie auch hinsichtlich des zu verwendenden Profils, so daß insbesondere bei Bauteilen mit besonders hoher Festigkeit die angestrebte Sicherung der Unterlegscheiben gegen Mitdrehen fallweise unbefriedigend sein kann.

Es ist desweiteren bekannt (DE-OS 14 00 872), Unterlegscheiben elastisch und gegen das jeweilige Bauteil konkav gewölbt auszubilden, und zwar mit gegenüber dem Schraubelement wesentlich vergrößertem Durchmesser und einer Verzahnung, die in Richtung gegen das Schraubelement einem radial inneren, vom Schraubelement überdeckten Bereich zugeordnet ist und die in Richtung auf das Bauteil durch am Außenumfang der Unterlegscheibe vorgesehene, gegen das Bauteil vorspringende Zähne gebildet ist und gebildet sein muß, da in Verbindung mit der Vorwölbung der Unterlegscheibe nur die angesprochenen Randbereiche in der Anfangsphase der Verschraubung gegen das Schraubelement bzw. gegen das Bauteil anliegen.

Für die Sicherung von Schraubverbindungen gegenüber Bauteilen mit besonders hoher Festigkeit ist eine derartige Unterlegscheibe nicht geeignet, schon aufgrund ihres den Durchmesser des Schraubelementes wesentlich überschreitenden Durchmessers.

Bei solchen zum Stand der Technik zählenden Unterlegscheiben mit in Richtung auf das Bauteil und das Schraubelement unterschiedlicher Gestaltung der Verzahnungsstruktur muß die Unterlegscheibe in Richtung auf die jeweils angestrebte Funktion gerichtet eingebaut werden. Um dem zu begegnen ist es aus der DE 32 12 811 C2 bekannt, die Unterlegscheibe in eine radial innere und eine radial äußere Zone zu unterteilen, die radial innere und die radial äußere Zone für beide Zonen jeweils nach beiden Seiten mit einer gleichen Verzahnungsstruktur zu versehen und die Abstützung der Unterlegscheibe gegen das als Mutter ausgebildete Schraubelement der einen Ringzone, nämlich der radial inneren Ringzone und gegen das Bauteil der radial äußeren Ringzone zuzuordnen. Hierdurch läßt sich zwar eine symmetrische Gestaltung der Unterlegscheibe und eine richtungsunabhängige Verwendung derselben ermöglichen, der Aufbau der Unterlegscheibe ist aber wesentlich komplizierter und die Aufteilung der Abstützung - radial innen, gegen die als Schraubelement ausgebildete Mutter und, in einem radial darüber hinausragenden, nicht gegen die Mutter abgestützten Bereich, also radial außen gegen das Bauteil - bedingt Biegebelastungen für die Unterlegscheibe und entsprechend den Hebelverhältnissen reduzierte Anpresskräfte der Unterlegscheibe gegen das Bauteil, was die Einsetzbarkeit einer solchen Schraubsicherung im Hinblick auf besonders harte Materialien einschränkt.

Durch die Erfindung soll demgegenüber eine Unterlegscheibe als Schraubsicherung für Schraubverbindungen der eingangs genannten Art geschaffen werden, mit der sich insbesondere auch gegenüber Bauteilen mit harten Oberflächen oder aus harten Materialien die angestrebte Schraubsicherung unter Verwendung üblicher Schraubelemente, wie üblicher Muttern, erreichen läßt, wobei sowohl ein Mitdrehen der Unterlegscheibe beim Anziehen der Schraubverbindung wie auch ein Lösen der Schraubverbindung durch dynamische Betriebskräfte mit Sicherheit vermieden werden soll.

Erreicht wird dies durch eine Gestaltung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1, wobei die Beschränkung der Verzahnung auf der dem Bauteil zugewandten Seite der Unterlegscheibe auf den äußeren Bereich ihrer radialen Breite dazu führt, daß bezogen auf gleiche Anpreßkräfte die Flächenpressung größer ist als bei über die volle Breite verzahnten Unterlegscheiben und daß insbesondere auch das jeweils erreichte Haltemoment größer ist, da der wirksame mittlere Radius durch die Beschränkung der Verzahnung auf den jeweils radial äußeren Bereich entsprechend vergrößert ist. Ohne Komplizierung des Aufbaus der Unterlegscheibe ist somit gegenüber konventionell gestalteten Unterlegscheiben ein verbreitertes Einsatzspektrum erreicht, wobei die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch zu keiner Verteuerung der jeweiligen Konstruktion führen.

Wie bekannte, mit unterschiedlicher Verzahnung auf beiden Seiten aufgebaute Unterlegscheiben hat zwar auch die erfindungsgemäße Unterlegscheibe den Nachteil, daß die Scheibe gerichtet eingebaut werden muß. Es ist dafür aber möglich, die Schraubsicherung auf spezielle Werkstoffe unter Materialhärten abzustimmen und zusätzlich auch Einfluß auf eine gezielte Auslegung des Losdrehmomentes zu nehmen. Der Nachteil des gerichteten Einbaus läßt sich im übrigen in einfacher Weise dadurch umgehen, daß die Unterlegscheibe mit dem jeweiligen Schraubelement, insbesondere einer Mutter verliersicher, zum Beispiel durch eine Rollverbindung, als Einheit gestaltet wird.

Ein besonders zweckmäßiger Einsatz derartiger Schraubsicherungen ist bei Radlagern, axialen Kegelrädern oder dergleichen gegeben, zum Beispiel in deren Verbindung zu keilverzahnten Wellen und Achsen, und es lassen sich gerade bei solchen Verbindungen gesonderte mechanische Formschlußsicherungen vermeiden, die in der Montage wie auch kostenmäßig zusätzlichen Aufwand bedeuten.

Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich, die bauteilseitig vorgesehene symmetrische Profilierung durch radial geradlinig oder bogenförmig verlaufende Zähne zu bilden.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das in perspektivischer, vereinfachter Darstellung eine Unterlegscheibe 1 zeigt, die in ihrem radial äußeren Bereich mit zur formschlüssigen Sicherung geeigneten Profilierungen versehen ist.

Im Ausführungsbeispiel ist die Profilierung auf der hier sichtbaren, bauteilseitigen Stirnseite 2 der Unterlegscheibe durch radiale, zahn- oder rippenartige Erhöhungen 3 gebildet, die sich radial und lediglich über den radial äußeren Teilbereich der Unterlegscheibe 1 erstrecken. Der radial innere Teilbereich ist ohne die angesprochenen Profilierungen oder Zähne 3 ausgebildet. Durch diese Anordnung der Verzahnung wird bei geringstmöglicher radialer Erstreckung ein möglichst hohes Losdrehmoment erreicht, wobei die Zähne 3 bevorzugt schneidenartig auslaufen können, um ein festes Eingraben auch in harten Materialien zu erreichen.

Die gegenüberliegende Stirnseite der Unterlegscheibe 1, die hier nur über den Pfeil 4 angedeutet ist, ist mit einer sägezahnartigen Verzahnung 5 versehen, wobei auch diese Sägezahnverzahnung sich lediglich über den radial äußeren Bereich erstreckend ausgebildet sein kann. Die Sägezähne sind bevorzugt so gestaltet, daß bezogen auf die Drehrichtung der Mutter beim Anziehen eine Drehrichtung 6 gegeben ist, bei der die nicht weiter dargestellte Mutter über die flache Flanke des jeweiligen Zahnes 5 gleitet. Bei Drehung der Mutter in Gegenrichtung, also entgegen dem Pfeil 6 ergibt sich dann praktisch ein Eingraben des Zahnes in die Mutter, mit der Folge, daß ein sehr hohes Losdrehmoment erforderlich ist und daß insbesondere auch dynamische Losdrehkräfte sicher abgefangen werden können, entsprechend drehfeste Fixierung der Unterlegscheibe 1 gegenüber dem hier nicht dargestellten jeweiligen Bauteil über die radial außen liegende, erfindungsgemäße Verzahnung 3 vorausgesetzt.

Durch die geschilderte Lösung wird eine besonders einfache Verdrehsicherung für Muttern und sonstige Schraubteile erreicht.

Claims

1. Unterlegscheibe als Schraubsicherung für Schraubverbindungen, bei denen die in sich starre Unterlegscheibe zwischen Schraubteil und nächstfolgendem Bauteil einspannbar ist und zur formschlüssigen Fixierung sowohl bauteil- wie auch schraubteilseitig mit einem erhabenen, zahnartigen Profil versehen ist, das bauteilseitig durch ein symmetrisches Zahnprofil und schraubteilseitig durch eine asymmetrische Sperrverzahnung gebildet ist, die als Sägezahnprofil für die Zähne jeweils eine gegen die Zahnspitze ansteigende Flanke und eine gegenüber dieser Flanke steiler abfallende Flanke aufweist und bei der die Erstreckungsrichtung der jeweils gegen die Zahnspitze ansteigenden Flanke der Drehrichtung des Schraubteils beim Anziehen entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem symmetrischen Zahnprofil (3) versehene, dem Bauteil zugewandte Seite (2) der Unterlegscheibe (1) lediglich über den äußeren Bereich ihrer radialen Breite mit dem Zahnprofil (3) versehen ist.

2. Unterlegscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das symmetrische Zahnprofil (3) durch radial geradlinig oder bogenförmig verlaufende Zähne gebildet ist.

3. Unterlegscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubteil als Mutter ausgebildet ist.