DE584182C - Doppelmutter fuer zusaetzliche radiale Verriegelung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
9. OKTOBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47 a GRUPPE

Prager Eisen-Industrie-Gesellschaft in Prag*) Doppelmutter für zusätzliche radiale Verriegelung

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Juni 1931 ab

Die Erfindung bildet eine Doppelmutter für zusätzliche radiale Verriegelung· mit einer kegelig ausgesparten Außenmutter und einer mit biegsamen Klemmbacken versehenen Innenmutter, die aus einem starren Ringteil, einem Klemmteil und einem dazwischen befindlichen Verbindungsteil besteht, die mit namhafter Materialersparnis, außerordentlich gedrängter Bauweise sowie leichter Herstellungsmöglichkeit in Massenfabrikation eine überraschende Sicherung der Schraubenverbindung gegen Lockerung und dabei eine bisher nicht erreichte Schonung der Schraubengewinde gewährleistet.

Es sind bereits Schraubensicherungen bekanntgeworden, welche aus einer Innenmutter mit geschlitzten Klemmbacken und einer auf diese wirkenden, auf den Gewindebolzen aufgeschraubten Außenmutter bestehen. Bei diesen Schraubensicherungen mit axial geschlitzten Kiemmuttern mit kegeliger Aussparung der Stammutter ist der Klemmkegel an der Außenmutter oder Gegenmutter vorgesehen, die ihn aufnehmende kegelige Aussparung wird im gegenüberliegenden Teil gebildet. Grundsätzlich, wird dabei Kegelböschungswinkel und Klemmbackenquerschnitt so gestaltet, daß radiale Klemmung ohne axiale Versetzung! erfolgt. Zweckmäßig werden beide Teile in

■30 loser Kupplung gemeinsam angezogen bis zur Anlage am Werkstück und erst dann die Gegenmutter nachgezogen. In bekannter Weise wird durch parallele Schlitzführung die Herstellung vereinfacht, wobei die Schlitzung und die Federung des Kegels als Klemmbacke erleichtert wird.

Keine dieser bekannten Schraubensicherungen erreicht jedoch wie die Erfindung, daß bei belasteter und angezogener Schraubenverbindung alle Gewindegänge der beiden Muttern mit allen Tragflanken an die Tragflanken des Gewindebolzens anliegen.

Dies wird dadurch erreicht, daß der Verbindungsteil der Klemmbacken so ausgebildet ist, daß sich der Klemmteil durch Anziehen der Außenmutter gegen die Innenmutter, in bezug auf den starren Ringteil der Innenmutter und in bezug auf die Lage des mittleren axialen Klemmbackenquerschnittes vor dem Anziehen, im wesentlichen parallel zu den Gewindetragflanken verschiebt.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung für Schrauben mit Whitworth- Gewinden dargestellt.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt durch die Schraubensicherung in festgezogenem Zustande.

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Innenmutter.

In den Fig. 3 und 5 sind die Außenmutter und die Innenmutter gesondert je in einem Längsschnitt dargestellt.

Fig. 4 zeigt eine Unteransicht einer Hälfte der Außenmutter.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Bedfich Rosenbaum in Prag.

Die Fig, 6, 7 und 8 sind Längsschnitte der Schraubenverbindung in den drei wichtigsten Funktionslagen der Muttern. Fig. 6 zeigt die Schraubenverbindung unbelastet und nicht mit dem Schlüssel angezogen. Fig. 7 zeigt die Schraubenverbindung belastet und nicht angezogen. Fig. 8 stellt die Schraubenverbindung im belasteten Zustand mit angezogenen Muttern dar.

Fig. 9 dient zur Veranschaulichung der beim Anziehen der Schraubensicherung auftretenden Deformation.

Zunächst sei vom reinen Konstruktionsstandpunkt aus die Bauweise der einzelnen Ausführungsbeispiele beschrieben.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 die Schraube, mit 2 die Außenmutter und mit 3 die Innenmutter bezeichnet. 4 sind die Außenflanken und S die Innenflanken der Gewinde der Schraube. Die Innenmutter 3 besteht aus einem Ringkörper 8 und einem mit diesem aus einem Stück hergestellten nachgiebigen Ansatzkörper 9. Der Ringkörper 8 besitzt sechs Schlüsselflächen. Der Ansatzkörper 9 verjüngt sich, vom Ringkörper 8 ausgehend, und wird bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel von zwei Kegelstumpfflächen Z₁, /o umgrenzt, deren Scheitelwinkel α und β sind. Die Fläche, welche durch die Erzeugende a_v O₁ des Kegelstumpfes Z₁ gebildet wird, ist die Anlagefläche der Innenmutter. Der Ansatzkörper 9 der Innenmutter ist mit Schlitzen 11, 12 versehen, die in an sich bekannter Weise zueinander parallel und senkrecht zu den gegenüberliegenden Schlüsselflächen verlaufen. Die gegenseitige Anordnung und Dimens'ionierung der Schlitze mit Angabe der dadurch für das System bedingten Vorteile wird an anderer Stelle erläutert. Die Außenmutter (Fig. 3) besitzt bei vorliegendem Ausführungsbeispiel die gleiche Schlüsselweite wie die Innenmutter, ihre HoIIeZf₁ ist größer als die Höhe H₂ des Ringkörpers der Innenmutter. Ihre Umfläche ist ebenfalls mit sechs Schlüsselflächen versehen. Die Außenmutter 2 besitzt, verglichen mit den üblichen Ausführungen, eine sehr geringe Gewindehöhe (ungefähr nur 2λ/₂ Gewindegänge), welche jedoch zum gehörigen Anziehen vollkommen genügen. Diese kleine Gesamtgewindehöhe der Außenmutter ermöglicht sehr gut das Ausgleichen einer allfälligen Exzentrizität der kegeligen Berührungsflächen. Eine solche Exzentrizität kann bei Massenherstellung leicht eintreten, wenn die Anlageflächen der beiden Muttern nicht genau mit der Gewindeachse konzentrisch liegen.

Die Außenmutter ist gerade infolge ihrer geringen Gewindehöhe außerordentlich geeignet, solche Exzentrizitäten der kegelförmigen Flächen dadurch auszugleichen, daß sie sich über das Schraubengewinde seitlich verschiebt, ohne daß sich dadurch die Berührungsfläche erheblich verringert, also ungefähr so, wie wenn sie sich über drei konzenirische Kegelflächen, welche die entsprechenden Tragflanken des Schraubengewindes berühren, verschieben würde.

Im Innern der Außenmutter befindet sich eine konische Ausnehmung, deren Kegelfläche bei diesem Ausführungsbeispiel mit der Kegelfläche/3 der Innenmutter übereinstimmt. Die Kegelstumpffläche, die durch die Erzeugende C₁, d_±' gegeben ist, bildet die Gegenfläche /₄ der Außenmutter. Die Gegenfläche verläuft stetig über das Gewinde der Außenmutter. Die Gegenfläche f_i ist so dimensioniert, daß sie im belasteten Zustand bei mit dem Schlüssel festgezogener Schraubenverbindung (Fig. 8) die Anlagefläche/₃ der Innenmutter überragt, um das Entstehen gefährlicher Kantenspannungen in der Außenmutter zu vermeiden.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Klemmbacken ι S, 18 der Innenmutter. im Längsschnitt annähernd als Körper gleicher Biegungsfestigkeit ausgestaltet und an ihren Kopfenden so schwach ausgebildet sind, als dies ohne Erzeugungsschwierigkeiten möglich ist. Zweck dieser Anordnung ist, daß beim Anziehen der Schraubenverbindung zwecks Vermeidung von Brüchen die Deformation der Backen ihrer Länge nach regelmäßig verteilt wird und beim Anziehen der Sicherung das Einpressen der Backen in die Gewinde der Schraubensicherung mit geringstem Kraftaufwand gewährleistet wird.

Die Erzielung eines bedeutenden Sicherungsmomentes wird dadurch ermöglicht, daß der Kegel der Außenmutter sich bis. in die 'Gewindezone fortsetzt und daß dabei gleichzeitig die Klemmbacken am äußeren Ende möglichst schwach ausgebildet sind. Die Außenmutter ist derart durch die kegelförmige Aushöhlung gegen die Aufweitung durch die Anziehungskraft möglichst wenig geschwächt, und die Klemmbacken wieder können, da sie am äußeren Ende sehr dünn sind, beim Anziehen auf das Schraubengewinde vollkommen anliegen, und zwar sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung. Messungen ergaben, daß man ungefähr das doppelte Sicherungsmoment erzielen kann · als bei normalen Kronenmuttern mit Splint.

Gemäß der Erfindung ist die Umfläche des Klemmbackenkörpers annähernd gleicher Biegungsfestigkeit von zwei sich schneidenden Kegelflächen gebildet, die TangentialfLächen an dem Rotationskörper bilden, dessen Achse mit der Schraubenachse zusammenfällt und dessen Erzeugende eine kubische Parabel ist. Bei allen Ausführungsbeispielen erstreckt

sich, vorteilhafterweise die Auflagefläche/₄ der Außenmutter, mit der diese auf der Innenmutter sitzt, bis zur Gewindezone der Schraubenverbindung oder bis in die Gewindezone hinein. ■

Wenn nämlich, in der Außenmutter die übliche Absetzung für das Gewinde ausgebildet wäre, müßte man zwischen derselben und der Innenmutter einen entsprechenden

to Spielraum lassen, um zu verhindern, daß zwischen dieser Absetzung und der Mutter nicht früher eine Berührung eintritt, als bis das genügende Anziehen an den kegelförmigen Berührungsflächen erreicht wird. Infolge dieses Spielraumes müßte das kegelförmige Ende der Innenmutter viel dicker ausgebildet sein als bei der oben angeführten Maßnahme gemäß der Erfindung. Ferner ist die Erzeugung der Außenmutter ohne die erwähnte Ab-Setzung einfacher und billiger und ihre Festigkeit gegen Aufweitung oder Zerreißen größer. Die Vermeidung der Absetzung ermöglicht es, die Starke der Backen am Backenende auf ein so geringes Maß zu beschränken, daß noch

ein Gewinde eingeschnitten werden kann und dabei eine ununterbrochene scharfe Kante des Backenendes gewährleistet ist.

Die beim Belasten und Anziehen der Schraubenverbindung 'eintretenden Vorgänge werden an Hand der Fig. 6 bis 9 wie folgt erläutert.

Bei von Hand angezogener, aber unbelasteter Schraubensicherung nehmen die Außenmutter 2 und die Innenmutter 3 die aus Fig. 6 ersichtliche Lage ein. Der Schraubenbolzen liegt mit den inneren Gewindeflanken 5 an den äußeren Gewindeflanken 40 der Außenmutter an. Zwischen den äußeren Gewindeflanken 4 des Bolzens und den inneren Gewindeflanken 41 der Außenmutter ist ein Spielraum vorhanden, der der zulässigen Passung entspricht. Im Bereiche der Innenmutter liegen die äußeren Gewindeflanken 4 des Bolzens an den inneren Gewindeflanken 45 der Innenmutter an. Zwischen den inneren Gewindeflanken 5 und den äußeren Gewindeflanken 46 der Innenmutter befindet sich wieder der der zulässigen Passung· entsprechende Spielraum.

Bei belasteter Schraube und bloß von Hand angezogener Außenmutter (Fig. 7) liegt der Schraubenbolzen mit den inneren Gewindeflanken 5 sowohl auf die äußeren Gewindeflanken 40 der Außenmutter als auch auf die Außenflanken 46 der Außenmutter als auch auf die Außenflanken 46 der Innenmutter an, ohne daß längs aller Tragflanken gleiche Druckverteilung vorhanden sein muß.

Bei belastetem 'Schraubenbolzen und mit dem Schraubenschlüssel angezogener Außenmutter (Fig. 8) liegen die Tragflanken (Innenflanken 5) des Bolzens an den Außenflanken 40, 46 beider Muttern an, und zwar bei annähernd gleicher Druckverteilung.

Beim Festziehen der Schraubenverbindung mit dem Schlüssel wird die Gegenfläche/₄ der Außenmutter gegen die Innenmutter in Richtung der Achse verschoben und übt auf die Anlagefläche /_B der Innenmutter einen Druck aus. Hierdurch wird der die Klemmbacken bildende Ansatzkörper 9 deformiert. Erfindungsgemäß sind die Klemmbacken der Innenmutter derart ausgebildet, daß sie infolge der erwähnten Deformation unter der Wirkung der Außenmutter während ihres Verbiegens zum Eingriff in das Schraubengewinde sich mit ihrem Klemmgewinde annähernd parallel zu den Tragflanken des Gewindes verschieben, wobei ihre neutrale Biegungsfaser senkrecht zu den Tragflariken verläuft. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß beim Festziehen der Muttern gegeneinander solche vorerwählte Veränderungen der Gewindepassungen eintreten, daß alle Gewindegänge der beiden Muttern mit ihren Tragflanken an die Tragflanken des Gewindebolzens zum Anliegen gebracht werden können.

Zum genauen theoretischen Verständnis der beim Anziehen der Schraubenverbindung eintretenden Vorgänge sei an der Hand der Fig. 9 noch folgendes ausgeführt.

Mit i-1', 2-2', 3-3', 4-4' sind die in der Richtung vom schwachen Kopfende der Klemmbacke gegen den Fuß der Klemmbacke zu sich ergebenden charakteristischen Querschnitte der Klemmbacken bezeichnet.

Wenn man die äußere Mutter anzieht, beginnen die Klemmbacken zuerst sich im Querschnitt 3-3' (und teilweise im Querschnitt 4-4') zu biegen, indem sie sich annähernd um den neutralen Punkte drehen. Sobald das erste Gewinde der Backe auf dem Bolzengewinde anliegt, beginnen sich bei weiterem Anziehen die Backen im Querschnitt 2-2' durchzubiegen, und zwar unter dem Einfluß des Druckes der äußeren Mutter, welche nunmehr auf die Backen an der Berührungskante beider Kegel einwirkt. Die Durchbiegung im Querschnitt 2-2' hört auf in dem Augenblick, wo die Backen auch mit beiden Flanken am BoI-zengewinde voll aufliegen. Dabei hat sich schon der von der äußeren Mutter auf die Klemmbacken ausgeübte Druck auf die ganze Berührungsfläche der Kegel aufgeteilt, und das Anziehen der äußeren Mutter ist beendet.

Mit abcd ist näherungsweise der Verlauf der neutralen Faser in der Klemmhacke beim Beginn des Anziehens der Schraubenverbindung bezeichnet. Während des Festziehens der Schraubenverbindung geht die neutrale Fasernschicht aus der Lage a-b-c-d in die Lage a'-b', c-d über, wobei b-c und b'-c di-

vergierend durch den Punkte gehen. Die Entfernungb-b' entspricht dem Spielraums zwischen den Gewinden der inneren Mutter und dem Schraubengewinde, parallel gemessen mit der inneren Flanke des Schraubengewindes. Bei Gewinden van einem Scheitelwinkel von 60° ist diese Entfernung gleichzeitig auch dem axialen Spielraum zwischen den Gewinden gleich. Die Entfernung b-b' bildet die Seite eines gleichseitigen Dreiecks, dessen eine Seite s parallel zur Achse der Schraube ist. Daraus geht hervor, daß der PunktS nach Verschiebung in die Lagen' sich in Richtung der Schraubenachse um

— von seiner ursprünglichen Lage gesenkt

hat. Weiter geht hervor, daß sich durch diese Biegung der Backen die Innenmutter in ihrem vom Ringkörper 8 nach oben gelegenen Teil um— verkürzt hat.

Gemäß Fig. 9 verschiebt sich also der Teila-δ der neutralen Faser parallel zu sich selbst in die Lage a'-b', wobei die Richtung a-a' bzw. b-b' parallel zur Tragflanke des Gewindes verläuft. Dadurch wird ein sattes Anliegen der KLeirungewinde an die entsprechenden Gewinde des Schraubenbolzens erzielt.

Dies findet erfindungsgemäß dadurch statt, daß der Klemmbackenkörper an dem Übergang zwischen starrem Ringteil und Verbindungsteil im Durchmesser größer ist als am Übergang zwischen Verbindungsteil und Klemmteil und die zur Auflage der Außenmutter auf der Innenmutter vorgesehene Fläche bis in das Gewinde reicht. Durch diese Anordnung werden folgende Vorteile, erzielt:

Es wird infolge Weiterführung der Fläche /₄ bis in das Gewinde und Vermeidung der; sonst vorgesehenen Absetzung jede unzulässige Schwächung der Außenmutter vermieden. Durch den dabei sich ergebenden geringen Durchmesser der Klemmbacken am oberen Ende wird die Biegefähigkeit der Backen und dadurch das Sicherungsmoment der Schraubensicherung erhöht und durch Vermeidung der Absetzung die Erzeugung der Muttern vereinfacht und infolge Vermeidung teurer Messer und Fräser verbilligt.

Bei den bekannten Konstruktionen von Schraubensicherungen mit geschlitzter Klemmmutter und auf diese wirkender Außenmutter verschiebt sich die neutrale Fasernschicht nicht parallel zur Tragfianke, sondern wesentlich senkrecht zur Richtung der Gewindeachse. Bei diesen "Konstruktionen stehen daher der Verschiebung der Innenmutter die Innenflanken des Schraubenbolzens im Wege. Dadurch muß auch eine Bewegung der Innenmutter nach abwärts stattfinden. Bei den bekannten derartigen Schraubensicherungein liegen daher zwar die Klemmgewinde der Innenmutter an den Gewinden des Schraubenbolzens an, die Gewinde des Ringteiles der Innenmutter haben jedoch gegenüber den Gewinden des Schraubenbolzens nach oben und unten Spiel.

Die beim Festziehen der Muttern der vorliegenden Schraubensicherung über die ganze Länge erzielten vorerwähnten Gewindepassungen verteilen sich also auf folgende vier Zonen:

i. eine Zone A (Fig. 1 und 9), in der das Außengewinde der Außenmutter 2 an den inneren Gewindeflanken 5 der Schraube anliegt;

■ 2. eine Zone B, in der das Gewinde der Innenmutter 3 sich gegen beide Gewindeflanken 4, 5 der Schraube anpreßt;

3. eine dritte Zone C, in der zufolge Deformation der Innenmutter ein Anlegen des Gewindes der Innenmutter an die Gewindeflanken der Schrauben ohne besondere Verklemmung erfolgt;

4. eine vierte ZoneZ>, in welcher infolge der durch die Deformation entstehenden Verkürzung der Innenmutter rein Anlegen des Gewindes der Innenmutter an die inneren' Gewindeflanken 5 der Schraube bewirkt wird. Dieses Anlegen findet ohne Abheben der Innenmutter von ihrer Unterlage statt, da sich die Innenmutter bloß in ihrem vom, Ringkörper 8 nach oben gelegenen Teil verkürzt.

B ei Whitworüi-Gewinden mi,t !einem Scheitelwinkel von 55⁰ verkürzt sich gleichfalls durch Anziehen der Backen die Innenmutter um die Hälfte des axialen Spielraumes zwischen den Gewinden, wobei jedoch der Scheitelwinkel des Kegels der Backen um einen 'entsprechenden Wert kleiner sein sollte, damit man eine senkrechte Richtung der neutralen Faser b-c zu der Tragflanke des Gewindes erzielt.

Die beschriebene Maßnahme der Verkürzung der Innenmutter durch bloßes Abbiegen der Backen ist zwar theoretisch richtig. In der Praxis kann es aber vorkommen, daß bei ungenauer Konstruktion und Herstellung der Backen dieselben nicht die technisch richtige Form haben und demzufolge nach beendetem Abbiegen der Backen noch in der Zone Z> zwischen den Tragflanken 'ein kleiner Zwischenraum bleibt. Ferner ist nicht außer acht zu lassen, daß. das Anziehen der Außenmutter in den Tragflanken derselben ema bedeutende Belastung hervorruft, wogegen die Tragflanken der Zone D bloß an die Tragflanken der Schraube anliegen könnten.

Um einen solchen nach beendetem Ab-

biegen der Backen noch verbliebenen Spielraum beseitigen und die Gewinde der Zone C und Z> voll belasten zu können, ist zwischen den Zonen B und C ein stauchbarer Querschnitt ^₁₀ vorgesehen, dessen Druckfestigkeit in der Richtung der Schraubenachse

1. kleiner ist als die Tragfestigkeit der Gewinde der Zone A und B und

2. zur Zugfestigkeit der Schraube im gleichen Verhältnis steht wie die Nutzlänge der Gewinde der Zonen A und B zu der Nutzlänge der Gewinde beider Muttern.

Der Querschnitt q₁₀ beginnt sich nämlich zu stauchen, wenn seine Belastung die Fließgrenze des Materials erreicht. Von dem Augenblick an beginnt auch — mit der steigenden Belastung der Schraube — die Belastung der Gewinde der Zonen C und D zu steigen, und wenn schließlich, die Belastung der Schraube die Fließgrenze des Schraubenmaterials erreicht, ist die spezifische Belastung der Gewinde der Zonen C und D gleich der spezifischen Belastung der Gewinde der Zonen A und B. Die Belastung der Schraube bis zur Fließgrenze des Materials kann man wohl als die höchste Nutzbelastung betrachten, und da erst bei dieser Belastung ein Ausgleich in den Gewindedrücken der Außen- und Innenmutter stattfindet, wird durch die oben beschriebene Maßnahme die höchstmögliche Tragfähigkeit der Gewinde erreicht, oder umgekehrt kann man dadurch die niedrigste gesamte Gewindehöhe beider Muttern erreichen. Da . infolge der übrigen Maßnahmen und praktischen Gründe der stauchbare Querschnitt ungefähr in der Mitte der Gesamthöhe beider Muttern fällt, und da gewöhnlich die Außen- und Innenmutter sowie auch die Schraube aus Material von derselben Festigkeit 'erzeugt werden, wird bei normalen Muttern- und Schraubenerzeugnissen der Querschnitt ^₁₀ ungefähr gleich einer Hälfte des Schraubenkernquerschnittes gehalten.

4-5 Die Größe des stauchbaren Querschnittes q_i0 wird für die einzelnen normalisierten Typengrößen der vorliegenden Schraubensicherung wie folgt ermittelt:

Zunächst seien folgende Bezeichnungen 'eingeführt:

q₁₀ stauchbarer Querschnitt,

q_s Kernquerschnitt der

Schraube,
A + B + C + D gesamte Mutternhöhe (H),

A -\- B halbe gesamte , Muttern-

höhe (f),

Cd Druckfestigkeit des Schraubenmaterials,

σ. Zugfestigkeit des Schraubenmaterials.

Gemäß⁷ Anspruch 9 bestehen folgende Gleichungen:

(1)

(2)

(3)

(A+B + C+D)

ferner gilt:

Aus den Gleichungen (1) bis (3) folgt:
_ q_s-a_r(A+B) _ &·σ_τ

somit

(A + B+C + D)

(4)

Die Festigkeit der Außenmutter gegen Aufweitung ist absichtlich geringer gewählt als jene ihrer Gewinde. Zum vollkommenen Anziehen genügt es zwar, die .Außenmutter nach ihrem Aufliegen auf die Innenmutter um 60 bis 120° zu drehen, die Sicherheit der Schraubenverbindung wird jedoch keineswegs gefährdet, wenn man die Außenmutter um mehr als 7 20°, also mehr als zweimal herumdreht. Bis zu einem Winkel von 48 o° nämlich weitet sich die Außenmutter, jedoch ohne zu reißen, und dann erst tritt die Deformation der Gewinde ein. Es besteht also nicht einmail bei einer sehr unfachlichen Handhabung eine Gefahr.

Aus theoretischen Studien und praktischen Versuchen des Erfinders hat sich ergeben, daß die Druckverteilung über die einzelnen Gewinde bei vorliegender Doppelmutter weitaus günstiger ist als bei einer gewöhnlichen Mutter und ein gefährlicher Querschnitt, wie er in den ersten innersten 'Gewiindegängen einer gewöhnlichen Mutter, also knapp über dem geklemmten Gegenstand auftritt, bei der vorliegenden Mutter überhaupt nicht besteht.

Zu den im vorstehenden 'entwickelten theoretischen Erläuterungen sei hinzugefügt, daß die Erklärung der Backendeformation mit Hilfe der neutralen Linie Orb-c-d nur annähernd der Wirklichkeit entspricht. Die einzelnen Backen biegen sich wie an einem Ende in den festen Teil der inneren Mutter eingespannte Träger durch, welche Träger an dem anderen Ende an die Schraube anliegen und in der Mitte durch den Druck der äußeren Mutter belastet werden. Die Gerade b'-C ist also, genau genommen, keine Gerade, sondern eine Kurve dritten Grades mit zwei Inflektionspunkten. Weiter -entsteht noch eine kleine Abweichung von der auf theoretischem Wege klargelegten Wirkungsweise der Backen dadurch, daß. dieselben im Querschnitt nicht rechteckig, sondern kreisringförmig ausgebildet sind. Es genügt,

wenn die Gerade b-c mit der Tragflanke des Gewindes einen Winkel um etwas-kleiner als 90⁰ einschließt, damit dann durch das Anziehen der Backen die Höhe der Mutter um s

den verlangten Betrag von — verkleinert wird.

Es wurde gefunden, daß folgende Beziehungen zwischen den wichtigsten Dimensionen der Schraubensicherung bestehen müssen, um das Optimum der angestrebten Wirkungen zu erzielen.

Der Scheitelwinkel α der kegelförmigen Anlagefläche der Innenmutter ist in den Grenzen zwischen 45 bis 6o° gelegen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der günstigste Wert für diesen Winkel S²¹Iz"- Der Scheitelwinkel β der zwischen Anlagefläche und dem Ringkörper 8 befindlichen Übergangsfläche ist vorteilhaft in den Grenzen zwischen 15 bis 45⁰ gelegen; sein günstigster Wert beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 30⁰.

Der Durchmesserd_L des am Kopfende der Klemmbacken umschriebenen Kreises ist annähernd gleich 1,05 des nominalen Gewindedurchmessers d; die Höhen der zwei Kegelflächen der Klemmbacken sind annähernd gleich.

Erfmdungsgemäß wird die Anordnung der Schlitze derart gewählt, daß die Entfernung der Außenflächen der Parallelschlitze der Klemmbacken ungefähr gleich ist dem kleinen Gewindedurchmesser von Schraube und Mutter.

Die Entfernung der Mittellinien u,u der Schlitze 11, 12 wird vorteilhafterweise mit dem Werte 0,7 d und die Breite der Schlitze mit ο, ι 5 d angenommen, wobei d den Durchmesser der Schraube bedeutet. Wie aus den Fig. 2, 6, 7 und 8 ersichtlich, ist die Breite der Schlitze 11 und 12 außerordentlich groß, wodurch man noch weitere Vorteile erzielt. Es wird dadurch die Backenbreite verkleinert, die Biegsamkeit der Backen erhöht und die Erreichung der erforderlichen Größe des Querschnittes q₁₀ sichergestellt.

Daneben treten durch die besondere Anordnung und Dimensionierung der Schlitze folgende für die Praxis wichtige Wirkungen ein:

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß man in den Klemmbacken t um den Querschnitt v-w biegsame Teile r, welche sich unter dem Druck der Außenmutter leicht abbiegen können, und einen dazwischenliegenden Ringteil unterscheiden kann, der dem Druck der Außenmutter nicht nachgibt. Dagegen kann man die ganze Breite der Klemmbacken P gegen den Druck der Außenmutter als widerstandsfähig betrachten.

Es gibt also zwischen den widerstandsfähigen Teilen der Backen breite Zwischenräume, welche dem Druck der äußeren Mutter teilweise keinen Widerstand (Schützern) und teilweise nur einen sehr geringen Widerstand (Teile r) entgegensetzen. An dem Schnittkreis K der beiden Kegelflächen gemessen, sind diese Zwischenräume durch Umfangslängen gegeben, die den Winkeln (m-\-ITi₁) entsprechen. Die starren Teile der Klemmbacken sind durch Umfangsbreiten gegeben, die dem WmICeIs₁ bzw. S₂ entsprechen. Die Umfangslängen des Kreises K, die dem Winkel (Jn-^m₁) entsprechen, betragen annähernd die Hälfte der Längen, die dem Winkel J₁ und etwas mehr als die Hälfte der Längen, die dem Winkel S₂ 'entsprechen.

Die genannten Zwischenräume haben zur Folge, daß sich die Außenmutter während des Anziehens so deformiert, daß ihre Kegelfläche annähernd eine oktogonale Form annimmt. Infolge dieses Eindringens der Außenmutter zwischen die Klemmbacken kann man durch das Anziehen der Außenmutter ein noch genügendes Anziehungsmoment auf die Innenmutter übertragen, wodurch ein bequemes Nachziehen der Mutter in der Praxis ermöglicht wird.

Es wurde festgestellt, daß das Drehmoment, das mit Hilfe der beschriebenen Deformation der Außenmutter auf die Innenmutter übertragen wird, fast zweimal so groß ist als jenes, welches bloß durch die Reibung an den Anlageflächen übertragen werden kann. Das Verhältnis der dem Winkel m_t~\-m₂ entsprechenden Umfangslängen auf dem Kreis K. zu jenem, welches dem WmICeIs₁ bzw. S₂ entspricht, wird so gewählt, daß man, wenn die Schraube nur durch die Außenmutter angezogen wird, auf dieselbe nicht mehr als nur die zulässige Beanspruchung übertragen kann. Mit der steigenden Belastung steigt nämlich auch die Reibung der Innenmutter an dem geklemmten Gegenstande, so daß dieselbe aufhört sich zu drehen, sobald die Grenze der zulässigen Schraubenspannung erreicht wird. Auf diese Weise erreicht man gegenüber anderen Systemen den Vorteil, daß man die Schraube durch übermäßiges Anziehen nicht beschädigen oder sogar zerreißen kann.

Weiter wird infolge der Deformation der Außenmutter eine weit mehr gegen Losdrehen widerstandsfähige Verbindung erreicht, als dies nur durch bloße Reibung an den Auflageflächen der Fall wäre.

Es wurde festgestellt, daß es am vorteilhaftesten ist, die dem Winkel In₁ -j- tn entsprechende Bogenlänge ungefähr halb so groß zu halten als die Länge/ die dem Winkel S₁ bzw. S₂ entspricht. Mit einer kleineren, dem

Winkel m-\-tn_x entsprechenden Bogenlänge könnte man nämlich von der Außenmutter auf die Innenmutter kein hinreichendes Anziehungsmoment übertragen, und ein Vergrößern dieser Länge würde schon einerseits für die Tragfestigkeit der Mutterngewinde von Nachteil sein und anderseits eine zu große Dielformation der Außenmutter verursachen.
Durch Versuche wurde weiter festgestellt,

to daß geringste Bauhöhe der Sicherung in Verbindung mit ausreichender Tragfähigkeit der Gewinde erreicht wird, .wenn bei einem Schraubendurchmesser d im wesentlichen die Auflagefläche/₄ einen kleinsten Durchmesser von d_± = 1,05 d und eine axiale Höhe von ungefähr 0,175 d- besitzt, wobei die Höhe der Außenmutter Zf₁ = 0,7 bis 0,5^, die Höhe H₂ des starren Ringteiles der Innenmutter 0,4 bis o,2 d und die Höhe H₃ der Klemmbacken der Innenmutter 0,3 5 d beträgt.

Die wichtigsten Vorteile der Schraubensicherung gemäß der Erfindung sind folgende :

Mit dem geringsten Materialaufwand und geringsten Platzbedarf läßt sich eine Schraubensicherung mit überraschend erhöhter Sicherungswirkung und bisher nicht erreichter Schonung des Schraubenmaterials erzielen. Die Schraubensicherung lockert sich bei schwerster, selbst stoßartiger Beanspruchung nicht, sie kann mit größter Sicherheit an Stelle von weit kostspieligeren Schrauben.-sicherungen verwendet werden. Die Schraubensicherung schützt in einer bisher nicht erreichten 'Weise das Schraubengewinde vor Abnutzung, was' bei dem großen Verbrauch an Schrauben wirtschaftlich von besonderer Bedeutung ist. Dort, wo es nötig ist, die Mutter von Zeit zu Zeit anzuziehen, genügt es, bloß die Außenmutter allein mit dem Schlüssel anzuziehen, da sich die Innenmutter mit der Außenmutter so lange mitbewegt, bis sie festsitzt. Sie schützt aber gleichzeitig auch die Schraube vor Beschädigung durch allzu starkes Anziehen. Wenn nämlich nur durch die Außenmutter angezogen wird, kann durch die Innenmutter keine größere als nur die zulässige Spannung auf die Schraube übertragen werden.

Die Schraubenbelastung ist in bisher nicht erreichter Weise vollständig gleichmäßig auf die Gewinde beider Muttern verteilt, wobei die Erreichung dieses einzigartigen Effektes durch die im vorstehenden wiedergegebenen Bemessungsregeln bei der Massenerzeugung sichergestellt ist. Hierbei sind alle Sicherungsvorkehrungen getroffen, daß sich etwaige Überbeanspruchungen nicht an unsichtbaren Teilen des Systems äußern und zu Unglücksfällen Veranlassung geben. Tritt Überbeanspruchung ein, so wird auch der prismatische Ring der Innenmutter infolge seiner geringen Höhe zur Deformation herangezogen, wodurch das Auftreten gefährlicher Spannungen im System verhindert wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Doppelmutter für zusätzliche radiale Verriegelung mit einer kegelig ausgesparten Außenmutter und einer mit biegsamen Klemmbacken versehenen Innenmutter, die aus einem starren Ringteil, einem Klemmteil und einem dazwischen befindlichen Verbindungsteil besteht, dadurch gekenn.-zeichnet, daß der Verbindungsteil (C) der Klemmbacken so ausgebildet ist, daß sich der Klemmteil (B) durch Anziehen der Außenmutter gegen die Innenmutter, in bezug auf den starren Ringteil (Z>) der Innenmutter und in bezug auf die Lage des mittleren axialen Klemmbackenquerschnittes vor dem Anziehen, im ■wesentlichen parallel zu den GewindetragfLanken verschiebt (Fig. 1).

2. Doppelmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmbackenkörper an dem Übergang (4-4') zwischen starrem Ringteil (D) und Verbindungsteil (C) im Durchmesser größer ist als am Übergang (2-2') zwischen Verbindungsteil (C) und Klemmteil (B) und die zur Auflage der Außenmutter auf der Innenmutter vorgesehene Fläche (/₄) bis in das Gewinde reicht (Fig. 9).

3. Doppelmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsquerschnitt (^₁₀) zwischen Klemmteil (B) und Verbindungsteil (C) der Klemmbacken zu der Fläche des Kernquerschnittes der .100 Schraube ungefähr im gleichen Verhältnis steht wie die Nutzlänge jener Gewinde beider Muttern, welche sich von diesem Übergangsquerschnitt (q₁₀) ab in der Richtung gegen das freie Ende der Schraube befinden, zu der Nutzlänge aller Gewinde beider Muttern, um mit Rücksicht auf die bei steigender Belastung eintretende Deformation des Materials eine günstige Verteilung der Gewindedrücke zu ermögliehen.

4. Doppelmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung der Außenflächen der Parallelschlitze (11, 12) der Klemmbacken ungefähr gleich ist dem kleinen Gewindedurchmesser von Schraube und Mutter.

5. Doppelmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erlangung einerseits der geringsten Bauhöhe und amderseits der größtmöglichen Tragfähigkeit und Widerstandsfähigkeit der einzelnen

Gewinde bei einem Scbxaubendurchmesser (d) im wesentlichen die Auflagefläche (/₄) einen kleinsten Durchmesser von dl— 1,05d und eine axiale Höhe (A) von ungefähr 0,17 ζ d besitzt, wobei die Höhe der Außenmutter/Z₁= ο,7 Hs ο,ζά, die Höhe (Zf₂) des starren Kingteiles der Innenmutter 0,4 bis 0,2 d und die Höhe (//3) der Klemmbacken der Innenmutter ^ beträgt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen