DE673924C - Schraubensicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstsperrende Schraubensicherung mit harter Verzahnung an der Druckseite der Mutter, die sich beim Schraubenanzug im erheblich weicheren, zähen Werkstoff des Werkstückes sperrend verankert.

Es sind bereits Schraubensicherungen bekanntgeworden, bei welchen auf der Schrauben- bzw. Mutterdruckseite vorgesehene sägeartige Zähne beim Festziehen der Schraube oder Mutter gegen das darunterliegende Werkstück in dieses einschneiden. Diese älteren Sicherungsarten sind jedoch insofern nachteilig, als hier die sägeartigen Zähne bei ihrem Festziehen den Werkstoff des Werkstückes fortlaufend wegschaben,. d. h. von dem Werkstück abtrennen, und daher nicht oder nur wenig sperrend mit dem Werkstück zusammenwirken können. Die Zähne erzeugen also hier auf der Oberfläche des Werkstückes bestenfalls einen schwachen Grat, der der Mutter, bevor er für den nächstfolgenden Zahn ein Widerlager bildet, eine erhebliche rückläufige Bewegung gestattet.

Demgegenüber ist bei der Schraubensicherung nach der Erfindung die Zahnform der Mutter als Preßfprm der plastischen Verformbarkeit des Werkstückwerkstoffes im kalten Zustand derart angepaßt, daß beim.

Schraubenanzug gestauchte Gegenstände ohne Spanbildung aus dem Werkstück herausgepreßt werden.

Die Zahnsperren gemäß der Erfindung trennen oder schaben also bei ihrem Festziehen gegen das Werkstück keinen Werkstoff ab, sondern pressen ihn vielmehr aus der Werkstückoberfläche durch plastische Verformung in sperrenden Eingriff mit der Mutter oder Schraube. Auf diese Weise läßt sich zwischen den Zahnsperren auf der 4a Mutterdruckseite und den durch diese Sperren aus der Werkstückoberfläche aufgepreßten Ansätzen ein so enger Eingriff erzielen, daß jedes Spiel zwischen der Mutter 0. dgl. und dem Werkstück vermieden ist.

.Die Erfindung ist natürlich außer auf Muttern auch auf andere Befestigungsorgane, wie z. B. Kopfschrauben o. dgl., anwendbar, die mit einer harten Druckfläche gegen ein Werkstück aus weicherem Werkstoff festgezogen und in dieser Lage gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert werden sollen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung hervor.

Fig. ι zeigt eine mit einer Ausführungsform der neuen Sicherung ausgerüstete

normale Sechskantmutter in Seitenansicht: die gestrichelten Linien deuten die Lage eines Bolzenschaftes an, für den Fall, daß die Erfindung an einem Bolzenkopf zur Anwendung ~5 gelangt.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Unterseite der Mutter nach Fig. i.

Fig. 3 zeigt schematisch und in größerem Maßstabe einen Schnitt durch ein Sicherungsglied, das gerade mit der Oberfläche des Werkstückes in Eingriff kommt. Die Bewegungsrichtung des Sicherungsgliedes bzw. der Mutter ist durch einen Pfeil angedeutet.

Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Fig. 3 und läßt die Stellung erkennen, die die Sicherung der Mutter einnimmt, wenn diese fest gegen das Werkstück gezogen worden ist; aus dieser Abbildung geht deutlich hervor, so wie das Metall des Werkstückes weggedrückt wird und mit dem Widerlager an der Mutter in Eingriff kommt.

Fig. 5 zeigt einen mittleren Querschnitt

durch einen Bolzen längs der Linie 5-5 der Fig. i, und zwar nachdem der Bolzenkopf fest gegen das Arbeitsstück gezogen worden ist. Diese Abbildung zeigt, wie das Material des Werkstücks mit dem Widerlager am Bolzenkopf bzw. an der Mutter in Eingriff kommt.

Fig. 6 zeigt das Werkstück im Grundriß und läßt erkennen, wie die Oberfläche des - Werkstückes durch die Einwirkung der Sicherungen am Bolzenkopf bzw. an der Mutter verformt wird; die Stellung des Bolzenkopfes bzw. der Mutter ist mit gestrichelten Linien eingezeichnet.

Fig. 7 zeigt einen Teil einer Schraube in Seitenansicht, deren Kopf entsprechend der Ausbildung nach den Fig. 1 bis 5 Sicherungsglieder aufweist.

Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer normalen Sechskantschraube, die mit einer etwas anderen Sicherung versehen ist, teilweise im Schnitt. '

Fig. 9 zeigt einen Teil der Draufsicht auf die Unterseite der Mutter nach Fig. 8.

Die Fig. 10 und 11 zeigen, wie die Sicherungsteile an der Mutter nach den Fig. 9 und 10 hergestellt werden können; Fig. 10 veranschaulicht den Angriff eines Werkzeuges an der Oberfläche der Mutter, und Fig. 11 zeigt die Endstellung, die das Werkzeug einnimmt, nachdem es in die Oberfläche der Mutter eingetrieben worden ist, um auf diese Weise ein Sicherungsglied zu erzeugen.

Fig. 12 zeigt eine normale Mutter in Seitenansicht, die mit einer etwas anderen Sicherungseinrichtung ausgestattet ist.
Fig. 13 zeigt einen Teil der Draufsicht auf die Unterseite der Mutter nach Fig. 12.

Die Fig. 14 und 15 zeigen aufeinanderfolgende Stellungen der Klemmteile der Mutter nach den Fig. 12 und 13 während des Klemmvorganges.

Fig. 16 zeigt einen Schraubenkopf mit einer Sicherung, die aus Ansätzen besteht, die sich in axialer Richtung von der Klemmfläche des Schraubenkopfes aus erstrecken.

Fig. 17 zeigt eine Draufsicht im Schnitt nach der Linie 23-23 der Fig. 16.

Fig. 18 ist ein Teilschnitt durch die Sicherung und zeigt, wie das Metall weggedrückt wird und den Schraubenkopf nach Fig. iö gegen Rückbewegung sichert.

Fig. 19 zeigt ein Werkstück, gegen das der Schraubenkopf nach Fig. 16 angezogen worden ist, im Grundriß; der Schraubenkopf ist fortgelassen, da er andernfalls diese Fläche verdecken würde. Die Stellung des 80 ■ Schraubenkopfes ist mit gestrichelten Linien angedeutet. .

Fig. 20 zeigt einen Schraubenkopf in Seitenansicht, der mit einer weiteren Abänderungsform der Sicherung versehen ist.

Fig. 21 stellt die Draufsicht des Schraubenkopfes nach Fig. 20 im Schnitt nach der Linie 27-27 der Fig. 20 dar.

Fig. 22 zeigt, wie die Sicherung des Schraubejikopfes nach Fig. 20 das Metall des Werkstückes beeinflußt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 6 ist das Befestigungsglied ganz allgemein mit 30 bezeichnet, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Form einer normalen Mutter bzw. eines Schraubenkopfes 32 besitzt. Die Klemmfläche 34 ist mit mehreren Sicherungen 36 versehen. Jede dieser Sicherungen 36 besteht bei dieser Ausführungsform aus einem Teil bzw. einem Vor- sprung 38 zum Wegdrücken des Metalls; dieser Vorsprung ragt über die Klemmfläche 34 hinaus. Jeder Vorsprung 38 wird von zwei Flächen 40 und 42 begrenzt. Die Fläche 40 sei als vordere Fläche und die Fläche 42 als die hintere Fläche bezeichnet. Das Befestigungsglied 30 wird in Richtung des in Fig. 3 eingezeichneten Pfeiles gedreht. Die Fläche 40 liegt also vor der hinteren Fläche 42. Die Fläche 40 ist gegenüber der Klemm- ,110 fläche 34 etwas geneigt und läuft in eine Widerlagerfläche 44 aus. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 5 erstreckt sich die Widerlagerfläche 44 bis in den Körper der Mutter 32. Die Flächen 40 und 44 verlaufen also in das Innere des Mutterkörpers, so daß eine Aussparung 46 gebildet wird, wie die Fig. 1 und 3 zeigen. Es wird hierauf besonders verwiesen, da in den noch weiter unten zu beschreibenden anderen Abbildungen Ausführungsformen dargestellt sind, die eine Widerlagerfläche aufweisen,

welche nicht in die Klemmfläche der Mutter eingreift.

Dadurch, daß die Widerlagerfläche 44 in den Mutterkörper hineinverlegt worden ist, kann ein festes Zusammenklemmen der Mutterfläche 34 mit der Oberfläche 48 eines Werkstückes 50 erreicht werden. Infolge der besonderen Ausbildung der Sicherung 36 kann jede der vorderen Flächen 40 einen Teil 52 der Werkstückoberfläche in die Aussparung 46 drücken und mit der Widerlagerfläche 44 in Eingriff bringen; gleichzeitig wird ein fester Klemmeingriff zwischen den Flächen 34 und 48 gewährleistet. Diese Wirkungsweise entsteht bei anderen Sicherungen ähnlicher Art nicht.

Außer diesem Klemmeingriff zwischen den Flächen 34 und 48 hat die vorbeschriebene Ausführungsform den Vorzug, daß der Sicherungs- bzw. Preßansatz 38 nicht zu sehen ist, wenn die Klemmfiäche 34 fest gegen die Fläche 48 gezogen worden ist. Die Mutter 32 hat also nach dem Anziehen des gleiche Aussehen wie die bisher verwendeten normalen Muttern.

Ein wesentliches Merkmal der neuen Sicherungsvorrichtung besteht darin, daß der Teil 52 des Materials des Werkstücks in wirksamen Eingriff mit der Widerlagerfläche 44 gebracht wird. Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, ist die Größe, Anordnung und Verteilung der Sicherung 36 derart, daß das Material an der Oberfläche 48 des Werkstoffs so verdrängt wird, daß es mit der entsprechenden Widerlagerfläche 44 zusammenwirkt. Hierin unterscheidet sich die Erfindung von den bekannten Sicherungen, bei welchen die Zähne, z.B. mehrere Sperrzähne, lediglich in die Oberfläche des Werkstückes eindringen und dabei möglicherweise eine kleine Gratbildung hervorrufen. Diese Grate kommen aber nicht mit einer Widerlagerfläche in Berührung, wie oben beschrieben worden ist. Infolgedessen ist bei den bekannten Sicherungen das Entstehen eines Spiels oder eines toten Ganges nicht vermieden, und selbst wenn die Grate hoch genug sind, um in gewissem Umfange eine Rückdrehung der Mutter zu verhindern, so haben doch schon die geringsten Erschütterungen oder Stöße ein Lockern der Mutter zur Folge, und zwar wegen des vorhandenen Spiels. Bei der Sicherung nach der Erfindung ist die Entstehung eines solchen Spiels oder toten Ganges mit Sicherheit verhindert, da der Teil 52 des Werkstückmaterials beim festen Anziehen der Mutter in unmittelbaren Eingriff mit der Widerlagerfläche 44 kommt.

D,ie Sicherung 36 ist über die Klemmfläche 34 so verteilt, daß die Vorsprünge 38 vollständig in das Material des Werkstückes eindringen können und das Werkstückmaterial 52 in die Aussparung 46 hineingedrückt wird, so daß es mit dem Widerlager 44 in Eingriff kommt; der endgültige Klemmeingriff zwisehen den Flächen 34 und 48 findet statt,. ohne daß dabei die Mutter oder der Gewindebolzen 54 übermäßig großen Spannungen und Beanspruchungen unterworfen wird. Es ist klar, daß, wenn das obenerwähnte Wegdrücken des Materials nur erreicht werden könnte, wenn die miteinander zusammenwirkenden Teile schädlichen Beanspruchungen und Spannungen unterworfen würden, die Sicherung nur geringen, wenn überhaupt einen Wert besitzen würde. Es besteht daher auch die Aufgabe, die Anordnung der Sicherungen 36 an die Klemmkraft anzupassen, der die Mutter bzw. Schraube unbedenklich ausgesetzt werden kann. Die auf die Mutter ausgeübte Anzugskraft wird auf den Sicherungsansatz 38 übertragen; die an jedem Ansatz wirkende Kraft genügt, um die Sicherung in der zuvor beschriebenen Weise zur Wirkung zu bringen.

Die Werkstückabschnitte 52 bilden starre und feste Widerlager bzw. Ansätze. Die Teile der Werkstückfläche, auf die die Vorsprünge 38 einwirken, werden also nicht von dem Werkstück getrennt bzw. abgeschert, sondern sie werden nur weggedrückt, ohne sich dabei von der Werkstückoberfläche abzutrennen. Auf diese Weise wird die Riegel kraft der Teile 52 gewahrt. In Fig. 6 ist ein Werkstück im Grundriß veranschaulicht, nachdem das Befestigungsglied bzw. die Mutter entfernt worden ist. Aus dieser Abbildung geht deutlich hervor, wie das Material weggedrückt und verschoben wird.

Soll die Sicherung gut wirksam sein, so müssen die Teile 38, die in das Metall des Werkstückes eingreifen und dieses wegdrücken, härter sein als das Werkstück. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Befestigungseinrichtung bzw. Mutter nach dem Anbringen der Sicherungen gehärtet wird.

In Fig. 5 ist die Anwendung der vorstehend beschriebenen Sicherung bei einem als Schraubenbolzen ausgebildeten Befestigungsglied 30" veranschaulicht, der aus einem Schaft 54 und einem Bolzenkopf 32 besteht.

Fig. 7 -zeigt eine Befestigungsschraube 30*. Die Klemmfläche 34* des kegelförmig ausgebildeten Schraubenkopfes 32* weist eine Anzahl von Sicherungsgliedern 36* auf, die hinsichtlich ihrer Bauart und Wirkungsweise den zuvor beschriebenen Sicherungen 36 entsprechen.

In den Fig. 8 und 9 sind Sicherungen einer etwas anderen Ausführungsform veranschaulicht, die das Bezugszeichen 36^C tragen. Diese Sicherungen 36^C sind an einem Befestigungs-

glied 3O^C vorgesehen, das in Form einer üblichen Mutter 3O^e ausgebildet ist. Die Mutter •wirkt mit dem Gewindebolzen 54^C und einem Werkstück 5o^c zusammen.
Die linke Hälfte der Sicherung 36* (Fig. 8) entspricht hinsichtlich ihrer Ausgestaltung und Wirkungsweise den zuvor beschriebenen Sicherungen 36. Der Unterschied besteht darin, daß die rechte Hälfte symmetrisch zur linken Hälfte ausgebildet ist, wie deutlich aus den Fig. 8 und 9 zu erkennen ist. Diese Sicherung kann in der glatten Klemmfläche einer normalen Mutter, eines Schraubenkopfes o. dgl. in der aus den Fig. 10 und 11 veranschaulichten Weise eingearbeitet werden. Mit dem an seinem Ende entsprechend dem Sicherungsabschnitt 36^C der Fig. 8 und 9 ausgebildeten Werkzeug 56 wird die glatte Klemmfläche 34* der normalen Mutter 32^C bearbeitet, und das Werkzeug wird, wie Fig. 11 zeigt, in diese Fläche eingetrieben. Der mittels des Werkzeuges 56 erzeugte Teil entspricht dem Teil 38 der Ausbildung nach den Fig. 1 bis 4. Die Mutter 32^C wird anschließend gehärtet oder getempert. Die Sicherung 36^e kann sowohl bei rechts- als auch bei linksgängigen Muttern bzw. Schrauben zur Anwendung gelangen.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 12 bis 15 sind die Sicherungsteile mit 36^tf bezeichnet. Die Sicherungen 36^ finden bei einem Befestigungsglied 3O^tf Anwendung, das die Form einer normalen Mutter 32** und eine Klemmfläche 34"* aufweist. Die Mutter 32^ sitzt auf einem Gewindebolzen 54^tf. In Fig. 12 sind die Teile in der Stellung veranschaulicht, die sie einnehmen, kurz bevor die Mutter fest gegen die Fläche 48^ des Werkstückes 5°^d gezogen wird.

Jede Sicherung 36^ besteht aus einem Teil 38^, der hinsichtlich seiner Wirkungsweise und Bauart der zuvor erwähnten Sicherung 38 entspricht. Die Teile 38^ weisen jedoch je eine Klemmfläche 58 auf; wie aus Fig. 12 zu erkennen ist, sind diese Flächen 58 gegenüber der Klemmfläche 34** der Mutter 32^ geneigt, und zwar entspricht der Neigungswinkel der Steigung des Gewindes des Bolzens 54^tf. Die Flächen 58 liegen also parallel zu der Gewindeschraube des Bolzens 54^ώ· Durch diese Anordnung der Klemmflächen 58^ wird die Selbstsperrung der Mutter 32^ vergrößert.

Aus den Fig. 14 und 15 ist zu erkennen, daß, wenn die Mutter 32^ aus der Stellung nach Fig. 14 in die Lage nach Fig. 15 gedreht wird, ein Teil $2,^d des Werkstückes in die Aussparung φ^ά hineingedrückt wird und in Riegeiverbindung mit der Widerlagerfläche 40^d kommt. In dieser Beziehung wirkt die Sicherung 36^ genau so wie die Sicherung

36. Außer der Verriegelungswirkung des Widerlagers 40^ und des Teiles ζ2^α wirken die Flachen 58 mit den entsprechenden Flächen des Werkstückes klemmend zusammen. Auf diese Weise wird den Kräften, die das Bestreben haben, die Mutter 32** in entgegengesetzter Richtung zu drehen, zusätzlich entgegengewirkt. Außerdem bleiben die Flächen 58 mit dem Werkstück in Klemmeingriff, selbst wenn die Mutter 32** eine Rückbewegung ausführen sollte. Infolge der parallelen Anordnung der Flächen 58 und des Schraubengewindes des Bolzens 54^ können sich die Flachen 58 nicht von den entsprechenden Flächen des Werkstückes abheben, wenn sich die Mutter in entgegengesetzter Richtung zu drehen beginnen sollte.

Die in den Fig. 12 bis 15 veranschaulichten Sicherungen könnten an Stelle der dargestellten glatten auch zusätzlich gezackte Klemmflächen aufweisen, um auf diese Weise in erhöhtem Maße den Kräften entgegenzuwirken, die das Bestreben haben, die Mutter rückwärts zu drehen. Die Zacken verlaufen dabei im wesentlichen parallel zu dem Schraubengang des Gewindes und behalten daher ihre Wirksamkeit bei, selbst wenn die Mutter etwas zurückgedreht werden sollte.

In den Fig. 16 bis 18 sind Befestigungsglieder 30^s veranschaulicht, die aus einem Schraubenkopf 32^fe bestehen, der eine Klemmfläche 34* aufweist und mit einem Gewindebolzen 54^fe aus einem Stück besteht. Über die Fläche 34^fe sind Sicherungen 2>6^k verteilt. Diese Sicherungen weisen Teile 38^ft auf, die den vorerwähnten Teilen 38 entsprechen. Außerdem sind Aussparungen 46^fc und Widerlager 44⁷ⁱ vorgesehen. Die Widerlager 44* weichen von den bisher beschriebenen Ausführungsformen insofern ab,' als sie über die Klemmfläche 34^ hinausragen. Sie ragen jedoch nicht so weit darüber hinaus wie die Teile 38*. In Fig. 18 ist dargestellt, wie die Teile 38^s das Metall in die Aussparungen 52* drücken und es mit den Ansätzen 44* in Eingriff bringen.

Fig. 19 zeigt, wie das Wegdrücken des Metalls im Werkstück vor sich geht. Die Teile 52^ werden in die Aussparungen 46* gedrückt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 20 bis 22 veranschaulicht. Das Befestigungsglied 30"* besteht aus einem Kopf 32"¹ und einem Gewindebolzen 54'". Sicherungen 36^m sind über die Klemmfläche 34^m verteilt, und zwar besteht jede Sicherung aus einem Teil 38™ und einem kleineren Widerlager 44™. Die Teile 38"' sind spiralig angeordnet; wenn sie in die Fläche 48^m eines Werkstückes 5o^m eingedrückt werden, fließt das Metall vor die kleineren An-

sätze 44'"· Auf diese Weise wird die Aussparung 46'" zwischen den Teilen 38'" und 44'« durch einen Teil $2^m des Werkstückes ausgefüllt, wie aus Fig. 22 deutlich zu erkennen ist.

Man könnte sagen, daß die Teile 38'" sich ihre Bahn in das Werkstück einpflügen und hierbei das Metall zu beiden Seiten der dabei erzeugten Furche aufwerfen. Das gegen den i" Abschnitt 44'" gedrückte Metall bildet einen wirksamen Riegelansatz.

Die Sicherungen werden zweckmäßig gehärtet, d. h. das Material der Sicherungen ist härter als dasjenige des Arbeitsstückes, mit dem die Sicherungen zusammenwirken.

Aus dem Vorstehenden ist zu erkennen, daß die Erfindung eine verbesserte Sicherungseinrichtung betrifft, die ihren Zweck wirksamer als die bisher bekannten Sielbau rungen erfüllt. Die Sicherung nach der Erfindung wird bei den üblichen Befestigungsteilen, wie beispielsweise Muttern, Bolzenköpfen, Schrauben u. dgl., angewendet, um diese Teile gegen ein Lockern zu sichern, ohne daß zu diesem Zweck zusätzliche Sicherungsglieder, wie Sicherheitsunterlegscheiben o. dgl., verwendet werden müssen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Selbstsperrende Schraubensicherung mit harter Verzahnung an der Druckseite der Mutter, die sich beim Schraubenanzug im erheblich weicheren, zähen Werkstoff des Werkstückes sperrend verankert, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnform der Mutter als Preßform der plastischen Verformbarkeit des Werkstückwerkstoffes im kalten Zustande derart angepaßt ist, daß beim Schraubenanzug gestauchte Gegenzähne ohne Spanbildung aus dem Werkstück herausgepreßt werden.
2. 2. Schraubensicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Anziehrichtung der Mutter (30-30'«) vor den Ansätzen (38-38"') liegenden Flächen (40), die den durch die Ansätze aus dem Werkstück herausgequetschten Werkstoff (52, s z^d, 52^/j, 52"') aufstauchen und in 5» die vor den Ansätzen liegenden Vertiefungen hineinpressen, in der Anziehrichtung schräg auf die Vertiefungen zu verlaufen.
3. 3. Schraubensicherung nach den An-Sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hinter dem Ansatz (38^rf) liegende Fläche (58) der Mutterunterseite etwa parallel zum Gewinde der Mutter (3O^d) bzw. des Schraubenbolzens verläuft 6» (Fig. 12 bis 15).
4. 4. Schraubensicherung nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Anziehrichtung der Mutter (30*, 30'") vor den Ansätzen (38*, ⁶S 38^m) liegenden Vertiefungen durch diese Ansätze einerseits sowie durch ebenfalls an der Mutterunterseite vorgesehene Vorsprünge (44*, 44'") anderseits gebildet werden, die in der Anziehrichtung im Abstand vor den Ansätzen liegen und kürzer sind als diese.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen