DE7031724U - Mehrzweck-bolzensicherungsmutter, insbesondere fuer vibrationsbelastete schraubensicherung mit vorgeschriebener zugspannung - Google Patents

Description

KARL-HEINZ BETHKE*¹ " ' '·' ^: "46S GELSENKIRCHEN KONSTILUKTtUR JO HANN STRAUSS-WEC J

TELLFON 35430

kehrzweck-Boizeneicherungsmutter, insbesondere für vibrationsbelastete Schraubensicherung mit vorgeschriebener Zugspannung.

Die Erfindung betrifft ein axial- und radial-wirkendcs Doppel= muttersyβtem; zur speziellen Verwendung^für vibrationsbelastete Versehraubungen mit großer Zug/Druck-Wechselbeanspruchung, ins«=

besondere für solche, bei denen die Zugspannung des Gewindebol= zens durch die bolzenanziehende Mutter einen bestimmten Grenz= wert nicht überschreiten darf; und ferner ζυτ allgemeinen Ver= wendung, wahlweise auf Gewindebolzen oder gewindefreien Bolzen, Wellen und ähnlichen Profilstäben, die vorwiegend einer Scher= belastung ausgesetzt sind.

Außer für vibrationsbelastete νerschraubungen, kann jeder Spe= zialtyp dei* erfj lungs gemäßen Sicherungsmutter, relativ zu de= ren Spezialaufgäbe, für alle weniger anspruchsvollen Zwecke all» gemein verwendet werden.

Es sind Sicherungsmuttern bekannt, die vornehmlich durch axiale Konterwirkung gegen Lockerung gesichert werden.

Ferner sind Spezialmuttern bekannt, zu deren Sicherung an dem Bolzen ein Splintloch, ein Nut, oder sonstige auf die Spezial= mutter ausgerichtete Besonderheiten des Bolzens erforderlich sind.

Eine der Erfindung ähnliche, vielseitig verwendbare Bolzen= sicherungsmutter ist nicht bekannt.

Bei starken Vibrationsbelastungen d^r Verschraubung ist es not« wendjg ein Ausschlagen der Gewindegänge von Bolzen und Mutter zu verhindern. Ein axial wirkender Kontereffekt in der kutter bietet keinen ausreichenden Schutz, weil auch hierbei die Planken der Gewindegänge nur einseitig belastet werden. Der Spiel« raum zwischen den nichtbelasteten Flanken läßt es zu, daß sich

die Gewindegänge durch Stoßen und Hämmern im Laufe der Zeit de« formieren.

Es ergibt sich die Aufgabe, diesen Zerstörungsvorgang durch die Beseitigung des Spielraumes zwischen den Gewindegängen von Bolzen und Mutter zu verhindern.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gewindegänge von Mutter und Bolzen durch radialen Druck von außen profilgerecht ineinandergeschoben werden, bis sie abs'olut spiel= frei verkeilt sind.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, das erfindungsgemäße Verfahren der Bolzen- und Gewindesicherung mit einem Mut= tersystem durchzuführen, welches sich durch Exfachheit, Zuver= lässigkeit und vielseitige Verwendbarkeit, auszeichnet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein konisch inein= andergreifendes Doppelmuttersystem in radialer Anordnung gelöst, derart, daß die den Bolzen sichernde eigentliche Arbeitsmutter aus einem axial durchbohrten, mit Innen- und Außengewinde ver=

sehenen, in Längsrichtung geschlitzten Kegelstumpf besteht, über den eine konisch gebohrte und mit Innengewinde versehene Übermutter geschraubt ist, die, nach vorausgegangener Bolzensicherung durch die Arbeitsmutter, maximal angezogen wird, wo« bei die Übermutter mit dem zunehmenden Radialdruck des Konusgewindes die geschlitzte Arbeitsmutter derart verengt, daß bei Anwendung der Sicherungmutter auf Gewindebolzen die Gewindepro« file von Bolzen und Arbeitsmutter fest ineinandergeschoben und spielfrei verkeilt, bzw. bei Anwendung auf gewindefreien Bolzen mehr oder weniger in die Oberfläche des Bolzens gedrückt werden.

Die wesentlichen Grundelemente der erfindungsgemäßen Hehrzweck· Eolzensicherungsmutter sind demnach die besonders ausgebildete Arbeitsmutter und die dazu passend ausgebildete Übermutier. Die weiteren Ausgestaltungren beziehen sich auf zusätzliche Besonder« heiten*bevorzugte Anwendungsgebiete bzw, auf Vereinfachungen durch Entfallen von Besonderheiten für Spezialzwecke.

Der Kegelfuß der Arbeitsmutter ist vorzugsweise zu einem Flansch ausgebildet, der das gleiche Schlüsselprofil aufweist wie die Übermutter; beispielsweise beide mit Sechskantprofil für eine Schlüsselweite. Arbeits- und Übermutter können also mit ein PT>d demselben Schlüssel erfaßt werden. Während die Arbeitsmutter den Gewindebolzen anzieht, wird die Übermutter nur mitgeführt. Ist der Bolzen angezogen, braucht der Schlüssel nur von dem Flansch der Arbeitsmutter abgerückt werden,um nunmehr die Übermutter anzuziehen bis alle Gewinde maxi mal zusammengeschoben sind. Bas

Lös^n der Verschraubung ist "ir in. umgekehrter Reihenfolge möglich.

Die Anwendung der Bolzensicherungsmutter auf gewindefreien Bol« zen erfodert in der Regel einen zusätzlichen Schraubenschlüssel mit dem lediglich die Arbeitsmutter drehfrei gehalten wird, bis diese durch das kurze Anziehen der Übermutter den Bolzen fest umschließt. Das gleiche gilt für die Sicherung von Wellen oder ähnlichen Profilstäben. Bei dem Sicherungsmutter-Typ insbeson= dere für gewindefreie Bolzen ist die Bohrung der Arbeitsmutter gewindefrei.

Mit relativ einfachen Ergänzungen ausgestattet, kann die erfin« dungsgemäße Bolzensicherungsmutter höchste Ansprüche erfüllen, insbesondere Sicherheitsansprüche für Personen-Transportanlagen. Eine herstellungsbedingte Anheftung der Übermutter an die Ar= beitsmutter mittels Punktschweiß-,Lot-,Klemm-,Klebe-, oder ahn= liehe Verfahren erleichtert bei der Verwendung der Sicherungs= mutter die Montage, und schützt Bolzen und Gewinde vor einer evtl. Überspannung.

Bolzensicherungsmuttern, die eine präzis vorgeschriebene Zug= spannung auf den Gewindebolzen ausüben sollen, sind zu diesem Zweck verstiftet. Übermutter und Arbeitsmutter werden bei der Herstellung mit einer gemeinsamen Radialbohrung versehen und durch einen in die Bohrung eingebrachten Metall- oder Kunst= stoff-Stift starr verbunden. Die Scherbelastbarkeit ist auf den

703172A-3.il 70

späteren Verwendungszweck der vorgefertigten Sicherungsmutter= einheit abgestimmt. Bei der Montage der BolzensicherujLgssiUtuer mit Überspannschutz auf Etea Gewindebolzen rci.or¹ der Schrauben= schlüssel ausschließlich an der Übermutter angesetzt. Das Dreh= moment von Schlüssel und Übermutter wird durch den Stift auf die Arbeitsmutter übertragen. Die Scherbelastbarkeit des Stif= *es verhält sich proportional zur vorgeschriebenen Bolzenspan= nung, so daß mit der erreichten Soll-Spannung des Bolzens der Stift abgeschert wird, wonach die Übermutter nunmehr über das Konusgewinde die geschlitzte Arbeitsmutter verengt bis alle Gewinde spielfrei zusammengeschoben und fest verkeilt sind.

Eine mit der erfindungsgemäßen Bolzensicherungsmutter vorge= nommene Verschraubung kann aufgrund des absolut spielfreien Ineinandergreifens aller Verschraubungselemente erst nach Rück= drehung der fest aufsitzenden Übermutter wieder gelöst werden; wozu es einer von außen angreifenden Kraft bedarf. Von der Ar= beitsmutter kann eine solche Kraft nicht ausgehen, weder durch Vibration noch sonstige Effekte.

Für außergewöhnliche Bedarfsfälle.jedoch, wo z.B. aus Sicherheitsgründen mit ungleichmäßigen Temperaturveränderungen der Mutterelemente gerechnet werden muß, ist schließlich noch ein weiterer vorgefertigter Typ der erfindungsgemäßen Bolzensiche= rungsmutter vorgesehen. Um die Übermutter für jeden Eventual= fall gegen eine unbeabsichtigte Rückdrehung zu sichern, ist beispielsweise die Übermutter herstellungsbedingt durch den Flansch

der ^eitsmutter hindurch, in Längsrichtung eingebohrt und mit.,·, s sines weichen Drahtstiftes mit dem Plansch der Arbeite= mutter vernagelt; so daß der Drahtstift S-förmig verbogen wird, sobald die Arbeitsmutter angezogen ist und allein die Übermut= ter weitergedreht wird, bis die Gewindeprofile spielfrei inein= andergeschoben sind. Der Kopf des Drahtstiftes ist im flansch der Arbeitsmutrer versenkt vernietet. Der andere Teil des Stif=* tes ist mit minimalstem Spiel in das Bohrloch der Übermutter eingepaßt. Wach der S-förmigen Verbiegung ist der weiche Draht= stift seitens der Verschraubung in keiner Weise belastet; er hat lediglich eine evtl. Eigenbewegung der Ubermutter zu ver= hindern, falls diese etwa durch einseitigen Temperatureinfluß eine radiale Ausdehnung relativ zur Arbeitsmutter erfahren sollte.

Die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Mehrzweck-Bol» zensicherungsmutter ergeben sich aus ihrer vielseitigen Ver= wendbarkeit, der Zuverlässigkeit und der robusten Einfachheit. Der unkomplizierte Aufbau der zweiteiligen Muttereinheit ermög= licht eine relativ einfache Serienherstellung, sowie eine kurz= fristige Umstellung des Fertigungsprogramms jeweils auf den ei« nen oder anderen Typ der Bolzensicherungsmutter, ohne aufwendige Änderung des Maschinenprogramms. Ohne Änderung der funkiions« bedingten Grundform der zweiteiligen Muttereinheit ist es mög= lieh, von der vollkommensten Mutterausbidung ausgehend, durch das Auslassen der nicht benötigten Besonderheiten, die ver= schiedenen Typen für die verschiedenen Bedarfsfälle herzustel= len.

703172 k -3.1170

t 1

Trotz der speziellen Ausstattung für einen bestimmten durgssweck ist grundsätzlich jeder Typ der erfindungsgemäben-: Eolzensicherungsmut. er zur wirksamen Sicherung von Bolzen, len oder ähnlichen Profilstäben geeignet;, wenn diese lediglich einer Scherbelastung ausgesetzt sind. §ie eignen sich ferner als schnell montierbares Flanschelement zur axialen Führung von Wellen und zur Verfianschung von Gelenkverbindur-^s.

Eine Vorrangstellung nimmt die er findungs gemäße Ausführung für insbesondere vibrationsbelastete Verschraubungen ein. Diese unterbindet zuverlässig und dauerhaft dj~ listige, manchmal auch gefährliche Ausschlagen der Gewindegänge von Bolzen und kutter, insbesordere bei Verschraubungen mit überdurchschnittlich großer Zug/Druck-Wechselbeanspruchung zum Beispiel an Maschinen- und Brückenkonstruktionen; an Gleisanlagen; an Fahrzeugen und sonstigen Transporteinrichtungen.

Weitere erfindungswesentliche Vorteile sind schließlich die selbsttätige Präzisions-Überspannsicherung der Arbeitsmutter, und, anstelle einer Versplintung, die selbsttätige Sicherung der Übermutter auf ganz gewöhnlichen Gewindebolzen durch einfache Montage mit einem normalen Schraubenschlüssel, wie bei einer einfachen Mutter.

Zusammengefaßt bietet die erfindungsgemäße Bolzensicherungemutter ein Höchstmaß an Sicherheit und eine für Spezialzwecke ungewöhnliche Wirtschaftlichkeit.

Als Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung eine aus den beiden Grundelementen bestehende Standardausführung der Erfin= dung zur insbesonderen Verwendung auf Gewindebolzen dargestellt. Ferner wird anhand eines Axialschnittes die Wirkungsweise im Gewinde erläutert.

Abb. 1 zeigt die zweiteilige Sicherungsmutter für Gewindebol= zen, bestehend aus der längsgeschlitzten Arbeitsmutter 1 und der Übermutter 2 . Die Bolzensicherungsmutter ist als erfin= dungsgemäße Muttereinheit im Betriebszustand auf einer Schraube dargestellt, und wird nebenstehend im zerlegten Zustand anhand einer Schnitt-Zeichnung erklärt. Die Arbeitsmutter 1 ist außen und die Übermutter 2 innen konisch ausgebildet. Die Konusflä= chen der beiden Mutterteile sind mit einem übereinstimmenden Gewindeprofil versehen.

Abb. 2 veranschaulicht im vergrößerten Maßstab die Wirkungs= weise der Erfindung. Bei dem Anziehen der Arbeitsmutter ent= steht zwangsläufig ein Spielraum zischen den unbelasteten Ge= windeflanken des Bolzen 3 und der Arbeitsmutter 1, so daß die belasteten Gewindeflanken an vibrierenden Verschraubungen durch stetes feinschlägiges Hämmern im Laufe der Zeit deformiert wer= den. Um diesen Nachteil zu unterbinden, wird gemäß der Erfin= dung durch den Radialdruck der zusätzlich aufgezogenen Übermut= ter 2 das Gewindeprofil der Arbeitsmutter 1 absolut spielfrei in das Gewindeprofil des Bolzen 3 gepreßt.

Claims (8)

Ansprüche

1. Mehrzweck-Bolzensicherungsmutter zur wahlweisen Verwen= dung auf Gewindebolzen oder gewindefreien Bolzen, dadurch gekennzeichnet, <laß die Bolzensicherungsmutfcer aus einer au= ßenkonischen, mit Innen- und Außengewinde versehenen, in Längsrichtung geschlitzten Arbeitsmutter (1) und einer dar= über geschraubten innenkonischen, mit Innengewinde versehenen Übermutter (2) zusammengesetzt ist; und, daß aufgrund der Konen, beim Anziehen der Üoermutter die auf dem Bolzen (3) siezende geschlitzte Arbeitsmutter radial zusammengedrückt und gegen den Bolzen gepreßt wird, bzw. die Gewindegänge von Mutter und Bolzen absolut spielfrei zusammengeschoben und fest verkeilt werden.

2. Bolzensicherungsmutter nach Anspruch 1, dadurch gekenn= zeichnet, daß der Kegelfuß der außenkonischen Arbeitsmutter zu einem Plansch ausgebildet ist, der dem Schlüsselprfil der Übermutter entspricht.

3. Bolzersicherungsmutter nach den Ansprüchen 1und 2, als vorgefertigte Sicherungsmutter-Einheit mit Überspannschutz zur insbesonderen Verwendung auf Gewindebolzen, dadurch ge= kennzeichnet, daß die mit losem Sitz auf die Arbeitsmutter

geschraubte Ubermutter an die Arbeitsmutter angeheftet ist, so daß eine ausschließlich an der Übermutter angreifende Drehkraft das gesamt ι Muttersystem bewegt und damit zunächst die Arbeitsmutter auf dem Gewindebolzen anzieht, alsdann die

Anheftung abschert und danach die Übermutter anzieht bis alle Gewindegänge spielfrei zusammengeschoben und fest verkeilt sind.

4. Vorgefertigte Bolzensicherungmutter nr.ch den Ansprüchen

1 bis 3 zur selbsttätigen Einhaltung einer genau vorgeschrie» "jenen Zugspannung, dadurch gekennzeichx^r';, daß bei der Her» stellung Arbeite- und Übermutter, lose verschraubt, mit einer gemeinsamen Radialbohrung versehen und durch einen in die Boh« rung eingebrachten scherbaren Kunststoff- oder Metallstift starr miteinander verbunden sind.

5. Vorgefertigte Bolzensicherungsmutter nach den Ansprüchen

1 bis 4 mit selbsttätiger Sicherung der auf der Arbeitsmutter reitenden Übermutter, dadurch gekennzeichnet, daß ein die beiden Mutterelemente verbindender Sicherungsdraht während des Anziehens der Übermutter verformt bzw. verbogen wird und da nach eine eigenständige Bewegung der Übermutter verhindert.

6. Bolzensicherungsrautter nach den Ansprüchen 1 und 2

insbesondere zur Verwendung als Aufsetz-Flasch auf polierten Wellen, gekennzeichnet durch eine gewindefreie Bohrung der Arbeitsmutter.

7. Eolzensicherungsmutter nach den Ansprüchen 1, 2 und 6 insbesondere zur Sicherung von gewindefreien Bolzen, Wellen, Stäben, usw., dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung der Ar= beitsmutter mit einem gehärteten Rauhprofil bzw. Noppenprofil versehen ist, das sich zwecks besserer Haftung der Mutter mehr oder weniger in die Bolzenoberfläche eindrücken soll.

8. Bolzensicherungsmutter nach den Ansprüchen 1 und 2 zum Schneiden eines Bolzenprofiles, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung der Arbeitsmutter mit einem gehärteten Schneide= profil versehen ist, mit welchem durch Drehen der mehr oder weniger zusammengezogenen Arbeitsmutter auf einem gewindefrei= en Bolzen in die Oberfläche desselben ein Querrillen- oder Gewir.deprofil eingeschnitten werden kann.

9· Bolzensicherungsmutter nach den Ansprüchen 1 bis .8, dadurch gekennzeichnet, das die jeweiligen Mehrzweck-Bolzen= Sicherungsmuttersysteme ganz oder teilweise aus Kunststoff gefertigt sind.

7131724-3.1170