DE9411500U1 - Washer - Google Patents
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B43/00—Washers or equivalent devices; Other devices for supporting bolt-heads or nuts
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Description
UnterlegscheibeWasher
Die Erfindung betrifft eine Unterlegscheibe zur Anwendung bei der Verbindung von Bauteilen, beispielsweise zum Befestigen eines Maschinenteiles an einem Maschinengestell durch Verschrauben. Unterlegscheiben dieser Art haben bestimmte Außendurchmesser, Innendurchmesser, Scheibenhöhen (= Stärken), und sind im Bereich ihrer inneren Leibung mit einer Fasenflanke versehen. Diese Fasenflanke bildet mit der (oberen) Auflagefläche einen Fasenwinkel &agr; von einer bestimmten Größe.The invention relates to a washer for use in connecting components, for example for fastening a machine part to a machine frame by screwing. Washers of this type have specific external diameters, internal diameters, washer heights (= thicknesses), and are provided with a chamfered flank in the area of their inner reveal. This chamfered flank forms a chamfer angle α of a specific size with the (upper) support surface.
Unterlegscheiben dieser Art sind in einer großen Vielzahl seit langem bekannt. Dennoch gibt es Probleme, die bisher ungelöst geblieben sind.Washers of this type have been known in large numbers for a long time. However, there are problems that have so far remained unresolved.
Bei der Verwendung von Unterlegscheiben gemeinsam mit Schrauben kommt es auf die richtige Paarung von Scheibe und Schraube an. Dabei wird angestrebt, die Kontaktzone zwischen der Auflagefläche der Scheibe für den Schraubenkopf (oder eine Mutter) zu schaffen, die nur wenig von der idealen Kreisringfläche abweicht. Je mehr dies erreicht wird, desto mehr wird die Gleichmäßigkeit der Flächenpressung in der Kontaktzone erreicht und damit eine um so sicherere Schraubverbindung. Dabei ist die Geometrie der Scheibe im Bereich der inneren Leibung kritisch, und insbesondere im Bereich der Fasenflanke kommt es bei Verwendung neuer Sechskantschrauben nach DIN EN, die mit einem kegeligen Schaft-Kopf-Übergang (der sogenannten Trompete) versehen sind, zu einer Überschneidung oder einem Anstoßen zwischen Scheibe und Trompete. Bei der Geometrie derzeit bekannter Unterlegscheiben kommt es häufig dazu, daß sich der innere Scheibenrand - insbesondere bei harten Scheiben - in den Unterkopf-Übergang der Schraube eindrückt, eine Kerbe verursacht, die Schraube dadurchWhen using washers together with screws, it is important to pair the washer and screw correctly. The aim is to create a contact zone between the bearing surface of the washer for the screw head (or a nut) that deviates only slightly from the ideal circular ring surface. The more this is achieved, the more uniform the surface pressure in the contact zone is achieved and thus the more secure the screw connection. The geometry of the washer in the area of the inner reveal is critical, and particularly in the area of the chamfer flank, when using new hexagon screws according to DIN EN, which are provided with a tapered shaft-head transition (the so-called trumpet), there is an overlap or abutment between the washer and the trumpet. With the geometry of currently known washers, it often happens that the inner edge of the washer - especially with hard washer - presses into the under-head transition of the screw, causing a notch, which causes the screw to
schädigt und somit deren Festigkeit herabsetzt. Das besonders Gefährliche dieser Erscheinung liegt darin, daß die Beschädigung der Schraube nicht erkennbar ist. Bei Schrauben in Hochsicherheitsanlagen kann dies katastrophale Folgen haben.and thus reduces its strength. What makes this phenomenon particularly dangerous is that the damage to the screw is not visible. For screws in high-security systems, this can have catastrophic consequences.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Unterlegscheiben gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß im Bereich der Trompete einer zusammen mit der Unterlegscheibe zu verwendenden Schraube eine Berührung oder gar Überschneidung der Kontur der Unterlegscheibe einerseits und der Trompete der Schraube andererseits mit Sicherheit vermieden wird.The invention is based on the object of designing washers according to the preamble of claim 1 in such a way that, in the area of the trumpet of a screw to be used together with the washer, contact or even overlap between the contour of the washer on the one hand and the trumpet of the screw on the other hand is reliably avoided.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This object is solved by the characterizing features of claim 1.
Der Erfinder hat erkannt, daß es gerade ein bestimmter Fasenwinkel &agr; ist, bei welchem ein Anstoßen oder gar Überschneiden zwischen Trompete und Scheibe vermieden wird. Selbst dann, wenn der Fasendurchmesser D2 und der Innendurchmesser D3 sehr klein sind, herrscht noch ein radiales Spiel zwischen Trompete und Unterlegscheibe, und zwar für alle Schrauben nach DIN EN von M8 bis M64. Dabei ist der Fasendurchmesser D2 grundsätzlich - auch im unteren Toleranzfeld - größer als der maximale Auflagedurchmesser da mx der zugeordneten Schraube am Unterkopf-Übergang dieser Schraube. Damit ist ausgeschlossen, daß sich der innere Scheibenrand von harten Scheiben in den Unterkopf-Übergang der Schraube eindrückt, eine Kerbe verursacht und damit eine Schwächung der Schraube hervorruft.The inventor has recognized that it is precisely a certain chamfer angle α that prevents abutment or even overlap between the trumpet and the washer. Even if the chamfer diameter D2 and the inner diameter D3 are very small, there is still radial play between the trumpet and the washer, and this applies to all screws according to DIN EN from M8 to M64. The chamfer diameter D2 is generally - even in the lower tolerance range - larger than the maximum contact diameter d a mx of the associated screw at the underhead transition of this screw. This prevents the inner edge of hard washers from pressing into the underhead transition of the screw, causing a notch and thus weakening the screw.
Die Höhe aller erfindungsgemäßer Scheiben kann größer sein und ist größer als vergleichbare bekannte Scheiben, ausgenommen Scheiben des Typs 7349. Dies ist insofern günstig, als hierdurch die Biegesteifigkeit der Scheibe vergrößert wird. Außerdem ist es deshalb erforderlich, weilThe height of all discs according to the invention can be greater and is greater than comparable known discs, except for discs of type 7349. This is advantageous in that it increases the bending stiffness of the disc. It is also necessary because
die Fasenhöhe hf schon groß ist und eine minimale
Führungshöhe hmin vorhanden sein muß, um die Gewindeflanken
beim Anziehen der Mutter nicht zu beschädigen.the chamfer height h f is already large and a minimum
Guide height h min must be present in order not to damage the thread flanks when tightening the nut.
Erfindungsgemäße Scheiben eignen sich besonders für solche Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf, bei denen das
Gewindeende zur Schraubenkopfauflage hin mit einem
Freistich der Länge amax bis auf den Durchmesser ds (etwa
gleich Flankendurchmesser) versehen ist.Washers according to the invention are particularly suitable for hexagon screws with thread up to the head, where the
Thread end towards the screw head support with a
Undercut of length a max up to diameter d s (approx.
equal to the pitch diameter).
Generell ist anzustreben, den Innendurchmesser D3 der
Unterlegscheibe klein zu machen, damit die Schraube in der Scheibe möglichst zentrisch geführt wird. Diese annähernd
zentrische Führung der Schraube in der Scheibe erfolgt bei
Sechskantschrauben mit Schaft nach DIN EN nicht am
Schraubenschaft sondern im Bereich der Trompete.In general, the aim is to reduce the inner diameter D3 of the
To make the washer small, so that the screw is guided as centrally as possible in the washer. This approximately
The centric guidance of the screw in the washer is not carried out on hexagon screws with shaft according to DIN EN
screw shaft but in the area of the trumpet.
Zweckmäßigerweise werden erfindungsgemäße Unterlegscheiben aus hochfest vergütetem, legierten Stahl hergestellt, und
zwar für Zylinderschrauben mit Innensechskant nach DIN 912 und Sechskantschrauben nach DIN EN 24014 (früher DIN 931
Tl), nach DIN EN 24017 (früher DIN 933), nach DIN EN 28765 (früher DIN 960), nach DIN EN 28676 (früher DIN 961).Conveniently, washers according to the invention are made of high-strength tempered alloy steel, and
for cylinder head screws with hexagon socket according to DIN 912 and hexagon screws according to DIN EN 24014 (formerly DIN 931
Tl), according to DIN EN 24017 (formerly DIN 933), according to DIN EN 28765 (formerly DIN 960), according to DIN EN 28676 (formerly DIN 961).
Erfindungsgemäße Unterlegscheiben passen zudem fürWashers according to the invention are also suitable for
Schrauben nach DIN 931, DIN 933, DIN 960, DIN 961 und für
Schrauben nach DIN ISO 4014, DIN ISO 4017, DIN ISO 8765 und DIN ISO 8676.Screws according to DIN 931, DIN 933, DIN 960, DIN 961 and for
Screws according to DIN ISO 4014, DIN ISO 4017, DIN ISO 8765 and DIN ISO 8676.
Sie sind besonders geeignet für Schrauben der
Festigkeitsklassen 10.9 und 12.9.They are particularly suitable for screws of
Strength classes 10.9 and 12.9.
Bezüglich der Schraubengrößen sind erfindungsgemäße
Unterlegscheiben geeignet für Maschinenbauschrauben der
Größen M8 bis M80.Regarding the screw sizes, the inventive
Washers suitable for machine screws of
Sizes M8 to M80.
Die erfindungsgemäßen Scheiben werden bevorzugt spanend hergestellt und anschließend durch Gleitschleifen bearbeitet. Dies hat den Vorteil, daß kein Stanzgrat entsteht, wie dies häufig bei Scheiben DIN 125 und DIN 6916 der Fall ist. Bei diesen vorbekannten Scheiben ist derThe discs according to the invention are preferably manufactured by machining and then processed by vibratory grinding. This has the advantage that no punching burr is created, as is often the case with discs DIN 125 and DIN 6916. With these previously known discs, the
Stanzgrat kaltverfestigt und gräbt sich beim Anziehen der Schraube in das verspannte Material ein, was zu Einkerbungen und Kaltverfestigungen führt. All dies ist bei der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe nicht der Fall. 10The punching burr strain hardens and digs into the clamped material when the screw is tightened, which leads to notches and strain hardening. None of this is the case with the washer according to the invention. 10
Der Erfinder hat seine Unterlegscheiben typisiert. Zu den einzelnen Typen lassen sich folgende Angaben machen:The inventor has classified his washers. The following information can be given for each type:
Typ 125
15 Type 125
15
Diese Scheiben sind im Außendurchmesser gleich den Scheiben nach DIN 125 und DIN 6916.The outside diameter of these discs is the same as that of the discs according to DIN 125 and DIN 6916.
Es kann also überall dort eine Scheibe Typ 125 eingesetzt werden, wo bisher DIN 125 oder DIN 6916 eingesetzt war und wo die größere Höhe der Scheibe Typ 125 keine räumlichen Probleme verursacht. Die größere Scheibenhöhe der Unterlegscheiben Typ 125 gegenüber Scheiben nach DIN 125 und DIN 6916 bedeutet eine größere Biegesteifigkeit und somit eine günstigere Flächenpressung, da der Scheibenrand nicht so leicht verformt wird.A type 125 washer can therefore be used wherever DIN 125 or DIN 6916 was previously used and where the greater height of the type 125 washer does not cause any spatial problems. The greater height of the type 125 washer compared to washers according to DIN 125 and DIN 6916 means greater bending stiffness and therefore more favorable surface pressure, since the edge of the washer is not deformed as easily.
Am Beispiel für den Schraubendurchmesser M 20 sollen die unterschiedlichen Biegesteifigkeiten von Scheiben verglichen werden.Using the example of a screw diameter of M 20, the different bending stiffnesses of discs are to be compared.
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H (mm)Disc thickness
H (mm)
E- I (N- mm2 )Bending stiffness
E- I (N- mm 2 )
Scheibe S 20/125Inventive
Disc S 20/125
TVP 7349TVP7349
Diese Scheiben sind im Außendurchmesser und in der Höhe maßgleich mit den Scheiben nach DIN 7349. Lediglich ein kleinerer Innendurchmesser mit einer erfindungsgemaßen Fase an der Auflageseite von Schraubenkopf oder Mutter unterscheidet sie von den Scheiben nach DIN 7349.These washers have the same external diameter and height as the washers according to DIN 7349. Only a smaller internal diameter with a bevel according to the invention on the contact side of the screw head or nut distinguishes them from the washers according to DIN 7349.
Typ 500 und 500 NType 500 and 500 N
Die Außendurchmesser dieser Scheiben wurden mit folgenden Annahmen ermittelt:The outer diameters of these discs were determined with the following assumptions:
Einwirkung der Montagevorspannkraft FH einer Schaftschraube der Festigkeit 12.9 mit metrischem Regelgewinde, bei %iger Ausnutzung der Streckgrenze durch 5red und gerechnet mit ßG = 0,12 als mittlerer Reibungszahl im Gewinde.Effect of the assembly preload force F H of a shaft screw of strength 12.9 with metric standard thread, with % utilization of the yield point by 5 red and calculated with ß G = 0.12 as the average friction coefficient in the thread.
Die Flachenpressung &rgr; zwischen Scheibe und Werkstück beträgt maximal 500 N/mm2. Dieser Wert gilt nach INA als Grenzflächenpressung pG für den Werkstoff C 45 N und 46 Cr2N. Bei der Typenbezeichnung bedeutet der Buchstabe N niedrige Ausführung der Scheibe (alle anderen Maße sind gleich) und gilt für die Scheibentypen 500 N, 420 N und 260 N.The surface pressure ρ between the disc and the workpiece is a maximum of 500 N/mm 2 . According to INA, this value is considered the interface pressure p G for the material C 45 N and 46 Cr2N. In the type designation, the letter N means a low version of the disc (all other dimensions are the same) and applies to the disc types 500 N, 420 N and 260 N.
TVP 420 und 420 NTVP 420 and 420 N
Die Außendurchmesser dieser Scheiben wurden mit folgenden Annahmen ermittelt: 5 Einwirkung der Montagevorspannkraft FH einer Schaftschraube der Festigkeit 12.9 mit metrischem Regelgewinde, bei %iger Ausnutzung der Streckgrenze durch <Sped und gerechnet mit ßG = 0,12 als mittlerer Reibungszahl im Gewinde.The outside diameters of these discs were determined with the following assumptions: 5 Effect of the assembly preload force F H of a shaft screw of strength 12.9 with metric standard thread, with % utilization of the yield point by <S ped and calculated with ß G = 0.12 as the average friction coefficient in the thread.
Die Flächenpressung &rgr; zwischen Scheibe und Werkstück beträgt maximal 420 N/mm2. Dieser Wert gilt nach VDI-Richtlinie 2230 als Grenzflächenpressung pG für den Werkstoff StThe surface pressure ρ between the disc and the workpiece is a maximum of 420 N/mm 2 . According to VDI guideline 2230, this value is considered as the interface pressure p G for the material St
TVP 260 und 260 NTVP 260 and 260 N
Die Außendurchmesser dieser Scheiben wurden mit folgenden Annahmen ermittelt:The outer diameters of these discs were determined with the following assumptions:
Einwirkung der Montagevorspannkraft FH einer Schaftschraube der Festigkeit 12.9 mit metrischem Regelgewinde, bei %iger Ausnutzung der Streckgrenze durch <5red und gerechnet mit ßG = 0,12 als mittlerer Reibungszahl im Gewinde.Effect of the assembly preload force F H of a shaft screw of strength 12.9 with metric standard thread, with % utilization of the yield point by <5 red and calculated with ß G = 0.12 as the average friction coefficient in the thread.
Die Flächenpressung &rgr; zwischen Scheibe und Werkstück beträgt maximal 260 N/mm2. Dieser Wert gilt nach VDI-Richtlinie 2230 als Grenzflächenpressung pG für den Werkstoff StThe surface pressure ρ between the disc and the workpiece is a maximum of 260 N/mm 2 . According to VDI guideline 2230, this value is considered as the interface pressure p G for the material St
Erfindungsgemäße Unterlegscheiben werden im Normalfall hergestellt aus Werkstoff 42 Cr Mo S 4 V nach DIN 17200. Sie werden vergütet auf eine Mindest Zugfestigkeit von R1n = 1220 - 1400 N/mm2 Washers according to the invention are normally made of material 42 Cr Mo S 4 V according to DIN 17200. They are tempered to a minimum tensile strength of R 1n = 1220 - 1400 N/mm 2
Erfindungsgemäße Scheiben werden spanend in Serie mit Stangenautomaten hergestellt. Somit ist eineDiscs according to the invention are manufactured in series using bar machines. This enables
G 13021 / Hermann Kienmoser / DrW/gw / 19. Juli 1994· · · * * ,* ! ! ! .G 13021 / Hermann Kienmoser / DrW/gw / July 19, 1994· · · * * ,* ! ! ! .
gleichbleibende hohe Genauigkeit innerhalb enger Toleranzen möglich.Consistently high accuracy within tight tolerances is possible.
Die Erfindung ist anhand von 21 Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen sind stark schematisierte Darstellungen einer Unterlegscheibe und einer hierin eingelassenen Schraube. Die Darstellungen sind jeweils Axialschnitte, wobei der Einfachheit halber die Schraffur weggefallen ist. Von den Unterlegscheiben sieht man lediglich den radial inneren Teil, während der radial äußere Teil weggebrochen ist. Von der zugehörenden Schraube sind auch nur jene Bereiche dargestellt, die zur Unterlegscheibe in einer entscheidenden Beziehung stehen.The invention is explained in more detail using 21 drawings. The drawings are highly schematic representations of a washer and a screw embedded in it. The representations are each axial sections, with the hatching omitted for the sake of simplicity. Only the radially inner part of the washers can be seen, while the radially outer part has been broken away. Only those areas of the associated screw are shown that have a crucial relationship to the washer.
Alle Unterlegscheiben sind vom Typ 125.All washers are type 125.
Lediglich bei Figur 1 sind Bezugszeichen bzw. Zahlenangaben eingetragen. Alle Maße können von Ausführungsform zu Ausführungsform variieren. Der Fasenwinkel &agr; jedoch ist in allen Fällen mit 68° konstant. Außerdem herrscht bei sämtlichen Ausführungsformen zwischen Trompete und der radial inneren Kante der Fasenflanke F ein endlicher Abstand. Dieser beträgt bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 0,09 mm. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 21 beträgt er nur 0,01 mm, ist aber immer noch vorhanden.Only in Figure 1 are reference symbols or numbers entered. All dimensions can vary from embodiment to embodiment. However, the bevel angle α is constant in all cases at 68°. In addition, in all embodiments there is a finite distance between the trumpet and the radially inner edge of the bevel flank F. In the embodiment according to Figure 1, this is 0.09 mm. In the embodiment according to Figure 21, it is only 0.01 mm, but is still there.
Claims (4)
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:washer measured chamfer height h f/ a chamfer diameter D2 and a chamfer angle to the bearing surface of a screw head or a nut of α;
characterized by the following features:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9411500U DE9411500U1 (en) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | Washer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9411500U DE9411500U1 (en) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | Washer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9411500U1 true DE9411500U1 (en) | 1994-09-22 |
Family
ID=6911213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9411500U Expired - Lifetime DE9411500U1 (en) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | Washer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9411500U1 (en) |
-
1994
- 1994-07-20 DE DE9411500U patent/DE9411500U1/en not_active Expired - Lifetime
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