EP2488816B1 - Verriegelung mit angepasster kontur für ein verschlusssystem insbesondere einer mittelkaliberwaffe - Google Patents

Verriegelung mit angepasster kontur für ein verschlusssystem insbesondere einer mittelkaliberwaffe Download PDF

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EP2488816B1
EP2488816B1 EP10755111.1A EP10755111A EP2488816B1 EP 2488816 B1 EP2488816 B1 EP 2488816B1 EP 10755111 A EP10755111 A EP 10755111A EP 2488816 B1 EP2488816 B1 EP 2488816B1
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breechblock
bolt
head
closure
rounding
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Eckehard Bohnsack
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A3/00—Breech mechanisms, e.g. locks
    • F41A3/12—Bolt action, i.e. the main breech opening movement being parallel to the barrel axis
    • F41A3/36—Semi-rigid bolt locks, i.e. having locking elements movably mounted on the bolt or on the barrel or breech housing
    • F41A3/44—Semi-rigid bolt locks, i.e. having locking elements movably mounted on the bolt or on the barrel or breech housing having sliding locking elements, e.g. balls, rollers

Definitions

  • the invention is concerned with the locking of a latch closure, in particular a medium caliber weapon, which is known to shoot at high cadences, and the problem of geometry optimization within the lock, so as to meet the requirements of modern and lighter weapon systems. It is about an elastically adapted contour in the locking.
  • closure designs are known.
  • One of these is the latch closure, in which the closure head is supported for example on two laterally arranged bars, which in turn are mounted in a locking housing.
  • the bolts are laterally displaceable, so that thereby the locking head can be unlocked and withdrawn.
  • a closure head of this kind is from the DE 42 07 252 A1 known.
  • the topic of ignition with double-sided locking is considered closer. It can also be seen, however, that the closure is supported at the rear in the locked state at the rear. The bars are in turn edged. D. h., The contact surfaces are flat and arranged parallel to each other before the load. When loaded, the bolts in the housing can be misjudged. In addition, all components deform. The contact surfaces are then no longer flat and are loaded unevenly. Same execution of the bolt is the DE 195 36 660 A1 removable.
  • the gas force of the cartridge case acts on the closure head, which must pass the axial force over the bolt into the locking housing. Since a high cadence is sought, the closure head and the bars should be as small and therefore light. On the other hand, however, high surface pressures occur at the contact points and high stresses in the notch radii. This leads to a high wear on the contact and a short life in the notch radii. By a possible Verten the bolt due to play and elastic compliance, the contact pressure is often uneven.
  • the GB 135 383 A concerns a locking mechanism for automatic handguns.
  • the closure balls are provided in the locking housing, which are pressed into sockets of the locking head by springs when both are superimposed.
  • the not pre-published DE 10 2009 011 939 A1 describes a block or bolt closure, which can be integrated below the closure or the closure carrier to be locked and thus circumvents this problem.
  • This latch closure preferably engages laterally from below on the closure or the closure carrier.
  • the operative connection is made by pockets on the closure or closure carrier and preferably obliquely arranged lugs of the latch closure.
  • the invention arises, starting from the GB 135 383 , the task to meet the requirements of modern weapons and to increase the cadence of a weapon at a given gas pressure and lifetime while reducing its own weight.
  • the invention is based on the idea of using the existing potential of geometry optimization, in particular to change the contact surfaces of the bolt of the latch closure to the closure or closure head. While these were previously level and it could come in function of the bolt to very high edge pressures, which is both for the contact between bolt and bolt head and between bolt and lock housing applies, now a contour is introduced into the bar, which can be implemented for example by means of programmable wire EDM.
  • a closure system for a weapon in particular a gun in the medium caliber range is shown, the at least two arranged on opposite sides bar for locking a closure or closure head.
  • Each of the latches has at its front abutment surface a gap and at its rear abutment surface around its vertical axis on or rounded off rounding.
  • the bolt has on both the front and on the back of a further rounding around the horizontal axis.
  • the closure head has at least one contact surface rounded off about the vertical axis, so that the interaction of both geometries, that of the bolt and that of the closure head, now results in the maximum contact pressure in the center of the surface at the closure head.
  • the closure head is provided with an optimized notched contour, consisting of two radii, so that the maximum stress occurs in the notch contour in the surface and not at the edges.
  • Fig. 1 1 is a closure head of a closure not further shown, here in section, engage the side bar (here one) 2 to lock it on the gun barrel / chamber 100.
  • the bars 2 are in turn mounted in the locking housing 3.
  • a cartridge case is marked as a schematic indication of an ammunition in the chamber 100 of a gun barrel not shown.
  • a firing pin which is guided in a known manner in the closure head 1.
  • the closure head 1 is supported in the locked state on the two bars 2 from.
  • Fig. 2 shows the bolt lock in horizontal section in detail with the contact surfaces in partial engagement with the closure head 1.
  • the closure head 1 has a rounded about the vertical axis bearing surface 5 and an optimized notched contour 6, consisting of two radii.
  • the contour on the closure head 1 has no kinks.
  • the bolt 2 is located in the lock housing 3 and abuts against its rear abutment surface 7. At its front abutment surface 8 is formed by the game required for the movement a gap that allows tilting of the bolt during the load.
  • the bolt 2 is also on the rear bearing surface 7 about the vertical axis on or rounded 9th
  • Fig. 3 shows the bolt 2, which has both on the front 10 and on the rear side 11 a rounding also about the horizontal axis.
  • Fig. 4 shows a view of the locking housing 3 for receiving the bolt 2.
  • the rear notches 20 are already optimized here by a special notched contour 12.
  • Fig. 5 the closure head 1 is shown as a symmetry half. As can clearly be seen, the maximum contact pressure now occurs in the center of the surface 13 and no longer at the contact edges 14. The maximum stress in the notched contour no longer occurs at the edges 15 that are particularly prone to cracking, but in the surface 16 optimized contour lower.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)

Description

  • Die Erfindung beschäftigt sich mit der Verriegelung eines Riegelverschlusses insbesondere einer Mittelkaliberwaffe, die bekanntlich bei hohen Kadenzen schießt, und der Problematik einer Geometrieoptimierung innerhalb der Verriegelung, um so den Anforderungen an modernen und leichteren Waffensystemen entsprechen zu können. Dabei geht es um eine elastisch angepasste Kontur bei der Verriegelung.
  • Auch bei Mittelkaliberwaffen sind mehrere Verschlussbauweisen bekannt. Eine davon ist der Riegelverschluss, bei dem sich der Verschlusskopf beispielsweise auf zwei seitlich angeordneten Riegeln abstützt, die ihrerseits wiederum in einem Verriegelungsgehäuse gelagert sind. Die Riegel sind seitlich verschiebbar, sodass dadurch der Verschlusskopf entriegelt und zurückgezogen werden kann.
  • Ein Verschlusskopf dieser Art ist aus der DE 42 07 252 A1 bekannt. Dabei wird die Thematik des Zündens bei beidseitiger Verriegelung näher betrachtet. Erkennbar ist jedoch auch, dass der Verschluss sich rückwärtig an den Riegeln im verriegelten Zustand abstützt. Die Riegel sind ihrerseits kantig ausgeführt. D. h., die Kontaktflächen sind eben und auch vor der Belastung parallel zueinander angeordnet. Bei Belastung können sich die Riegel im Gehäuse verkannten. Zusätzlich verformen sich alle Bauteile. Die Kontaktflächen sind dann nicht mehr eben und werden ungleichmäßig belastet. Selbige Ausführung der Riegel ist der DE 195 36 660 A1 entnehmbar.
  • Beim Schuss wirkt die Gaskraft der Patronenhülse auf den Verschlusskopf, der die Axialkraft über die Riegel in das Verriegelungsgehäuse weiterleiten muss. Da eine hohe Kadenz angestrebt wird, sollten der Verschlusskopf und die Riegel möglichst klein und damit leicht sein. Andererseits entstehen jedoch hohe Flächenpressungen an den Kontaktstellen sowie hohe Beanspruchungen in den Kerbradien. Dies führt zu einem hohen Verschleiß am Kontakt und zu einer geringen Lebensdauer in den Kerbradien. Durch ein mögliches Verkannten der Riegel infolge von Spiel und elastischer Nachgiebigkeit ist der Kontaktdruck häufig ungleichmäßig.
  • Dieser Thematik kann durch die Wahl eines entsprechenden Werkstoffes und einer geeigneten Oberflächenbehandlung zwar begegnet werden, zum Beispiel durch die Verwendung von Einsatz- und Vergütungsstähle.. Diese werden in der Kontaktfläche Einsatz gehärtet oder nitriert. Eine Verlängerung der Lebensdauer der Kerben kann durch Senken der Rauhigkeit in diesem Bereich, beispielsweise durch Polieren, geschaffen werden. Doch reichen diese Maßnahmen allein nicht mehr aus.
  • Die GB 135 383 A betrifft einen Verschlussmechanismus für automatische Handfeuerwaffen. Für das Verriegeln des Verschlusses sind im Verriegelungsgehäuse Kugeln vorgesehen, die in Buchsen des Verriegelungskopfes durch Federn hineingepresst werden, wenn beide übereinander stehen.
  • Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2009 011 939 A1 beschreibt einen Block- bzw. Riegelverschluss, der unterhalb des zu verriegelnden Verschlusses bzw des Verschlussträgers eingebunden werden kann und damit dieses Problem umgeht. Dieser Riegelverschluss greift dabei vorzugsweise seitlich von unten an den Verschluss bzw. den Verschlussträger an. Die Wirkverbindung wird durch Taschen am Verschluss bzw. Verschlussträger sowie vorzugsweise schräg gestellte Nasen des Riegelverschlusses hergestellt.
  • Einen weiteren Riegelverschluss offenbart die DE 10 2005 045 824 B3 .
  • Die Erfindung stellt sich, ausgehend von der GB 135 383 , die Aufgabe, den Anforderungen an moderne Waffen gerecht zu werden und bei gegebener Gasdruckbelastung und Lebensdauer die Kadenz einer Waffe zu steigern bei Reduzierung des Eigengewichtes.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, das vorhandene Potential einer Geometrieoptimierung nutzend, insbesondere die Kontaktflächen der Riegel des Riegelverschlusses zum Verschluss bzw. Verschlusskopf zu verändern. Während diese bisher eben waren und es dadurch in Funktion der Riegel zu sehr hohen Kantenpressungen kommen konnte, was sowohl für den Kontakt zwischen Riegel und Verschlusskopf als auch zwischen Riegel und Verriegelungsgehäuse gilt, wird nunmehr eine Kontur in den Riegel eingebracht, was beispielsweise mittels programmierbarem Drahterodieren umsetzbar ist.
  • Durch eine ballige Kontur mit großen Radien und knickfreien Übergängen kann erreicht werden, dass die Kontaktflächen unter Belastung günstiger zueinanderstehen und die schädlichen Kantenpressungen vermieden werden. Zusätzlich kann dadurch das Beanspruchungsmaximum in einer benachbarten Kerbe gezielt vom besonders Anriss gefährdeten Rand wegverlagert werden.
  • Für die Kerbe steht meist nur ein kleiner Bauraum zur Verfügung, der bisher nur mit einem einfachen Viertelkreis oder einem genormten Freistich ausgenutzt wurde. Durch eine optimale bzw. optimierte Kontur, die sich aus mehreren Kreisbogensegmenten mit unterschiedlichen Radien zusammensetzt, kann die Beanspruchung in der Kerbe bei gleichem Bauraum vermindert werden.
  • Es wird somit, auch alternativ zu bereits bekannten Maßnahmen, wie Werkstoffwahl, Oberflächenbearbeitung etc., vorgeschlagen, eine Geometrieoptimierung vorzunehmen. Unter der Prämisse, das vorhandene Potential einer Geometrieoptimierung zu nutzen, insbesondere die Kontaktflächen der Riegel des Riegelverschlusses zum Verschluss bzw. Verschlusskopf zu verändern, wird also ein Verschlusssystem für eine Waffe, insbesondere eine Rohrwaffe im Mittelkaliberbereich aufgezeigt, das wenigstens zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordnete Riegel für das Verriegeln eines Verschluss bzw. Verschlusskopfes aufweist. Jeder der Riegel weist an seiner vorderen Anlagefläche einen Spalt und an seiner hinteren Anlagefläche eine um seine Vertikalachse an- bzw. abgerundet Abrundung auf. Der Riegel besitzt sowohl an der Vorderseite als auch auf der Hinterseite eine weitere Abrundung um die horizontale Achse. Für die Geometrieoptimierung des Verschlusskopfes besitzt dieser zumindest eine um die Vertikalachse abgerundete Anlagefläche, sodass im Zusammenspiel beider Geometrien, die des Riegels und die des Verschlusskopfes, nunmehr der maximale Kontaktdruck in der Flächenmitte am Verschlusskopf auftritt. In Weiterführung wird der Verschlusskopf mit einer optimierten Kerbkontur, bestehend aus zwei Radien, versehen, sodass das Beanspruchungsmaximum in der Kerbkontur in der Fläche und nicht an den Kanten auftritt.
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    in einer Schnittdarstellung ein Verschlusssystem mit seitlich geführten Riegeln,
    Fig. 2
    den Riegelverschluss aus Fig. 1 im Horizontalschnitt,
    Fig. 3
    den Riegel,
    Fig. 4
    das Verriegelungsgehäuse mit Kerbkontur,
    Fig. 5
    den Verschlusskopf als Symmetriehälfte.
  • In Fig. 1 ist mit 1 ein Verschlusskopf eines nicht weiter aufgezeigten Verschlusses dargestellt, hier im Schnitt, an den seitlich Riegel (hier einer) 2 eingreifen, um diesen am Waffenrohr / Patronenlager 100 zu verriegeln. Die Riegel 2 sind ihrerseits im Verriegelungsgehäuse 3 gelagert. Mit 4 ist eine Patronenhülse als schematische Andeutung einer Munition im Patronenlager 100 eines nicht weiter dargestellten Waffenrohrs gekennzeichnet. Nicht näher dargestellt ist ebenfalls ein Schlagbolzen, der in bekannter Art und Weise im Verschlusskopf 1 geführt wird.
  • Der Verschlusskopf 1 stützt sich im verriegelten Zustand auf den beiden Riegeln 2 ab.
  • Fig. 2 zeigt den Riegelverschluss im Horizontalschnitt im Detail mit den Kontaktflächen im teilweisen Eingriff mit dem Verschlusskopf 1. - Der Verschlusskopf 1 besitzt eine um die Vertikalachse abgerundete Anlagefläche 5 und eine optimierte Kerbkontur 6, bestehend aus zwei Radien. Die Kontur am Verschlusskopf 1 weist keine Knicke auf. Der Riegel 2 befindet sich im Verriegelungsgehäuse 3 und liegt an seiner hinteren Anlagefläche 7 an. An seiner vorderen Anlagefläche 8 entsteht durch das für die Bewegung erforderliche Spiel ein Spalt, der eine Verkantung des Riegels während der Belastung zulässt. Der Riegel 2 ist auf der hinteren Anlagefläche 7 ebenfalls um die Vertikalachse an- bzw. abgerundet 9.
  • Fig. 3 zeigt den Riegel 2, der sowohl an der Vorderseite 10 als auch auf der Hinterseite 11 eine Abrundung zudem um die horizontale Achse aufweist.
  • Fig. 4 zeigt eine Ansicht des Verriegelungsgehäuses 3 zur Aufnahme des Riegels 2. Die hinteren Kerben 20 sind hier bereits durch eine spezielle Kerbkontur 12 optimiert.
  • In Fig. 5 ist der Verschlusskopf 1 als Symmetriehälfte dargestellt. Wie deutlich erkennbar, tritt nunmehr der maximale Kontaktdruck in der Flächenmitte 13 auf und nicht mehr an den Kontaktkanten 14. Das Beanspruchungsmaximum in der Kerbkontur tritt nicht mehr an den besonders Anriss gefährdeten Kanten 15 auf, sondern in der Fläche 16. Das Niveau liegt durch die optimierte Kontur niedriger.

Claims (3)

  1. Verschlusssystem für eine Waffe, insbesondere eine Rohrwaffe im Mittelkaliberbereich, mit wenigstens zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten Riegeln (2) für das Verriegeln eines Verschluss bzw. Verschlusskopfs (1), der seinerseits einen Schlagbolzen aufnehmen kann, wobei die Riegel (2) in einem Verriegelungsgehäuse (3) gelagert sind und der Verschlusskopf (1) sich im verriegelten Zustand auf diese Riegel (2) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass
    • jeder Riegel (2) an seiner vorderen Anlagefläche (8) einen Spalt aufweist,
    • auf seiner hinteren Anlagefläche (7) eine um seine Vertikalachse verlaufende An- bzw. Abrundung (9) besitzt und
    • der Riegel (2) sowohl an der Vorderseite (10) als auch auf der Hinterseite (11) eine Abrundung um die horizontale Achse aufweist, wobei
    • der Verschlusskopf (1) zumindest eine um die Vertikalachse abgerundete Anlagefläche (5) besitzt, sodass nunmehr der maximale Kontaktdruck in der Flächenmitte (13) am Verschlusskopf (1) auftritt.
  2. Verschlusssystem für eine Waffe, insbesondere eine Rohrwaffe im Mittelkaliberbereich, mit wenigstens zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten Riegeln (2) für das Verriegeln eines Verschluss bzw. Verschlusskopfs (1), der seinerseits einen Schlagbolzen aufnehmen kann, wobei die Riegel (2) in einem Verriegelungsgehäuse (3) gelagert sind und der Verschlusskopf (1) sich im verriegelten Zustand auf diese Riegel (2) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass
    • jeder Riegel (2) an seiner vorderen Anlagefläche (8) einen Spalt aufweist,
    • auf seiner hinteren Anlagefläche (7) eine um seine Vertikalachse verlaufende An- bzw. Abrundung (9) besitzt und
    • der Riegel (2) sowohl an der Vorderseite (10) als auch auf der Hinterseite (11) eine Abrundung um die horizontale Achse aufweist, wobei
    • der Verschlusskopf (1) eine optimierte Kerbkontur (6), bestehend aus zwei Radien, besitzt, sodass das Beanspruchungsmaximum in der Kerbkontur (6) in der Fläche (16) auftritt.
  3. Verschlusssystem nach Anspruch 1 und 2 gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale der Ansprüche 1 und 2.
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