DE1182903B - Sicherung fuer Schrauben und Muttern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F 06 b

Deutsche KL: 47 a -

Nummer: 1182 903

Aktenzeichen: M 44908 XII/47 a

Anmeldetag: 7. April 1960

Auslegetag: 3. Dezember 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherung für Schrauben und Muttern, bestehend aus einer radial verlaufenden Kerbverzahnung mit Sägezahnquerschnitt an der Auflägefläche des Schraubenkopfes oder der Mutter.

Die Sicherung von Schrauben und Muttern erfolgt üblicherweise durch Elemente, die sich mit schneidenartigen Teilen in die Auflagefläche einarbeiten und damit einen erhöhten Widerstand wenigstens in Löserichtung erzeugen. Dadurch soll ein unbeabsichtigtes Lösen der Schraube oder Mutter vermieden werden. Die Sicherungselemente können entweder beidseitig eingreifen, d. h. sie können mit schneidenartigen Elementen in die Auflagefläche am Werkstück und den Schraubenkopf bzw. die Mutter eingreifen, oder sie können mit dem Schraubenkopf bzw. der Mutter verbunden, d. h. an der Auflagefläche des Schraubenkopfes oder der Mutter ausgebildet sein. Das Lösen derart gesicherter Schrauben bzw. Muttern erfolgt durch erhöhten Kraftaufwand, wobei die schneidenartigen Sicherungselemente aus der Auflagefläche Späne ausarbeiten.

Es ist eine derartige Sicherungsanordnung bekannt, bei der an der Auflagefläche des Schraubenkopfes bzw. der Mutter radial verlaufende, sägezahnartige Rippen, ähnlich einer Radialkerbverzahnung, angeordnet sind, die sich beim Anziehen der Schraube mit der flachen Flanke in die Auflagefläche am Werkstück eindrücken. Die beim Lösen dieser bekannten Sicherung entstehenden Späne bringen aber einen erheblichen Unsicherheitsfaktor mit sich. In der Regel werden sie sich vor der steilen Schneidflanke des Zahnes stauen und damit eine Auflauffläche bilden. Sie vermindern also den »Spanwinkel« des schneidenartigen Elements. Dadurch wird aber die erforderliche Lösekraft geringer, da die Zähne eine verminderte spangebende Verformungsarbeit leisten und praktisch nur mehr eine spanlose, d. h. eine plastische Verformung des Werkstoffes an der Auflagefläche stattfindet. Die sich vor den Zähnen ansammelnden Späne wirken also praktisch als Schmiermittel.

Es ist ferner eine Anordnung bekannt, bei der die Zahnflanken in Löserichtung gegen den durch das innere Ende jedes Zahnes verlaufenden Radialstrahl in Löserichtung voreilen. Dadurch sollen die Späne radial nach innen abtransportiert werden. Da die Zahnzwischenräume radial nach innen zu abnehmen, ist aber nur eine sehr begrenzte Abführung der Späne durch dieses Voreilen der Zahnflanken in Löserichtung möglich, wobei die Späne sich an dem verengten inneren Bereich der Zahnlücke stauen.

Sicherung für Schrauben und Muttern

Anmelder:
MacLean-Fogg Lock Nut Co., Chicago, JIl.

(V. St. A.) /

Vertreter:

Dipl.-Ing. L. Hirmer, Patentanwalt,

Berlin 31, Katharinenstr. 21

Als Erfinder benannt: '

John Albert MacLean, Northbrook, JIl.,

Eugene Francis Kuffel, Chicago, JIl. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität: -,

V. St. v. Amerika vom 22. Mai 1959 (815 812)

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine derartige, mit Radialsägeverzahnung in der Auflagefläche arbeitende Schrauben- bzw. Mutternsicherung so auszubilden, daß die Späne beim Lösen ohne Schwierigkeiten abgeführt werden und damit eine genau definierte Lösekraft gegeben ist, deren Maximalwert genau aus festliegenden Konstanten, wie Schnittwinkel, Spanwinkel, Anstellwinkel und Materialfestigkeit, bestimmt ist. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die in radialer Richtung äußeren Enden der Schneidfläche in Löserichtung der Schraube oder Mutter gesehen gegenüber deren radial inneren Enden nacheilen. Durch diese Anordnung werden die entstehenden Späne nach außen abgeführt und damit ihr Einfluß auf die der Zerspanungskraft entsprechenden Lösekraft praktisch beseitigt.

Vorzugsweise verlaufen die Zahnkanten der Verzahnung in Löserichtung der Schraube oder Mutter gesehen konkav. Dabei kann die Verzahnung in axialer Richtung des Schraubenkopfes oder der Mutter von innen nach außen ansteigend verlaufen, derart, daß die Zahnlauten etwa in der Mantelfläche eines mit der Spitze auf die Auflagefläche am Werkstück zu gerichteten flachen Kegels liegen. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Lösekraft mit zunehmendem Lösen schneller vermindert wird, d. h. die Sperrwirküng schneller aufgehoben wird, während andererseits bei voll angezogener Schraube keine nennenswerte Beeinflussung der Sicherungswirkung erfolgt.

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Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Lösekraft der Schraubensicherung unabhängig von Störkomponenten im wesentlichen genau bei einem definierten Maximalwert liegt. Die Sicherung erreicht also in jedem Falle immer ihre genau vorbestimmte Leistung. Der einzukalkulierende Sicherheitsfaktor kann im Gegensatz zu den bekannten vergleichbaren Sicherungsanordnungen sehr gering und die Auflagefläche unter sonst gleichen Bedingungen daher kleiner sein.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Erfindung an einer Flanschmutter in Richtung der Pfeile 1-1 in der Fig. 2;

F i g. 2 zeigt eine Seitenansicht der Mutter gemäß Fig. 1, teilweise im Schnitt;

F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Abwandlungsform der Sicherung in Richtung der Pfeile 3-3 in F i g. 4;

F i g. 4 zeigt eine Seitenansicht der Mutter gemäß F i g. 3, teilweise im Schnitt;

F i g. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Abwandlungsform der Sicherung in Richtung der Pfeile5-5 in Fig. 6;

F i g. 6 zeigt eine Seitenansicht der Mutter gemäß F i g. 5, teilweise im Schnitt;

F i g. 7 stellt eine Draufsicht auf die Sicherung an einem Schraubenkopf in Richtung der Pfeile 7-7 in der F i g. 8 dar;

F i g. 8 zeigt den Schraubenkopf gemäß F i g. 7, teilweise im Schnitt;

F i g. 9 zeigt eine Draufsicht auf eine Abwandlungsform der Sicherung an einem Schraubenkopf in Richtung der Pfeile 9-9 in Fig. 10;

Fig. 10 zeigt den Schraubenkopf gemäß Fig. 9, teilweise im Schnitt;

Fig. 11 zeigt eine Draufsicht auf eine Anwendungsform der Schraubensicherung an einem Senk-

flächen 33 und 34. Auch bei dieser Mutter erstrekken sich die Zähne 306 und 30 c von den Außenkanten der Anfasungen 29 a, 29 b zu den Stirnflächen 27a hin.

Die F i g. 7 und 8 zeigen einen Schraubenbolzen 36 mit einem Schaft 39 und einem Flanschkopf 37, der mit seiner Stirnfläche 38 auf einer Oberfläche des Werkstückes aufliegt. Auf dieser Stirnfläche 38 am Flansch 43 verlaufen die Zähne 3Od in radialer

ίο Richtung.

Gemäß den F i g. 9 und 10 weist der Schraubenbolzen einen Sechskantkopf 37 a und einen Schaft 39 α auf, an dessen Auflagefläche 38 α die Zähne 30 e eingearbeitet sind.

In Fig. 11 und 12 ist eine Schraube 44 mit Senkkopf 45 dargestellt, wobei die konische Auflagefläche 49 mit Zähnen 30/ versehen ist.

Fig. 15 zeigt eine auf einem Gewindebolzen 50 gegen ein Werkstück 53 festgezogene Mutter 55, die z.B. nur auf einer Stirnfläche Zähne 306 aufweist. Aus dieser Figur ist ersichtlich, wie sich die Zähne 306 in die Oberfläche 54 des Werkstückes einarbeiten.

Die Zähne, welche bei den dargestellten Schrauben bzw. Muttern verwendet werden, weisen flache Außenflanken 56 und etwa senkrecht dazu verlaufende Schneidflächen 57 auf, die sich in den Zahnkanten 58 schneiden. Diese Zahnkanten verlaufen radial und in Umfangsrichtung so, daß das Außenende jeder Zahnkante in Festdrehrichtung der Schraube oder Mutter gegenüber dem Innenende voreilt bzw. beim Lösen nacheilt. Dadurch ergibt jede dieser Zahnkanten nicht nur eine Umfangskomponente gegen die Lösebewegung, sondern auch eine radiale Kraftkomponente,'die insbesondere auf die beim Lösen erzeugten Späne wirkt und diese nach außen bewegt. Die Zähne weisen eine gleichmäßige Höhe und Form auf, um die Gleichförmig-

in der Fig. 13, und

Fig. 15 zeigt einen Schnitt durch eine auf einem Gewindebolzen gegen ein Werkstück angezogene,

keit ihres Eingriffs auf der Werkstückoberfläche zu

kopf einer Schraube in Richtung der Pfeile 11-11 _4O verbessern. Durch Veränderung des Winkels χ zwiin F i g. 12; sehen der Schneidflanke 57 und einer Parallelen zur

F i g. 12 zeigt eine Seitenansicht des Schrauben- Längsachse der Schraube kann die Schneidwirkung kopfes gemäß Fig. 11; verändert werden. Die Winkeländerung kann zwi-

Fi g. 13 zeigt eine Teilansicht auf eine erfindungs- sehen 5 und 20° betragen, wobei dieser Winkel gemäße Schraubensicherung; 45 größer wird, wenn die Anzahl der Zähne erhöht

Fig. 14 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 14-14 wird. Hierdurch ergeben sich günstige Abhängigkeiten zwischen der Höhe y der Schneidflanken 57 und der Breite w der Außenöanken 56. Außerdem entstehen Schrägen für die Flanken in beiden Rich-

mit der erfindungsgemäßen Sicherung versehene 50 tungen, durch die günstige Werte für das Anzieh-Mutter. drehmoment, das Lösedrehmoment und die Bolzen-

In F i g. 1 bis 4 sind Flanschmuttern 20 darge- spannung erzielt werden.

stellt, die in der Bohrung 24 das Gewinde 23 und an Soweit kurvenförmige Zähne mit einer konkaven

deren einem Ende eine Anfasung 29 im Mutterkör- Kantenform in Löserichtung geradlinigen Zähnen per 22 aufweisen. Die Stirnfläche 25 ist durch einen 55 mit der gleichen Schräge vorgezogen werden, können Radialflansch 28 verbreitert. An der Stirnfläche 25 die kurvenförmigen Zahnkanten mit den gewünschsind von der Anfasung 29 zum Umfang des Flan- ten Eigenschaften durch Schlagen von Kreisbögen 65 sches 28 verlaufende Zähne 30 vorgesehen. Beim um Punkte 64 außerhalb des Umfangs der gezahnten Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 3 und 4 ist Fläche dargestellt werden (vgl. F i g. 1, 3 und 5), woeine ringförmige Ausnehmung 32 in der Stirnfläche 60 bei die Punkte 64 den Radius des Abwälzkreises 66 25 von der Anfasung 29 ausgehend angeordnet, so festlegen, der als Kreisbahn für die Mittelpunkte der daß sich die Zähne 30 a von der Außenkante der Kreisbögen für alle Zahnkanten dient.
Ausnehmung 32 zum Rand des Flansches 28 er- Es sind in vielen Fällen für Schrauben und Mutstrecken. Die Stirnfläche verläuft gegenüber der tern gemäß den Darstellungen kegelstumpfförmige senkrecht zur Schraubenachse stehenden Ebene 65 statt ebener Verzahnungsflächen zweckdienlich. Der unter dem Winkel ν geneigt. Winkel ν zwischen der Verzahnungsfläche und eiser

Die Fig. 5 und 6 zeigen normale Sechskantmut- Ebene senkrecht zur Schraubenachse soll dabei etwa tern 35 mit Zähnen 30 ό und 30 c an beiden Stirn- zwischen Vt und 12° liegen. Bei einer solchen Auf-

lagefläche drückt sich die Verzahnung beim Anziehen von der Mitte aus nach außen ein. Dadurch beginnt der Widerstand gegen die Anziehbewegung ungefähr in der Mitte und bewegt sich nach außen. Daraus folgt, daß sich der Hebelarm für die der Anziehbewegung Widerstand leistende Kraft von der Mitte zur Außenseite des Befestigungsmittels bewegt, wenn es angezogen wird. Bei ebenen Verzahnungsflächen zeigen die Zähne oft die Neigung, sich in die Werkstückoberfläche im Bereich der Ecken des Sechskantes so stark einzugraben, daß der Mittelteil der Auflagefläche nicht vollständig in Eingriff mit der Werkstückoberfläche kommt.

Claims (3)

Patentansprüche: X5

1. Sicherung für Schrauben und Muttern, bestehend aus einer radial verlaufenden Kerbverzahnung mit Sägezahnquerschnitt an der Auflagefläche des Schraubenkopfes oder der Mutter, ao dadurch gekennzeichnet, daß die in radialer Richtung äußeren Enden der Schneidflächen der Verzahnung (30, 56 bis 58) in Löserichtung der Schraube oder Mutter gesehen gegenüber deren radial inneren Enden nacheilen.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnkanten (30, 58) der Verzahnung in Löserichtung der Schraube oder Mutter konkav verlaufen.

3. Sicherung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (56 bis 58) in axialer Richtung des Schraubenkopfes oder der Mutter von innen nach außen ansteigend (F) verläuft, derart, daß die Zahnkanten (30, 58) etwa in der Mantelfläche eines mit der Spitze auf die Auflagefläche zu gerichteten flachen Kegels liegen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 673 924;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1692 854;
schweizerische Patentschrift Nr. 66 562;
USA.-Patentschriften Nr. 2 833 326, 2353 53I₁
241, 2147 209.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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