DE2349763A1

DE2349763A1 - Zwangslaeufig wirkendes selbstsicherndes verriegelungselement

Info

Publication number: DE2349763A1
Application number: DE19732349763
Authority: DE
Inventors: Jerry A Sigmund
Original assignee: Standard Pressed Steel Co
Current assignee: SPS Technologies LLC
Priority date: 1972-10-10
Filing date: 1973-10-03
Publication date: 1974-04-18
Also published as: GB1442185A; BE805906A; JPS4972549A; BR7307833D0; NL7313805A; IT994378B; ES419477A1; AU474628B2; JPS5337989B2; IN142799B; CA995111A; AU6117573A; FR2202552A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein zwangsläufig xfirkendes selbstsicherndes Verriegelungselement mit einer Schraube, die einen Schaft sowie an dessen einem Ende ein\.Element zur Auflage auf einer Werkstückfläche umfasst. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine formschlüssig selbstsichernde Schraube, bei der ein zusammendrückbarer Ring verwendet wird, der mit einem kegeligen Segment nahe dem Ende des Schraubenschaftes und der freien Aussenseite des Werkstücks, in dem sich die Schraube befindet, zusammenwirken kann, um zu verhindern, dass die Schraube ohne ein spezielles Werkzeug, mittels dessen der Ring zusammengedrückt x^erden kann, aus dem Werkstück herausgezogen wird.

Bei dem erfindungsgemässen Verriegelungselement handelt es sich vorzugsweise um eine zwangsläufig wirkendes selbstsichernde Verriegelungsschraube, bei der an einem Ende des Schraubenscliaftes eine Sicherung vorgesehen ist,

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die die Schraube 'zwangsläufig in einem Werkstück sichert, wenn die Sicherung durch ein Loch im Werkstück, in das die Schraube eingesetzt ist, hindurchgetreten ist. Die Sicherung umfasst in der Regel eine Ringnut an der Schraube, die sich in Richtung auf das Ende der Schraube nach aussen erweitert, wobei die Neigung des sich erweitern- ■ den Abschnitts in der Richtung verläuft, in der die Schraube in das Werkstück eingesetzt wird. Ein Ring, der an seinem Aussendurchmesser elastisch zusammendrückbar ist, passt mit Spiel und lose in die Ringnut. Wenn der Ring in Radialrichtung zusammengedrückt ist bzw. sich in seinem gespannten Zustand befindet, liegterin der Ringnut, wobei sein Aussendurchmesser nicht grosser als der Durchmesser der Bohrung im Werkstück ist, durch die die Schraube eingesetzt wird. Nachdem der Ring durch die Bohrung im Werkstück hindurchgetreten ist, dehnt er sich nach aussen in seinen entspannten Zustand aus, wobei dann sein Äussendurchmesser grosser als die Bohrung im Werkstück ist, an dem die Schraube angebracht ist. Der Ring wirkt mit einer Anlagefläche am Ende der Schraube und der Aussenseite des Werkstücks in der Weise zusammen, dass die Schraube formschlüssig im Werkstück gehalten wird. Zum Ausbau der Schraube muss ein Werkzeug benutzt werden, um den Ring dort, wo er zusammengedrückt werden kann, gegen den Schraubenschaft zu drücken, wenn die Schraube rausgezogen wird. Es ist festgestellt worden, dass bei Schrauben der beschriebenen Art ein kritisches Verhältnis zwischen der Dicke des zusammendrückbaren Ringes, seinem Gesamtdurchmesser, der Länge des sich erweiternden Segmentes auf der Schraube und der Neigung des sich erweiternden Segmentes eingehalten werden muss, um ein Versagen der formschlüssigen Selbstsicherung zu vermeiden«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zwangsläufig wirkendes sel-bstsicherndes verriegelbares Verbindungselement, insbesondere eine Schraube, zu schaffen, bei .dem bzw. bei der sichergestellt ist,

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dass es selbst-dann nicht aus dem Werkstück gezogen werden kann, wenn übermässig starke Kräfte, die versuchen, das verriegelbare Verbindungselement zu lösen, aufgebracht werden oder wenn das Verbindungselement starken Lastwechseln oder einer Belastung mit Schwingungen ausgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemass dadurch gelöst, dass am anderen Ende des Schaftes ein Zwischenabschnitt mit einer Einrichtung zur formschlüssigen Selbstsicherung ausgebildet ist, dass der Zwischenabschnitt ein sich nach aussen erweiterndes Segment umfasst, dessen Durchmesser allmählich von einem kleinsten Durchmesser auf einen grössten Durchmesser ansteigt, der kleiner als der Durchmesser des Schaftes ist, dass neben dem Zwischenabschnitt ein Endabschnitt, ausgebildet ist, der einen grössten Durchmesser hat, der grosser als der grösste Durchmesser des sich erweiternden Segments und nicht grosser als der Durchmesser des Schaftes ist, so dass eine Änlageflache bzw. Schulter neben dem grössten Durchmesser des sich erweiternden Segmentes besteht, dass ein radial nach innen zusammendrückbarer Ring am Schaft um den Zwischenabschnitt. herum angeordnet ist, dass der Ring im entspannten Zustand einen Äussendurchmesser, der grosser als der Durchmesser des Schaftes ist, und einen Innendurchmesser hat, der kleiner als der Durchmesser des Endabschnitts ist, so dass der Ring am Zwischenabschnitt bleibt, dass der Ring radial soweit nach innen zusammendrückbar ist, dass sein Äussendurchmesser dann Zumindest gleich dem Durchmesser des Schaftes ist, dass der Durchmesser des Zwischenabschnitts am Schaft zuzüglich des doppelten Durchmessers des Querschnitts des Ringes kleiner als der Durchmesser des Schaftes ist, so dass der Ring am Zwischenabschnitt radial nach innen bis zu einer äusseren Gesamtabmessung zusammengedrückt werden kann, die kleiner als der Gesamtaussendurchmesser des Schaftes ist, und dass der Neigungswinkel des sich erweiternden

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Segmentes so bemessen ist, dass bei Berührung eines Abschnitts des Ringes mit dem Endabschnitt der Abstand von der Längsachse des Schaftes zum Mittelpunkt des Querschnitts des Ringes kleiner als der Radius des Endabschnitts ist.

verriegelbare Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das / Verbindungselement eine formschlüssig selbstsichernde Schraube j bei der das freie Ende der Schraube mit einer Ringnut versehen ist, die in ein sich nach aussen erweiterndes Segment übergeht, das an einer radial nach aussen ragenden Schulter am freien Ende der Schraube endet. In der Ringnut ist ein Ring angeordnet, dessen Aussendurchmesser elastisch zusammendrückbar ist. Nachdem die Schraube in ein Werkstück eingesetzt worden ist, wirkt der Ring mit einer Aussenseite des Werkstücks und der Schulter am freien Ende der Schraube in dem Sinne zusammen, dass die Schraube im Werkstück formschlüssig gesichert ist, so dass die Schraube nur vom Werkstück entfernt werden kann, wenn der zusammendrückbare Ring radial nach innen zusammengedrückt worden ist. Die Kontur des sich erweiternden Segmentes ist so festgelegt, dass unabhängig von der Stellung des zusammendrückbaren Ringes relativ zum sich erweiternden Segment der mittlere Radius des zusammendrückbaren Ringes nicht grosser als der Radius der Schulter ist. ■

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. i eine Seitenansiäit, teilweise im Schnitt, einer formf schlüssig selbstsichernden Schraube im eingebauten Zustand;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der formschlüssigen

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Selbstsicherung einer erfindungsgemäss ausgebildeten Schraube; und

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung einer an sich formschlüssig selbstsichernden Schraube, bei der die Selbstsicherung nach Aufbringung einer lösenden Kraft in Gegenwart einer Wechselbelastung versagt.

In den Figuren und insbesondere in Fig. 1 ist eine formschlüssig selbstsichernde Schraube 10 im eingebauten Zustand dargestellt, in dem sie zwei Werkstücke 12 und 13 zusammenhält.' Die Schraube 10 umfasst einen Schaft 16 und einen Schraubenkopf 18 an ihrem einen Ende, an dem eine Auflagefläche 20 für ein Werkstück ausgebildet iä;. Der Schraubenkopf 18 hat eine beliebige Kopfausbildung; vorzugsweise handelt es sich dabei um einen Sechskant 22. Der Schraubenschaft 16 kann von beliebiger gewünschter Spannlänge sein, die durch die Dicke der zu verbindenden Werkstücke 12 und 14 bestimmt ist.

Das Ende 24 der Schraube 10 ist mit einem Gewindeabschnitt versehen, dessen grösster Durchmesser vorzugsweise kleiner als der Durchmesser des Schraubenschaftes 16 ist, so dass die Schraube 10 beim Einbau durch die fluchtenden Durchgangslöcher 28 in den Werkstücken 12 und 14 eingesetzt v/erden kann und so dass ein zylindrisches Ausbauwerkzeug über das Ende der Schraube geschoben werden kann. Ein Zwischenabschnitt 30 des Schraubenscliaftes 16 umfasst ein Segment mit einer Ringnut 32, deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser des Schraubenschaftes 16 ist. Das Segment mit der Ringnut erweitert sich nach aussen zu einem kegeligen Segment 34 vom kleinsten Durchmesser der Ringnut 32 zu einer«, grössten Durchmesser bei 36, wobei der Durchmesser bei 36 kleiner als der Durchmesser des Endes 24 ist, so dass eine Schulter 38 gebildet wird."

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Um den Zwischenabschnitt 30 herum erstreckt sich ein elastisch zusammendrückbar er Ring 40. Der Ring 40 hat im entspannten Zustand einen grössten Aussendurchmesser, der grosser als der Durchmesser des Durchgangsloches 28 im Werkstück ist, so dass der Ring mit der Aussenseite des Werkstücks 14 und der Schulter 38 am Schaft 16 der Schraube 10 in der Weise zusammenwirken kann, dass ein Herausziehen der Schraube aus dem Werkstück ausgeschlossen wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen formschlüssig selbstsichernden Schraube wird nach dem Durchstecken der Schraube 10 durch die Werkstücke 12 und 14 eine Mutter 44 auf den Gewindeabschnitt 26 aufgeschraubt und fest angezogen, um eine Spannkraft auf die Werkstücke 12 und . 14 auszuüben. Die Mutter 44 ist mit einer Gegenbohrung 46 versehen, durch die ausreichender Raum für den Ring 40, bei dem es sich um einen Sicherungsring handelt, geschaffen v/ird. Die formschlüssige Selbstsicherung der erfxndungsgemassen Schraube stellt ein Sicherheitsmerkmal für den Fall dar, dass die Mutter 44 aufgrund von Schwingungen oder durch versehentliche Abnahme freikommt bzw. abfällt. Bei gewissen Anwendungsfällen können jedoch auch der Gewindeabschnitt 26 und die Mutter 44 v/eggelassen werden, so dass nur der Ring die formsc?ilüssige und selbstsichernde Verbindung herstellt.

Somit wirkt der Ring mit der Schulter 38 und der Aussenseite 42 des Werkstücks in dem Sinne zusammen, dass ein Herausziehen der Schraube verhindert wird. Um die Schraube ausbauen zu können, wird ein nicht dargestelltes zylindrisches Ausbauwerkzeug auf das Ende der Schraube in der Weise gesetzt, das der Ring 40 radial nach innen in die Ringnut 32 gedrückt und dabsi zusammengedrückt wird. Gleichzeitig wird eine Kraft aufgebracht, durch die die Schraube herausgesogen oder herausgeschoben wird, so dass P.ing und Schraube bei zusammen-

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gedrücktem Ring -durch das Durchgangsloch 28 im Werkstück hindurchgehen.

Im folgenden wird Fig. 2 erläutert, in der ein erfindungsgemäss ausgebildetes Ende einer Schraube und die kritischen, zu berücksichtigenden Abmessungen wiedergegeben sind. Die Art und Weise, in der die erfindungsgemässe formschlüssig selbstsichernde Schraube wirkt, kann besser verstanden werden, wenn die typischen Abmessungen für eine bestimmte Schraubengrösse bekannt sind. Demzufolge zeigt Fig. 2 typische Abmessungen für eine erfindungsgemäss ausgebildete Schraube.

Abmessung A gibt den Bohrungsdurchmesser der Durchgangsbohrung im Werkstück, durch die die Schraube eingesetzt wird, wieder; Abmessung B ist der Hauptdurchmesser des Schraubenschaftes 16, der ungefähr gleich der Abmessung A abzüglich einer Toleranz ist, die ein einfaches Einsetzen der Schraube in das Durchgangsloch ermöglicht; Abmessung C ist der Durchmesser der Ringnut 32; Abmessung D ist die axiale Länge der Ringnut. 32; Abmessung Ξ ist der Durchmesser des Querschnitts durch den zusammendrückbaren Ring 40; Abmessung F ist der äussere Gesamtdurchmesser des zusammendrückbaren Ringes 40 im entspannten Zustand; Abmessung G ist der grösste'Durchmesser des kegeligen Segmentes 34 der Schraube bei 36? Abmessung H ist der grösste Durchmesser des Gewindeabschnitts 26 der Schraube biw. der Aussendurchmesser des Gewindes und führt zur Bildung der Schulter 38_c Der Winkel α gibt die Neigung des kegeligen Segments 34 wieder. Es ist festgestellt worden, dass der Winkel α kleiner als ein kritischer Grösstwert sein muss, um ein Versagen der formschlüssigen Selbstsicherung der Schraube auszuschliessen.

Für eine Schraube mit einem Nenndurchmesser von 9/16" (=14,2875 inm)

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haben die einzelnen Abmessungen einer erfindungsgemäss ausgebildeten Schraube die im folgenden aufgeführten Werte.

A= 0,565" = 14,3510mm

B= 0,562" = 14,2748mm

C=*0,432" = 10,9728mm

D= 0,037" = 0,9398mm

E= 0,060" = 1,5240mm

F= 0,518" = 14,7574mm

G= 0,472" = 11,9888mm

H= 0,527" = 13,3858mm

Wie sich aus der Tabelle ergibt, bestehen bestimmte Beziehungen zwischen den Abmessungen, um die Schraube mit der gewünschten Selbstsicherung zu versehen. Der Aussendurchmesser des entspannten Ringes 40, d.h. die Abmessung F, beträgt 0,581" (=14, 7574mm) und ist somit grosser aJs der Durchmesser des Durchgangsloches 28, d.h. die Abmessung A, so dass der Ring 40 nicht durch das Durchgangsloch im Werkstück passt, wenn er nicht radial nach innen zusammengedrückt ist. Ferner müssen bestimmte andere Verhältnisse zwischen den Abmessungen eingehalten werden. Beispielsweise ist die Länge der Ringnut 32, d.h. die Abmessung D= 0,037" (=0,9398mm) und somit etwas grosser als der Radius des Querschnitts des Ringes 40, so dass der Ring dann, wenn er gespannt und zusammengedrückt ist, vollständig auf dem Teil der Ringnut mit dem kleinsten Durchmesser aufsitzt. Ferner zeigt sich, dass der grösste Aussendurchmesser des Ringes 40 dann, wenn er zusammengedrückt ist und auf der Ringnut 32 aufsitzt, 0,552" (= 14,0208mm) betragt (Abmessung C + 2« E) und dass dies um 0,013" (=0,3302mm) weniger ist als der Durchmesser der Durchgangsbohrung, d.h. als die Abmessung A, so dass der Ring ausreichende Toleranz hat, um durch die Durchgangsbohrung zu passen.

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Da der Ring radial nach innen zusammengedrückt werden muss, um die Schraube ausbauen zu können, und da das Ausbauwerkzeug, das zum Andrücken des Ringes gegen den Schraubenschaft in der Ringnut 32 verwendet wird, vorzugsweise eine zylindrische Buchse ist, sollte der grösste Durchmesser des Gewindeabschnitts 26, d.h. die Abmessung H, kleiner als der Durchmesser des Gewindeschaftes (Abmessung B) aain, um zu ermöglichen, dass das Ausbauv/erkzeug auf das Ende der Schraube gesetzt wird und dass Ausbauwerkzeug und Schraube zusammen in das Durchgangsloch im Werkstück passen. Ferner sollte die Schulter 38, deren Höhe gleich der halben Abmessung H abzüglich der halben Abmessung G ist, eine Mindesthöhe haben, damit eine ausreichende Anlagefläche gebildet wird, so dass der Ring 40 nicht über diese Anlagefläche gedruckt werden kann. Im günstigsten Fall ist diese Mindesthöhe ungefähr gleich dem und etwas !deiner als der Radius des Querschnitts des Ringes 40. Für die beschriebene Schraube ist die Anlageflache 0,0275" (=0,6985mm) hoch·, und somit etwas kleiner als die 0,030" (=0,7620mm) des Radius des Querschnitts des Ringes 40.

Um sicherzustellen, dass die formschlüssig selbstsichernde Schraube nicht unter Spannungsbelastung versagt, sollten gewisse Mindestabmessungen eingehalten werden. Daher sollte der Durchmesser des Querschnitts des Ringes 40 so gross wie möglich gemacht werden, um sicherzustellen, dass der Ring 40 bei Spannungsbeanspruchung nicht versagt. Da der Ring 40 jedoch im zusammengedrückten Zustand durch das Durchgangsloch im Werkstück passen muss, bedeutet eine Vergrösserung des Durchmessers des Querschnitts des Ringes notwendiger Weise, dass der Durchmesser der Ringnut 32 so klein sein muss, dass darin der doppelte Durchmesser des Querschnitts des Ringes 40 untergebracht werden kann, damit der Ring durch das Durchgangsloch im Werkstück passt.

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Somit macht eine Vergrösserung des Durchmessers des Querschnitts des Ringes eine Verkleinerung des Duchmessers der Ringnut 32 erforderlich. Dies schwächt jedoch die Stärke der Schraube übermässig, da ein Bruch der Schraube unter hoher Spannungsbelastung an der Stelle des kleinsten Durch- ■ messers auftreten würde. Somit müssen der Durchmesser des Querschnitts des Ringes 40 und der kleinste Durchmesser in der Ringnut 32 so ausgewählt werden, dass ein Kompromiss zwischen optimaler Stärke des Ringes und optimaler Stärke der Schraube getroffen wird.

Ausser den erläuterten Verhältnissen der Abmessungen und Konstruktionskriterien muss noch ein weitere* Faktor bei der Auslegung einer erfindungsgemässen Schraube berücksichtigt werden. Dabei handelt es sich um die Neigung des sich erweiternden Segmentes 34, d.h. den Winkel α.

Wenn der Winkel α des kegeligen Abschnitts 34 klein ist und beispielsweise in der Grössenordnung von 1 liegt, wird die Länge des sich erweiternden Segmentes der Schraube, d.h. die Abmessung I in Fig. 2, grosser. Wenn die Abmessung I gross ist und die Mutter 44 von dem Gewindeabschnitt der Schraube 10 (Fig. 1) abgeschraubt ist, besteht ein erheblicher Spielraum, bevor der Ring 40 in Eingriff mit der Aussenseite 42 des Werkstückes 14 kommt. Ferner kann sich dann die Auflagefläche 20 des Schraubenkopfes in nennenswertem Ausmass von dem Werkstück 12 entfernen. Darüber hinaus müsste die Gegenbohrung 46 der Mutter 44, die der Schraube zugeordnet ist, übermässig lang ausgeführt v/erden. Somit sollte die Abmessung I im günstigsten Fall so klein wie möglich bemessen werden. Die Abmessung I kann verringert werden, indem der Winkel α vergrössert wird, um die Neigung des kegeligen Segmentes zu erhöhen.

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Es besteht jedoch- eine obere Grenze, bis zu der der Winkel α vergrössert werden kann. Oberhalb dieser Grenze wird ein Zustand erreicht, in dem die Selbstsicherung der erfindungsgemässen Schraube zum Versagen neigt, wenn die Schraube Schwingungen und einer Kraft unterliegt, die die Schraube ausser Eingriff mit den Werkstücken zu bringen versucht. Dieser Zustand wird im folgenden anhand von Fig. 3 erläutert. Wenn die Mutter 44 abgenommen ist und die Schraube sich in einer horizontalen Lage befindet oder wenn die Schraube sich in vertikaler Lage befindet und einer Wechselbelastung oder Schwingungen unterliegt, neigt der Ring 40 dazu, in die Ringnut 32 hineinzurutschen, so dass der obere Abschnitt des Ringes 40 in der Ringnut 32 liegt, während der untere Abschnitt des Ringes 40 ausserhalb der Nut 32 ist. Wenn die Schraube sich in diesem Zustand befindet und einer durch den Pfeil R angedeuteten Kraft unterliegt, die die Schraube herauszudrücken versucht, bewegt sie sich in das Werkstück hinein, wodurch sie den Ring 40 schiefstellt, so dass der obere Abschnitt 48 des Ringes 40 in das Durchgangsloch 28 in den Werkstücken hineinbewegt wird, da dieser obere Abschnitt an der Ringnut 32 anliegt«, Der untere Abschnitt 50 des Ringes 40 verkeilt sich zwischen der Aussenseite 42 des Werkstücks und der Schulter 38.

Wenn der Neigungswinkel des kegeligen Segmentes 34 einen kritischen Grenzwert, beispielsweise 20°, überschreitet und der Ring schiefgestellt ist, ist der Abstand von der Längsachse 52 der Schraube zum Mittelpunkt des Querschnitts des Ringes 40, - dieser Abstand ist als Abmessung J in Fig. 3 dargestellt -, grosser als der Radius des Aussendurchmessers des Gewindeabschnitts, d.h. grosser als die halbe Abmessung H. Wenn der Schaft 16 in diesem Zustand in das Werkstück hineinrutscht, wobei sich die in Fig. 3 gestrichelt dargestellte lönstellation ergibt, dann wirkt die

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Kraft R, die die Schraube vom Werkstück zu trennen versucht, auf den unteren Abschnitt 50 des Ringes 40. Auf diese Weise wirkt eine Komponente der Reaktionskraft der Kraft R auf den unteren Abschnitt des Ringes. Da der Abstand von der Längsachse 52 der Schraube zum Mittelpunkt der Querschnittsfläche des Ringes 40 grosser als der Radius des Gewindeabschnitts bis zur Anlagefläche, d.h. grosser als die halbe Abmessung H, ist, wirkt diese Komponente der Reaktionskraft nach aussen, so dass sie bestrebt ist, den Ring 40 nach aussen zu drücken, bis er über die Anlagefläche rutscht, was ein Versagen der Selbstsicherung zu Folge hat.

Aus Fig. 2, in der der Winkel α !deiner als 20 , vorzugsweise in der Grössenordnung von 12°, dargestellt ist, ist ersichtlich, dass selbst bei schiefgestelltem Ring .40 und in der Ringnut 32 befindlichem oberen Abschnitt des Ringes der Abstand von der Längsachse 52 der Schraube bis zum Mittelpunkt des Querschnitts des unteren Abschnitts des Ringes 40 kleiner als dar Radius des Aussendurchmessers, d.h. kleiner als die halbe Abmessung H, ist. Solange dieser Zustand herrscht, ist die auf den unteren Abschnitt des Ringes 40 wirkenden Komponente der Reaktionskraft nach innen gerichtet, so dass kein Versagen des Ringes aufgrund eines seitlichen Ausweichens auftritt. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Ring dazu neigen kann, über die Schulter 38 zu rutschen.

Es ist festgestellt worden, dass der Winkel α im Bereich zwischen 1° und 20° und vorzugsweise in der Grössenordnung von 12° liegen sollte, um die Länge des kegeligen Segmentes (Abmessung I) möglichst gering auszubilden, damit der Spielraum der Schraube im Werkstück möglichst klein ist, wenn keine Mutter auf den Gewindeabschnitt der Schraube

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aufgeschraubt ist. Wenn der Winkel α grosser als 20° ist und die Schraube waagerecht angeordnet ist oder starken Belastungen mit Schwingungen ausgesetzt ist, hat der Ring 40 die Tendenz, sich schiefzustellen, so dass ein Abschitt des Ringes in das Durchgangsloch hineingeht und es dem verbleibenden Abschnitt überlässt, die Reaktionskraft aufzunehmen. Solange jedoch der Winkel α der Neigung des Segmentes 34 unterhalb des kritischen Grenzwertes liegt, so dass der Abstand von der Längsachse der Schraube zum Mittelpunkt des Querschnitts des Ringes 40 kleiner als der äussere Radius der Anlageflache ist, ist die resultierende Reaktionskraft auf den Ring 40 nach innen gerichtet, wodurch ein seitliches Ausweichen des Ringabschnitts ausgeschlossen ist, so dass die Selbstsicherung erhalten bleibt.

Die Erfindung stellt somit eine formschlüssig selbstsichernde Schraube dar, bei der ein Versagen der Selbstsicherung selbst dann ausgeschlossen ist, wenn die Schraube einer Wechselbe-'anspruchung bzw. einer Belastung mit Schwingungen ausgesetzt ist.

Patentansprüche:

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Claims

P a te ntanspr. üche

Formschlüssig selbstsicherndes Verbxndungseleraent mit einer Schraube, die einen Schaft sowie an dessen einem Ende ein Element zur Auflage auf einer Werkstückfläche umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass am anderen Ende des Schaftes (16) ein Zwxschenabschnxtt (30) mit einer Einrichtung zur formschlüssigen Selbstsicherung ausgebildet ist, dass der Zwxschenabschnxtt ein sich nach aussen erweiterndes Segment (34) umfasst, dessen Durchmesser allmählich von einem kleinsten Durchmesser (C) auf einen grössten Durchmesser (G) ansteigt, der kleiner als der Durchmesser (B) des Schaftes (16) ist, dass neben dem Zwxschenabschnxtt ein Endabschnitt (24) ausgebildet ist, der einen grössten Durchmesser (H) hat, der grosser als der grösste Durchmesser des sich erweiternden Segments und nicht grosser als der Durchmesser des Schaftes ist, so dass eine Anlageflache bwz. Schulter (38) neben dem grössten Durchmesser des sich erweiternden Segmentes besteht, dass ein radial nach innen zusammendrückbarer Ring (40) am Schaft um den Zwxschenabschnxtt herum angeordnet ist, dass der Ring (40) im entspannten Zustand einen Aussendurchmesser (F), der grosser als der Durchmesser des Schaftes (16) ist, und einen Innendurchmesser hat, der kleiner als der Durchmesser (H) des Endabschnitts (24) ist, so dass der Ring am Zwxschenabschnxtt bleibt, dass der Ring radial so weit nach innen zusammendrückbar ist, dass sein Aussendurchmesser dann zumindest gleich dem Durchmesser des Schaftes ist, dass der Durchmesser (C) des Zwischenabschnitts am Schaft zuzüglich des doppelten Durchmessers (E) des Querschnitts des Ringes kleiner als der Durch-

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messer des Schaftes ist, so dass der Ring am Zwischenabschnitt radial nach innen bis "zu einer äuss.eren Gesamtabmessung zusammengedrückt werden kann, die kleiner, als der Gesamtaussendurchmesser des Schaftes ist, und dass der Neigungswinkel (α) des sich erweiternden Seg-". mentes so bemessen ist, dass bei Berührung eines Abschnitts des Rings mit dem 'Endabschnitt (24) der Abstand von der Längsachse (52) des Schaftes zum Mittelpunkt des Querschnitts des Ringes kleiner als der Radius des Endabschnitts ist.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) des sich erweiternden Segmentes (34) zwischen 1 und 20 liegt.
3. Verbindungselement nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) des sich erweiternden Segmentes (34) ungefähr 12 beträgt.
4. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenabschnitt (30) unmittelbar neben dem Schaft eine Ringnut (32) von endlicher axialer Länge (D) umfasst, deren Durchmesser (C) kleiner als der Durchmesser des Schaftes ist, und dass die Ringnut in das sich nach aussen erweiternde Segment (34) übergeht.
5. Verbindungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge (D) der Ringnut (32) mindestens-

ι gleich der Hälfte der grössten Abmessung des Querschnitts des Ringes (40) ist.
6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche bzw. Schulter

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(38) vom grössten Durchmesser (G) des sich erweiternden Segmentes (34) aus eine radiale Höhe hat, die ungefähr gleich dem Radius des Querschnitts des Ringes (40) ist.

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