DE1961646B2

DE1961646B2 - Sicherung fuer schrauben oder muttern

Info

Publication number: DE1961646B2
Application number: DE19691961646
Authority: DE
Inventors: Charles Edward Schaumburg 111 Gutshall (V St A)
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1968-12-13
Filing date: 1969-12-09
Publication date: 1972-01-13
Also published as: GB1282748A; DE1961646A1; DE1961646C3; US3540509A

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherung für Schrauben oder Muttern, bestellend aus einer gezahnten Klcmrrfläche des Schraubelementcs, in welcher die Zähne in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind, und einer Sichcningsscheibe aus Blech mit einem konzentrisch zum Schraubenschaft liegenden Ringkörper und einer Anzahl auf dem Umfang verteilt angeordneter Zähne, die mit den Zähnen der Klemmtlächc zusammenwirken, wobei die Anzahl der Zähne auf der Klemm fläche und der Scheibe unterschiedlich und die Neigung der Zahnflankcn in Festziehrichtung gering und in entgegengesetzter Richtung zur Erzielung einer Sperrwirkung steil ist.

Hei einer bekannten Sicherung dieser Art (LJSA.-I'atentschrift 3 385 341) sind entweder gleich viele /ahne an der Klemmlläche und der Scheibe oder '•eniger Zähne an der Klemmlläche und mehr an der Scheibe angeordnet. Im ersten Fall werden beim 1 entziehen der Schraube oder Mutter alle Zähne der Scheibe gleichzeitig von den Klcmmllächcnzähiicn gegen die Wcrkstiicklläche gedruckt. Bei weiterer Drehung des Schraubelementes wird ein unstetig zunehmender Widerstand gegen das aufgebrachte Drehmoment erzeugt, da die Zähne der Klemmfliichc gleichmäßig auf den Zahnflanken der Seheibenzähne cnllangglcitcn und nach einer Zahnteilung gleichzeitig wieder von diesen freikommen. Beim Aiifeinanderglcitcn der Zähne steigt der Widerstand von einem Wert X auf einen Wert Y und fällt, nachdem die /ahne voneinander freigekommen sind, auf einen /wischen A' und )' liegenden Wert ab, um beim folgenden Cileii/yklus auf einen oberhalb des Wertes )' liegeiKlen Wert anzusteigen. Den SperrsiellungJii ist lolglieli immer ein relativ geringer Widersiaiulsv cri zugeordnet, vvoliingcycn gerade in diesen Stellungen Γι ein hoher Widei'slaiulswerl angestrebt wird, um eine gule Zuverlässigkeit der Sicherung, gegen Lösen zu erzielen. Im zueilen I all. wenn weniger Zähne an der Klemmlläche und mehr an der Scheibe angeordnet sind, ist ebenfalls nur ein schwankend ansteigender

lu Widerstand zu erzielen, ohne daß in der gesichteten Stellung eine einwandfreie Klemmwirkung möglich ist. denn in diesem lall sind nur sehr wenige der Klemmllächenzähne wirksam.

Bei einer anderen bekannten Sicherung (USA.-Patentschrift 920 M47) sind an der Kleinmlläche mehr /ahne als an der Unterlegscheibe angeordnet, jedoch ist dabei die Anzahl der Klemmflächenzähne ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Seheibenzähne. Bei einer solchen Anordnung treten die gleichen Nachteile auf wie bei einer Sicherung, bei der die Zähnezalilen der Klemmlläche und der Scheibe gleich sind, da stets ein gemeinsames Greifen und Lösen der Zähne erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Sicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der zum Festziehen des Schraubelementes ein im wesentlichen gleichförmiges, progressiv zunehmendes Drehmoment erforderlich ist, gleichgültig in welcher Stellung sich die zusammenwirkenden Teile relativ zueinander befinden, und bei der die Seheibenzähne nicht über ihre Streckgrenzen hinaus belastet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

gelöst, daß die Anzahl der Zähne an der Klemmfläche größer als die Anzahl der Seheibenzähne, aber ungleich einem ganzzahligen Vielfachen der Anzahl der Seheibenzähne ist, daß die vorderen Kanten der Seheibenzähne und die Verlängerungen der Scheitel der Klemmflächenzähne im wesentlichen einen gemeinsamen gedachten Kreis tangieren und daß die Zähne der Klemmfläche über ihre gesamte Länge nach außen vom Schaft weg geneigt verlaufen.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß bei allen Drehwinkeln immer eine bestimmte Anzahl der Seheibenzähne von den Klemmflächenzähnen gegen die Werkstückflächc gepreßt und dadurch ein gleichförmiger, progressiv zunehmender Widerstand beim Festziehen des Schraubclcmcntes erreicht wird.

Die Erfindung is! in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. I eine Seitenansicht einer Schraube mit Zahnscheibe.

F i g. 2 den Schraubenkopf und die Zahnscheibe in Einbai I >gc. teilweise im Schnitt,

.^r)5 I 1 g. 3 ein Schnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 1 mit strichpunktiert dargestellter Scheibe.

F i g. 4 bis 6 Lin/clhcitcn in Blickrichtung aus den Ebenen 4-4, 5-5, 6-6 in F 1 g. 3,
F i g. 7 bis 9 Einzelheiten, die den Darstellungen in den F i g. 4 bis 6 entsprechen, jedoch die Relativlage der Zähne zueinander nach dem Festziehen zeigen, und F i g. 10 eine lineare Abwicklung der Zähne im

Quadranten 10-10 in F i g. 3.

Gemäß F i g. 1 wirken Teile einer Schraube lo mit Teilen einer Blechschere 20 zusammen. Die Anzahl A an Zähnen 21 der Sicherungsscheibe ist um B kleiner als die Anzahl von Zähnen C an der Klemmfläche der Schraube 10, so daß C gleich A plus B ist. In dem dar-

gestellten Ailsliiliruugsheispicl weist iÜl· Siei
echcihe zwölf /ahne 21 aiii, welche sich um einem rinufonniucn Körper 22 aus radial nach außen erstrecken. Der Körper ist dabei so angeordnet, dall er koaxial /ur Schraube 10 Ικμί. Diese /ahne sind wui ;, ilnvn Wurzeln aus in Richtung auf ihre Ireien luden Verdreht, derail, dall deren sortlere Kanten 23. d.h. die· Kaule in I csi/iehndH'.iny an den /ahnen entlang. CiiiLii s|iii/cn Winkel ιγί enic-r l.liene hiltlen. die im Tcchleii Winkel /iir Schraubenachse sieht, wie das in m ] ι μ. 4 his 7. 'J und 10 gezeigt ist. während die !linieren Kaulen 2-4 damit einen slumpfen Winkel bilden. Hs !si /u heaehlen, da 1.1 die Verlängerungen der Kaulen SiLiI" Linien liegen, die tangential zu gegenüberliegenden Seilen eines gedachten Kreises liegen, dessen Durchmesser 3(1 in 1 i g. 3 gezeigt ist. Der gedachte Kreis lieg) konzentrisch zum Schall 11 der Schraube Kl.

An der klemm flache 18 des Schraubenkopf!.* 12 bind sechzehn gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Zähne ausgebildet, die einen Scheitel 14 aufweisen, der durch die Schnittlinie zweier Aufluufiläeheri 15 und 16 gebildet ist. Die vordere Aullauflläche 15, d. h. die in Festzichrichiung liegende Fläche, verläuft schräg nach innen in der gleichen Richtung wie die vordere Kante 23 der Scheibe. Die Auflauffläche 16 in sieh daran anschließender Richtung ist nach innen sehräggestelli, jedt.ch in entgegengesetzter Richtung zu der der Fläche 15. Außerdem ist sie kürzer und steiler. Aus F i g. 3 ist zu ersehen, daß die Scheitel 14 Linien sind, die sich gegenüber dem gleichen gedachten Kreis nach außen im wesentlichen tangential dazu erstrecken, der den Durchmesser 30 hat, und zwar von den gleichen Punkten aus, wie das die vorderen Kanten der Zähne der Sicherungsscheibe tun.

Aus den F i g. 4 bis 10 ist zu ersehen, daß die Auflauffläche 15 an", jeweiligen Zahn sich in gleitender Lage relativ zur vorder >i Kante 23 eines Zahns 21 während les Fcstzichcns der Schraube 10 befindet, svie das durch die Stellung X in F i g. 10 gezeigt ist. In der Stellung Y ist jedoch die relative Lage der komplementären Flächen in einer Klemmlage gezeigt, bei der der Zahn 21 vom Scheitel 14 und von der Auflaufflächc 15 gegen die Fläche des Werkstücks 40 gedrückt wird. Zu beachten !si, daß gleichzeitig die vordere Kante 23 der Zähne 21 am Scheitel 14 anliegt und dieser sich mit der Auflauffläche in :r Stellung W in Linienkontakt befindet. Da in dieser Stellung beide eine Kotangenlc bilden, führt das ebenfalls zu einer r.perrzahnariigen Hemmung gegen ein iiiigcwollie·; I ösen der Schraube. Weil die Aullaill lläc lie 16 und dii" \ ordere Sliinllache des /alues 21 der Scheibe jetloch in Ι.ΟΜίημ.Μ'κ-Ιιιιιιΐμ. schräggesielli sind, lallt -,ich die in der Stellung Il gezeigte Sperrw irkiiiit! beseitigen, indem auf den Kopf der Schraube ein Drehmoment ausgeübt wird, das wesentlich uröller als das Drehmoment ist. das ein uugewoll.es liveu herwirrufi. "line dall dalui den \ersehiedenen komplementären !'lementen die Fähigkeil genommen wird, ein neuerliches Festziehen zu ermöglichen. Gemäß tier Darstellung in 1 i g. Kl ist der /ahn in der Stellung Λ frei. Wenn die Schraube jedoch um einen sehr geringjn Drehweg gedreht wird, erfolgt ein Angriff am nächstfolgenden Scheitel.

Im bevorzugten Ausfülmingsbeispiel sind Id Zähne am Schraubenkopf vorgesehen, die demzufolge um 22.5 gegeneinander versetzt sind. An der Sicherungsscheih'i sind /.wolf Zähne 21 vorgesehen, die um 30 gegeneinander versetz¹, sind so daß Kotangentenkoniakt in Stellung M' alle 90 vorliegt, also viermal für jede volle Umdrehung. Es sind also immer vier gleiche Stellungen für jeden der zusammenwirkenden Teile vorhanden. Da der Abstand der Zähne am ScUraubenkopl 22,5 beträgt und zwischen jeder Kotangentenslellung drei Zähne liegen, erfolgt eine Duplikation der in F i g. 10 gezeigten Stellung alle 7¹/·/·. Die r-IK-Stellungen gemäß Figur, d.h. die Stellungen maximaler Festziehung, werden also alle 7'/o^c erreicht. Dadurch wird ein im wesentlichen gleichmäßig progressiv zunehmender Widerstand gegen das einwirkende Drehmoment während des Feslzichens erreicht. Unabhängig von der genauen Stellung, in der die zusammenwirkenden Teile nach dem Festziehen zum Liegen kommen, ist also eine Sperrstellung vorhanden, die ein unzulässiges Lösen hemmt. Damit sich der Scheitel 14 in der Stellung W gemäß der Darstellung in F i g. IC) lösen kann, muß der Zahn 21 niedergedrückt werden, und das erfordert erhebliche Kraft, und es muß ein erheblicher Drehweg durchlaufen werden, ehe der Zahn aus der niedergedrückten Stellung freigegeben wird.

Während für die Zahl C in der vorangegangenen Beschreibung 16 Zähne und 12 Zähne für die Zahl A mit einer Differenz von vier für ti vorgesehen sind, können auch andere Werte in die Gleichung C gleich A plus B eingesetzt werden, beispielsweise die in der folgenden Tabelle angegebenen Werte.

Beispiele des Abstandes zwischen den Zähnen am Schraubenkopf und den Zähnen an der Sicherungsscheibe

Anzahl und Λ nCi'llli I il P Γ	Anzahl tier Zähne an	Diffe	Winkclabsta.id zwischen	Anzahl von Kotangenz-	Anzahl der Zähne an der SUherungs-	BogcndifTcren/. '/wischen
/ \ I '> L i\ I IvJ ilL I Zülaie am Kopf	der Siche- ningsschcibc	renz	Kotangcnz- stellungcn	Stellungen pro Umdrehung	seheibe pro Winkelabstand	Kotangcnz.stcllungcn
I 2 — 30	8	4	90	4	2	15
12 -30"	9	3	120	3	3	10
15 — 24°	12	3	120°	3	4	6°
16 — 22,5"	10	6	180^c	2	5	4.5°
* 16 —22,5	12	4	90°	4	3	7,5"
IS- -20"	12	6	60"	6	2	10°
18 — 20"	i5	3	120"	3	5	40

* In der Beschreibung verwendetes Beispiel,

Zsvcekmäßigerwcisc sind mindestens drei Duplikat-Stellungen in jeder beliebigen Ürchslcllung vorhanden, und die Berechnung dieser Stellungen kann an Hand des angegebenen Beispiels bestimmt werden. Es ist in der Praxis festgestellt worden, daß die besten Rcsultc erreicht werden, wenn eine größere Anzahl von Zähnen

an der Klemmfläche des Schraubelements als an der damit zusammenwirkenden .Sicherungsscheibe vorgesehen wird, derart, daß nur einige Stellen, beispielsweise vier, jedoch nicht weniger als etwa drei in jedem Augenblick vorhanden sind, an denen die zusammenwirkenden Teile sich in der genau gleichen Stellung befinden. Die Stellen größten Widerstands gegen ein ungewolltes Lösen werden dann bei einer nur geringen Drehung der Schraube erreicht, und dabei werden andere Stellen der zusammenwirkenden Teile in eine Stellung größten Widerstands gebracht. Aus F i g. 3 ist zu ersehen, daß dieser maximale Widersland gegen ein einwirkendes Drehmoment durch einen Linienkontakt zwischen dem Scheitel 14 und der vorderen Kante 23 eines Scheibcnzahns erbracht wird.

Um sicherzustellen, daß die Zähne der Scheibe nichl vollständig flachgedrückt werden und bei deren Streckgrenze überschritten wird, ist die Klemmfläche des Schraubenkopfes gering nach oben und nach außer geneigt. Dabei versteht es sich, daß der Winkel de< Konus nicht so groß sein darf, daß kein Angriff dei zusammenwirkenden Teile mehr erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

961 646 l'alcniaiispruchc:

1. SiL¹IiLTiIn[J für Schrauben oder Mullein, hesichcnd air. einer gezahnten Kleinmlläche lies Sl hiauhclcineiils. in welcher die /ahne in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind, und einer Sichcriingsscheihc aus Blech mit einem konzentrisch .'um Schrauheiischall liegenden Ring'airper und einer Anzahl aiii dem Umfang \erteilt angeordneter /ahne, die mit ilen Zähnen der Kleinmlläche zusammenwirken, wobei die Anzahl der /ahne aiii' der Klemmlläche und der Scheibe unterschiedlich und die Neigung der /ahnllanken in le-uziehrichtung gering und in entgegengesetzter Richtung zur Erzielung einer Sperrwirkung steil ist, d a d u r c Ii g e k e η n/eichiiel, daß die Anzahl (C) der /ahne an der Klemmlläche (!8) größer als die Anzahl (/1) der Scheibenzähne (21), aher ungleich einem gai.izahligen Vielfachen der Anzahl der Scheibenzähne ist, daß die vorderen Kanten (23) der Seheibenzähne und die Verlängerungen der Scheitel (14) der Klemmflächenzähne im wesentlichen einen gemeinsamen gedachten Kreis tangieren und daß die Zähne der Klemmiläche (18) über ihre gesamte Läng.i nach außen und vom Schaft weg geneigt verlaufen.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl (A) der Seheibenzähne (21) acht bl·., fünfzehn und die Anzahl (C) der an der Klemmlläche (18) vorgesehenen Zähne zwölf bis achtzehn beträgt.