DE2556985A1

DE2556985A1 - Elbstsicherndes befestigungselement

Info

Publication number: DE2556985A1
Application number: DE19752556985
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Ing Blume; Josef Ing Grad Esser; Friedrich W Ing Grad Grossmann; Karl-Heinz Dr Ing Illgner
Original assignee: Bauer and Schaurte GmbH and Co KG
Current assignee: Bauer and Schaurte GmbH and Co KG
Priority date: 1975-12-18
Filing date: 1975-12-18
Publication date: 1977-06-30
Also published as: DK141825B; AT351873B; ES454331A1; SE426731B; CH614024A5; DK569276A; BE849439A; GB1563931A; DE2556985C2; JPS52101352A; NL7614043A; LU76401A1; SE7614243L; FR2335725B1; ATA935276A; IE44572B1; FR2335725A1; NL171998B; JPS59163216U; DK141825C

Description

PATENTANWALTS

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 25 5 G 98

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C GERNHARDT

MDNCHEN HAMBURG

2000 HAMBURG 50, 16.Dezember 1975

"3 · KONIGSTRASSE 28

TELEFON : 381233 TELEGRAMME: KARPATENT TELEX: 212979 KARP D

W. 26914/75 12/ja.

Bauer & Schaurte 4040 Neuss

Selbstsicherndes Befestigungselement

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstsicherndes Befestigungselement, wie beispielsweise eine Schraube, Mutter oder dergl. mit einem Angriffsteil für ein Werkzeug und mit einer dem Werkstück, an welchem das Befestigungselement angreift, zugewandten Fläche, an der eine Mehrzahl von Erhöhungen gebildet ist, die beim Anziehen des Befestigungselementes mit dem Werkstück in Eingriff treten.

Selbstsichernde Befestigungselemente dieser allgemeinen Art sind in vielen Ausführungen bekannt. Die

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IUNK- DFUTSCHE BANK AG, HAMBURG (BLZ 2007000O)₁KONTO NR. 65/18823 · POSTSCHECK: HAMBURG 142846-205

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Erhöhungen sind dabei gewöhnlich allgemein in Sägezahnform derart gestaltet, daß nach dem Anziehen ein selbsttätiges Losdrehen dadurch verhindert wird, daß eine scharfe Kante dieser Zähne mit dem Material des Werkstücks derart in Eingriff tritt, daß praktisch eine"Verhakung" zwischen der Kante der Zähne und dem Material des Werkstücks auftritt. Anders ausgedrückt, greifen oder schneiden die genannten Kanten der Zähne in das Material des Werkstücks ein. Nur beispielsweise wird verwiesen auf die DT-AS 1 o9o 46 8, insbesondere Figur 4, in der der beschriebene Zustand deutlich gezeigt ist.

Wenn solche Zähne sich praktisch mit dem Material des Werkstücks "verhaken", ergibt sich zwangsläufig eine Verletzung des Werkstücks, die aus mehreren Gründen unerwünscht ist. Beispielsweise kann die Festigkeit des Werkstücks in unangemessener Weise herabgesetzt werden, und außerdem ergeben sich Späne, die zu Stellen gelangen können, an denen sie unerwünscht sind und an denen sie eine Gefahrenquelle darstellen können, beispielsweise in einem Getriebegehäuse eines Kraftfahrzeuges oder dergl.

Es ist auch bekannt (DT-OS 2 3o6 o87), die Kämme der Zähne so auszubilden, daß die Tiefe des Eindringens der Zähne in das Material des Werkstücks begrenzt wird. Gemäß der genannten Literaturstelle werden zu diesem Zweck die Kämme der Zähne geringfügig abgeflacht, wobei jedoch die oben bereits erwähnte scharfe Kante weiterhin vorhanden ist. Dies bedeutet, daß auch bei der Ausführung dieser Literaturstelle das bisherige Prinzip der "Verhakung" zwischen den Zähnen und dem Material des Werkstücks beibehalten -ist. Das gleiche gilt für eine andere bekannte Ausführung (DT-OS 2 3o8 557), gemäß welcher der Kamm der Zähne entweder wie gemäß der vorgenannten Literaturstelle abgeflacht oder geringfügig abgerundet werden kann. Auch hier wird das übliche Prinzip beibehalten,die Sicherung gegen selbsttätiges

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Losdrehen des Befestigungselementes durch "Verhakung" zwischen den Zähnen und dem Material des Werkstücks zu schaffen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nun überraschend gefunden worden, daß es zur Gewährleistung einer ausreichenden Sicherung gegen selbsttätiges Losdrehen eines Befestigungselementes nicht erforderlich ist, die erläuterte "Verhakung" zu schaffen. Es ist vielmehr gefunden worden, daß eine ausreichende Sicherung gegen selbsttätiges Losdrehen - auch bei mehrmaligem Anziehen und Lösen - erhalten werden kann, wenn der mit dem Werkstück in Eingriff tretende Teil der Erhöhungen derart abgerundet ist, daß beim Drehen des Befestigungselementes auch unter der gefordertenVorspannung die Erhöhungen nach Art von Rollierelementen über die Fläche des Werkstücks gleiten. Anders ausgedrückt, weist der mit dem Werkstück in Eingriff tretende Teil wenigstens eine Aorundung auf, die beim Drehen des Befestigungselementes relativ zu dem WErkstück ein Eindringen in das Werkstück verhindert.

Wenn der mit dem Werkstück in Eingriff tretende Teil der ERhöhungen in der beschriebenen Weise erfindungsgemäß ausgebildet ist, ergibt sich beim Anziehen des Befestigungselementes, beispielsweise einer Schraube, Mutter oder dergl., eine im wesentlichen gleichmäßige Verfestigung der gesamten Auflagefläche des Werkstücks unter dem Kopf des Befestigungselementes. Im Gegensatz dazu ergibt sich bei Verwendung bekannter selbstsichernder Befestigungselemente eine ungleichmäßige Verfestigung, wobei an den Stellen, an denen nach dem Anziehen die Zähne zur Ruhe kommen, eine Verfestigung erhalten wird, die beträchtlich höher als die Verfestigung an den Stellen zwischen den Zähnen

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ist. Wird ein solches bekanntes selbstsicherndes Befestigungselement durch eine äußere Kraft über die Montage-Vor- · Spannkraft hinaus belastet, so werden die Zähne noch tiefer eingedrückt, da die bis dahin noch wenig verfestigten Bereiche unter den Zahnlücken zum Tragen herangezogen werden. Die Verbindung "setzt" sich. Das erfindungsgemäße Befestigungselement hat demgegenüber den Vorteil, daß die gesamte Auflagefläche des Werkstücks im wesentlichen gleichmäßig verfestigt ist, so daß demzufolge entsprechend höhere Belastungen erforderlich sind, um ein Setzen zu erzeugen. Die Gefahr des Setzens ist·also bei dem erfindungsgemäßen Befestigungselement entsprechend geringer.

Unter Setzen wird hier die Erscheinung verstanden, daß sich nach Beendigung des Anziehvorganges ein Verlust an Vorspannung ergibt, und zwar zufolge nachträglichen Pließens von Material des Werkstücks.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Befestigungselementes besteht darin, daß beim Losdrehen bedeutend weniger Späne als bei den bekannten Ausführungen erzeugt werden, weil eine Verhakung und damit ein eine Verletzung des Werkstückmaterials hervorrufendes Eindringen der Erhöhungen in das Material des Werkstücks praktisch nicht stattfindet.

Die Sicherungswirkung des erfindungsgemäßen Befestigungselements entsteht dadurch, daß die beim Anziehen eintretenden elastisch-plastischen Verformungen nach Abschluß des Anziehvorganges zu Aufwölbungen zwischen den Erhöhungen führen, die ausreichenden Widerstand gegen selbsttätiges Lösen leisten.

Vorzugsweise sind die genannten Erhöhungen gemäß der Erfindung als Rippen ausgebildet. Verschiedene Ausgestaltungen dieser Rippen sind in der nachfolgenden Beschreibung beschrieben und in Ansprüchen unter Schutz gestellt.

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Ein weiterer wichtiger Vorteil, der sich aus der Erfindung ergibt, besteht darin, daß eine ausreichende Sicherungswirkung auch nach mehrmaligem Anziehen und Losdrehen selbst dann erhalten wird, wenn die Härte der Rippen erheblich über der Härte des zu verspannenden Werkstücks liegt, beispielsweise wenn dieses aus vergleichsweise weichem Material gebildet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Teilansicht eines Befestigungselementes gemäß der Erfindung in Gestalt einer Schraube.

Fig. 2 bis 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Rippen gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Befestigungselement in Gestalt einer Schraube als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, Diese Schraube weist einen Kopf 1 auf, der mit einem nicht dargestellten Werkstück in Eingriff gebracht werden kann. An der Unterfläche des Kopfes 1, d.h. an derjenigen Fläche, die beim Anbringen an einem Werkstück mit dem Werkstück in Eingriff tritt, ist eine Vielzahl von Rippen 2 gebildet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sich radial und geradlinig über die gesamte Unterfläche bzw. Auflagefläche des Kopfes 1 erstrecken.

In den Fig. 2 bis 6 sind verschiedene Querschnittsgestalten der Rippen 2 wedergegeben. Diese Rippen sind in teilabgewickelter Darstellung wiedergegeben.

Die Rippen 2a gemäß Fig. 2 haben im wesentlichen Rechteckgestalt, wobei die freien Kanten jedoch so stark abgerundet sind, daß beim Anziehen einer Schraube, Mutter oder dergl. auf einem Werkstück die Rippen praktisch über das Material des Werkstücks mit Rollierwirkung gleiten, ohne in dieses einzudringen, hierbei jedoch mit zunehmender Vorspannung eine zunehmende und gleichmäßig erfolgende Verfestigung

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des Materials des Werkstücks hervorrufen. Dennoch wird bei Verwendung mit Rippen 2a gemäß der in Fig. 2 wiedergegebenen Querschnittsgestalt ausreichende Sicherung gegen selbsttätiges Lösen erhalten.

Bei der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 3 haben die Rippen 2b im wesentlichen halbkreisförmigen Umriß, und auch die übergänge am Schraubenkopf sind mit einem vergleichsweise großen Radius ausgeführt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 haben die Rippen 2c einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt, wobei die freien Kanten selbstverständlich wieder mit einem ausreichend großen AbrundungsraS^frsehen sind, so daß die oben geschilderte Wirkung eintritt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 haben die Rippen 2d einen Querschnitt in Form eines stark gerundeten asymmetrischen Trapezes.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 haben die Rippen 2e einen Querschnitt, der durch einen stetigen asymmetrischen, an jedem Punkt seinen Anstieg ändernden Linienzug begrenzt, ist.

Die in den Figuren 2 bis 6 dargestellten Rippen können von einer ebenen Fläche vorragen, sie können aber auch durch beliebig gekrümmte Linienzüge mit der Fläche und/oder miteinander verbunden sein.

In den Figuren 7 und 8 sind Rippen 2f bzw. 2g dargestellt, die symmetrisches Profil und die Gestalt eines gleichschenkligen DReiecks mit erfindungsgemäß abgerundeter Spitze aufweisen.

Bei praktischen Versuchen ist gefunden worden, daß die gewünschte, der Wirkung von Rollierelementen ähnliche Wirkung beispielsweise bei Rippengestalten gemäß den Figuren 7 und 8 erhalten wurde, wenn ein Abrundungsra-/an dem mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Teil der Rippen im Bereich von o,15 bis o,17 mm verwendet wurde. Dabei wurden unterschied-

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liehe Flankenwinkel im Bereich von 50 bis 120° und eine Rippenhöhe von beispielsweise 0,17 mm angewendet.

Es ist festzustellen, daß der Abrundungsradius des mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Teiles der Rippen nur insofern kritisch ist, daß gewährleistet ist, daß beim Drehen des Befestigungselementes relativ zu dem Werkstück die oben erwähnte Wirkung ähnlich der Wirkung eines Rollierelementes erhalten wird. Es kann somit von den oben angegebenen Werten für den Abrundungsrä-rabgewichen werden, solange die angestrebte Wirkung erhalten wird. Das gleiche gilt für die bezüglich des Flankenwinkels und der Rippenhöhe angegebenen Werte. Auch hier stellen die betreffenden angegebenen Werte lediglich bei praktischen Versuchen angewendete beispielsweise Werte dar.

Es ist weiter festzustellen, daß die jeweils verwendete Anzahl der Rippen von besonderen Anwendungen, besonderen Anforderungen und dergl. abhängt. Allgemein kann gesagt werden, daß die Anzahl der vorgesehenen Rippen in dem üblicherweise verwandtstem Bereich liegt. Die Rippen können weiterhin ygleichmäßiger Verteilung und Anordnung vorhanden sein. Sie können jedoch in gewissen Fällen auch in .ungleichmäßiger Verteilung und Anordnung vorhanden sein.

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Claims

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Patentansprüche

Cl.ι Selbstsicherndes Befestigungselement, wie z.B. eine Schraube, Mutter oder dergl., mit einem Angriffsteil für ein Werkzeug und mit einer dem Werkstück, an dem das Befestigungselement angreift, zugewandten Fläche, an der eine Mehrzahl von Erhöhungen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen als vjn der dem Werkstück zugewandten Fläche vorragende Rippen (2) gebildet sind, die an ihrem mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Teil wenigstens eine Abrundung aufweisen, die beim Drehen des Befestigungselementes relativ zu dem Werkstück ein Eindringen in das Werkstück verhindern.
2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen sich an der dem Werkstück zugewandten Fläche des Befestigungselementes radial und geradlinig über einen Teil der genannten Fläche oder über die gesamte Fläche erstrecken .
3. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen gekrümmt ausgüldet sind und sich über einen Teil oder die gesamte dem Werkstück zugewandte Fläche des Befestigungselementes erstrecken.
4. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (2a) rechteckige Gestalt mit abgerundeten freien Kanten haben.
5. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (2b) im wesentlichen halbkreisförmige Querschnittsgestalt haben.
6. Befestigungselement nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (2c) einen Querschnitt in Form eines mit starken Abrundungen versehenen symmetrischen. Trapezes haben.

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ORfGINAL INSPECTED

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7. Befestigungselement nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (2d) einen Querschnitt in Form eines stark gerundeten asymmetrischen Trapezes haben.
8. Befestigungselement nach einem der Ansprüche bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (2e) einen Querschnitt haben, der durch einen stetig asymmetrischen, an jedem Punkt seinen Anstieg ändernden Linienzug begrenzt ist.
9. Befestigungselement nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (2f, 2g) allgemein die Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks mit abgerundeter Spitze haben.
10. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9j dadurch gekennzeichnet, daß die Abrundung des mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Teiles der Rippen einen Radius im Bereich von 0,15 bis 0,17 mm hat.
11. Befestigungselement nach einem der Ansprüche

1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen durch gekrümmte Linienzüge mit der Fläche, von der sie vorragen, und/oder miteinander verbunden sind.

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ORIGINAL INSPEGTED