DE7304696U

DE7304696U - Screw element such as head screw or nut

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Publication number: DE7304696U
Application number: DE7304696U
Authority: DE
Original assignee: FA CARL BAUER 5600 WUPPERTAL
Current assignee: FA CARL BAUER 5600 WUPPERTAL
Publication date: 1976-08-12

Description

Dipl.-ing. LUDEWIG · dipl.-phys. BUSE · dipl-phys. MENTZELDipl.-ing. LUDEWIG Dipl.-Phys. BUSE graduate phys. MENTZEL WUPPERTAL 2 · UNTERDÖRNEN 114 · RUF (02121) 553611/12WUPPERTAL 2 UNDERDÖRNEN 114 CALL (02121) 553611/12

77M Kennwort: "Druckzahn"77M password: "print tooth"

Firma Carl Bauer, 56 Wuppertal-Cronenberg, Solinger Str. 28Carl Bauer company, 56 Wuppertal-Cronenberg, Solinger Str. 28

Schraubelement wie Kopfschraube bzw. MutterScrew element such as head screw or nut

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schraubelement, wie Kopfschraube bzw. Mutter, dessen Auflagefläche mit die Anzugdrehlage sichernden, sich quer zur Drehrichtung erstreckenden Zähnen versehen ist und deren Eindringen in die zugeordnete Fläche des festzulegenden Bauteils hemmende Tragflächen aufweist. Selbstsichernde Schraubelemente der eingangs umschriebenen Art sind insbesondere in Ausführungen bekannt, bei denen dem Kranz der Sägezahnprofile aufweisenden Sahne wenigstens eine ringförmige Tragfläche nebengeordnet ist, die sich gegen die zugeordnete Fläche des zu verspannenden Bauteils anlegt, wenn beim Anziehen des Schraubelementes die Zähne sich über eine bestimmte Tiefe in das zu verspannende Bauteil eingearbeitet haben. Da die einem Lösen des Schraubelementes entgegenwirkenden Zähne gegenüber der Tragfläche um ein vorgegebenes Maß vorragen und die Anlage der Tragfläche gegen das Bauteil praktisch ein weiteres Eindringen der Zähne ausschließt, ergeben sich optimale Eigenschaften der Verschraubung nur bei einer bestimmten Festigkeit des zu verspannenden Bauteils, nämlich dann, wenn bei der vorgegebenen Anzugkraft die Tragfläche aufliegt und anderseits die Zähne zur zuverlässigen Sicherung ausreichend weit in das Bauteil gedrungen sind. Falls das Bauteil eine gegenüber dem optimale VerhältnisseThe invention relates to a screw element, such as a head screw or nut, the bearing surface of which has the tightening rotational position securing teeth extending transversely to the direction of rotation is provided and their penetration into the associated Has surface of the component to be determined inhibiting wings. Self-locking screw elements of the initially described Art are known in particular in designs in which the rim of the sawtooth profiles having cream at least one annular support surface is arranged next to it, which is against the associated surface of the component to be braced applies when the teeth are worked into the component to be braced over a certain depth when the screw element is tightened to have. Since the teeth counteracting a loosening of the screw element relative to the supporting surface by a predetermined Protrude dimension and the contact of the wing against the component practically excludes further penetration of the teeth, optimal properties of the screw connection only result if the component to be braced has a certain strength, namely when, with the specified tightening force, the wing rests and, on the other hand, the teeth are reliable The fuse has penetrated sufficiently far into the component. If the component has an optimal ratio compared to the one

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ergebenden Wert höhere Festigkeit hat, bleibt die Tragfläche wirkungslos, d.h. die Vorspannung des Schraubelementes und die sich beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Verschraubung ergebenden Lasten werden allein durch die Zahnköpfe übertragen, was erfahrungsgemäß zu Setzerscheinungen, d.h. einem Verlust an Vorspannung führen kann. Falls die Festigkeit des zu verspannenden Bauteils gegenüber dem schon erwähnten Optimalwert geringer ist, wird die Vorspannung und die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch zu übertragende Last im wesentlichen durch die Tragfläche übertragen, so daß fallweise die Sicherungswirkung der Zähne unter dem für diese Bauteile erwünschten optimalen Wert liegen wird, also möglicherweise nicht ausreicht.If the resulting value has higher strength, the wing remains ineffective, i.e. the pretensioning of the screw element and the loads resulting from the intended use of the screw connection are transmitted solely through the tooth tips, experience has shown that this can lead to settling phenomena, i.e. a loss of preload. If the strength of the component to be clamped is lower than the optimal value already mentioned, the prestress and the at Intended use, the load to be transferred is essentially transferred through the wing, so that on a case-by-case basis the securing effect of the teeth will be below the optimal value desired for these components, i.e. possibly not enough.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei seibstsichernden GchraubeiömeivLen der eingangs uinschriGbenen Art sin optimales Verhältnis der Sicherungswirkung zu etwa bei der bestimmungsgemäßen Belastung der Schraubverbindung auftretenden Setzerscheinungen zu erreichen. Dies wird in der Erkenntnis, daß die eingangs erwähnten Eigenarten der bekannten Ausführungen wesentlich aut die Trennung der Zähne von den Tragflächen bzw. auf das Vorragen der Zahnköpfe gegenüber den Tragflächen zurückzuführen sind, erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Köpfe der Zähne zur Flächenanlage gegen das Bauteil abgeflacht sind. Hiermit ist das den bekannten Ausführungen zugrundeliegende technische Prinzip verlassen, die Zahnköpfe und die Tragflächen in gegeneinander versetzten Höhen anzuordnen, wobei naturgemäß beide Bereiche nacheinander zur Wirkung kommen und die Lastverteilung auf die beiden Bereiche veränderlich ist. Es ist durch eine Anordnung ersetzt, bei der stets eine Tragfläche vorgegebener Größe wirksam wird, die sinngemäß die gesamte Last aufzunehmen hat und dennoch eine zuverlässige Sicherungswirkung durch die steilen Zahnflanken anfällt. Die Abflachungen der Zahnköpfe lassenThe invention is based on the object of providing self-locking screw jacks of the type described at the beginning Ratio of the securing effect to the settling phenomena that occur when the screw connection is loaded as intended to reach. This is based on the knowledge that the aforementioned peculiarities of the known designs essentially due to the separation of the teeth from the wings or to the protrusion of the tooth tips in relation to the wings are, according to the invention essentially achieved in that the heads of the teeth to the surface contact against the Component are flattened. This is the familiar version leave the underlying technical principle, the tooth tips and the wings in offset against each other To arrange heights, whereby naturally both areas come into effect one after the other and the load distribution on the two areas is changeable. It has been replaced by an arrangement in which an aerofoil of a given size is always effective that has to absorb the entire load and still has a reliable securing effect through the steep Tooth flanks accrues. Leave the flats of the tooth tips

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sich so bemessen, daß nach dem Anziehen des Schraubelementes die die Beibehaltung der erzeugten Vorspannung gewährleistende Flächenpressung zwischen den Zähnen und dem Bauteil nicht überschritten wird.be dimensioned so that after tightening the screw element that ensures the retention of the generated bias Surface pressure between the teeth and the component is not exceeded.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Zahnprofils ist für alle Schraubelemente zweckdienlich. Sie bringt besonders gewichtige Vorteile bei Schraubelementen mit durch die Grundform bedingten, besonders kleinen Auflageflächen wie Schraubelementen, die keinen Auflageflansch aufweisen. z.B. Senkschrauben, Innensechskantschrauben. Die erfindungsgemäßen Profilformen der Zähne schonen überdies etwa an den festzulegenden Bauteilen vorgesehene, die Widerstandsfähigkeit bzw. das Aussehen verbessernde, z.B. chemisch bzw. elektrochemisch erzeugte Oberzüge.The inventive design of the tooth profile is useful for all screw elements. It brings particularly weighty ones Advantages for screw elements with particularly small contact surfaces such as screw elements due to the basic shape, which do not have a support flange. e.g. countersunk screws, hexagon socket screws. The invention The profile shapes of the teeth also protect the resilience of the components to be fixed, for example or the appearance improving, e.g. chemically or electrochemically produced coverings.

Die Erfindung läßt sich verschiedenartig verwirklichen. Die Zähne können über ihre Länge geradlinig oder gekrümmt oder zickzackartig verlaufen. Ihre Grundrichtung kann von einem radialen Verlauf bedarfsweise abweichen. Sie können über den Umfang der Auflagefläche gleichmäßig oder ungleichmäßig, einzeln oder in gleichen oder ungleichen Gruppen verteilt sein. In der Regel empfiehlt es sich, die Abflachungen der Zahnköpfe in der ümfangsrichtung völlig steigungsfrei verlaufen zu lassen. Fallweise mag es jedoch zweckmäßig sein, davon geringfügig abzuweichen. Im übrigen läßt sich die Erfindung besonders zweckmäßig verwirklichen, wenn die Abflachungen Mantelflächenelemente eines Kegels bilden. Vorzugsweise stehen dabei die Zahnrücken in den äußeren Bereichen zurück, doch ist fallweise eine gegensinnige Neigung günstiger. Denkbar sind auch wechselnde Neigungen des Zahnrückenlängsverlaufs bei den einzelnen bzw. bei einander folgenden Zähnen bzw. Zahngruppen. Dann lassen sich einheitlich ausgeführte Schraubelemente optimal zum VerspannenThe invention can be implemented in various ways. The teeth can be straight or curved or along their length zigzag. Their basic direction can, if necessary, deviate from a radial course. You can about the circumference of the support surface evenly or unevenly, be distributed individually or in equal or unequal groups. It is usually best to use the flats of the To let tooth tips run completely free of pitch in the circumferential direction. In some cases, however, it may be useful to deviate slightly from this. In addition, the invention can be implemented particularly expediently if the flats Form lateral surface elements of a cone. The backs of the teeth are preferably in the outer areas back, but in some cases an inclination in the opposite direction is more favorable. Changing inclinations of the are also conceivable Tooth back longitudinal course in the individual or with each other following teeth or groups of teeth. Then uniformly designed screw elements can be optimally braced

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von unterschiedliche Festigkeiten aufweisenden Bauteilen verwenden, da mit steigender Verformungsfähigkeit der zu verspannenden Bauteile bei gegebener Vorspannung der Schraubelemente die zur Abstützung herangezogenen Bereiche der Abflachungen in radialer Richtung gemäß der Breite und Neigung der Abflachungen wirkungsvoll wachsen. Die Neigungswinkel der Längsverläufe der Zahnrücken können zur Erzielung optimaler Verhältnisse unterschiedlich ausgewählt werden. Für zu verspannende nachgiebige Bauteile empfehlen sich dabei in der Regel geringe Steigungen, um einem schädlichen Setzen des Schraubelementes durch einen großen Zuwachs an tragender Auflagefläche zu begegnen.of components with different strengths, as the greater the deformability of the Components to be braced with a given prestress of the Screw elements, the areas of the flats used for support in the radial direction according to the width and Effectively grow the slope of the flats. The angles of inclination of the longitudinal courses of the tooth backs can be used to achieve different optimal conditions are selected. They are recommended for flexible components that are to be tensioned usually low gradients to avoid damaging setting of the screw element due to a large increase in load-bearing Counter contact surface.

Im übrigen können die Zähne in den an sich bekannten Arten ausgestaltet sein,- wobei sich besonders eine Ausführung empfiehlt, bei der zwischen der Abflachung und der gegen Lösen sichernden Flanke der Zähne in l -r Umfangsrichtung stumpfe Kinkel gebildet werden. Selbstverständlich könnte einem Kranz von erfindungsgemäß modifizierten Zähnen auch noch wenigstens eine ungestuft durchlaufende Ringfläche nebengeordnet sein, die beispielsweise in Extremfällen als Tragfläche wirksam werden kann.Otherwise, the teeth can be designed in the manner known per se, - with one embodiment in particular recommends that between the flattening and the flank of the teeth that is secured against loosening in the l -r circumferential direction obtuse angles are formed. Of course, a ring of teeth modified according to the invention could also be used at least one unstepped continuous ring surface can be arranged alongside, for example in extreme cases can be effective as a wing.

Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:The subject of the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing shown. Show it:

Fig.1 den Kopfteil einer Kopfschraube teils imFig.1 the head part of a head screw partly in

Schnitt, teils als Seitenansicht, Fig.2 eine Draufsicht der Auflagefläche desSection, partly as a side view, Figure 2 is a plan view of the support surface of the

Schraubenkopfes, Fig.3 in größerem Maßstab eine Teildraufsicht derScrew head, Fig.3 on a larger scale a partial plan view of the

Sicherungszwecken dienenden Zähne, Fig.4 in größerem Maßstab eine TeilabwicklungTeeth used for securing purposes, 4 shows a partial development on a larger scale

der Zähne.the teeth.

Die dem Ausführungsbeispiel zugrundegelegte Kopfschraube 10 umfaßt einen Sechskantkopf 11 und einen Schaft 12. Ein dem Sechskantkopf 11 angeformter, außen kreisförmig umgrenzter Auflagcbereich 13 ist schaftseitig in eine äußere Zahnkranzzone 14 und eine zum Schaft 12 überleitende, gegenüber den Zähnen zurückgesetzte glatte Ringzone 15 aufgegliedert. Die Köpfe der in der Zone 14 einander folgenden Zähne 16 liegen vorzugsweise auf der Mantelfläche eines flachen Kegels. Sie könnten sich jedoch auch in einer Radialebene erstrecken.The head screw 10 on which the exemplary embodiment is based comprises a hex head 11 and a shaft 12. A dem Hexagonal head 11 integrally formed, externally circumscribed Auflagcbereich 13 is on the shaft side in an outer ring gear zone 14 and a smooth annular zone 15, which leads over to the shaft 12 and is set back from the teeth. the The heads of the teeth 16 following one another in the zone 14 preferably lie on the lateral surface of a flat cone. she however, could also extend in a radial plane.

Die Zähne 16 umfassen je eine flach ansteigende Flanke 17, die für die Anzugrichtung dem Zahnkopf voranläuft und eine steile Flanke 18, die für die Löserichtung vor dem Zahnkopf liegt. Erfindungsgemäß laufen die Flanken 17 und 18 nicht stetig bis zu einer Kopflinie durch; vielmehr ist zwischen sie eine Abflachung 19 eingeschaltet, die etwa in der Mantelfläche des schön β if wähnten flachen Kegels bzw. ir. einer Radialebene liegt, d.h. sich in der Umfangsrichtung zumindest im wesentlichen steigungsfrei erstreckt.The teeth 16 each include a gently rising flank 17, which precedes the tooth head for the tightening direction and a steep flank 18, which precedes the tooth head for the loosening direction lies. According to the invention, the flanks 17 and 18 do not run continuously up to a head line; rather, is between them a flat 19 turned on, approximately in the lateral surface of the beautiful β if imagined flat cone or ir. one Radial plane lies, i.e. extends in the circumferential direction at least substantially without a slope.

Die Abflachungen 19 bilden vom Beginn des Anliegens der Auflagefläche des Schraubelementes gegen das festzulegende Bauteil Stützflächen, die stets die gesamte Last übertragen. Dies ändert sich beim Anziehen des Schraubelementes nicht, wenn davon abgesehen wird, daß etwa entsprechend der Formänderungsfähigkeit des zu verspannenden Bauteils die radiale Erstreckung der wirksamen Auflageflächen wächst, sofern diese Mantelbereiche eines flachen Kegels bilden. Die erfindungsgemäße Kombination der tragenden Fläche mit den gegen Lösen sichernden Zähnen verhindert wegen der stets wirksamen, verhältnismäßig großen Abmessungen der tragenden FlächenThe flats 19 form from the beginning of the contact of the bearing surface of the screw element against the to be fixed Component support surfaces that always transfer the entire load. This does not change when the screw element is tightened, if it is disregarded that the radial Extension of the effective contact surfaces increases, provided this Form envelope areas of a flat cone. The inventive combination of the load-bearing surface with the anti-loosening securing teeth prevented because of the always effective, relatively large dimensions of the supporting surfaces

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ein Setzen, d.h. gewährleistet die Beibehaltung der vorgegebenen Vorspannung der Verbindung. Dennoch wird eine zuverlässige Sicherungswirkung erreicht, da der sichernde Eingriff der Zähne in den Werkstoff des festzulegenden Bauteils mit der Gesaintspannung der Verbindung belastet ist.setting, i.e. ensures that the specified pretensioning of the connection is maintained. Still being reliable Securing effect achieved because the securing engagement of the teeth in the material of the component to be fixed with the total tension of the connection is burdened.

Die dargestellte Ausführung ist, wie schon erwähnt wurde, nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung. Diese ist nicht darauf beschränkt. Es sind vielmehr noch mancherlei andere Ausführungen möglich.As already mentioned, the embodiment shown is only an example of the implementation of the invention. This is not limited to that. On the contrary, many other designs are possible.

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Claims

PATENTANWÄLTE DiPL-ING. LUDEWIG Dipl.-Phys. BUSE graduate phys. MENTZEL WUPPERTAL 2 UNTERDORNEN 114 RUF (02121) 553611/12 - 7 - Claims:

1. Screw element such as head screw or nut, the contact surface of which secures the tightening rotational position, transversely to the direction of rotation extending teeth is provided and their penetration into the associated surface of the to be fixed Has supporting surfaces that inhibit the component, characterized in that the heads of the teeth (16) contact the surface are flattened against the component.

2. screw elements: .t according to claim 1, characterized in that that the flattened areas (19) of the tooth tips run without a slope in the circumferential direction.

3. Screw element according to claim 1 or 2, characterized in that that the flats (19) form lateral surface elements of a cone.

4. Screw element according to one or more of claims 1-3, characterized by one between the flat (19) and the anti-loosening flank (18) of the teeth (16) formed in the circumferential direction.

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