DE10009719C2 - Scheibenförmiges Sicherungselement für Schraubverbindungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft scheibenförmige Sicherungselemente für Schraub­ verbindungen, die geeignet sind, dem unbeabsichtigtem Lösen oder Lockerwerden einer Schraubverbindung entgegenzuwirken. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Sicherungselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die US 5,281,065 offenbart ein scheibenförmiges Sicherungselement aus Kunststoff mit einem kapselartigen Hohlraum, der ein flüssiges, an Luft selbsthärtendes Dich­ tungsmaterial enthält. Beim Einbau wird der Hohlraum zerstört. Das Dichtungsmate­ rial tritt aus und härtet aus, wobei es einen Schraubenkopf und ein zugeordnetes Ge­ winde abdichtet.

Insbesondere betrifft die Erfindung solche scheibenförmigen Sicherungselemente für Schraubverbindungen, die zwischen der ringförmigen Auflagefläche an der Unter­ seite der Mutter oder des Schraubenkopfs und der Auflagefläche an der der Mutter oder dem Schraubenkopf zugewandten Seite des Werkstücks angeordnet sind. An dieser Einbaustelle wirkt das Sicherungselement einerseits durch Erhöhung der Rei­ bungskräfte gegenüber der Situation beim direkten Kontakt der Auflagefläche an der Unterseite der Mutter bzw. des Schraubenkopfs mit der der Mutter oder dem Schraubenkopf zugewandten Seite des Werkstücks dem Lösen der Schraubverbin­ dung infolge eines Verdrehens der Mutter bzw. des Schraubenkopfs entgegen. An­ dererseits verhindert das Sicherungselement durch eine auf seine Konstruktion zurückgehende Elastizität bezüglich seiner Höhenabmessung das Lösen der Schraubverbindung infolge einer nachgebenden Verformung von Schraube oder Werkstück in gewissen Grenzen.

Eine gebräuchliche Ausführungsform eines scheibenförmigen Sicherungselements liegt mit einer sog. Zahnscheibe vor, z. B. DIN 6797 und DIN 6798, die als flacher Metallring mit zahnförmigen Vorsprüngen in radialer Richtung am Außenumfang oder am Innendurchmesser üblicherweise aus Federstahl ausgeführt ist, wobei die Vorsprünge auf beiden Seiten über die Höhe des flachen Rings vorstehen und dadurch beim Anziehen der Verschraubung durch ein Verbiegen oder Verwinden um einen Betrag nachgeben können, der ungefähr 1-2 Mal der Höhe des flachen Rings entspricht, bevor die Auflageflächen der Mutter bzw. des Schraubenkopfs sowie des Werkstücks den flachen Ring berühren. Weiterhin sind die zahnförmigen Vor­ sprünge so geformt, daß sie die Reibung zwischen den betei­ ligten Flächen vergrößern. Dies wird erreicht durch der Mutter bzw. dem Schraubenkopf und dem Werkstück zugewandte Kanten der Vorsprünge, die vergleichbar einer Schneide in die Oberfläche eindringen und zu einer formschlüssigen Ver­ bindung führen. Diese Wirkungsweise setzt eine geeignete Oberflächenhärte für die verwendeten Bauteile voraus.

Eine andere Ausführungsform einer scheibenförmigen Schrau­ bensicherung liegt mit einer im wesentlichen flachen Schei­ be aus einem zähen und harten Kunststoff, wie z. B. aus ei­ nem Polyamid vor. Die Wirkung dieser Ausführungsform beruht darauf, daß die Reibung zwischen der vergleichsweise harten Oberfläche der Mutter bzw. des Schraubenkopfs sowie des Werkstücks und der des leicht verformbaren Kunststoffteils dadurch erhöht wird, daß der Kunststoff sich einerseits den Unebenheiten der Auflagefläche von Mutter bzw. Schrauben­ kopf und Werkstück anpaßt und andererseits durch seine Aus­ gangsform unter der Kraft der Verbindung etwas nach außen aus dem Spalt gedrückt wird, um sich von dort um die Außen­ flächen der Mutter bzw. des Schraubenkopfs zu legen. Letz­ teres führt bei Verwendung von Muttern oder Schrauben mit einem Außensechskant zu einer guten Sicherungswirkung. Fer­ ner bietet die Elastizität des Kunststoffs eine Toleranz der Sicherung gegenüber dem Nachgeben anderer Teile der Verbindung. Darüber hinaus kann ein scheibenförmiges Siche­ rungselement aus Kunststoff derart geformt werden, daß die Kunststoffmasse bei Deformation des Sicherungselements den gesamten zur Verfügung stehenden Spalt auffüllt, wodurch die Verbindung gegen das Eindringen von Flüssigkeiten ge­ schützt wird. Ein Nachteil des vollständig in Kunststoff ausgeführten scheibenförmigen Elements besteht darin, daß es durch die enormen Vorspannkräfte einer hochfesten Schraubverbindung, z. B. bei Festigkeitsklassen ab 8.8, eventuell vollständig aus dem Spalt herausgepreßt wird und seine Aufgabe nicht mehr erfüllt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einteiliges, vorzugsweise mehrfach verwendbares, scheibenförmiges Sicherungselement zu schaffen, das die Vorteile einer Zahnscheibe und einer Kunststoffscheibe verbindet, insbesondere eine opti­ mierte Sicherung und Dichtung gestattet.

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Ein scheibenförmiges Sicherungselement für eine Schraubverbindung gemäß der Erfindung bietet gegenüber den bekannten Ausführungsformen verschiedene Vorteile. Zunächst kann das scheibenförmige Sicherungselement natürlich nach wie vor als ein Bauteil gelagert und montiert werden, was für automatische Fertigungs­ einrichtungen wichtig ist, obwohl es die günstigen Eigenschaften zweier Materialien und zweier Festigkeitsklassen umfaßt. Das Sicherungselement gemäß der Erfindung kann mehrfach verwendet werden, füllt den zur Verfügung stehenden Spalt in der Verbindung völlig dicht aus und vertilgt über die hohe Festigkeit einer wahlweise metallischen Ausführung seines Innenteils, wobei in diesem Fall auch eine sichere elektrische Verbindung zwischen seiner oberen und seiner unteren Fläche besteht. Ferner ist das Sicherungselement in Bezug auf die auftretenden Vorspannkräfte der Verbindung universell, d. h. es erfüllt seine Aufgabe gleichermaßen für kleine Kräfte, wobei die Wirkungsweise hierbei der beschrieben bekannten Kunststoffscheibe ver­ gleichbar ist, wie auch im Fall erheblicher Vorspannkräfte, in welchem die verlangte Wirkung dann auf das vorzugsweise aus Federstahl hergestellte Innenteil zurück­ zuführen ist, vergleichbar mit der bekannten und bewährten Zahnscheibe aus Feder­ stahl.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Insbesondere kann die zähe und elastische Kunststoffmasse ein Polyamid, Polytetrafluorethylen oder ein vergeichbarer Werkstoff sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfol­ gend erläutert, wobei auf die beigefügte Figur Bezug genom­ men wird, in der eine Schnittansicht der bevorzugten Aus­ führungsform eines scheibenförmigen Sicherungselements ge­ mäß der Erfindung dargestellt ist.

Gemäß der Figur ist eine innengezahnte Stahlscheibe (2) (wie z. B. nach DIN 6797 Form J) derart von einem zähharten Kunststoff (1) umgeben, daß lediglich an der Unterseite die untere Fläche des äußeren, flachen Rings der Zahnscheibe und die sich in Richtung der Unterseite des scheibenförmi­ gen Sicherungselements erhebenden Kanten ihrer Verzahnung hervortreten. Alle anderen Oberflächen der Zahnscheibe (2) liegen hinter den Außenflächen des Kunststoffkörpers (1), insbesondere im Bereich der Verzahnung der Zahnscheibe, welcher von der Kunststoffmasse ausgefüllt ist. An seiner Oberseite weist das scheibenförmige Sicherungselement zwei keilförmige nach oben gerichtete Ringstege auf, wovon der eine sich am Umfang der Bohrung, der andere am Außenumfang des scheibenförmigen Sicherungselements befindet, wobei der erste davon sich unter der Kraft der aufgesetzten Mutter bzw. des aufgesetzten Schraubenkopfs zur Achse der Ver­ schraubung hin verformt und das Gewinde des Bolzens bzw. den Schaft der Schraube umschließt, der zweite hingegen von der Achse der Verschraubung weg verformt wird, um sich von außen an die Mantelflächen der Mutter oder des Schrauben­ kopfs anzulegen.

Zur Montage des scheibenförmigen Sicherungselements ist dieses vorzugsweise mit der Unterseite auf das Werkstück aufzulegen. Das Anziehen der Mutter oder der Schraube erfolgt unabhängig von der Härte des Kunststoffs entsprechend der geforderten Festigkeit der Verbindung. Die montierte Mutter bzw. der Kopf der mon­ tierten Schraube sitzt je nach Vorspannkraft auf der überstehenden Kunststoffmasse oder, nachdem diese durch die Kräfte der Verbindung verdrängt wurde, auf den oberen Kanten des metallischen Innenteils auf. In beiden Fällen erreicht das scheiben­ förmige Sicherungselement die bestmögliche Sicherungswirkung und eine Abdich­ tung der Verbindung.

Claims (7)

1. Scheibenförmiges Sicherungselement zur Sicherung von Schraubverbindungen gegenüber einer Lockerung, mit einer Zahnscheibe (2) aus einem Material hoher Fe­ stigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe (2) ein Innenteil bildet, das teilweise oder vollständig von einer zähen und elastischen Kunststoffmasse (1) zur Bildung eines einstückigen Siche­ rungselements umgeben ist, wobei die Außenform der Kunststoffmasse (1) auf der Oberseite des scheibenförmigen Sicherungselements zwei Ringstege aufweist, von denen sich einer am Außenumfang, der andere am Umfang der Bohrung befindet, und/oder die Zahnscheibe (2) innengezahnt ist.

2. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahn­ scheibe (2) aus federhartem Stahl besteht.

3. Sicherungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe (2) Vorsprünge in Form fächerartig angelegter Lamellen aufweist, die einer axialen Belastung durch Verdrehen elastisch nachgeben können.

4. Sicherungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zähe und elastische Kunststoffmasse (1) ein Polyamid, Polyte­ trafluorethylen oder ein vergleichbarer Werkstoff ist.

5. Sicherungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zahnscheibe (2) nach DIN 6797 oder DIN 6798 ausgebildet ist.

6. Sicherungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Kanten der Verzahnung der Zahnscheibe (2) an der Unterseite des scheibenförmigen Sicherungselements in der Oberfläche der Kunststoffmasse (1) lie­ gen.

7. Sicherungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringstege keilförmig sind.