DE10205300C1 - Lösbares Verbindungselement für ein Bauteil mit einem Schrabteil und einem Sicherungsring - Google Patents
Lösbares Verbindungselement für ein Bauteil mit einem Schrabteil und einem SicherungsringInfo
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Abstract
Ein lösbares Verbindungselement (1) für ein Bauteil weist ein Schraubteil (2) und einen Sicherungsring (3) auf. Das Schraubteil (2) weist eine Schlüsselangriffsfläche (5), einen Gewindeabschnitt (11) und eine Abstützfläche (7) zur Übertragung einer Axialkraft auf den Sicherungsring (3) auf. Der Sicherungsring (3) besitzt eine Gegenabstützfläche (19) und eine Anlagefläche (20) für die Übertragung der Axialkraft auf das Bauteil. Das Schraubteil (2) weist auf seiner dem Sicherungsring (3) zugekehrten Abstützfläche (7) eine erste Keilflächenverzahnung (8) und der Sicherungsring (3) auf der dem Schraubteil (2) zugekehrten Gegenabstützfläche (19) eine korrespondierende zweite Keilflächenverzahnung (21) auf, die Aufgleitflächen bilden und in Losdrehrichtung (13) unter Erhöhung der Axialkraft in dem Verbindungselement (1) aufeinander aufgleiten. Zwischen Schraubteil (2) und Sicherungsring (3) sind ein erstes Anschlagflächenpaar (14, 24) zur Drehmomentübertragung in Festdrehrichtung (12) und ein zweites Anschlagflächenpaar (15, 23) zur Drehmomentübertragung in Losdrehrichtung (13) vorgesehen. Die Anschlagflächenpaare (14, 24; 15, 23) sind mit Spiel zueinander so positioniert, dass zwischen ihnen das Aufgleiten über die Keilflächenverzahnungen (8, 21) ohne Überrasten der Keilflächenverzahnungen ermöglicht wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein lösbares Verbindungselement für ein
Bauteil, mit einem Schraubteil, insbesondere einer Radschraube,
und einem Sicherungsring und den im Oberbegriff des Anspruchs 1
angegebenen Merkmalen. Die Erfindung lässt sich allgemein bei
der Verbindung von Bauteilen anwenden. Sie kann insbesondere
auch in Verbindung mit einer Radschraube oder Radmutter einge
setzt werden, bei der also die Radschraube oder Radmutter das
Schraubteil darstellt, denen dann ebenfalls jeweils ein Siche
rungsring zugeordnet ist. Der Sicherungsring ist in aller Re
gel, insbesondere zur Erleichterung der Montage, unverlierbar
mit dem Schraubteil verbunden. Die Verbindung ist so gestaltet,
dass sich der Sicherungsring nicht nur relativ zum Schraubteil
verdrehen kann, sondern dass im Rahmen eines vorgesehenen Bewe
gungsspiels ein radialer Versatz der Achsen gegeneinander mög
lich ist. Dies beschränkt sich freilich auf einen engen Be
reich, wie er beispielsweise zum Ausgleich von Teilungsfehlern
der Durchbrechungen der Radschüssel und/oder der Nabe sinnvoll
ist.
Ein lösbares Verbindungselement der eingangs beschriebenen Art
ist aus der US 3,263,727 bekannt. Das Verbindungselement ist in
einer ersten Ausführungsform dreiteilig ausgebildet, wobei zwei
Federringe einem als Schraube ausgebildeten Schraubteil zuge
ordnet sind. Es ist aber auch eine weitere Ausführungsform
gezeigt, bei der der eine Federring in das Schraubteil
integriert ist. Der andere Federring bildet dann einen
Sicherungsring eines dann insgesamt zweiteiligen Verbin
dungselements. Das Schraubteil weist eine Schlüsselangriffs
fläche, einen Gewindeabschnitt und eine Abstützfläche zur
Übertragung einer Axialkraft auf den Sicherungsring auf. Der
Sicherungsring besitzt eine Gegenabstützfläche und eine Anlage
fläche für die Übertragung der Axialkraft auf das Bauteil. Das
Schraubteil weist auf seiner dem Sicherungsring zugekehrten Ab
stützfläche eine erste Keilflächenverzahnung und der Siche
rungsring auf der dem Schraubteil zugekehrten Gegenabstütz
fläche eine korrespondierende zweite Keilflächenverzahnung auf.
Die Keilflächenverzahnungen bilden Aufgleitflächen, die in
Losdrehrichtung des Schraubteils relativ zum Sicherungsring
unter Erhöhung der Axialkraft in dem Verbindungselement aufein
ander aufgleiten und so eine Sicherungswirkung erbringen. Die
Steigung der Aufgleitflächen ist größer als die Steigung des
Gewindes im Gewindeabschnitt des Schraubteils. Die in Losdreh
richtung wirksamen Aufgleitflächen gehen unter Bildung von
Schultern ineinander über. Diese Schulter erstrecken sich in
Achsrichtung und wirken damit als formschlüssige Anschläge in
Festdrehrichtung. Die Schultern sind also so ausgebildet, dass
beim Anziehen des Verbindungselements durch Einleiten eines
Drehmoments in das Schraubteil in Festdrehrichtung der
Sicherungsring mitgenommen wird. Beim Lösen des Schraubteils
sollen die Aufgleitflächen der Keilflächenverzahnungen über
rasten bzw. überspringen, ohne dass die Fließgrenze des Materi
als überschritten wird. Durch dieses Überrasten oder Über
springen tritt an den Keilflächenverzahnungen ein erheblicher
Verschleiß auf, so dass das Verbindungselement nicht wiederver
wendbar ist.
Ein lösbares Verbindungselement für ein Fahrzeugrad, also eine
Radschraube, ist aus der DE 100 34 748 A1 bekannt. Die
Radschraube weist einen Schraubteil und einen Stützring auf, so
dass dann insgesamt ein zweiteiliges Verbindungselement
vorliegt. Das Schraubteil weist eine Schlüsselangriffsfläche,
einen Gewindeabschnitt und eine Abstützfläche zur Übertragung
einer Axialkraft auf den Stützring auf. Der Stützring besitzt
eine Gegenabstützfläche und eine Anlagefläche für die
Übertragung der Axialkraft auf das Fahrzeugrad. Das Schraubteil
weist auf seiner dem Stützring zugekehrten Abstützfläche eine
erste Keilflächenverzahnung und der Stützring auf der dem
Schraubteil zugekehrten Gegenabstützfläche eine korrespondie
rende zweite Keilflächenverzahnung auf. Die Keilflächenver
zahnungen bilden Aufgleitflächen, die in Losdrehrichtung des
Schraubteils relativ zum Stützring unter Erhöhung der
Axialkraft in dem Verbindungselement aufeinander aufgleiten und
so eine Sicherungswirkung erbringen. Die Steigung der Aufgleit
flächen ist größer als die Steigung des Gewindes im Gewinde
abschnitt des Schraubteils. Die in Losdrehrichtung wirksamen
Aufgleitflächen gehen unter Bildung von Schultern ineinander
über. Diese Schulter erstrecken sich in Achsrichtung und wirken
damit als formschlüssige Anschläge in Festdrehrichtung. Die
Schultern sind also so ausgebildet, dass beim Anziehen des Ver
bindungselements durch Einleiten eines Drehmoments in das
Schraubteil in Festdrehrichtung der Stützring mitgenommen wird.
Beim Lösen des Schraubteils besteht die Gefahr, dass die
Aufgleitflächen der Keilflächenverzahnungen überrasten bzw.
überspringen können, wobei die Fließgrenze des Materials
überschritten werden kann.
Ein weiteres lösbares Verbindungselement der eingangs beschrie
benen Art ist aus der PCT-Anmeldung mit der Veröffentlichungs
nummer WO 92/14939 bekannt. Es wird ein zweiteiliges Verbin
dungselement mit einem Schraubteil und einem Sicherungsring be
schrieben. Das Schraubteil ist als Mutter ausgebildet, besitzt
also keinen Schaft. Das Schraubteil weist eine erste Schlüssel
angriffsfläche, einen Gewindeabschnitt und eine Abstützfläche
zur Übertragung einer Axialkraft auf den Sicherungsring auf.
Der Sicherungsring besitzt eine zweite Schlüsselangriffsfläche,
eine Gegenabstützfläche und eine Anlagefläche für die Übertra
gung der Axialkraft auf das Bauteil. Das Schraubteil weist auf
seiner dem Sicherungsring zugekehrten Abstützfläche eine erste
Keilflächenverzahnung und der Sicherungsring auf der dem
Schraubteil zugekehrten Gegenabstützfläche eine korrespondie
rende zweite Keilflächenverzahnung auf. Die Keilflächenver
zahnungen bilden Aufgleitflächen, die in Losdrehrichtung unter
Erhöhung der Axialkraft in dem Verbindungselement aufeinander
aufgleiten und so eine Sicherungswirkung erbringen. Die Stei
gung der Aufgleitflächen ist größer als die Steigung des Gewin
des im Gewindeabschnitt des Schraubteils. Die in Losdrehrich
tung wirksamen Aufgleitflächen gehen unter Bildung von Schul
tern ineinander über. Diese Schultern besitzen eine vergleichs
weise sehr viel größere Schräglage und wirken damit als form
schlüssige Anschläge. Die Schultern sind also so ausgebildet,
dass beim Anziehen des Verbindungselements durch Einleiten
eines Drehmoments in das Schraubteil in Festdrehrichtung der
Sicherungsring mitgenommen wird. Das bewusste Lösen des Verbin
dungselements erfolgt durch gleichzeitigen gleichförmigen Dreh
momentangriff auf die beiden Schlüsselangriffsflächen an dem
Schraubteil und an dem Sicherungsring. Diese Handhabung berei
tet Schwierigkeiten und ist durch die Anordnung der beiden
Schlüsselangriffsflächen nicht zwingend vorgegeben. In der Re
gel fluchten die beiden Schlüsselangriffsflächen vor dem Lösen
auch nicht miteinander, so dass Fehlbedienungen auftreten kön
nen. Wird ein Lösevorgang nur durch Drehmomentangriff an dem
Schraubteil durchgeführt, dann erhöht sich bei einer fortge
setzten oder erstmals initiierten Aufgleitbewegung die Axial
kraft im Schraubteil und im Sicherungsring, so dass der Löse
vorgang erschwert wird. Es findet zwangsläufig ein Überrasten
an den beiden Keilflächenverzahnungen statt. Dadurch tritt
Verschleiß an den Keilflächenverzahnungen auf, der die Wieder
verwendbarkeit beeinträchtigt.
In der Regel werden die beiden Schlüsselangriffsflächen auch
beim Anziehen nicht fluchten. Eine Fehlbedienung kann insbeson
dere dann nicht ausgeschlossen werden, wenn es handelsübliche
Werkzeuge gibt, die zur vereinfachten Handhabung mit einer z. B.
doppelten Teilung der Schlüsselflächen angeboten werden. Ein
Vorteil dieser Werkzeuge ist, dass zur Ausrichtung des Werk
zeugs auf die Schlüsselfläche der Schraube maximal der halbe
Drehwinkel gegenüber einem konventionellen Werkzeug verdreht
werden muß. Bei Verwendung solcher Werkzeuge mit dem im Stand
der Technik beschriebenen Ausführungsbeispiel kann es vor
kommen, dass Schraubteil und Stützring in verdrehter Relativ
lage angezogen werden. Unter der anschließenden Betriebsbe
lastung wird sich die Verbindung in die durch die Anschlag
flächen vorgegebene Nulllage zurückdrehen. Dabei kommt es zu
einem unerwünschten Vorspannkraftverlust. Außerdem steht im
Vergleich zu einer funktionsgerecht angezogenen Verbindung mit
zuvor ausgerichteten Schlüsselflächen praktisch nur noch der
halbe Aufgleitweg zur Verfügung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein lösbares Verbin
dungselement der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen,
welches eine Sicherungswirkung für das Schraubteil in Losdreh
richtung erbringt, wenn bei Belastung in Losdrehrichtung wir
kende Kräfte über das Schraubteil einwirken. Das lösbare
Verbindungselement soll aus möglichst wenig Einzelteilen beste
hen, eine einfache und sichere Montage und Demontage ermögli
chen und schließlich die Bedingungen der Mehrfachverwendbarkeit
erfüllen.
Erfindungsgemäß wird dies bei dem lösbaren Verbindungselement
der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, dass zwischen
Schraubteil und Sicherungsring auch ein zweites Anschlag
flächenpaar zur Drehmomentübertragung in Losdrehrichtung vorge
sehen ist, und dass die Anschlagflächenpaare mit Spiel zuein
ander so positioniert sind, dass zwischen ihnen das Aufgleiten
über die Keilflächenverzahnungen ohne Überrasten der Keil
flächenverzahnungen ermöglicht wird.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die bisher bekannten
lösbaren Verbindungselemente in Form von Kopfschrauben oder
Muttern, jeweils mit Stützring, zu verbessern, ohne die Anzahl
der Teile zu vergrößern. Die Anwendung der Keilflächenverzah
nungen erbringt eine Erhöhung der Axialkraft beim selbsttätigen
Lösen, wirkt also dem Lösen bei erhöhten Beanspruchungen ent
gegen. Querkräfte z. B., die bei entsprechender Belastung auf
die Elemente des Verbindungselements einwirken, führen durch
das Aufgleiten der beiden Keilflächenverzahnungen aufeinander
unter Erhöhung der Axialkraft zu einer Beendigung der Lösebe
wegung und wirken so einem weiteren Abfall der Vorspannkraft
entgegen. Dabei findet nur eine sehr begrenzte Relativbewegung
statt. Jeder Tendenz der Relativbewegung wird entgegengewirkt.
Dies wird bei mehrfach auftretenden, auch unterschiedlich hohen
Belastungen mehrfach so auftreten bzw. wirken. Dies gilt beim
selbsttätigen Lösen. Daraus resultiert vorteilhaft ein Aus
gleich von Vorspannkraftverlusten. Dies gilt insbesondere dann,
wenn die Vorspannkraft durch unvermeidliche Setzerscheinungen
bereits verringert und damit der durch Reibschluss zwischen den
verspannten Teilen übertragbare Anteil der Querkraft vermindert
wurde. Ein ähnlicher Fall liegt vor, wenn die Verbindung z. B.
durch unsachgemäße Montage oder Wartung nicht mit dem üblicher
weise vorgeschriebenen Drehmoment angezogen und damit das für
eine sichere Verbindung erforderliche Vorspannkraftniveau nicht
erreicht wurde.
Insofern stellt die Erfindung auch einen Beitrag zur Erhöhung
der Sicherheit dar.
Wesentlich ist in Verbindung damit, dass zwischen Schraubteil
und Sicherungsring zwei Anschlagflächenpaare vorgesehen sind,
von denen das eine zur Drehmomentübertragung in Fest
drehrichtung und das andere Anschlagflächenpaar zur Dreh
momentübertragung in Losdrehrichtung ausgebildet und vorgesehen
ist. Dabei sind die Anschlagflächenpaare mit Spiel bzw. mit
Drehwinkelabstand zueinander angeordnet und relativ zu den
Keilflächenverzahnungen positioniert. Dieses Spiel bzw. dieser
Wirkabstand wird genutzt, um das Aufgleiten der Aufgleitflächen
der Keilflächenverzahnungen ohne überrasten der Keilflächen
verzahnungen zu ermöglichen. Das Aufgleiten wird also nur
begrenzt zugelassen, wobei der Aufgleitweg in Umfangsrichtung
kleiner ist als die Teilung der Keilflächenverzahnungen. Es muß
mindestens ein in Festdrehrichtung wirksames Anschlag
flächenpaar und mindestens ein in Losdrehrichtung wirksames
Anschlagflächenpaar je an einer Stelle des Umfangs vorgesehen
sein.
Die relative Zuordnung zwischen den Keilflächenverzahnungen und
den Anschlagflächenpaaren ist so getroffen, dass das in Fest
drehrichtung wirksame Anschlagflächenpaar die Relativlage der
Aufgleitflächen der Keilflächenverzahnungen in der maximal
angenäherten Drehstellung zwischen Schraubteil und Sicherungs
ring bestimmt. Damit findet an den Aufgleitflächen der
Keilflächenverzahnungen während des Festziehens keine
Gleitreibung statt. Der maximal nutzbare Aufgleitweg wird
eingestellt. Das in Losdrehrichtung wirksame
Anschlagflächenpaar kommt erst dann zur Einwirkung, wenn ein
Teil des Aufgleitwegs bzw. dessen Projektion überschritten
wurde.
Dies wird durch Drehmomentangriff an der einzigen
Schlüsselangriffsfläche in Losdrehrichtung erreicht. Da nur
eine Schlüsselangriffsfläche vorhanden ist, ist eine
sinnfällige richtige Betätigung des Verbindungselements sowohl
beim Festziehen als auch beim Lösen vorgegeben.
Durch die Aufteilung der ersten Keilflächenverzahnung auf das
Schraubteil, also z. B. eine Kopfschraube, eine Radschraube bzw.
Radmutter, und der zweiten Keilflächenverzahnung auf den Siche
rungsring erhöht sich die Anzahl der verwendeten Teile nicht.
Auch die Anzahl der Setzfugen bleibt im Vergleich zu bekannten
Verbindungselementen gleich, so dass mit erhöhten Setzbeträgen
nicht zu rechnen ist.
Die beiden Keilflächenverzahnungen sind so ausgebildet und an
geordnet, dass bei Krafteinwirkung auf das Schraubteil in Los
drehrichtung des Verbindungselementes zwischen Schraubteil und
Sicherungsring eine dem selbsttätigen Lösen entgegengerichtete
Sicherungswirkung entsteht, wobei das Schraubteil und der Si
cherungsring unter Erhöhung der Axialkraft begrenzt auseinan
dergedreht werden, während beim Anziehen des Schraubteils und
beim Losdrehen des Schraubteils die jeweiligen Anschlagflächen
paare zwischen Schraubteil und Sicherungsring Formschluss
haben. Die Begrenzung der Auseinanderdrehung in Losdrehrichtung
findet immer innerhalb der Projektion einer Aufgleitfläche
statt. Das Festziehen und das Lösen belastet die
Anschlagflächenpaare.
Für die Realisierung der Anschlagflächenpaare bieten sich dem
Fachmann verschiedene Möglichkeiten. So können die Anschlag
flächenpaare in Form einer Klauenkupplung oder einer Keilwel
lenverzahnung ausgebildet sein. Aber auch sonstige Ausbildungen
sind möglich. Die Anzahl der Keilflächen der Keilflächenver
zahnungen und die Anzahl der Anschlagflächenpaare kann gleich
oder auch sehr unterschiedlich sein. Die Keilflächen sollten
gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sein. Die
Anschlagflächenpaare müssen nicht unbedingt gleichmäßig über
den Umfang verteilt angeordnet sein.
Es besteht die Möglichkeit, dass die eingerückte Relativlage
zwischen Schraubteil und Sicherungsring durch eine
unverlierbare und auf das Spiel begrenzte drehbare Lagerung des
Sicherungsrings an dem Schraubteil gesichert ist. Die Kupplung
bzw. Verzahnung ist gleichsam immer im Eingriff. Dadurch wird
die Ausgangsrelativlage zwischen Schraubteil und Sicherungsring
bestimmt. Beim Festziehen gleiten die Aufgleitflächen zunächst
so aufeinander, dass Schraubteil und Sicherungsring in axialer
Richtung einander maximal nahe kommen. Damit kann zugleich der
Anfang des Aufgleitweges festgelegt bzw. erreicht sein. Wenn
der von den Keilflächenverzahnungen gebildete Aufgleitweg
unmittelbar an dem in Festdrehrichtung wirksamen
Anschlagflächenpaar beginnt, wird der konstruktiv so
festgelegte mögliche Aufgleitweg optimal genutzt. Beim Lösen
gleiten die Aufgleitflächen an dem Schraubteil und an dem
Sicherungsring ebenfalls aufeinander, ein Überrasten bzw. Über
springen wird jedoch mit Sicherheit vermieden.
Sinnvoll ist es, wenn das Spiel zwischen den Anschlagflächen
paaren in Umfangsrichtung kleiner als der Weg der Projektion
der Keilflächenverzahnungen bemessen ist und die Anschlag
flächenpaare so relativ zu den Keilflächenverzahnungen
angeordnet sind, dass das Spiel innerhalb des Weges der
Projektion einer Keilfläche auf den Umfang liegt. Wenn das
Spiel zwischen den Anschlagflächenpaaren in Umfangsrichtung so
relativ zu der Projektion des Aufgleitweges der
Keilflächenverzahnungen angeordnet und positioniert ist, dass
es jeweils mit einem Abstand zu den Enden des theoretischen
projizierten Aufgleitweges liegt, ist sichergestellt, dass das
Anziehen und das Lösen des Schraubteils über das jeweilige
Anschlagflächenpaar erfolgt. Die zwischen den Aufgleitflächen
möglicherweise angeordneten Schultern kommen nicht zur Anlage
und erfüllen keine Wirkung. Die Schultern können somit unter
Zulassung relativ großer Toleranzen hergestellt werden.
Andererseits wird aber auch ein Überrasten oder Überspringen
der Keilflächenverzahnungen beim Lösen mit Sicherheit
vermieden.
Es ist auch möglich, dass die Schultern das in Festdrehrichtung
wirksame Anschlagflächenpaar bilden und dort die Anlage beim
Anziehen erfolgt. Dann ist es sinnvoll, dass das Spiel zwischen
den Anschlagflächenpaaren gleich oder größer als die Projektion
der Keilflächenverzahnungen bemessen ist und dass die Anschlag
flächenpaare so relativ zu den Keilflächenverzahnungen angeord
net sind, dass das Spiel außerhalb der Projektion einer Keil
fläche liegt. Dies stellt eine Möglichkeit dar, den tatsächli
chen Aufgleitweg zu begrenzen bzw. klein zu machen.
Gleichzeitig können größere Toleranzen für das in
Festdrehrichtung nicht tatsächlich wirksame Anschlagflächenpaar
zugelassen bzw. dieses Anschlagflächenpaar weggelassen werden.
Die Aufgleitflächen der Keilflächenverzahnungen können als
ebene Flächen ausgebildet sein. Besser ist es, wenn die Keil
flächenverzahnungen nicht-ebene Formflächen aufweisen und der
wirksame Tangentenwinkel der in Losdrehrichtung des
Schraubteils miteinander in Kontakt kommenden Formflächen der
Keilflächenverzahnungen nur geringfügig größer als der Stei
gungswinkel des Gewindeabschnitts bemessen ist. Die nicht-
ebenen Formflächen können gewindegangartig ausgebildet sein und
somit immer eine flächige Anlage erbringen. Die Formflächen
können auch in dem Sinne nicht-eben ausgebildet sein, dass der
Neigungswinkel ihrer Anordnung über den Aufgleitweg variiert.
Die Anschlagflächenpaare und die Keilflächenverzahnungen können
auf der Abstützfläche des Schraubteils und der Gegenabstützflä
che des Sicherungsrings über den Umfang gleichmäßig verteilt
angeordnet sein. Dies stellt eine bevorzugte Ausführungsform
dar. Die Keilflächen der Keilflächenverzahnungen können dabei
am Grund von Vertiefungen im Schraubteil oder am Grund von Ver
tiefungen im Sicherungsring angeordnet sein. Die
Anschlagflächenpaare und die Keilflächenverzahnungen können in
Umfangsrichtung mit und ohne radialen Versatz abwechselnd
hintereinander angeordnet sein.
Die Keilflächenverzahnungen sind immer auf solchen Flächen
angeordnet, die sich radial zu der Achse des
Verbindungselements erstrecken. Die Anschlagflächen der
Anschlagflächenpaare können dagegen entweder auf Bereichen der
Abstützfläche und der Gegenabstützfläche oder auf sich axial
erstreckenden Bereichen des Schraubteils und des
Sicherungsrings angeordnet sein. Damit können z. B. sich radial
zu der Achse des Verbindungselements erstreckende Flächen ganz
und nur für die Anordnung der Keilflächenverzahnungen genutzt
werden.
Die Erfindung wird anhand verschiedener Ausführungsbeispiele
weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schraubteils,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines zugehörigen Sicherungsrings,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Sicherungsring gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Verbindungselementes aus
Schraubteil und Sicherungsring,
Fig. 5 eine Detaildarstellung gemäß der Angabe der Fig. 4,
Fig. 6 eine Seitenansicht eines Schraubteils in einer
zweiten Ausführungsform,
Fig. 7 eine Seitenansicht eines Sicherungsrings, abgestimmt
auf das Schraubteil gemäß Fig. 6,
Fig. 8 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Verbindungs
element bestehend aus dem Schraubteil der Fig. 6 und
dem Sicherungsring der Fig. 7,
Fig. 9 eine Ansicht eines Sicherungsrings in einer weiteren
Ausführungsform,
Fig. 10 eine vergrößernde Detaildarstellung eines
Schraubteils ähnlich Fig. 6 in Verbindung mit dem
Sicherungsring gemäß Fig. 9,
Fig. 11 eine Seitenansicht eines Schraubteils in einer wei
teren Ausführungsform,
Fig. 12 eine Seitenansicht eines Sicherungsrings in einer
weiteren Ausführungsform,
Fig. 13 eine Draufsicht auf den Sicherungsring gemäß Fig. 12,
Fig. 14 eine Seitenansicht des Schraubteils gemäß Fig. 11 und
des Sicherungsrings gemäß Fig. 12,
Fig. 15 eine vergrößerte Darstellung gemäß der Angabe in Fig.
14,
Fig. 16 eine isometrische Darstellung eines Schraubteils in
einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 17 eine isometrische Darstellung des zu dem Schraubteil
gemäß Fig. 16 gehörenden Sicherungsrings,
Fig. 18 eine isometrische Darstellung des Schraubteils gemäß
Fig. 16 und des Sicherungsrings gemäß Fig. 17 in
zusammengefügtem Zustand,
Fig. 19 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des
Schraubteils,
Fig. 20 eine Draufsicht auf einen Sicherungsring, der zu dem
Schraubteil gemäß Fig. 19 gehört,
Fig. 21 eine Abwicklung des Sicherungsrings mit Darstellung
der prinzipiellen Lage des Spiels der Klauenkupplung,
und
Fig. 22 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Verbin
dungselementes aus Mutter und Sicherungsring.
In den Fig. 1-5 ist eine erste Ausführungsform des Verbindungs
elementes 1 dargestellt. Das Verbindungselement 1 weist zwei
wesentliche Bestandteile auf, nämlich ein Schraubteil 2 (Fig.
1) und einen Sicherungsring 3 (Fig. 2 und 3). Das in Fig. 1
dargestellte Schraubteil 2 ist generell als Schraube
ausgebildet, kann aber auch grundsätzlich in Form einer Mutter
realisiert werden. Das Schraubteil 2 weist einen Kopf 4 auf, an
dem eine Schlüsselangriffsfläche 5 verwirklicht ist. Das
Schraubteil 2 besitzt eine Achse 6. Auf der Unterseite des
Kopfes 4 ist eine Abstützfläche 7 verwirklicht, mit deren Hilfe
das Schraubteil 2 auf dem Sicherungsring 3 aufliegt und über
die die Axialkraft des Schraubteils 2 auf den Sicherungsring
und dann weiter auf das Bauteil (nicht dargestellt) übertragen
wird.
Im Bereich der Abstützfläche 7 ist eine Keilflächenverzahnung 8
vorgesehen, die in Vertiefungen angeordnete Keilflächen 9 auf
weist. Bei den Keilflächen 9 handelt es sich um in der darge
stellten Weise geneigt angeordnete Flächen, die radial zu der
Achse 6 über die Abstützfläche 7 durchgehen. Die Neigung dieser
Keilflächen 9 ist auch auf die Drehrichtung des Schraubteils 2
abgestimmt und angeordnet. Das Schraubteil 2 weist einen Schaft
10 mit einem Gewindeabschnitt 11 auf. Wenn es sich bei dem
Schraubteil 2 um eine Schraube handelt, bei der das Gewinde des
Gewindeabschnitts 11 in einem solchen Drehsinn angeordnet ist,
wie dies generell üblich ist, lässt sich das Schraubteil 2
durch Verdrehen im Rechtsdrehsinn, also in Festdrehrichtung 12,
anziehen. Die umgekehrte Drehrichtung, nämlich die Losdrehrich
tung 13, dient dann dem Lösen bzw. Losdrehen des Schraubteils 2
relativ zu einem nicht dargestellten Bauteil.
An der Abstützfläche 7 sind jedoch nicht nur die Keilflächen 9
der Keilflächenverzahnung 8 ausgebildet und angeordnet, sondern
zusätzlich noch zwei Anschlagflächen 14 und 15. Die Anschlag
fläche 14 ist der Festdrehrichtung 12 zugeordnet und erfüllt
ihre Wirkung beim Anziehen des Schraubteils 2. Die Anschlag
fläche 15 ist der Losdrehrichtung 13 zugeordnet und erfüllt
ihre Wirkung beim Losdrehen des Schraubteils 2. Die Keilflächen
9 und die Anschlagflächen 14 und 15 sind in der dargestellten
Weise über den Umfang der Abstützfläche 7 gleichmäßig verteilt
angeordnet. Die Abstützfläche 7 weist somit eine
übereinstimmende Anzahl von Keilflächen 9, Anschlagflächen 14
und Anschlagflächen 15 auf.
Der zu dem Schraubteil 2 gemäß Fig. 1 gehörige Sicherungsring 3
ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Es handelt sich um einen
ringförmigen Körper 16, der grundsätzlich die Gestalt einer
Unterlegscheibe aufweist, für spezielle Anwendungen aber auch
speziell gestaltet sein kann. Der ringförmige Körper 16 besitzt
eine Achse 17 und eine in Richtung der Achse 17 durchgehende
Bohrung 18. Der Durchmesser der Bohrung 18 ist auf den Außen
durchmesser des Gewindeabschnitts 11 in der Weise abgestimmt,
dass der Sicherungsring 3 auf den Schaft 10 des Schraubteils 2
angeordnet werden kann, wie dies im Endzustand Fig. 4 wieder
gibt.
Der Sicherungsring 3 weist korrespondierend zu der
Abstützfläche 7 des Schraubteils 2 eine Gegenabstützfläche 19
auf. Auf der anderen Seite, also dem nicht dargestellten
Bauteil zugekehrt, besitzt der Körper 16 des Sicherungsrings 3
eine Anlagefläche 20, die hier kugelförmigen Umriss aufweist,
so dass erkennbar wird, dass der Sicherungsring 3 zugleich eine
Zentrierfunktion erfüllt. Der Sicherungsring 3 ist dabei in
typischer Weise ausgebildet und das zusammengestellte
Verbindungselement 1 dient damit insbesondere als Radschraube
für die Befestigung von Rädern an Kraftfahrzeugen.
Die Gegenabstützfläche 19 weist eine Keilflächenverzahnung 21
mit Keilflächen 22 auf, die hier an Vorsprüngen vorgesehen sind
und axial in Richtung auf die Abstützfläche 7 vorstehen. Die
Neigung der Anordnung der Keilflächen 22 korrespondiert bzw.
ist abgestimmt auf die Neigung der Keilflächen 9. Auch die
Gegenabstützfläche 19 ist mit Anschlagflächen 23 und 24
versehen, die in Zuordnung zu den Anschlagflächen 14 und 15 an
der Abstützfläche des Schraubteils 2 angeordnet sind. Auf diese
Weise wird aus den Anschlagflächen 14 und 24 ein erstes
Anschlagflächenpaar 14, 24 gebildet, welches bei Verdrehung des
Schraubteils 2 in Festdrehrichtung 12 aneinander zur Anlage
kommt bzw. in Wirkung tritt. Entsprechend bilden die
Anschlagflächen 15 und 23 ein zweites Anschlagflächenpaar 15,
23, welches der Losdrehrichtung 13 zugeordnet ist. Beim
Anziehen des Schraubteils 2 wird der Sicherungsring 3 über das
erste Anschlagflächenpaar 14, 24 formschlüssig mitgenommen.
Beim Lösen des Schraubteils 2 wird der Sicherungsring 3 von dem
Schraubteil 2 in Losdrehrichtung 13 mitgenommen. Die
Anschlagflächen der beiden Anschlagflächenpaare 14, 24 und 15,
23 sind, wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, unter
Zulassung eines solchen Spiels in Drehrichtung zwischen
Schraubteil 2 und Sicherungsring 3 angeordnet und platziert,
dass die Keilflächen 9 und 22 sich begrenzt bewegen können. Das
Schraubteil 2 ist relativ zu dem Sicherungsring 3 um einen
begrenzten Winkel verdrehbar, bei dessen Durchschreiten die
Keilfläche 9 auf der Keilfläche 22 aufgleitet. Zwischen den
beiden Anschlagflächenpaaren wird also ein Aufgleitweg zuge
lassen, dessen Projektion auf eine senkrecht zur Achse 6
stehende Umfangsfläche einen bestimmten Verdrehwinkel zwischen
Schraubteil 2 und Sicherungsring 3 entspricht. Während dieses
Aufgleitvorgangs findet ein axiales Nachspannen des Schraub
elementes 2, also eine Erhöhung der Axialkraft statt, wenn der
Neigungswinkel der Keilflächen 9, 22 größer als die Steigung
des Gewindes im Gewindeabschnitt 11 ist. Da sich das Aufgleiten
zwischen den Anschlagflächenpaaren 14, 24 und 15, 23 abspielt,
entspricht die Projektion des Aufgleitweges in die
Umfangsfläche dem Spiel zwischen den Anschlagflächenpaaren.
Die in den Fig. 1-5 dargestellte Ausführungsform wird bevorzugt
angewendet. Sie lässt sich relativ einfach herstellen, wobei
wesentliche Herstellschritte durch Kaltumformung durchgeführt
werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie auch bei allen
anderen Ausführungsbeispielen, ist zur Verdeutlichung die
axiale Erstreckung der Vertiefungen bzw. Erhöhungen, an denen
die Keilflächen 9 und 22 sowie die Anschlagflächen 14, 15, 23
und 24 vorgesehen sind, übertrieben groß bzw. lang dargestellt.
Bei der Anwendung des Verbindungselementes 1 in der
Ausführungsform der Fig. 1-5 wird der Sicherungsring 3 über den
Schaft 10 des Schraubteils 2 aufgefädelt und das Schraubteil 2
mit dem Gewinde des Gewindeabschnitts 11 in das Bauteil
eingeschraubt. Dabei befinden sich das Schraubteil 2 und der
Sicherungsring 3 anfänglich in einer Relativlage, wie dies aus
Fig. 5 hervorgeht. Während dieser Einschraubbewegung, d. h. vor
oder nach dem Aufsetzen der Anlagefläche 20 an dem Bauteil,
wird sich das Schraubteil 2 in Festdrehrichtung 12 relativ zum
Sicherungsring 3 verdrehen, bis die Anschlagfläche 14 an der
Anschlagfläche 24 zur Anlage kommt. Beim Verdrehen des
Schraubteils 2 wird somit der Sicherungsring 3 in einer
Drehbewegung um seine Achse 17 formschlüssig mitgenommen. Der
Anziehvorgang des Verbindungselementes 1 wird dann beendet,
wenn die erforderliche Axialkraft, mit der das
Verbindungselement 1 angezogen werden soll, erreicht wird.
Infolge von auftretenden Belastungen und Kraftangriffen an dem
Schraubteil 2 und/oder an dem Sicherungsring 3 kann sich eine
Relativverdrehung des Schraubteils 2 in Losdrehrichtung 13
relativ zum Sicherungsring 3 einstellen. Hierbei gleiten die
Keilflächen 9 auf den Keilflächen 22 auf und es ergibt sich die
beabsichtigte Sicherungswirkung durch Erhöhung der Axialkraft.
Die Relativbewegung des Schraubteils 2 zum Sicherungsring 3 in
Losdrehrichtung 13 wird damit beendet. Es versteht sich, dass
die Keilfläche 9 auf der Keilfläche 22 nur um einen relativ
kleinen Weg aufgleitet. Dabei kann durchaus auch eine Relativ
lage zwischen Schraubteil 2 und Sicherungsring 3 erreicht
werden, wie er in Fig. 5 dargestellt ist.
Bei einem gewollten Lösevorgang wird ein Drehmomentangriff an
der Schlüsselfläche 5 in Losdrehrichtung 13 zur Einwirkung
gebracht. Dabei ergeben sich verschiedene Relativbewegungen
zwischen dem Schraubteil 2 und dem Sicherungsring 3. Es ist
durchaus möglich, dass die Aufgleitbewegung fortgesetzt wird
und zunächst eine weiter erhöhte Axialkraft das Losdrehen
beeinträchtigt. Beim Losdrehvorgang wird sich jedoch auch der
Gewindeabschnitt 11 im Bauteil verdrehen, wodurch die
Axialkraft erniedrigt wird. Während dieses Losdrehvorgangs wird
eine Relativlage zwischen Schraubteil 2 und Sicherungsring 3
erzielt, bei der die Anschlagfläche 15 des Schraubteils 2 an
der Anschlagfläche 23 des Sicherungsrings 3 zur Anlage kommt.
Sobald dies erreicht ist, wird der Sicherungsring durch das
Verdrehen des Schraubteils 2 in Losdrehrichtung 13
formschlüssig mitgenommen, bis das Schraubteil 2 aus dem
Bauteil herausgedreht ist. Es wird also ein Überspringen oder
Überrasten der zahnartigen Vorsprünge mit den Keilflächen 9
bzw. 22 vermieden, wodurch das Verbindungselement
wiederverwendbar wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der
Sicherungsring 3 über das Gewinde 11 unverlierbar auf dem
Schraubteil 2 gehalten wird.
In den Fig. 6-8 ist eine zweite Ausführungsform des
Verbindungselementes 1 dargestellt, bei dem sowohl das
Schraubteil 2 wie auch der Sicherungsring 3 grundsätzlich
ähnlich ausgebildet sind. Es kann diesbezüglich auf die
Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1-5 hingewiesen
werden. Neben den Gemeinsamkeiten bestehen folgende
Unterschiede. Die Keilflächen 9 der ersten
Keilflächenverzahnung 8 an dem Schraubteil 2 sind hier im
Bereich von axialen Vorsprüngen in der Abstützfläche 7 des
Schraubteils 2 verwirklicht, während umgekehrt die Keilflächen
22 der zweiten Keilflächenverzahnung 21 an dem Sicherungsring 3
im Grunde von Vertiefungen vorgesehen sind. Die relative
Anordnung der Keilflächen 9 und 22 ist also diesbezüglich
umgekehrt wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1-5,
wenngleich die Neigung und die relative Anordnung zur Dreh
richtung mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 übereinstimmt.
Weiterhin weist der Sicherungsring 3 hier eine Anlagefläche 20
auf, die kegelförmig ausgebildet ist.
Weiterhin ist der Sicherungsring 3 an dem Schraubteil 2 unver
lierbar festgelegt. Er ist nur begrenzt axial und auch nur
begrenzt über einen entsprechenden Drehwinkel verdrehbar an dem
Schraubteil 2 gelagert. Zu diesem Zweck wird der Sicherungsring
3 gemäß Fig. 7 nach seiner vollständigen Herstellung mit dem
Schraubteil 2 zusammengefügt und es wird im Bereich des
Schaftes 10 des Schraubteils beispielsweise durch einen
Rollvorgang einen Wulst 25 durch Aufwölbung aufgerollt, deren
nach dem Rollvorgang erreichter Außendurchmesser größer ist als
der Durchmesser der Bohrung 18 des Sicherungsrings 3. Das
zwischen der Abstützfläche 7 und der Gegenabstützfläche 19
verbleibende axiale Spiel ist geringer als es der axialen
Überdeckung der Anschlagflächen 14, 15, 23, 24 und der
Keilflächen 9 und 22 entspricht. Die Anschlagflächen 14, 24 und
15, 23 bilden gleichsam eine Klauenkupplung, so dass beim
Auffädeln des Sicherungsrings 3 auf dem Schraubteil 2 gleichsam
die eingerückte Stellung dieser Klauenkupplung erreicht und
durch das Aufwölben des Wulstes 25 auch gesichert wird. Fig. 8
lässt die verbleibenden Bewegungsmöglichkeiten erkennen. Das
Anziehen und das Lösen des Verbindungselementes geschieht in
gleicher Weise, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.
1-5 bereits beschrieben wurde.
In Fig. 9 ist eine dritte Ausführungsform des Sicherungsrings 3
dargestellt, der hier einen flachen scheibenförmigen Körper 16
aufweist. Die Gegenabstützfläche 19 ist hier genau so ausge
bildet wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7. Demzufolge
gehört zu diesem Sicherungsring 3 ein Schraubteil 2 gemäß Fig.
6. Auch hier besteht natürlich die Möglichkeit, den Sicherungs
ring 3 verliersicher an dem Schraubteil 2 anzuordnen. Fig. 10
zeigt eine Relativlage zwischen Schraubteil 2 und
Sicherungsring 3, wie sie während des Anziehens des
Schraubteils 2 und bei Erreichen der Endstellung vorliegt. Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel greifen Vorsprünge und
Vertiefungen im Bereich der Abstützfläche 7 und der
Gegenabstützfläche 19 nach Art einer Klauenkupplung 26
ineinander.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen in den Fig.
1-10 waren sowohl die Keilflächen 9 bzw. 22 im Bereich der
Abstützfläche 7 bzw. Gegenabstützfläche 19 vorgesehen. Da die
Keilflächen 9, 22 der Sicherungswirkung durch axiales Nach
spannen beim selbsttätigen Lösen dienen, müssen die Keilflächen
9 und 22 im Bereich der Abstützflächen 7 und 19 vorgesehen
sein, also an Flächenbereichen, die im wesentlichen senkrecht
auf den Achsen 6, 17 stehen. Bei den Ausführungsbeispielen der
Fig. 1-10 sind auch die Anschlagflächenpaare 14, 24 und 15, 23
im Bereich der Abstützfläche 7 bzw. der Gegenabstützfläche 19
vorgesehen. Diese Anordnung an dieser Stelle ist jedoch nicht
zwingend erforderlich. In den Fig. 11-15 ist ein
Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem anstelle der zuvor
beschriebenen Klauenkupplung 26 eine Keilwellenverzahnung 27
vorgesehen ist. Während die Keilflächen 9 der ersten
Keilflächenverzahnung 8 an dem Schraubteil 2 im Bereich der
Abstützfläche 7 angeordnet sind, ist die Keilwellenverzahnung
27 hier im Bereich des Schaftes 10 des Schraubteils 2
vorgesehen bzw. angeordnet. Die Keilwellenverzahnung 27 weist
am Schraubteil 2 die Anschlagflächen 14 und 15 auf (Fig. 11).
Entsprechend sind die Anschlagflächen 23 im Bereich der
Keilwellenverzahnung 27 an dem Sicherungsring 3 im Bereich der
Bohrung 18, also ebenfalls an einem sich axial erstreckenden
Bereich angeordnet. Dies erbringt den Vorteil, dass die
Keilflächenverzahnungen 8 und 21 örtlich getrennt und
unabhängig voneinander an dem Schraubteil 2 und dem Sicherungs
ring 3 hergestellt werden können. Selbstverständlich muss die
Relativanordnung zueinander abgestimmt werden. Auch diese
abgestimmte Relativanordnung ist so ausgebildet, dass die Keil
flächenverzahnungen 8, 21 nicht überrasten bzw. überspringen
können, weil der Aufgleitweg durch die Anschlagflächenpaare 14,
24 und 15, 23 begrenzt ist.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Keilflächen 9 und 22
als gewindeartig verlaufende Formflächen auszubilden, um die
Flächenpressung gering zu halten. Es ist aber auch möglich, die
Keilflächen 9 und/oder 22 als konvexe oder konkave Formflächen
zu gestalten, um an ihnen eine unterschiedliche Folge von
Tangentenwinkeln zu verwirklichen und so die Nachspannwirkung
örtlich unterschiedlich zu gestalten.
In den Fig. 16-18 ist in isometrischer Darstellung ein weiteres
Ausführungsbeispiel des Verbindungselementes 1 aus dem Schraub
teil 2 und dem Sicherungsring 3 dargestellt. Während bei den
Ausführungsbeispielen der Fig. 1-10 die Keilflächen 9 und 22
und die Anschlagflächenpaare 14, 24 und 15, 23 tangential, also
in Umfangsrichtung der Abstützfläche 7 und der
Gegenabstützfläche 19 abwechselnd hintereinander geschaltet
bzw. angeordnet waren, ist dies bei der Ausführungsform gemäß
den Fig. 16-18 anders. Fig. 16 zeigt das Schraubteil 2, bei dem
aus Vereinfachungsgründen am Schaft 10 der Gewindeabschnitt
nicht dargestellt ist. Die Keilflächen 9 sind auf einem ersten
kreisringförmigen Abschnitt der Abstützfläche 7 angeordnet,
während die Anschlagflächen 14 und 15 auf einem weiteren
Kreisringabschnitt mit vergleichsweise größerem Radius
angeordnet sind. Die beiden Elemente sind also radial
auseinander gezogen. Auch hier bilden die Anschlagflächenpaare
14, 24 und 15, 23 eine Klauenkupplung 26. Die aufeinander
aufgleitenden Keilflächen 9 und 22 sind wiederum so angeordnet,
wie dies vorher beschrieben wurde. Es versteht sich, dass auch
bei diesem Ausführungsbeispiel eine verliersichere Lagerung des
Sicherungsrings 3 an dem Schraubteil 2 verwirklicht werden
kann.
Die Ausführungsform der Fig. 19 und 20 schließt grundsätzlich
an die Ausführungsform der Fig. 6-15 an, d. h. die
Anschlagflächenpaare sind hier ebenfalls in axialen Bereichen
und damit örtlich getrennt von den Keilfächen 9 und 22
vorgesehen. Fig. 19 lässt erkennen, dass am Schraubteil 2 im
Bereich des Schaftes 10 zwei über den Umfang verteilt
angeordnete Abflachungen 28 angebracht sind, während, wie Fig.
20 zeigt, im Bereich der Bohrung 18 des Sicherungsrings 3 zwei
radial nach innen vorspringende korrespondierende Vorsprünge 29
und 30 vorgesehen sind. Die Kanten bzw. entsprechende
Flächenbereiche bilden die Anlageflächen 14 und 15 am
Schraubteil 2 sowie 23 und 24 am Sicherungsring 3. Auch hier
muss die relative Zuordnung so ausgestaltet sein, dass ein
Überspringen oder Überrasten der Keilflächen 9 relativ zu den
Keilflächen 22 verhindert wird.
Fig. 21 verdeutlicht noch einmal grundsätzlich die Relativ
anordnung des Spiels der formschlüssigen Kupplung, insbesondere
Klauenkupplung 26, zwischen dem Schraubteil 2 und dem Siche
rungsring 3. Es ist hier eine Abwicklung des Sicherungsrings 3
mit der relativen Lage seiner Keilflächen 22 dargestellt. Die
relative Lage der Festdrehrichtung 12 des Schraubteils 2 und
seiner Losdrehrichtung 13 sind angegeben. Es ist ein Bereich
für das Spiel 31 der Klauenkupplung 26 oder einer
Keilwellenverzahnung 27 angegeben. Dieses Spiel 31 entspricht
der Projektion der Keilfläche 22 auf die Gegenabstützfläche 19
und erstreckt sich damit in Umfangsrichtung vom Anfang der
Keilfläche 22 bis zu deren Ende. Das Spiel in der
Klauenkupplung 26 muss kleiner sein als das dargestellte Spiel
31, weil sonst ein Überspringen bzw. Überrasten der Keilflächen
9 relativ zu den Keilflächen 22 eintreten würde. Es ist ein
zweites Spiel 32 dargestellt, welches eine vorteilhafte Lage
bzw. Relativanordnung des Bewegungsspiels der Klauenkupplung 26
relativ zu der Erstreckung der Keilflächen 22 verdeutlicht. Es
ist erkennbar, dass das Spiel 32 kleiner ist als das Spiel 31
und von beiden Endpunkten des Spiels 31 ein Abstand gewahrt
ist. Damit ist sichergestellt, dass die zwischen den
Keilflächen 22 angeordneten Schultern 33 ohne Wirkung sind und
insoweit auch mit einer relativ großen zulässigen Toleranz
hergestellt und angeordnet werden können. In vielen Fällen ist
es möglich und sinnvoll, dass das Spiel 32 sogar wesentlich
kleiner als das Spiel 31 gestaltet und angeordnet ist. Das
Anziehen des Verbindungselementes und das Lösen desselben
erfolgen ausschließlich über einen Formschluss an der
Klauenkupplung bzw. den Anschlagflächenpaaren 14, 24 und 15,
23.
In Fig. 21 ist weiterhin ein Spiel 34 eingezeichnet, welches
eine theoretisch mögliche Relativlage verdeutlichen soll. Bei
dieser Relativanordnung erfolgt das Anziehen, also die form
schlüssige Mitnahme des Sicherungsrings 3, über das Schraubteil
2 mit Hilfe der Schultern 33, die die Funktion des Anschlag
flächenpaars 14, 24 übernehmen. Beim Lösen erfüllt die Klauen
kupplung 26 mit ihrem Anschlagflächenpaar 15, 23 die form
schlüssige Mitnahme des Sicherungsrings 3 in Losdrehrichtung
13. Die tatsächlich mögliche Relativverdrehung zwischen
Schraubteil 2 und Sicherungsring 3 ist damit kleiner als das
Spiel 34.
Fig. 22 verdeutlicht die Anwendung der Erfindung auf ein Ver
bindungselement, bei dem das Schraubteil 2 als Mutter 35 ausge
bildet ist. Auch die Mutter 35 weist nunmehr die Abstützfläche
7 mit den Keilflächen 9 auf, während der Sicherungsring 3 die
Keilflächen 22 trägt. Entsprechendes gilt für die Anschlag
flächenpaare 14, 24 und 15, 23. Die Mutter 35 weist einen
Kragen 36 auf, mit dessen Hilfe der Sicherungsring 3
unverlierbar mit der Mutter 35 verbunden ist.
Claims (10)
1. Lösbares Verbindungselement (1) für ein Bauteil, mit einem
Schraubteil (2) und einem Sicherungsring (3), wobei das
Schraubteil (2) eine Schlüsselangriffsfläche (5), einen Gewin
deabschnitt (11) und eine Abstützfläche (7) zur Übertragung ei
ner Axialkraft auf den Sicherungsring (3) aufweist, der Siche
rungsring (3) eine Gegenabstützfläche (19) und eine Anlageflä
che (20) für die Übertragung der Axialkraft auf das Bauteil be
sitzt und das Schraubteil (2) auf seiner dem Sicherungsring (3)
zugekehrten Abstützfläche (7) eine erste Keliflächenverzahnung
(8) und der Sicherungsring (3) auf der dem Schraubteil (2) zu
gekehrten Gegenabstützfläche (19) eine korrespondierende zweite
Keilflächenverzahnung (21) aufweisen, die Aufgleitflächen bil
den und in Losdrehrichtung (13) unter Erhöhung der Axialkraft
in dem Verbindungselement (1) aufeinander aufgleiten, wobei
zwischen Schraubteil (2) und Sicherungsring (3) ein erstes
Anschlagflächenpaar (14, 24) zur Drehmomentübertragung in Fest
drehrichtung (12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen Schraubteil (2) und Sicherungsring (3) ein zweites
Anschlagflächenpaar (15, 23) zur Drehmomentübertragung in Los
drehrichtung (13) vorgesehen ist, und dass die Anschlagflächen
paare (14, 24; 15, 23) mit Spiel zueinander so positioniert
sind, dass zwischen ihnen das Aufgleiten über die Keilflächen
verzahnungen (8, 21) ohne Überrasten der Keilflächenverzah
nungen ermöglicht wird.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass die beiden Keilflächenverzahnungen (8, 21) so ausge
bildet und angeordnet sind, dass bei Krafteinwirkung auf das
Schraubteil (2) in Losdrehrichtung (13) des Verbindungs
elementes (1) zwischen Schraubteil (2) und Sicherungsring (3)
eine dem selbsttätigen Lösen entgegengerichtete Sicherungs
wirkung entsteht, wobei das Schraubteil (2) und der Sicherungs
ring (3) unter Erhöhung der Axialkraft begrenzt auseinander
gedreht werden, während beim Anziehen des Schraubteils und beim
Losdrehen des Schraubtelis die jeweiligen Anschlagflächenpaare
(14, 24; 15, 23) zwischen Schraubteil (2) und Sicherungsring
(3) Formschluss haben.
3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Anschlagflächenpaare (14, 24; 15, 23) in
Form einer Klauenkupplung (26) oder einer Keilwellenverzahnung
(27) ausgebildet sind.
4. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, dass die eingerückte Relativlage durch
eine unverlierbare und auf das Spiel begrenzte drehbare
Lagerung des Sicherungsrings (3) an dem Schraubteil (2)
gesichert ist.
5. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, dass das Spiel zwischen den Anschlagflä
chenpaaren (14, 24; 15, 23) kleiner als die Projektion der
Keilflächenverzahnungen (8, 21) bemessen ist und dass die
Anschlagflächenpaare (14, 24; 15, 23) so relativ zu den
Keilflächenverzahnungen (8, 21) angeordnet sind, dass das Spiel
innerhalb der Projektion einer Keilfläche (9; 22) liegt.
6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, dass das Spiel zwischen den Anschlagflä
chenpaaren (14, 24; 15, 23) gleich oder größer als die Pro
jektion der Keilflächenverzahnungen (8, 21) bemessen ist und
dass die Anschlagflächenpaare (14, 24; 15, 23) so relativ zu
den Keilflächenverzahnungen (8, 21) angeordnet sind, dass das
Spiel außerhalb der Projektion einer Keilfläche (9; 21) liegt.
7. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, dass die Keilflächenverzahnungen (8, 21)
nicht-ebene Formflächen aufweisen und der wirksame Tangenten
winkel der in Losdrehrichtung (13) des Schraubteils (2) mitein
ander in Kontakt kommenden Formflächen der Keilflächenverzah
nungen (8, 21) nur geringfügig größer als der Steigungswinkel
des Gewindeabschnitts (11) bemessen ist.
8. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, dass die Anschlagflächen der Anschlag
flächenpaare (14, 24; 15, 23) auf Bereichen der Abstützfläche
(7) und der Gegenabstützfläche (19) oder auf sich axial er
streckenden Bereichen des Schraubteils (2) und des Sicherungs
rings (3) angeordnet sind.
9. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, dass die Anschlagflächenpaare (14, 24;
15, 23) und die Keilflächenverzahnungen (8, 21) auf der
Abstützfläche (7) des Schraubteils (2) und der
Gegenabstützfläche (19) des Sicherungsrings (3) über den Umfang
gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
10. Verbindungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Erreichung des
Aufgleitens in Losdrehrichtung (13) miteinander in Kontakt
kommenden Formflächen als nicht-ebene, gewindeartig verlaufende
Formflächen ausgebildet sind.
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