DE1197691B - Kopfschraube oder Mutter mit UEberdreh-sicherung - Google Patents
Kopfschraube oder Mutter mit UEberdreh-sicherungInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4£07IW PATENTAMT
Int. CL:
F06b
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Deutsche Kl.: 47 a-6
1197 691
G 32331X11/47 a
24. Mai 1961
29. Juli 1965
G 32331X11/47 a
24. Mai 1961
29. Juli 1965
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopfschraube oder Mutter mit Überdrehsicherung, welche aus
radial zueinander versetzten, axial unterschiedlich weit vorspringenden Verspannungsflächen besteht,
die beim Anziehen der Schraubverbindung unter Verformung ihres durch eine Nut geschwächten Verbindungsbereiches
nacheinander zur Anlage kommen, wobei die Stellung der nachfolgend zur Anlage kommenden Verspannungsfläche von außen her
sichtbar ist.
Es ist bekannt, bei hochwertigen Schraubverbindungen die Vorspannung in der Schraube durch Anziehen
mittels eines Drehmomentenschlüssels, durch Messen des Andrehwinkels oder durch Messen der
Längenänderung der Schraube zu bestimmen. Die beiden erstgenannten Möglichkeiten ergeben einen
großen Streubereich der Vorspannung, während die dritte Möglichkeit zu umständlich und zu teuer ist
und auch keine genaue Anzeige der herrschenden Schraubenspannung ergibt.
Es ist auch bekannt, eine Kopfschraube oder Mutter mit radial zueinander versetzten, axial unterschiedlich
weit vorspringenden Verspannungsflächen auszubilden, die beim Anziehen der Schraubverbindung
unter Verformung ihres durch eine Nut geschwächten Verbindungsbereiches nacheinander zur
Anlage kommen, wobei die Stellung der nachfolgend zur Anlage kommenden Verspannungsfläche von
außen her sichtbar ist. Da hierbei sowohl die innere Verspannungsfläche als auch die diese gegenüber der
äußeren Verspannungsfläche in radialer Richtung abgrenzende Schwächungsnut kreisringförmig ausgebildet
sind, setzt die Sichtbarmachung der jeweiligen Stellung der erst nachfolgend zur Anlage kommenden
Verspannungsfläche voraus, daß es sich hierbei um die äußere Verspannungsfläche handelt
und mithin der die axial weiter vorspringende innere Verspannungsfläche tragende Ringkragen den beim
Anziehen der Schraubverbindung bis zur Anlage der äußeren Verspannungsfläche unter Verformung
nachgebenden Teil bildet. Diese Aufgabe vermag jedoch der die innere, axial vorspringende Verspannungsfläche
tragende Ringkragen nicht oder nicht ohne weiteres zu erfüllen. Soweit hierbei an eine
plastische Druckverformung der inneren, axial vorspringenden Verspannungsfläche gedacht ist, scheitert
diese bei hochwertigen Schraubverbindungen an der zu hohen Werkstoffestigkeit der Schrauben bzw.
Muttern, so daß sich dieses Ziel nur unter Inkaufnahme des Nachteils verwirklichen ließe, für den die
innere, axial vorspringende Verspannungsfläche bildenden Teil einen besonderen in die Schraubverbin-Kopfschraube
oder Mutter mit Überdrehsicherung
Anmelder:
G. K. N. Group Services Limited,
Smethwick, Stafford (Großbritannien)
Vertreter:
Dr.-Ing. W. Stuhlmann, Dipl.-Ing. R. Willert
und Dr.-Ing. P. H. Oidtmann, Patentanwälte,
Bochum, Bergstr. 159
und Dr.-Ing. P. H. Oidtmann, Patentanwälte,
Bochum, Bergstr. 159
Als Erfinder benannt:
Peter John Gill, Smethwick,
Stafford (Großbritannien)
Peter John Gill, Smethwick,
Stafford (Großbritannien)
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 26. Mai 1960 (18 598)
dung zusätzlich eingeschalteten Ringkörper mit entsprechend kleinerem Verformungswiderstand zu verwenden,
der die Schraubverbindung jedoch für viele Zwecke zu umständlich und zu teuer macht. Im
wesentlichen den gleichen Nachteil weist auch die in diesem Zusammenhang gleichfalls bekanntgewordene^
Lösung auf, den in die Verbindung zusätzlich eingeschalteten rotationssymmetrischen Ringkörper
so auszubilden, daß er im Zuge seines Flachdrückens beim Anziehen der Schraubverbindung lediglich
durch Biegeverformung nachgibt. Hinzu kommt hierbei der weitere wesentliche Nachteil, daß der
Verformungswiderstand nicht lediglich durch den Biegewiderstand, sondern durch eine diesen überlagernde
Ringspannung bestimmt wird, die bei der Verformung progressiv anwächst. Bei den hier in
Betracht kommenden verhältnismäßig kleinen Durchmessern und dem verhältnismäßig hochwertigen
Schraubenwerkstoff nehmen diese Ringspannungen eine Größenordnung an, die es zumal im Hin-
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blick auf ihren progressiven Anstieg bei wachsendem Umfangsrichtung benachbarten Stützansätzen ver-Verformungsgrad,
selbst in Verbindung mit der bleibenden Raum erstreckt und daß die Schwä-Sichtbarmachung
der jeweiligen Stellung der erst chungsnuten geradlinig ausgebildet sind, derart, daß
nachfolgend zur Anlage kommenden äußeren Ver- sie mit ihren offenen Enden in den Räumen zwispannungsfläche
schwierig macht, zuverlässig zu be- 5 sehen den Stützansätzen münden, die Sichtspalte für
urteilen, wann die zweite Verspannungsfläche mit die innere Verspannungsfläche bilden.
Sicherheit zur Anlage gekommen und folglich der Durch diese Ausbildung werden zwei sich im
gewünschte Spannungszustand eingetreten ist. Sinne der angestrebten Wirkung ergänzende Vor-Da
der auf der Ausnutzung von Ringspannun- teile erzielt. Während nämlich die nunmehr mit
gen beruhende Verformungswiderstand während der io ihren äußeren offenen Enden in den Räumen zwi-Verformung
stark anwächst und in entsprechendem sehen den nacheinander zur Anlage kommenden
Maße auch die Schraubenvorspannung zunimmt, ist Verspannungsfiächen mündenden Schwächungsnuten
die Gewährleistung einer bestimmten, überall glei- einerseits die Voraussetzung dafür bilden, die innere
chen Schraubenvorspannung nur unter der Voraus- ringförmige Verspannungsfläche ohne Beeinträchtisetzung
möglich, daß beide axial zueinander versetz- 15 gung ihrer Sichtbarkeit von außen erst nachfolgend
ten Verspannungsfiächen nacheinander zur vollen zur Anlage zu bringen, bildet diese Anordnung anAnlage
an die Gegenfläche gebracht werden; denn dererseits die Voraussetzung dafür, mit Bezug auf
erst die Anlage der zweiten, im wesentlichen unnach- die äußeren, zuerst zur Anlage kommenden Stützgiebigen
Verspannungsfläche ruft denjenigen sprang- ansätze die Bildung von Ringflächen zu vermeiden,
haften Anstieg des Drehwiderstandes hervor, der in 20 In Verbindung mit den geradlinig ausgebildeten und
allen Fällen mit hinreichender Zuverlässigkeit die tangential angeordneten Schwächungsnuten hat dies
Erreichung dieses Endzustandes anzeigt. den Vorteil, eine von Ringspannungen freie Ver-Diesen
auf der Ausnutzung von Ringspannungen formungscharakteristik zu erzielen, die nur noch von
beruhenden Nachteil weist auch diejenige bekannte dem verhältnismäßig leicht und genau vorausbe-Ausführungsform
auf, bei der die axial weiter vor- 25 stimmbaren Biegewiderstand abhängt, dessen Eigenspringende
innere Verspannungsfläche durch einen schaft bekanntlich darin besteht, nach Eintritt einer
festen Ringkragen des Schraubenkopfes bzw. der gewissen Mindestverformung über einen größeren
Mutter selbst gebildet wird und bei der die axiale Verformungsweg nur noch geringfügig anzusteigen.
Nachgiebigkeit dieses Ringkragens folglich das Vor- Da die zuerst zur Anlage kommenden und daher
handensein einer weiteren, den Ringkragen radial 30 im Zuge der weiteren Verspannung nachgebenden
hinterschneidenden Schwächungsnut voraussetzt. Ab- äußeren Stützansätze den größeren radialen Abgesehen
davon, daß die zusätzliche Anbringung einer stand von der Schrauben- bzw. Mutterachse aufsolchen
radialen Schwächungsnut mit Bezug auf den weisen, ist es in Verbindung mit entsprechend diinnenliegenden
Ringkragen fertigungstechnisch lästig mensionierten Schwächungsnuten bzw. den die
ist und nur bei Muttern von innen her möglich wäre, 35 Schwächungsnuten aufweisenden Verbindungsbeläßt
sich auf diesem Wege zwar die axiale Verform- reichen auch bei Verwendung hochfester Werkstoffe
barkeit des zuerst zur Anlage kommenden inneren möglich, die jeweils gewünschte Schraubenvorspan-Ringkragens
verbessern, nicht dagegen der nach- nung bereits vor der Anlage der erst nachfolgend
teilige Einfluß der Ringspannungen auf die Ver- zur Anlage kommenden inneren Verspannungsfläche
formungscharakteristik beseitigen. 40 zu erzielen und über den restlichen Verformungsweg
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Kopfschrau- bis zur vollen Anlage auch der zweiten Verspanben
oder Muttern der eingangs beschriebenen Gat- nungsfläche in annähernd dieser Größenordnung
rung unter Vermeidung der vorerwähnten Nachteile beizubehalten. Dies hat für die Praxis den erhebin
der Weise auszubilden, daß im Zuge der Verfor- liehen Vorteil, daß die Einhaltung einer vorbestimmmung
keine den Biegewiderstand überlagernden Ring- 45 ten und überall gleichen Mindest-Vorspannung nicht
spannungen auftreten können und der Verformungs- an das mehr oder weniger feste Anziehen auch der
widerstand dadurch über einen größeren Verfor- erst nachfolgend zur Anlage kommenden inneren
mungsbereich wenigstens angenähert gleichbleibt. Verspannungsfläche gebunden ist und auch dann
Da die innere Verspannungsfläche aus konstruk- gewährleistet werden kann, wenn die Schraubvertionsbedingten
Gründen stets mehr oder weniger 50 bindungen oder die durch diese verbundenen Teile
ringförmig ausgebildet ist, liegt ein besonderes Pro- toleranzbedingte Abweichungen in den Abmessunblem
der Erfindung im Sinne der Lösung dieser gen aufweisen. Da die jeweilige Stellung der inneren
Aufgabe darin, auf konstruktiv einfache Weise die Verspannungsfläche von außen gut sichtbar ist, geVoraussetzung
dafür zu schaffen, daß die außen- nügt für die Kontrolle meist ein Blick, um sich über
liegenden, in ihrer räumlichen Gestaltung freieren 55 den ausreichenden Verspannungszustand zu verge-Verspannungsflächen
zuerst zur Anlage kommen und wissern, ohne daß es hierzu einer genaueren Nachbeim
Anziehen der Schraubverbindung der Verfor- prüfung durch Nachmessen bedarf,
mung unterliegen, ohne hierbei die Sicht auf die erst Die erfindungsgemäß ausgebildeten Schrauben
nachfolgend zur Anlage kommende innere Verspan- und Muttern sind unter Anwendung üblicher Fertinungsfläche
zu behindern. 60 gungsmethoden einfach und ohne ins Gewicht fal-Erfindungsgemäß
wird diese Aufgabe dadurch ge- lenden Mehraufwand herzustellen, so daß sie die löst, daß die zuerst zur Anlage kommenden Ver- Fertigung gegenüber herkömmlichen Schrauben und
Spannungsflächen an im Abstand über den Außen- Muttern dieser Art weder kompliziert noch nennensumfang
verteilt angeordneten, axial vorspringenden wert verteuern.
Stützansätzen vorgesehen sind, daß die axial weniger 65 Bei Schrauben oder Muttern mit im Grundriß
weit vorspringende innere Verspannungsfläche sich quadratischer Anzugsfläche ist es vorteilhaft, die
vom Schraubenschaft bzw. von der Mutterbohrung axial vorspringenden Stützansätze an den vier Ecken
aus radial nach außen bis in den zwischen zwei in der Anzugsfläche vorzusehen, die in Verbindung
mit den diese gegenüber der inneren Verspannungsfläche
abgrenzenden vier geradlinigen Schwächungsnuten die Grundrißform gleichschenkliger Dreiecke
aufweisen. Bei Schrauben oder Muttern mit im Grundriß hexagonaler Anzugsfläche werden die axial 5
vorspringenden Stützansätze zweckmäßig an drei nicht benachbarten Seiten der Anzugsfläche vorgesehen,
die in Verbindung mit den diese gegenüber der inneren Verspannungsfläche abgrenzenden, parallel
zu den Seitenkanten verlaufenden Schwächungsnuten die Form geradliniger Leisten aufweisen.
An Hand der Zeichnungen ist die Erfindung nachstehend an Beispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. leine Seitenansicht einer Schraube mit Überdrehsicherung, teilweise im Schnitt,
Fig. 2 eine Ansicht der Anzugsfläche des Schraubenkopfes nach F i g. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Mutter mit Uberdrehsicherung,
Fig. 4 eine Seitenansicht der Mutter gemäß Fig. 3,
Fig. 5 eine Seitenansicht der Mutter in Richtung
des Pfeiles in Fig. 3,
F i g. 6 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Mutter mit Überdrehsicherung und
Fig. 7 eine Seitenansicht der Mutter gemäß
Fig. 6.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Bolzen hat im
allgemeinen die gleichen Abmessungen wie ein handelsüblicher Schraubenbolzen und weist einen
Schaft 10 mit einem Gewindeteil 11 sowie einem Kopf 12 auf, der als Vierkantkopf dargestellt ist,
aber auch die gebräuchliche Sechskantform oder eine andere Form haben kann.
In die Unterseite des Kopfes 12 ist eine achteckige Fläche 13, die den Schaft 10 umgibt, eingearbeitet,
so daß zwischen vier dreieckigen Stützansätzen 14 jeweils eine Lücke 15 an jeder Seitenfläche
des Kopfes 12 entsteht.
Die Oberseite des Kopfes 12 ist an den Ecken 18 mit Ausnehmungen versehen. In der inneren Verspannungsfläche
13 ist entlang jeder langen Seite des Achtecks eine Nut 17 vorgesehen, wodurch die
Stärke des Querschnittes des Kopfes 12 bei 16 reduziert ist.
Wird der Bolzen oder die Mutter angezogen, so stützen sich die Stützansätze 14 mit den äußeren
Verspannungsflächen gegen die Unterlage ab, so daß in dem Schaft 10 des Bolzens eine Spannung
erzeugt wird. Bei weiterem Anziehen nähert sich die innere Verspannungsfläche 13 infolge der Verformung
der durch die Nuten 17 geschwächten Verbindungsbereiche ebenfalls der Unterlage, wobei
die Lücken 15, die als Sichtspalte für die innere Verspannungsfläche dienen, verengt werden, bis sie
schließlich ganz geschlossen sind. Die gewünschte Mmdestspannung in der Schraube wird schon nach
Einstellung einer bestimmten Sichtspaltbreite erreicht, von der ab die Schraubenspannung beim weiteren
Anziehen der Schraubverbindung bis zum vollständigen Schließen der Lücken 15 nur noch unwesentlich
ansteigt. Es genügt meistens, die Schraube bzw. die Mutter nur bis zu der vorbestimmten
Mindestspannung anzuziehen, wobei die dieser Mindestspannung entsprechende Sichtspaltbreite
durch einen Spion oder ein ähnliches einfaches Meßwerkzeug leicht nachgeprüft werden kann.
Die F i g. 3 bis 7 zeigen zwei Ausführungsformen von Muttern mit einer Uberdrehsicherung, von
denen die in Fig. 3 bis 5 dargestellte Mutter eine quadratische Grundfläche 20 aufweist und an ihrer
Auflagefläche mit einer achteckigen Vertiefung 21 als innere Verspannungsfläche versehen ist. Ferner
sind vier Nuten 22 vorgesehen, die quer über die vier Ecken verlaufen und vier Stützansätze 23 bilden.
Zwischen den Stützansätzen entstehen somit wieder als Sichtspalte dienende Lücken 24. Gleichfalls sind
die vier Ecken an der Oberseite konkav ausgearbeitet, um den Querschnitt bei 25 zu reduzieren, wie
ihn Fig. 5 zeigt.
Die Lücken 24 der Mutter zeigen genauso wie die Lücken 15 des Bolzens an, wann die erforderliche
Mindestspannung in einem Schraubenbolzen erreicht ist, mit dem zusammen die Mutter verwendet
wird.
Die Mutter der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen weist eine sechseckige Grundfläche
30 auf und ist an ihrer Unterseite mit einer sechseckigen Vertiefung 31 als innere Verspannungsfläche
und drei Nuten 32 versehen, so daß drei trapezförmige Stützansätze 33 gebildet werden, zwischen
denen an jeder Seite der Grundfläche 30 eine Lücke 34 frei bleibt. Diese Lücken 34 dienen wieder
zur sichtbaren Anzeige der Spannung im Bolzenschaft.
Claims (3)
1. Kopfschraube oder Mutter mit Uberdrehsicherung, welche aus radial zueinander versetzten,
axial unterschiedlich weit vorspringenden Verspannungsflächen besteht, die beim Anziehen
der Schraubverbindung unter Verformung ihres durch eine Nut geschwächten Verbindungsbereiches nacheinander zur Anlage kommen, wobei
die Stellung der nachfolgend zur Anlage kommenden Verspannungsfläche von außen her sichtbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst zur Anlage kommenden Verspannungsflächen
an im Abstand über den Außenumfang verteilt angeordneten, axial vorspringenden Stützansätzen
(14, 23) vorgesehen sind, daß die axial weniger weit vorspringende innere Verspannungsfläche
(13) sich vom Schraubenschaft bzw. von der Mutterbohrung aus radial nach außen bis in
den zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Stützansätzen verbleibenden Raum erstreckt
und daß die Schwächungsnuten (17, 22) geradlinig ausgebildet sind, derart, daß sie mit
ihren offenen Enden in den Räumen zwischen den Stützansätzen münden, die Sichtspalte (15)
für die innere Verspannungsfläche bilden.
2. Kopfschraube oder Mutter nach Anspruch 1 mit im Grundriß quadratischer Anzugsfläche,
dadurch gekennzeichnet, daß die axial vorspringenden Stützansätze (14, 23) an den vier
Ecken der Anzugsfläche vorgesehen sind und in Verbindung mit den diese gegenüber der inneren
Verspannungsfläche (13, 21) abgrenzenden vier geradlinigen Schwächungsnuten (17, 22) die
Grundrißform gleichschenkliger Dreiecke aufweisen.
3. Kopf schraube oder Mutter nach Anspruch 1 mit im Grundriß hexagonaler Anzugsfläche, dadurch
gekennzeichnet, daß die axial vorspringen-
den Stiitzansätze an drei nicht benachbarten Seiten der Anzugsfläche vorgesehen sind und in
Verbindung mit den diese gegenüber der inneren Verspannungsfläche (31) abgrenzenden, parallel
zu den Seitenkanten verlaufenden Schwächungs-
nuten (32) die Form geradliniger Leisten (33) aufweisen.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1057 395.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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