DE1198612B - Sicherheitsmutter und Werkzeug zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F06b

Deutsche Kl.: 47 a-12

Nummer: 1198 612

Aktenzeichen: N14219 XII/47 a

Anmeldetag: 19. Oktober 1957

Auslegetag: 12. August 1965

Die Erfindung bezieht sich auf Sicherheitsmuttern mit einem vom Mutterkörper axial vorstehenden Kragen und einer den Mutterkörper und den Kragen durchsetzenden Gewindebohrung, wobei mehrere Abschnitte des Kragens, die sich jeweils ein Stück über dessen Umfang erstrecken und einen gegenseitigen Abstand in Umfangsrichtung aufweisen, radial in die Bohrung hineinragen.

Bei bekannten Muttern der vorstehenden Art sind die Innenflächen der radial in die Bohrung eingedrückten bogenförmigen Abschnitte des Kragens konvex geformt, so daß die Druckverteilung über die in die Bohrung hineinragenden Abschnitte hinweg nicht konstant ist. Der Druck ist bei diesen Muttern dort, wo der Abschnitt am weitesten in die Bohrung hineinragt, d. h. etwa in dessen Mitte, am größten und nimmt beiderseits des Druckmaximums in Umfangsrichtung nach außen zu ständig ab. Außerdem sind bei diesen bekannten Muttern die Kragenabschnitte derart nach innen eingedrückt, daß das Gewinde axial nach unten zu verlagert ist. Infolge dieser Form und Ausbildung der nach innen in die Bohrung vorragenden Kragenabschnitte ist deren wirksame Angriffsfläche weitaus kleiner als ihre Gesamtfläche. Sie konzentriert sich auf einen kleinen Bereich in der Nähe der Mitte. Die über diesen kleinen Bereich zu übertragenden Haltekräfte müssen daher sehr groß gemacht werden, wenn sich die Mutter mit genügender Kraft selbst halten soll. Wegen der zwangläufig sehr hohen Druckbeanspruchungen der betroffenen Gewindeteile sind andererseits Beschädigungen der Mutter- und Schraubengewinde insbesondere beim wiederholten Auf- und Abschrauben dieser bekannten Muttern praktisch unvermeidbar. Bei mehrmaligem Gebrauch wird durch den Gewindeabrieb auch die Haltekraft der aufgeschraubten Mutter mit der Zeit kleiner.

Es sind ferner Muttern bekannt, die nur aus dem üblichen Mutterkörper mit durchgehender Gewindebohrung bestehen und mittels eines flachen Werkzeuges von der Außenseite her an mehreren Stellen etwas eingedrückt sind. Durch das Eindrücken des Mutterkörpers mittels des flachen Werkzeuges werden inselförmige Abschnitte des Innengewindes ein kleines Stück in die Bohrung hinein verlagert. Die Krümmung der nach innen verlagerten Gewindeabschnitte ist bei diesen bekannten Muttern gegenüber der Krümmung des ursprünglichen Gewindes zwar nur wenig verändert, doch ist diese Änderung immerhin so groß, daß auch hier eine gleichmäßige Druckverteilung über die gesamte Umfangslänge der in die Bohrung hineinragenden Gewindeabschnitte nicht er-Sicherheitsmutter und Werkzeug
zu ihrer Herstellung

Anmelder:

Standard Pressed Steel Co.,

Jenkintown, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:

Rüssel E. Burt, Utica, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Oktober 1956
(617763)

zielt wird. Somit ist auch bei diesen bekannten Muttern die Übertragung der Haltekraft auf eine kleine Fläche beschränkt, was zu hohen Flächenpressungen und damit im Zusammenhang zu einem starken Gewindeabrieb bei jedem Auf- und Abschrauben der Mutter führt. Dies gilt umso mehr, als die ganze Anordnung starr ist und die nach innen in die Bohrung vorragenden Gewindeabschnitte nicht elastisch zurücktreten können.

Es ist ferner bekannt, eine gewöhnliche Mutter ohne Kragen mittels eines Verformungswerkzeuges zu verformen, das an der Mutterkante Sicherungsabschnitte zunächst teilweise abschert und dann nach innen biegt. Bei dieser Art der Verformung kann keine Änderung des Krümmungsradius der Sicherungsabschnitte eintreten, so daß deren Krümmungsmittelpunkte außerhalb der Mutterachse auf einem zu dieser konzentrischen Kreis liegen. Dadurch treten bei der solchermaßen verformten Mutter Druckkonzentrationen an den Enden der Sicherungsabschnitte auf, die ebenfalls zu dem vorstehend erwähnten unerwünschten Gewindeabrieb und dadurch bedingt zu einem Nachlassen der Haltekraft führen. Wegen der abscherenden Wirkung des Verformungs-Werkzeuges ergäbe sich der gleiche Nachteil auch bei dessen Anwendung auf einer Mutter, die in bekannter Weise einen Kragen aufweist.

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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- selbst sichernden Schrauben vorgeschlagen worden, steht darin, eine Sicherheitsmutter der eingangs er- Gemäß diesem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorwähnten Gattung zu schaffen, bei der die Druckver- schlag wird das Gewinde einer Schraube derart verteilung über die gesamte Länge der radial in die formt, daß der Krümmungsmittelpunkt der nach Bohrung hineinragenden Kragenabschnitte konstant 5 außen gedrückten bogenförmigen Abschnitte im ist und die sich demzufolge durch eine große Selbst- wesentlichen mit der Schraubenachse zusammenfällt, haltekraft bei kleiner Flächenpressung an den mit- Es empfiehlt sich, die in die Bohrung hineinrageneinander in Eingriff stehenden Gewindeteilen aus- den Kragenabschnitte und die dazwischen befindzeichnet, liehen, nach außen verlagerten Kragenabschnitte in

Die vorstehende Aufgabe löst die Erfindung durch io an sich bekannter Weise um weniger als die Tiefe des

eine solche Verformung des Mutterkragens, daß die Muttergewindes nach innen bzw. nach außen zu ver-

Krümmungsmittelpunkte der Innen- und Außen- lagern.

flächen der in die Bohrung hineinragenden bogen- Die erfindungsgemäße Mutter kann durch Preß-

förmigen Kragenabschnitte mit der Mutterachse zu- verformung aus einer ursprünglich zylindrischen

sammenfallen und daß die zwischen den in die 15 Kragenmutter mittels eines Werkzeuges hergestellt

Bohrung hineinragenden Abschnitten befindlichen werden, das mehrere der zu verformenden Mutter

Kragenabschnitte gegenüber der ursprünglichen zy- zugewendete, in Umfangsrichtung Abstand auf-

lindrischen Kragenform bogenförmig nach außen ver- weisende, bogenförmige Preßflächen aufweist, deren

lagert sind. Krümmungsmittelpunkte auf einer gemeinsamen

Bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsmutter be- 20 Achse liegen, die mit der Mutterachse zusammenfinden sich die Gewindespitzen der am Kragen in die fällt.

Bohrung verlagerten Abschnitte des ursprünglichen In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der

Gewindes auf der Oberfläche eines Zylinders, der erfindungsgemäßen Kragenmutter dargestellt, und

konzentrisch zu dem durch die Gewindespitzen des zwar zeigt

eigentlichen Mutterkörpers bestimmten Zylinder 25 F i g. 1 den Grundriß einer ersten Ausführungs-

liegt, aber einen kleineren Durchmesser aufweist als form der Sicherheitsmutter,

dieser. Die Krümmungsmittelpunkte der Gewinde- F i g. 2 die Mutter gemäß F i g. 1 von der Seite

spitzen der am Kragen von der Bohrung weg nach gesehen, teilweise im Schnitt,

außen verlagerten bogenförmigen Abschnitte sind Fig. 3 Teile des an der Mutter nach der Fig. 1 hingegen von der Achse des zylindrischen Mutter- 30 und 2 angreifenden Werkzeuges zu deren Herstellung, gewindes radial nach außen versetzt. Wenn die F i g. 4 den Grundriß einer weiteren Ausführungssolchermaßen verformte erfindungsgemäße Sicher- form der Sicherheitsmutter, wobei auch die Preßheitsmutter auf eine Schraube aufgeschraubt wird, backen des zu deren Herstellung benützten Formdrückt das Gewinde der Schraube gegen die Siehe- Werkzeuges im Schnitt dargestellt sind,
rungsabschnitte, wodurch deren Krümmung abge- 35 F i g. 5 den axialen Schnitt durch die Mutter geflacht wird und in diesen und den dazwischen be- maß F i g. 4 entlang der Linie V-V in der F i g. 4,
findlichen von der Bohrung weg nach außen ver- F i g. 6 eine Teilansicht des Werkzeuges zum Herlagerten elastischen Abschnitten Spannungen her- stellen der Mutter nach den F i g. 4 und 5,
vorgerufen werden, die zu einer Reibungskraft führen, F i g. 7 eine Stirnansicht des Kopfes des in der welche die Schraube auf größtmöglicher Fläche bei 40 F i g. 6 dargestellten Werkzeuges von der Linie 7-7 weitgehend konstanter Druckverteilung mit vollem aus gesehen und

Flankenkontakt zwischen dem Gewinde der Siehe- F i g. 8 eine teilweise geschnittene Ansicht des in

rungsabschnitte und den entsprechenden Schrauben- der F i g. 7 dargestellten Werkzeugkopfes,

gewindeabschnitten festhält. Da der Krümmungs- In den F i g. 1 bis 3 ist eine Sicherheitsmutter dar-

radius der Sicherungsabschnitte beim Aufschrauben 45 gestellt, die an einem Ende des Mutterkörpers 10

der Mutter auf die Schraube kleiner ist als der einen zylindrischen Kragen 12 aufweist, der einen

Krümmungsradius der Schraube, muß der erstere kleineren Durchmesser besitzt als der Mutterkörper,

etwas langer werden, damit sich die Mutter dem Der Mutterkörper 10 und der Kragen 12 sind mit

Durchmesser der Schraube anpassen kann. Hierbei Innengewinde 15 versehen.

werden die Sicherungsabschnitte etwas nach außen 50 Der Kragen 12 wird durch mehrere Formwerkgedrückt und abgeflacht, wobei sie in den beiderseits zeuge 20 in die in den F i g. 1 und 3 dargestellte von ihnen befindlichen, bei der Verformung des Form gebracht, wobei Abschnitte des Mutterkragens Kragens von der Bohrung weg nach außen verlager- 12 radial nach innen gedrückt werden. Die am ten Abschnitten eine hohe Eigenelastizität vorfinden. Kragen 12 angreifenden Stirnflächen 24 der Form-Auf diese Weise entsteht nach der Abflachung der 55 werkzeuge 20 verlaufen bogenförmig. Der Krüm-Krümmung an den Sicherungsabschnitten eine Bewe- mungsradius dieser Stirnflächen 24 ist kleiner als der gungselastizität, die ihre Ursache einmal in der Korn- Krümmungsradius der Außenfläche des vor der Verpression des Metalls an den Sicherungsabschnitten formung zylindrischen Kragens 12. Die Stirnflächen und zum anderen in der federnden Wirkung der Ent- 24 der Formwerkzeuge liegen am Schluß des Verlastungsabschnitte hat. Diese doppelte Greifwirkung 60 formungsvorganges auf einem Kreis, dessen Mittelder erfindungsgemäßen Sicherheitsmutter führt zu punkt mit der Mutterachse zusammenfällt. lede Stirnderen hoher Vibrationsfestigkeit, die es, wie die fläche erstreckt sich über einen Winkel von anPraxis gezeigt hat, ermöglicht, die Mutter sogar bei nähernd 60°. Die Kragenabschnitte 26 werden um den äußerst beanspruchten Kipphebeln von Kraft- einen Betrag nach innen gedrückt, der kleiner als die fahrzeugmotoren ohne weitere Sicherung zu be- 65 Tiefe des Gewindes ist, während die dazwischennützen. liegenden Kragenabschnitte 28 nach außen verformt Eine der erfindungsgemäßen Maßnahme ähnliche werden. Die Abschnitte 28 sind so groß, daß das Maßnahme ist bisher nur im Zusammenhang mit Metall leicht nach außen ausweichen und zwischen

Claims (1)

1. 5 6

   den eingedrückten Teilen 26 bogenförmige, erhabene in F i g. 4 dargestellte Form durch ein Formwerkzeug Teile 30 bilden kann. Diese Formgebung erhöht die 120 (F ί g. 6 bis 8), das in einem beweglichen Halter Elastizität des verformten Kragenteiles. 122 (Fig. 6) befestigt ist und axial über das äußere

   Die eingedrückten Abschnitte 26 befinden sich am Ende des kegelstumpfförmigen Kragens 112 gedrückt äußeren Ende des Kragens 12. Die auf diesen Ab- 5 wird, während der Mutterkörper 110 an einem ortsschnitten befindlichen Gewindegänge 32 liegen auf festen Stützteil 124 fixiert ist. Der Werkzeugkopf 120 konzentrisch zur Mutterachse sich erstreckenden weist eine axiale Bohrung 126 auf, die sich bei 128 Kreisbogenabschnitten und daher auch konzentrisch konisch nach außen erweitert. In der konischen zum Gewinde 15 im Mutterkörper 10. Die die ein- Gegenbohrung 128 sind gemäß F i g. 7 drei gleichgedrückten Teile 26 trennenden bogenförmigen er- io mäßig verteilte, sich im wesentlichen axial erhabenen Abschnitte 30 erstrecken sich bezüglich des streckende Flächen 130 vorgesehen, die auf einem Kreises, auf dem die Gewindescheitel der eingedrückt geraden Kreiskegel liegen, dessen Achse mit der der ten Teile liegen, radial nach außen. Die erhabenen Werkzeugbohrung 126 zusammenfällt. Jede Fläche Teile schaffen Raum für das Metall der eingedrück- 130 erstreckt sich über einen Winkel von etwa 35°. ten Teile, wenn diese beim Gebrauch unter Druck 15 Durch die Flächen 130 werden die Kragenabschnitte gesetzt werden. Dadurch werden eine hohe Kontakt- der Mutter um einen Betrag nach innen gedrückt, reibung und große Drehmomente, die sich nachteilig der kleiner als die Gewindetiefe des ursprünglichen auswirken, vermieden. Gewindes ist.

   Die gestrichelten Linien in den F i g. 1 und 3 zeigen Die Gegenbohrung 128 des Werkzeugkopfes 120

   die Form des Mutterkragens 12 vor der Verformung, 20 ist ferner zwischen den Flächen 130 mit bogenförmiwährend die Form des Kragens 12 nach der Ver- gen Aussparungen 132 versehen. Jede Aussparung formung mit voll ausgezogenen Linien dargestellt ist. 132 wird von Kreisbögen begrenzt, deren Mittel-Die Verlagerung der erhabenen Abschnitte 30 nach punkte von der Achse der Gegenbohrung 128 weg außen nimmt von einem Minimalwert am Übergang radial nach außen verschoben sind und deren Radien zwischen den erhabenen und den eingedrückten Ab- 25 kleiner als die Radien der Flächen 130 sind. Die Ausschnitten bis zu einem Maximalwert in der Mitte sparungen haben von einem Ende zum anderen eine zwischen den eingedrückten Abschnitten allmählich im wesentlichen gleichförmige Tiefe, wodurch Platz zu. Deshalb wird beim Gebrauch der Mutter das für das Metall geschaffen wird, das beim Zusammenvordere Ende des Gewindestückes auf jedem einge- drücken des Kragens durch die Flächen 130 verdrängt drückten Abschnitt 26 mit dem anliegenden Gewmde- 30 wird.

   gang der zugehörigen Schraube allmählich in Druck- Wenn der Werkzeugkopf 120 axial auf den Kragen

   kontakt gebracht, weil sich das hintere Ende des er- 112 einer axial ausgerichteten Mutter gepreßt wird habenen Abschnittes fortschreitend und bis zu einem (F i g. 6), drücken die in der F i g. 4 im Schnitt zu Punkt an die Achse der Mutter annähert, an dem es sehenden Flächen 130 um den Umfang verteilte Abin das führende Ende des eingedrückten Abschnittes 35 schnitte des Kragens 112 radial nach innen, wodurch übergeht. Dabei ergibt sich ein Flankenkontakt über der Kragen die in F i g. 4 dargestellte Form erhält, annähernd 180°, d. h. etwa die Hälfte eines Gewinde- Bei dieser Verformung des Mutterkragens 112 wird ganges, zusätzlich eventueller weiterer Grade, die sich das Metall zwischen den eingedrückten Teilen 134 in daraus ergeben, daß sich die nach außen verlagerten die Werkzeugaussparungen 132 radial nach außen geAbschnitte anlegen. Daraus folgt, daß der Haltedruck 40 drückt, so daß zwischen den nach innen gedrückten gleichmäßig über einen verhältnismäßig großen Be- Abschnitten 134 wieder bogenförmige, erhabene Abreich verteilt und nicht etwa auf eine kleine Zone schnitte 136 entstehen. Da der verformte Kragenteil oder einen Punkt lokalisiert ist. Die erhabenen Ab- den Innenraum der Gegenbohrung des Werkzeugschnitte sichern die volle und gleichmäßige Konkavi- kopfes vollständig ausfüllt, wird stets die gleiche Vertat der eingedrückten Abschnitte auf Bögen des zu 45 formung erreicht, so daß auch stets die gleichen Erdem zugehörigen Schraubengewinde konzentrischen gebnisse hinsichtlich der Leistungsfähigkeit der Kreises. Die eingedrückten Abschnitte 26 und die er- Mutter erzielt werden. Die Ausführungsform nach habenen Abschnitte 30 sind vom Ende des Kragens den F i g. 4 und 5 ergibt sonst die gleichen Wirkungen, 12 bis zu der Stelle, an der sie in das nicht verformte die vorstehend für die Ausführungsform nach den zylindrische Gewinde plötzlich übergehen, im wesent- 50 F i g. 1 bis 3 angegeben sind,
   liehen gleichmäßig nach innen bzw. nach außen verlagert (F i g. 2).

   Es können eine größere oder kleinere Anzahl ein- Patentansprüche:

   gedrückter Abschnitte vorgesehen werden, wobei darauf zu achten ist, daß sowohl ausgedehnte Kontakt- 55 1. Sicherheitsmutter mit einem vom Mutterreibungszonen in den Gewindeflanken als auch er- körper axial vorstehenden Kragen und einer den habene Teile mit ausreichender Leistungsfähigkeit Mutterkörper und den Kragen durchsetzenden vorhanden sind. Es muß dafür gesorgt werden, daß Gewindebohrung, wobei mehrere Abschnitte des in Mutter und Schraube ein gleichmäßiger Druck er- Kragens, die sich jeweils ein Stück über dessen halten wird. Ein übergroßer Druck sollte vermieden 60 Umfang erstrecken und einen gegenseitigen Abwerden. stand in Umfangsrichtung aufweisen, radial in

   Die Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungs- die Bohrung hineinragen, dadurch gekenn-

   form der Sicherheitsmutter. Diese weist einen sechs- zeichnet, daß die Krümmungsmittelpunkte

   eckigen Körper 110 mit einem einstückig angesetzten, der Innen- und Außenflächen der in die Bohrung

   kegelstumpfförmigen Kragen 112 auf, der wieder mit 65 hineinragenden bogenförmigen Kragenabschnitte nach innen gedrückten, auf einem Kreisbogen liegen- (26) mit der Mutterachse zusammenfallen und

   den Abschnitten 134 und nach außen verformten Ab- daß die zwischen den in die Bohrung hineinragenschnitten 136 versehen ist. Der Kragen 112 erhält die den Abschnitten befindlichen Kragenabschnitte

   (30) gegenüber der ursprünglichen zylindrischen Kragenform bogenförmig nach außen verlagert sind.

   2. Sicherheitsmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Bohrung hineinragenden Kragenabschnitte (26) und die dazwischen befindlichen nach außen verlagerten Kragenabschnitte (30) in an sich bekannter Weise um weniger als die Tiefe des Muttergewindes (15) nach innen bzw. nach außen verlagert sind.

   3. Werkzeug zur Herstellung einer Mutter gemäß den Ansprüchen 1 oder 2 durch Preßver-

   IO

   formung, gekennzeichnet durch mehrere der zu verformenden Mutter zugewendete, in Umfangsrichtung Abstand aufweisende, bogenförmige Preßflächen (130), deren Krümmungsmittelpunkte auf einer gemeinsamen Achse liegen, die mit der Mutterachse zusammenfällt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 1 067 261, 465 059; britische Patentschrift Nr. 707 614;
   USA.-Patentschriften Nr. 2 754 871, 2 679 879,
   592128, 2 452192, 2 370 352, 2 355 253.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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