DE19516129A1 - Self locking nut - Google Patents

Abstract

The circumferential surface of the axial tubular sector of the nut (10) expands conically to its free end and is covered here by the cylindrical sleeve acting as contact pressure element (20). The sleeve wall contains an axi-parallel slot and the cone part (21) of the pressure sleeve is relaxed prior to assembly and is arranged at constant angle (26) right along, preferably 7 deg. at most. When the nut is screwed onto the bolt (30), the sleeve necessarily elastically follows the shape of the tubular sector (12). The tubular sector is divided into four segments (17) of identical shape by the slots (16), each tube segment having a conical profile (21). A bevel face (22) at the free end (27) of the tubular sector acts as a ramp for the oncoming sleeve which is in turn conformably expanded in funnel shape to form counterpart ramps facing the locking part (11) of the nut in assembly.

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine selbstsichernde Mutter gemäß Oberbe­ griff von Anspruch 1. Eine maßgebliche Größe zur Selbstsicherung der Mutter ist das Losdrehmoment, d. h. das Drehmoment, welches zum Ab­ schrauben der auf einem Gewindebolzen aufgeschraubten Mutter aufzuwenden ist.The invention is directed to a self-locking nut according to Oberbe handle of claim 1. A significant size for self-assurance of the Nut is the release torque, i. H. the torque required for the Ab screw the nut screwed onto a threaded bolt is.

Eine weitere wichtige Eigenschaft selbstsichernder Muttern ergibt sich aus dynamischen Versuchen. Es kommt darauf an fest zustellen, wie sich die Vorspannkraft der aufgeschraubten Mutter in Abhängigkeit von den Lastwechseln verändert. Bedeutsam ist schließlich das Losdrehverhalten der Schrauben-Mutter-Verbindung bei einwirkenden Querbelastungen, d. h. die Änderung der Vorspannkraft der aufgeschraubten Mutter in Abhängig­ keit von der Größe der sogenannten "Grenzverschiebung". Die Grenzverschie­ bung ist die Wegstrecke, bei der sich die von der Mutter auf den Gewinde­ bolzen gesicherten Bauteile bei der wechselnden Belastung bewegen.Another important property of self-locking nuts arises from dynamic tests. The important thing is to determine how the preload force of the screwed nut depending on the Load changes changed. Finally, the loosening behavior is important the screw-nut connection in the event of transverse loads, d. H. the change in the preload force of the screwed nut is dependent speed of the size of the so-called "limit shift". The border shift Exercise is the distance at which the nut moves onto the thread Move bolt-secured components with changing loads.

Die Erfindung strebt an, all diese Werte zu optimieren im Vergleich zum Stand der Technik. Dieser umfaßt folgende Ausführungsformen der Mutter.The invention aims to optimize all of these values compared to State of the art. This includes the following embodiments of the mother.

Es gibt selbstsichernde Muttern (DE-PS 34 41 318) der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art, bei denen der rotationssymmetrisch ausgebildete Rohrabschnitt des Mutternkörpers, an dessen Rohrende sich eine radial erweiternde Rippe befindet. Über den Rohrabschnitt ist eine Schraubenfeder gelegt, die als Anpreßelement wirksam ist. Die Anpressung zwischen der Schraubenfeder und der Umfangsfläche des Rohrabschnitts erfolgt linienförmig entlang der Schraubenfeder. Es gibt keinen formstabilen Zusammenhalt bei diesem Anpreßelement.There are self-locking nuts (DE-PS 34 41 318) in the preamble of claim 1 specified type, in which the rotationally symmetrical trained pipe section of the nut body, at the pipe end there is a radially expanding rib. Over the pipe section is one Coil spring placed, which is effective as a pressure element. The pressure between the coil spring and the peripheral surface of the pipe section  is linear along the coil spring. There is no stable shape Cohesion with this pressure element.

Es sind auch Anpreßelemente (US-PS 3 417 801) mit einer einzigen Wendel­ steigung bekannt, die in einer wendelförmigen Nut im Rohrabschnitt des entsprechenden Mutternkörpers eingelassen sind. Auch hier erfolgt nur ein linienförmiger Andruck entlang der Wendel.There are also pressure elements (US Pat. No. 3,417,801) with a single helix slope known in a helical groove in the pipe section of the corresponding nut body are embedded. Again, this only happens a linear pressure along the helix.

Bei selbstsichernden Muttern anderer Art (DE-PS 4 80 132) liegt ein zweitei­ liger, ineinandergeschachtelter Mutternkörper vor, bestehend aus einem kegelförmigen Kernteil und einem eine komplementäre kegelförmige Aufnah­ me aufweisenden Mantelteil. Beide Teile werden durch einen Kupplungsstift unverdrehbar miteinander verbunden. Der Kernteil wird beim Verschrauben in den Mutternteil hineingezogen, wobei der Mutternteil auf den geschlitzten Kernteil eine Anpreßkraft ausübt.In the case of other types of self-locking nuts (DE-PS 4 80 132) there is a second egg liger, nested nut body in front, consisting of a conical core part and a complementary conical receptacle me part of the jacket. Both parts are through a coupling pin non-rotatably connected. The core part is when screwing pulled into the nut part, the nut part on the slotted Core part exerts a contact pressure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, kostensparend herzustellende Mutter der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu entwickeln, bei welcher die eingangs erwähnten Eigenschaften der bekannten selbstsichernden Muttern wesentlich verbessert sind. Dies wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Maßnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.The invention has for its object a simple, cost-saving to be produced mother mentioned in the preamble of claim 1 Type to develop, in which the characteristics mentioned at the beginning the known self-locking nuts are significantly improved. This is by the measures listed in the characterizing part of claim 1 achieved, which have the following special meaning.

Wenn die zylindrische Hülse auf den sich zum Rohrende hin erweiternden Konus aufgebracht ist, paßt sie sich dem Konusverlauf weitgehend an und sorgt für eine vollflächige radiale Anpressung der biegsamen Rohrseg­ mente gegen den Gewindebolzen. Man erreicht damit, im Vergleich zum Stand der Technik, sehr hohe Losdrehmomente, und zwar auch dann, wenn man die Mutter nach der Erfindung wiederholt verwendet, z. B. fünffach aufschraubt. Dies gilt sowohl für den beim Aufschrauben erwärmten Zustand als auch für den abgekühlten Zustand. Entscheidend ist das Losdrehverhalten bei der Grenzverschiebung verbessert. Selbst bei hohen Grenzverschiebungen ist kein Losdrehen feststellbar. Bei dynamischen Versuchen stellt man fest, daß die Mutter nach der Erfindung selbst über hunderte von Lastwech­ seln keine nennenswerte Minderung ihrer Vorspannkraft erfährt.When the cylindrical sleeve expands towards the end of the pipe Cone is applied, it largely adapts to the course of the cone and ensures a full radial pressure on the flexible pipe section elements against the threaded bolt. You can achieve it compared to State of the art, very high starting torques, even when one repeatedly uses the mother according to the invention, e.g. B. five times screwed on. This applies both to the heated state when screwing on as well as for the cooled state. The turning behavior is crucial improved at the limit shift. Even with high limit shifts no turning is noticeable. In dynamic tests, one poses found that the mother herself after the invention over hundreds of no significant reduction in their preload is experienced.

Weitere Maßnahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.Further measures of the invention result from the subclaims,  the following description and the drawing.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.In the drawing, the invention is shown in one embodiment.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 in Seitenansicht und, teilweise im Ausbruch, einen zwei Bauteile halternden Gewindebolzen vor dem Aufschrauben einer in Seiten­ sicht erkennbaren selbstsichernden, aus zwei Bestandteilen beste­ henden Mutter nach der Erfindung, Fig. 1 in side view and partially in outbreak, a two-component holder ends threaded bolt before screwing a view in side recognizable self-locking, best of two components Henden nut according to the invention,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den ersten Bestandteil der Mutter nach der Erfindung, nämlich einen Mutternkörper, Fig. 2 is a longitudinal section through the first part of the nut according to the invention, namely a nut body,

Fig. 3 eine endseitige Ansicht auf den Mutternkörper von Fig. 2, Fig. 3 is an end view of the nut body of Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht durch den zweiten Bestandteil der selbstsi­ chernden Mutter, nämlich ein als zylindrische Hülse ausgebildetes Anpreßelement, und Fig. 4 is a sectional view through the second component of the self-locking nut, namely a pressure element designed as a cylindrical sleeve, and

Fig. 5 eine endseitige Draufsicht auf die Hülse von Fig. 4. Fig. 5 is an end plan view of the sleeve of FIG. 4.

Ein Gewindebolzen 30 ist mit seinem ein Schraubgewinde 33 aufweisenden Bolzenschaft 32 durch Löcher 28, 29 von zwei Bauteilen 18, 19 hindurchge­ führt, die mittels einer selbstsichernden Mutter 10, 20 gegenüber einem Bolzenkopf 31 zuverlässig eingespannt werden sollen. Die Mutter ist zwei­ teilig ausgebildet und besteht aus einem Mutternkörper 10 und einer als Anpreßelement dienenden Hülse 20.A threaded bolt 30 is with its a screw thread 33 having bolt shaft 32 through holes 28 , 29 of two components 18 , 19 durchge, which are to be reliably clamped by means of a self-locking nut 10 , 20 against a bolt head 31 . The nut is formed in two parts and consists of a nut body 10 and a sleeve 20 serving as a pressing element.

Die Hülse 20 besitzt eine zylindrische Hülsenwand 25, die einendig oder, wie gezeigt, beidendig mit einer trichterförmigen Erweiterung 23 versehen ist. An einer Mantelstelle besitzt die Hülse 20 einen Spalt 24, der achspa­ rallel verläuft. Die Hülse 20 besteht aus zwar formfestem, aber doch hart­ elastischem Material, wie Stahl. Durch den Spalt 24 wird die radiale Elasti­ zität der Hülse 20 erhöht. Anstelle einer mit einem Spalt 24 erzeugten Hülse 20 könnte diese als voller Ringkörper ausgebildet sein, sofern man einen Werkstoff größerer Elastizität verwendet, z. B. Kunststoff. The sleeve 20 has a cylindrical sleeve wall 25 which is provided at one end or, as shown, at both ends with a funnel-shaped extension 23 . At a jacket point, the sleeve 20 has a gap 24 which runs axially parallel. The sleeve 20 is made of dimensionally stable, but hard elastic material, such as steel. Through the gap 24 , the radial elasticity of the sleeve 20 is increased. Instead of a sleeve 20 produced with a gap 24 , this could be designed as a full annular body, provided that a material of greater elasticity is used, e.g. B. plastic.

Der andere Bestandteil der Muttern ist ein Mutternkörper 10, der in zwei Axialabschnitte 11, 12 gegliedert ist. Der eine Abschnitt 11 ist formsteif gestaltet und besitzt einen Sechskant-Umriß für den Angriff eines Drehwerk­ zeugs. Der andere Abschnitt ist demgegenüber radial abgesetzt und besteht aus einem Rohrabschnitt 12, der mit zahlreichen Längsschlitzen 14, nämlich im vorliegenden Fall vier, versehen ist. Dadurch wird der Rohrabschnitt 12 in vier radial biegsame Rohrelemente 17 gemäß Fig. 3 gegliedert. Die Umrißfläche des Rohrabschnitts 12 ist aber in besonderer Weise ausge­ bildet. Durch beide Axialabschnitte 11, 12 des Mutternkörpers 10 geht ein Mutterngewinde 13 gleichförmig durch, welches konform mit dem vorbe­ schriebenen Schraubgewinde 33 gestaltet ist.The other component of the nuts is a nut body 10 , which is divided into two axial sections 11 , 12 . One section 11 is dimensionally stable and has a hexagonal outline for the attack of a rotating tool. In contrast, the other section is offset radially and consists of a tube section 12 which is provided with numerous longitudinal slots 14 , namely four in the present case. As a result, the pipe section 12 is divided into four radially flexible pipe elements 17 according to FIG. 3. The outline of the tube section 12 is formed out in a special way. Through both axial sections 11 , 12 of the nut body 10 , a nut thread 13 passes through uniformly, which is designed in conformity with the screw thread 33 described above.

Die Umfangsfläche besteht aus einem Konus 21, der sich zum freien Rohrende 27 hin stetig erweitert. Der Konus 21 besitzt im Ausgangszustand einen über seine ganze axiale Länge konstanten Neigungswinkel 26. Der Neigungswinkel 26 liegt zwischen 4 bis 10°, vorzugsweise aber, bei einer M 16 Schraube, vorzugsweise bei 6,5°. In der Zeichnung ist der Konus 21 übertrieben stark dargestellt.The peripheral surface consists of a cone 21 , which continuously widens towards the free tube end 27 . In the initial state, the cone 21 has an inclination angle 26 which is constant over its entire axial length. The angle of inclination 26 is between 4 to 10 °, but preferably, for an M 16 screw, preferably 6.5 °. In the drawing, the cone 21 is exaggerated.

Der Neigungswinkel 26 ist vom anzuwendenden Schraubendurchmesser 34 abhängig. Im allgemeinen gilt, daß für Muttern 10, 20 mit wachsender lichter Weite ihrer Gewindebohrung 14 auch der Neigungswinkel 26 größer wird. Bewährt haben sich dabei folgende Neigungswinkel 26: Für eine Schraube M 8 ein Winkel von 4°, für eine Schraube M 12 ebenfalls von 4°, aber bei Schrauben von mehr als M 16 Winkel zwischen 6,5° bis maxi­ mal 7° bei noch größeren Durchmessern. Die obere Grenze dürfte aber bei 10° liegen.The angle of inclination 26 depends on the screw diameter 34 to be used . In general, the angle of inclination 26 becomes larger for nuts 10 , 20 with increasing clear width of their threaded bore 14 . The following angles of inclination 26 have proven useful: for an M 8 screw, an angle of 4 °, for an M 12 screw also 4 °, but for screws of more than M 16 angle between 6.5 ° and a maximum of 7 ° at larger diameters. The upper limit should be around 10 °.

Für die einfache Vormontage der selbstsichernden Mutter ist der Rohrab­ schnitt 12 in seinem Endbereich mit einer zum Rohrende 27 abfallenden Fase 22 versehen, die als Auflaufschräge für die beschriebene trichterför­ mige Erweiterung 23 der Hülse 20 dient. Im aufgeschobenen Zustand von Fig. 1 deformieren sich die Hülse einerseits und die Rohrsegmente 17 andererseits wechselseitig, wodurch es zu einer weitgehenden konformen Flächenanlage über den ganzen Konus 21 kommt.For the simple preassembly of the self-locking nut, the pipe section 12 is provided in its end region with a chamfer 22 sloping towards the pipe end 27 , which serves as a run-up slope for the described funnel-shaped extension 23 of the sleeve 20 . In the pushed state of Fig. 1 the sleeve to deform on the one hand and the tube segments 17 on the other hand, mutually, resulting in a far-reaching compliant surface contact over the entire cone 21.

BezugszeichenlisteReference list

10 Mutternkörper
11 erster Axialabschnitt, Betätigungsabschnitt
12 zweiter Axialabschnitt, Rohrabschnitt
13 Mutterngewinde von 10
14 Gewindebohrung von 10
15 Sechskant-Umriß von 11
16 Längsschlitz in 12
17 Rohrsegment von 12
18 erster Bauteil
19 zweiter Bauteil
20 Anpreßelement, Hülse
21 Konus von 12
22 Fase an 12
23 endseitige trichterförmige Erweiterung von 20
24 Spalt in 20
25 Hülsenwand
26 Neigungswinkel von 21
27 Rohrende von 12
28 Loch in 18
29 Loch in 19
30 Gewindebolzen
31 Bolzenkopf von 30
32 Bolzenschaft von 30
33 Schraubengewinde von 30
34 Schraubendurchmesser von 32 10 nut bodies
11 first axial section, actuating section
12 second axial section, pipe section
13 nut threads of 10
14 tapped hole of 10
15 hexagon outline of 11
16 longitudinal slot in 12
17 pipe segment of 12
18 first component
19 second component
20 pressure element, sleeve
21 cone of 12
22 chamfers on 12
23 funnel-shaped extension of 20 at the end
24 gap in 20
25 sleeve wall
26 inclination angle of 21
27 tube end of 12
28 holes in 18
29 holes in 19
30 threaded bolts
31 bolt head of 30
32 bolt shank of 30
33 screw threads of 30
34 screw diameter of 32

Claims (12)

1. Selbstsichernde Mutter mit einem zwar einstückigen, aber in zwei zueinander form- und funktionsunterschiedliche Axialabschnitte (11, 12) gegliederten Mutternkörper (10),
der eine Gewindebohrung (14) mit durchgehend gleichförmigem Muttern­ gewinde (13) aufweist für das konforme Schraubengewinde (33) eines zugeordneten Gewindebolzens (30),
wobei der Mutternkörper einerseits einen formsteifen Betätigungsab­ schnitt (11) besitzt mit vorzugsweise unrundem Umriß (15) zum Angriff eines Drehwerkzeugs,
und andererseits einen demgegenüber radial abgesetzten, elastischen Rohrabschnitt (12) mit einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Umfang aufweist,
der Rohrabschnitt (12) Längsschlitze (16) aufweist, die ihn in radial biegsame Rohrsegmente (17) gliedern,
und auf dem Umfang des Rohrabschnitts (12) ein radial elastisches Anpreßelement (20) sitzt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umfangsfläche des Rohrabschnitts (12) ein zum freien Rohren­ de (27) hin sich erweiternder Konus (21) ist
und daß das Preßelement aus einer zylindrischen Hülse besteht, die den Konus (21) abdeckt. 1. Self-locking nut with a nut body ( 10 ) that is in one piece but divided into two axial sections ( 11 , 12 ) that are different in shape and function,
which has a threaded bore ( 14 ) with a continuously uniform nut thread ( 13 ) for the conforming screw thread ( 33 ) of an associated threaded bolt ( 30 ),
the nut body on the one hand has a dimensionally stable actuating section ( 11 ) with preferably non-circular outline ( 15 ) for attacking a turning tool,
and, on the other hand, has an elastic tube section ( 12 ), which is offset radially from it and has an essentially rotationally symmetrical circumference,
the pipe section ( 12 ) has longitudinal slots ( 16 ) which divide it into radially flexible pipe segments ( 17 ),
and a radially elastic pressing element ( 20 ) is seated on the circumference of the tube section ( 12 ),
characterized,
that the circumferential surface of the pipe section ( 12 ) is a cone ( 21 ) which widens towards the free pipe de ( 27 )
and that the pressing element consists of a cylindrical sleeve which covers the cone ( 21 ). 2. Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Hülsenwand (25) einen Spalt (24) aufweist.2. Nut according to claim 1, characterized in that the cylindrical sleeve wall ( 25 ) has a gap ( 24 ). 3. Mutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (24) achsparallel verläuft.3. Nut according to claim 2, characterized in that the gap ( 24 ) is axially parallel. 4. Mutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus (21) im entspannten Zustand, vor der Montage der Hülse (20), über seine ganze axiale Länge einen konstanten Neigungswinkel (26) aufweist.4. Nut according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the cone ( 21 ) has a constant angle of inclination ( 26 ) over its entire axial length in the relaxed state, before assembly of the sleeve ( 20 ). 5. Mutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß - im Aufschraubfall der Mutter auf den Gewinde­ bolzen (30) - die montierte Hülse (20) der konischen Form des Rohr­ abschnitts (12) elastisch folgt.5. Nut according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that - when the nut is screwed onto the threaded bolt ( 30 ) - the assembled sleeve ( 20 ) follows the conical shape of the tube section ( 12 ) elastically. 6. Mutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (26) des Konus (21) zwischen 4 bis 10° liegt.6. Nut according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the angle of inclination ( 26 ) of the cone ( 21 ) is between 4 to 10 °. 7. Mutter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswin­ kel (26) kleiner/gleich 7° ausgebildet ist.7. Mother according to claim 6, characterized in that the angle of inclination ( 26 ) is less than or equal to 7 °. 8. Mutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für Muttern mit wachsender lichter Weite ihrer Gewindebohrung (14) auch der Neigungswinkel (26) vom Konus (21) größer wird.8. Nut according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that for nuts with increasing clear width of their threaded bore ( 14 ) also the angle of inclination ( 26 ) of the cone ( 21 ) is larger. 9. Mutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (16) den Rohrabschnitt (12) in zueinander formgleiche Rohrsegmente (17) teilen.9. Nut according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the longitudinal slots ( 16 ) divide the pipe section ( 12 ) into mutually identical pipe segments ( 17 ). 10. Mutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vier Längsschlitze (16) im Rohrabschnitt (12) vorgesehen sind, welche vier Rohrsegmente (17) mit konischem (21) Längsprofil erzeugen. 10. Nut according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that four longitudinal slots ( 16 ) are provided in the tube section ( 12 ), which produce four tube segments ( 17 ) with a conical ( 21 ) longitudinal profile. 11. Mutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (12) am freien Rohrende (27) eine Fase (22) aufweist, die bei der axialen Montage der Hülse (20) auf dem Rohrabschnitt (12) als Auflaufschräge dient.11. Nut according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the pipe section ( 12 ) at the free pipe end ( 27 ) has a chamfer ( 22 ) which in the axial assembly of the sleeve ( 20 ) on the pipe section ( 12th ) serves as a ramp. 12. Mutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (20) eine sich trichterförmig erweiternde Gegenschräge (23) wenigstens an ihrem einen Hülsenende besitzt, welches im Montagefall dem Betätigungsabschnitt (11) des Mutternkör­ pers (10) zugekehrt ist.12. Mother according to one or more of claims 1 to 1 1, characterized in that the sleeve ( 20 ) has a funnel-shaped counter bevel ( 23 ) at least at its one sleeve end, which in the case of assembly the actuating section ( 11 ) of the nut body ( 10 ) is turned.