DE3641836A1 - Selbstsicherndes befestigungselement - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstsicherndes Befestigungs
element, insbesondere Mutter, Bolzen, Schraube oder dgl. mit
einer Vielzahl über wenigstens eine oder mehrere Teilflächen
der Auflagefläche des Befestigungselementes hinterteilt und
zueinander wechselweise aufeinanderfolgend angeordneten Erhöhun
gen und Vertiefungen.
Selbstsichernde Befestigungselemente dieser Art sind insbeson
dere in Ausführungen bekannt, bei denen wenigstens eine oder
mehrere Teilflächen ihrer Auflagefläche, meistens aber die
gesamte Auflagefläche mit axial vorspringenden Rippen oder
Zähnen besetzt ist, die beim Anziehen des Befestigungselementes
über eine bestimmte Tiefe hin in das zu verspannende Bauteil
einsinken oder einschneiden sollen und dadurch das Befestigungs
element gegen unbeabsichtigtes Drehen in Löserichtung sichern
sollen. Die Zuverlässigkeit solcher Sperrverzahnungen hängt
aber von einer Reihe von Faktoren, insbesondere von der angewand
ten Anzugskraft beim Anziehen des Befestigungselementes und
ferner von der Festigkeit des Materials des Bauteiles ab. Weist
das Material des Bauteiles eine höhere als die optimale Festig
keit auf, so ergibt sich entweder kein oder nur ein ungenügendes
Einsinken der Rippen bzw. Zähne in das Material des Bauteiles
und werden die vom Befestigungselement zu übertragenden Lasten
ausschließlich über die Zahn- bzw. Rippenköpfe übertragen,
was einerseits zu nachträglichen Setzungen und Hand in Hand
zu einem Verlust an Vorspannkraft führt und andererseits eine
unzureichende Sicherung gegen unbeabsichtigtes Drehen in Löserich
tung zur Folge hat. Ist das Material des Bauteiles weicher,
als vorgesehen und der gewählten Zahn- oder Rippenquerschnitts
form angemessen, so führt das Anziehen des Befestigungselementes
zu übermäßigen Abschabungen der Oberfläche des Bauteiles, was
gleichfalls nachteilig ist.
Unabhängig von den genannten Nachteilen haftet aber allen mit
dieser Gattung von Sicherungsmitteln ausgestatteten selbstsi
chernden Befestigungselementen der Nachteil an, daß beim beab
sichtigten Lösen des Befestigungselementes die Oberfläche
des Bauteiles mehr oder minder stark angegriffen wird und daher
bei einem erneuten Anziehen des Befestigungselementes völlig
unkontrollierbare Verhältnisse vorliegen. Weiterhin führt hierbei
das beabsichtigte Lösen des Befestigungselementes immer zu
einem gewissen Materialabtrag an der Oberfläche des Bauteiles,
was bei Bauteilen aus Eisenmetall Korrosions- und Rostangriff
übermäßig fördert.
Zur Beseitigung der vorstehend aufgezeigten Nachteile der über
wiegenden Mehrzahl der bekannten Ausbildungen der Sicherungsmittel
selbstsichernder Befestigungselemente ist durch die DE-PS 25
46 985 bereits vorgeschlagen werden, an der Auflagefläche des
selbstsichernden Befestigungselementes radial zu dessen Achse
gerichtete und im Querschnitt symmetrisch gerundete Rippen
anzuordnen, wobei die Rippen auch gekrümmt verlaufen können.
Durch die symmetrisch gekrümmte Ausbildung der Querschnittsform
radial oder spiralenförmig gekrümmt verlaufender Rippen soll
erreicht werden, daß sowohl beim Anziehen, als auch beim Lösen
des Befestigungselementes eine spannende oder sonstwie abtragen
de Beschädigung der Oberfläche vermieden wird, während die
Sicherungswirkung ausschließlich darauf beruht, daß die Vorspan
nung des Befestigungselementes und die sich beim bestimmungsge
mäßen Gebrauch der Verschraubung ergebenden Lasten allein durch
die linienförmige Anlage der Rippenköpfe am Bauteil übertragen
werden und die sich daraus ergebende extrem hohe Flächenpres
sung die Hemmkraft gegen ein unbeabsichtigtes Lösen des Befesti
gungselementes bildet. Ferner soll bei dieser bekannten Bau
art eines selbstsichernden Befestigungselementes die Sicherungs
wirkung der im wesentlichen radial gerichteten Rippen zusätzlich
noch dadurch erhöht werden, daß sich unter der Wirkung der
extrem hohen Flächenpressung der lediglich linienförmigen Anla
ge der Rippenköpfe zwischen benachbarten Rippen Aufwölbungen
der Oberfläche des Bauteiles ergeben. Um solche bestimmungs
gemäße Unterstützung der Sicherungswirkung der Rippen dienende
Aufwölbungen der Oberfläche des Bauteiles zwischen benachbarten
Rippen überhaupt zu ermöglichen, müssen die Rippen einen entspre
chend großen Abstand voneinander aufweisen, was die Gesamtauflage
fläche des Befestigungselementes naturgemäß auf ein Minimum
reduziert und woraus naturgemäß auch ein nachträgliches Einsin
ken der Rippen in das Bauteil resultiert, wenn nämlich die
Rippen des Befestigungselementes nicht nur die bestimmungsgemäße
Vorspannkraft des Befestigungselementes, sondern auch noch
die bestimmungsgemäße Belastung des Befestigungselementes übertra
gen müssen. Ein solches Einsinken der Rippen des Befestigungsele
mentes in das Material des Bauteiles führt aber notwendigerweise
zu einem Verlust an Vorspannung und damit zu einem Verlust
an Sicherungswirkung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein selbstsichern
des Befestigungselement, wie Mutter, Bolzen, Schraube oder
dgl. derart auszubilden, daß bei Vermeidung jedweder Beschädi
gung der Oberfläche des Bauteiles sowohl beim Anziehen, als
auch beim Lösen des Befestigungselementes und bei gegebenen
falls über die Auflagefläche des Befestigungselementes hin
geringfügig unterschiedlicher Festigkeit des Materials des
Bauteiles ein nachträgliches Setzen und damit ein Einsinken
der Sicherungsmittel des Befestigungselementes mit der Folge
eines Verlustes an Vorspannung ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Erhöhungen und Vertiefungen zueinander deckungsgleiche Grundriß
formen aufweisen und sowohl in radialer, als auch in Umfangsrich
tung abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet sind. Dadurch
weisen die wechselweise angeordneten Erhöhungen und Vertiefungen
in der Auflagefläche des Befestigungselementes ein regelmäßiges
Muster auf, welches unabhängig von der Form des Musters eine
Beschädigung der Bauteiloberfläche beim Anziehen oder beim
Lösen des Befestigungselementes, ausschließt und was ferner
zu einer verhältnismäßig großen, wirksamen Restauflagefläche
für das Befestigungselement auf dem Bauteil führt, so daß
übertrieben hohe Flächenpressungen zwischen den Erhöhungen
und der Oberfläche des Bauteiles und damit auch ein nachträgliches
Einsinken der Erhöhungen in die Oberfläche des Bauteiles infolge
der zusätzlichen bestimmungsgemäßen Belastung des Befestigungs
elementes ausgeschlossen sind. Damit ist gleichzeitig auch
eine Verminderung der Vorspannkraft, mit welcher das Befestigungs
element angezogen ist, auch beim Auftreten der bestimmungsgemäßen
Belastung und somit jede Gefahr eines unbeabsichtigten Lösens
des Befestigungselementes ausgeschlossen.
Die Erfindung kann im einzelnen auf verschiedene Weisen verwirk
licht werden.
Gemäß einer bevorzugten Verwirklichungsform ist vorgesehen,
daß die Erhöhungen und Vertiefungen eine rechteckige Grundriß
form aufweisen und sowohl in Radial- als auch in Umfangsrichtung
wechselweise aufeinanderfolgend in parallelen bzw. konzentrischen
Reihen angeordnet sind, wobei die Erhöhungen benachbarter Rei
hen nach Art eines Schachbrettmusters zueinander auf Lücke
stehend angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann auch
vorgesehen sein, daß die Erhöhungen und Vertiefungen eine rauten
artige Grundrißform aufweisen und sowohl in radialer als auch
in Umfangsrichtung wechselweise aufeinanderfolgend in parallelen
Reihen angeordnet sind, wobei die Erhöhungen benachbarter
Reihen nach Art eines Rautenmusters zueinander auf Lücke stehend
angeordnet sind.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Erhöhungen und Vertiefun
gen eine trapezförmige oder dreieckförmige Grundrißform auf
weisen und sowohl in radialer, als auch in Umfangsrichtung
wechselweise aufeinanderfolgend in parallelen Reihen angeordnet
sind, wobei die Erhöhungen benachbarter Reihen spiegelbildlich
zueinander auf Lücke stehend angeordnet sind.
Für die Verwirklichung der Erfindung kann außer den vorerwähn
ten Musteranordnungen mit jeweils eckiger Grundrißform sowohl
der Erhöhungen, als auch der Vertiefungen, die je nach Ausbil
dung eine radial oder tangential gerichtete Reihe einander
linienförmig berührender Erhöhungen und Vertiefungen ergibt,
auch eine Musterform gewählt werden, bei welcher die Erhöhun
gen und Vertiefungen eine Grundrißform mit gerundeten Rändern,
etwa nach Art eines Kordel- oder Zopfmusters aufweisen und die
Erhöhungen benachbarter Reihen jeweils zueinander auf Lücke
stehend angeordnet sind.
Die Auswahl der jeweils bestgeeigneten Musterform wird zum
einen von den erforderlichen Vorspannkraft für das Befestigungs
element und zum anderen von der Festigkeit des Materials des
Bauteiles und schließlich von der zu erwartenden Belastung
des Befestigungselementes abhängig zu treffen sein, ebenso
wie die Grenzschnittsform der Erhöhungen bzw. Sicherungselemente,
die trapezförmig gestaltet und mit einer glatten Auflagefläche
versehen sowie gegebenenfalls abgerundeten Ecken entlang der
Umfangsränder der Auflagefläche ausgestattet sein kann. Diese
Querschnittsform kommt vor allem für Musteranordnungen mit
geradlinigen Rändern der Grundrißform sowohl der Erhöhungen,
als auch der Vertiefungen in Betracht, kann aber auch bei an
deren Musterformen anwendbar sein.
Nach einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung können
die Erhöhungen als Verriegelungselemente ausgebildet und mit
einer im wesentlichen buckelförmigen Querschnittsform ausge
stattet sein. Diese Querschnittsform der Erhöhungen dürfte
sich im allgemeinen besonders zur Anwendung in Verbindung mit
einer Anordnung der Erhöhungen und Vertiefungen in einem kordel-
oder zopfartigen Muster empfehlen.
Die Anordnung von Sicherungsmitteln in einer der vorstehend
aufgezeigten Musteranordnungen kann entweder vollflächig über
den Umfang der Auflagefläche des Befestigungselementes hin
verteilt oder aber auf in Umfangsrichtung im Abstand voneinander
angeordnete Teilflächen der Auflagefläche des Befestigungsele
mentes begrenzt vorgenommen werden. Weiterhin kann vorgesehen
sein, daß sich die in Umfangsrichtung vollflächig oder in Teil
flächen angeordneten Erhöhungen und Vertiefungen in radialer
Richtung vom Zentrum der Auflagefläche ausgehend nur über einen
Teilbereich derselben hin erstrecken.
Entlang des Außenumfanges der Auflagefläche des Befestigungsele
mentes kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich
ein Dichtrand angeordnet sein, dessen Höhe vollständig oder
wenigstens annähernd der Höhe der die Sicherungselemente bil
denden Erhöhung entspricht.
Die Erfindung ist schließlich auch noch für bestimmungsgemäß
nicht lösbare selbstsichernde Befestigungselemente anwendbar,
wobei dann die Sperrelemente bildenden Erhöhungen vorzugsweise
eine zackenförmige Querschnittsform aufweisen.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung
an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbei
spiele im einzelnen beschrieben.
In der Zeichnung zeigt die
Fig. 1 eine Seitenansicht eines selbstsichernden Schraubenbol
zens;
Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Kopf des selbstsichernden
Schraubenbolzens gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Auflagefläche des Kopfes des
selbstsichernden Schraubenbolzens gemäß Fig. 1 mit
lediglich abschnittweise dargestellten verschiedenen
Musterausbildungen für die Anordnung der die Sicherungs
elemente bildenden Erhöhungen bzw. Vertiefungen,
Fig. 4 einen Teilschnitt durch Fig. 3 entlang der Linie
IV-IV;
Fig. 5 eine abschnittweise Darstellung der Musteranordnung
bei trapezförmiger Grundrißform der Erhöhungen und
Vertiefungen;
Fig. 6 eine abschnittweise Darstellung der Musteranordnungen
der Erhöhungen und Vertiefungen bei dreieckförmiger
Grundrißform der Erhöhungen;
Fig. 7 eine ausschnittweise Darstellung der Musteranordnung
bei zopf- oder kordelförmiger Gestaltung der Grundriß
form der Erhöhung bzw. Vertiefungen;
Fig. 8 einen Teilschnitt durch den Kopf eines selbstsichern
den Schraubenbolzens bei gemäß dem Muster nach Fig.
7 angeordneten Erhöhungen und Vertiefungen.
Der Schraubenbolzen 1 weist einen Gewindeschaft 2 und einen
Kopf 3 mit einer Auflagefläche 4 auf. Die Auflagefläche 4
des Schraubenkopfes 3 ist mit durch zueinander wechselweise
aufeinanderfolgend angeordneten Erhöhungen und Vertiefungen
gebildeten Sicherungsmitteln gegen ein unbeabsichtigtes Lösen
versehen, wobei die die Sicherungsmittel bildenden Erhöhungen
und die Vertiefungen zueinander deckungsgleiche Grundrißformen
aufweisen und sowohl in radialer, als auch in Umfangsrichtung
aufeinanderfolgend angeordnet sind. In den Ausführungsformen
gemäß den Fig. 3 bis 6 weisen sowohl die Erhöhungen als
auch die Vertiefungen jeweils eine Grundrißform mit geradlini
gen Begrenzungslinien auf. Im einzelnen zeigt die Fig. 3 zu
nächst drei Ausführungsformen, bei denen die Erhöhungen 5, 5 a
und 5 b sowie die Vertiefungen 6, 6 a und 6 b jeweils eine quadrati
sche Grundrißform aufweisen. Die Erhöhungen 5, 5 a und 5 b sind
dabei in zueinander in radialer Richtung parallelen Reihen
7 und wechselweise zu den Vertiefungen 6, 6 a und 6 b und in Umfangs
richtung in zueinander konzentrischen Reihen, ebenfalls wechsel
weise zu den Vertiefungen 6, 6 a und 6 b angeordnet, derart,
daß die Erhöhungen 5, 5, a und 5 b sowohl in benachbarten Reihen
7, als auch in benachbarten Reihen 8 zueinander auf Lücke stehend
nach Art eines Schachbrettmusters angeordnet sind.
Die in Reihen abwechselnd mit den Vertiefungen 6 a angeordneten
Erhöhungen 5 a können in Schachbrettmusterform auch so angeord
net werden, daß die Reihe von Erhöhungen 5 a radial zur Achse
des Befestigungselementes gerichtet ist, die quergerichtete
Reihe 8 a der Erhöhungen 5 a jedoch tangential zur Achse des
Befestigungselementes ausgerichtet ist.
In der Fig. 3 ist weiterhin eine abschnittweise Musteranord
nung dargestellt, bei welcher die Erhöhungen 9 und die Vertie
fungen 10 zueinander deckungsgleiche rautenartige Grundrißfor
men aufweisen und die Erhöhungen 9 mit den Vertiefungen 10
abwechselnd in zueinander parallelen Reihen 11 und 12 und von
Reihe zu Reihe zueinander auf Lücke stehend angeordnet sind,
wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel sowohl die Reihen 11,
als auch die Reihen 12 tangential zur Achse des Befestigungsele
mentes angeordnet sind.
Es ist aber ohne weiteres ersichtlich, daß die Reihen 12 auch
konzentrisch zur Achse des Befestigungselementes angeordnet
werden können.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 weisen sowohl die Vertie
fungen 13 als auch die Erhöhungen 14 eine trapezförmige Grund
rißform auf und sind sowohl in radialer Richtung, als auch
in Umfangsrichtung die Erhöhungen 14 benachbarter Reihen 15
bzw. 16 zueinander auf Lücke stehend angeordnet.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen
die Erhöhungen 17 eine dreiecksförmige Grundrißform auf, während
die Vertiefungen 18 eine sechseckförmige Grundrißform besitzen.
Die Erhöhungen 17 sind dabei in radialer Richtung in zueinander
parallelen Reihen 19 angeordnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 weisen Erhöhungen
20 und Vertiefungen 21 eine Grundrißform auf und sind die Erhöhun
gen 20 in radialer bzw. tangentialer Richtung abwechselnd mit
Vertiefungen 21 in zueinander parallelen Reihen 22 angeordnet.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist für die Erhöhungen 5, 5 a,
5 b, 9, 14 und 17 der Musteranordnungen nach Fig. 3 bis 6
die in der Fig. 4 dargestellte trapezförmige Querschnittsform
mit an den Oberseiten glattflächig ausgebildeten Auflageflächen
23 vorgesehen. Am Übergang zwischen den Flanken 24 und den
Auflageflächen 23 können die Erhöhungen 5, 5 a, 5 b, 9, 14, 17
auch mit Abrundungen 25 ihrer Begrenzungsränder versehen sein.
Das in der Fig. 8 dargestellte Querschnittsprofil ist besonders
für die in der Fig. 7 dargestellte Musterform geeignet, wobei
die Erhöhungen 20 eine trapezförmige Querschnittsform mit glatter
Auflagefläche 26 oder eine buckelförmige Querschnittsform 27
aufweisen können.
Claims (11)
1. Selbstsicherndes Befestigungselement, insbesondere Mutter,
Bolzen, Schraube oder dgl. mit einer Vielzahl über wenig
stens eine oder mehrere Teilflächen der Auflagefläche des
Befestigungselementes hin verteilt und zueinander wechsel
weise aufeinanderfolgend angeordneten Erhöhungen und Ver
tiefungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (5, 5 a,
5 b, 9, 14, 17, 20) und die Vertiefungen (6, 6 a, 6 b, 10,
13, 18, 21) zueinander deckungsgleiche Grundrißformen aufwei
sen und sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung
abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet sind.
2. Selbstsicherndes Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (5, 5 a, 5 b) und Vertiefungen
(6, 6 a, 6 b) eine rechteckige Grundrißform aufweisen und sowohl
in radialer, als auch in Umfangsrichtung wechselweise aufein
anderfolgend in paralleln (7) bzw. konzentrischen Reihen
(8) angeordnet sind, wobei die Erhöhungen (5, 5 a, 5 b) benach
barter Reihen (7 und 8) nach Art eines Schachbrettmusters
zueinander auf Lücke stehend angeordnet sind.
3. Selbstsicherndes Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (9) und Vertiefungen
(10) eine rautenartige Grundrißform aufweisen und sowohl
in radialer als auch in Umfangsrichtung wechselweise aufein
anderfolgend in parallelen Reihen (11 und 12) angeordnet
sind, wobei die Erhöhungen (9) benachbarter Reihen (11
und 12) nach Art eines Rautenmusters zueinander auf Lücke
stehend angeordnet sind.
4. Selbstsicherndes Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (14, 17) und Vertiefungen
(13 und 18) eine trapezförmige oder dreieckförmige Grund
rißform aufweisen und sowohl in radialer als auch in Umfangs
richtung wechselweise aufeinanderfolgend in parallelen
Reihen angeordnet sind, wobei die Erhöhungen (14 bzw. 17)
benachbarter Reihen spiegelbildlich zueinander auf Lücke
stehend angeordnet sind.
5. Selbstsicherndes Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (20) und Vertiefungen
(21) eine Grundrißform mit gerundeten Rändern nach Art
eines Kordel- oder Zopfmusters aufweisen und die Erhöhungen
(20) in zueinander parallelen Reihen (22) und zueinander
auf Lücke stehend angeordnet sind.
6. Selbstsicherndes Befestigungselement nach einem oder mehreren
der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Erhöhungen (5, 5 a, 5 a, 9, 14, 17, 20) als Ver
riegelungselemente ausgebildet sind und eine trapezförmi
ge Querschnittsform mit glatter Auflagefläche (23 oder
26) aufweisen.
7. Selbstsicherndes Befestigungselement nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Er
höhungen (5, 5 a, 5 b, 9, 14, 17, 20) als Verriegelungselemente
ausgebildet sind und eine buckelförmige Querschnittsform
(27) mit im wesentlichen gerundeter Auflagefläche aufweisen.
8. Selbstsicherndes Befestigungselement nach einem oder mehreren
der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich
net, daß über den Umfang der Auflagefläche (4) des
Befestigungselementes hin verteilt im Abstand voneinander
mehrere Gruppen von Erhöhungen (5, 5 a, 5 b, 9, 14, 17, 29)
und Vertiefungen (6, 6 a, 6 b, 10, 13, 18, 21) angeordnet sind.
9. Selbstsicherndes Befestigungselement nach einem oder mehreren
der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich
net, daß sich die in Umfangsrichtung vollflächig oder
gruppenweise angeordneten Erhöhungen (5, 5 a, 5 b, 9, 14, 17,
20) und Vertiefungen (6, 6 a, 6 b, 10, 13, 18, 21) in radialer
Richtung vom Zentrum der Auflagefläche (4) ausgehend nur
über einen Teilbereich derselben hin erstrecken.
10. Selbstsicherndes Befestigungselement nach einem oder mehre
ren der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß entlang des Außenumfanges der Auflagefläche
des Befestigungselementes ein Dichtrand (28) angeordnet
ist.
1. Selbstsicherndes Befestigungselement, insbesondere Mutter,
Bolzen, Schraube oder dgl. mit einer Vielzahl über wenig
stens eine oder mehrere Teilflächen der Auflagefläche des
Befestigungselementes hin verteilt und zueinander wechsel
weise aufeinanderfolgend angeordneten Erhöhungen und Vertie
fungen, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem regelmäßigen
Muster angeordneten Erhöhungen als Sperrverzahnung ausgebil
det sind und eine zackenförmige Querschnittsform aufwei
sen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863641836 DE3641836A1 (de) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | Selbstsicherndes befestigungselement |
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DE3641836A1 true DE3641836A1 (de) | 1988-06-16 |
Family
ID=6315677
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