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Diese
Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung, um ein polygonales
Werkstück
wie beispielsweise einen Schraubenkopf oder eine mit einem Moment
festgezogene Mutter mit N1 Kanten, das sich in Anlage an einem Körper befindet,
um seine Achse X drehfest zu sichern.
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Zwar
kann ein Schraubenkopf an der Außenseite des Körpers mittels
des Gewindes an ihrem Ende, das mit dem Innengewinde in einer Bohrung
eines Elements zusammenwirkt, welches auf der anderen Seite des
Körpers
angeordnet ist, durch den sich der Schaft der Schraube erstreckt,
angezogen werden, doch kommt es vor, dass diese Schraube sich löst, insbesondere
wenn das Element und der Körper
Schwingungen ausgesetzt sind. Das Gleiche gilt für eine Mutter, die auf dem
Gewindeteil eines Bolzens sitzt und mit einem Moment an dem Körper festgezogen
ist.
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Aus
diesem Grund ist es bei manchen Montagen erforderlich, den Schraubenkopf
oder die Mutter auf dem Körper
drehfest zu sichern.
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Dies
geschieht oft, indem ein Werkstück
an dem Körper
befestigt wird, wobei dieses Werkstück eine Oberfläche enthält, die
sich in Kontakt mit einer der Kanten befindet. Es kann sich um eine
zum Körper
feststehende Scheibe handeln, deren einen Rand man um eine Kante
umklappt. Zum Ausbauen des polygonalen Werkstücks wird der umklappte Rand
wieder aufgeklappt, und es ist im Allgemeinen empfehlenswert, beim
erneuten Einbau eine neue Scheibe zu verwenden. Der Hauptnachteil
dieser Vorrichtungen besteht darin, dass es schwierig ist, das polygonale
Werkstück
in einer präzisen
Winkelstellung festzuhalten.
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In
der Schrift
US-A-4 976
576 ist eine wiederverwendbare Sicherungsvorrichtung vorgesehen,
die eine an dem Körper
befestigte Scheibe umfasst, deren Bohrung ein Gewinde aufweist,
um den ungewollten Verlust der Schraube zu verhindern, sowie ein
an der Scheibe befestigtes elastisches, ringförmiges Element aufweist, wobei
die Außenumfangslinie
der Öffnung
des elastischen, ringförmigen
Elements Einkerbungen aufweist, die dazu bestimmt sind, mit einigen
Spitzen des Schraubenkopfs zusammenzuwirken. Wie in
1 dieser
Schrift gezeigt, weist das elastische, ringförmige Element pro Kante eines
sechskantigen Schraubenkopfs vier Einkerbungen auf.
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Der
Winkelabstand zwischen zwei aufeinander folgenden Einkerbungen beträgt also
15° (360°/24). Auf
Grund dessen, dass das elastische, ringförmige Element keinerlei Montageposition
hat und dass die Spitzen des Schraubenkopfs, d. h. die von zwei
aufeinander folgenden Kanten gebildeten V-Winkel in Einkerbungen
arretiert werden müssen,
kann der Schraubenkopf nur in bestimmten Winkelstellungen arretiert
werden, die in einem Abstand von 15° voneinander liegen. Es ist
nachzuvollziehen, dass der Schraubenkopf entweder in einer Stellung
zu stark festgezogen oder in der benachbarten Stellung nicht stark
genug festgezogen ist. Ferner müssen
die Spitzen beim Anziehen der Schraube in einer der in einem Winkelabstand
von 15° voneinander
liegenden Stellungen auf ein Winkelspiel zwischen den Einkerbungen
und dem Schraubenkopf genau positioniert werden.
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Falls
es sich um einen Sechskant-Schraubenkopf handelt, wie in
3 der Schrift
US-A-4
976 576 gezeigt, beträgt
der Winkelabstand zwischen zwei Arretierungsstellungen des Schraubenkopfs
ebenfalls 15°.
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Durch
Erhöhen
der Anzahl der Einkerbungen pro Kante kann natürlich der Winkelabstand zwischen zwei
aufeinander folgenden Arretierungsstellungen verringert werden.
Jedoch ist diese Anzahl von Einkerbungen pro Kante in der Praxis
sehr begrenzt, da sonst die Oberflächen des Zusammenwirkens mit
den Kanten zu klein werden, um die Arretierung des polygonalen Werkstücks sicher
zu gewährleisten.
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Von
diesem Stand der Technik ausgehend hat diese Erfindung zur Aufgabe,
den Winkelabstand zwischen zwei aufeinander folgenden Arretierungsstellungen
deutlich zu verringern und dabei zugleich ausreichende Oberflächen des
Zusammenwirkens zu gewährleisten,
um das polygonale Werkstück
mit Sicherheit zu arretieren.
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Die
erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Platte besteht, die
eine Öffnung
mit der Achse X aufweist, deren Umfangslinie pro Kante des genannten
polygonalen Werkstücks
eine ganze Zahl N2 von Einkerbungen aufweist, wobei die Einkerbungen
dieser Platte in regelmäßigen Abständen um
die Achse X verteilt angeordnet sind und N2 dieser Einkerbungen
geeignet sind, mit den N1 V-Winkeln dieses polygonalen Werkstücks zusammenzuwirken,
um dieses Werkstück
um die Achse X drehfest zu arretieren, und wobei diese Platte geeignet
ist, an dem genannten Körper
mittels Befestigungsmitteln in einer Winkelstellung befestigt zu
werden, die aus einer Anzahl N3 von in regelmäßigen Abständen um die Achse X verteilten
Winkelstellungen ausgewählt
wird, wobei die Zahl N3 eine Primzahl und mit den Zahlen N1 und
N2 keinen gemeinsamen Teiler hat.
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So
wird bei der gleichen Anzahl von Einkerbungen wie bei der in
1 dargestellten
Vorrichtung der Schrift
US-A-4
976 576 , d. h. bei 24 Einkerbungen über die gesamte Umfangslinie,
der kleinstmögliche
Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Winkelstellungen durch
die Zahl N3 geteilt. Wenn N3 = 5, N1 = 6 und N2 = 4, dann beträgt der kleinstmögliche Winkelabstand
3° anstatt
15° wie
in
US-A-4 976 576 .
Während
des Einbaus der Sicherungsplatte muss die günstigste Winkelstellung unter
5 Möglichkeiten
gesucht werden.
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Um
den Einbau der Platte an dem Körper
bei jeder beliebigen Winkelstellung des Werkstücks zu ermöglichen, lassen die Befestigungsmittel
zur Befestigung der Platte an dem Körper vorteilhafterweise ein
Winkelspiel α zwischen
der Platte und dem Körper
dergestalt zu, dass die Summe des Winkelspiels α und des möglichen Winkelspiels zwischen
der Platte und dem polygonalen Werkstück größer ist als 360° geteilt
durch das Produkt N1 × N2 × N3.
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Die
Befestigungsmittel zur Befestigung der Platte an dem Körper enthalten
mindestens eine Spannschraube, die sich mit Spiel durch ein in dieser
Platte ausgeführtes
Loch erstreckt und mit einer Gewindebohrung zusammenwirkt, die daran
anschließend
in diesem Körper
ausgeführt
ist, wobei mindestens eines der genannten Elemente, Platte oder
Körper,
eine Anzahl N3 von Löchern
oder Bohrungen aufweist, die in regelmäßigen Abständen um die Achse X verteilt
angeordnet sind.
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Vorzugsweise
enthält
die Platte N3 Löcher
und der Körper
enthält
N3 Gewindebohrungen, und es sind N3 Spannschrauben vorgesehen. Die
Anzahl N1 der Kanten ist eine gerade Zahl und ist mindestens gleich
4. Beispielsweise lautet sie 6.
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Die
Anzahl N2 der Einkerbungen pro Kante ist mindestens gleich 3.
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Mit
den folgenden Werten N1 = 6, N2 = 3 und N3 = 5 beträgt der Winkelabstand
zwischen zwei möglichen
aufeinander folgenden Arretierungsstellungen 360°/(6 × 3 × 5) = 4°.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung
hervor, die als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erfolgt, wobei
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1 in
einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung zeigt,
die dazu bestimmt ist, den sechskantigen Kopf einer Schraube zu
arretieren, und
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2 eine
Perspektiv- und Schnittansicht gemäß der Linie II-II von 1 ist.
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In
den Zeichnungen wurde mit der Bezugszahl 1 der Sechskantkopf
einer Schraube 2 mit der Achse X dargestellt, welche zwei
Werkstücke 3 und 4 aneinander
befestigt. Das Gewindeende 5 der Schraube 2 wirkt mit
dem Innengewinde einer Gewindebohrung 6 zusammen, die in
dem Werkstück 4 ausgeführt ist,
und der Schaft der Schraube 2 verläuft durch eine Bohrung 8 in
dem Werkstück 3.
Die Unterseite des Sechskantkopfs 1 befindet sich in Anlage
an der Außenseite 9 des
Werkstücks 3.
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Der
Sechskantkopf 1 weist sechs parallel zur Achse und in regelmäßigen Abständen um
die Achse X verteilt angeordnete Kanten auf, die sechs V-Winkel 7 von
120° bilden,
und er wird um die Achse drehfest arretiert, und zwar mittels einer
ringförmigen
Platte 10, die an der Außenseite 9 des Werkstücks 3 befestigt
ist und eine Öffnung 11 mit
der Achse X aufweist, deren Umfangslinie 18 regelmäßig um die
Achse X verteilt angeordnete Einkerbungen 12 aufweist.
Die Abmessung der Öffnung 11,
die Form und die Anordnung der Einkerbungen 12 sind so
berechnet, dass die sechs V-Winkel 7, die von zwei aufeinander
folgenden Kanten umgrenzt werden, in sechs regelmäßig um die
Achse X verteilt angeordneten Einkerbungen 12 eingefangen
werden können.
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Jede
Einkerbung 12 ist von zwei parallel zur Achse X liegenden
und einen Winkel von 120° bildenden Oberflächen umgrenzt.
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So
enthält
die ringförmige
Platte 10 drei Einkerbungen 12 pro Kante des Schraubenkopfs 1.
Wenn die ringförmige
Platte 10 an dem Werkstück 3 befestigt
ist, beträgt
der Winkelabstand zwischen zwei aufeinander folgenden Einkerbungen 12 20° (360°/18).
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Um
den Schraubenkopf 1 gegenüber dem Werkstück 3 arretieren
zu können,
welche Winkelstellung auch immer der Schraubenkopf 1 nach
dem Festziehen aufweist, sind zwei besondere Anordnungen vorgesehen.
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Zuerst
kann die ringförmige
Platte 10 an dem Werkstück
in einer Winkelstellung befestigt werden, die aus einer Anzahl N3
von möglichen,
regelmäßig um die
Achse X verteilt angeordneten Winkelstellungen ausgewählt wird.
Die Zahl N3 ist eine Primzahl und hat mit der Zahl N1 Kanten und
mit der Zahl N2 Einkerbungen 12 pro Kante keinen gemeinsamen
Teiler. Bei dem in den Zeichnungen gezeigten Beispiel ist die Anzahl
N1 Kanten gleich 6, und die Anzahl N2 Einkerbungen 12 pro
Kante ist gleich 3. Die Anzahl N3 möglicher Stellungen ist beispielsweise
gleich 5, wobei die Zahl 5 eine Primzahl ist und mit den Zahlen
3 und 6 keinen gemeinsamen Teiler hat. Wenn es heißt, dass
eine Zahl N3 mit einer Zahl N1 oder N2 keinen gemeinsamen Teiler
hat, dann bedeutet das, dass der größte gemeinsame Teiler von N3
und von N1 (oder N2) gleich 1 ist.
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Da
die Zahl N3 gleich 5 ist, die eine Primzahl ist und keinen gemeinsamen
Teiler mit 3 und mit 6 hat, werden, wenn man die ringförmige Platte 10 von
einer möglichen
Stellung in eine andere mögliche
Stellung verschiebt, die Abbildungen der Einkerbungen zwischen den
beiden Stellungen um einen Bruchteil des Winkelabstands zwischen
zwei aufeinander folgenden Einkerbungen verschoben. Auf diese Weise
ist es möglich, durch
mehrere Versuche hintereinander zwei mögliche Stellungen der ringförmigen Platte 10 zu
finden, bei denen der Abstand zwischen den Abbildungen der Einkerbungen
4° beträgt (20°/5). Es verläuft also
alles, als ob die ringförmige
Platte 10 das Fünffache
an Einkerbungen 12, d. h. 90 Einkerbungen hätte, ohne
dass dabei die wirklichen Abmessungen der Einkerbungen 12 und
ihre Fähigkeit,
die V-Winkel 7 des
Schraubenkopfs 1 sicher festzuhalten, verändert werden.
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Wenn
man eine größere Primzahl
N3 als 5 wählt,
beispielsweise N3 = 7, die eine Primzahl ist und keinen gemeinsamen
Teiler mit 3 und mit 6 hat, wäre
der kleinste Winkelabstand zwischen den Abbildungen der Einkerbungen
in zwei möglichen
Stellungen noch weiter verringert und würde sich an 3° annähern (20°/7). Jedoch
wäre in
diesem Fall die Anzahl der zu machenden Versuche, um die bessere
Stellung zu finden, größer und
würde von
5 auf 7 steigen.
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Um
den kleinstmöglichen
Abstand zwischen den beiden möglichen,
einander am nächsten
liegenden Stellungen zu erzielen, d. h. 4° in dem gewählten Beispiel, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die ringförmige
Platte 10 an dem Werkstück 3 mit
einem Winkelspiel α angebracht
wird, das zusammen mit dem unvermeidlichen Spiel zwischen den Einkerbungen 12 und
den V-Winkeln des Schraubenkopfs 1 mindestens gleich 4° ist, ein
Wert, den man erhält,
wenn man 360° durch
das Produkt der Anzahl der Kanten N1 des Schraubenkopfs 1,
der Anzahl N2 der Einkerbungen 12 pro Kante und der Anzahl
N3 möglicher
Stellungen der ringförmigen
Platte 10 auf dem Werkstück 3 teilt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ist die ringförmige
Platte 10 an dem Werkstück 3 mittels fünf Spannschrauben 20 angebracht,
die in fünf
Gewindebohrungen 21 verankert sind, die in dem Werkstück 3 und
in regelmäßigen Abständen um
die Achse X herum verteilt ausgeführt sind, und die Schäfte dieser Spannschrauben
erstrecken sich mit einem Spiel J durch Löcher 22, die in der
ringförmigen
Platte 10 und in regelmäßigen Abständen um
die Achse X herum verteilt ausgeführt sind. Das Spiel J ist so
berechnet, dass der mögliche
Winkelausschlag α der
ringförmigen
Platte 10 um die Achse X etwa 4° beträgt.
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Mit
diesen Anordnungen ist es immer möglich, die ringförmige Platte 10 an
dem Werkstück 3 anzubringen,
welche Winkelstellung auch immer der Schraubenkopf 1 nach
dem Festziehen aufweist.
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Die
folgende Tabelle gibt die Werte des kleinsten Winkelabstands α zwischen
den Abbildungen der Einkerbungen
12 in zwei möglichen
Stellungen der ringförmigen
Platte
10 für
verschiedene Werte von N1, N2 und N3 an.
| N1 | N2 | N1 × N2 | 360°/(N1 × N2) | N3 | Winkelabstand |
| 4 | 4 | 16 | 22°5 | 5 | 4°5 |
| 4 | 4 | 16 | 22°5 | 7 | 3°2 |
| 4 | 5 | 20 | 18° | 7 | 2°57 |
| 6 | 3 | 18 | 20° | 5 | 4° |
| 6 | 3 | 18 | 20° | 7 | 2°86 |
| 8 | 2 | 16 | 20°5 | 5 | 4°5 |
| 8 | 3 | 24 | 15° | 5 | 3° |
| 8 | 3 | 24 | 15° | 7 | 2°14 |
| 12 | 2 | 24 | 15° | 5 | 3° |
| 12 | 2 | 24 | 15° | 7 | 2°14 |