DE707777C - Screw nut - Google Patents

Description

Schraubenmutter Neuere Untersuchungen zur Erhöhung der Dauerhaltbarkeit von Schraubenverbindungen haben ergeben, daß die Spannungsverteilung auf die einzelnen tragenden Gewindegänge einer Mutter nicht gleichmäßig ist. Während an dem zur Auflage gelangenden Teil der Mutter infolge des zusammengedrängten Kraftflusses eine sehr hohe Spannungsspitze in den ersten Gewindegängen entsteht, nimmt der Kraftfluß in den von der Auflagefläche weiter entfernten Gewindegängen unverhältnismäßig stark ab und erreicht die Spannung Null bereits vor dem Mutterende. So gehen beispielsweise bei einer normalen Mutter etwa 6o°fo aller Kraftflußlinien bereits durch das erste Drittel der Schraubengänge, von der Auflagefläche der Mutter an gemessen, während die restlichen q.o°fo der Spannungslinien sich auf die übrigen zwei Drittal der Gewindegänge, nach dem Mutterende stanz abnehmend, verteilen. Fig. r veranschaulicht den Kraftfluß in einer normalen Mutter durch die Kurve f des Diagramms.Screw nut Recent studies to increase durability of screw connections have shown that the stress distribution on the individual load-bearing thread turns of a nut is not uniform. While on the edition reaching part of the mother due to the crowded flow of force a very high voltage peak arises in the first thread turns, the power flow takes in the threads further away from the support surface are disproportionately strong and reaches zero voltage before the end of the nut. So go for example with a normal mother about 60 ° f of all lines of force flow through the first Third of the screw turns, measured from the bearing surface of the nut, while the remaining q.o ° fo of the lines of tension apply to the remaining two thirds of the Distribute thread turns, punching after the end of the nut, decreasing. Fig. R illustrates the flow of force in a normal nut through curve f of the diagram.

Die in der Nahe der Auflagefläche gelegenen Gewindegänge verformen sich daher auch am meisten. Je besser sie sich aber bei der auf den Bolzen wirkenden Zugbelastung der Verformung des Bolzens anpassen können, um so mehr kommen. die von der Auflage weiter entfernten Gewindegänge zum Eingriff. Je vollständiger daher die gesamte Mutterhöhe zum Tragen herangezogen wird, um so gleichmäßiger erfolgt die Spannungsverteilung auf die einzelnen tragenden Gewindegänge der Mutter.Deform the threads near the bearing surface therefore the most. But the better it is when it comes to acting on the bolt Tensile load can adapt to the deformation of the bolt, so the more come. the threads further away from the support for engagement. The more complete therefore the entire height of the nut is used for carrying, the more evenly it takes place the distribution of stress on the individual load-bearing threads of the nut.

An bereits bekannten Maßnahmen zur Verringerung der Spannungsspitze an den in der Nähe der Auflagefläche befindlichen Gewindegängen und zur Verringerung der Dauerbruch:gefahr, für welche die Spannungsspitze maßgebend ist, 'hat man neuerdings Entlastungskerben in Vorschlag gebracht, die in die zur Auflage gelangende Fläche der Mutter eingestochen sind und welche Aufgabe haben, den Kraftfluß so zu fei daß die Beanspruchung sich hierbei gl mäßiger als bei normalen Muttern auf ' Gesamtheit der tragenden Gewindegänge verteilt. Auch hat man in Vorschlag gebracht, die nahe der Auflagefläche liegenden Gewindegänge schwach kegelig auszudrehen, derart, daß die Tragtiefe der Gewindegänge nach der Auflagefläche zu allmählich vermindert und damit deren Anteil an der Kraftübertragung herabgesetzt wird. Weitenhin ist es bekannt, Wandlungen im Gewindedurchmesser und in der Gewindesteigung der Mutter vorzunehmen wie auch mehrscheibige Muttern oder eine einteilige kombinierte Ober- und Untermutter zu verwenden. Auch hat man schon zur Lösung der gleichen Aufgabe die Mutter als Halsmutter mit Stützring .ausgebildet. Diese wie auch alle sonstigen Maßnahmen, welche man bisher getroffen hat, um den Kraftfluß zum Teil von den der Auflageflächen benachbarten Gewindegängen mit hofier Spannungsspitze abzulenken und den von der Auflagefläche entfernteren Gewindegängen zuzuleiten, ergaben eine räumliche Änderung in dem Mutteraufbau, die gewöhnlich -zusätzliche Arbeitsverfahren bedingte, welche meist zeitraubend und kostspielig waren.On already known measures to reduce the voltage peak on the threads near the bearing surface and to reduce it The fatigue break: danger, for which the stress peak is decisive, has recently become apparent Relief notches Brought into proposal, which stabbed into the surface of the mother that came to rest are and which have the task of freeing the flow of force so that the stress is reduced in this case even more moderate than with normal nuts on the entirety of the load-bearing threads distributed. A proposal has also been made that are located close to the support surface Twist threads slightly tapered so that the carrying depth of the threads gradually diminishes after the contact surface and thus its share in the power transmission is reduced. It is widely known, changes in thread diameter and to be made in the thread pitch of the nut as well as multi-disc nuts or to use a one-piece combined upper and lower nut. One already has to solve the same task, the nut is trained as a neck nut with a support ring. This, as well as all other measures that have been taken so far, to the Power flow partly from the threads adjacent to the bearing surfaces with hofier To deflect the voltage peak and the threads further away from the contact surface supply resulted in a spatial change in the mother structure that is common -additional work processes, which are usually time-consuming and costly was.

Die Erfindung beschreitet zur Erzielung einer besseren Spannungsverteilung auf die einzelnen Gewindegänge der Mutter einen völlig neuen und einfachen Weg, der es auch ermöglicht, der Mutter ihre Raumform zu belassen, so daß sie sich äußerlich von der üblichen Mutter nicht unterscheidet.The invention proceeds to achieve better stress distribution on the individual threads of the nut a completely new and simple way, which also makes it possible for the mother to leave her spatial form so that she looks outwardly does not differ from the usual mother.

Die Erfindung besteht darin, daß der Werkstoff in dem die Gewindegänge tragenden Kernteil der Mutter von der Auflagefläche der Mutter nach dem Mutterende hin eine zunehmende Festigkeit und einen entsprechend wachsenden Elastizitätsmodul aufweist.The invention consists in that the material in which the threads supporting core part of the nut from the bearing surface of the nut to the end of the nut an increasing strength and a correspondingly growing modulus of elasticity having.

Hierbei kann die gewünschte Veränderung der Festigkeit und des Elastizitätsmoduls beispielsweise bei Eisen und Stahl durch mechanische Verdichtung, Härtung, geeignete Wärme-, Einsatz- oder Nitrierbehandlung des Mutterkernes bzw. der Gewindegänge oder durch ein ähnliches Verfahren erfolgen. Bei beispielsweiser Verwendung von Leichtmetall als Baustoff kann die erforderliche Beeinflussung des Elastizitätsmoduls des Mutterkernes sowohl durch tnechanische Verdichtung eines Teiles des Mutterkernes als auch durch teilweise Aushärtung derselben auf thermische Weise erfolgen. Auch können chemische, die Materiallegierung an der erforderlichen Stelle verändernde Methoden Anwendung finden.The desired change in strength and modulus of elasticity can be achieved here for example in iron and steel by mechanical compression, hardening, suitable Heat, insert or nitriding treatment of the nut core or the threads or by a similar procedure. When using light metal, for example as a building material can be the necessary influencing of the modulus of elasticity of the mother core both by mechanical compression of part of the mother core and by partial curing of the same take place in a thermal manner. Chemical, Applying methods that change the material alloy at the required point Find.

A#bb. a veranschaulicht den Kraftfluß in er erfindungsgemäß ausgebildeten Mutter nach dem Mutterende hin zunehmend _ _rfestigtem Mutterkern.A # bb. a illustrates the flow of force in it designed according to the invention After the end of the nut, the nut becomes increasingly solid.

Es !hat sich gezeigt, daß sich mit der Erfindung in besonders einfacher Weise eine an sich bekannte Maßnahme verbinden läßt, um neben der Spannungsverteilung gleichzeitig eine Sicherung der Mutter gegen unbeabsichtigtes Lösen zu erreichen. Zu diesem Zwecke bildet man die Auflagefläche der Mutter nicht plan aus, sondern man läßt sie in an sich bekannter Weise in der Nähe der Gewindegänge beispielsweise konisch, zylindrisch oder auch ballig vorstehen, wie dies in den Abb. 3, q. und 5 dargestellt ist. Ist man alsdann bei der nach dem Mutterende hin zunehmenden Verfestigung der Mutter von einem genügend weichen Werkstoff ausgegangen oder ist, von einem harten Werkstoff ausgehend, eine Verminderung der Festigkeit und des Elastizitätsmoduls von dem Mutterende nach der Auflagefläche hin genügend weit durchgeführt worden, so wird sich beim Anziehen der Mutter deren Auflagefläche in mehr oder minderem Maße plan drücken und dabei eine Verringerung des Gewindespiels in den der Auflagefläche der Mutter benachbarten Gewindegängen erfolgen und somit eine Sicherung der Mutter gegen unbeabsichtigtes Lösen erzielt. Da selbstverständlich die Elastizität des Werkstoffes so zu wählen ist, daß bei dessen Verformung die Elastizitätsgrenze nicht überschritten wird, so läßt sich die Mutter ohne weiteres mehrmals verwenden.It has been shown that the invention is particularly simple Way, a measure known per se can be combined in addition to the stress distribution at the same time to secure the nut against unintentional loosening. For this purpose, the support surface of the mother is not made flat, but they are left in a manner known per se in the vicinity of the threads, for example protrude conically, cylindrically or convexly, as shown in Fig. 3, q. and 5 is shown. Then one is at the increasing solidification towards the end of the nut the mother assumed or is from a sufficiently soft material starting from hard material, a reduction in strength and modulus of elasticity has been carried out sufficiently far from the end of the nut to the support surface, so when the nut is tightened, its contact surface will be more or less Press the dimensions flat and thereby reduce the thread play in the support surface the nut adjacent threads and thus a backup of the nut achieved against unintentional loosening. Since of course the elasticity of the The material is to be selected so that when it is deformed, the elastic limit is not reached is exceeded, the mother can easily be used several times.

Die Wirksamkeit der Selbsthemmung der Mutter kann je nach dem Verwendungszwecke der Schraubverbindung durch Wahl der Höhe des aus der Auflagefläche der Mutter hervortretenden Teiles stärker oder. schwächer gestaltet werden. Es sei beispielsweise bemerkt, daß bereits das Hervortreten eines die Gewindegänge umgebenden ringförmigen Teiles der Auflagefläche mit einer Höhe von 1(10o des Bolzendurchmessers ein Aufheben des Gewindespieles in den unteren Gängen und damit praktisch ausreichende Selbsthemmung der Mutter hervorruft, welche ein Lösen sogar bei starker Erschütterung ausschließt.The effectiveness of the mother's self-locking may vary depending on the uses the screw connection by choosing the height of the protruding from the bearing surface of the nut Part stronger or. be made weaker. It should be noted, for example, that already the emergence of an annular part surrounding the threads of the support surface with a height of 1 (10o of the bolt diameter a cancellation of the Thread play in the lower gears and thus practically sufficient self-locking the mother, which prevents loosening even with strong shock.

Wie Abb. 6 zeigt, läßt sich auch der Teil des Mutterkernes mit geringer Festigkeit und geringem Elastizitätsmodul, in dem die Verminderung des Gewindespiels beim Anziehen der Mutter erfolgt, in an sich bekannter Weise in den Hauptteil der Mutter einsetzen, der erfindungsgemäß -nach dem Mutterende hip eine zunehmende Festigkeit und einen wachsenden Elastizitätsmodul aufweist. Die Verbindung beider Teile ist im Beispiel gemäß Abb.6 durch ein Feingewinde erzielt, mit dem der Teil des Mutterkernes a mit geringem Elasti.zitätsinodul in den Haupteil der Mutter b mit wachsendem Elastizitäts;modul eingeschraubt ist.As Fig. 6 shows, the part of the mother core can also be reduced Strength and low modulus of elasticity, in which the reduction in thread play when tightening the mother takes place in a known manner in the main part of the Use mother, according to the invention -after the end of the mother hip an increasing strength and has an increasing modulus of elasticity. The connection in the Parts is achieved in the example according to Fig. 6 by a fine thread with which the part of the nut core a with low elasticity modulus in the main part of the nut b with increasing elasticity; module is screwed in.

Erfindungsgemäß können auch mehrere Teile des Mutterkernes von verschiedener Festigkeit und verschiedenem Elastizitätsmodul in den Hauptteil der Mutter eingefügt sein, derart, daß die Festigkeit und der Elastizitätsmodul .der Mutter von der Auflagefläche nach dem Mutterende thin stufenförmig zunehmen. Eine solche Ausiführung ist in Abb. 7 dargestellt, der gemäß die Teile ai, a2, a3 mit in der gleichen Reihenfolge wachsendem Elastizitätsmodul und zunehmender Festigkeit in dem Hauptteil b -der Mutter eingesetzt sind.According to the invention, several parts of the mother core of different Strength and different modulus of elasticity inserted into the main part of the nut be such that the strength and the modulus of elasticity .der the nut of the bearing surface increase in thin steps after the end of the nut. Such a design is shown in Fig. 7 shown, according to the parts ai, a2, a3 with growing in the same order Modulus of elasticity and increasing strength are used in the main part b -the nut are.

Statt der in den Abb.6 und 7 gezeigten Verbindung der eingesetzten Teile mit dem Hauptteil der Mutter durch Verschraubung mittels Feingewinde lassen sich auch andere zweckentsprechende Maßnahmen, wie Schweißen, Einpressen, Einspritzen, z. B. bei Muttern, die ganz oder zum Teil aus Leichtmetall bestehen, anwenden.Instead of the connection shown in Figs Let parts with the main part of the nut by screwing with a fine thread other appropriate measures, such as welding, pressing, injection, z. B. apply to nuts that are wholly or partly made of light metal.

Es können je nach dem Verwendungszweck sowohl metallische als auch nichtmetallische Teile zum Aufbau der Mutter, insbesondere für den bzw. die Kernteile Verwendung finden, welche die Selbsthemmung der Mutter durch Auffhebung des Gangspieles infolge ihrer Verformung bewirken.Depending on the intended use, it can be both metallic and non-metallic parts for the construction of the nut, in particular for the core part or parts Find use, which the self-locking of the mother by lifting the gait play cause as a result of their deformation.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Schraubenmutter, an der zur Erzielün.g .einer größeren Dauerfhaltbarkeit der Schraubenverbindung Maßnahmen zur Verbesserung der Spannungsverteilung auf die einzelnen Gewindegänge getroffen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff in dem die Gewindegänge tragenden Kernteil der Mutter von der Auflagefläche der Mutter nach dem Mutterende hin eine zunehmende Festigkeit und einen entsprechend wachsenden Elastizitätsmodul aufweist. z. Schraubenmutter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zunehmende Vergrößerung der Festigkeit sowie des Elastizitätsmoduls des die Gewindegänge tragenden Kernteiles der Mutter von der Auflagefläche nach dem Mutterende hin bzw. die Verminderung der Festigkeit und des Elastizitätsmoduls von dem Mutterende nach der Auflagefläche hin durch geeignete mechanische, thermische oder chemische Werkstoffbehandlung erfolgt. 3. Schraubenmutter nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lösen die Auflagefläche der Mutter nicht plan, sondern in der Nähe der Gewindegänge beispielsweise konisch, zylindrische oder auch ballig vorstehend ausgeführt ist, so daß beim Anziehen der Mutter eine Verringerung des Gewindespieles in den .der Auflagefläche der Mutter benachbarten Gewindegängen erfolgt. q.. Schraubenmutter nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Mutterkernes mit geringer Festigkeit und geringem Elastizitätsmodul, in dem die Verringerung des Gewindespiels beim Anziehen der Mutter erfolgt, in den Hauptteil der Mutter eingesetzt ist, der nach dem Mutterende hin eine zunehmende Festigkeit und einen wachsenden Elastizitätsmodul aufweist. 5. Schraubenmutter nach. Anspruch i oder Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Teile des Mutterkernes von verschiedener Festigkeit und verschiedenem Elastizitätsmodul in den Hauptteil der Mutter eingefügt sind, derart, daß die Festigkeit und der Elastizitätsmodul der Mutter von der Auflagefläche nach dein Mutterende hin stufenförmig zunehmen. "PATENT CLAIMS: i. Screw nut on which to achieve a greater durability of the screw connection measures to improve the Stress distribution on the individual thread turns are made, characterized in that that the material in the core part of the nut carrying the threads of the Support surface of the nut towards the end of the nut an increasing strength and has a correspondingly growing modulus of elasticity. z. Screw nut after Claim i, characterized in that the increasing increase in strength as well as the modulus of elasticity of the core part of the nut carrying the threads from the support surface to the end of the nut or the reduction in strength and the modulus of elasticity from the nut end to the bearing surface by suitable means mechanical, thermal or chemical material treatment takes place. 3. Screw nut according to claims i and a, characterized in that to protect against unintentional Do not loosen the contact surface of the nut flat, but close to the threads For example, it is conical, cylindrical or also convex protruding, so that when tightening the nut a reduction in the thread play in the .der Support surface of the nut adjacent threads takes place. q .. screw nut according to claim i to 3, characterized in that the part of the mother core with low strength and low modulus of elasticity, in which the reduction in the There is thread play when tightening the nut, inserted into the main part of the nut is, which towards the end of the nut an increasing strength and an increasing one Has modulus of elasticity. 5. Screw nut after. Claim i or Claim i to 3, characterized in that several parts of the mother core of different Strength and different modulus of elasticity inserted into the main part of the nut are such that the strength and the modulus of elasticity of the nut depend on the bearing surface increase gradually towards the end of your mother. "