DE8520960U1

DE8520960U1 - Selbstsichernde Schraube

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Publication number: DE8520960U1
Application number: DE19858520960
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1985-07-18
Publication date: 1988-02-04

Description

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Selbstsichernde Schraube Erfindungsbesehr eibujig

Die Erfindung betrifft eine Schraubejdie so konstruiert ist j daß diese in der Lage sich selbst gegen selbsttätiges Lösen und gegen Verlieren sichern kann.

Bei derartigen selbstsichernden Schrauben wird ein. zusätzlicher Reibschluß zwischen Schrauben- und Muttergewinde bzw. Gewinde der Gewindebohrung des verspannten Teiles zur Sicherrung erzeugt.

Es ist bekannt, daß zusätzlicher Reibschluß zur Sicherung der Schrauben durch eingelegte Kunststoffstreifen bzw»Kunststoffringe oder durch Klebemittel in Microkapseln oder durch Verformung der Mutter zwischen Schrauben- und Muttergewinden erzeugt werden kann. Es ist auch bekannt, daß ein so erzeugter Reibschluß der Schraubenvorspannkraft nicht proportional ist, und daß in Hinsicht auf der tfiederverwendbarkeit, auf Betriebstemperatur und hohen Schwingungen die o.g. Sicherungsprinzipien nur beschränkt anwendbar sind,und daß die Schrauben bedingt durch Gewinde runde Stäbe mit vollen scharfen Kerben darstellen,so daß die Schraube in Hinsicht auf der dynamischen Beanspruchung wesentlich niedrigere Dauerfestigkeitswerte als glatte Stäbe gleicher Abmessungen aus gleichem Werkstoff aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ,daß zusätzlich erzeugter Reibschlüß zwischen Schrauben— und Muttergewinde der Schraubenvorspannkraft proportional ist, und daß die Sicherungswirkung der Schraubenverbindung bei hoher Betriebstemperatur nicht verliert,und daß bei der Wiederverwendung die Sicherungseigenschaft in voller Höhe reproduzierbar ist, uund daß die Schraube hohe Dauerfsstigkeitswerte aufweist. ->

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelbst,daß Schraubengewinde nicht auf dem Schraubenschaft,sondern auf einem Gewindeeinsatz angebracht wird,Wobei dieser Gewinde-, einsatz mit dem Schraubenschaft durch bekannte formschlußbildende Elemente wie Innen- und Außenvielkant z.B« Sechskant, Keile und Keilnute oder Kerbverzahnungen uswi formschlüssig verbunden ist,und daß dieser Gewindeeinsatz einer-. Seltä dUr-Oli SCiifäUbeültöpr UtLa andererseits durcH einen Konusansatz auf dem Schraubenschaft eingeschlossen ist,so daß der Gewindeeinsatz dadurch nicht mehr herausnehmbar ist.

Der Konusansatz bzw. Schraubenkopf wird erst,nachdem Gewindeeinsatz formschlüssig auf Schraubenschaft aufgeschoben ist, durch Verformung oder Verschweissung hergestellt. Gewindeeinsatz ist durch dieser Konstruktion nur längs in Schraubenachse auf dem Schraubenschaft verschiebbar. Bei Drehung der Schraube wird Gewindeeinsatz durch den Formschluß voll mitgenommen.

Die so konstruierte Schraube besteht aus zwei Teilen rEineru kerbfreien, profilierten Schraubenschaft mit Schraubenkopf | und Konusansatz und einem Gewindeeinsatz, der formschlüssig mit Schraubenschaft verbunden und nicht herausnehmbar ist, und eigentliches Gewinde der Schraube aufweist . =

Der Gewindeeinsatz weist zum Konusansatz eine dazu korrespondierte konische Senkung auf,die am Umfang mehrere Längsschlitze aufweist .

Beim Festanziehen der Schraube drückt Konusansatz gegen konische Senkung an und spreizt diese radial auseinander. Dabei wird der Gewindeteil um konische Sekung gegen Mutter— j gewinde bzw. Gewinde der Gewindebohrung fest angedrückt, so daß hier ein mit Schraubenvorspannkraft proportionaler Reib— schluß zur Sicherung der Schraubenverbindung erzeugt wird. Im vorgespannten Zustand der Schraube erfährt Gewindeeinsatz- und Muttergewinde gleiche Verformung. Die beiden Gewinde sind nämlich auf Druck beansprucht, so daß die bekannte Ur-"-sache für das selbsttätige Lösen ,das durch gegensätzliche¹

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Verformungen - Schraubengewinde auf Zug, Muttergewinde auf Druck — herkömmlicher Schraubenverbindungen hervorgerufen wird, hierbei nicht auftritt,so daß die Schraubenver-

! bindung dadurch gegen selbsttätiges Lösen und gegen Verlie-

fen gesichert ist. Die erzielte Sieherungswirkung ist höher als Schraubensicherung mit eingelegten Kunststoffstreifen, Kunststoffringe oder durch Klebemittel oder durch Verformung¹ der Mutter.rfonn-iTi.sb9Scr.ders bsi hochfesten 3 clxx-äüb en verb indungen, je höher die Schraubenvorspannkraft ist,um so höher der zusätzlich erzeugter Reibschluß,der dem inneren Losdrehmoment sich entgegen setzt.

Durch den Reibschluß sind Konusansatz und Gewindeeinsatz so gestaltet, daß es zwischen den beiden Teilen annähernd die gleiche Flächepressung herscht,wie es unter dem Schraubenkopf ist. Die Breite der Längsschlitze ist so gewählt,daß keine Freßerscheinung zwischen Mutter- und Gewindeeinsatzgewinde auftritt.

Der Gewindeeinsatz kann auch ein Zentrierzapfen aufweisen, so daß die beiden verspannten Teile dadurch noch zuzätzlich miteinander formschlüssig verbunden werden können.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß der zusätzlich erzeugter Reibschluß zur Sicherung der Schraubenvorspannkraft proportional ist,daß die Sicherungswirkung der Schraubenverbindung von Betriebstemperatur unu ,hängig ist, und daß diese bei der Wiederverwendung der Schraube in voller Höhe reproduzierbar ist,daß der Schraubenschaft kerbfrei ist,so daß die Schraube wesentlich höhere Dauerfestigkeitswerte bei dynamischen Beanspruchungen als vergleichbare herkömmliche Schrauben aufweist, daß im Vergleich zu den bekannten Dehnschrauben bei gleichem Dehnschaft die Schraube kürzer ist,so daß der Bauraum kleiner wird, daß die Ursache für das selbsttätige Lösen infolge der gegensätzlichen Verformungen in Schrauben- und Mutter™ gswinden beseitigt wird,und daß Schraubenschaft aus rela-

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tiv zähem Stahl bestehen kann,so daß ein Sprodbruch der ^&Iacgr; hochfesten Schraubenverbindungen bei hohen dynamischen Beanspruchungen vermieden werden kann.

.Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben : 1« Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt einer Schraubenverbindung mit Gewindesackloch.
Fig, 2 zeigt den Querschnitt a-a der Fig.1 Fig. 3 zeigt die Vorderansicht einer Schraube im nicht

eingeschraubten Zustand.
Fig. 4 zeigt die Ansicht in Richtung b der Fig.3 .

2. Ausführungsbeispiel

Fig. 5 zeigt den Längsschnitt einer Durchsteckschraubenverbindung.
Fig. 6 zeigt die Ansicht in Richtung c der Fig. 5

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Bei dem 1. Ausführungsbeispiel (Fig.1) werden die beiden verspannten Teile (i) und (2) durch eine Schraube (3)nfs.teinander verbunden, wobei Schraube (3) in Gewinde sackloch des verspannten Teiles (2) über einen Gewindeeinsatz (5) eingeschraubt wird.

Schraube (3) weist einen Sechskantschraubenkopf (6), einen Schaft (7)mit Sechskantprofil und einen Konusansatz (8) auf. Gewindeeinsatz (5) ist über einen durchgehenden Innensechskant (9),der zu dem sechskantigen Schraubenschaft (7) korrespondiert ist,formschlüssig verbunden. Dieser Formschluß wird ausschließlich ±m Schaftbereich innerhalb Gewindeeinsatzes (5) ausgebildet. Nachdem Gewindeeinsatz (5) auf den Schraubenschaft (7) aufgeschoben worden ist,wird entweder Sechskantschraubenkopf (6) oder Konusansatz (8)durch Verformung bzw. Verschweißung hergestellt. Der Gewindeein- ->

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satz (5) wird, dadurch, auf dem Schraubenschaft (7) eingeschlossen,und ist daher nicht mehr herausnehmbar. Der Gewindeeinsatz (5) kann aber längs in Schraubenachse auf den Schraubenschaft \&Tgr;) bewegt werden.

Der Gewindeeinsatz (5) weist einen Zentrierzapfen(1o)_fein Gevinde \ii) für Gewindesackloch (k) und eine konische Senkung (i2),die dem Konusansatz (8) korrespondiert ist,auf. Am Umfang der konische Senkung (12) sind mehrere Längsschlitze (13) angebracht, so daß die Senkung (12) durch Konusansatz

(8) radial auseinander gedruckt werden kann.

Der Gewindeeinsatz (5) ist nun über einen durchgehenden Innensechskant formschlüssig und über konnische Senkung (12) reibschlüssig mit der Schraube (3) verbunden. Hierbei ist die Formschluß- und ReibSchlußbildung zwischen den beiden Teilen räumlich voneinander getrennt.

Zum sicheren Aufliegen weist die Schraube (3) einen Bund (1k) unter dem Sechkantschraubenkopf (6) auf,wobei dieser in der Durchgangsbohrung (I5} des verspannten Teiles (i)ein— liegt.

De^r Zentrierzapfen(10) des Gewindeeinsatz (5) verbindet die verspannten Teile (1) und (2) quer zur Schraubenachse über Durchgangsbohrung (I5) und Senkung (16) formschlüssig. Beim Anziehen der Schraube(3)wird Gewindeeinsatz(5) über den Formschluß in Gewindesacklöch(^)eingeschraubt,bis der Sechskantschraubenkopf (6) satt auf dem verspannten Teil (1Janliegt. Beim Festanziehen der Schraube (3) wird der Gewindeeinsatz (5) weiter eingeschraubt,und dabei drückt die konische Senkung (12) gegen Konusansatz (8) an. Der Schraubenschaft (7) wird dabei gedehnt und der Konusansatz (8) drückt die mit mehreren Längsschlitzen (I3) versehene konische Seriikuing (I2) so radial auseinander,daß Gewindeteil (17) um diesie Senkung gegen Gewinde (18) des Gewindesacklochs (k) fest andrückt. Auf dieser Weise wird ein zusatzlicher Reibschluß zwischen Gewindeeinsatz (5) und Gewlnde-^Lsaekioch (4) zur Sicherung der Schraube erzeugt. ^J

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Dieser so erzeugte Reibscliluß wird um so größer, je höher die Schraubenvorspannkraft ist.

Durch, diesen zusätzlichen Reibschluß wird das Spiel zwischen Gewinde des Gewindeeinsatz (-.5) und Gewinde des Gewindesack- -lochs(^·) ausgeschaltet.

Im vorgespannten Zustand wird Gewinde des Gewindeeinsatzes (5) und Gewinde des Gewindesacklochs (h) auf Druck beansprucht, so daß hier die "Verformung beider Teile in gleicher Richtung erfolgt. Bei herkömmlicher Schraubenverbindung wird Schraubengewinde auf Zug und Muttergewinde auf Druck beansprucht. Diese gegensätzlichen Verformungen der beiden Gewinde sind die Ursachen für die Microverschiebungen zwischen vorgespannten Gewinden,insbesondere wenn das Gewindespiel vorhanden ist,und somit für selbsttätiges Lösen der Schraube, insbesondere bei dynamisch beanspruchten hochfesten Schraub enve rbindungen.

Der Schraubenschaft (7) weist in ganzen Länge keine scharfen Kerben auf,so daß_fbei entsprechender Gestaltung der Übergängen zum Schraubenkopf (6) und Konusansatz (8), die Dauerfestigkeitswerte der Schraube (3) annähernd wie die eines glatten Stabes gleicher Abmessung aus gleichem Werkstoff annehmen können. Die Schraube (3) kann dadurch wesentlich höhere Ausschlagspannungen bei dynamischen Beanspruchung vertragen, als herkömmliche Schrauben gleicher Abmessung.

Durch die Trennung von Schraubenschaft und Gewinde kann Schraubenschaft (7) aus relativ zähem Stahl bestehen,so daß die Schraubenverbindung dadurch elastischer wird. Eine Sprödbruchgefahr bei Verwendung von hochfestem Werkstoff kann dadurch vermieden werden.

Beim Lösen der Schraubenverbindung muß ein höheres Losdrehrnomenfc als bei herkömmlicher Schraube aufgebracht werden,um zu5ätzlich erzeugten Reibschluß aufzuheben. Nach einigen Umdrehungen kann ein Schlag auf den Schraubenkopf in Richtung der Schraubertachae ausgeübt werden,so daß die Selbst- hemmung bzw» Verklebung der Ke ge !verbindung zwischen Konus-J

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ansatz (8) und konsicher Sekung (12) aufgehoben wird. ⁿ Die konische Senkung nimmt dann die Ausgangsform zurück,so daß die Schraube (3) ohne zusätzlichen Reibschluß herausgedreht werden kann.

Da Schraube (3) und Gewindeeinsatz (5) aus Metall bestehen, spielt die Betriebstemperatur hierbei keine Rolle. Bei Wiederverwendung der selben Schraube ist die Sicherungswirkung in voller Höhe reproduzierbar. Die so gesicherte Schraube kann auf keinen Fall sich selbst lösen, auch wenn die Schraubenverbindung durch Setzen gelockert wird.

Das 2. Ausführungsbeispiel (Fig. 5) zeigt den Längsschnitt einer Durchsteckschraubenverbindung. Bei dieser Ausführung werdc.i die verspannten Teile (&Igr;&Ogr;&Igr;) und (201) durch eine Schraube ("301) und Mutter (I9) miteinander verbunden. Dabei wird Mut tr (I9) &^uf Gewindeeinsatz (501) aufgeschraubt, wobei die mit mehreren Längsschlitzen (I30I) versehene konische Senkung (1201) innerhalb der Mutter (19) liegt, oder die Stirnfläche (20) des Konusansatzes (8O1)n±cht über die freie Mutterfläche (21) hinausragt , so daß ein zusätzlicher Reibschluß zur Sicherung der Schraubenverbindung sicher erzeugt wird.
Über die Durchgangsbohrungen (I501) und (1502) sind die verspannten Teile (101) und (201) durch einen Zetrierzapfen (iod) des Gewindeeinsatzes (501) senkrecht zur Schraubenachse formschlüssig miteinander verbunden,so daß hier der Effekt einer Paßschraubenvarbindung erzielt wird.

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Selbstsichernde Schraube

1. Selbstsichernde Schraube,wobei die Schraube selbst im verspannten Zustand einen zusätzlichen Reibschluß zur Sicherung gegen selbsttätiges Lösen und gegen Verlieren erzeugt, dadurch gekennzeichnet , daß Schraube (3) einen durch Schraubenkopf (6) und einen Konusansatz (8) auf dem Schraubenschaft (7) eingesperrten und daher nicht herausnehmbaren Gewindeeinsatz (5) aufweist,wobei das Schraubengewinde (11) auf dem Gewindeeinsatz .(v5) angebracht ist (Fig.3), und daß Gewindeeinsatz (5) mit
Schraubenschaft (7) über zueinander korrespondierten

formschlußbildenden Elemente in Verdrehrichtung formschlüssig verbunden ist,und daß Gewindeeinsatz (5) über die mit mehreren Längsschlitzen (I3) am Umfang verseif henen konische Senkung (12) mit Konusansatz (8) reibschlüssig verbunden ist.

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2. Selbötsichernden Schraube tiach Anspruch 1 ,dadurch ge-

kennzelehnet ,daß Schraubenschaft (7) kein Gewinde
aufweist.

3· Selbstsichernde Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschlußbildung zwischen Schraübenschaft (7) und Gewindeeinsatz (5) ausschließlich
im Schraubenschaftsberoich innerhalb des Gewindeeinsaty zes (5) erfolgt.

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k. Se lbstsichernde Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Formschlußbildung Gewindeeinsatz (5) einen durchgehenden Innenvielkant (9) und Schraubenschaft (7) ein dazu korrespondiertes Vielkantprofil ^u aufweist. ->

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Selbstsichernde Schraube nach Anspruch 1 ,dadurch gekenazeichnet,daß die zueinander korrespondierten formschlußbildenden Elemente zwischen Gewindeeinsatz und Schraubenschaft Innen- und Außenkerbverzahnung sind«

6. Selbstsichernde Schraube nach Anspruch 1,dadurch ge kennzeichnet, daß die zueinander korrespondierten formschlußbildenden Elemente Keile und Keilnute sind.

7· Selbstsichernde Schraube nach Anspruch T ,dadurch gekennzeichne t, daß Gewindeeinsatz (5) einen Zentrierzapfen (1O) aufweist.

S. Selbstsichernde Schraube nach Anspruch 1, dadurch ge- kennz ei chne 1 ₁ daß,insbesondere bei Durchsteckverschraubungen, konische Senkung (1201) sich innerhalb der Mutter (19) befinden muß (Fig.5) ,und die Stirnfläche (20) des Konusansatzes (80I) nicht über die freie Mutterfläche (21) hinausragt.