CH164283A - Screw nut with locking device. - Google Patents

Screw nut with locking device.

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CH164283A
CH164283A CH164283DA CH164283A CH 164283 A CH164283 A CH 164283A CH 164283D A CH164283D A CH 164283DA CH 164283 A CH164283 A CH 164283A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
nut
screw
jaws
thread
zone
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Application number
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German (de)
Inventor
Eisen-Industrie-Gesells Prager
Original Assignee
Prager Eisen Ind Ges
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  • Clamps And Clips (AREA)

Description

  

  Schraubenmutter mit Sicherungseinrichtung.    Vorliegende Erfindung betrifft eine       Schraubenmutter    mit einer Sicherungsein  richtung.  



  In der Zeichnung sind verschiedene Aus  führungsbeispiele der Erfindung für Schrau  ben mit     Whitworth-Gewinden    dargestellt.  



       Fig.    1 zeigt einen Längsschnitt durch eine       Schraubenmutter    in festgezogenem Zustande,       Fig.    2 eine Draufsicht auf die Innen  mütter; in den       Fig.    3 und 5 sind die Aussenmutter und  die Innenmutter gesondert je in einem Längs  schnitt dargestellt;       Fig.    4 zeigt eine     Unteransicht    einer  Hälfte der Aussenmutter; die       Fig.    6, 7 und 8 sind Längsschnitte in den  drei wichtigsten Funktionslagen der Muttern;       Fig.    6 zeigt die     Schraubenmutter    unbelastet  und nicht mit dem Schlüssel angezogen.;

         Fig.    7 zeigt die     Schraubenmutter    belastet  und nicht angezogen;       Fig.    8 stellt die angezogene Schrauben  mutter im     belasteten        Zustand    dar;         Fig.    9 .dient zur Veranschaulichung der  beim Anziehen der     Schraubensicherung    auf  tretenden Deformation.  



  Zunächst sei die Bauweise der einzelnen       Ausführungsbeispiele    beschrieben.  



  In den     Fig.    1 und 2 ist mit 1 :die  Schraube, mit 2 die Aussenmutter und mit 3  die     Innenmutter    bezeichnet; 4     sind    -die  Aussenflanken und 5 die Innenflanken der  Gewinde der     Schraube.    Die Innenmutter 3  besteht aus einem Ringkörper 8 und einem  mit diesem aus     einem    Stück hergestellten  nachgiebigen Ansatzkörper 9. Der Ring  körper 8 besitzt sechs Schlüsselflächen.

   Der       achsiale    Querschnitt der Ansatzkörper 9 ver  jüngt sich vom Ringkörper 8 ausgehend und  wird bei dem in     Fig.    1 ,dargestellten Ausfüh  rungsbeispiel von zwei     Kegelstumpfflächen     <B><I>f l,</I></B><I> f 2</I> umgrenzt-, deren Scheitelwinkel<I>a</I> und       ss    sind. Die     Fläche,.we#lche    durch die Erzeu  gende     a1,        b,    des Kegelstumpfes gebildet wird,  ist die     Auflagefläche    für die Aussenmutter.

        Der Ansatzkörper 9 der Innenmutter     ist     mit .Schlitzen 11, 12 versehen, die zueinander  parallel und :senkrecht zu den gegenüber  liegenden Schlüsselflächen verlaufen.  



  Die Aussenmutter     (Fig.    3) besitzt bei vor  liegendem Ausführungsbeispiel die gleiche  S     hlüsselweite,    wie die Innenmutter;     ihre     Höhe     H,    ist grösser als -die Höhe     HZ    des       Ansatzkörpers    der Innenmutter. Ihre Um  fläche ist ebenfalls mit sechs     Schlüsselflächen     versehen.  



  Die Aussenmutter 2 besitzt, verglichen  mit einer üblichen Mutter eine sehr geringe  Gewindehöhe (ungefähr nur     21/_9    Gewinde  gänge), welche jedoch zum gehörigen An  ziehen vollkommen genügt. Diese kleine Ge  windehöhe der     Aussenmutter    ermöglicht sehr  gut das Ausgleichen einer allfälligen Exzen  trizität der     kegelligen        Berührungsflächen.     Eine solche Exzentrizität kann bei Massen  herstellung leicht     eintreten,    wenn die     Auf-          Iageflächen    der beiden Muttern nicht genau  mit der     Gewindeachse    konzentrisch liegen.  



  Zum Ausgleichen solcher     Exzentrizitäten     der kegelförmigen Flächen verschiebt sich  die Aussenmutter seitlich     über,das    Schrauben  gewinde, ohne dass sich dadurch die     Berüh-          rungsfIäche    erheblich verringert.  



  Im     Innern    der Aussenmutter befindet sich  eine     konische        Ausnehmung,    deren Kegel  fläche     f,    auf der     Kegelfläche   <B>f:,</B> der Innen  mutter aufsitzt. Die Kegelfläche f 4 ist so  dimensioniert, dass sie im belasteten Zustand,  bei mit dem     :Schlüssel    festgezogener     Aussen-          mutter        (Fig.    8) die Auflagefläche     f    3 der  Innenmutter überragt, um das Entstehen ge  fährlicher Kantenspannungen in     ider    Aussen  mutter zu     vermeiden.     



       Vorteilhafterweise    wird die Verjüngung  der Ansatzkörper 9     (Fig.    5) so ausgeführt,  ,dass die Klemmbacken vom Ringteil gegen  das Kopfende aufeinanderfolgende Quer  schnitte möglichst     gleicher        Biegungsfestig-          keit    aufweisen. Diese Ausbildung verfolgt  ,den Zweck, beim Anziehen der Aussenmutter  eine gleichmässige     Beanspruchung    der einzel  nen     Querschnitte    der     Klemmbacken    auf Bie-         gung    zu erzielen, wodurch Brüche der  Klemmbacken vermieden werden.  



  Die Kegelfläche f 4 der Aussenmutter  läuft     vorteilhafterweise    bis in die Gewinde  zone hinein,     wie,dies    in     Fig.        3,dargestellt    ist.  Es war bisher üblich, beim Übergang solcher  Kegelflächen in eine     Gewindezone    eine Ab  setzung anzuordnen, -die entweder in einer  von -der     Fläche        f4    aus senkrecht zur Schrau  benachse verlaufenden Stirnfläche bestand,  oder in einer     Unterschneidung,

      welche den  Übergang zwischen der     Fläche        f    4 zu einer  senkrecht zur Achse verlaufenden Stirnfläche       vermittelte.    Im     Falle    an der Aussenmutter  eine solche Absetzung vorgesehen ist,     wird     dadurch ein Herausrücken der Fläche     f4     gegen die     Peripherie    bewirkt, was mit einer  Schwächung der Wanddicke in radialer Rich  tung der Aussenmutter 2 verbunden ist. Durch  die Ausbildung gemäss     Fig.    3 wird eine  Schwächung der Aussenmutter vermieden, so  dass     diese    gegen     Aufweitung    beim Anziehen  besser gesichert ist.  



  Ferner müsste man bei     Ausführung    der       Aussenmutter    mit einer solchen     Absetzung     zwischen dieser und -der Innenmutter einen  Spielraum vorsehen, um zu verhindern, dass  diese Absetzung die Innenmutter     berührt,     bevor die Aussenmutter genügend     angezogen     ist. Zur Erzielung .dieses     Spielraumes        müss-          ten,die    Enden der     Ansatzkörper    9     viel    dicker       ausgebildet    :sein, als bei der Weiterführung  der Fläche f 4 bis in die     Gewindezone.     



  Vom Erfinder in verschiedenen Labora  torien durchgeführte Messungen     ergaben"dass     man mit der beschriebenen Schraubensiche  rung ungefähr das, doppelte Sicherungs  moment erzielen kann, als bei normaler Kro  nenmutter mit     .Splint.     



  Die vergleichenden Versuche wurden mit  verschiedenen Ausführungen der     ,Schrauben-          mutter    bei statischer und dynamischer Be  anspruchung     durchgeführt.    Bei diesen Ver  suchen wurde das Lösungsmoment der       Aussenmutter    allein und das Lösungsmoment  der     Innenmutter    bei     bestimmten    -Schrauben  belastungen und bei bestimmten Anzugs  momenten gemessen.

   Sowohl die Anzugs-           momente,    als auch die Lösungsmomente  wurden an einem Schraubenschlüssel mit  Hebelarm bestimmter Länge unter Zwischen  schaltung einer     Federwa.ge    hervorgerufen und  die am Hebelarm wirkende Kraft an der       Federwage    abgelesen.  



  Die beim Belasten und Anziehen der       Schraubenmutter        eintretenden    Vorgänge  werden anhand der     Fig.    6 bis 9 wie folgt       erläutert:     Bei von Hand angezogener aber unbe  lasteter Schraubenmutter nehmen die Aussen  mutter 2 und die Innenmutter 3 .die aus       Fig.    6 ersichtliche Lage ein. Der     Schrauben-          bdlzen    liegt. mit den innern     Gewindeflanken     an den äussern Gewindeflanken 40 der  Aussenmutter an. Zwischen -den äussern Ge  windeflanken 4 des Bolzens und der innern       Gewindeflanken    41 der Aussenmutter ist ein  Spielraum vorhanden, der der zulässigen  Passung entspricht.

   Im Bereiche der Innen  mutter liegen die äussern Gewindeflanken 4  des Bolzens an den innern Gewindeflanken  45 der Innenmutter an. Zwischen den     innern     Gewindeflanken 5 des Bolzens und den  äussern     Gewindeflanken    46 der Innenmutter  befindet sich wieder -der der zulässigen Pas  sung entsprechende Spielraum.  



  Bei belasteter Schraube und bloss von  Hand angezogener Aussenmutter (Fix. 7)       liegt    der     Schraubenbolzen    mit den.     innern    Ge  windeflanken 5 sowohl auf die äussern Ge  windeflanken 40 der Aussenmutter, als auch  auf die     Aussenflanken    46     ider        Innenmutter    an,  ohne dass längs aller Tragflanken gleiche  Druckverteilung vorhanden sein muss.  



  Bei belastetem Schraubenbolzen und mit  dem     Schraubenschlüssel    angezogener Aussen  mutter (Fix. 8) liegen die Tragflanken  (Innenflanken 5) des Bolzens an den Aussen  flanken 40, 46 beider     Muttern    an, und zwar  bei annähernd gleicher Druckverteilung.  



  Beim Festziehen mit -dem     iSchlüssel    wird  die Aussenmutter gegen die     Innenmutter    in  Richtung der Achse verschoben, wobei die  Gegenfläche     f4    auf die Anlagefläche     f,    der  Innenmutter einen     Druck    ausübt, Hierdurch    werden die die Klemmbacken bildenden An  satzkörper 9 deformiert.  



  Die diese Deformation begleitenden Vor  gänge seien anhand der     Fig.    9 eingehend er  läutert.  



  Mit 1-1', 2-2',     3-3',    4-4' sind die  jenigen Querschnitte der     Klemmbacken    be  zeichnet, in deren Nähe sich .die Deforma  tion konzentriert.  



  Wenn man die Aussenmutter anzieht, be  ginnen die Klemmbacken sieh in der Nähe  der Querschnitte 3-3' und     4-4'    zu biegen.  Man kann annehmen, dass sie sich um den  Punkt c drehen. Sobald das erste Gewinde  der Backe auf dem     Bolzengewinde    anliegt,  beginnen sich bei weiterem Anziehen die  Backen in der Nähe des Querschnittes 2-2'  durchzubiegen, wobei die Aussenmutter auf  die Backen an der Berührungskante beider  Kegel einwirkt. Die     Durehbiegung    im Quer  schnitt 2-2' hört auf in dem Augenblick,  wo die Backen am     Bolzengewinde    voll auf  liegen. Dabei liegt die Aussenmutter auf der  ganzen Fläche f     l#    der     Klemmbacken    auf und  ihr Anziehen ist beendet.  



  Mit     a,   <I>b,</I>     e,   <I>d</I> ist     näherungsweise    der     Ver-          lauf        .der        neutralen        Faser        in        der     beim Beginn des Anziehens der Aussenmutter  bezeichnet. Während des Festziehens geht die  neutrale     Fasernschichte    aus der Lage a, b, c,  <I>d</I> in die Lage     d,   <I>b', c, d</I> über, wobei b, c  und     b'-c    divergierend durch den Punkt c  gehen.

   Die Entfernung     b-b'    entspricht dem  Spielraum s     zwischen    dem Gewinde der  Mutter und dem Schraubengewinde. Bei Ge  winden von einem     Scheitelwinkel    von 60   ist  diese Entfernung dem axialen Spielraum  zwischen den Gewinden gleich. In     Fig.    9 ist  die Neigung der Strecke     b-c    der neutralen  Faser derart,     -dass    sich der Punkt b nach Ver  schiebung in die Lage b' in Richtung der  Schraubenachse um
EMI0003.0056  
   von seiner ursprüng  lichen Lage gesenkt hat.

   Die Backen der  Innenmutter verkürzen sich somit während  der     Durchbiegung    um
EMI0003.0058  
        Gemäss     Fig.    9 verschiebt sich der Teil       a-b    .der     neutralen    Faser parallel zu sich  selbst in die     Lage,        a'-b',    wobei die Richtung       a-a'        bezw.        b-b'    parallel zur Tragflanke des  Gewindes verläuft. Dadurch wird ein     sattes     Anliegen der Klemmbacken an den (Schrau  benbolzen erzielt.  



  Bei der angezogenen Mutter lassen sich  die folgenden vier Zonen unterscheiden. Eine  Zone A (Fix. 1 und 9), in der das Gewinde  der Aussenmutter 2 an den     innern    Gewinde  flanken 5 .der Schraube anliegt. Eine Zone B,  in der das Gewinde des Klemmteils der  Klemmbacken 9 sich gegen beide Gewinde  flanken 4, 5 der     Schraube        anpresst.    Eine  Zone C, welche durch die Verbindungsteile  der Klemmteile der Backen mit dem Ring  körper der     Innenmutter    gebildet ist und eine       Zone    D, in welcher das Gewinde der Innen  mutter     wie    in der Zone -A nur an die innern  Gewindeflanken 5 der     ,Schraube    anliegt.  



       In    der Praxis kann es vorkommen, dass bei  ungenauer Herstellung der Backen nach be  endetem Abbiegen der Backen in der Zone D  zwischen den Tragflanken ein kleiner Zwi  schenraum bleibt, so dass in den Tragflanken  der Aussenmutter eine bedeutende Belastung  besteht, wogegen die Tragflanken der Zone  D     bloss    an die Tragflanken der Schraube  leicht anliegen.  



  Um einen solchen Spielraum zu beseitigen  und die Gewinde der Zone C und D voll be  lasten zu können, ist     zwischen    den     Zonen    B       und    C ein staubbarer     Querschnitt        q,o    vorge  sehen, dessen Druckfestigkeit in der     Richtung     der Schraubenachse zur Zugfestigkeit .der  Schraube im gleichen Verhältnisse steht,     wie     die Nutzlänge der Gewinde der Zonen A und  B zu .der Nutzlänge der Gewinde der ganzen  Mutter.  



  Der     Querschnitt        q",    beginnt sich zu stau  chen, wenn seine Belastung die Fliessgrenze  des Materials erreicht. Jede weitere Be  lastung,der Schraube     wird    nachher nur durch  die Gewinde der Zonen C und D aufgenom  men und die Gewinde der Zonen<I>A</I> und<I>B</I>  werden auf diese Weise von einer Über  lastung geschützt.

   Da sich .der     stauchbare            Querschnitt    ungefähr in der Mitte der Ge  samthöhe der Mutter befindet und da ge  wöhnlich -die Aussen- und     Innenmutter,    sowie       auch,die    Schraube aus Material von derselben       Festigkeit    erzeugt sind, wird der Querschnitt       qlp    ungefähr gleich der Hälfte des     Schrau-          benkernquerschnittes.     



  Es wurde gefunden, dass die Einhaltung  der folgenden Dimensionen für die Errei  chung der angestrebten Wirkungen besonders       vorteilhaft    ist.  



  Der Scheitelwinkel a der kegelförmigen  Anlagefläche der Innenmutter ist in den  Grenzen zwischen 45=60   gelegen.  



  Der Durchmesser     d,    des am Kopfende der       Klemmbacken    umschriebenen Kreises ist an  nähernd gleich 1,05 des nominalen Gewinde  durchmessers d; die Höhen der zwei Kegel  flächen der Klemmbacken sind annähernd  gleich.  



  Die Entfernung der Mittellinien     u    der  Schlitze 11, 12     wird    vorteilhaft mit dem  Wert 0,7 d und die     Breite    der Schlitze mit  0,15 d     angenommen.     



  Durch die Schlitze 11 und 12, die in den     Fig.     2, 6 7 und 8 sichtbar sind, wird die Backen  breite verkleinert und .die Biegsamkeit der  Backen erhöht und auch die Erreichung der  erforderlichen Grösse des Querschnittes     qlo    er  mögliCht.  



  Aus     Fig.    2 ist ersichtlich, dass man in  den Klemmbacken<I>t</I> um den Querschnitt     v,   <I>-</I>  <I>w</I> biegsame Teile<I>r,</I> welche sich unter dem  Druck der Aussenmutter abbiegen können,  unterscheiden kann. Dagegen besitzen die       Klemmbacken    t' keine solche     biegsame    Teile.  Es gibt also zwischen den widerstandsfähigen  Teilen der Backen breite Zwischenräume,  welche dem Druck der     Aussenmutter        keinen     Widerstand (Schlitze m) und solche, welche  nur einen geringen Widerstand (Teile r) ent  gegensetzen.

   An dem     Schnittkreis        K    der  beiden     Kegelflächen    gemessen, sind diese  Zwischenräume durch Umfangslängen gege  ben, die dem Winkel     m        +        m,    entsprechen.  Die     widerstandsfähigen    Teile der Klemm  backen sind durch     Umfangsbreiten    gegeben,  <B>,</B> entsprechen.

   Die  die dem     Winkel        si        bezw.        s"         Umfangslängen des Kreises K, die dein Win  kel m     -j-        m,    entsprechen, betragen annähernd  die Hälfte der Längen die dem Winkel     s,    und  etwas mehr als die Hälfte der Länge, die dem  Winkel     s.    entspricht.  



  Die genannten Zwischenräume haben zur  Folge, dass sich die Aussenmutter     während    des  Anziehens so     deformiert,    dass ihre Kegel  fläche annähernd eine     oktogonale    Form an  nimmt. Infolge dieses     Eindringens    der  Aussenmutter zwischen die Klemmbacken  kann man durch das Anziehen der Aussen  mutter auch ein genügendes Anziehungs  moment auf die Innenmutter übertragen, wo  durch ein bequemes Nachziehen der Mutter  ermöglicht wird.  



  Es wurde festgestellt, dass das Dreh  moment, das mit Hilfe der beschriebenen De  formation der Aussenmutter auf die Innen  mutter übertragen wird, fast zweimal so gross  ist, als jenes, welches bloss durch die Rei  bung an den Anlageflächen übertragen wer  den kann. Bei dem angegebenen Verhältnis  der dem Winkel     m,        +        m2    -entsprechenden       Umfangslängen    auf dem Kreis K, zu jener,  welche dem Winkel s,     bezw.        s.    entspricht,  wird, wenn die Schraube nur durch :die  Aussenmutter angezogen wird, auf die Innen  mutter nicht mehr als die für sie zulässige       Belastung    übertragen.

   Mit der steigenden  Belastung steigt nämlich auch die Reibung  der Innenmutter auf der Unterlage, so     .dass    sie  aufhört sich zu drehen, sobald die Grenze der  zulässigen Schraubenspannung erreicht wird.  Auf diese Weise erreicht man eine gewisse  Sicherheit gegen Beschädigen oder sogar Zer  reissen der Schraube durch übermässiges An  ziehen.  



  Weiteres     wird    infolge der oben beschrie  benen Deformation der Aussenmutter eine grö  ssere Sicherheit gegen Losdrehen erreicht, als  dies nur durch blosse     Reibung    an den Auf  lageflächen der Fall wäre.  



  Mit einem kleineren Winkel m     +    m, als  angegeben, könnte man von der Aussenmutter  auf die Innenmutter kein     hinreichendes    An  ziehungsmoment übertragen. Ein Vergrössern  dieses Winkels würde einerseits für die Trag-         festigkeit    der     Mutterngewinde    von Nachteil  sein und anderseits eine zu grosse Defor  mation der Aussenmutter verursachen.  



  Durch Versuche     wurde    weiteres festge  stellt, dass geringste Bauhöhe der     Schrauben-          mutter    in     Verbindung    mit ausreichender  Tragfähigkeit .der Gewinde erreicht     wird,     wenn die Auflagefläche     f4    bei einem Schrau  bendurchmesser d und einem kleinsten Durch  messer von ungefähr<I>d, =</I>     1,0,5   <I>d,</I> einen gröss  ten Durchmesser von ungefähr     d2    =1,23 d  und eine axiale Höhe<I>h =</I> 0,175<I>d</I> erhält.

   Da  bei beträgt die Höhe der Aussenmutter  H, = 0,55 d, .die Höhe     Hz    des Ringteils der  Innenmutter 0,4 d und die Höhe     Hdes    An  satzes der Innenmutter 0,35 d.



  Screw nut with locking device. The present invention relates to a nut with a fuse device.



  In the drawing, various exemplary embodiments of the invention for screws are shown ben with Whitworth threads.



       Fig. 1 shows a longitudinal section through a screw nut in the tightened state, Figure 2 is a plan view of the inner nut; 3 and 5, the outer nut and the inner nut are shown separately each in a longitudinal section; 4 shows a bottom view of one half of the outer nut; 6, 7 and 8 are longitudinal sections in the three most important functional positions of the nuts; Fig. 6 shows the nut unloaded and not tightened with the wrench .;

         Figure 7 shows the nut loaded and not tightened; Fig. 8 shows the tightened screw nut in the loaded state; Fig. 9 serves to illustrate the deformation occurring when the screw locking device is tightened.



  The construction of the individual exemplary embodiments will first be described.



  In FIGS. 1 and 2, 1: the screw, 2 the outer nut and 3 the inner nut; 4 are the outer flanks and 5 are the inner flanks of the screw thread. The inner nut 3 consists of an annular body 8 and a resilient attachment body 9 made of one piece with this. The annular body 8 has six wrench surfaces.

   The axial cross-section of the extension body 9 is tapered starting from the ring body 8 and is in the Ausfüh shown in Fig. 1, approximately example of two truncated conical surfaces <B><I>fl,</I></B> <I> f 2 < / I> delimits - whose vertex angles are <I> a </I> and ss. The surface, which is formed by the generating ends a1, b, of the truncated cone is the support surface for the outer nut.

        The attachment body 9 of the inner nut is provided with .Slitzen 11, 12, which run parallel to each other and: perpendicular to the opposite wrench surfaces.



  The outer nut (Fig. 3) has the same wrench size as the inner nut in the present embodiment; its height H is greater than the height HZ of the neck body of the inner nut. Your area is also provided with six key surfaces.



  The outer nut 2 has, compared to a conventional nut, a very low thread height (approximately only 21 / _9 thread turns), which, however, is completely sufficient to pull the appropriate one. This small Ge thread height of the outer nut makes it possible to compensate for any eccentricity of the conical contact surfaces. Such an eccentricity can easily occur during mass production if the bearing surfaces of the two nuts are not exactly concentric with the thread axis.



  To compensate for such eccentricities of the conical surfaces, the outer nut is shifted laterally over the screw thread without the contact surface being significantly reduced as a result.



  Inside the outer nut there is a conical recess, the conical surface f of which rests on the conical surface <B> f :, </B> of the inner nut. The conical surface f 4 is dimensioned in such a way that it protrudes beyond the bearing surface f 3 of the inner nut in the loaded condition with the key tightened outer nut (Fig. 8) in order to avoid dangerous edge stresses in the outer nut.



       Advantageously, the tapering of the attachment bodies 9 (FIG. 5) is carried out in such a way that the clamping jaws from the ring part towards the head end have successive cross-sections with the same flexural strength as possible. The purpose of this training is to achieve a uniform bending stress on the individual cross sections of the clamping jaws when the external nut is tightened, thereby avoiding breakage of the clamping jaws.



  The conical surface f 4 of the outer nut advantageously runs into the thread zone, as shown in FIG. 3. Up until now, it has been customary to arrange an offset at the transition of such conical surfaces into a thread zone, either in an end face extending perpendicular to the screw axis from the surface f4, or in an undercut,

      which mediated the transition between the surface f 4 to an end face perpendicular to the axis. If such a step is provided on the outer nut, this causes the surface f4 to move out against the periphery, which is associated with a weakening of the wall thickness in the radial direction of the outer nut 2. The design according to FIG. 3 avoids a weakening of the outer nut, so that it is better secured against expansion when tightened.



  Furthermore, if the outer nut is designed with such a step between this and the inner nut, a clearance would have to be provided in order to prevent this step from touching the inner nut before the outer nut is sufficiently tightened. To achieve this leeway, the ends of the extension bodies 9 would have to be made much thicker than when the surface f 4 was continued into the thread zone.



  Measurements carried out by the inventor in various laboratories showed "that approximately double the locking torque can be achieved with the screw locking device described than with a normal crown nut with a split pin.



  The comparative tests were carried out with different versions of the screw nut under static and dynamic loads. In these tests, the loosening torque of the outer nut alone and the loosening torque of the inner nut were measured at certain screw loads and at certain tightening torques.

   Both the tightening torques and the loosening torques were generated on a wrench with a lever arm of a certain length with the interposition of a spring balance and the force acting on the lever arm was read off on the spring balance.



  The processes that occur when loading and tightening the nut are explained with reference to FIGS. 6 to 9 as follows: When the nut is hand-tightened but unloaded, the outer nut 2 and the inner nut 3 assume the position shown in FIG. The bolt bolt lies. with the inner thread flanks on the outer thread flanks 40 of the outer nut. Between the outer thread flanks 4 of the bolt and the inner thread flanks 41 of the outer nut there is a clearance which corresponds to the permissible fit.

   In the areas of the inner nut, the outer thread flanks 4 of the bolt rest against the inner thread flanks 45 of the inner nut. Between the inner thread flanks 5 of the bolt and the outer thread flanks 46 of the inner nut there is again the clearance corresponding to the permissible fit.



  When the screw is loaded and the external nut (Fix. 7) is only tightened by hand, the screw bolt lies with the. inner Ge thread flanks 5 on both the outer Ge thread flanks 40 of the outer nut, as well as on the outer flanks 46 of the inner nut, without the need for the same pressure distribution along all the supporting flanks.



  When the screw bolt is loaded and the outer nut (fix. 8) is tightened with the wrench, the bearing flanks (inner flanks 5) of the bolt rest against the outer flanks 40, 46 of both nuts, with approximately the same pressure distribution.



  When tightening with the key, the outer nut is displaced against the inner nut in the direction of the axis, the counter surface f4 exerting pressure on the contact surface f of the inner nut. This deforms the attachment bodies 9 forming the clamping jaws.



  The processes accompanying this deformation are explained in detail with reference to FIG. 9.



  With 1-1 ', 2-2', 3-3 ', 4-4' those cross sections of the jaws are marked, in the vicinity of which .die deformation is concentrated.



  When you tighten the outer nut, the jaws begin to bend near the cross-sections 3-3 'and 4-4'. One can assume that they revolve around point c. As soon as the first thread of the jaw rests on the bolt thread, the jaws begin to bend in the vicinity of the cross-section 2-2 'when tightened further, with the outer nut acting on the jaws at the contact edge of both cones. The Durehbiegung in the cross section 2-2 'stops at the moment when the jaws are fully on the bolt thread. The outer nut rests on the entire surface f l # of the clamping jaws and its tightening is complete.



  With a, <I> b, </I> e, <I> d </I>, the course of the neutral fiber is approximately denoted at the beginning of the tightening of the outer nut. During the tightening, the neutral fiber layer changes from position a, b, c, <I> d </I> to position d, <I> b ', c, d </I>, where b, c and b '-c go diverging through point c.

   The distance b-b 'corresponds to the clearance s between the thread of the nut and the screw thread. For threads with a vertex angle of 60, this distance is equal to the axial clearance between the threads. In Fig. 9, the inclination of the distance b-c of the neutral fiber is such that the point b after Ver shift to the position b 'in the direction of the screw axis
EMI0003.0056
   has lowered from its original position.

   The jaws of the inner nut are thus shortened during the deflection
EMI0003.0058
        According to FIG. 9, the part a-b. Of the neutral fiber moves parallel to itself into the position a'-b ', the direction a-a' respectively. b-b 'runs parallel to the supporting flank of the thread. This ensures that the clamping jaws sit snugly against the (screw bolt.



  The following four zones can be distinguished in the tightened mother. A zone A (fix. 1 and 9), in which the thread of the outer nut 2 rests against the inner thread flank 5 of the screw. A zone B, in which the thread of the clamping part of the clamping jaws 9 flanks 4, 5 of the screw against both threads. A zone C, which is formed by the connecting parts of the clamping parts of the jaws with the ring body of the inner nut and a zone D, in which the thread of the inner nut as in zone -A rests only on the inner thread flanks 5 of the screw.



       In practice it can happen that if the jaws are manufactured inaccurately after the jaws have been bent, a small space remains between the wings in zone D, so that there is a significant load in the wings of the outer nut, whereas the wings of zone D just rest lightly on the supporting flanks of the screw.



  In order to eliminate such a margin and to be able to fully load the threads in zones C and D, a dustable cross-section q, o is provided between zones B and C, whose compressive strength in the direction of the screw axis is the same as the tensile strength of the screw Relationships, such as the useful length of the thread of zones A and B to .the useful length of the thread of the entire nut.



  The cross-section q "begins to bulge when its load reaches the yield point of the material. Any further load on the screw is only absorbed by the threads in zones C and D and the threads in zones <I> A < / I> and <I> B </I> are thus protected from overload.

   Since the compressible cross-section is located approximately in the middle of the total height of the nut and there usually -the outer and inner nuts, as well as the screw are made of material of the same strength, the cross-section qlp is approximately equal to half of the screw - core cross-section.



  It has been found that compliance with the following dimensions is particularly advantageous for achieving the desired effects.



  The apex angle α of the conical contact surface of the inner nut is between 45 = 60.



  The diameter d, of the circle circumscribed at the head end of the clamping jaws is approximately equal to 1.05 of the nominal thread diameter d; the heights of the two conical surfaces of the clamping jaws are approximately the same.



  The distance of the center lines u of the slots 11, 12 is advantageously assumed to be 0.7 d and the width of the slots 0.15 d.



  Through the slots 11 and 12, which are visible in FIGS. 2, 6, 7 and 8, the width of the jaws is reduced and the flexibility of the jaws is increased and the required size of the cross-section can also be achieved.



  From Fig. 2 it can be seen that in the clamping jaws <I> t </I> around the cross section v, <I> - </I> <I> w </I> flexible parts <I> r, </ I> which can bend under the pressure of the outer nut, can differ. In contrast, the jaws t 'have no such flexible parts. So there are wide gaps between the resistant parts of the jaws, which offer no resistance to the pressure of the external nut (slots m) and those which only offer a low resistance (parts r).

   Measured at the intersection K of the two conical surfaces, these spaces are given by circumferential lengths which correspond to the angle m + m. The resistant parts of the clamping jaws are given by circumferential widths that correspond to <B>, </B>.

   Which the angle si respectively. s "Circumferential lengths of the circle K, which correspond to your angle m -j- m, are approximately half the lengths that correspond to the angle s, and slightly more than half the length which corresponds to the angle s.



  The mentioned gaps have the consequence that the outer nut is deformed during tightening in such a way that its conical surface assumes an approximately octagonal shape. As a result of this penetration of the outer nut between the clamping jaws, by tightening the outer nut, a sufficient tightening moment can also be transferred to the inner nut, which is made possible by a comfortable tightening of the nut.



  It was found that the torque that is transmitted to the inner nut with the help of the deformation of the outer nut described is almost twice as large as that which can be transmitted merely by the friction on the contact surfaces who can. With the specified ratio of the circumferential lengths corresponding to the angle m, + m2 on the circle K, to those corresponding to the angle s, respectively. s. corresponds, if the screw is only tightened by: the outer nut, no more than the load permissible for it is transferred to the inner nut.

   With the increasing load, the friction of the inner nut on the base also increases, so that it stops turning as soon as the limit of the permissible screw tension is reached. In this way, you can achieve a certain level of security against damage or even tearing of the screw through excessive tightening.



  Furthermore, as a result of the above-described deformation of the outer nut, greater security against loosening is achieved than would be the case only through mere friction on the bearing surfaces.



  With a smaller angle m + m than specified, it would not be possible to transfer a sufficient torque from the outer nut to the inner nut. Increasing this angle would, on the one hand, be disadvantageous for the load-bearing strength of the nut thread and, on the other hand, cause the external nut to deform too much.



  Tests have also shown that the lowest overall height of the screw nut in conjunction with sufficient load-bearing capacity of the thread is achieved when the contact surface f4 with a screw diameter d and a smallest diameter of approximately <I> d, = </ I > 1.0.5 <I> d, </I> has a largest diameter of approximately d2 = 1.23 d and an axial height <I> h = </I> 0.175 <I> d </I> .

   Since the height of the outer nut H = 0.55 d, the height Hz of the ring part of the inner nut 0.4 d and the height H of the approach of the inner nut 0.35 d.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Schraubenmutter mit Sicherungseinrich tung, bestehend aus einer mit Klemmbacken versehenen Innenmutter und einer auf diese aufzusetzenden Aussenmutter, dadurch ge kennzeichnet, dass ein sich zwischen dem Klemmteil (Zone B) und einem Ringteil be findender Verbindungsteil (Zone C) der Klemmbacken im axialen Querschnitte eine in Richtung zum -Klemmteil verjüngte und sich im Übergang zu .dem Ringkörper er weiternde Form aufweist. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. PATENT CLAIM: Screw nut with locking device, consisting of an inner nut provided with clamping jaws and an outer nut to be placed on this, characterized in that a connecting part (zone C) of the clamping jaws located between the clamping part (zone B) and a ring part is located in the axial cross-section a tapered in the direction of the clamping part and in the transition to .dem ring body it has widening shape. <B> SUBClaims: </B> 1. Schraubenmutter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbin dungsteil (Zone C) derart in Richtung zum Klemmteil hin verjüngt ist, dass sich der Klemmteil (Zone B) der Backen beim Anziehen der Aussenmutter nicht nur parallel zu seiner ursprünglichen Lage, sondern auch ungefähr parallel zu den Tragflanken der Innenmutter verschieben kann, :so dass die Gesamthöhe der Innen mutter durch das Verbiegen der Backen ungefähr um !den halben Betrag :des axialen Gewindespielraumes verkürzt wird und die Tragflanken -der Gewinde des Ringkörpers zum Anliegen an die Trag flanken der Schraube gebracht werden. 2. Screw nut according to claim, characterized in that the connecting part (zone C) is tapered towards the clamping part in such a way that the clamping part (zone B) of the jaws is not only parallel to its original position when the external nut is tightened, but also approximately parallel to the supporting flanks of the inner nut, so that the total height of the inner nut by bending the jaws is about half the amount: the axial thread clearance is shortened and the supporting flanks - the thread of the ring body is brought into contact with the supporting flanks of the screw will. 2. Schraubenmutter nach Patentanspruch, .dadurch gekennzeichnet, dass die zur Auf lage auf die Innenmutter vorgesehene Fläche (f4) der Aussenmutter bis in die Gewindezone verläuft. 3. Schraubenmutter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitel- Winkel der kegelförmigen Auflagefläche (f3) der Innenmutter 45 bis 60 beträgt. 4. Screw nut according to patent claim, characterized in that the surface (f4) of the outer nut intended to rest on the inner nut extends into the thread zone. 3. Screw nut according to claim, characterized in that the apex angle of the conical bearing surface (f3) of the inner nut is 45 to 60. 4th Schraubenmutter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnitt kreis (K), der an den Ringkörper anschlie ssenden Kegelstumpffläche der Backen mit -der kegelförmigen Auflagefläche (f,) der Backen der Innenmutter ungefähr in der Mitte der Gesamthöhe der Mutter in deren zusammengeschraubten Zustand angeord net ist. 5. Screw nut according to patent claim, characterized in that the cutting circle (K), the frustoconical surface of the jaws adjoining the ring body with the conical bearing surface (f,) of the jaws of the inner nut is approximately in the middle of the total height of the nut in its screwed together state net is. 5. Schraubenmutter nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass ein stauchbarer Querschnitt (quo) annähernd vom Schnittkreis (K) der beiden auf der Innenmutter befind liehen Kegelflächen ausgeht. 6. Schraubenmutter nach Patentanspruch und Unteransprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (dj des am Kopfende der Klemmbacken um schriebenen Kreises annähernd gleich ist 1,05 des nominalen Gewindedurchmessers (d) und die Höhen der zwei Kegelflächen der Klemmbacken annähernd einander gleich sind. Screw nut according to patent claim and dependent claim 4, characterized in that a compressible cross-section (quo) proceeds approximately from the cutting circle (K) of the two conical surfaces located on the inner nut. 6. Nut according to claim and dependent claims 4 and 5, characterized in that the diameter (dj of the circle written around the head end of the clamping jaws is approximately equal to 1.05 of the nominal thread diameter (d) and the heights of the two conical surfaces of the clamping jaws are approximately equal to each other are. 7: Schraubenmutter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Schraubendurchmesser (d) eine Auflage fläche (f4) einen kleinsten Durchmesser von dl = 1,05 d, einen grössten Durch messer von d2= 1,233 d und eine axiale Höhe<I>h =</I> 0,175<I>d</I> besitzt, wobei die Höhe der Aussenmutter H, = 0,55 d, die Höhe H" des starren Ringteils der Innenmutter 0,4 d und die Höhe H, des Ansatzes der Innenmutter 0,35 d beträgt. 7: Screw nut according to claim, characterized in that, with a screw diameter (d), a bearing surface (f4) has a smallest diameter of dl = 1.05 d, a largest diameter of d2 = 1.233 d and an axial height <I> h = </I> 0.175 <I> d </I>, where the height of the outer nut H = 0.55 d, the height H "of the rigid ring part of the inner nut 0.4 d and the height H, the approach of the Inner nut is 0.35 d.
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