DD149106A5 - SELF-INHIBITING AND SELF-ADJUSTING SCREW-SAFETY - Google Patents
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Abstract
Ziel ist es, eine selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung bereitzustellen, die sich durch eine einfache und preiswerte Herstellung sowie durch eine einfache, universelle und breite Anwendung auszeichnet. Dabei ist es Aufgabe, durch eine entsprechende Ausgestaltung die Selbsthemmung und Selbsteinstellung allein durch eine entsprechende geometrische Ausbildung der Elemente zu erreichen. Die Schraubensicherung besteht aus einer Mutter und einem Unterlegring, der eine trichterfoermige Aussparung aufweist, in welcher sich ein halbkugelfoermiger Teil der Mutter befindet, der teilweise auszerhalb der trichterfoermigen Aussparung ragt und in einen Sechskant als Schluesselflaeche uebergeht. Der halbkugelfoermige Teil der Mutter liegt derart in der trichterfoermigen Aussparung des Unterlegrings auf, dasz der Winkel zwischen einer Ebene, die senkrecht zur Achse der Mutter gelegen ist und durch den Mittelpunkt des Halbmessers, des halbkuegelugelfoermigen Teils der Mutter verlaeuft, und dem Halbmesser, der durch den Beruehrungspunkt zwischen der Mutter und dem Unterlegring verlaeuft, wenn die Achse der Mutter und die Achse des Unterlegrings eine koaxiale Lage einnehmen, 20 Grad bis 25 Grad betraegt. Die Anwendung ist besonders zweckmaeszig bei Schraubverbindungen von Maschinenelementen, die Stosz- und Schwingungsbeanspruchungen ausgesetzt sind.The aim is to provide a self-locking and self-adjusting screw locking, which is characterized by a simple and inexpensive production and a simple, universal and wide application. It is an object to achieve by an appropriate design, the self-locking and self-adjustment solely by a corresponding geometric design of the elements. The screw lock consists of a nut and a washer, which has a funnel-shaped recess in which there is a halbkugelfoermiger part of the mother, which partially protrudes outside of the funnel-shaped recess and ueberght in a hexagon Schluesselflaeche. The hemispherical portion of the nut rests in the funnel-shaped recess of the washer, such that the angle between a plane perpendicular to the axis of the nut and passing through the center of the knife, the hemispherical part of the nut, and the radius passing through the point of contact between the nut and the washer when the axis of the nut and the axis of the washer are in a coaxial position is 20 degrees to 25 degrees. The application is particularly expedient in screw joints of machine elements which are subject to shock and vibration stresses.
Description
Berlin, den 21.4.1980Berlin, April 21, 1980
AP F 16 B/218 918 H- 2 1 8 9 1 8 56 992/26AP F 16 B / 218 918 H- 2 1 8 9 1 8 56 992/26
Selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung Anwendungsgebiet der Erfindung Self-locking and self-adjusting screw locking. Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung mit einer axialgeschnittenen Mutter. Ihre Anwendung ist besonders zweckmäßig bei Schraubverbindungen von Maschinenelementen, die Stoß- und Schwingungsbeanspruchungen ausgesetzt sind.The invention relates to a self-locking and self-adjusting screw lock with an axially cut nut. Their application is particularly useful in screw connections of machine elements that are exposed to shock and vibration stresses.
Bekannt sind selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherungen verschiedener Bauarten, da das Problem, Schraubverbindungen von Maschinenelementen in angezogenem Zustand mit dem entsprechenden Drehmoment zu erhalten, bei mehreren Arten von Maschinen, insbesondere bei jenen mit ausgeprägten dynamischen Wirkungen, von großer Bedeutung ist. Dieses Problem besteht insbesondere bei Vibromaschinen, worin die Reibung zwischen dem Innen- und Außengewinde durch starke Wechselbeanspruchungen beträchtlich herabgesetzt wird. Dadurch lockert sich eine solche Verbindung, und auf Grund des Zusammendrückens des Werkstoffs in gelockerter Verbindung gibt diese nach oder die Verbindungselemente brechen. Dadurch können schwere Folgen hinsichtlich des Betriebes der gesamten Maschine sowie deren totales Versagen hervorgerufen werden.Self-locking and self-adjusting threadlockers of various designs are known, since the problem of obtaining screw connections of machine elements in the tightened state with the corresponding torque is of great importance in the case of several types of machines, especially those with pronounced dynamic effects. This problem is particularly in Vibromaschinen, wherein the friction between the inner and outer threads is considerably reduced by strong alternating stresses. As a result, such a connection loosens, and due to the compression of the material in a loose connection, this gives way or break the connecting elements. This can cause serious consequences in terms of the operation of the entire machine and their total failure.
Eine angezogene Schraubverbindung wird oft auch mit Kräften beansprucht, die sich aus geometrischen Üngenauigkeiten der aufeinanderliegenden Flächen der Elemente ergeben. Beispielsweise kann eine Abweichung von der Rechtwinkligkeit zwischenA tightened screw is often claimed with forces that result from geometric Üngenauigkeiten the superimposed surfaces of the elements. For example, a deviation from the squareness between
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ö AP F 16 B/218 918 ö AP F 16 B / 218 918
2 1 891 9 \. 2 J- 56 992/262 1 891 9 \. 2 J- 56 992/26
der Gewindeachse und der Auflageachse der Mutter größere Spannungen im Werkstoff der Schraubenelemente als das eigentliche Anziehen hervorrufen, und es genügt schon eine geringe dynamische Belastung, um eine Überspannung des Werkstoffs und das Brechen der Elemente der Verbindung zu verursachen.the thread axis and the support axis of the nut cause greater stresses in the material of the screw elements than the actual tightening, and it is sufficient even a small dynamic load to cause overvoltage of the material and the breaking of the elements of the compound.
Die derzeitigen bekannten Sicherungselemente für Schraubverbindungen, wie z. B. verschiedenartige elastische Unterlegscheiben, Sicherungsbleche, Splinte, Reibungselemente in Muttern, selbsthemmende Reibungsgewinde, die Verwendung von Gegenmuttern und Gegenschrauben, sind unvollkommen und reichen für Maschinen mit ausgeprägten Stoß- und Schwingungswirkungen nicht aus. In solchen Fällen wurden bisher Lösungen verwendet, bei welchen die Elemente verstärkt und mehrmals gesichert sind. Solche Maßnahmen führen indessen zur Vergrößerung der Ausmaße, einem aufwendigen Zusammen- und Auseinanderbauen (was insbesondere z. B. bei schnellösenden Kupplungen und Ankern von Bedeutung ist) und zur Verteuerung der baulichen Lösung der Verbindung.The current known fuse elements for screw, such. B. various elastic washers, locking plates, split pins, friction elements in nuts, self-locking friction threads, the use of lock nuts and counter screws, are imperfect and are not sufficient for machines with pronounced shock and vibration effects. In such cases, solutions have hitherto been used in which the elements are reinforced and secured several times. Such measures, however, lead to an increase in the dimensions, a complex assembly and disassembly (which is particularly important, for example, in quick-release clutches and anchors) and to increase the cost of the structural solution of the compound.
Ziel der Erfindung ist es, eine selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung bereitzustellen, die sich durch eine einfache und preiswerte Herstellung sowie durch eine einfache, universelle und breite Anwendung auszeichnet.The aim of the invention is to provide a self-locking and self-adjusting screw lock, which is characterized by a simple and inexpensive production and by a simple, universal and wide application.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung mit einer axialThe invention is based on the object, a self-locking and self-adjusting screw lock with an axial
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geschnittenen Mutter derart auszugestalten, um die Selbsthemmung und Selbsteinstellung allein durch eine entsprechende geometrische Ausbildung der Elemente zu erreichen.cut mother designed to achieve the self-locking and self-adjustment alone by a corresponding geometric design of the elements.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die selbsthemmende und selbsteinstellende Schraubensicherung aus einer Mutter und einem Unterlegring besteht, der eine trichterförmige Aussparung aufweist, in welcher sich ein halbkugelförmiger Teil der Mutter befindet, der teilweise außerhalb der trichterförmigen Aussparung ragt und in einen Sechskant als Schlüsselfläche übergeht. Zweckmäßigerweise liegt der halbkugelförmige Teil der Mutter derart in der trichterförmigen Aussparung des Unterlegrings auf, daß der Winkel zwischen einer Ebene, die selnkrecht zur Achse der Mutter gelegen ist und durch den Mittelpunkt des Halbmessers des halbkugelförmigen Teils der Mutter verläuft, und dem Halbmesser, der durch den Berührungspunkt zwischen der Mutter und dem Unterlegri'ng verläuft, wenn die Achse der Mutter und die Achse des Unterlegrings eine koaxiale· Lage einnehmen, 20° bis 25° beträgt.According to the invention, this object is achieved in that the self-locking and self-adjusting screw lock consists of a nut and a washer, which has a funnel-shaped recess in which there is a hemispherical part of the mother, which projects partially outside the funnel-shaped recess and in a hexagon as a key area passes. Conveniently, the hemispherical part of the nut rests in the funnel-shaped recess of the washer such that the angle between a plane which is perpendicular to the axis of the nut and passes through the center of the radius of the hemispherical part of the nut, and the radius the point of contact between the nut and the washer is 20 ° to 25 ° when the axis of the nut and the axis of the washer are in a coaxial position.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:
Fig. 1: den Axialschnitt der Mutter;Fig. 1: the axial section of the nut;
Fig. 2: die Draufsicht;Fig. 2: the top view;
Fig. 3: einen Längsschnitt des Unterlegrings;3 shows a longitudinal section of the lower ring;
21.4.1980 AP F 16 B/218 918 218918 - 4 - 56 992/2621.4.1980 AP F 16 B / 218 918 218918 - 4 - 56 992/26
Fig. 4: den Axialschnitt der Mutter und des Unterlegrings in Wirkverbindung.Fig. 4: the axial section of the nut and the lower ring in operative connection.
In Fig. 1 bis 4 sind die Grundelemente und die baulichen Einzelheiten der selbsthemnienden und selbsteinstellenden Schraubensicherung dargestellt.In Fig. 1 to 4, the basic elements and the structural details of self-locking and self-adjusting screw lock are shown.
Die erfindungsgemäße Schraubensicherung besteht aus einer Mutter 1 und einem Unterlegring 2.The screw lock according to the invention consists of a nut 1 and a lower ring. 2
Nach Fig. 1 und Fig. 2 ist die Mutter 1 mit einem Längsschlitz la, einem halbkugelförmigen Teil Ib und einem Sechskant Ic als Schlüsselfläche ausgebildet.According to Fig. 1 and Fig. 2, the nut 1 is formed with a longitudinal slot la, a hemispherical part Ib and a hexagon Ic as a key area.
Der halbkugelförmige Teil Ib der Mutter 1 weist einen Halbmesser R auf, durch dessen Mittelpunkt eine Ebene x-x verläuft, die senkrecht zur Achse der Mutter 1 gelegen ist und den halbkugelförmigen Teil Ib der Mutter 1 begrenzt.The hemispherical part Ib of the nut 1 has a radius R, through whose center a plane x-x extends, which is perpendicular to the axis of the nut 1 and limits the hemispherical part Ib of the nut 1.
Nach Fig. 3 weist der Unterlegring 2 eine trichterförmige Aussparung 2a auf.According to Fig. 3, the lower ring 2 has a funnel-shaped recess 2a.
Fig. 4 zeigt die Mutter 1 und den Unterlegring 2 in zusammengesetzter Lage, d. h. in Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schraubensicherung. Der halbkugelförmige Teil Ib der Mutter 1 befindet sich dabei teilweise oberhalb des Unterlegrings 2. Ein wesentliches Merkmal dieser Sicherung ist der Winkel **· , den die Ebene x-x mit dem Halbmesser R des halbkugelförmigen Teils Ib der Mutter 1 bildet, wenn der Halbmesser R durch einen Berührungspunkt zwischen der Mutter 1 und dem Unterlegring 2 verläuft und die Mutter 1 und der Unterlegring 2 eine koaxiale Lage einnehmen.Fig. 4 shows the nut 1 and the lower ring 2 in a composite position, ie in the operation of the screw lock according to the invention. The hemispherical part Ib of the nut 1 is located partially above the lower ring 2. An essential feature of this assurance is the angle ** x formed by the radius xx with the radius R of the hemispherical part Ib of the nut 1, when the radius R through a point of contact between the nut 1 and the washer 2 and the nut 1 and the washer 2 occupy a coaxial position.
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AP F 16 B/218 918 218918 . 5 _ 56 992/26AP F 16 B / 218 918 218918. 5 _ 56 992/26
Zur Selbsteinstellung der Schraubensicherung ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Achsen der Mutter 1 und des Unterlegrings 2 koaxial verlaufen. Durch dieses Merkmal wird jedoch der Einfluß der geometrischen Fehler der Elemente auf die Spannung in den Werkstoffen der Schraubensicherung beim Anziehen beseitigt. Aus dem folgenden Beispiel ist es ersichtlich, welche negativen Folgen entstehen können, wenn man diese Tatsache vernachlässigt. Es soll eine Schraube .M 20 mit einer Länge von etwa 40 mm bis zur Auflage der Mutter angezogen werden, wobei zwischen den Auflageflächen eine geometrische Abweichung von nur 0,5 besteht. Bei der Ausgleichung dieses Fehlers durch entsprechendes Anziehen der Schraube entsteht in der SchraubeFor self-adjustment of the screw lock, it is not essential that the axes of the nut 1 and the lower ring 2 are coaxial. By this feature, however, the influence of the geometric errors of the elements on the stress in the materials of the screw lock when tightening is eliminated. The following example shows the negative consequences that can arise if one neglects this fact. A screw .M 20 with a length of about 40 mm is to be tightened to the support of the nut, whereby there is a geometrical deviation of only 0.5 between the bearing surfaces. When compensating for this error by tightening the screw accordingly, the screw is created
ρ eine Spannung von etwa 80 kg/cm . Daraus geht klar hervor, daß schon "geringe" geometrische Fehler, gegebenenfalls Abweichungen der Auflagefläche der Mutter gegenüber der Unterlegefläche von einem halben Grad, derart hohe Spannungen verursachen. Zu den Spannungen, die aus geometrischen Fehlern folgen, kommen noch Zugspannungen, die durch die normale Axialkraft beim Anziehen entstehen. Somit kann man leicht feststellen, daß es in der Technik keinen Werkstoff gibt, der solche Spannungen ertragen könnte.ρ a tension of about 80 kg / cm. It is clear from this that even "small" geometric errors, possibly deviations of the bearing surface of the nut relative to the bottom surface of half a degree, cause such high voltages. To the stresses that follow from geometric errors, even tensile stresses that arise from the normal axial force when tightening. Thus, it is easy to see that there is no material in the art that could endure such stresses.
Falls geometrische Fehler noch größer sind, was in der Praxis nicht ausgeschlossen ist, sind die Folgen noch schlimmer.If geometric errors are even larger, which is not excluded in practice, the consequences are even worse.
Durch die Fähigkeit dor relativen geometrischen Selbsteinstellung zwischen der Mutter 1 und dem Unterlegring 2 der erfindungsmäßigen selbsthemmenden und selbsteinstellenden Schraubensicherung werden wesentliche Mangel beseitigt, die aus geometrischen Fehlern der Gewindeelemente folgen können.The ability of the relative geometric self-adjustment between the nut 1 and the washer 2 of the invention self-locking and self-adjusting screw lock essential deficiencies are eliminated, which can follow from geometric errors of the threaded elements.
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AP F 16 B/218 918 2 1 89 1 8 _ 6 - 56 992/26AP F 16 B / 218 918 2 1 89 1 8 _ 6 - 56 992/26
Die Selbsthemmung der erfindungsgemäßen^ angezogenen Schraubensicherung folgt aus ihren baulichen, d. h. geometrischen und mechanischen Merkm-alen.The self-locking of the inventive tightened screw lock follows from their structural, d. H. geometric and mechanical features.
Beim Anziehen der Mutter 1, die beim Aufliegen auf die Oberfläche der trichterförmigen Aussparung 2a des Unterlegrings 2 elastisch zusammengedrückt wird und das Gewinde festklemmt, wird die Reibung zwischen den aufeinanderliegenden Flächen auf Grund des elastischen Kontaktes gesteigert. Die auf Grund der Spannung elastisch deformierten Bereiche des Werkstoffs zwischen dem Unterlegring 2 und der Mutter 1 sowie zv/ischen dem Gewinde der Mutter 1 und der Schraube halten die Schraubverbindungen auch bei starken Stoß- und Schwingungswirkungen fest, wodurch eine optimale Selbsthemmung der Sicherung gegeben ist.When tightening the nut 1, which is elastically compressed when resting on the surface of the funnel-shaped recess 2a of the lower ring 2 and clamps the thread, the friction between the superimposed surfaces is increased due to the elastic contact. The elastically deformed due to the tension areas of the material between the washer 2 and the nut 1 and zv / ischen the thread of the nut 1 and the screw hold the screw even with strong shock and vibration effects, creating an optimal self-locking the fuse is given ,
Die oben angeführten Vorteile der erfindungsgemäßen selbsthemmenden und selbsteinstellenden Schraubensicherung, ihre einfache und preiswerte Anfertigung und Verwendbarkeit ermöglichen eine breite Verwendung in der Technik.The above-mentioned advantages of the self-locking and self-adjusting screw lock according to the invention, their simple and inexpensive manufacture and usability make a wide use in the art possible.
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