DE2901137A1

DE2901137A1 - Selbstsicherndes befestigungselement sowie presswerkzeug zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2901137A1
Application number: DE19792901137
Authority: DE
Inventors: Johannes Ernest Bouwman
Original assignee: Nedschroef Octrooi Maatschappij NV
Current assignee: Nedschroef Octrooi Maatschappij NV
Priority date: 1978-01-13
Filing date: 1979-01-12
Publication date: 1979-07-19
Also published as: SE7900214L; GB2012386B; NL7800432A; ES245946Y; US4294300A; FR2414657A1; NL169513C; GB2012386A; DE2954264C2; FR2414657B1; IT1165611B; ES245946U; NL169513B; BE873444A; DE2901137C2; IT7967066A0; SE438187B; US4359794A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. \veickm/.nn, Dipjl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dii'L.-IxG. Γ. A. V7EICKMANN, Dipl.-Chem, B. Huber

^Dr- ^Ing- ^H-^Usl^A 2901137

SOCO MÜNCHEN S6, DEN

POSTFACH S60S20

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

NEDSCHROEF OCTROOI MAATSCHAPPIJ N.V. Helmond, Niederlange

Kanaaldijk NTT 71

Selbstsicherndes Befestigungselement sowie Presswerkzeug zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft ein selbstsicherndes Befestigungselement, insbesondere eine Mutter, einen Bolzen, eine Schraube oder ein ähnliches Teil, sowie einen Stempel oder ein Presswerkzeug zur Herstellung des Befestigungselementes, wobei dieses als auch der Stempel an der Auflage- bzw. Arbeitsfläche mit Zähnen versehen sind.

Ein selbstsicherndes Befestigungselement,ζ.B. in Form einer Mutter oder eines Bolzens, mit vorgenanntem Aufbau ist aus der holländischen Patentanmeldung 70 13558 bekannt. Bei dem bekannten Befestigungselement ist die Auflagefläche der Mutter oder des

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ORIGINAL INSPECTED

Bolzenkopfes an der Unterseite von einem Flansch ausgebildet, der sich über den gesamten Umfang ausserhalb der hexagonalen äusseren Oberfläche der Mutter oder des Bolzenkopfes erstreckt. Die Auflagefläche ist mit einer ringförmigen Reihe von radialen Zähnen versehen, die an den äusseren Enden von einem Kantenbereich des Flansches umgeben sind, der nicht mit Zähnen versehen ist. Bei dem bekannten Befestigungselement fluchten die Kuppen oder Spitzen der radialen Zähne mit dem glatten Kantenbereich des Flansches bzw. mit dessen höchster Stelle an der Unterseite und nimmt die Höhe der Zähne in Radialrichtung von der Achse des Befestigungselementes zum Umfang des Flansches zu. Bei der bekannten Verzahnung auf der Auflagefläche nimmt der Abstand der Zähne und damit deren Tiefe vom Innendurchmesser des Flansches zu dessen Aussendurchmesser zu. Die Spitzen der Zähne liegen parallel zur Achse des Gegenstandes und in einer flachen Ebene. Die Wurzeli der Zähne schliessen einen Winkel mit der Achse d.es Befestigungselementes ein, so dass ein Aussehen vorliegt, als befänden sie sich auf einer konischen Fläche. Bei dem bekannten Befestigungselement besteht die Auflagefläche nur aus' einem schmalen Ring in Nähe des äusseren Umfanges des Flansches, wobei die Form der Fläche sich von einer flachen bis zu einer konischen Ausbildung ändern kann.

Das bekannte Befestigungselement besitzt relativ lange Zähne, so dass bei der Reibung zwischen dem Flansch und dem darunterliegenden Material eine relativ hohe Spreizung auftritt.

Die Zähne des bekannten Befestigungselementes haben eine relativ grosse Maximalhöhe,.und darüberhinaus ist die Auflagefläche des bekannten Befestigungselementes relativ klein und nur in manchen Fällen flach. Bei dem bekannten Befestigungselement wird bei dessen Loslösung eine relativ kleine Fläche von

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einen Zahn bei dem gleichen Drehwinkel beschrieben, so dass relativ wenig darunter liegendes Material verformt wird.

Infolge der vorgenannten Eigenschaften des bekannten Befestigungselementes, insbesondere der Verzahnung an der Auflagefläche, verliert das bekannte Befestigungselement einen relativ grossen Teil seiner Widerstandskraft gegen eine Verdrehung in entgegengesetzter Richtung während des Anziehens.

Bei der Ausbildung der Zähne an der Auflagefläche des bekannten Befestigungselementes mittels eines Stempels müssen, damit die Zähne vollständig in Nähe der Aussenkante des Flansches zu liegen kommen, die Zähne besonders stark an der Innenkante des Flansches eingepresst werden. Hierzu ist ein wesentlich höherer Stempeldruck an der Innenkante des Flansches als in unmittelbarer Nähe von dessen Aussenkante erforderlich. Bei der Herstellung des bekannten Befestigungselementes ist aus den genannten Gründen die Lebensdauer des Stempels relativ kurz.

Ziel der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines selbstsichernden Befestigungselementes sowie eines Presswerkzeuges zu dessen Herstellung ohne die mit dem bekannten Befestigungselement und Presswerkzeug verbundenen Nachteile.

Dieses Ziel wird erfindungsgemass dadurch erreicht, dass die Zähne in einer Vielzahl von separaten Gruppen vorgesehen sind, wobei die Zähne in jeder Gruppe parallel zueinander liegen und die Höhe der Zähne über ihre gesamte Länge gleich und ■ grosser als der axiale Abstand zwischen der Auflage- bzw. Arbeitsfläche und den Zahnwurzeln ist.

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Hierdurch wird erreicht, dass bei dem Befestigungselement bzw. dem Stempel zu seiner Herstellung die Kuppen oder Spitzen und die Wurzeln der Zahnprofile senkrecht zur Achse des betreffenden Teiles liegen, weil der Abstand zwischen den Zähnen über ihre gesamte Länge konstant ist. Somit liegen die Kuppen und Wurzeln der Zähne in zwei parallelen flachen Ebenen senkrecht zur Achse des Befestigungselementes bzw. Stempels. Wegen der Aufteilung der Zähne auf eine Vielzahl von separaten Gruppen befinden sich zwischen den Zahngruppen an der Auflagefläche fläche nicht mit Zähnen versehene Oberflächenbereiche, die ebenfalls senkrecht zur Achse des Befestigungselementes bzw. Stempels liegen. Die Verzahnung am Befestigungselement bzw. Stempel nach der Erfindung hat eine kürzere Zahngesamtlänge als das bekannte Befestigungselement, so dass bei der Reibung zwischen Befestigungselement und darunter liegendem Material eine geringere Spreizwirkung eintritt. Die Spreizwirkung und damit der Widerstand gegenüber einer Verdrehung in entgegengesetzter Richtung bei Anlegen von einem konstanten Anziehdrehmoment ist bei dem erfindungsgemässen Befestigungselement niedriger als bei dem bekannten Befestigungselement. Das erfindungsgemässe Befestigungselement bzw. der Stempel haben bei gleicher Abmessung eine geringere maximale Zahntiefe als das bekannte Befestigungselement und darüberhinaus ist die Auflagefläche beim erfindungsgemässen Befestigungselement grosser und flacher als beim bekannten Befestigungselement. Bei dem erfindungsgemässen Befestigungselement wird durch einen Zahn eine grössere Fläche bei gleichem Drehwinkel beschrieben als beim bekannten Befestigungselement, wenn dieses losgelöst wird₍. und wird bei gleichem Drehwinkel mehr darunter liegendes Material verformt. Deshalb findet bei dem erfindungsgemässen Befestigungselement eine

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raschere Selbstsicherung im darunter liegenden Material als bei dem bekannten Befestigungselement statt. Aufgrund der drei vorgenannten konstruktiven Merkmale verliert das erfindungsgemässe Befestigungselement beim Anziehen weniger Widerstand gegen Verdrehung als das bekannte Befestigungselement. Bei der Herstellung des erfindungsgemässen Befestigungselementes wirkt auf den Stempel während der Ausbildung der Zähne im wesentlichen der gleiche Druck ein, da die Formgebung der auszubildenden Zähne an jeder Stelle identisch ist. Die Lebensdauer des Stempels ist daher um ein Vielfaches grosser als bei Stempeln zur Herstellung der bekannten Befestigungselemente.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die äusseren Zähne von benachbarten Gruppen in gleichem Abstand voneinander stehen und der längste Zahn von jeder Gruppe sich tangential zum äusseren Umfang des in oder an dem Befestigungselement ausgebildeten Schraubgewindes erstreckt.

Dadurch entstehen zwischen den Zahngruppen relativ grosse flache Auflageflächenbereiche, die die gesamte Breite der ringförmigen Auflagefläche an Befestigungselement bzw. Stempel einnehmen.

Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die Zahngruppen gleichmässig längs des Umfangs von Auflage- bzw. Arbeitsfläche verteilt. Vorzugsweise sind drei Zahngruppen vorgesehen, wobei der Umfangswinkel zwischen den parallel zu den Zähnen durch die Gruppen gelegten Radien jeweils 120° beträgt.

Zusammengefasst wird durch die Erfindung ein selbstsicherndes Befestigungselement, insbesondere eine Mutter, ein Bolzen,

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eine Schraube oder ein ähnliches Teil, sowie ein Stempel oder Presswerkzeug zur Herstellung desselben geschaffen, wobei Befestigungselement und Stempel an der Auflagebzw. Arbeitsfläche mit Zähnen versehen sind. Befestigungselement und Stempel zeichnen sich dadurch aus, dass die Zähne in einer Vielzahl von separaten Gruppen vorgesehen sind, wobei die Zähne von jeder Gruppe parallel zueinander liegen und die Höhe der Zähne über die gesamte Länge gleich und grosser als der axiale Abstand zwischen der Auflage- bzw. Arbeitsfläche und den Zahnwurzeln ist.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht von einem erfindungsgemäss

aufgebauten Befestigungselement in Form von einer Hutmutter,

Fig. 2 eine Unteransicht des Befestigungselementes nach Fig. 1,

Fig. 3 eine geschnittene Ansicht längs der Schnittlinie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine geschnittene Ansicht längs der Schnittlinie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 eine geschnittene Teilansicht längs der Schnittlinie V-V in Fig. 6 von einem Stempel zur Herstellung des Befestigungselementes nach der Erfindung, und

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Stempel nach Fig. 5.

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Das erfindungsgemässe Befestigungselement in Form von einer Hutmutter gemäss Fig. 1 bis 4 umfasst den eigentlichen Mutterteil 1 und einen Ringflansch 2, der an der Unterseite des Mutterteiles 1 angeordnet ist. Die Bohrung im Mutterteil trägt ein Schraubgewinde 3. An der Unterseite des Ringflansches 2 ist die Auflagefläche 4 ausgebildet.

Die Auflagefläche 4 weist eine Verzahnung 5 auf, deren Zähne in drei getrennten Gruppen 6, 7 und 8 vorgesehen sind. Die Zähne 5 von jeder Gruppe liegen parallel zueinander und die Höhe der Zähne 5 bleibt über ihre gesamte Länge gleich. Ausserdem sind die Zähne höher als der axiale Abstand zwischen der Auflagefläche 4 und den Zahnwurzeln, so dass sich die Zähne mit ihren Kuppen über die Auflagefläche hinaus erstrecken, vgl. Fig. 1,3 und 4. Die Kuppen oder Spitzen der Zähne 5 sowie die Zahnwurzeln liegen auf parallelen Ebenen senkrecht zur Achse des Befestigungselementes· Die Breite der Zähne ist über die gesamte Länge gleich, und sämtliche Zähne 5 haben die gleichen Breite. Die Höhe, über die sich die Zähne 5 über die Auflagefläche 4 hinaus erstrecken, ist in Fig. 3 mit χ bezeichnet, wobei χ Werte von 0,06 bis 0,09 mm annehmen kann.

Nach Fig. 2 stehen die äusseren Zähne von benachbarten Gruppen in Abstand voneinander und erstreckt sich der längste Zahn 5' von jeder Gruppe tangential zum äusseren Umfang des Schraubgewindes 3 im Befestigungselement. Bei der Ausführung des Befestigungselementes nach Fig. 1, 2, 3 und 4 umfasst jede Gruppe fünf Zähne, doch kann die Anzahl selbstversändlich höher oder geringer sein.

Erfindungsgemäss sind die Gruppen 6, 7 und 8 an Zähnen 5 ferner in gleichem Abstand voneinander längs des Umfanges

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der Auflagefläche 4 verteilt, in der erfindungsgemäss die drei Zahngruppen ausgebildet sind. Der Umfangswinkelök zwischen den Radien 9, 10 und 11, die parallel zu den Zähnen 5 durch die Gruppen 6, 7 und 8 gelegt sind, beträgt jeweils 120°.

Der Pfeil 12 in Fig. 1 und 2 gibt die Richtung für das Anziehen des Befestigungselementes an.

Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Befestigungselementes in Form der in Fig. 1, 2, 3 und 4 gezeigten Hutmutter sind drei grosse flache Auflagebereiche 4 an der Unterseite des Ringflansches ausgebildet. Durch Vergrösserung oder Verkleinerung der Anzahl an Zähnen 5 oder der Anzahl an Zahngruppen kann die Fläche der flachen Auflagebereiche 4 entsprechend erhöht oder verringert werden.

Das erfindungsgemässe Befestigungselement nach Fig. 1 bis ist in die Form einer Hutmutter gezogen worden, doch kann die Erfindung ebenso gut an einem Bolzen mit hexagonalem oder einem anderen polygonalen Kopf angewendet werden, wobei der Kopf an der Unterseite mit einem Ringflansche versehen ist." Anstelle der Bohrung in der Mutter mit dem Schraubgewinde 3 trägt in diesem Fall der von unterhalb der Auflagefläche 4 abstehende Schaft ein Schraubenaussengewinde. Die Auflagefläche 4 des Bolzenkopfes ist in der gleichen Weise,wie zuvor beschrieben und in Fig. 1 bis 4 gezeigt, mit Zähnen 5 versehen. Die Erfindung lässt sich jedoch ebenfalls bei anderen Schrauben oder anderen ähnlichen Befestigungselementes vorsehen.

Die Erfindung betrifft ferner einen Stempel oder Presswerkzeug zur Herstellung des Befestigungselementes, wobei

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der Stempel 13 in Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Der Stempel 13, von dem in Fig. 5 nur der obere Abschnitt dargestellt ist, weist eine Arbeitsfläche 14 auf, auf der eine Verzahnung 15 ausgebildet ist. Der Stempel ist hohl und mit einer Bohrung 19 versehen, deren Durchmesser im wesentlichen dem Äussendurchmesser des Schraubgewindes im Befestigungselement 1 gemäss Fig. 1 bis 4 entspricht.

Die Zähne 15 am Stempel 13 haben die gleiche Formgebung wie die Zähne 5 am Befestigungselement gemäss Fig. 1 bis 4. sind jedoch komplementär zu diesen Zähnen ausgebildet. Die Verzahnung 15 umfasst drei Gruppen 16, 17 und 18 aus jeweils fünf Zähnen, wobei die parallel zu den Zähnen durch die Gruppen 16, 17 und 18 gelegten Radien 20, 21, 22 untereinander einen Umfangswinkel von 120° einschliessen. Ferner ragen bei dem Stempel 13 gemäss Fig. 5 und 6 die Zähne mit ihren Kuppen oder Spitzen über die Arbeitsfläche 14 hinaus, wobei die Höhe y , mit der die Zähne über die Arbeitsfläche hinausragen, gleich der Wegstrecke χ sein kann, über die die Zähne 5 über die Auflagefläche 4 bei dem Befestigungselement gemäss Fig. 1 bis 4 vorstehen.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Wsickmanh, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

DiI'jl.-Iwg. F. A.Teickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska

8000 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

NEDSCHROEF OCTROOI MAATSCHAPPIJ N.V., Heimond, Niederlande

Kanaaldijk W.i 71

Selbstsicherndes Befestigungselement sowie Presswerkzeug zu dessen Herstellung

PATENTANSPRÜCHE

f1) Selbstsicherndes Befestigungselement, insbesondere

eine Mutter, ein Bolzen, eine Schraube oder ein ähnliches Teil sowie Stempel oder Presswerkzeug zur Herstellung des Befestigungselementes, wobei dieses und der Stempel an der Auflage-bzw. Arbeitsfläche mit Zähnen versehen sind, dadurch gekennzeichnet , dass die Zähne (5, 15) in einer Vielzahl von getrennten Gruppen (6,7, 8; 16, 17, 18) angeordnet sind, wobei die Zähne von jeder Gruppe untereinander parallel liegen und die Höhe der Zähne über ihre gesamte Länge gleich und grosser als der axiale Abstand zwischen der Auflage-bzw. Arbeitsfläche (4; 14) und den Zahnwurzeln ist.

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2. Befestigungselement bzw.Stempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die äusseren Zähne (5, 15) von benachbarten Gruppen in Abstand voneinander stehen und dass der längste Zahn (5¹, 15') von jeder Gruppe sich tangential zum Aussenumfang von einem Schraubgewinde (3) in oder an dem Befestigungselement (1) erstreckt.
3. Befestigungselement bzw.Stempel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Gruppen (6, 7, 8; 16, 17, 18) von Zähnen (5, 15) in gleichem Abstand längs des Umfanges der Auflage-bzw. Arbeitsfläche (4; 14) angeordnet sind.
4. Befestigungselement bzw.Stempel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass drei Gruppen (6, 7, 8; 16, 17, 18) an Zähnen (5, 15) vorgesehen sind, wobei der Umfangswinkel (σό·) zwischen den parallel zu den Zähnen durch die Gruppen gelegten Radien (9, 10, 11; 20, 21, 22) jeweils 120° beträgt.

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