DE2901137C2 - Selbstsicherndes Befestigungselement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein selbstsicherndes Befestigungselement insbesondere Mutter, Bolzen, Schraube od. dgl., mit an der Auflagefläche des Befetigungselementes vorgesehenen geraden Zähnen, die in einer Vielzahl von getrennten Gruppen angeordnet sind und deren Höhe größer als der axiale Abstand zwischen der Auflagefläche und den Zahnwurzeln ist.

Ein derartiges Befestigungselement ist aus der britischen Patentschrift 12 34 131 bekannt. Das bekannte Befestigungselement weist einen Kragen oder Flansch mit einer flachen kreisförmigen Auflagefläche auf, die radial gerichtete Zähne enthält, welche in drei getrennten Gruppen vorliegen, wobei die Anzahl der Zähne in den einzelnen Gruppen gleich oder unterschiedlich sein kann. Die Gruppen von Zähnen erstrecken sich in Radialrichtung zwischen dem Außendurchmesser und etwa dem mittleren Durchmesser des Kragens. Die Zähne dieses bekannten Befestigungselementes haben schräge Stirnflächen von dreieckiger Gestalt. Die Stirnflächen liegen in einer Ebene, die schräg nach unten in bezug auf die kreisförmige Auflagefläche des Kragens gerichet ist. Die Stirnfläche jedes Zahnes ist durch eine annähernd radial sich erstreckende Sicherungskante, die Außenkante des Kragens und eine Kante begrenzt, die die Dreieckform komplettiert und sich in die Auflagefläche unterhalb von deren Oberfläche erstreckt. Dieses bekannte Befestigungelement hat eine relativ geringe Zahnlänge, so daß nur wenig unterliegendes Material beim Festdrehen verformt wird und damit das ein Losdrehen bewirkende Drehmoment gering ist. Durch die radiale Verzahnung ist die Höhe der Zähne an der Außenseite der Auflagefläche am größten, während sie sich nach innen hin auf Null reduziert Das zur Herstellung dieses bekannten Befestigungselementes dienende Werkzeug dürfte daher nur eine kurze Standzeit haben. Aus der US-PS 21 47 209 ist weiter ein Befestigungselement bekannt, bei dem die Zähne in mehreren Gruppen unterteilt sind. Die Zähne von jeder Gruppe haben einen spiralförmigen Verlauf, wobei sich dvr Querschnitt und damit die Höhe der einzelnen Zähne längs ihrer spiralförmigen Erstreckungslänge ändert, indem die Zähne nahe dem äußeren Umfasng des Befestigungselementes ihre größte Höhe haben. Die Zähne sind ausschließlich auf der Auflagefläche ausgebildet Wegen ^er gewählten Zahnform findet zwischen den Zalhnspitzen und dem darunterliegenden Bauteil je nach aufgebrachtem Anzugsdrehmoment nur eine mehr oder minder starke Punktberührung mit eimer entsprechend ausgeprägten Beschädigung der mit den Zahnspitzen in Eingriff tretenden Fläche des Bauteiles statt Der gesamte Auflagedruek ist daher von den Sicherur.gszähnen aufzunehmen.

In Anbetracht der mit den bekannten Befestigungselementen hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens und ihrer Herstellung verbundenen Machteile wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Zähne in jeder Gruppe untereinander parallel liegen, daß die Höhe der Zähne über ihre gesamte Länge gleichbleibend ist und daß die Spitzen und Wurzeln der Zähne von allen Gruppen in jeweils einer gemeinsamen Radialebene liegen.

Diese Maßnahmen bewirken, daß die Spitzen und Wurzeln des Zahnprofiles an dem Befestigungselement senkrecht zur Mittellinie des Bi;ifestigungselementes liegen, weil der Abstand zwischen den Zähnen über deren gesamte Länge konstant ist Dnbei liegen die Spitzen und Wurzeln der Zähne in zwei parallelen Ebenen senkrecht zu der Mittellinie des Elefestigungselementes.

Bei dem erfindungsgemäßen Elefestigungselement wird im Vergleich zu den bekannten Befestigungselementen bei gleicher Winkeldrehung eine größere Oberfläche durch einen Zahn beaufschlagt und mehr unterliegendes Material verformt, so daß sich das erfindungsgemäße Befestigungselement schneller in diesem Material verankern kann als es bei den bekannten Befestigungselementen der Fall ist Dank dieses Umstandes verliert das erfindungsgemäße Befestigungselement weniger Vorspannkraft infolge von SetKvorgängen, als die bekannten Befestigungselemente. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Befestigungselementes wirkt auf das Werkzeug annähernd der gleiche Druck über die gesamte Oberfläche ein, da die Form der auszubildenden Zähne überall dieselbe ist Die Standzeit des Werkzeuges ist daher erheblich länger als die Standzeit des Werkzeuges für die Herstellung der bekannten Befestigungselemente.

Das erfindungsgemäße Befestigungselement liegt mit seiner flachen Verzahnung sehr gleichmäßig an und gleitet während des Festschraubens über das unterliegende Material. Eine ungewollte Drehung in Gegenrichtung wird jedoch durch das Eingreifein des Zahnprofiles mit den relativ langen wirksamen Znhnflächen verhindert. Falls bei einem Demontagevorgang ein Losen einer Verbindung erforderlich wird, erfährt das unterliegende Material hierdurch kaum eine Beschädigung.

Bei sehr weichen Materialien wird! die Eindringtiefe der Zähne durch die zwischen den Za.WruDDen Heizen-

den glatten Flächenteile begrenzt Der lange flache Zahn in Verbindung mit den Auflageflächen vermeidet Beschädigungen während der Montage und schafft dennoch eine hochwirksame Selbstsicherung auch unter hohen dynamischen äußeren Belastungen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Ausfflhrungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht von einem erfindungsgemäß aufgebauten Befestigungselement in Form von einer Hutmutter,

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

F i g. 3 eine geschnittene Ansicht längs der Schnittlinie IH-III in Fig.2,

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

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

F i g. 6 eine Draufsicht auf den Stempel nr,ch F; g. 5.

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 erstrekken, vgl. Fig. 1, 3 und 4. Die Kuppen oder Spitzen der Zähne 5 sowie die Zahnwurzeln liegen auf parallelen Ebenen senl'-echt zur Achse des Befestigungselementes. Die Breite der Zähne ist über die gesamte Länge gleich, und sämtliche Zähne 5 haben die gleiche Breite. Die Höhe, über die sich die Zähne 5 über die Auflagefläche 4 hinaus erstrecken, ist in F i g. 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 de/ Ausführung des Befestigungselemenies nach Fig. 1, 2, 3 und 4 umfaßt jede Gruppe fünf Zahn¹;, doch kann d\z Anzahl selbstverständlich höher oder geringer sein.

Erfindungsgemäß sind die Gruppen 6, 7 und 8 an Zähnen 5 ferner in gleichem Abstand voneinander längs des Umfanges der Auflagefläche 4 verteilt, in der erfindungsgemäß die drei Zahngruppen ausgebildet sind. Der Umfangswinkel α zwischen den Radien 9, 10 und 11, die parallel zu den Zähnen 5 durch die Gruppen 6,7 und 8 gelegt ist, beträgt jeweils 120°.

Der Pfeil 12 in F i g. 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 F i g. 1 bis 4 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, wobt) 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 F i g. 1 bis 4 gezeigt, mit Zähnen 5 versehen. Die Erfindung läßt sich jedoch ebenfalls bei anderen Schrauben oder anderen ähnlichen Befestigungselementen vorsehen.

Der Stempel zur Herstellung des Befestigungselementes ist in F i g. 5 und 6 gezeigt Der Stempel 13, von dem in F i g. 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 ersehen, deren Durchmesser im wesentlichen dem Außendurchmesser des Schraubgewindes im Befestigungselement 1 gemäß F i g. 1 bis 4 entspricht

Die Zähne 15 am Stempel 13 haben die gleiche Formgebung wie die Zähne 5 am Befestigungselement gefäß F i g. 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 F i g. 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 F i g. 1 bis 4 vorstehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Selbstsicherndes Befestigungselement, insbesondere Mutter, Bolzen, Schraube od. dgl, mit an der Auflagefläche des Befestigungselementes vorgesehenen geraden Zähnen, die in einer Vielzahl von getrennten Gruppen angeordnet sind und deren Höhe größer als der axiale Abstand zwischen der Auflagefläche und den Zahnwurzeln ist dadurch gekennzeichnet,

daß die Zähne (5) in jeder Gruppe (6,7,8) untereinander parallel liegen,

daß die Höhe der Zähne über ihre gesamte Länge gleichbleibend ist und

daß die Spitzen und Wurzeln der Zähne von allen Gruppen in jeweils einer gemeinsamen Radialebene liegen.

2. Befeji'gungselement nach Anspruch 1, wobei die äußert» Zähne von benachbarten Gruppen in Abstand voneinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß sich der längste Zahn (5') von jeder Gruppe tangential zum Außenkreis eines Schraubgewindes (3) in bzw. an dem Befestigungselement (1) erstreckt

3. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen (6, 7, 8) von Zähnen (5) in gleichem Abstand iängs des Umfanges der Auflagefläche (4) angeordnet sind.

4. Befestigungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei Gruppen (6,7,8) von Zähnen (5) vorgesehen sind, wobei der Winkelabstand (α) zwischen parallel zu den Zinnen durch die Gruppen gelegten Radien(9,iO, II) 120° beträgt