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Patent Searching and Data


Title:
RETAINING ELEMENT FOR BLOCKING SCREW ELEMENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/024253
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a retaining element for preventing screw elements such as screws and nuts from involuntary rotation comprising at least two annular locking washers (1, 2) which have an annular opening (14) and whose superimposed faces are provided with wedge surfaces (7) and each external face of said washers is provided with an indentation (5). The inventive retaining element is characterised in that at least one annular opening (14) comprises a rounding (6) or release (24).

Inventors:
Bauer, Robert (Siget in der Wart 95, A-7501, AT)
Application Number:
PCT/EP2004/009562
Publication Date:
March 17, 2005
Filing Date:
August 27, 2004
Export Citation:
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Assignee:
Bauer, Robert (Siget in der Wart 95, A-7501, AT)
International Classes:
F16B39/24; F16B39/282; F16B43/00; (IPC1-7): F16B39/24; F16B39/282; F16B43/00
Foreign References:
DE2413760A1
DE19742639A1
GB2087503A
Other References:
See also references of EP 1660780A1
Attorney, Agent or Firm:
Puchberger, Rolf (Reichsratsstrasse 13, Wien, A-1010, AT)
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Claims:
Patentansprüche
1. Sicherungselement zur Sicherung von Schraubenelementen wie Schrauben und Muttern gegen ungewolltes Losdrehen, bestehend aus mindestens zwei aufeinanderliegenden ring förmigen Sicherungsscheiben mit Ringloch, wobei die aufeinanderliegenden Flächen Keilflä chen aufweisen und an den Außenflächen jeweils eine Verzahnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ringloch (14) an der mit einer Verzahnung versehe nen Innenkante eine Abrundung (6) oder eine Freistellung (24) aufweist.
2. Sicherungselement, gegebenenfalls nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämme (8) der Keilflächen (7) in einer von der radialen Richtung abweichenden Orientierung verlaufen.
3. Sicherungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämme (8) der Keilflächen (7) eine VForm aufweisen.
4. Sicherungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämme (8) der Keilflächen (7) eine UForm aufweisen.
5. Sicherungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämme (8) der Keilflächen (7) eine SForm aufweisen.
6. Sicherungselement, gegebenenfalls nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, dass die Zähne der Verzahnung (5) in nichtradialer Richtung verlaufen.
7. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne der Verzahnung (5) eine Krümmung aufweisen.
8. Sicherungselement, gegebenenfalls nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sicherungsscheiben (1,2) mittels einer Hülse (16,21) miteinander ver bunden sind.
9. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (21) an der Innenseite des Ringlochs (14) angeordnet ist.
10. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (16) an der Außenseite der Sicherungsscheiben (1,2) angeordnet ist.
11. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse an der Innenseite des Ringloches (14) und eine weitere Hülse an der Außenseite der Sicherungsscheiben angeordnet sind.
12. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (16,21) Falze aufweist, die seitlich über oder in den Rand der Sicherungsscheiben (1,2) hineinragen.
13. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Falze ringförmig ausgeführt sind.
14. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Falze als Laschen (18) ausgeführt sind.
15. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Falze Ringsegmente (17) sind.
16. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse ein geschlitzter Ring ist.
17. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen der Hülse (16,21) und den Falzen eine Rundung undloder eine Fa se aufweist.
18. Sicherungselement nach einem der den Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen der Hülse und den Falzen rechtwinkelig ausgebildet ist.
19. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheiben eine Nut (22,23) zur Aufnahme der Falze aufweisen.
Description:
SICHERUNGSELEMENT ZUR SICHERUNG VON SCHRAUBENELEMENTEN Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherungselement zur Sicherung von Schraubenele- menten wie Schrauben und Muttern gegen ungewolltes Losdrehen, bestehend aus mindes- tens zwei aufeinanderliegenden ringförmigen Sicherungsscheiben mit Ringloch, wobei die aufeinanderliegenden Flächen Keilflächen aufweisen und an den Außenflächen jeweils eine Verzahnung vorgesehen ist.

Schraubensicherungen verschiedener Ausführungsformen sind schon seit langer Zeit be- kannt.

Wie unter anderem in der DE 1 129 779 zu sehen ist, beruht die Funktionsweise vieler sol- cher Schraubensicherungen auf dem Federprinzip. Ein Federelement wird durch ein Schrau- benelement gequetscht und hält somit die für die Selbsthemmung erforderliche Zugspan- nung desselben auf einem konstanten Niveau. Ein Nachteil dieser Art der Schraubensiche- rung ist, dass die verwendeten Materialien"kriechen", das heißt einer lang anhaltenden Be- lastung nachgeben und somit die Vorspannkraft sinkt. Weiters sind Sicherungselemente be- kannt, die die Unterkopfreibung erhöhen, wie Zahnscheiben.

Ein Sicherungselement, das den Anforderungen an eine Losdrehsicherung entspricht, ist in der EP 0 131 556, der US 4 538 313 oder der SE 425 684 beschrieben. Es besteht im we- sentlichen aus zwei gleichen aufeinanderliegenden ringförmigen Scheiben, welche auf den Deckflächen ein sägezahn-bzw. keilförmiges Profil aufweisen. Diese werden in der Ver- schraubung mitverspannt. Wenn das Schraubenelement angezogen wird, soll sich die Ver- zahnung in die Gegenauflage eindrücken. Bei einer Verdrehung des Schraubenelements wird auch eine der beiden Scheiben verdreht und es kommt durch die aufeinander gleiten- den Keilflächen zu einer Dehnung der Schraube und somit zu einer Erhöhung der Zugspan- nung. Für diesen Effekt essentiell ist, dass die Steigung der Keilflächen größer ist als die Steigung des Gewindes der dicksten Normschraube, die gerade noch durch das Loch des Rings passt. Solche Sicherungselemente werden als Keilsicherungsscheibenpaar bezeich- net. Ein Problem dieser bekannten Sicherungselemente liegt darin, dass die Reibungsdiffe- renz zwischen den Außenseiten (hoch) und den Innenflächen (niedrig) der Scheiben nicht sicher genug vorhanden ist.

Ein weiterer Nachteil tritt bei der mehrmaligen Verwendung solcher Schraubensicherungen auf. Die zwei Scheiben werden in der Praxis, wie in der SE 425684 ersichtlich, mittels Klebe- stellen miteinander verbunden. Diese lösen sich spätestens bei der ersten Verwendung, was dazu führt, dass die Scheiben lose sind und somit bei jeder weiteren Verwendung von Hand zusammengesetzt werden müssen. Noch ein Nachteil tritt bei der mehrmaligen Verwendung solcher Schraubensicherungen auf : Aufgrund der Relativbewegung der beiden Scheiben zueinander beim Lösen unter hoher Spannung erleiden die radial ausgeformten Grenzflä- chen der Keile (die Stege) eine starke Abnützung, was die Wiederverwendbarkeit stark ein- schränkt, da beim Zudrehen der Verbindung eine definierte Grenzfläche der Keile erforder- lich ist, um die Scheiben in die Endlage-entspricht der geringsten Dicke und der längsten verfügbaren"Wegstrecke"auf dem Keil-zu bringen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Sicherungen ist dadurch gegeben, dass besonders mit der Verwendung einer neuen Schraubennorm (DIN EN 24014) die Toleranz für den Über- gangsradius zwischen Schraubenkopf und Schraubenschaft größer geworden ist. Herkömm- liche Schraubensicherungen schneiden mit der Innenkante bzw. mit der Fase des Ringlochs in genau diesen Übergangsradius, wodurch eine Kerbe entsteht, die die Festigkeit der Schraube stark beeinträchtigt. Ist der Innendurchmesser jedoch sehr groß ausgeführt, um das Einkerben zu vermeiden, werden die Scheiben schlecht zentriert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Losdrehsicherung für Schrau- benelemente zu schaffen und dabei die Einfachheit der Anwendung sowie die Sicherheit zu steigern.

Die vorliegende Erfindung ist zum einen dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ring- loch an der mit einer Verzahnung versehenen Innenkante eine Abrundung oder eine Freistel- lung aufweist.

Weiters können die Kämme der Keilflächen in einer Ausführungsform in nicht-radialer Rich- tung verlaufen und/oder beispielsweise U-, S-, oder V-förmig ausgebildet sein.

Die Erfindung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne der Verzahnung in nicht- radialer Richtung verlaufen und/oder gekrümmt sind. Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass die Sicherungsscheiben mittels einer Hülse verbunden sind.

Diese Hülse verläuft je nach Ausführungsform innerhalb des Ringlochs oder/und außerhalb der Sicherungsscheiben und weist Falze auf, die seitlich über oder in den Rand der Siche- rungsscheiben hineinragen. Die oben genannten Falze können z. B. ring-, oder ringsegment- förmig ausgeführt sein. Die Hülse kann ein geschlitzter Ring sein.

Die erfindungsgemäße Schraubensicherung ist außerdem dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen der Hülse und den Falzen als Rundung, Fase oder rechter Winkel ausgeführt ist.

Weiters kann gemäß Erfindung in einer Ausführungsform jede Sicherungsscheibe eine Nut zur Aufnahme der Falze aufweisen. Gemäß Erfindung können alle zuvorgenannten und in den Zeichnungen dargestellten Merkmale sowohl alleine als auch in jeder Kombination von zwei oder mehr der Merkmalen verwirklicht sein.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Anordnung anhand der Zeichnungen näher be- schrieben.

Fig. 1 zeigt eine exemplarische Anordnung der Erfindung in Seitenansicht.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die Außenseite einer Sicherungsscheibe.

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Innenseite einer Sicherungsscheibe.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt der Sicherungsscheibe wobei der Ausschnitt x in nachfolgenden Figuren 5a, b, c und d dargestellt ist.

Fig. 6 zeigt eine Aufsicht auf eine Ausführungsform mit gekrümmten Zähnen.

Die Fig. 7 und 8 zeigen die Innenseiten eines Schraubensicherungspaars mit V-förmigen Zähnen der Keilflächen.

Fig. 9 zeigt eine von der Radialen mathematisch positiv abweichende Richtung der Zähne der Keilflächen.

Fig. 10 zeigt S-förmige Zähne.

Fig. 11 zeigt eine von der Radialen im mathematisch negativen Sinn abweichende Richtung der Zähne.

Fig. 12 zeigt eine U-Form der Zähne der Keilflächen.

Die Fig. 13 bis 16 zeigen mehrere exemplarische Ausführungen von Falzformen, die bei der vorliegenden Erfindung im Falle einer innenliegenden Hülse vorgesehen sind.

Die Fig. 17 bis 20 zeigen mehrere exemplarische Ausführungen von Falzformen, die bei der vorliegenden Erfindung im Falle einer außenliegenden Hülse vorgesehen sind.

Die Fig. 21 bis 23 zeigen jeweils einen Schnitt durch ein Sicherungsscheibenpaar sowie eine Seitenansicht der dazugehörigen innenliegenden Hülse.

Die Fig. 24 bis 26 zeigen jeweils einen Schnitt durch ein Sicherungsscheibenpaar sowie eine Seitenansicht der dazugehörigen außenliegenden Hülse.

Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Sicherungselement, bestehend aus einer oberen Scheibe 1 und einer unteren Scheibe 2, durch das ein Schraubelement 10 durchgesteckt ist, welches mit seinem Schraubenschaft 13 in das Klemmelement 11 eingeschraubt ist. Das Siche- rungselement ist somit zwischen dem Schraubenkopf 12 und dem Klemmelement 11 einge- klemmt und durch den Schraubenschaft 13 zentriert. Beim Festschrauben des Schrauben- elements 10 prägen sich die Verzahnungen 5 in den Schraubenkopf 12 sowie in das Klemmelement 11 ein und es kommt zu einem Formschluss. Beim Aufdrehen der Schraube bewegt sich nun die obere Scheibe 1 mit dem Schraubenkopf 12 mit, wobei die untere Scheibe 2 am Klemmelement 11 haftet. Diese Relativbewegung bewirkt ein Gleiten der Keil- flächen 7 aufeinander wobei der Dickenzuwachs des Scheibenpaares größer als der verfüg- bare Weg aufgrund der Gewindesteigung ist und somit eine Dehnung der Schraube 10 er- folgt, wodurch die Vorspannung in der Schraubenverbindung unmittelbar ansteigt. Dadurch ist die Sicherung gegen das Losdrehen der Schraubenverbindung sehr effektiv. In gleicher Weise kann das Sicherungselement auch bei der Mutter angeordnet werden.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die Außenseite 3 einer Scheibe mit der Verzahnung 5 sowie der erfindungsgemäßen Abrundung 6 oder Freistellung 24 (siehe Fig. 5a und d). Diese erfin- dungsgemäße Abrundung 6 oder Freistellung verhindert das Einschneiden der Kante oder Fase des Ringlochs 14 in den Übergang des Schraubenschafts 13 zum Schraubenkopf 12 und ermöglicht somit eine enge Führung und damit gute Zentrierung der Scheiben.

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Innenseite 4 einer Scheibe mit den Keilflächen 7 und den Kämmen 8 der Keilflächen.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Scheibe. Zur Vereinfachung wurde auf die Darstellung der Verzahnung sowie der Keilflächen verzichtet. Zu sehen ist die Schnittfläche, die von der Mantelfläche 9, dem Ringloch 14, der Innenseite 4 und der Außen- seite 3 begrenzt ist. Weiters ist die Abrundung 6 zu sehen, die im Ausschnitt X in Fig. 5a) vergrößert dargestellt ist. Diese Abrundung 6 der Kante des Ringloches 14 am Übergang von der Außenseite 3 zur zylindrischen Fläche des Ringloches 14 bringt den Vorteil, dass das Schraubenelement 10 auch dann nicht beschädigt wird, wenn der Übergang des Schraubenschaftes 13 in den Schraubenkopf 12 nicht sauber oder mit zu großem Radius ausgebildet ist. Die in Fig. 4 und 5 gezeigte Abrundung 6 ist so ausgebildet, dass im Ring- loch 14 eine Stützflanke 20 stehen bleibt, die ein Eingreifen oder Einschneiden in das Ge- winde des Schraubenelements verhindert. Es kann aber auch ein größerer Radius Verwen- dung finden, sodass etwa das Ringloch über seine gesamte Höhe abgerundet ist. Die Fig.

5b) und 5c) zeigen den Ausschnitt X mit anderer Ausbildung der Kante des Ringloches, näm- lich in b) als scharfe Kante und in c) mit 45° Abfasung. Fig. 5d) zeigt die Ausbildung der Kan- te mit der Freistellung 24, die die gleiche Wirkung wie die Abrundung 6 hervorrufen kann.

Fig. 6 zeigt eine Aufsicht auf eine Ausführungsform der Außenseite 3 einer Scheibe, wobei die Zähne 15 der Verzahnung 5 eine Krümmung aufweisen und von der radialen Richtung abweichen. Dies bewirkt geometrisch eine Verlängerung der Zähne und somit mechanisch eine bessere Verteilung der Kräfte und weniger Abnutzung. Die Abweichung von der radialen Richtung kann auch unabhängig von der Form der Zähne vorgesehen sein.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigt eine Aufsicht auf die Keilflächen 7 eines Sicherungsscheibenpaars, in der die Kämme der Keilflächen 8 V-förmig ausgebildet sind. Das Keilprofil der in der Fig. 7 dargestellten oberen Scheibe 1 ist das geometrische Negativ der in Fig. 8 dargestellten unte- ren Scheibe 2.

Die Fig. 9 bis 12 stellen schematisch (und gerade gebogen) weitere Ausführungsformen der Kämme 8 der Keilflächen dar. Der Zweck der verschiedenen Kammformen ist einerseits eine Verlängerung der Kämme zur besseren Druckverteilung sowie die Selbstzentrierung der Scheiben, die bei gegenseitiger Verdrehung stattfindet.

Ein Sicherungsscheibenpaar, bei dem die Kämme der Keilflächen 8 nicht in radialer Richtung verlaufen und/oder U-, S-, oder V-förmig ausgebildet sind, besteht aus zwei nicht identen Scheiben. Für diese, aber auch alle anderen Ausführungsformen mit gleichen Scheiben ist eine Verbindung der Paare zum Zweck des einfacheren bzw. schnelleren Einbaus vorteilhaft.

Die Verbindung soll jedoch eine freie rotatorische Relativbewegung der Scheiben ermögli- chen, sodass die Verbindung auch nach erstmaliger Verwendung bestehen bleibt. Dies wird erfindungsgemäß durch Hülsen 16 oder 21 ermöglicht, wie sie in den nachfolgenden Figuren dargestellt sind. Die Höhe der Hülse ist bevorzugt kleiner als die Dicke der Scheiben in mon- tiertem Zustand, sodass sie nicht beim Einprägen der Verzahnung stört. Andererseits müs- sen die Scheiben und die Hülse so abgestimmt sein, dass genügend Spiel vorhanden ist, damit das Dickerwerden des Scheibenpaares beim Lösen, wenn man durch Einwirkung von außen (z. B. mit dem Schraubenschlüssel) die Scheiben gegeneinander verdreht, die Hülse nicht zerstört.

Die Fig. 13 bis 16 zeigen, wie oben schon erwähnt, mehrere exemplarische Ausführungen von Hülsen mit Falzformen, die bei der vorliegenden Erfindung im Falle einer außenliegen- den Hülse vorgesehen sind. Diese Hülse 16 umgibt somit das Keilsicherungsscheibenpaar von außen. Nach innen ragende Falze überragen beide Flachseiten des Sicherungsschei- benpaars und verhindern somit auch bei mehrmaliger Verwendung eine Trennung der Scheiben. Hierbei ist die Hülse in Fig. 13 mit ringförmigem Falz ausgeführt, in Fig. 14 besteht sie aus vier Ringsegmenten 17, in Fig. 15 ist sie auf drei Laschen 18 reduziert und in Fig. 16 besteht sie aus einem geschlitzten Ring 19 wobei die Hülse somit an einer Stelle geschlitzt ist. Die Anzahl der Ringsegmente oder Laschen kann selbstverständlich auch verschieden von der dargestellten Zahl sein.

Die Fig. 17 bis 20 zeigen ebenfalls mehrere exemplarische Ausführungen von Hülsen 21, die jedoch innenliegend sind und somit im Ringloch 14 sitzen. Analog zu den Fig. 14 bis 16 kön- nen auch hier Ringsegmente 17 oder Laschen 18 oder ein geschlitzter Ring 19 vorgesehen sein.

Diese Ausführungen mit geschlitztem Ring bieten den Vorteil, dass der geschlitzte Ring durch Zusammendrücken oder Auseinanderspreizen leicht an den Sicherungsscheiben mon- tiert werden kann.

Die Fig. 21 bis 23 zeigen jeweils einen Schnitt durch ein Sicherungsscheibenpaar sowie eine Seitenansicht der dazugehörigen innenliegenden Hülse mit Varianten im Querschnitt.

In Fig. 21 ist der Übergang zwischen der Hülse 21 und den Falzen abgerundet und gemäß Fig. 22 fasenförmig. Gemäß Fig. 23. ist der Übergang zwischen Hülse und Falz rechtwinkelig ausgebildet und der Falz greift in die Nut 22 ein. Alle zuvor genannten vorteilhaften Merkma- le können sowohl gemeinsam als auch unabhängig voneinander vorgesehen sein. Auch bei den Ausführungen nach den Fig. 24 bis 26 kann an den Innenkanten des Ringloches 14 die Abrundung 6 oder eine Freistellung 24 oder eine Abfasung vorgesehen sein. Die verschie- denen Ausformungen der Keilflächen und Verzahnung können mit allen Varianten von Hül- sen kombiniert werden.

Die Fig. 24 bis 26 zeigen jeweils einen Schnitt durch ein Sicherungsscheibenpaar sowie eine Seitenansicht der dazugehörigen außenliegenden Hülse mit Varianten im Querschnitt analog den Fig. 21 bis 23.




 
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