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WO2022152903A1 - Sicherungsscheibe und verfahren zu dessen herstellung sowie schraubverbindung mit einer solchen sicherungsscheibe - Google Patents

Sicherungsscheibe und verfahren zu dessen herstellung sowie schraubverbindung mit einer solchen sicherungsscheibe Download PDF

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WO2022152903A1
WO2022152903A1 PCT/EP2022/050892 EP2022050892W WO2022152903A1 WO 2022152903 A1 WO2022152903 A1 WO 2022152903A1 EP 2022050892 W EP2022050892 W EP 2022050892W WO 2022152903 A1 WO2022152903 A1 WO 2022152903A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
washer
screw
component
locking washer
screw part
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/050892
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Seyboldt
Humberto DO LAGO E PRETTI
Original Assignee
Adolf Schnorr Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Adolf Schnorr Gmbh & Co. Kg filed Critical Adolf Schnorr Gmbh & Co. Kg
Priority to KR1020237021380A priority Critical patent/KR20230133279A/ko
Priority to MX2023008194A priority patent/MX2023008194A/es
Priority to CN202280010377.8A priority patent/CN116724176A/zh
Priority to US18/261,546 priority patent/US20240102506A1/en
Priority to EP22700941.2A priority patent/EP4278104A1/de
Publication of WO2022152903A1 publication Critical patent/WO2022152903A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00—Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/22—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening
    • F16B39/24—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening by means of washers, spring washers, or resilient plates that lock against the object
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/24—Making other particular articles nuts or like thread-engaging members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B43/00—Washers or equivalent devices; Other devices for supporting bolt-heads or nuts
    • F16B43/02—Washers or equivalent devices; Other devices for supporting bolt-heads or nuts with special provisions for engaging surfaces which are not perpendicular to a bolt axis or do not surround the bolt

Definitions

  • the invention relates to a lock washer for a screw connection between a screw part and a component and a method for producing such a lock washer. Furthermore, the invention relates to a screw connection in which a lock washer is provided between a screw part and a component.
  • Lock washers in particular toothed lock washers, are known from DE 44 25 837 A1.
  • Such a locking washer comprises an annular washer body which is delimited by an outer edge and an inner edge running concentrically thereto.
  • a receiving bore is provided in the disc body, which is delimited by the inner edge, in order to receive a screw part.
  • This disk body comprises an upper and lower ring surface, which has teeth continuously on the upper and lower ring surface.
  • This lock washer is arched like a disk spring, that is, set up. In the unstressed state, an outer peripheral edge of the locking washer rests on a component and an inner peripheral edge rests on a screw head to form a screw connection.
  • the invention is based on the object of proposing a lock washer and a method for its production as well as a screw connection, so that a sufficient positive and non-positive connection between the lock washer and a component and between a screw part with a countersunk head and the component is made possible with the interposition of the lock washer .
  • a lock washer for a screw connection in which an annular screw body is set up at an angle ⁇ of greater than or equal to 20° with respect to a plane formed by a circumferential front edge of the circumferential outer edge of the disc body.
  • Such a design of the locking washer in which an upper annular surface assumes an angle ⁇ of equal to or greater than 20° with respect to a peripheral outer edge, also allows a screw part with a countersunk head, in particular countersunk screws, to be driven and screwed into a countersink of a bore in the component be positively secured.
  • This arrangement of the lock washer can, after the countersunk screw has been fastened, rest against both a conical outer circumference of the countersunk head and the countersink in the bore, in order to enable this backup.
  • the ring-shaped washer body is at an angle ⁇ of 20° to 45°, preferably between 25° and 45°, in particular between 30° and 45°, relative to a plane formed by the circumferential end edge of the circumferential outer edge of the washer body. set up. This represents a preferred range for a variety of applications.
  • this angle ⁇ for setting up the ring-shaped washer body is in a range of greater than 25°, preferably greater than 30°, in particular greater than 45°.
  • Such lock washers are preferably made of spring steel, tempered spring steel, stainless steel, a non-ferrous metal alloy or a plastic.
  • the object on which the invention is based is also achieved by a method for producing a locking washer, in which a pilot hole is punched in a flat strip or a flat strip-like material, in which a cup is stamped or deep-drawn using a stamping die and a stamping counter-stamp, the inclined Circumferential surface is wider than the ring-shaped disc body of the finished locking washer and in which teeth are introduced into the inclined circumferential surface of the upper and lower ring surface, in which the embossing stamp forms the circumferential surface at an angle ⁇ with respect to a plane of the strip-shaped material at an angle ⁇ of equal to or greater than 20° is inclined, in which the pre-hole introduced into the strip material and arranged on the bottom of the cup is punched to a final size with at least one further punch and in which an outer edge of the cup is punched to the final size with a third punch and the finished safe ing disc is led out of the strip material.
  • an embossing stamp can be used to carry out the method, the angle ⁇ of which, starting from the plane of the strip-shaped material, is between 20° and 45°, preferably between 25° and 45°, in particular between 30° and 45° or alternatively greater than 25° °, preferably greater than 30°, in particular greater than 45°.
  • the object on which the invention is based is also achieved by a screw connection of at least one component and a screw partner, which are connected to a screw part, and the screw part is designed with a countersunk head and with a locking washer positioned between the screw part and the component, in which the Lock washer is formed according to one of the embodiments described above.
  • the Lock washer With such a locking washer with an erected ring-shaped disc body at an angle ⁇ of equal to or greater than 20° with respect to the plane formed by the peripheral outer edge, the locking washer is in full contact with a countersunk head in a countersink in the component and the countersunk head preferably closes flush with the surface of the component.
  • the locking washer can allow positive locking due to its toothing and the erected geometry and non-positive locking due to its shape and/or its spring action.
  • the countersunk head of the screw part preferably has a conical outer circumference, which preferably comprises a cone of 90°.
  • the component is preferably designed with a conical countersink starting from a surface of the component to the through hole in the component, in which the distance between the surface of the component and the start of the through hole has a total depth t, which consists of a "t 1 value “ and a value “ ⁇ t 1 ”.
  • the value " ⁇ t 1 " corresponds to the sheet thickness of the lock washer cos (45°).
  • the “t 1 value” corresponds to the value for countersinks according to DIN EN ISO 15065 or DIN 74. This dimensioning of the countersink means that one face of the screw part is flush with the surface of the component after the screw part has been fully tightened with the countersunk head.
  • an upper end edge of the outer edge of the upper ring surface rests against the countersink and an inner edge of the outer ring surface is raised relative to the countersink.
  • a front edge of the outer circumference, which adjoins the inner ring surface, rests against the conical outer circumference of the countersunk head of the screw part and an inner edge rests against the inner one Ring surface is lifted off the conical outer circumference.
  • the locking washer rests over its entire surface with its lower annular surface on the countersunk head and with the upper annular surface completely against the countersink in the component and preferably an end face of the countersunk head or screw part is flush with the surface of the component.
  • Figure 1 is a schematic view of an underside of a lock washer
  • FIG. 1 is a schematic side view of the lock washer according to Figure 1
  • FIG. 3 shows a schematic view from above of the locking washer according to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of the locking washer according to FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a schematic side view of a first work step for producing the locking washer according to FIG. 1,
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a further work step
  • FIG. 7 shows a schematic side view of a further subsequent work step
  • FIG. 8 shows a schematic side view of a final work step for producing the locking washer according to FIG. 1,
  • FIG. 9 shows a schematic sectional view of a screw connection in a first connection phase
  • FIG. 10 shows a schematic sectional view of a screw connection according to an alternative embodiment to FIG. 9 in a first connection phase
  • FIG. 11 shows a schematic sectional view of a tightened screw connection.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a lock washer 11 from below.
  • Figure 2 shows a schematic side view of the lock washer 11.
  • Figure 3 shows a schematic view from above, and
  • Figure 4 shows a schematic sectional view along the line A-A in Figure 1.
  • This lock washer 11 includes a disc body 12 which is disc-shaped or ring-shaped.
  • This disk-shaped or ring-shaped disk body 12 is erected.
  • This disk body 12 includes a lower ring surface 14, which is shown in FIG. 1, and an upper ring surface 16, which is shown in FIG.
  • the upper and lower annular surfaces 14, 16 are each delimited by a circumferential outer edge 17 and a preferably concentric inner edge 18.
  • the inner edge 18 delimits a receiving bore 19 which is provided for inserting a screw part 21 (FIG. 11).
  • On the lower annular surface 14 and on the upper annular surface 16 a toothing 23 is provided which extends over the full circumference. Furthermore, the toothing 23 extends over the entire width of the lower and upper annular surface 14, 16, from the inner edge 18 to the outer edge 17.
  • a flat area can be provided adjacent to the outer edge 17 so that the teeth adjacent to the outer edge 17 are flattened in this area.
  • the toothing 23 on the bottom and the top is preferably designed as a helical toothing. Such a toothing 23 can be produced by embossing.
  • the securing disk 11 according to FIGS. 1 to 4 preferably has a disk body 12 that is set up. This is evident from the sectional view according to FIG.
  • the disk body 12 is designed in the manner of a disk spring.
  • An inner edge 18 of the disk body 12 is designed to be higher than an outer edge 17 . As a result, this lock washer 11 can generate a prestressing force acting on a screw connection.
  • the ring-shaped washer body 12 is aligned or set up at an angle of equal to or greater than 20° with respect to a circumferential end edge 20 on the outer edge 17.
  • This disk body 12 corresponds to a shell of a truncated cone.
  • This front edge 20 on the outer edge 17 lies in a plane 25.
  • the ring-shaped disc body 12 is inclined or set up relative to this plane 25 at an angle of equal to or greater than 20°. Viewed from an underside of the locking washer 11 there is a cup-shaped indentation.
  • the locking washer 11 has a truncated cone-shaped contour, in which the inclination of the conical peripheral surface or the upper annular surface 16 of the disk body 12 relative to the plane 25, which is formed by the peripheral front edge 20, encloses an angle of 20° or more .
  • the peripheral outer edge 17 can also be formed at right angles to the plane 25 .
  • the circumferential outer edge 17 is formed by a circumferential front edge 20 lying in the plane 25 and is delimited by a further or second front edge 22 arranged at a distance therefrom.
  • the first and second end edges 20, 22 lie in a plane perpendicular to plane 25.
  • This lock washer 11 can be made of steel, spring steel, corrosion-resistant steel, a light metal alloy or plastic.
  • this locking washer 11 with an annular disc body 12 set up opposite a peripheral front edge 20 of the outer edge 17 at an angle ⁇ of equal to or greater than 20°, it is preferably produced according to the work steps described below.
  • the lower and upper ring surfaces 14 , 16 are aligned parallel to one another or tapered towards the inner edge 18 .
  • the disk body 12 has a longitudinal axis 30 as seen in cross section and the lower and upper annular surfaces 14, 16 are aligned parallel or conically thereto.
  • the longitudinal axis 30 is designed as a straight line.
  • the disk body 12 is not curved along its longitudinal axis 30 or is configured without any curvature.
  • a first work step is shown in FIG.
  • a band-shaped material 41 is provided as a strip, for example.
  • This strip-shaped material 41 is fed to a first punching tool 42 .
  • a preliminary hole 44 is formed by a punch 43 of the first punching tool 42 , the circumference of which is equal to or smaller than the circumference of the inner edge 18 of the finished locking washer 11 .
  • the pre-punched strip-shaped material 41 is then fed to a first embossing tool 46 for a subsequent work step according to FIG.
  • This embossing tool 46 has an embossing stamp 47 and a counter-stamp 48 designed in the shape of a cup.
  • the edge area extending around the preliminary hole 44 is shaped as a cup 49 .
  • the teeth 23 are introduced onto the upper side and the underside of the strip-shaped material 31 .
  • the locking washer 11 is finished with a third stamping tool 54 .
  • the outer edge 17 is cut by a punch 55 and the locking washer 24 is ejected downwards by a punch die 56 .
  • FIG. 9 shows a schematic sectional view of a screw connection 31 to be formed in a first connection phase.
  • the locking washer 11 is positioned at an angle of between 20° and 45°.
  • the screw connection 31 is formed by a component 32 and a screw partner 33 to be connected thereto, the screw part 21 being fixed to the component 32 with the interposition of the locking washer 11 .
  • the locking washer 11 is positioned with the screw part 21 to the through hole 36 of the component 32 and inserted, so that a thread 35 of the screw part 21 can then act on the screw partner 33 .
  • a second front edge 22 of the outer edge 17 of the ring-shaped disc body 12 rests against a countersink 38 in the component 32 .
  • An inner edge 18 of the ring-shaped disk body 12 is raised relative to the countersink 38 .
  • This inner edge 18 can bear against a peripheral surface 39 of the countersunk head 34 .
  • the disk body 12 is pressed open.
  • the peripheral surface 39 of the countersunk head 34 presses the inner edge 18 of the disk body 12 against the countersink 38 of the component 32. This causes the lower or inner annular surface 14 to grip with the peripheral surface 39 of the countersunk head 34 and/or the upper or outer annular surface to grip 16 with the countersink 38 of the component 32 allows.
  • FIG. 10 shows an alternative embodiment to FIG.
  • the locking washer 11 is set up at an angle ⁇ of greater than or equal to 45°.
  • the locking washer 11 rests with a peripheral front edge 20 of the outer edge 17 on the peripheral surface 39 of the countersunk head 34 .
  • An outer end edge of the inner edge 18 of the locking washer 11 can bear against the countersink 38 .
  • the outer edge 17 of the disc body 12 is pressed on.
  • the depth of countersinking 38 in component 32 is designed in this screw connection 31 in such a way that, for example, the “t 1 value” known from DIN EN ISO 15065 is increased by the value “ ⁇ t 1 ”.
  • the value " ⁇ t 1 " results from the thickness of the ring-shaped disc body/cos (45°).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bolts, Nuts, And Washers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherungsscheibe für eine Schraubverbindung (31) und ein Verfahren zu deren Herstellung sowie eine Schraubverbindung (31) zwischen zumindest einem Bauteil (32) und einem Schraubpartner (33), die durch ein Schraubteil (21) miteinander verbindbar sind, mit einem ringförmigen Scheibenkörper (12), der durch einen umlaufenden Außenrand (17) und einen Innenrand (18) begrenzt ist, mit einer durch den Innenrand (18) begrenzten Aufnahmebohrung (19), in die das Schraubteil (21) einsetzbar ist, mit einer am ringförmigen Scheibenkörper (12) vorgesehenen oberen Ringfläche (16) und unteren Ringfläche (14), und mit einer an der unteren Ringfläche (14) und der oberen Ringfläche (16) vorgesehenen Verzahnung (23), welche sich über die Breite der jeweiligen Ringfläche (14, 16) und vollumfänglich erstreckt, wobei der ringförmige Scheibenkörper (12) gegenüber einer durch eine umlaufende Stirnkante (20) des umlaufenden Außenrandes (17) gebildeten Ebene (25) in einem Winkel (α) gleich oder größer 20° aufgestellt ist.

Description

Sicherungsscheibe und Verfahren zu dessen Herstellung
sowie Schraubverbindung mit einer solchen Sicherungsscheibe
Die Erfindung betrifft eine Sicherungsscheibe für eine Schraubverbindung zwischen einem Schraubteil und einem Bauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Sicherungsscheibe. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Schraubverbindung, bei welcher zwischen einem Schraubteil und einem Bauteil eine Sicherungsscheibe vorgesehen ist.
Aus der DE 44 25 837 A1 sind Sicherungsscheiben, insbesondere gezahnte Sicherungsscheiben, bekannt. Eine solche Sicherungsscheibe umfasst einen ringförmigen Scheibenkörper, der durch einen Außenrand und einen konzentrisch dazu verlaufenden Innenrand begrenzt ist. In dem Scheibenkörper ist eine Aufnahmebohrung vorgesehen, die durch den Innenrand begrenzt ist, um ein Schraubteil aufzunehmen. Dieser Scheibenkörper umfasst eine obere und untere Ringfläche, die jeweils an der oberen und unteren Ringfläche durchgängig eine Verzahnung aufweist. Diese Sicherungsscheibe ist tellerfederartig gewölbt, das heißt, aufgestellt. Ein äußerer umlaufender Rand der Sicherungsscheibe liegt im ungespannten Zustand an einem Bauteil auf und ein innerer umlaufender Rand liegt zur Bildung einer Schraubverbindung an einem Schraubenkopf an.
Die Anforderungen an solche Schraubverbindungen steigen an und fordern auch eine Sicherung einer Schraubverbindung beim Einsatz von Senkkopfschrauben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungsscheibe sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung als auch eine Schraubverbindung vorzuschlagen, sodass ein hinreichender Form- und Kraftschluss zwischen der Sicherungsscheibe und einem Bauteil sowie zwischen einem Schraubteil mit einem Senkkopf und dem Bauteil unter Zwischenschaltung der Sicherungsscheibe ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Sicherungsscheibe für eine Schraubverbindung gelöst, bei welcher ein ringförmiger Schraubenkörper gegenüber einer durch eine umlaufende Stirnkante des umlaufenden Außenrandes des Scheibenkörpers gebildeten Ebene um einen Winkel α von gleich oder größer 20° aufgestellt ist. Durch eine solche Ausgestaltung der Sicherungsscheibe, bei welcher eine obere Ringfläche gegenüber einem umlaufenden Außenrand einen Winkel α von gleich oder größer als 20° einnimmt, kann auch ein Schraubteil mit einem Senkkopf, insbesondere Senkkopfschrauben, in einer Ansenkung einer Bohrung in dem Bauteil kraft- und formschlüssig gesichert werden. Durch diese Aufstellung der Sicherungsscheibe kann nach dem Befestigen der Senkkopfschraube die Sicherungsscheibe sowohl an einem konischen Außenumfang des Senkkopfes anliegen als auch an der Ansenkung in der Bohrung, um diese Sicherung zu ermöglichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Sicherungsscheibe ist der ringförmige Scheibenkörper gegenüber einer durch die umlaufende Stirnkante des umlaufenden Außenrandes des Scheibenkörpers gebildeten Ebene in einem Winkel α von 20° bis 45°, vorzugsweise zwischen 25° bis 45°, insbesondere zwischen 30° bis 45°, aufgestellt. Dies stellt einen bevorzugten Bereich für eine Vielzahl von Anwendungen dar.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Sicherungsscheibe liegt dieser Winkel α zur Aufstellung des ringförmigen Scheibenkörpers in einem Bereich von größer 25°, vorzugsweise größer 30°, insbesondere größer 45°. Dadurch kann beim Festziehen beziehungsweise Verspannen des Schraubteils mit einem weiteren Schraub- oder Spannpartner bereits zu Beginn ein Formschluss aufgebaut werden.
Solche Sicherungsscheiben gemäß einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen bestehen bevorzugt aus einem Federstahl, einem vergüteten Federstahl, Edelstahl, einer nicht-eisenmetallischen Legierung oder einem Kunststoff.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Herstellung einer Sicherungsscheibe gelöst, bei dem in einem ebenen Streifen beziehungsweise einem ebenen bandförmigen Material ein Vorloch gestanzt wird, bei dem mit einem Prägestempel und einem Prägegegenstempel ein Napf geprägt oder tiefgezogen wird, dessen geneigte Umfangsfläche breiter als der ringförmige Scheibenkörper der fertiggestellten Sicherungsscheibe ist und bei dem in die geneigte Umfangsfläche der oberen und unteren Ringfläche eine Verzahnung eingebracht wird, bei dem durch den Prägestempel die Umfangsfläche gegenüber einer Ebene des bandförmigen Materials in einem Winkel α von gleich oder größer 20° geneigt wird, bei dem mit zumindest einem weiteren Stanzstempel das in das Bandmaterial eingebrachte und am Boden des Napfes angeordnete Vorloch auf ein Endmaß gestanzt wird und bei dem mit einem dritten Stanzstempel ein Außenrand des Napfes auf Endmaß gestanzt und die fertiggestellte Sicherungsscheibe aus dem Bandmaterial herausgeführt wird. Durch die Einbringung eines Vorloches vor der Einbringung des Napfes mit einer aufgestellten Umfangsfläche gegenüber der Ebene des bandförmigen Materials in einem Winkel von gleich oder größer 20° wird bei der Einbringung der Prägung ein Fließen des Materials am Innenrand des Napfes ermöglicht, sodass eine Rissbildung vermieden werden kann. Durch diese Reihenfolge der Arbeitsschritte zur Herstellung der Sicherungsscheibe können aufgestellte Sicherungsscheiben hergestellt werden, bei denen der ringförmige Scheibenkörper gegenüber einem umlaufenden Außenrand in einem Winkel α gleich oder größer 20° aufgestellt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann zur Durchführung des Verfahrens ein Prägestempel eingesetzt werden, dessen Winkel α ausgehend von der Ebene des bandförmigen Materials zwischen 20° bis 45°, vorzugsweise zwischen 25° bis 45°, insbesondere zwischen 30° bis 45° oder alternativ größer 25°, vorzugsweise größer 30°, insbesondere größer 45° ausgebildet ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Schraubverbindung von zumindest einem Bauteil und einem Schraubpartner, die mit einem Schraubteil verbunden sind, und das Schraubteil mit einem Senkkopf ausgebildet ist sowie mit einer zwischen dem Schraubteil und dem Bauteil positionierten Sicherungsscheibe gelöst, bei der die Sicherungsscheibe nach einem der vorbeschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Durch eine solche Sicherungsscheibe mit einem aufgestellten ringförmigen Scheibenkörper gegenüber der durch den umlaufenden Außenrand gebildeten Ebene in einem Winkel α von gleich oder größer 20° liegt die Sicherungsscheibe bei einer Verschraubung eines Senkkopfes in einer Ansenkung im Bauteil vollflächig an und der Senkkopf schließt vorzugsweise bündig mit der Oberfläche des Bauteils ab. Die Sicherungsscheibe kann durch ihre Verzahnung und die aufgestellte Geometrie eine formschlüssige Sicherung und durch ihre Form und/oder ihre Federwirkung eine kraftschlüssige Sicherung ermöglichen.
Bevorzugt weist der Senkkopf des Schraubteils einen konischen Außenumfang auf, der vorzugsweise einen Konus von 90° umfasst.
Des Weiteren ist bevorzugt das Bauteil mit einer konischen Ansenkung ausgehend von einer Oberfläche des Bauteils bis zum Durchgangsloch im Bauteil ausgebildet, bei welchem der Abstand zwischen der Oberfläche des Bauteils sowie dem Beginn der Durchgangsbohrung eine Gesamttiefe t aufweist, die aus einem „t1-Wert“ und einem Wert „δt1“ gebildet wird. Der Wert „δt1“ entspricht der Blechdicke der Sicherungsscheibe cos (45°). Der „t1-Wert“ entspricht dem Wert für Senkungen nach der DIN EN ISO 15065 beziehungsweise DIN 74. Durch diese Bemessung der Ansenkung liegt nach dem vollständigen Anziehen des Schraubteils mit dem Senkkopf eine Stirnseite des Schraubteils bündig mit der Oberfläche des Bauteils an.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass in einer ersten Verbindungsphase nach dem Einsetzen der Sicherungsscheibe und des Schraubteils in die Durchgangsbohrung im Bauteil einer oberen Stirnkante des Außenrand der oberen Ringfläche an der Ansenkung anliegt und ein Innenrand der äußeren Ringfläche gegenüber der Ansenkung angehoben ist. Dadurch wird in einer ersten Verbindungsphase am Außenrand der oberen Ringfläche eine Krafteinleitung ermöglicht. Insbesondere ist dadurch eine linienförmige Krafteinleitung gegeben.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einer ersten Verbindungsphase nach dem Einsetzen der Sicherungsscheibe und des Schraubteils in die Durchgangsbohrung im Bauteil eine Stirnkante des Außenumfangs, die an die innere Ringfläche angrenzt, am konischen Außenumfang des Senkkopfes des Schraubteils anliegt und ein Innenrand der inneren Ringfläche gegenüber des konischen Außenumfangs abgehoben ist. Bei einer solchen Ausgangsposition ist eine ringförmige Krafteinleitung beim Anziehen des Schraubteils zwischen der Sicherungsscheibe und der Ansenkung im Bauteil gegeben.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sicherungsscheibe nach dem Anziehen des Schraubteils vollflächig mit deren unteren Ringfläche an dem Senkkopf und mit der oberen Ringfläche vollständig an der Ansenkung im Bauteil anliegt und vorzugsweise eine Stirnfläche des Senkkopfes beziehungsweise Schraubteils bündig mit der Oberfläche des Bauteils ist.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht auf eine Unterseite einer Sicherungsscheibe,
Figur 2 eine schematische Seitenansicht der Sicherungsscheibe gemäß Figur 1,
Figur 3 eine schematische Ansicht von oben auf die Sicherungsscheibe gemäß Figur 1,
Figur 4 eine schematische Schnittansicht der Sicherungsscheibe gemäß Figur 1,
Figur 5 eine schematische Seitenansicht eines ersten Arbeitsschrittes zur Herstellung der Sicherungsscheibe gemäß Figur 1,
Figur 6 eine schematische Seitenansicht eines weiteren Arbeitsschrittes,
Figur 7 eine schematische Seitenansicht eines weiteren nachfolgenden Arbeitsschrittes,
Figur 8 eine schematische Seitenansicht eines letzten Arbeitsschrittes zur Herstellung der Sicherungsscheibe gemäß Figur 1,
Figur 9 eine schematische Schnittansicht einer Schraubverbindung in einer ersten Verbindungsphase,
Figur 10 eine schematische Schnittansicht einer Schraubverbindung gemäß einer alternativen Ausführungsform zu Figur 9 in einer ersten Verbindungsphase, und
Figur 11 eine schematische Schnittansicht einer angezogenen Schraubverbindung.
In Figur 1 ist eine schematische Ansicht von unten auf eine Sicherungsscheibe 11 dargestellt. Figur 2 zeigt eine schematische Seitenansicht der Sicherungsscheibe 11. In Figur 3 ist eine schematische Ansicht von oben dargestellt, und Figur 4 zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A in Figur 1.
Diese Sicherungsscheibe 11 umfasst einen Scheibenkörper 12, der scheibenförmig oder ringförmig ausgebildet ist. Dieser scheibenförmige oder ringförmige Scheibenkörper 12 ist aufgestellt. Dieser Scheibenkörper 12 umfasst eine untere Ringfläche 14, welche in Figur 1 dargestellt ist sowie eine obere Ringfläche 16, welche in Figur 2 dargestellt ist. Die obere und untere Ringfläche 14, 16 sind jeweils durch einen umlaufenden Außenrand 17 und einen vorzugsweise konzentrischen Innenrand 18 begrenzt. Der Innenrand 18 begrenzt eine Aufnahmebohrung 19, welche zum Einsetzen eines Schraubteils 21 (Figur 11) vorgesehen ist. An der unteren Ringfläche 14 und an der oberen Ringfläche 16 ist eine Verzahnung 23 vorgesehen, welche sich vollumfänglich erstreckt. Des Weiteren erstreckt sich die Verzahnung 23 über die gesamte Breite der unteren und oberen Ringfläche 14, 16, und zwar vom Innenrand 18 bis zum Außenrand 17.
Alternativ kann an dem Außenrand 17 angrenzend eine Abflachung vorgesehen sein, sodass in diesem Bereich die an den Außenrand 17 angrenzenden Zähne abgeflacht sind. Die Verzahnung 23 an der Unterseite und der Oberseite ist bevorzugt als eine Schrägverzahnung ausgebildet. Eine solche Verzahnung 23 kann durch Prägung herstellbar sein.
Die Sicherungsscheibe 11 gemäß den Figuren 1 bis 4 weist bevorzugt einen aufgestellten Scheibenkörper 12 auf. Dies geht aus der Schnittansicht gemäß Figur 4 hervor. Der Scheibenkörper 12 ist tellerfederartig ausgebildet. Ein Innenrand 18 des Scheibenkörpers 12 ist gegenüber einem Außenrand 17 erhöht ausgebildet. Dadurch kann diese Sicherungsscheibe 11 eine auf eine Schraubverbindung wirkende Vorspannkraft erzeugen.
Bei dieser Sicherungsscheibe 11 ist der ringförmige Scheibenkörper 12 gegenüber einer umlaufenden Stirnkante 20 am Außenrand 17 in einem Winkel von gleich oder größer 20° ausgerichtet beziehungsweise aufgestellt. Dieser Scheibenkörper 12 entspricht einem Mantel eines Kegelstumpfes. Diese Stirnkante 20 am Außenrand 17 liegt in einer Ebene 25. Der ringförmige Scheibenkörper 12 ist gegenüber dieser Ebene 25 in einem Winkel von gleich oder größer 20° geneigt beziehungsweise aufgestellt. Von einer Unterseite der Sicherungsscheibe 11 her betrachtet ist eine napfförmige Vertiefung gegeben. Von der Seite betrachtet weist die Sicherungsscheibe 11 eine kegelstumpfförmige Kontur auf, bei welcher die Neigung der kegelförmigen Umlauffläche beziehungsweise der oberen Ringfläche 16 des Scheibenkörpers 12 gegenüber der Ebene 25, die durch die umlaufende Stirnkante 20 gebildet wird, einen Winkel von 20° oder mehr einschließt.
Bei dieser Ausgestaltung der Sicherungsscheibe 11 kann des Weiteren der umlaufende Außenrand 17 rechtwinklig zur Ebene 25 ausgebildet sein. Der umlaufende Außenrand 17 wird durch eine in der Ebene 25 liegende umlaufende Stirnkante 20 gebildet und durch eine mit Abstand dazu angeordnete weitere beziehungsweise zweite Stirnkante 22 begrenzt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform liegen die erste und die zweite Stirnkante 20, 22 in einer senkrechten Ebene zur Ebene 25.
Diese Sicherungsscheibe 11 kann aus einem Stahl, aus einem Federstahl, aus einem korrosionsbeständigen Stahl aus einer Leichtmetalllegierung oder aus Kunststoff ausgebildet sein.
Zur Herstellung dieser Sicherungsscheibe 11 mit einem gegenüber einer umlaufenden Stirnkante 20 des Außenrandes 17 aufgestellten ringförmigen Scheibenkörpers 12 mit einem Winkel α von gleich oder größer 20° wird gemäß den nachfolgend beschriebenen Arbeitsschritten bevorzugt hergestellt.
Die untere und obere Ringfläche 14, 16 sind parallel zueinander verlaufend oder konisch zum Innenrand 18 zulaufend ausgerichtet. Der Scheibenkörper 12 weist im Querschnitt gesehen eine Längsachse 30 auf und die untere und obere Ringfläche 14, 16 sind parallel oder konisch dazu ausgerichtet. Die Längsachse 30 ist als eine Gerade ausgebildet. Der Scheibenkörper 12 ist entlang seiner Längsachse 30 nicht gekrümmt bzw. krümmungsfrei ausgebildet.
In Figur 5 ist ein erster Arbeitsschritt dargestellt. Ein bandförmiges Material 41 wird beispielsweise als ein Streifen bereitgestellt. Dieses bandförmige Material 41 wird einem ersten Stanzwerkzeug 42 zugeführt. Durch einen Lochstempel 43 des ersten Stanzwerkzeuges 42 wird ein Vorloch 44 ausgebildet, dessen Umfang gleich oder kleiner als der Umfang des Innenrandes 18 der fertiggestellten Sicherungsscheibe 11 ist.
Darauffolgend wird das vorgestanzte bandförmige Material 41 für einen nachfolgenden Arbeitsschritt gemäß Figur 6 einem ersten Prägewerkzeug 46 zugeführt. Dieses Prägewerkzeug 46 weist einen Prägestempel 47 und einen napfförmig ausgebildeten Gegenstempel 48 auf. In diesem Prägeschritt wird der sich um das Vorloch 44 erstreckende Randbereich als Napf 49 umgeformt. Gleichzeitig wird auf die Oberseite und die Unterseite des bandförmigen Materials 31 die Verzahnung 23 eingebracht.
In einem nachfolgenden Arbeitsschritt gemäß Figur 7 wird das bandförmige Material 41 mit den eingebrachten Näpfen 49 einem zweiten Stanzwerkzeug 51 zugeführt. Mit diesem Stanzwerkzeug 51 wird mit einem Stanzstempel 52 das Vorloch 44 auf ein Endmaß gestanzt und der Innenrand 18 ausgebildet. Gleichzeitig kann bei diesem Stanzvorgang an den Innenrand 18 angrenzend und zur oberen Ringfläche 16 weisend eine Abflachung ausgebildet werden.
In einem letzten Stanzschritt gemäß Figur 8 wird mit einem dritten Stanzwerkzeug 54 die Sicherungsscheibe 11 fertiggestellt. Dabei wird der Außenrand 17 durch einen Stanzstempel 55 geschnitten und die Sicherungsscheibe 24 durch eine Stanzmatrize 56 nach unten ausgeworfen.
In Figur 9 ist eine schematische Schnittansicht einer zu bildenden Schraubverbindung 31 in einer ersten Verbindungsphase dargestellt. Bei dieser Ausführungsform gemäß Figur 9 ist die Sicherungsscheibe 11 in einem Winkel zwischen 20° und 45° aufgestellt. Die Schraubverbindung 31 wird durch ein Bauteil 32 und einen damit zu verbindenden Schraubpartner 33 gebildet, wobei das Schraubteil 21 unter Zwischenschaltung der Sicherungsscheibe 11 zum Bauteil 32 fixiert ist. In einer ersten Verbindungsphase wird die Sicherungsscheibe 11 mit dem Schraubteil 21 zur Durchgangsbohrung 36 des Bauteils 32 positioniert und eingesetzt, sodass darauffolgend ein Gewinde 35 des Schraubteils 21 an dem Schraubpartner 33 angreifen kann. In einer ersten Verbindungsphase liegt eine zweite Stirnkante 22 des Außenrandes 17 des ringförmigen Scheibenkörpers 12 an einer Ansenkung 38 im Bauteil 32 an. Ein Innenrand 18 des ringförmigen Scheibenkörpers 12 ist gegenüber der Ansenkung 38 abgehoben. Dieser Innenrand 18 kann an einer Umfangsfläche 39 des Senkkopfes 34 anliegen. In einer darauffolgenden Befestigungsphase, beispielsweise beim Anziehen des Schraubteils 21, wird der Scheibenkörper 12 aufgedrückt. Die Umfangsfläche 39 des Senkkopfes 34 drückt den Innenrand 18 des Scheibenkörpers 12 an die Ansenkung 38 des Bauteils 32. Dadurch wird ein Verkrallen der unteren bzw. inneren Ringfläche 14 mit der Umfangsfläche 39 des Senkkopfes 34 und/oder ein Verkrallen der oberen bzw. äußeren Ringfläche 16 mit der Ansenkung 38 des Bauteils 32 ermöglicht.
In Figur 10 ist eine alternative Ausführungsform zu Figur 9 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform gemäß Figur 10 ist die Sicherungsscheibe 11 in einen Winkel α von gleich oder größer 45° aufgestellt. Dadurch sind vertauschte Verhältnisse gegenüber der Ausführungsform in Figur 9 gegeben. Die Sicherungsscheibe 11 liegt mit einer umlaufenden Stirnkante 20 des Außenrandes 17 an der Umfangsfläche 39 des Senkkopfes 34 an. Eine äußere Stirnkante des Innenrandes 18 der Sicherungsscheibe 11 kann an der Ansenkung 38 anliegen. In der Befestigungsphase wird der Scheibenkörper 12 am Außenrand 17 aufgedrückt.
Die Tiefe der Ansenkung 38 im Bauteil 32 wird bei dieser Schraubverbindung 31 derart ausgestaltet, dass beispielsweise der aus der DIN EN ISO 15065 bekannte „t1-Wert“ um den Wert „Δt1“ erhöht wird. Der Wert „Δt1“ ergibt sich aus der Dicke des ringförmigen Scheibenkörpers/cos (45°). Nach dem Anziehen des Schraubteils 21 mit dem Senkkopf 34 liegt eine Stirnseite 37 des Senkkopfes 34 bündig zur Oberfläche 40 des Bauteils 32. Diese Anordnung zeigt Figur 11. Gleichzeitig greift die Sicherungsscheibe 11 vollflächig mit der unteren Ringfläche 14 an der Umfangsfläche 39 des Senkkopfes 34 an, und die obere Ringfläche 16 greift vollflächig an der Ansenkung 38 des Bauteils 32 an.

Claims (13)

  1. Sicherungsscheibe für eine Schraubverbindung (31) zwischen zumindest einem Bauteil (32) und einem Schraubpartner (33), die durch ein Schraubteil (21) miteinander verbindbar sind,
    - mit einem ringförmigen Scheibenkörper (12), der durch einen umlaufenden Außenrand (17) und einen Innenrand (18) begrenzt ist,
    - mit einer durch den Innenrand (18) begrenzten Aufnahmebohrung (19), in die das Schraubteil (21) einsetzbar ist,
    - mit einer am ringförmigen Scheibenkörper (12) vorgesehenen oberen Ringfläche (16) und unteren Ringfläche (14), und
    - mit einer an der unteren Ringfläche (14) und der oberen Ringfläche (16) vorgesehenen Verzahnung (23), welche sich über die Breite der jeweiligen Ringfläche (14, 16) und vollumfänglich erstreckt,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der ringförmige Scheibenkörper (12) gegenüber einer durch eine umlaufende Stirnkante (20) des umlaufenden Außenrandes (17) gebildeten Ebene (25) in einem Winkel (α) gleich oder größer 20° aufgestellt ist.
  2. Sicherungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Scheibenkörper (12) gegenüber der durch die umlaufende Stirnkante (20) des umlaufenden Außenrandes (17) gebildeten Ebene (25) in einem Winkel (α) zwischen 20° und 45°, vorzugsweise zwischen 25° bis 45°, insbesondere zwischen 30° bis 45°, aufgestellt ist.
  3. Sicherungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Scheibenkörper (12) gegenüber der durch die umlaufende Stirnkante (20) des umlaufenden Außenrandes (17) gebildeten Ebene (25) in einem Winkel (α) größer 25°, vorzugsweise größer 30°, insbesondere größer 45° aufgestellt ist.
  4. Sicherungsscheiben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Scheibenkörper (12) aus einem Federstahl, aus einem Edelstahl, aus einem nicht-eisenmetallischen Material oder aus Kunststoff hergestellt ist.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Sicherungsscheibe (11) für eine Schraubverbindung (31), die einen ringförmigen Scheibenkörper (12) aufweist, der durch einen umlaufenden Außenrand (17) und einen Innenrand (18) begrenzt wird, wobei der Innenrand (18) eine Aufnahmebohrung (19) begrenzt und mit einer an einer oberen Ringfläche (16) und einer unteren Ringfläche (14) vorgesehenen Verzahnung (23), die sich vollumfänglich erstreckt,
    - bei dem in ein ebenes bandförmiges Material (41) mit einem ersten Stanzwerkzeug (42) ein Vorloch (44) gestanzt wird,
    - bei dem mit einem Prägestempel (47) und einem Gegenstempel (48) ein Napf (49) geprägt wird, dessen geneigte Umfangsfläche breiter als der ringförmige Scheibenkörper (12) der fertiggestellten Sicherungsscheibe (11) ist und in die geneigte Umfangsfläche auf der Oberseite und Unterseite jeweils die Verzahnung (23) eingebracht wird,
    - bei dem durch den Prägestempel (47) die Umfangsfläche gegenüber einer Ebene des bandförmigen Materials (41) in einem Winkel (α) von gleich oder größer 20° geneigt wird,
    - bei dem mit einem Stanzstempel (52) eines zweiten Stanzwerkzeuges (51) das in dem Napf (49) vorgesehene Vorloch (44) auf ein Endmaß gestanzt wird,
    - bei dem mit einem dritten Stanzwerkzeug (54) durch einen Stanzstempel (55) ein Außenrand (17) des ringförmigen Scheibenkörpers (12) auf Endmaß gestanzt und die fertiggestellte Sicherungsscheibe (11) durch eine Stanzmatrize (46) des dritten Stanzwerkzeuges (54) herausgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Prägestempel (47) und den Gegenstempel (48) die Umfangsfläche des Napfes (49) gegenüber einer Ebene des bandförmigen Materials (41) in einem Winkel (α) zwischen 20° und 45°, vorzugsweise zwischen 25° bis 45°, insbesondere zwischen 30° bis 45°, geneigt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Prägestempel (47) und den Gegenstempel (48) die Umfangsfläche des Napfes (49) gegenüber einer Ebene des bandförmigen Materials (41) in einem Winkel (α) größer 25°, vorzugsweise größer 30°, insbesondere größer 45° geneigt wird.
  8. Schraubverbindung,
    - mit zumindest einem Bauteil (32) und einem Schraubpartner (33), die durch ein Schraubteil (21) miteinander verbunden sind, welches mit einem Senkkopf (34) ausgebildet ist, und
    - mit einer zwischen dem zumindest einen Bauteil (32) und dem Schraubteil (21) positionierten Sicherungsscheibe (11),
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Sicherungsscheibe (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.
  9. Schraubverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Senkkopf (34) des Schraubteils (21) einen konischen Außenumfang (39) aufweist und vorzugsweise der Außenumfang (39) des Senkkopfes (34) eine Konusform mit einem Winkel von 90° umfasst.
  10. Schraubverbindung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (32) mit einer konischen Ansenkung (38) ausgehend von einer Oberfläche des Bauteils (32) bis zu einer Durchgangsbohrung (36) ausgebildet ist und die Ansenkung (38) mit einer Tiefe t eingebracht wird, welche aus einem „t1“-Wert für Senkungen nach DIN EN ISO 15065 und einem weiteren Wert „Δt1“ gebildet ist, wobei der „Δt1“-Wert der Dicke des ringförmigen Scheibenkörpers (12) der Sicherungsscheibe 11 geteilt durch cos (45°) gebildet ist.
  11. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Verbindungsphase nach dem Einsetzen der Sicherungsscheibe (11) und des Schraubteils (21) in die Durchgangsbohrung (36) des Bauteils (32) eine zweite Stirnkante (22) des Außenrandes (17) an der Ansenkung (38) des Bauteils (32) anliegt und ein Innenrand (18) der oberen Ringfläche (16) gegenüber der Ansenkung (38) abgehoben ist.
  12. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Verbindungsphase nach dem Einsetzen der Sicherungsscheibe (11) und des Schraubteils (21) in die Durchgangsbohrung (36) des Bauteils (32) eine umlaufende Stirnkante (20) am Außenrand (17), die an die innere Ringfläche (14) angrenzt, an der Umfangsfläche (39) des Senkkopfes (34) des Schraubteils (21) anliegt und ein Innenrand (18) gegenüber der Außenumfangsfläche (39) des Senkkopfes (34) des Schraubteils (21) abgehoben ist.
  13. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheibe (11) nach dem vollständigen Anziehen des Schraubteils (21) zum Verbinden des Bauteils (32) mit dem Schraubpartner (33) vollflächig mit deren unteren Ringfläche (14) an der Außenumfangsfläche (39) des Senkkopfes (34) und mit deren oberen Ringfläche (16) vollflächig an der Ansenkung (38) am Bauteil (32) anliegt.
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