Nordlockscheiben
Nordlockscheiben bestehen aus zwei Scheiben mit Keilflächen innen und radialer Verzahnung außen. Keilsicherungsscheiben von Nordlock sichern Schraubenverbindungen form- und reibschlüssig gegen Losdrehen unter dynamischer Belastung. Gem. DIN EN 17976 sind sie nicht geeignet, um Schraubenverbindungen gegen das Lockern zu sichern und nicht geeignet für elektrische Verbindungen jeglicher Art.
- Definition und Aufbau
Nordlockscheiben sind zweiteilige, mechanisch wirkende Sicherungselemente, die gezielt gegen selbsttätiges Losdrehen entwickelt wurden. Sie bestehen aus zwei Scheiben mit gegenläufigen Keilflächen innen und radialer Verzahnung außen. Die Keilflächen erzeugen eine formschlüssige Blockierung, die Verzahnung verhindert das Mitdrehen.
- Wirkprinzipien
- Formschlüssige Keilwirkung:
Beim beginnenden Losdrehen hebt sich die Schraube axial durch das Ineinandergreifen der Keilflächen an, was die Vorspannung erhöht und ein Weiterdrehen blockiert.
- Reibschlüssige Verzahnung:
Die radialen Rillen auf der Scheibenaußenseite verformen beim Anziehen plastisch die Gegenlagen, wodurch ein Mitdrehen der Scheiben verhindert wird.
- Anwendung und Einschränkungen
Keilsicherungsscheiben von Nordlock sind ausschließlich für mechanische Schraubenverbindungen geeignet, nicht jedoch für:
- Elektrische Kontaktverschraubungen
- Erdungs- oder Potentialausgleichsanwendungen
- Steigerung der elastischen Nachgiebigkeit oder Kompensation von Setzvorgängen
- Vorteile
- Effektive Sicherung gegen selbsttätiges Losdrehen
- Reproduzierbare, gleichbleibende Reibverhältnisse
- Schnell und einfach montierbar
- Nachteile
- Keine Wirkung gegen Lockerung durch Setzen/Kriechen
- Erhöhte Setz- und Kriechwerte durch zweiteiliges Design und Verzahnungen
- Beschädigung der Gegenlagen möglich (plastische Eindrückung der Rippen)
- Hohe Kosten, komplexere Bauteilprüfung empfohlen
- Nicht normkonform für Anwendungen mit geforderter Restfederkraft (DIN 267-26) bei der federnden Variante
- Normative Einordnung
Bisherige DIN 25201 wurde durch DIN EN 17976 ersetzt.
Nordlockscheiben gelten dort als formschlüssige Sicherungselemente.
Die federnde Wirkung gem. DIN 267 Teil 26 ist bei der federnden Variante gem. DIN EN 17976 nicht ausreichend, um als federndes Element für Schienenfahrzeuge eingesetzt zu werden.
- Konstruktive Hinweise
- Nur paarweise montieren, Keilflächen nach innen, Verzahnung nach außen
- Ebenflächige, harte Gegenlagen erforderlich
- Ideal in Verbindung mit hochfesten Schrauben (≥ 8.8)
- Bei weicheren Werkstoffen oder kritischen Anwendungen sollten Setz- und Kriechversuche durchgeführt werden
- Empfehlung
Für Anforderungen an multifunktionale Sicherung, also Kombination aus Lockerungs- und Losdrehsicherheit, Steigerung der Gleitfestigkeit und elastischer Nachgiebigkeit, sind moderne Lösungen wie NSK-Scheiben (Formen NSK-L und NSK-N) technisch und normativ überlegen. Sie reduzieren Setzverhalten, schonen die Gegenlagen und sichern sowohl kraft- als auch formschlüssig.
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Keilsicherungsscheiben
Keilsicherungsscheiben bestehen aus zwei Scheiben mit Keilflächen innen und radialer Verzahnung außen. Keilsicherungsscheiben sichern Schraubenverbindungen form- und reibschlüssig gegen Losdrehen unter dynamischer Belastung.
Gem. DIN EN 17976 nicht geeignet, um gegen das Lockern Schraubenverbindungen zu sichern und nicht geeignet für elektrische Verbindungen jeglicher Art.
DIN EN 17976
Die DIN EN 17976:2025-03 definiert europaweit neue Standards für Schraubverbindungen in Schienenfahrzeugen und ersetzt dabei die bisherige DIN 25201. Im Fokus steht ein doppelter Sicherungsansatz gegen Lockern und Losdrehen. Veraltete Elemente wie Federringe sind unzulässig. Für elektrische Verschraubungen sind nur einzelne Sicherungselemente erlaubt. Auf Basis der definierten Eigenschaften von Federelementen kann die elastische Nachgiebigkeit und Gleitfestigkeit gesteigert werden. Siehe auch Fachbericht Eisenbahningenieur.
Losdrehen
Das selbsttätige Losdrehen beschreibt eine rotatorische Bewegung von Schraube oder Mutter ohne äußere Drehmomentbelastung infolge des Verlusts von Vorspannkraft und Gleitfestigkeit, wobei ein Lockern vorangegangen ist und dynamische Querkräfte als Auslöser wirken. Der Losdrehmechanismus verläuft in mehreren Phasen – beginnend mit Relativbewegungen und Biegebeanspruchung (Phase 1), über Gewindegleiten und Kopfkippen (Phase 2), bis hin zur Rotation durch gespeicherte Torsion (Phase 3) und schließlich dem vollständigen Losdrehen bei Reibungsverlust (Phase 4). Zur Absicherung sind Sicherungselemente zur Losdrehsicherheit oder multifunktionale Sicherungselemente wie NSK®-Scheiben erforderlich, die neben dem Schutz vor Losdrehen auch die Gleitfestigkeit und Nachgiebigkeit erhöhen und somit insbesondere bei kurzen Klemmlängen die Resilienz insgesamt verbessern.
Lockern
Zunächst kommt es bei dem Lösemechanismus von Schraubenverbindungen zur Lockerungsphase. Beim Lockern bzw. in der Lockerungsphase von Schraubenverbindungen sinkt die Vorspannkraft durch Setzen, Relaxation und Kriechen. Die Gleitfestigkeit bleibt erhalten, sodass Betriebskräfte weiterhin durch Klemmung übertragen werden. Setzen erfolgt durch plastisches Einebnen rauer Oberflächen direkt nach der Montage. Relaxation und Kriechen führen langfristig zu weiterem Kraftabbau. Schraubenverbindungen könnten durch spezielle Schraubensicherungselementen gegen das Lockern oder durch multifunktionale Schraubensicherungselemente gesichert werden.
Elektrische Kontaktverschraubungen
Elektrische Kontaktverschraubungen übertragen Strom über geklemmte Kontaktflächen der Leitermaterialien, nicht über die Schraube. Sie erfordern stabilen Kontaktdruck und minimale Anzahl an Trennfugen. NSK-E/EL-Scheiben bieten elastische Nachgiebigkeit, Losdrehsicherung und normkonforme Sicherheit – ideal für moderne Anwendungen. Siehe auch Fachbericht NSK-E.
Elastische Nachgiebigkeit
Die elastische Nachgiebigkeit beeinflusst maßgeblich die Vorspannkraft und Gleitfestigkeit von Schraubenverbindungen. Sie wird durch Schraube, Gegenlagen und geeignete Federelemente bestimmt. Spannscheiben nach DIN 6796 oder NSK-Scheiben erhöhen diese Wirkung und mindern Vorspannkraftverluste, besonders bei kurzen Klemmlängen. Nicht geeignete Elemente sind ausgeschlossen; normkonforme Varianten lassen sich per Restfederkraft prüfen. Siehe auch Fachbericht Eisenbahningenieur.
Kriechen
Kriechen ist in der Lockerungsphase einer Schraubenverbindung eine zeitabhängige, plastische und irreversible Verformung unter konstanter Spannung infolge von Versetzungsbewegungen im Werkstoff. Es tritt bei langfristiger Belastung auf, insbesondere bei Überschreitung der Zeitstand- oder Dauerfestigkeit. In Schraubenverbindungen führt Kriechen langfristig zum Vorspannkraftverlust.
Setzen
In der Lockerungsphase sinkt die Vorspannkraft einer Schraubenverbindung zunächst durch Setzeffekte. Das „Setzen“ erfolgt durch das plastische Einebnen von Oberflächenrauigkeiten in den Auflageflächen, den belasteten Flanken der gepaarten Gewinde und sonstigen Trennfugen. Die Höhe des Setzbetrages ist abhängig von der Anzahl der Trennfugen und den Rauigkeiten der Oberflächen. Der Setzvorgang beginnt bereits bei der Montage und ist innerhalb einiger Stunden abgeschlossen.
DIN 267-26
"Mechanische Verbindungselemente - Technische Lieferbedingungen - Teil 26: Spannscheiben aus Federstahl für Schraubenverbindungen“ legt Anforderungen für konische Spannscheiben aus Federstahl fest, die Vorspannkraftverluste durch Setzen oder Kriechen kompensieren sollen. Sie definiert Werkstoffe, Härte (420–490 HV), Oberflächen, Prüfverfahren (z. B. Setz-, Dauer- und Federkraftprüfung) sowie Verpackung und Kennzeichnung. Die Norm stellt die Qualität und Funktionssicherheit der Scheiben sicher.
DIN 25201
Die DIN EN 17976:2025-03 ersetzt die nationale DIN 25201 vollständig und vereinheitlicht konstruktive, sicherheitstechnische und funktionale Anforderungen an Schraubenverbindungen im Schienenfahrzeugbau europaweit. Erstmals werden in der neuen Norm beim Löseprozess neben den bereits detaillierten Forderungen zur Sicherheit gegen selbsttätiges Losdrehen auch konkrete Vorgaben für die Restfederwirkung beim Lockern definiert – zentral für Leichtbau und Betriebssicherheit. Siehe auch Fachbericht Eisenbahningenieur.
Gleitfestigkeit
Gleitfestigkeit bezeichnet die maximale Scherkraft, die eine Schraubenverbindung übertragen kann, bevor Bauteile gegeneinander gleiten. Besonders bei kurzen Klemmlängen erhöht der Einsatz federnder Elemente wie Spannscheiben (DIN 6796) oder NSK-Scheiben die Sicherheit gegen Gleiten deutlich. Neben funktionalen Vorteilen unterstützen diese Elemente auch Leichtbauziele und CO₂-Reduktion. Eine Bewertung erfolgt z. B. nach VDI 2230 Blatt 1. Siehe auch Fachbericht Eisenbahningenieur.
NSK-Scheiben
NSK-Scheiben sind einteilige, multifunktionale Schraubensicherungselemente, die kraft- und formschlüssig gegen Lockern und Losdrehen wirken. Sie steigern die elastische Nachgiebigkeit und Gleitfestigkeit, eignen sich bis Festigkeitsklasse 12.9 auch für elektrisch leitende Verbindungen (Erdung & Potentialausgleich) sowie elektrischen Kontaktverschraubungen, erfüllen diverse Normen, wie die DIN EN 17976, DIN 25201, DIN 50343, DIN 267 Teil 26, gelten als Stand der Technik und bieten montagefreundliche, normkonforme sowie kosten- und gewichtseffiziente Lösungen.
