AT401805B - Befestigungsmutter, insbesondere für eine verbindungsanordnung - Google Patents

Description

AT 401 805 B

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsmutter, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben ist, sowie eine Verbindungsanordnung unter Verwendung einer derartigen Befestigungsmutter.

Es sind bereits die unterschiedlichsten Befestigungsmuttern, insbesondere zum Befestigen von verschiedenen Bauteilen oder Bauelementen auf Blechelementen bekannt, bei welchen die Befestigungsmut-5 tern zum Festklemmen dieser Bauteile bzw. Bauelemente auf Gewindebolzen aufgedreht werden. Vor allem dann, wenn Gewindebolzen vorgesehen werden, die auch zum Aufschlagen von aus Kunststoff hergestellten Schlagmuttern, geeignet sein sollen und dementsprechend eine hohe Steigung und eine große Gangtiefe aufweisen, ist das Aufdrehen der Befestigungsmutter schwierig, insbesondere wenn es sich dabei um sehr leichte durch einzügige Materialverformung tiefgezogene Befestigungsmuttern mit einem Innengewinde io handelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, für Gewindebolzen, insbesondere mit großer Steigung und höherer Gangtiefe eine Befestigungsmutter zu schaffen, die zur Herstellung einer einwandfreien Schraubverbindung einfach aufmontierbar ist.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 75 gelöst. Vorteilhaft ist bei dieser überraschend einfach erscheinenden Ausbildung, daß durch die bestimmte Auswahl der Öffnungsweiten und Distanzen im Einlaufbereich des Innengewindes der Befestigungsmutter bzw. im Auflaufbereich der Befestigungsmutter auf den Gewindebolzen auch bei winkelig verkanteter Lage der Längsmittelachsen der Befestigungsmutter und des Gewindebolzens ein rasches Eingreifen des Innen-und Außengewindes ohne Beschädigung der Gewindegänge am Gewindebolzen bzw. an der Befestigungs-20 mutter ermöglicht wird. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, vor allem bei der vollautomatischen Montage, bei welcher die Zuführung der Befestigungsmutter in einer genau vordefinierten Ebene erfolgt, durch die Produktion bedingte Schrägstellungen von insbesondere auf Blechteiien durch Stumpfschweißung aufgesetzte Gewindebolzen, auszugleichen. Des weiteren ist es vorteilhaft, daß durch das Verhindern eines sogenannten Festfressens der Befestigungsmutter auf den Gewindegängen des Gewindebolzens eine 25 Überbeanspruchung der Verbindung zwischen dem Gewindebolzen und dem diesen aufnehmenden Blechelement verhindert wird. Dazu kommt, daß bei der vollautomatischen Montage eine Drehrichtungsumkehr der Schraubvorrichtung nicht vorgesehen werden muß bzw. Störungen im automatischen Montageablauf verhindert werden können. Dies deshalb, da unabhängig von der winkeligen Lage beim Aufsetzen der Befestigungsmutter innerhalb einer gegenüber dem bisher bekannten Verfahren größeren Bandbreite ein 30 einwandfreies Einlaufen des Innengewindes in das Außengewinde des Gewindebolzens erreicht werden kann.

Vorteilhaft ist weiters eine Ausführungsvariante nach Patentanspruch 2, da dadurch die Unterstützung des Gewindebolzens gegen Kippbeanspruchungen durch die Befestigungsmutter in vorteilhafter Weise erhöht werden kann und außerdem die Zufuhr der Bauteile für die vollautomatische Montage vereinfacht 35 werden kann.

Weiters vorteilhaft erweist sich eine Ausbildung nach Patentanspruch 3, wodurch auch bei schräg aufgesetzter Befestigungsmutter und deren Verdrehung um ein entsprechendes Winkelmaß, sodaß der erste Gewindegang der Befestigungsmutter in den ersten Gewindegang des Gewindebolzens einlaufen kann, eine Beschädigung der Oberfläche des zu befestigenden Bauteil durch die umlaufende Außenkante 40 des Bundes verhindert werden kann.

Vorteilhaft erweist sich weiters eine Ausführung nach Patentanspruch 4, da dadurch in einfacher Weise ein Schutz des Gewindes des Gewindebolzens vor Beschädigungen und damit ein vereinfachtes Lösen der Befestigungsmutter auch nach längerer Benutzungsdauer möglich ist.

Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsvariante nach Patentanspruch 5. Dies ermöglicht, daß eine 45 Selbstsicherung der Befestigungsmutter gegen unerwünschtes selbsttätiges Lösen durch die Verspannung zwischen dem Kappenbereich der Befestigungsmutter und der Stirnseite des Gewindebolzens erzielt werden kann.

Von Vorteil ist aber auch eine Weiterbildung nach Patentanspruch 6, da dadurch der Gewindebolzen bzw. das Gewinde vor einer Verschmutzung, beispielsweise durch Lacke oder Beschichtungsmitteln bzw. so aber auch Flüssigkeiten und Rost einfach geschützt werden kann.

Weiters erweist sich eine Ausgestaltung nach Patentanspruch 7 als vorteilhaft, wodurch eine Befestigungsmutter in einfacher Weise gegen unerwünschtes selbsttätiges Lösen gesichert werden kann.

Eine andere Ausführungsform beschreibt Patentanspruch 8. Durch diese Ausbildung der Befestigungsmutter wird beim Aufdrehen auf den Gewindebolzen und die dadurch bewirkte Veformung der Befesti-55 gungsmutter eine Spannkraft aufgebaut, die ein selbsttätiges und unerwünschtes Lösen der Befestigungsmutter vom Gewindebolzen verhindert.

Vorteilhaft erweist sich weiters eine Ausführung nach Patentanspruch 9, da dadurch eine Beschädigung der Befestigungsstelle zwischen dem Bauteil und dem Gewindebolzen, insbesondere der Stumpfschweiß- 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

AT 401 805 B naht durch eine zu hohe Zug* bzw. Drehbeanspruchung beim Aufdrehen der Befestigungsmutter verhindert werden kann. Schließlich ist auch eine Weiterbildung nach Patentanspruch 10 von Vorteil. Überschreitet nämlich das Anzugsmoment bzw. die auf den Gewindebolzen durch die Befestigungsmutter aufgebrachte Zugkraft den vordefinierten Grenzwert, so wird jener Teil der Befestigungsmutter, in welchem kein Innengewinde vorgesehen, jedoch der Erfassungsbereich für einen Schraubenschlüssen angeordnet ist, von jenem Teil mit dem Innengewinde abgetrennt. Dadurch können aufwendige Nachbearbeitungen in einer vollautomatischen Montagestrecke, die beim unerwünschten Abdrehen der Gewindebolzen entstehen, verhindert werden. Schließlich umfaßt die Verbindung auch eine Verbindungsanordnung mit einem auf einem Blechelement befestigten Gewindebolzen und einen auf dieser aufgesetzten Befestigungsmutter. Diese Verbindungsanordnung ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 10 gekennzeichnet. Vorteilhaft ist dabei, daß nunmehr eine Verbindungsanordnung geschaffen werden kann, die auch bei dünnen Blechelementen eingesetzt werden kann und bei welchen keine Bohr- oder Fräs- oder Gewindeschneidarbeiten notwendig sind um einen Gewindebolzen für die Befestigung weiterer Bauteile zu positionieren. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Ausbildung einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung zur Halterung eines Kabelbaumes auf einem Blechelement, in schematisch vereinfachter Darstellung, in Stirnansicht, geschnitten; Fig. 2 die Befestigungsmutter der Verbindungsanordnung nach Fig. 1 in Seitenansicht, geschnitten, gemäß den Linien ll-ll in Fig. 3; Fig. 3 die Befestigungsmutter in Ansicht von unten, gemäß Pfeil III in Fig. 2; Fig. 4 die Befestigungsmutter in vergrößerter, vereinfachter Darstellung, in Seitenansicht, geschnit ten; Fig. 5 einen Teilbereich der Befestigungsmutter in Ansicht von unten, gemäß Pfeil V in Fig. 4; Fig. 6 die Verbindungsanordnung nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung bei schräg aufgesetzter Befestigungsmutter, in Seitenansicht, geschnitten; Fig. 7 den Gewindebolzen in Draufsicht, gemäß Pfeil VII in Fig. 6; Fig. 8 eine andere Ausführungsform der Befestigungsmutter der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung mit einer Verdrehsicherung, in Seitenansicht, geschnitten, gemäß den Linien VIII-VIII in Fig. 9; Fig. 9 die Befestigungsmutter in Draufsicht, geschnitten, gemäß den Linien IX-IX in Fig. 8; Fig. 10 eine andere Ausführungsvariante der Befestigungsmutter der Verbindungsanordnung nach Fig. 1, in Seitenansicht, geschnitten; Fig. 11 eine andere Ausführungsform einer Befestigungsmutter, in Draufsicht; Fig. 12 eine andere Ausführungsvariante einer Befestigungsmutter mit einer Sollbruchstelle, in Seitenansicht, geschnitten. In Fig. 1 ist eine Verbindungsanordnung 1 gezeigt, mit der ein Kabelbaum 2 auf einem Blechelement 3, beispielsweise einem Bodenblech eines Kraftfahrzeuges fixiert werden kann. Die Verbindungsanordnung 1 umfaßt zwei Gewindebolzen 4, die über eine Stumpf Schweißnaht 5 auf dem Blechelement 3 befestigt sind. Die Gewindebolzen 4 sind mit einem Außengewinde 6 versehen. Eine Haltelasche 7 zum Festhalten des Kabelbaumes 2 in senkrechter Richtung zum Blechelement 3 ist über Befestigungsmuttern 8 in seiner Relativlage gegenüber dem Blechelement 3 auf den Gewindebolzen 4 gehalten. Wie besser aus den Darstellungen in Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, besteht die Befestigungsmutter 8, aus einer Auflagefläche 9 von der ein prismenförmiger Erfassungsbereich 10 vorragt, an den auf der von der Auflagefläche 9 abgewendeten Seite ein zylinderförmiger Mantel 11 anschließt. Der zylinderförmige Mantel 11, der prismenförmige Erfassungsbereich 10 und die Auflagefläche 9, die einen um den prismenförmigen Erfassungsbereich 10 umlaufenden Bund 12 aufweist, sind einstückig ausgebildet. Bevorzugt wird die Befestigungsmutter 8 aus metallischen Werkstoffen durch einen Tiefziehvorgang hergestellt. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, die Befestigungsmutter 8 aus Kunststoff durch einen Spritzgieß-, Preß-oder Tiefziehvorgang herzustellen. Vor allem in jenen Bereichen eines Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise einer Bodenplatte eines PKW's besteht die Befestigungsmutter 8 jedoch bevorzugt aus Metall, um den höheren in diesem Bereich auftretenden Temperaturen, aufgrund der Wärmeabstrahlung vom Auspuff oder dgl. zu widerstehen. 3 55

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Der prismenförmige Erfassungsbereich 10 stellt ein Hohlprisma dar und weist bevorzugt eine gleichbleibende Wandstärke 13 und damit eine gleichbleibende Außen- und Innenform auf. Bevorzugt weist der prismenförmige Erfassungsbereich 10 einen sechseckigen Querschnitt auf, es kann aber ebenso ein quadratischer oder dreieckiger oder sonstiger mehreckiger Querschnitt, z. B. zwölfeckig vorgesehen 5 werden.

Der an den prismenförmigen Erfassungsbereich 10 anschließende zylinderförmige Mantel 11 ist mit einem Innengewinde 14 versehen, wobei ein maximaler Durchmesser 15 des Innengewindes 14 gleich oder kleiner einem Durchmesser 16 eines inneren Hüllkreises 17 des prismenförmigen Erfassungsbereiches 10 ist. Dabei ist es unabhängig, ob der innere Querschnitte des prismenförmigen Erfassungsbereiches 10 die w gleiche Querschnittsform oder eine beliebige andere Form als eine Außenseite 18 aufweist. Wesentlich ist lediglich, daß die Querschnittsform nicht in den inneren Hüllkreis 17 hineinragt.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung, wenn die Auflagefläche 9 bzw. der umlaufende Bund 12 unter einem Winkel 19 zwischen 15” und 45”, bevorzugt 25” in Richtung des zylinderförmigen Mantels 11 freigestellt und gradfrei ausgebildet ist. Eine Breite 20 des nach hinten gestellten Bereiches 21 des Bundes 15 12 beträgt zwischen 0,5 und 3 mm bei einem Außendurchmesser 22 der Auflagefläche 9. Es ist selbstverständlich, daß bei entsprechend größerem Außendurchmesser 22 der Auflagefläche 9 auch die Breite 20 des Bereiches 21 entsprechend größer ausgeführt sein kann.

Um ein gleichmäßiges und sattes Aufliegen der Auflagefläche 9 auf der Haltelasche 7 oder beispielsweise einem Verkleidungselement oder dgl. zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn der innerhalb des 20 abgekanteten Bereiches 21 liegende Bereich des Bundes 12 bzw. der Auflagefläche 9 konvex bombiert ist. Die Bombierungshöhe kann dabei beispielsweise bei einem Außendurchmesser 22 von 18 mm zwischen 0,5 und 1 mm betragen.

Eine Gesamthöhe 23 der Befestigungsmutter 8 ist bevorzugt größer als die Hälfte des Außendurchmessers 22 der Auflagefläche 9 bzw. die maximale Abmessung in einer eine Längsmittelachse 24 kreuzenden 25 radialen Richtung. Dadurch wird erreicht, daß ein Winkel 25 zwischen der Auflagefläche 9 und einer an der umlaufenden Stirnkante 26 der Auflagefläche 9 und der umlaufenden Stirnkante 27 des zylinderförmigen Mantels 11 anliegenden Geraden 28 größer 45” ist. Eine solche Ausführung hat den Vorteil, daß die Befestigungsmutter 8 bei der vollautomatischen Zuführung, beispielsweise durch einen Schlauch, aus einer vordefinierten Transportlage, beispielsweise mit der Stirnkante 27 des zylinderförmigen Mantels 11 voraus. 30 nicht in eine entgegengesetzte Lage, bei der die Auflagefläche 9 in Transportrichtung vorne liegt, umkippen kann.

Zum Schutz des Gewindebolzen 4 vor unerwünschten Deformierungen bzw. vor einer unerwünschten Verlagerung aus seiner vordefinierten Winkelstellung gegenüber dem Blechelement 3 wird ein höherer Schutz dann erzielt, wenn eine Gesamthöhe 23 der Befestigungsmutter 8 zuzüglich einer Dicke 29 der 35 Haltelasche 7 - wie in Fig. 1 ersichtlich - im wesentlichen einer Gesamtlänge 30 des Gewindebolzens 4 entspricht. Für die universelle Montage der Befestigungsmutter 8 auf dem Gewindebolzen 4, also sowohl der manuellen Montage als auch der halb- bzw. vollautomatischen Montage ist weiters vorgesehen, daß die Befestigungsmutter 8 im Anschluß an ihr Innengewinde 14 mit einem sich kegelförmig erweiterten 40 Übergangsbereich 31 versehen ist, der beispielsweise einen Teil eines Kegelstumpfes bildet und sich von einem Innendurchmesser 32 des Innengewindes 14 auf den Durchmesser 16 des inneren Hüllkreises 17 öffnet, der kleiner ist als ein Durchmesser 33 eines die Außenseite 18 im Erfassungsbereich 10 umfassenden Hüllkreises 34. Durch diese Ausbildung ist sichergestellt, daß die insbesondere in einem Tiefziehvorgang aus einem einstückigen Blechteil hergestellte Befestigungsmutter 8 gleichzeitig mit einem Erfassungs-45 bereich 10 für einen Gabel- oder Ringschlüssel oder dgl. versehen werden kann. Der Erfassungsbereich 10 kann dabei mit einem Dreikant, Vierkant oder Sechskant oder einer beliebigen mehreckigen Querschnittsform ausgebildet sein. Im Mindestfall genügt es auch zwei zueinander parallel verlaufende Flächen im Erfassungsbereich 10 vorzusehen. Vorteilhaft ist jedoch die Abmessung der zum Erfassen der Befestigungsmutter 8 im Erfassungsbereich 10 benötigte Schlüsselweite in Abstimmung auf entsprechende so facheinschlägige Normen, wie beispielsweise ÖNORM oder DIN vorzunehmen.

Um nun, wie nachfolgend anhand der Fig. 4 bis 7 im Detail näher erläutert werden wird, beim Aufsetzen der Befestigungsmutter 8 - insbesondere im Zuge einer vollautomatischen Montage der Befestigungsmutter 8 auf dem Gewindebolzen 4 - ein Aufdrehen der Befestigungsmutter 8 in einer Lage bei der eine Längsmittelachse 24 der Befestigungsmutter 8 zu einer Längsmittelachse 35 des Gewindebolzens 4 unter 55 einem Winkel 36 geneigt ist zu vermeiden, ist das Innengewinde 14 speziell ausgebildet.

Die spezielle Ausbildung des Innengewindes 14 der Befestigungsmutter 8 und des Außengewindes 6 des Gewindebolzens 4 wird anhand der Darstellung in den Fig. 4 bis 7 näher erläutert. Wesentlich ist dabei, daß eine Distanz 37 bzw. 38 zwischen einem theoretischen Anfangspunkt 39 eines ersten Gewindeganges 4

AT 401 805 B 40 des Gewindebolzens 4 bzw. eines Schnittpunktes 41 zwischen einer parallel zur Längsmittelachse 35 des Gewindebolzen 4 und durch den theoretischen Anfangspunkt 39 verlaufenden Mantellinie 42 und einer Stirnflanke 43 des ersten Gewindeganges 40 und einem diametral diesen gegenüberliegenden Schnittpunkt 44 zwischen der tragenden Gewindeflanke 45 des Gewindeganges 40 und einem Außendurchmesser 46 des Außengewindes 6 größer ist als Öffnungsweiten 47 und 48 der Befestigungsmutter 8. Hierbei erstreckt sich die Öffnungsweite 48, die geringfügig größer ist als der Innendurchmesser 32 einer Kernbohrung 49, zwischen einem theoretischen Anfangspunkt 50 und einem diesen diametral gegenüberliegenden Schnittpunkt 51 zwischen einer tragenden Flanke 52 und einer Innenmantelfläche 53 der Kernbohrung 49, während sich die Öffnungsweite 47 zwischen dem theoretischen Anfangspunkt 50 eines ersten Gewindeganges 54 und einem diesen diametral gegenüberliegenden Schnittpunkt 55 einer Stützflanke 56 des ersten Gewindeganges 54 und der Innenmantelfläche 53 der Kernbohrung 49.

Dabei ist jedoch festzuhalten, daß die Öffnungsweite 48 zumindest geringfügig größer sein muß als der Kerndurchmesser 57 des Gewindebolzens 4.

Durch diese Abstimmung zwischen dem Kerndurchmesser 57 des Gewindebolzens 4 und dem Innendurchmesser 32 der Befestigungsmutter 8 in Verbindung mit der Öffnungsweite 48 die im wesentlichen diesem Innendurchmesser 32 entspricht, sowie durch die Distanzen 37 und 38 wird - wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich ist, - verhindert, daß bei einem schrägen Aufsetzen der Befestigungsmutter 8, bei welcher also die Längsmittelachse 24 unter einem Winkel 36 zur Längsmittelachse 35 des Gewindebolzens 4 geneigt ist, sich der erste Gewindegang 40 in die Innenmantelfläche 53 einschneiden kann und somit zu einer Zerstörung des Innengewindes 14 der Befestigungsmutter 8 oder des Außengewindes 6 des Gewindebolzens 4 führt. Wesentlich unangenehmer als eine Zerstörung der Befestigungsmutter 8, ist aber vor allem die Störung in einem meist vollautomatischen Montageablauf, da diese Störung meist nur manuell behoben werden kann. Besonders nachteilig ist dabei aber, wenn das Außengewindes 6 des Gewindebolzens 4 beschädigt wird, denn dann müssen mehrere Arbeitsvorgänge nochmals durchlaufen werden, da meist bei einem Aufdrehen der Befestigungsmutter 8 auf den Gewindebolzen 4 dieser bereits auf dem Blechelement 3 festgeschweißt ist und das Blechelement 3 in diesem Zustand meist lackiert oder unterbodenversiegelt ist. Ist daher nun nachträglich dieser Gewindebolzen 4 zu tauschen, so hat das Blechelement 3 nochmals entsprechende Vergütungsstationen zu durchlaufen wobei die Produktionskosten erheblich verteuert werden.

Dies wird durch die zuvor beschriebene Ausbildung der Befestigungsmutter 8 und des Gewindebolzen 4 dadurch verhindert, daß - wie ebenfalls aus Fig. 6 besser ersichtlich ist - auch bei schrägem Aufsetzen der Befestigungsmutter 8 die Innenmantelfläche 53 die auflaufende Flanke 58 des ersten Gewindeganges 40 im Übergangsbereich 31 zwischen dem Erfassungsbereich 10 und der Innenmantelfläche 53 abstützt und eine Stirnflanke 43 des ersten Gewindeganges 40 auf der dem theoretischen Anfangspunkt 39 diametral gegenüberliegenden Seite des Gewindebolzens 4 sich nicht in die Innenmantelfläche 53 einschneiden kann, da der Anfangspunkt 39, bzw. der Schnittpunkt 41 auf der diesem Berührungsbereich zwischen der Flanke 58 und dem Übergangsbereich 31 gegenüberliegenden Seite an der Innenmantelfläche 53 anliegen.

Dies führt nun in der Folge dazu, daß auch-bei einer schief aufgesetzten Befestigungsmutter 8 beim Drehen in Anzugsrichtung des Gewindes der erste Gewindegang 40 des Gewindebolzens 4 im schlechtesten Fall bei einer Drehung um ca. 270° in den ersten Gewindegang 54 der Befestigungsmutter 8 eingreift. Dadurch wird nahezu eine Selbstzentrierung der Befestigungsmutter 8 auf dem Gewindebolzen 4 sichergestellt und kann vor allem bei einem vollautomatischen Zuführen und Aufsetzen der Befestigungsmutter 8 auch eine geringfügige, durch Toleranzen bedingte, Winkelabweichung oder Schräglage der Längsmittelachse 35 des Gewindebolzens 4 gegenüber dem Blechelement 3 ausgeglichen werden.

In den Fig. 8 und 9 ist eine weitere Ausbildung der Befestigungsmutter 8 der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 1 dargestellt. Dabei wird der erwünschte Vorteil einer Selbstsicherung bzw. Verdrehsicherung der Befestigungsmutter 8 gegenüber dem Gewindebolzen 4 wie folgt erreicht.

Die Befestigungsmutter 8 wird an mindestens einer Stelle des Umfanges des Mantels 11 um eine Distanz 59 nach innen verformt, wodurch z.B. eine Einkerbung 60 gebildet wird. Die Distanz 59 entspricht zumindest einem Teil einer Gewinde- bzw. Gangtiefe 61. Die Einkerbung 60 wird beispielsweise bei der Herstellung der Befestigungsmutter 8 in einem Arbeitsgang in Verbindung mit dem Tiefziehvorgang oder auch hinterher als gesonderter Arbeitsgang gefertigt.

Beim anschließenden Herstellen der Verbindungsanordnung 1 durch Aufschrauben der Befestigungsmutter 8 auf den Gewindebolzen 4 wird das Innengewinde 14 im Mantel 11 der Befestigungsmutter 8 durch das Außengewinde 6 des Gewindebolzens 4 im Bereich der Einkerbung 60 aufgeweitet bzw. nachgeschnitten. Dadurch entsteht im Bereich der Einkerbung 60 eine spielfreie Verbindung zwischen dem Innengewinde 14 der Befestigungsmutter 8 und dem Außengewinde 6 des Gewindebolzens 4. Durch die Aufweitung 5

AT 401 805 B der Befestigungsmutter 8 beim Aufdrehen auf das Außengewinde 6 wird eine Vorspannung erzeugt, die eine höhere Lösekraft und somit eine Selbstsicherung der Befestigungsmutter 8 bewirkt. Gleichzeitig kann durch das Einschneiden von Gewindegängen bzw. das Aufweiten der Befestigungsmutter 8 auch eine erhöhte Reibung zwischen dem Gewindebolzen 4 und der Befestigungsmutter 8 aufgebaut werden, die ebenfalls einem selbsttätigen Lösen, beispielsweise durch Schwingungen des Blechelementes 3 oder dgl. entgegen wirkt.

In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsvariante der Befestigungsmutter 8 der Verbindungsanordnung 1 dargestellt. Die Befestigungsmutter 8 ist am der Auflagefläche 9 gegenüberliegenden Ende 62 mit einer geschlossenen Kappe 63 versehen. Diese hutmutterähnliche Ausführung der Befestigungsmutter 8 bildet einen weiteren Schutz für den Gewindebolzen 4 - in strichlierten Linien dargestellt - gegen unerwünschte Deformierungen. Dieser Schutz wird dadurch erreicht, daß der Gewindebolzen 4 mit dem Mantel 11 der Befestigungsmutter 8 umgeben wird, der die Biegesteifigkeit des Gewindebolzens 4 aufgrund seiner Abstützung über die vergrößerte Auflagefläche 9 und durch die Verzahnung über das Gewinde erhöht. Damit sind unabsichtliche Verbiegungen des Gewindebolzens 4 bei seitlichen Schlägen zusätzlich vermieden. Dies schützt indirekt aber auch die Verbindungsstelle 64 zwischen dem Gewindebolzen 4 und dem Blechelement 3, welche üblicherweise durch eine Stumpfschweißnaht 5 oder eine Reib- oder Preßschweiß-naht hergestellt ist. Durch diese zusätzliche Abstützung des Gewindebolzens 4 über die Auflagefläche 9 der Befestigungsmutter 8 können die Kerb- und Zugkräfte, die zwischen dem Gewindebolzen 4 und dem Blechelement 3 auftreten können, verringert werden.

Einen zusätzlichen Vorteil bildet diese Ausführungsvariante dadurch, daß bei vollständig aufgeschraubter Befestigungsmutter 8 auf den Gewindebolzen 4 der Effekt einer Selbstsicherung eintritt. Dies wird dadurch erreicht, daß bei einem Festziehen der Befestigungsmutter 8 sich eine Stirnseite 65 des Gewindebolzens 4 auf eine innere Stirnfläche 66 der geschlossenen Kappe 63 zur Anlage kommt und durch ein entsprechendes Festziehen der Befestigungsmutter 8 ein Preßsitz zwischen der Stirnseite 65 des Gewindebolzens 4 und der inneren Stirnfläche 66 der Befestigungsmutter 8 aufgebaut werden kann über den die zur Selbstsicherung gewünschte Feststellkraft vorbestimmt werden kann. Diese Selbstsicherung entsteht dadurch, daß das Innengewinde 14 der Befestigungsmutter 8 gegenüber dem Außengewinde 6 des Gewindebolzens 4 aufgrund des Preßsitzes zwischen Stirnseite 65 und Stirnfläche 66 verspannt wird und somit einem ungewollten, durch Erschütterungen bedingten Lösen der Befestigungsmutter 8 entgegenwirkt. Durch die vorliegende Ausbildung der Befestigungsmutter 8 mit einer geschlossenen Kappe 63 ist es möglich, eine Klemmdicke 67 zu definieren. Diese Klemmdicke 67 ist so zu wählen, daß bei einem satten Aufsitzen der Befestigungsmutter 8 auf dem Gewindebolzen 4 ein zu klemmender Gegenstand 68, beispielsweise Verkleidungsteile, mit geringer Vorspannkraft gehaltert wird, jedoch eine zu starke Deformation des Gegenstandes 68 ausgeschlossen ist.

Eine weitere Ausbildung der Befestigungsmutter 8 mit der durch den Bund 12 gebildeten Auflagefläche 9 ist in Fig. 11 dargestellt. Durch diese Ausführungsform kann eine Beschädigung der Haltelasche 7 im Befestigungsbereich der Befestigungsmutter 8 durch Zerkratzen insofern vermieden werden, wenn darauf geachtet wird, daß ein Winkel 69 zwischen einander anstoßenden Seitenflächen 70, 71 einer außen umlaufenden Stirnkante 72 größer ist als 90*. Damit wird auch bei Gewinden mit hohen Steigungen und den dadurch bedingten Schrägen auf der Befestigungsmutter 8 gegenüber der Haltelasche 7 ein schleifender Übergang zwischen der Auflagefläche 9 und der Haltelasche 7 erreicht. Diese Schutzwirkung kann auch dadurch verstärkt werden, daß die Auflagefläche 9, entsprechend der Beschreibung der Ausführung derselben in Fig. 2 mit einem hochgekanteten umlaufenden Bund 12 versehen ist. Das Risiko einer Beschädigung der Haltelasche 7 wird durch eine höhere Anzahl von Ecken eines Polygons zusätzlich reduziert.

Die Fig. 12 zeigt eine Befestigungsmutter 8 der Verbindungsanordnung 1. die wiederum aus einem die Auflagefläche 9 bildenden Bund 12, sowie einem Mantel 11 mit einem Innengewinde 14 besteht. In dieser Darstellung wird eine weitere Möglichkeit zur Selbsthemmung bzw. zur Verdrehsicherung der Befestigungsmutter 8 auf dem Gewindebolzen 4 - in strichlierten Linien dargestellt - gezeigt. Das Innengewinde 14 wird in diesem Fall nicht als Durchgangsgewinde gefertigt, sondern es endet bereits ein bis zwei Gewindegänge vor dem der Auflagefläche 9 gegenüberliegenden Ende 62. Das Innengewinde 14 wird somit erst beim Aufdrehen der Befestigungsmutter 8 auf den Gewindebolzen 4 durch das Außengewinde 6 endgültig ausformt. Die somit erzielte spielfreie Ausführung zwischen Innengewinde 14 der Befestigungsmutter 8 und dem Außengewinde 6 des Gewindebolzens 4 bewirkt eine Erhöhung der Reibungswerte zwischen dem Innengewinde 14 und dem Außengewinde 6 und somit eine zuverlässige Sicherung gegen ein selbsttätiges Lösen der Befestigungsmutter 8 vom Gewindebolzen 4.

Durch die Schwächung einer Wandstärke 73, beispielsweise in einem Schwächungsbereich 74 zwischen dem Mantel 11 und dem Erfassungsbereich 10, ist als Sollbruchstelle 75 ausgebildet. Dadurch ist 6

AT 401 805 B gewährleistet, daß bei einem zu hohen Anzugsmoment beim Aufschrauben der Befestigungsmutter 8 auf den Gewindebolzen 4 die Befestigungsmutter 8 im Schwächungsbereich 74, also der Sollbruchstelle 75, abreißt und der Gewindebolzen 4 somit nicht beschädigt, vor allem nicht vom Blechelement 3 im Bereich der Stumpfschweißnaht 5 weggerissen wird. Durch die Anordnung dieser Sollbruchstelle 75, vor allem im Übergangsbereich 31 - wie in der rechten Hälfte der Fig. 12 vereinfacht dargestellt -, beispielsweise durch eine bewußt im Bereich der Außen- oder Innenfläche vorgesehene nutförmige Vertiefung 76, kommt es zu einem Trennen des Mantels 11 vom Bund 12 bzw. vom Erfassungsbereich 10. Damit dreht sich der Mantel 11 gegenüber dem Bund 12 bzw. dem Gewindebolzen 4 leer durch, sodaß durch eine erhöhte Anzugskraft eine Überbeanspruchung der Verbindungsstelle 64 zwischen dem Gewindebolzen 4 und dem Blechelement 3 vermieden wird.

Eine auf diese Art zu Bruch gegangene Befestigungsmutter 8 ist einfach und kostengünstig auszutauschen.

Bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten erweist es sich als vorteilhaft, wenn eine Gesamthöhe 23 der Befestigungsmutter 8 bevorzugt mehr als 2,1-mal so groß ist als ein Außendurchmesser 46 des Gewindebolzens 4. Als besonders bevorzugt hat sich eine Gesamthöhe 23 der Befestigungsmutter 8 herausgestellt, bei der diese 2,5-mal so groß ist als der Außendurchmesser 46 des Gewindebolzens 4 und somit beispielsweise bei einem Außendurchmesser 46 des Gewindebolzens 4 von 5 mm die Gesamthöhe 23 ein Maß von 12 mm aufweist.

Des weiteren erweist es sich auch als günstig, um Beschädigungen an der Haltelasche 7 bzw. des Blechelementes 3 zu verhindern, wenn ein Winkel zwischen einer Auflagefläche 9 und einem seitlich aufgekanteten Bereich 21 des Bundes 12 größer ist als ein maximaler Winkel zwischen den Längsmittelachsen 24 und 35 der Befestigungsmutter 8 und des Gewindebolzens 4 bei größtmöglicher Schrägstellung der auf den Gewindebolzen 4 aufgesetzten Befestigungsmutter 8. Dabei ist dieser Winkel 36 zwischen den Längsmittelachsen 24 und 35 vor allem von den Öffnungsweiten 47, 48 und den Distanzen 37 und 38 abhängig, wenn sich diese innerhalb der vordefinierten Grenzen bewegen. Diese maximale Schrägstellung um den Winkel 36 ist am besten aus der Darstellung in Fig. 6 zu entnehmen.

Ein zusätzlicher Schutz des Gewindebolzens 4, vor allem gegen Verbiegungen oder Beschädigungen einer Verbindung, insbesondere einer Schweiß- oder Klebeverbindung zwischen dem Gewindebolzen 4 und dem Blechelement 3, - wie in Fig. 12 dargestellt - wenn eine Gesamthöhe 23 der Befestigungsmutter 8 der Gesamtlänge 77 des Gewindebolzens 4, abzüglich einer gewünschten Klemmdicke 67 entspricht. Diese Klemmdicke 67 kann sich durch das festzuklemmende Bauelement oder beispielsweise durch das festzuklemmende Bauelement und einer Haltelasche 7 zusammensetzen.

Besonders bevorzugt ist die Gesamthöhe 23 der Befestigungsmutter 8 - wie bereits in Fig. 10 ersichtlich - um eine Dicke 78 eines stirnseitigen kappen- bzw. hutförmigen Endes 62 der Befestigungsmutter 8 größer als die Gesamtlänge 77 des Gewindebolzens 4 abzüglich der Klemmdicke 67, da dadurch eine automatische Begrenzung der Aufschraubbewegung der Befestigungsmutter 8 auf den Gewindebolzen 4 erzielt wird und damit vor allem bei empfindlichen oder elastisch verformbaren Bauelementen bzw. Haltelaschen 7 eine selbsttätige Einschraubwegbegrenzung der Befestigungsmutter 8 in einfacher Weise realisierbar ist.

Besonders bevorzugt ist die Anwendung dieser Befestigungsmutter 8 dann, wenn die Verbindungsanordnung 1 einen Gewindebolzen 4 umfaßt, der mit einer seiner Stirnseiten über eine Verbindungsstelle 64, beispielsweise eine Klebeverbindung oder eine Stumpf-, Reib- oder Widerstandsschweißnaht mit einer Oberfläche eines Blechelementes 3 verbunden’ist.

Bevorzugt sind derartige Befestigungsmuttern 8 dann einsetzbar wenn das Gewinde bei einem Nenndurchmesser von 5 mm eine Steigung von 1,6 mm und einen Kerndurchmesser von 3,6 mm aufweist. Bei einem derartigen Gewinde ergibt sich somit eine Gewindetiefe von 0,7 mm. Bevorzugt beträgt eine senkrecht zur Längsrichtung des Gewindebolzen, gemessene Dicke der Gewindegänge im Schnittbereich mit der Mantelfläche des Kerndurchmesser 0,9 mm und eine Gangbreite ebenfalls auf der Mantelfläche des Kerndurchmessers gemessen 0,7 mm.

Vor allem ist die Anwendung der Befestigungsmutter 8 gemäß der vorstehenden Beschreibung dann vorteilhaft, wenn ein Außendurchmesser des ersten Gewindeganges auf der vom Blechelement abgewendeten Stirnseite einen kleineren Außendurchmesser, beispielsweise 4,6 mm, aufweist als der Nenndurchmesser des Gewindes mit 5 mm. Ein derartiges Gewinde weist, wie dies am besten aus Fig. 6 zu ersehen ist, meist einen gleichen Flankenwinkel von, beispielsweise 15* auf, jedoch ist eine Flankenlänge der in Aufschraubrichtung der Befestigungsmutter 8 vorgeordneten Flanke jedes Gewindeganges kleiner als die der von der Aufschraubrichtung abgewandten Flanke. So ist beispielsweise eine Höhe 79 einen der Aufschraubrichtung - Pfeil 80 - zugewandten Flanke 81 kleiner als eine Höhe 82 der von der Aufschraubrichtung - Pfeil 80 - abgewandten Flanke 83. Dadurch entsteht eine widerhakenartige Ausbildung der 7

Claims (10)

1. AT 401 805 B Gewindegänge die es ermöglicht, beispielsweise Kunststoffkappen oder Kunststoffmuttern auf das Gewinde aufzuschlagen, wobei diese dann zu einem späteren Zeitpunkt zumindest einwandfrei gelöst, gegebenenfalls sogar zur nochmaligen Befestigung durch Aufdrehen verwendet werden können. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, die erfindungsgemäße Lösung für jede Art von Blechgewinden, Kunststoffgewinden, Steilgewinden oder auch selbstschneiden Gewinden einzusetzen. Abschließend sei noch festgehalten, daß in den Zeichnungen der Ausführungsbeispiele zum besseren Verständnis der Erfindung, einzelne Teile unproportional vergrößert und schematisch vereinfacht dargestellt sind. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, über die gezeigten Ausführungsbeispiele hinaus, die Anordnung der Einzelelemente beliebig zu verändern bzw. auch unterschiedlich zu kombinieren. Auch Einzelmerkmale aus den gezeigten Ausführungsbeispielen können eigenständige, erfindungsgemäße Lösungen darstellen. Patentansprüche 1. Befestigungsmutter, insbesondere für eine Verbindungsanordnung mit einem auf einem Blechelement aufgeschweißten Gewindebolzen, wobei die Befestigungsmutter einen zylinderförmigen Mantel mit einem Innengewinde aufweist, der über einen Übergangsbereich mit einem Erfassungsbereich und einem daran anschließenden umlaufenden Bund, der eine Auflagefläche bildet versehen ist, bei der der Bund, der Übergangsbereich und der zylinderförmige Mantel aus einem Stück, insbesondere durch Tiefziehen hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Bund (12) in einer senkrecht zur Längsmittelachse (24) des Innengewindes (14) verlaufenden Ebene einen kreisförmigen Querschnitt oder einen mehreckigen Querschnitt, bei welchem die Seitenflächen (70, 71) der Stirnkante (72) den Winkel (69) zueinander einschließen, der größer als 90· ist, aufweisen, und daß die Distanz (37 bzw. 38) zwischen dem theoretischen Anfangspunkt (39) eines ersten Gewindeganges (40) des Gewindebolzens (4) bzw. eines Schnittpunktes (41) zwischen einer parallel zur Längsmittelachse (35) des Gewindebolzens (4) und durch den theoretischen Anfangspunkt (39) verlaufenden Mantellinie (42) und einer Stirnflanke (43) des ersten Gewindeganges (40) und einem diametral diesen gegenüberliegenden Schnittpunkt (44) zwischen der tragenden Gewindeflanke (45) des Gewindeganges (40) und dem Außendurchmesser (46) des Außengewindes (6) größer ist als Öffnungsweiten (47 und 48) zwischen einem theoretischen Anfangspunkt (50) und einem diesen diametral gegenüberliegenden Schnittpunkt (51) zwischen einer tragenden Flanke (52) und einer Innenmantelfläche (53) der Kernbohrung (49) bzw. dem theoretischen Anfangspunkt (50) eines ersten Gewindeganges (54) und einem diesen diametral gegenüberliegenden Schnittpunkt (55) einer Stützflanke (56) des ersten Gewindeganges (54) und der Innenmantelfläche (53) der Kernbohrung (49) und daß die Öffnungsweite (48) zumindest gleich dem Kerndurchmesser (57) des Gewindebolzens (4) ist.
2. 2. Befestigungsmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis zwischen einer Gesamthöhe (23) der Befestigungsmutter (8) zu einem Außendurchmesser (46) des Gewindebolzens (4) gleich oder größer 2,25 zu 1 ist.
3. 3. Befestigungsmutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkel (19) zwischen der Auflagefläche (9) und dem aufgekanteten Bereich (21) des Bundes (12) größer ist, als ein maximaler Winkel (36) zwischen den Längsmittelachsen (24 und 35) der Befestigungsmutter (8) und des Gewindebolzens (4) bei schräg aufgesetzter Befestigungsmutter (8).
4. 4. Befestigungsmutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine über das Blechelement (3) vorragende Gesamthöhe eines Gewindebolzens (4) einer Klemmdicke (67) zwischen der Auflagefläche (9) der Befestigungsmutter (8) und dem Blechelement (3) zuzüglich einer Gesamthöhe (23) der Befestigungsmutter (8) entspricht.
5. 5. Befestigungsmutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamthöhe (23) der Befestigungsmutter (8) um eine Wandstärke des stirnseitigen Endes (62) bzw. der Kappe (63) größer ist als eine Differenz zwischen der Klemmdicke (67) und der Gesamthöhe des Gewindebolzens (4).
6. 6. Befestigungsmutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (11) der Befestigungsmutter (8) an seinem vom Erfassungsbereich (10) abgewandten Ende 8 AT 40t 805 B (62) stirnseitig, z. B. kappen- oder hutförmig verschlossen ist.
7. 7. Befestigungsmutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmutter (8) mit einer Selbstsicherung versehen ist.
8. 8. Befestigungsmutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmutter (8) als Selbstsicherung eine nach innen in Richtung der Längsmittelachse (24) gerichtete Einkerbung (60) bzw. Eindellung aufweist.
9. 9. Befestigungsmutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnent, daß zwischen dem Erfassungsbereich (10) und dem zylinderförmigen Mantel (11) ein Schwächungsbereich (74), insbesondere eine umlaufende nutförmige Vertiefung (76) oder eine Einkerbung angeordnet ist.
10. 10. Verbindungsanordnung mit einem auf einem Blechelement befestigten Gewindebolzen und einer auf dieser aufgesetzten Befestigungsmutter, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindebolzen (4) mit einer seiner Stirnseiten über eine Verbindungsstelle (64), insbesondere eine Stumpfschweißnaht (5) mit einer Oberfläche eines Blechelementes (3) verbunden ist. Hiezu 5 Blatt Zeichnungen 9