DE102009005334A1

DE102009005334A1 - Selbstsichernde Schraubverbindung

Info

Publication number: DE102009005334A1
Application number: DE102009005334A
Authority: DE
Inventors: Juliano Jundiai Savoy; Paulo César Jundiai Sigoli; Mauro Moraes de Jundiai Souza
Original assignee: Neumayer Tekfor Holding GmbH
Current assignee: Neumayer Tekfor Engineering GmbH
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-22
Also published as: EP2379897B1; WO2010081450A1; BRPI0924031B1; CN102272465B; US20110305538A1; BRPI0924031A2; CN102272465A; US8393839B2; RU2011134266A; EP2379897A1; RU2501993C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung mit einem Schraubenabschnitt und einer darauf verschraubten Mutter. Eine Selbstsicherung der Mutter auf dem Schraubenabschnitt wird in einfacher Weise erzielt, indem eine Zwischenscheibe drehfest am Schraubenabschnitt abgestützt und verdrehbar gegenüber der Mutter an dieser aufgenommen wird, wobei die Zwischenscheibe ein in Umfangsrichtung wirksames Raster aufweist, das nach der Montage der Mutter mit einer an dieser befestigten radial elastischen, aus einem Blechteil gebildeten Klinke einen Formschluss bildet. Die elastisch radial verlagerbare Klinke wird durch das Schraubwerkzeug während des Schraubvorgangs aus dem Raster gedrückt.

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstsichernde Schraubverbindung mit einem Schraubenabschnitt und einer auf diesem selbstgesichert aufgenommenen Mutter.
Selbstsichernde Schraubverbindungen sind seit langem bekannt. Beispielsweise kann das Gewinde zwischen Schraubenabschnitt und Mutter in seiner Mobilität beispielsweise durch einen Kunststoffeinsatz eingeschränkt werden, was zu einer Schwergängigkeit der Schraubverbindung führt. Alternativ kann ein Splint im Schraubenabschnitt vorgesehen werden, der ein Lösen der Mutter vom Schraubenabschnitt nur in begrenztem Bereich verhindert und zusätzliche Arbeitsgänge zur Befestigung des Splints erfordert. Selbstsichernde Muttern, die mittels einer drehfest an dem Schraubenabschnitt aufgenommenen Zwischenscheibe fixiert werden, indem zwischen Mutter und Distanzscheibe ein Formschluss zwischen einem Profil der Distanzscheibe und dem Mehrkant der Mutter hergestellt wird, erfordern in der Regel nach dem Verschrauben der Mutter auf dem Schraubabschnitt zusätzliche Arbeitsschritte oder sind bei einem Verschnappen während der Verschraubung nur schwierig wieder zu lösen. Oft ist bei selbstsichernden Schraubverbindungen lediglich eine unzureichende Auflösung der vorzusehenden Vorspannung oder eines einzustellenden Axialspiels der Mutter erzielbar.
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine selbstsichernde Schraubverbindung und eine Baueinheit mit dieser Schraubverbindung vorzuschlagen, die leicht zu montieren, einfach herzustellen und genau einstellbar sind.
Die Aufgabe wird durch eine Schraubverbindung mit einem Schraubenabschnitt, einer auf diesem verschraubten Mutter mit einem Mehrkant und einer gegenüber dem Schraubenabschnitt verdrehgesicherten, auf der Mutter verdrehbar aufgenommenen Zwischenscheibe mit einem über deren Umfang angeordneten Raster sowie zumindest einer mit dem Raster einen Formschluss bildenden Klinke gelöst, wobei die zumindest eine Klinke aus einem elastisch gegenüber einer Fläche des Mehrkants federnd aufgenommenen Blechteil gebildet ist. Unter einem Schraubenabschnitt ist ein mit einem Außengewinde versehener Stift zu verstehen, auf den die selbstsichernd ausgestaltete Mutter aufgeschraubt wird. Dabei kann der Stift eine Schraube mit Kopf bilden oder an einem komplexen Bauteil vorgesehen sein, an dem ein weiteres Bauteil mittels der Mutter befestigt wird. Beispielsweise kann eine Achse oder ein Achsschenkel den besagten Schraubenabschnitt aufweisen, an dem ein Wälzlager wie Rollenlager mit Kegelrollen befestigt wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich gezeigt, wenn mehrere Klinken vorgesehen werden, die aus einem Blechteil gebildet sind und sich axial entlang der jeweils zugehörigen Fläche des Mehrkants erstrecken und an deren freiem Ende ein Eingriffsprofil wie Haken aufweisen, der mit dem Raster einen Formschluss bilden kann. Beispielsweise kann das Blechteil, das gestanzt und gebogen in die entsprechende Form gebracht werden kann, einen Ringkragen aufweisen, durch den der Schraubenabschnitt mit Spiel geführt wird und der an der der Zwischenscheibe abgewandten Stirnseite der Mutter befestigt ist, indem beispielsweise ein hierfür vorgesehener Bord oder entsprechende axial ausgebildete, über den Umfang verteilte Stege umgebördelt werden. Auf diese Weise kann das Blechteil beispielsweise bei einem einen Sechskant bildenden Mehrkant eine bis sechs, vorzugsweise drei bis sechs Klinken aufweisen, die entlang der Flächen des Sechskants umgelegt werden, wobei durch das Um legen eine Vorspannung in der Weise eingestellt wird, dass die Klinken zu den Flächen im nicht verspannten Zustand einen Anstellwinkel besitzen, der ausreicht, um mit ihren endseitigen Profilen in das Raster einzugreifen und einen Formschluss mit diesem zu bilden. Wird auf den Mehrkant das Schraubwerkzeug, beispielsweise eine Schraubnuss oder ein Steckschlüssel aufgebracht, werden die Klinken an die Fläche des Mehrkants angelegt und der Formschluss zum Raster wird freigegeben, so dass die Mutter in einfacher Weise auf den Schraubenabschnitt gedreht oder wieder von diesem entfernt werden kann.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn in den Flächen des Mehrkants der Mutter Ausschnitte vorgesehen sind, in die die Klinken bei einer Verspannung durch das Schraubwerkzeug eintauchen können, wodurch sich ein effektives Tragbild des Schraubwerkzeugs für den Mehrkant bildet. Weiterhin kann in den Klinken eine Sicke, beispielsweise eine radial aus der Klinkenfläche erhabene Welle, vorgesehen werden, die gegebenenfalls ein Spiel zwischen dem Schraubwerkzeug ausgleicht und selbst bei unvollständigem Einführen des Mehrkants in das Schraubwerkzeug eine vollständige Trennung des Formschlusses zwischen Klinken und Raster ermöglicht.
Zur Ausbildung des Rasters der Zwischenscheibe kann diese an ihrem Außenumfang verteilte Zungen aufweisen, die nach radial außen gerichtet sind und um einen kreisförmigen Fuß oder Flansch der Mutter umgelegt sind, so dass die Zwischenscheibe unter Ausbildung des Rasters verdrehbar und verliersicher auf der Mutter aufgenommen ist. Bei nicht aufgesetztem Schraubwerkzeug entspannen sich die Klinken nach radial außen in die durch die Zungen gebildeten Zwischenräume des Rasters und verhindern damit eine Verdrehung der Zwischenscheibe gegenüber der Mutter. Bei Ansetzen des Schraubwerkzeugs werden die Klin ken in die Ausschnitte der Flächen des Mehrkants elastisch verspannt. Das Raster kann auch durch in einen um den Fuß der Mutter eingestanzte, über den Umfang verteilte Löcher dargestellt werden.
Nach einem erfinderischen Gedanken ist bei Verwendung mehrerer Klinken die Teilung des Rasters nicht identisch mit einer Teilung der Klinken und auch kein Vielfaches dieser. Dies bedeutet, dass die Verteilung der Klinken über den Umfang in Abstimmung mit der Anzahl der Zwischenräume des Rasters so ausgelegt ist, dass zumindest eine der Klinken nicht einrastet und zwischen zwei Zwischenräumen verbleibt und bei einer geringen Winkelverdrehung in den nächsten Zwischenraum einrastet. Auf diese Weise kann eine höhere Auflösung des Rastwinkels der Mutter gegenüber der Schraube und damit eine hohe Auflösung des Axialabstands der Mutter in deren von der Zwischenscheibe gesperrten Zustand zu dem zu befestigenden Bauteil erzielt werden. Beispielsweise kann bei einem Raster mit siebzehn Zwischenräumen und einem Sechskant mit sechs Klinken eine Auflösung des Verdrehwinkels von einer Rastung einer Klinke zur Rastung der nächsten Klinke im Raster von ca. 3,5° erzielt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Lager auf einer Achse in nahezu idealer Weise vorgespannt werden.
Die Fixierung der Mutter gegenüber dem Schraubenabschnitt erfolgt durch eine drehfeste Aufnahme der Zwischenscheibe auf dem Schraubenabschnitt. Hierzu kann beispielsweise der Schraubenabschnitt eine Abflachung aufweisen, an dem eine aus der Öffnung der Zwischenscheibe ausgesparte Gegenfläche anliegt oder in dem Schraubenabschnitt eine Längsnut vorgesehen sein, in die eine Nase der Zwischenscheibe eingreift.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Baueinheit mit einer Schraubverbindung wie vorgeschlagen gelöst. Die Baueinheit enthält dabei einen an einem Widerlager angeordneten Lagerbolzen mit dem Schraubenabschnitt, ein auf den Lagerbolzen aufgefädeltes Bauteil und die mit der als Gegenlager axial auf dem Schraubenabschnitt durch die Positionierung der Klinken gegenüber dem Raster auf einem justierten Abstand zum Widerlager aufgenommene Mutter. Das aufgefädelte Bauteil kann insbesondere ein Wälzlager, beispielsweise ein Rollenlager mit Kegelrollen sein. Die Baueinheit kann als Achseinheit mit Radlager zur Aufnahme eines Rades eines Kraftfahrzeugs dienen.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Ansicht einer selbstsichernden Mutter der Schraubverbindung von schräg oben
und 2 eine Draufsicht der in 1 dargestellten selbstsichernden Mutter.
1 zeigt die selbstsichernde Mutter 1 der nicht komplett dargestellten Schraubverbindung mit dem Innengewinde 2, in das der Schraubenabschnitt eingeschraubt wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Mehrkant 3 zur Verdrehung der Mutter 1 mittels eines Schraubwerkzeugs als Sechskant mit Seitenflächen 4, 5 ausgebildet, wobei die Seitenflächen 4, 5 jeweils einen Ausschnitt 6 enthalten, in die die Klinken 7, 7a, 8, 8a, 9, 9a versenkbar sind. Die Klinken 7, 7a, 8, 8a, 9, 9a sind an einem gemeinsamen Ringkragen 10 befestigt beziehungsweise einteilig aufgenommen, der an der Stirnseite 11 der Mutter 1 fest mit dieser verbunden ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ringkragen 10 an einem Ringsteg 12 zentriert, der zur axialen Fixierung des Ringkragens 10 umgebördelt ist.
Der Ringkragen 10 mit den Klinken 7, 7a 8, 8a 9, 9a bildet ein einteiliges Bauteil 24 und ist aus elastischem Material wie Federblech hergestellt. Die Klinken 7, 7a 8, 8a 9, 9a sind dabei so umgelegt, dass sie unter Vorspannung in die Ausschnitte 6 versenkt werden und nach Aufhebung der Vorspannung an ihren freien Enden 13 radial ausschwenken. Eine quer über die Klinken 7, 7a, 7b, 8, 8a, 9, 9a verlaufende Sicke verbessert dabei die Verlagerung der Klinken durch das Schraubwerkzeug selbst bei Spiel oder nicht bis auf den Grund des Mehrkants 3 eingesetztem Schraubwerkzeug. Die freien Enden 13 sind radial abgewinkelt und weisen Nasen 14 auf, die abhängig von einer Verdrehung des Rasters 15 gegenüber der Mutter 1 in Zwischenräume 16 des Rasters 15 radial eingreifen. Das Raster 15 wird aus radial und über den Umfang verteilten, an der Zwischenscheibe 18 vorgesehenen Stege 17 gebildet, die axial umgelegt werden und damit eine Verliersicherung und Zentrierung der Zwischenscheibe 18 der Mutter 1 bilden. Die Zwischenscheibe 18 verbleibt dabei gegenüber dem Fuß 19 der Mutter 1 verdrehbar und ist drehfest auf dem Schraubenabschnitt fixiert. Die Stege 17 können beispielsweise durch axiales Umlegen des äußeren, mit den nötigen Ausstanzungen versehen Umfangs der Zwischenscheibe 18 oder durch axiales Umlegen von radial am Außenumfang der Zwischenscheibe 18 angeordneten Zungen dargestellt werden.
Die freien Enden 13 der Klinken 7, 7a, 8, 8a, 9, 9a sind in einem Ausschnitt 20 des Fußes 19 radial verlagerbar in Umfangsrichtung abgestützt, so dass bereits das Einrasten einer Klinke 7, 7a, 8, 8a, 9, 9a in einen Zwischenraum 16 eine Verdrehsicherung der Schraubverbindung gewährleisten kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Klinke 8 in dem durch zwei benachbarte Stege 17 gebildeten Zwischenraum 16 eingerastet und blockiert damit eine Verdrehung der Mutter 1 gegenüber der Zwischenscheibe 18. Durch die drehfeste Aufnahme der Zwischenscheibe 18 auf dem Schraubenabschnitt ist eine Verdrehsicherung der Schraubverbindung gegeben. Durch die Rasterung des Rasters 15 in Form der Anzahl der Zwischenräume 16 rasten die Klinken 7, 7a, 8, 8a 9, 9a nicht gleichzeitig in die Zwischenräume 16 ein. Vielmehr kann die Rasterung so ausgelegt werden, dass lediglich eine Nase 14 der Klinken 7, 7a 8, 8a 9, 9a gleichzeitig einrastet, so dass bereits bei kleinen Verdrehwinkeln ein erneutes Verrasten einer Nase 14 einer Klinke 7, 7a, 8, 8a, 9, 9a mit einem Zwischenraum 16 des Rasters 15 erfolgt und damit die Auflösung eines Rastwinkels verbessert wird. Unabhängig von der Steigung des Innengewindes 2 kann damit das axiale Spiel beziehungsweise eine Vorspannung der Mutter 1 gegenüber einem zwischen einem Widerlager und der Mutter 1 aufgefädelten Bauteil wesentlich feiner eingestellt werden. Die Klinke 7a zeigt einen zwischen den Stegen 17 gleitenden Zustand der Nase 14. Es versieht sich, dass bei einer Auflösung des Rastwinkels geringerer Anforderung nicht alle Seitenflächen 5 mit Klinken versehen werden müssen. Im Falle der dargestellten Verwendung von sechs Klinken 7, 7a, 8, 8a, 9, 9a ergibt sich beispielsweise bei einer Anzahl von siebzehn Zwischenräumen eine Auflösung des Rast- oder Verdrehwinkels von ca. 3,5° ergeben.
Das Verschrauben der Mutter 1 auf dem Schraubenabschnitt erfolgt mittels eines Schraubwerkzeugs, das beispielsweise durch Aufstecken auf den Mehrkant 3 die Klinken gegen in die Ausschnitte 6 verlagert, so dass die Mutter 1 unter Aufwendung nur des üblichen Schraubwiderstands auf den Schraubenabschnitt gedreht werden kann. Die Justierung gegenüber dem einzuspannenden Bauteil kann in an sich bekannter Weise beispielsweise mittels Einstellung des Drehmoments erfolgen. Nach dem Lösen des Schraubwerkzeugs ver rastet die einem Zwischenraum 16 nächstliegende Nase 14 ein und fixiert die Mutter 1 gegenüber dem Schraubenabschnitt mit der durch Anzahl der Klinken und Zwischenräume eingestellten Genauigkeit.
2 zeigt die Mutter 1 der 1 in Draufsicht. Aus der 2 werden die unterschiedlichen Positionen der Klinken 7, 7a 8, 8a, 9, 9a gegenüber dem Raster 15 deutlich. Während sich Klinke 8 im eingerasteten Zustand befindet, wird bei weiterer Verdrehung der Mutter im Uhrzeigersinn die Klinke 8a als nächste einrasten, während der Verdrehweg der Klinke 7a am weitesten ist, um in den Zwischenraum 16 einzurasten.
2 zeigt den Schraubenabschnitt 22, der eine Längsnut 23 aufweist, in die radial die Nase 21 der Zwischenscheibe 18 eingreift, so dass die Zwischenscheibe 18 drehfest an dem Schraubenabschnitt 22 aufgenommen ist.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombination der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält sich die Anmelderin vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen, in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen beziehungsweise Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten beziehungsweise Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Schraubverbindung mit einem Schraubenabschnitt, einer auf diesem verschraubten Mutter mit einem Mehrkant und einer gegenüber dem Schraubenabschnitt verdrehgesicherten, auf der Mutter verdrehbar aufgenommenen Zwischenscheibe mit einem über deren Umfang angeordneten Raster sowie zumindest einer mit dem Raster einen Formschluss bildenden Klinke, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Klinke aus einem elastisch an der Mutter federnd aufgenommenen Blechteil gebildet ist.
Schraubverbindung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, jeweils an einer Seitenfläche des Mehrkants angeordnete Klinken einteilig aus einem Bauteil gebildet sind.
Schraubverbindung insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mittels eines Ringkragens an der der Zwischenscheibe gegenüberliegenden Stirnseite aufgenommen ist.
Schraubverbindung insbesondere nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Klinke in einem Ausschnitt der Seitenfläche des Mehrkants im verspannten Zustand zumindest annähernd bündig untergebracht ist.
Schraubverbindung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Außenumfang der Zwischenscheibe über den Umfang verteilte, nach radial außen gerichtete Stege um einen kreisförmigen Fuß der Mutter umgelegt sind und das Raster bilden.
Schraubverbindung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Klinken ungleich der Anzahl oder einem Vielfachen der Anzahl von im Raster angeordneten Zwischenräumen ist.
Schraubverbindung insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Klinke weniger als die Anzahl der Klinken gleichzeitig in die Zwischenräume des Rasters einrastet.
Schraubverbindung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenabschnitt zumindest eine Abflachung aufweist, an der eine Gegenfläche der Zwischenscheibe anliegt.
Schraubverbindung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenabschnitt zumindest eine Längsnut aufweist, in die eine Nase der Zwischenscheibe eingreift.
Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Klinke im unverspannten Zustand einen Formschluss mit dem Raster bildet.
Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Klinke durch eine auf den Mehrkant einwirkendes Schraubwerkzeug gegen die Seitenflächen des Mehrkants verspannt wird.
Baueinheit mit einer Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit einem an einem Widerlager angeordneten Lagerbolzen mit dem Schraubenabschnitt, einem auf den Lagerbolzen aufgefädelten Bauteil und der als Gegenlager axial auf dem Schraubenabschnitt durch die Positionierung der zumindest einen Klinke gegenüber dem Raster auf einem justierten Abstand zum Widerlager aufgenommenen Mutter.
Baueinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgefädelte Bauteil ein Wälzlager ist.