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Die
Erfindung betrifft ein Befestigungselement, insbesondere Mutter,
zum Aufschrauben auf einen Gewindebolzen, mit einer Bohrung, die
einen mit dem Außengewinde des Gewindebolzens zur Übertragung
einer Haltekraft zusammenwirkenden Befestigungsbereich aufweist.
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Befestigungselemente
der angegebenen Art, die durch Aufschrauben an einem Gewindebolzen befestigt
werden, sind in verschiedenen Ausführungen aus Metall und
aus Kunststoff bekannt. Sie haben wenigstens einen Befestigungsbereich,
der mit dem Außengewinde des Bolzens zusammenwirkt, um
durch formschlüssige Abstützung an den Gewindegängen
des Gewindebolzens Haltekräfte vornehmlich in Längsrichtung
des Gewindebolzens auf diesen zu übertragen. Der Befestigungsbereich
des Befestigungselements ist zur Erzielung des gewünschten
Formschlusses üblicherweise mit einem vorgefertigten Innengewinde
versehen. Es ist außerdem aus
EP 0 554 094 eine Mutter aus Kunststoff
bekannt, bei der der Befestigungsbereich aus einer glatten, inneren
Bohrung besteht. Bei einer solchen Mutter wird das Gewinde ausgebildet,
wenn die Mutter auf einen Gewindebolzen geschraubt wird.
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Es
ist weiterhin aus
DE
16 25 322 A1 eine selbstsichernde Mutter aus Metall bekannt,
die an einem Ende der mit Innengewinde versehenen Bohrung einen
federnd elastischen Kunststoff- oder Gummiring hat, dessen Bohrung
einen kleineren Innendurchmesser aufweist als das Innengewinde. Wird
diese Mutter auf einen Gewindebolzen geschraubt, so wird der Kunststoff-
oder Gummiring verformt und dadurch eine hemmende Wirkung gegen
ein Lösen der Mutter hervorgerufen.
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Aus
DE 36 40 668 A1 ist
außerdem eine Doppelmutter aus Metall bekannt, die einen
ersten Mutterkörper und einen zweiten Mutterkörper
aufweist, die durch einen dünnen Verbindungssteg, der durch
Einwirkung einer Umfangsscherkraft zerbrechbar ist, miteinander
verbunden sind. Beide Mutterkörper haben eine axiale Gewindebohrung,
deren Innendurchmesser gleich ist, damit sie auf den gleichen Gewindebolzen
aufgeschraubt werden können.
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Die
bekannten Befestigungselemente können immer nur an einem
bestimmten Gewindebolzen befestigt werden, für den sie
ausgelegt sind. Ist der Befestigungsbereich mit einem vorgefertigten
Innengewinde versehen, so muss dieses hinsichtlich Durchmesser und
Steigung dem Außengewinde des Gewindebolzens entsprechen,
damit das Aufschrauben und das Übertragen der geforderten
Haltekraft möglich ist. Auch wenn der Befestigungsbereich
bei einem Befestigungselements aus Kunststoff eine glatte Bohrung
hat, muss diese einen bestimmten, vom Bolzengewinde abhängigen
Innendurchmesser haben, damit beim Aufschrauben das Innengewinde durch
den Gewindebolzen ausgebildet werden kann und das Befestigungselement
nicht durch zu hohe Radialkräfte gesprengt wird.
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Bei
vielen Anwendungsfällen, beispielsweise in der Automobilindustrie,
kommt es vor, dass zur Befestigung von Bauteilen Gewindebolzen verschiedener
Normgewinde-Durchmesser verwendet werden. Bei der Montage müssen
daher für jeden verwendeten Normgewinde-Durchmesser passende
Befestigungselemente bereit gehalten werden und bei der Montage
muss darauf geachtet werden, dass auf den jeweiligen Gewindebolzen
das richtige Befestigungselement geschraubt wird. Besonders problematisch ist
dies bei der Verwendung von Befestigungselementen aus Kunststoff.
Wird eine für einen kleineren Gewindebolzen bestimmte Kunststoffmutter
auf einen größeren Gewindebolzen geschraubt, so
kann sie aufreißen und muss entfernt und durch eine richtige
ersetzt werden, was erheblichen zusätzlichen Zeitaufwand
erfordert.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement
der eingangs genannten Art zu schaffen, das auf verschiedene Gewindebolzen,
die sich in ihrem Normgewindedurchmesser voneinander unterscheiden, aufgeschraubt werden
kann. Das Befestigungselement sollte weiterhin einfach und kostengünstig
herstellbar und vielseitig verwendbar sein.
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Nach
der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Befestigungselement mit
den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen des Befestigungselements sind in den Ansprüchen
2 bis 15 angegeben.
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Nach
der Erfindung ist ein Befestigungselement zum Aufschrauben auf einen
Gewindebolzen vorgesehen, welches eine Bohrung mit zwei verschiedenen
Befestigungsbereichen aufweist, von denen jeder dazu ausgebildet
ist, um mit dem Außengewinde eines Gewindebolzens zur Übertragung
einer Haltekraft zusammenzuwirken, wobei ein erster Befestigungsbereich
einen an einen ersten Normgewindedurchmesser eines Gewindebolzens
angepassten ersten Innendurchmesser hat und der zweite Befestigungsbereich
einen an einen mindestens eine Durchmesserstufe kleineren zweiten
Normgewindedurchmesser angepassten zweiten Innendurchmesser hat.
Das Befestigungselement nach der Erfindung kann daher auf zwei verschiedene
Gewindebolzen, einen mit kleinerem Normgewindedurchmesser und einen
mit größerem Normgewindedurchmesser aufgeschraubt
werden. Auf diese Weise wird zur Befestigung von Bauteilen an zwei
verschiedenen Gewindebolzen nur ein Befestigungselement benötigt. Bei
der Montage kann es daher nicht zu Verwechslungen und entsprechend
zeitaufwendigen Fehlmontagen kommen.
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Nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann vorgesehen sein, dass
der zweite Befestigungsbereich so ausgebildet ist, dass er durch
Einschrauben eines Gewindebolzens, der einen ersten Normgewindedurchmesser
hat, radial aufgeweitet werden kann. Dies hat den Vorteil, dass
das erfindungsgemäße Befestigungselement auch
verwendet werden kann, wenn ein Gewindebolzen mit erstem Normgewindedurchmesser
aufgrund seiner Länge sich bis in den zweiten Befestigungsbereich
hinein erstreckt. Der aufgeweitete zweite Befestigungs bereich kann
in diesem Fall außerdem zur Sicherung des Befestigungselements
gegen selbsttätiges Lösen dienen.
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Das
radiale Aufweiten des zweiten Befestigungsbereichs kann nach einem
weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch bewirkt werden, dass der zweite
Befestigungsbereich von einer Wand umgeben ist, die wenigstens eine
sich in Längsrichtung der Bohrung erstreckende Sollbruchstelle
aufweist. Die Sollbruchstelle kann durch eine in der Wand angeordnete
Nut gebildet sein, wobei der Grund der Nut von einer trennbaren
dünnen Haut gebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein,
dass die Sollbruchstelle durch einen die Wand durchdringenden Schlitz
gebildet ist, der teilweise von einem trennbaren Steg überbrückt
ist.
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Vorzugsweise
ist jeder der beiden Befestigungsbereiche des Befestigungselements
mit einem vorgefertigten Innengewinde versehen. Ist das Befestigungselement
aus Kunststoff hergestellt, so kann alternativ der erste Befestigungsbereich
auch eine glatte Bohrung haben, in welcher das Außengewinde
eines Gewindebolzens beim Aufschrauben des Befestigungselements
ein Innengewinde ausbildet. Zwischen den Befestigungsbereichen kann
nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ein konischer Übergangsbereich
ausgebildet sein, durch den das Eindringen eines Gewindebolzens
in den zweiten Befestigungsbereich erleichtert wird. Der Übergangsbereich
kann hierzu außerdem mit einem Innengewinde versehen sein.
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Zur
Erleichterung des Aufschraubens kann die Bohrung des Befestigungselements
an einem Ende einen sich nach innen verjüngenden, konischen
Einlaufbereich aufweisen, an den sich der Befestigungsbereich mit
dem größeren Innendurchmesser anschließt.
Das Befestigungselement kann weiterhin zur Vergrößerung
seiner Anlagefläche einen kreisscheibenförmigen
Bund aufweisen, der den Einlaufbereich und den diesem benachbarten
Befestigungsbereich umgibt.
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Damit
das Befestigungselement mittels eines Werkzeugs aufgeschraubt und
auch abgeschraubt werden kann, ist es vorzugsweise mit einem Werkzeugeingriffsbereich
versehen, dessen Außenfläche nach Art eines gleichseitigen
geraden Prismas mehrere, insbesondere sechs ebene Seitenflächen hat,
wobei jeweils zwei Seitenflächen miteinander eine Längskante
bilden. An den Längskanten des Werkzeugeingriffsbereiches
können zusätzlich Montagerippen angeordnet sein,
die das Festklemmen des Werkzeugeingriffsbereichs in einem Montagewerkzeug
ermöglichen.
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Die
vorteilhaften Eigenschaften des Befestigungselements nach der Erfindung
lassen sich vornehmlich erzielen, wenn das Befestigungselement aus
Kunststoff hergestellt ist. Eine Herstellung aus Metall ist aber
ebenso möglich und kann zur Erzielung höherer
Haltekräfte zweckmäßig sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt
ist. Es zeigen
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1 einen
Querschnitt durch ein als Mutter gestaltetes Befestigungselement
nach der Erfindung,
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2 eine
Ansicht der Werkzeugeingriffsseite des Befestigungselements gemäß 1 und
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3 einen
Querschnitt durch ein weiteres Befestigungselement nach der Erfindung.
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Das
in den 1 und 2 dargestellte Befestigungselement 1 ist
nach Art einer sogenannten Bundmutter gestaltet und für
eine Herstellung aus einem thermoplastischen oder duroplastischen
Kunststoff ausgebildet. Das Befestigungselement 1 hat einen
Kopf 2 und einen Bund 3. Der Kopf 2 hat
die Form eines sechskantigen Prismas mit sechs ebenen Außenflächen 4,
die paarweise parallel angeordnet sind und unter Bildung von parallelen
Längskanten 5 aneinander stoßen. An einzelnen
Längskanten 5 sind Montagerippen 6 angeordnet.
Die Montagerippen 6 haben einen dreieckigen Querschnitt,
der mit abnehmendem Abstand von dem Bund 3 leicht zunimmt.
Durch die beschriebene Gestaltung bildet der Kopf 2 mit
seiner Außenfläche einen Werkzeugeingriffsbereich 7,
der sich zum Aufstecken eines Steckschlüssels mit Innensechskantbohrung
eignet. Die Montagerippen 6 bewirken eine Klemmverbindung zwischen
dem Befestigungselement 1 und dem Steckschlüssel,
durch welche das Befestigungselement 1 vor der Montage
in dem Steckschlüssel festgehalten werden kann. Der Bund 3 hat
die Form einer Kreisscheibe und bildet mit der dem Kopf angewandten
Unterseite 8 eine Anlagefläche für ein
zu befestigendes Bauteil.
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Das
Befestigungselement 1 weist eine mittige, sich durch den
Bund 3 in den Kopf 2 erstreckende Bohrung 10 auf,
die einen Einlaufbereich 11, einen ersten Befestigungsbereich 12,
einen Übergangsbereich 13 und einen zweiten Befestigungsbereich 14 bildet.
Der Einlaufbereich 11 grenzt an die Unterseite 8 an
und hat eine konische, sich nach innen verjüngende Form.
An den kleinsten Durchmesser des Einlaufbereichs 11 schließt
sich der erste Befestigungsbereich 12 an. Der Befestigungsbereich 12 ist
zylindrisch und mit einem Innengewinde versehen, das einen ersten
Normgewinde-Durchmesser hat. Der Einlaufbereich 11 und
der Befestigungsbereich 12 befinden sich innerhalb des
von den Bund 3 gebildeten Abschnitts des Befestigungselements 1.
Der Übergangsbereich 13 verbindet den Befestigungsbereich 12 mit
dem zweiten Befestigungsbereich 14, der sich bis zu dem
von der Unterseite 8 abgekehrten Kopfende 9 des
Befestigungselements 1 erstreckt. Der Übergangsbereich 13 hat
eine glatte, sich in Richtung des Befestigungsbereichs 14 verjüngende
konische Innenwand, kann alternativ aber auch mit einem konischen
Innengewinde versehen sein. Der Befestigungsbereich 14 ist
zylindrisch und hat ein Innengewinde, mit einem zweiten Normgewinde-Durchmesser,
der eine Durchmesserstufe kleiner ist als der erste Normgewinde-Durchmesser
des Befestigungsbereichs 12. Beispielsweise kann der Befestigungsbereich 14 ein
metrisches Innengewinde M5 und der Befestigungsbereich 12 ein
metrisches Innengewinde M6 haben.
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In
der den Übergangsbereich 13 und den Befestigungsbereich 14 umgebenden
Wand des Kopfes 2 sind Längsnuten 15 ausgebildet,
die sich vom Kopfende 9 bis zu dem Bund 3 erstrecken
und nach innen zum Übergangsbereich 13 und zum
Befestigungsbereich 14 offen sind. Der Grund der Längsnuten 15 wird
von einer dünnen, trennbaren Wand 16 gebildet, die
wie eine beim Spritzgießen gebildete Spritzhaut hergestellt
sein kann. Die Festigkeit der Wand 16 ist so ausgelegt,
dass sie ausreichend groß ist, um radialen Spreizkräften
zu widerstehen, die beim Einschrauben und Belasten eines passenden
Gewindebolzens in den Befestigungsbereich 14 auftreten
können. Andererseits ist die Festigkeit der Wände 16 aber
so klein, dass sie Spreizkräften nicht widerstehen, die
auftreten, wenn ein für den Befestigungsbereich 12 bestimmter,
größerer Gewindebolzen in den Befestigungsbereich 12 eingeschraubt
und mit seiner überschüssigen Länge in
den Übergangsbereich 13 und gegebenenfalls den
Befestigungsbereich 14 eindringt. In diesem Fall reißen
die Wände 16 auf, so dass die Wandabschnitte 17 radial
nach außen auseinander gespreizt werden können,
um den benötigten Freiraum für den Gewindebolzen
zu bilden.
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Das
Befestigungselement 1 eignet sich zum Aufschrauben auf
zwei verschiedene Gewindebolzen, nämlich einen mit einem
ersten Normgewinde-Durchmesser passend zum Innengewinde des Befestigungsbereichs 12 und
einen mit einem zweiten Normgewinde-Durchmesser passend zum Innengewinde
des Befestigungsbereichs 14. Beim Aufschrauben auf einen
Gewindebolzen mit dem ersten Normgewinde-Durchmesser wird die erforderliche Haltekraft
von dem Befestigungsbereich 12 übertragen. Außerdem
reißen die Wände 16 auf und die Wandabschnitte 17 werden
auseinander gespreizt. Wird das Befestigungselement 1 auf
einen Gewindebolzen mit zweitem Normgewinde-Durchmesser aufgeschraubt,
so werden die Haltekräfte vom zweiten Befestigungsbereich 14 übertragen
und die Wände 16 bleiben geschlossen.
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3 zeigt
eine Variante eines Befestigungselements 101, bei welchem
der in dem Bund 103 angeordnete erste Befestigungsbereich 112 eine glatte
Bohrung hat und nur der zweite Befestigungsbereich 114 mit
einem Innengewinde versehen ist. Der Durchmesser der glatten Bohrung
des Befestigungsbereichs 112 ist so groß bemessen,
dass beim Einschrauben eines Gewindebolzens mit erstem Normgewinde-Durchmesser
ein Innengewinde im Befestigungsbereich 112 ausgebildet
wird. Der zweite Befestigungsbereich 114 hat ein vorgefertigtes
Innengewinde mit einem zweiten Normgewinde-Durchmesser, der eine
Normstufe kleiner ist als der erste Normgewinde-Durchmesser.
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Anstelle
von Längsnuten weist das Befestigungselement 101 durchgehende
Schlitze 115 auf, die im Bereich des Kopfendes 109 jeweils
durch einen Steg 116 überbrückt sind,
wobei die Festigkeit des Steges 116 der Festigkeit der
Wand 16 des Befestigungselements 1 entspricht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0554094 [0002]
- - DE 1625322 A1 [0003]
- - DE 3640668 A1 [0004]