DE102010036265A1

DE102010036265A1 - Spannscheibe einer lösbaren Schraubverbindung

Info

Publication number: DE102010036265A1
Application number: DE201010036265
Authority: DE
Inventors: Heiko Rattke; Frank Bley
Original assignee: STILL GmbH
Current assignee: STILL GmbH
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-03-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannscheibe (2) einer lösbaren Schraubverbindung (1) zur Befestigung mindestens eines Bauteils (3a; 3b) an einem Tragbauteil (3b; 3a), wobei die Spannscheibe (2) eine kreisringförmige untere Auflagefläche (8) zur Anlage an einer ebenen Anlagefläche (7) des Bauteils (3a; 3b) oder des Tragbauteils (3b; 3a) aufweist. Die Aufgabe, eine Spannscheibe einer Schraubverbindung zur Verfügung zu stellen, mit der Beschädigungen in der Anlagefläche des Bauteils oder des Tragbauteils vermieden werden können, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die untere Auflagefläche (8) der Spannscheibe (2) am radial äußeren Randbereich (15) konvex geformt ausgebildet ist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Auflagefläche (8) im Bereich der unteren Außenkante (12), die von einer Umfangsfläche (11) der Spannscheibe (2) und der unteren Auflagefläche (8) gebildet ist, konvex geformt ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannscheibe einer lösbaren Schraubverbindung zur Befestigung mindestens eines Bauteils an einem Tragbauteil, wobei die Spannscheibe eine kreisringförmige untere Auflagefläche zur Anlage an einer ebenen Anlagefläche des Bauteils oder des Tragbauteils aufweist.
Derartige Spannscheiben werden für die sichere lösbare Verbindung bei Schraubverbindungen, die als Schraube-Mutter-Verbindung mit einer Befestigungsschraube und einer Mutter gebildet sein können, unter dem Schraubenkopf der Schraube und/oder unter der Mutter als Schraubensicherung eingesetzt. Derartige Spannscheiben sind tellerfederartig ausgebildet, wobei eine kraftschlüssige Sicherungswirkung gegen Lösen oder Lockern der Schraubverbindung durch Verspannen der Spannscheibe bei der Montage der Schraubverbindung erzeugt wird.
Eine gattungsgemäße, als Unterlegscheibe ausgebildete Spannscheibe einer Schraubverbindung ist aus der DE 20 2005 003 149 U1 bekannt.
Bei gattungsgemäßen Spannscheiben ist die untere Auflagefläche, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung an einer ebenen Anlagefläche des zu befestigenden Bauteils bzw. des Tragbauteils anliegt, derart gestaltet, dass eine Außenkante am äußeren Übergang von der unteren Auflagefläche zu einer Umfangsfläche scharfkantig ist, um an der Außenkante der unteren Auflagefläche der Spannscheibe eine konzentrierte Krafteinleitung der Spannkräfte zu erzielen und somit hohe Anpresskräfte zwischen der Spannscheibe und dem Bauteil bzw. dem Tragbauteil zu erzeugen. Dadurch ergeben sich jedoch an dem äußeren Übergang von der Spannscheibe zu dem Bauteil bzw. dem Tragbauteil hohe Flächenpressungen und Spannungsspitzen. In der Regel besteht das zu befestigende Bauteil bzw. das Tragbauteil aus einem weicheren Material als die Spannscheibe und weist das zu befestigende Bauteil bzw. das Tragbauteil eine geringere Härte als die Spannscheibe auf, wodurch sich bei der Montage der Schraubverbindung die Spannscheibe mit der Außenkante der unteren Auflagefläche in die ebene Anlagefläche des Bauteils bzw. des Tragbauteils einschneidet und eine ringförmige Kerbe bzw. Furche hinterlässt.
Diese von den Kerben bzw. Furchen im Bauteil bzw. dem Tragbauteil gebildeten Beschädigungen können bei weiteren Belastungen, beispielsweise Stoß- oder Schwingungsbelastungen, zu Rissen und Dauerbrüchen führen. Insbesondere bei mobilen Arbeitsmaschinen, bei denen mittels einer gattungsgemäßen mit zumindest einer Spannscheibe versehenen Schraubverbindung Bauteile an einem Fahrzeugrahmen befestigt werden, hat sich gezeigt, dass diese aus den Spannscheiben verursachten Beschädigungen zu Rissen am Fahrzeugrahmen oder dem zu befestigten Bauteil führen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Spannscheibe einer Schraubverbindung zur Verfügung zu stellen, mit der Beschädigungen in der Anlagefläche des Bauteils oder des Tragbauteils vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die untere Auflagefläche der Spannscheibe am radial äußeren Randbereich konvex geformt ausgebildet ist. Mit einem erfindungsgemäß konvex ausgebildeten radial äußeren Randbereich an der unteren Auflagefläche der Spannscheibe können die Flächenpressungen und die Spannungsspitzen bei der Montage der Schraubverbindung am radial äußeren Rand der Auflagefläche und somit am äußeren Übergang von der Auflagefläche der Spannscheibe zu der Anlagefläche des Bauteils bzw. des Tragbauteils wirksam reduziert werden. Mit der erfindungsgemäß konvex geformten Kontur der Auflagefläche werden hierbei die Spannkräfte bei der Montage der Schraubverbindung anstelle über eine scharfkantige Außenkante wie bei gattungsgemäßen Spannscheiben über einen durch die konvex geformte Auflagefläche gebildeten vergrößerten flächenförmigen Kontaktbereich geleitet und übertragen. Durch die erfindungsgemäße Formgebung der unteren Auflagefläche der Spannscheibe im radial äußeren Bereich und die dadurch erzielte Einleitung der Spannkräfte über einen flächigen Kontaktbereich in das Bauteil bzw. das Tragbauteil können eine Reihe von Vorteilen erzielt werden. Durch den vergrößerten flächigen Kontaktbereich werden die Flächenpressung und die Spannungsspitzen an der Anlagefläche des Bauteils bzw. des Tragbauteils deutlich reduziert, so dass sich geringere Belastungen in dem Bauteil bzw. dem Tragbauteil ergeben. Weiterhin wird das Auftreten von ringförmigen Kerben oder Furchen durch ein Eindrücken der Spannscheibe in das Bauteil bzw. das Tragbauteil vermieden und somit Beschädigungen in dem Bauteil bzw. dem Tragbauteil vermieden. Durch die erfindungsgemäße Formgebung der unteren Auflagefläche am radial äußeren Bereich der Spannscheibe wird zudem ein Steifigkeitssprung reduziert, der daraus resultiert, dass das Bauteil bzw. des Tragbauteil aus einem weicheren Material besteht und eine geringere Härte aufweist als die Spannscheibe. Mit der erfindungsgemäß am radial äußeren Randbereich konvex geformten Auflagefläche wird weiterhin die Kerbwirkung an der Anlagefläche des Bauteils bzw. des Tragbauteils und somit die Kerbwirkung in dem verspannten Bauteil bzw. Tragbauteil bei verspannter Schraubverbindung unter der Spannscheibe an der Außenkante der Auflagefläche und somit am äußeren Übergang von der Spannscheibe zu dem Bauteil bzw. dem Tragbauteil reduziert. Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Gestaltung der unteren Auflagefläche durch den vergrößerten flächigen Kontaktbereich zur Kraftübertragung eine sanftere Kraftübertragung zwischen der Spannscheibe und dem Bauteil bzw. dem Tragbauteil erzielt. Sofern aufgrund von weiteren Belastungen, beispielsweise einer Biegebelastung, an dem Bauteil bzw. dem Tragbauteil in der Nähe der Schraubverbindungen Verformungen auftreten, kann sich bei der erfindungsgemäß gestalteten Spannscheibe das verformte Bauteil bzw. Tragbauteil an die konvex geformte Auflagefläche anschmiegen, wodurch über den flächigen Übergang ein sanfte Kraftübertragung zwischen der Spannscheibe und dem Bauteil bzw. dem Tragbauteil erzielt werden kann.
Diese Vorteile lassen sich erzielen, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Auflagefläche im Bereich der unteren Außenkante, die von einer Umfangsfläche der Spannscheibe und der unteren Auflagefläche gebildet ist, konvex geformt ausgebildet ist. Der konvex geformte Bereich an der ansonsten ebenen unteren Auflagefläche kann somit auf den Bereich der unteren Außenkante beschränkt werden, an dem der äußere Übergang von der Spannscheibe zum dem Bauteil bzw. Tragbauteil erfolgt. Hierdurch ist ein geringer zusätzlicher Bearbeitungsaufwand an der Spannscheibe erforderlich, so dass die erfindungsgemäße Spannscheibe mit geringem zusätzlichen Herstellaufwand herstellbar ist.
Besondere Vorteile sind erzielbar, wenn gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung der konvex geformte Bereich der Auflagefläche derart bemessen ist, dass beim Verspannen der Spannscheibe und somit bei der Montage der Schraubverbindung eine flächige Auflage der Spannscheibe an der Anlagefläche des Bauteils oder des Tragbauteils erzielt wird. Dadurch wird erzielt, dass bei der Montage der Schraubverbindung und somit beim Aufbringen der Spannkräfte stets eine flächenförmige Auflage der Spannscheibe auf dem Bauteil bzw. dem Tragbauteil auftritt, die zu den verringerten Belastungen und der verbesserten Kraftübertragung führt. Bevorzugt weist der flächenförmige Kontaktbereich und somit die flächige Auflage eine derartige Größe auf, die zu keiner Überlastung hinsichtlich der Flächenpressung bei der Übertragung der Spannkräfte führt, so dass das Eindrücken einer ringförmigen Kerbe bzw. Furche im Bauteil bzw. dem Tragbauteil bei der Montage der Schraubverbindung wirksam vermieden werden kann.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung der Bereich der konvex geformten Auflagefläche derart bemessen ist, dass bei der Montage der Schraubverbindung mit zunehmender Vorspannkraft eine zunehmende Auflagefläche erzeugt wird. Hierdurch kann das Auftreten von hohen Flächenpressungen mit zunehmenden Spannkräften wirksam vermieden werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die untere Auflagefläche der Spannscheibe am radial inneren Randbereich konvex geformt ausgebildet. Mit einem weiteren konvex geformten Bereich am Innenrand der unteren Auflagefläche der Spannscheibe können die Flächenpressungen und die Spannungsspitzen bei der Montage der Schraubverbindung am radial inneren Rand der Auflagefläche und somit am inneren Übergang von der Auflagefläche der Spannscheibe zu der Anlagefläche des Bauteils bzw. des Tragbauteils wirksam reduziert werden, so dass die genannten Vorteile ebenfalls an dem inneren Übergang von der Spannscheibe zu dem Bauteil bzw. dem Tragbauteil erzielt werden können.
Bevorzugt ist hierzu die Auflagefläche an einer unteren Innenkante, die von einer Durchgangsbohrung der Spannscheibe und der unteren Auflagefläche gebildet ist, konvex geformt ausgebildet. Der konvex geformte Bereich an der bis auf den äußeren Randbereich ebenen unteren Auflagefläche kann auf den Bereich der unteren Innenkante beschränkt werden, an dem der innere Übergang von der Spannscheibe zum dem Bauteil bzw. Tragbauteil erfolgt. Hierdurch ist ein geringer zusätzlicher Bearbeitungsaufwand an der Spannscheibe erforderlich, so dass die erfindungsgemäße Spannscheibe mit geringem zusätzlichen Herstellaufwand herstellbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der konvex geformte Bereich der Auflagefläche von einer Wölbung gebildet. Eine konvex gewölbte Auflagefläche am Außenrand und/oder am Innenrand der unteren Auflagefläche kann mit geringem Bearbeitungsaufwand hergestellt werden, so dass sich ein geringer Herstellaufwand für die erfindungsgemäße Spannscheibe erzielen lässt, bei der beim Aufbringen der Spannkräfte eine flächige Auflage erzielt wird.
Alternativ kann der konvex geformte Bereich der Auflagefläche am Außenrand und/oder am Innenrand der unteren Auflagefläche, um beim Aufbringen der Spannkräfte eine flächige Auflage zu erzielen, von mindestens einer kegelförmigen Fläche an der Auflagefläche gebildet werden. Derartige kegelförmige Flächen können an der Spannscheibe ebenfalls mit geringem Herstellaufwand hergestellt werden.
Der Übergangsbereich zwischen den kegelförmigen Flächen kann kantig ausgebildet oder mit einer Abrundung versehen sein. Bei einer von mehreren kegelförmigen Flachen gebildeten und zusammengesetzten konvexen Bereich an der Auflagefläche kann durch Abrundungen zwischen den kegelförmigen Flächen ein sanfter und weicher Übergang erzielt werden, der die Kraftübertragung verbessert und die Belastungen in dem Bauteil bzw. Tragbauteil reduziert.
Weiterhin kann alternativ der konvex geformte Bereich der Auflagefläche von einer Fase am Übergangsbereich von der Umfangsfläche oder der Durchgangsbohrung zu der unteren Auflagefläche gebildet werden. Mit einer Fase an der unteren Außenkante bzw. der unteren Innenkante der Auflagefläche der Spannscheibe kann ein entsprechender konvex geformter Bereich am Außenrand und/oder am Innenrand der unteren Auflagefläche an der unteren Auflagefläche der Spannscheibe mit geringem Herstellaufwand hergestellt werden, um beim Aufbringen der Spannkräfte eine flächige Auflage zu erzielen.
Der Übergangsbereich zwischen dem konvex geformten Bereich der Auflagefläche und der Umfangsfläche oder der Durchgangsbohrung kann kantig ausgebildet oder mit einer Abrundung versehen sein. Insbesondere durch Abrunden an der unteren Außenkante bzw. der unteren Innenkante der Auflagefläche kann der äußere Übergang bzw. der innere Übergang von dem konvex geformten Bereich der Auflagefläche zu dem Bauteil bzw. dem Tragbauteil weiter verbessert werden, so dass die Gefahr des Auftretens von ringförmigen Furchen oder Kerben an der Anlagefläche des Bauteils bzw. des Tragbauteils weiter verringert werden kann.
Besondere Vorteile sind erzielbar, wenn die Spannscheibe an einer oberen Auflagefläche eines Schraubenkopfes einer Schraube oder einer Mutter einer als Schrauben-Mutter-Verbindung ausgebildeten Schraubverbindung am Übergangsbereich von der Umfangsfläche zu der oberen Auflagefläche in Richtung einer Durchgangsbohrung eine zunehmende Dicke aufweist. Die Spannscheibe ist somit an der äußeren Umfangsfläche mit einer gegenüber der Durchgangsbohrung verringerten Dicke versehen. Die erfindungsgemäße Spannscheibe weist somit an der der konvex geformten unteren Auflagefläche gegenüberliegenden oberen Auflagefläche eine verjüngende Form auf, gemäß der die Dicke der Spannscheibe vom Außenumfang und somit der Umfangsfläche zum Innenumfang und somit der Durchgangsbohrung auf die maximale Dicke zunimmt. Mit einer derartigen Gestaltung der Dicke der erfindungsgemäßen Spannscheibe kann die Steifigkeit der Spannscheibe gezielt beeinflusst werden, um die Kraftübertragung von der Spannscheibe auf das Bauteil bzw. Tragbauteil weiter zu verbessern.
Eine derartige verjüngende Form an der oberen Auflagefläche der Spannscheibe kann auf einfache Weise hergestellt werden, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung am Übergangsbereich von der Umfangsfläche zu der oberen Auflagefläche eine Fase angeordnet ist.
Besondere Vorteile ergeben sich bei einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere einem Flurförderzeug, mit einer eine erfindungsgemäße Spannscheibe aufweisenden lösbaren Schraubverbindung zur Befestigung eines Bauteils an einem von einem Fahrzeugrahmen gebildeten Tragbauteil. Durch die mit der erfindungsgemäßen Spannscheibe erzielbare verbesserte Kraftübertragung und verringerten Belastungen an der Anlagefläche des Bauteils bzw. des Fahrzeugsrahmens beim Aufbringen der Spannkräfte können Beschädigungen an dem Bauteil bzw. dem Fahrzeugrahmen durch die Schraubverbindung wirksam vermieden werden. Das Auftreten von Rissen und Dauerbrüchen an dem Fahrzeugrahmen oder dem zu befestigenden Bauteil bei weiteren Belastungen, beispielsweise Stoß- oder Schwingungsbelastungen, im Betrieb der Arbeitsmaschine, können mit der erfindungsgemäßen Spannscheibe wirksam vermieden werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
1 eine Schraubverbindung mit einer Spannscheibe des Standes der Technik in einem unverspannten Zustand,
2 die Schraubverbindung der 1 im verspannten Zustand,
3 eine Schraubverbindung mit einer erfindungsgemäßen Spannscheibe im verspannten Zustand,
4 eine Schraubverbindung mit einer Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Spannscheibe in einem verspannten Zustand,
5 eine Schraubverbindung der 4 bei einer zusätzlichen Biegebelastung des Bauteils bzw. Tragbauteils,
6 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannscheibe in einer vergrößerten Darstellung,
7 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannscheibe in einer vergrößerten Darstellung und
8 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannscheibe in einer vergrößerten Darstellung.
In der 1 ist eine lösbare Schraubverbindung 1 mit einer Spannscheibe 2 des Standes der Technik dargestellt, mit der zwei Bauteile 3a, 3b miteinander befestigbar sind, von denen jedes als Tragbauteil bzw. zu befestigendes Bauteil ausgebildet werden kann.
Das als Tragbauteil bzw. als zu befestigende Bauteil 3a weist ein Innengewinde 4 auf, in das ein Gewindeabschnitt einer Schraube 5 der Schraubverbindung 1 einschraubbar ist. Das als zu befestigendes Bauteil bzw. als Tragbauteil ausgebildete Bauteil 3b ist mit einer Durchgangsbohrung 6 für die Schraube 5 ausgebildet. Die Oberseite des Bauteils 3b bildet eine ebene Anlagefläche 7, an der die Spannscheibe 2 mit einer kreisringförmigen unteren Auflagefläche 8 anliegt. Ein Schraubenkopf 5a der Schraube 5 liegt an einer oberen Auflagefläche 9 der Spannscheibe 2 auf, die im Wesentlichen parallel zur unteren Auflagefläche 8 ist. Die Spannscheibe 2 ist zur Durchführung der Schraube 2 mit einer Durchgangsbohrung 10 versehen. Bei der Spannscheibe 2 des Standes der Technik ist die untere Auflagefläche 8 eben ausgeführt, wobei eine untere Außenkante 12 zwischen der Auflagefläche 8 und der Umfangsfläche 11 der Spannscheibe 2, mit der die Spannscheibe 2 an der Auflagefläche 7 aufliegt, nahezu scharfkantig ausgebildet ist.
In der 1 ist die Spannscheibe 2 des Standes der Technik bei Montagebeginn im nicht verspannten Zustand dargestellt. Durch Aufbringen eines Anzugsmoments und somit der Spannkräfte an dem Schraubenkopf 5a gelangt die Schraubverbindung 1 in den in 2 dargestellten verspannten Zustand. Aufgrund der Linienberührung im Bereich der Außenkante 12 der Spannscheibe 2 und der Anlagefläche 7 des Bauteils 3b ergeben sich im Bereich der Außenkante 12 durch die konzentrierte Krafteinleitung hohe Belastungen und Flächenpressungen durch die übertragenen Spannkräfte. Da in der Regel das Material des Bauteils 3b weicher als das Material der Spannscheibe 2 ist und somit das Bauteil 3b eine geringe Härte als die Spannscheibe 2 aufweist, schneidet sich bei der Montage der Schraubverbindung 1 die Spannscheibe 2 mit der Außenkante 12 der unteren Auflagefläche 8 in die ebene Anlagefläche 7 des Bauteils 3b ein, wodurch in der Anlagefläche 7 des Bauteils 3b eine ringförmige Kerbe bzw. Furche 13 auftritt.
In den 3 bis 8 ist eine Schraubverbindung 1 mit einer erfindungsgemäßen Spannscheibe 2 dargestellt, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind.
Bei der erfindungsgemäßen Spannscheibe 2 ist – wie insbesondere in den 6 bis 8 verdeutlicht ist, in denen der unverspannte Zustand der Spannscheibe 2 dargestellt ist – die untere Auflagefläche 8 der Spannscheibe 2 am radial äußeren Randbereich 15 konvex geformt ausgebildet. Hierzu ist die untere Auflagefläche 8 im Bereich der unteren Außenkante 12, die von einer Umfangsfläche 11 der Spannscheibe 2 und der unteren Auflagefläche 8 gebildet ist, konvex geformt ausgebildet, um bei der Montage der Schraubverbindung 1 und somit beim Aufbringen der Spannkräfte eine flächige Auflage der Spannscheibe 2 mit dem äußeren Randbereich 15 auf der Anlagefläche 7 zu erzielen.
Gemäß dem in der 6 dargestellten Ausführungsform der Spannscheibe 2 ist der konvex geformte Bereich am radial äußeren Randbereich 15 der unteren Auflagefläche 8 von einer Wölbung 16 gebildet, die nach oben in Richtung zur oberen Anlagefläche 9 gerichtet und somit von der Anlagefläche 7 weggerichtet ist, so dass die Auflagefläche 8 am äußeren Randbereich 15 eine konvex gewölbte Kontur bildet.
Bei dem in der 7 dargestellten Ausführungsbeispiel der Spannscheibe 2 ist der konvex geformte Bereich am radial äußeren Randbereich 15 der unteren Auflagefläche 8 von mehreren kegelförmigen Flächen 17a, 17b, die jeweils nach oben in Richtung zur oberen Anlagefläche 9 gerichtet und somit von der Anlagefläche 7 weggerichtet ist. Der Übergang zwischen den beiden kegelförmigen Flächen 17a, 17b und/oder der Übergang der Fläche 17a zur unteren Auflagefläche 8 bzw. der Übergang der Fläche 17b zur Umfangsfläche 11 sind hierbei bevorzugt mit einer Abrundung und somit einer Verrundung versehen.
Bei dem in der 8 dargestellten Ausführungsbeispiel der Spannscheibe 2 ist der konvex geformte Bereich am radial äußeren Randbereich 15 der unteren Auflagefläche 8 von einer Fase 18 gebildet, die nach oben in Richtung zur oberen Anlagefläche 9 gerichtet und somit von der Anlagefläche 7 weggerichtet ist. Bevorzugt ist die Fase 18 an den beiden Enden und somit am Übergang zur unteren Auflagefläche 8 sowie am Übergang zur Umfangsfläche 11 mit einer Abrundung und somit einer Verrundung versehen.
In der 3 ist eine Schraubverbindung 1 mit einer erfindungsgemäßen Spannscheibe 2 im verspannten Zustand dargestellt. Analog zu den 1 und 2 ist das als Tragbauteil bzw. als zu befestigende Bauteil 3a mit einen Innengewinde 4 versehen, in das ein Gewindeabschnitt der Schraube 5 einschraubbar ist. Das als zu befestigende Bauteil bzw. Tragbauteil ausgebildete Bauteil 3b ist mit einer Durchgangsbohrung 6 für die Schraube 5 ausgebildet. Die Oberseite des Bauteils 3b bildet eine ebene Anlagefläche 7, an der die Spannscheibe 2 mit der erfindungsgemäß konvex geformten, kreisringförmigen unteren Auflagefläche 8 anliegt. Ein Schraubenkopf 5a der Schraube 5 liegt an einer oberen Auflagefläche 9 der Spannscheibe 2 auf. Die Spannscheibe 2 ist zur Durchführung der Schraube 2 mit der Durchgangsbohrung 10 versehen.
Durch den erfindungsgemäß konvex geformten Bereich am radial äußeren Randbereich 15 der unteren Auflagefläche 8 und somit im Bereich der unteren Außenkante 12 der Spannscheibe 2 wird ein vergrößerter flächenförmiger Kontaktbereich zwischen der unteren Auflagefläche 8 und der Anlagefläche 7 des Bauteils 3b erzielt, wodurch die Krafteinleitung der Spannkräfte verbessert wird und die Flächenpressungen sowie Spannungsspitzen am radial äußeren Übergang von der Spannscheibe 2 zu dem Bauteil 3b verringert werden. Beim Aufbringen der Spannkräfte sowie im montierten Zustand und somit im verspannten Zustand der Spannscheibe 2 wird hierdurch eine flächige Auflage der Spannscheibe 2 auf der Anlagefläche 7 des Bauteils 3b erzielt, bei der keine ringförmige Kerbe bzw. Furche und somit keine Beschädigungen in der Oberfläche des Bauteils 3b auftreten. Hierdurch werden weiterhin die Kerbwirkungen am Bauteil 3b am äußeren Übergangsbereich der Spannscheibe 2 verringert.
In der 4 ist eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Spanscheibe 2 dargestellt, die an der oberen Auflagefläche 9 für den Schraubenkopf 5a der Schraube 5 am Übergangsbereich von der Umfangsfläche 11 zu der oberen Auflagefläche 9 in Richtung zu der Durchgangsbohrung 10 eine zunehmende Dicke aufweist. Am Übergangsbereich von der Umfangsfläche 11 zu der oberen Auflagefläche 9 und hierbei eine Fase 19 angeordnet. Durch die von der Umfangsfläche 11 zur Durchgangsbohrung 10 zunehmende Dicke der Spannscheibe 2 kann gezielt die Steifigkeit der Spannscheibe 2 beeinflusst und verändert werden.
In der 5 ist eine erfindungsgemäße Schraubverbindung 1 dargestellt, bei der im verspannten Zustand an dem Bauteil 3b aufgrund von Belastungen, beispielsweise einer durch den Pfeil 20 angedeuteten Biegebeanspruchung, eine Verformung in der Nähe der Schraubverbindung 1 auftritt und das Bauteil 3b nach oben gebogen wird. Durch die erfindungsgemäße geometrische Gestaltung der Spannscheibe 2 mit dem konvex geformten Bereich im radial äußeren Randbereich 15 der unteren Auflagefläche 8 erfolgt eine sanfte Kraftübertragung zwischen dem Bauteil 3b und der Spannscheibe 2, wobei durch den flächigen Übergang im äußeren Randbereich 15 der Spanscheibe 2 erzielt wird, dass sich das verformte Bauteil 3b an den konvex geformten Bereich 15 der Spannscheibe 2 anschmiegen kann.
Die erfindungsgemäße Spannscheibe 2 kann zusätzlich am radial inneren Randbereich der unteren Auflagefläche 8, der von dem Übergang der unteren Auflagefläche 8 zur Durchgangsbohrung 10 gebildet ist, und somit am inneren Übergang zwischen der Spannscheibe 2 und dem Bauteil 3b konvex geformt und mit einem konvexen Bereich 15 gemäß den 6 bis 8 ausgebildet werden.
Die erfindungsgemäße Spannscheibe 2 kann hierbei die Funktion einer Spannscheibe zur Schraubensicherung oder alternativ die Funktion einer flachen Unterlegscheibe aufweisen.
Die Höhe der Kraft, die zum Verspannen der erfindungsgemäßen Spannscheibe 2 und somit zum auf Block drücken der Spannscheibe 2 mit der unteren Auflagefläche 8 auf die Anlagefläche 7 des Bauteils 3b erforderlich ist, kann durch Wahl des Außendurchmessers und der Gestaltung des konvexen Bereichs 15 sowie der gegebenenfalls vorhandenen Fase 19 an der oberen Auflagefläche 9 verändert und eingestellt werden. Durch entsprechende Wahl des Außendurchmessers und der Gestaltung des konvexen Bereichs 15 sowie der gegebenenfalls vorhandenen Fase 19 an der oberen Auflagefläche 9 kann die Kraft, die zum Verspannen der erfindungsgemäßen Spannscheibe 2 und somit zum auf Block drücken der Spannscheibe 2 mit der unteren Auflagefläche 8 auf die Anlagefläche 7 des Bauteils 3b erforderlich ist, sowohl erhöht als auch verringert werden.
Die erfindungsgemäße Spannscheibe 2 kann für eine Einschraubverbindung – wie in den 3 bis 5 dargestellt – verwendet werden, bei denen eine Schraube 5 in ein Innengewinde 4 des als zu befestigendes Bauteil bzw. als Tragbauteil ausgebildeten Bauteils 3a bzw. 3b eingeschraubt wird. Die erfindungsgemäße Spannscheibe 2 kann ebenfalls für Durchsteckschraubverbindungen mit einer Schrauben-Mutter-Verbindung verwendet werden, wobei die erfindungsgemäße Spannscheibe 2 an dem Schraubenkopf der Schraube 5 und/oder der Mutter eingesetzt werden kann. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Spannscheibe 2 bei Schraubverbindungen 1 mit einem Schweißgewindebolzen oder einer Schweißmutter sowie in Verbindung mit Gewindebolzen einsetzbar.
Die erfindungsgemäße Spannscheibe 2 kann zur Verbindung und Verspannen von einem oder mehreren Bauteilen an einem Tragbauteil verwendet werden.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Spannscheibe 2 lassen sich für verschiedene Einsatzfälle erzielen. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Spannscheibe 2 lassen sich in einem auf Block mit dem Bauteil 3b verspannten Zustand gemäß den 3 bis 5 oder in einem unverspannten Zustand erzielen.
Als Spannscheibe 2 im Sinne der Erfindung soll auch eine Scheibe angesehen werden, die als flache Unterlegscheibe einer Schraubverbindung 1 ausgebildet ist.
Besondere Vorteile ergeben sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Spannscheibe 2 bei einer mobilen Arbeitsmaschine, bei der mittels der Schraubverbindung 1 ein Bauteil an einem Fahrzeugrahmen befestigt wird. Durch den verbesserten Kraftübergang zwischen der Spannscheibe 2 und dem Fahrzeugrahmen bzw. dem Bauteil kann das Auftreten von Beschädigungen und Rissen an dem Fahrzeugrahmen bzw. dem Bauteil wirksam vermieden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202005003149 U1 [0003]

Claims

Spannscheibe einer lösbaren Schraubverbindung zur Befestigung mindestens eines Bauteils an einem Tragbauteil, wobei die Spannscheibe eine kreisringförmige untere Auflagefläche zur Anlage an einer ebenen Anlagefläche des Bauteils oder des Tragbauteils aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Auflagefläche (8) der Spannscheibe (2) am radial äußeren Randbereich (15) konvex geformt ausgebildet ist.
Spannscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (8) im Bereich der unteren Außenkante (12), die von einer Umfangsfläche (11) der Spannscheibe (2) und der unteren Auflagefläche (8) gebildet ist, konvex geformt ausgebildet ist.
Spannscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der konvex geformte Bereich (15) der Auflagefläche (8) derart bemessen ist, dass beim Verspannen der Spannscheibe (2) eine flächige Auflage der Spannscheibe (2) an der Anlagefläche (7) des Bauteils (3a; 3b) oder des Tragbauteils (3b; 3a) erzielt wird.
Spannscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der konvex geformte Bereich (15) der Auflagefläche (8) derart bemessen ist, dass bei der Montage der Schraubverbindung (1) mit zunehmender Vorspannkraft eine zunehmende Auflagefläche erzeugt wird.
Spannscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Auflagefläche (8) der Spannscheibe (2) am radial inneren Randbereich konvex geformt ausgebildet ist.
Spannscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (8) im Bereich der unteren Innenkante, die von einer Durchgangsbohrung (10) der Spannscheibe (2) und der unteren Auflagefläche (8) gebildet ist, konvex geformt ausgebildet ist.
Spannscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der konvex geformte Bereich (15) der Auflagefläche (8) von einer Wölbung (16) gebildet ist.
Spannscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der konvex geformte Bereich (15) der Auflagefläche (8) von mindestens einer kegelförmigen Fläche (17a; 17b) an der Auflagefläche (8) gebildet ist.
Spannscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich zwischen den kegelförmigen Flächen (17a, 17b) kantig ausgebildet ist oder mit einer Abrundung versehen ist.
Spannscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der konvex geformte Bereich (15) der Auflagefläche (8) von einer Fase (18) am Übergangsbereich von der Umfangsfläche (11) oder der Durchgangsbohrung (10) zu der unteren Auflagefläche (8) gebildet ist.
Spannscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich zwischen dem konvex geformten Bereich (15) der Auflagefläche (8) und der Umfangsfläche (11) oder der Durchgangsbohrung (10) kantig ausgebildet ist oder mit einer Abrundung versehen ist.
Spannscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannscheibe (2) an einer oberen Auflagefläche (9) eines Schraubenkopfes (5a) einer Schraube (5) oder einer Mutter einer als Schrauben-Mutter-Verbindung ausgebildeten Schraubverbindung (1) am Übergangsbereich von der Umfangsfläche (11) zu der oberen Auflagefläche (9) in Richtung einer Durchgangsbohrung (10) eine zunehmende Dicke aufweist.
Spannscheibe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Übergangsbereich von der Umfangsfläche (11) zu der oberen Auflagefläche (9) eine Fase (19) angeordnet ist.
Mobile Arbeitsmaschine, insbesondere Flurförderzeug, mit einer eine Spannscheibe (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweisenden lösbaren Schraubverbindung (1) zur Befestigung eines Bauteils (3a; 3b) an einem von einem Fahrzeugrahmen gebildeten Tragbauteil (3b; 3a).
Einschraubverbindung oder Durchsteckschraubverbindungen oder Schweißgewindebolzenverbindung oder Schweißmutterverbindung oder Gewindebolzenverbindung mit einer Spannscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13 unter einem Schraubenkopf und/oder unter einer Mutter.