DE102015002026B4

DE102015002026B4 - Schraubenbefestigungsmittel

Info

Publication number: DE102015002026B4
Application number: DE102015002026.9A
Authority: DE
Inventors: Tomio Watanabe; Hideo Sato
Original assignee: Miki Pulley Co Ltd
Current assignee: Miki Pulley Co Ltd
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2015-02-17
Publication date: 2018-09-06
Anticipated expiration: 2035-02-18
Also published as: KR101909778B1; US20150240856A1; KR20150100531A; DE102015002026A1; CN104863949B; JP2015158221A; TW201540981A; US9587665B2; CN104863949A; JP6243750B2; TWI603003B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schraubenbefestigungsmittel, das die Funktion eines Drehmomentbegrenzers aufweist, was es erlaubt, einen hohen Grenzwert für ein Befestigungsdrehmoment einzustellen, ohne dessen Größe oder die Federkraft des Federelements zu erhöhen, und das leicht zusammenbaubar und zu warten ist. Ein Vielfachplattendrehmomentbegrenzer wird durch eine Mehrzahl von Antriebsscheibenelementen (50) und einer Mehrzahl von angetriebenen Scheibenelementen (52) zwischen dem ersten Bauteil (10) und dem zweiten Bauteil (30) gebildet, und das erste Bauteil (10) und das zweite Bauteil (30) sind miteinander durch eine Halteschraube (22) lösbar verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schraubenbefestigungsmittel, und insbesondere einen Bolzen oder eine Mutter, die die Funktion eines Drehmomentbegrenzers aufweisen, der ein maximales Befestigungsdrehmoment setzen kann.
Hintergrund der Erfindung
Gemäß eines bekannten Befestigungsbolzens, der die Funktion eines Drehmomentbegrenzers aufweist, umfasst der Bolzen ein Kopfelement, das mit einem Werkzeugeingriffskopf ausgebildet ist, der geeignet ist, von einem Befestigungswerkzeug erfasst zu werden und ein Außengewindeelement, das mit einem Außengewinde ausgebildet ist und an dem Kopfelement mittels einem Rastmechanismus gekoppelt ist. Der Rastmechanismus fügt das Kopfelement und das Außengewindeelement gegen eine relative Drehung fest zusammen, wenn das Kopfelement in die Entriegelungsrichtung gedreht wird. Wenn das Kopfelement in die Verriegelungsrichtung mit einem Befestigungsdrehmoment kleiner als einem vorgegebenen Grenzwert (maximales Befestigungsdrehmoment) gedreht wird, wird das Befestigungsdrehmoment von dem Kopfelement an das Außengewindeelement über ein Paar gegenüberliegender Steigflächen, die von einer Feder gegeneinander gepresst werden, übertragen, so dass das Befestigungsdrehmoment von dem Kopfelement an das Außengewindeelement aufgrund des Reibschlusses zwischen den gegenüberliegenden Steigflächen übertragen wird. Wenn aber das Kopfelement mit einem Befestigungsdrehmoment, das größer als der vorgeschriebene Grenzwert ist, gedreht wird, beginnen die gegenüberliegenden Steigflächen relativ zueinander aneinander abzugleiten, so dass das Außengewindeelement an einer Drehung in die Mutter mit einem Befestigungsdrehmoment, das den vorgegebenen Grenzwert überschreitet, gehindert wird. (Siehe beispielsweise JP 2000-27886 A )
Gemäß einer bekannten Befestigungsmutter, die die Funktion eines Drehmomentbegrenzers aufweist, umfasst die Mutter ein Kopfelement, das geeignet ist von einem Befestigungswerkzeug erfasst zu werden, und ein Innengewindeglied, das mit einem Innengewinde ausgebildet ist, aufweist und das Kopfelement über gegenüberliegende Stoßflächen, die in gegenseitigem kraftschlüssigem Eingriff stehen, erfasst. Ein zwischen dem Kopfelement und dem Innengewindeelement angeordnetes Federelement drückt die gegenüberliegenden Stoßflächen aufeinander zu, so dass das Drehmoment in Befestigungsrichtung von dem Kopfelement auf das Innengewindeelement aufgrund des kraftschlüssigen Eingriffs zwischen den gegenüberliegenden Stoßflächen übertragen werden kann, und wenn das Kopfelement mit einem Drehmoment, das größer als ein vorgeschriebener Grenzwert ist, gedreht wird, gleiten die Stoßflächen relativ zueinander, so dass das Innengewindeelement daran gehindert wird, in ein entsprechendes Außengewinde mit einem Befestigungsdrehmoment, das größer als der vorgeschriebene Grenzwert ist, gedreht zu werden. (Siehe beispielsweise JP H10- 47 326 A)
Die konventionellen Bolzen und Muttern, die mit der Funktion eines Drehmomentbegrenzers ausgebildet sind, weisen zwingend aufgrund ihrer strukturellen Komplexität eine beträchtliche Größe auf, und werden nicht dazu ausgebildet, dass es ermöglicht wird, einen großen Drehmomentbegrenzungswert einzustellen, ohne die Federvorspannung übermäßig zu erhöhen. Daher stellt nicht nur die Größe, sondern auch die Schwierigkeit des Zusammenbaus und der Wartung ein ernstes Problem dar.
Aus der US 4 793 120 A ist eine Vorrichtung zum Aufsetzen von Schraubenkappen auf Behälter bekannt.
Die US 4 249 397 A beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung zum Aufsetzen von Kappen.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Schraubenbefestigungsmittels (beispielsweise eines Bolzens und einer Mutter), das die Funktion eines Drehmomentbegrenzers aufweist, der es erlaubt einen hohen Drehmomentgrenzwert für das Befestigungsdrehmoment einzustellen, ohne die Größe oder die nötige Federkraft des Federelements übermäßig zu erhöhen, und der leicht zusammensetzbar und zu warten ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schraubenbefestigungsmittel, umfassend: ein erstes Bauteil (10) mit einer Werkzeugeingriffsstruktur (14) zum Eingriff eines Drehwerkzeugs an einem axialen Ende, mit einer zentralen, sich zu einem gegenüberliegenden axialen Ende hin öffnenden Aufnahmebohrung (16) und mit einer ringförmigen Stirnfläche (18), die ein offenes Ende der zentralen Aufnahmebohrung umgibt; ein rohrförmiges zweites Bauteil (30), das in der zentralen Aufnahmebohrung (16) aufgenommen ist und einen Passschaftabschnitt (32) an seinem axialen Ende, woran eine Umfangsnut (34) an einem Außenumfang ausgebildet ist, und ein Außengewinde (40) an seinem gegenüberliegenden axialen Ende aufweist, wobei auf dem gegenüberliegenden axialen Ende des zweiten Bauteils (30) ferner ein Befestigungsgewinde (42, 72) ausgebildet ist, wobei ein scheibentragender Schaftabschnitt (36) auf dem zweiten Bauteil zwischen dem Passschaftabschnitt (32) und dem Außengewinde (40) ausgebildet ist; ein teilweise in der Umfangsnut (34) an dem äußeren Umfang des Passschaftabschnitts (32) aufgenommenes und mit dem ersten Bauteil (10) in Eingriff stehendes Rückhalteelement (22); ein an dem ersten Bauteil (10) befestigtes und sich zu dem zweiten Bauteil (30) axial erstreckendes Stabelement (28); eine Mehrzahl Antriebsscheibenelemente (50), die auf der äußeren Umfangsfläche des scheibentragenden Schaftabschnitts (36) in axial verschiebbarer und drehbarer Weise angebracht sind und eine Durchgangsbohrung (50C) aufweisen, um dadurch das Stabelement (28) axial zu führen; eine Mehrzahl angetriebener Scheibenelemente (52), die auf der äußeren Umfangsfläche des scheibentragenden Schaftabschnitts (36) in axial verschiebbarer und drehfester Weise angebracht sind, so dass sie sich in axialer Richtung mit den Antriebsscheibenelementen (50) abwechseln; ein auf der äußeren Umfangsfläche des scheibentragenden Schaftabschnitts (36) angeordnetes Federelement (58), um die Antriebsscheibenelemente (50) und die angetriebenen Scheibenelemente (52) gegen die ringförmige Stirnfläche (18) des ersten Bauteils (10) zu drücken; und eine Federarretierung (62), die mit dem Außengewinde (40) des zweiten Bauteils (30) in Eingriff steht, um eine Vorspannung auf das Federelement (58) auszuüben.
Auf diese Weise wird ein Vielfachplattendrehmomentbegrenzer durch die Antriebsscheibenelemente und die angetriebenen Scheibenelemente zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil gebildet, und das erste Bauteil und das zweite Bauteil sind lösbar miteinander über das Rückhalteelement verbunden, so dass ein hoher Begrenzungsdrehmomentwert ohne eine Erhöhung der Größe des Drehmomentbegrenzers oder eine Erhöhung der Vorspannkraft des Federelements gesetzt werden kann, und die Leichtigkeit des Zusammenbaus und der Wartung des mit der Funktion eines Drehmomentbegrenzers ausgestatteten Schraubenbefestigungsmittels verbessert werden. Das Rückhalteelement kann aus einer Rückhalteschraube bestehen, die in ein Gewindeloch, das sich radial durch das erste Bauteil erstreckt, gedreht ist und ein verschiebbar in der Umfangsnut aufgenommenes freies Ende aufweist.
Dieses Schraubenbefestigungsmittel ist vorzugsweise derart weitergebildet, dass die Werkzeugeingriffsstruktur einen polygonalen Kopf umfasst, und wobei der scheibentragende Schaftabschnitt einen polygonalen Schaftabschnitt mit einem konform zu dem polygonalen Kopf ausgebildeten polygonalen Querschnitt umfasst, so dass er mit dem gleichen Werkzeug in Eingriff gelangen kann wie der polygonale Kopf, wobei die angetriebenen Scheibenelemente drehfest durch das zweite Bauteil durch aufsetzen auf den polygonalen Schaftabschnitt gehalten werden.
Damit dient der polygonale Schaftabschnitt dem doppelten Zweck des Haltens der angetriebenen Scheibenelemente in einer drehfesten Weise und des In-Eingriff-Gelangens mit einem Werkzeug, um das zweite Bauteil direkt zu drehen. Dadurch kann das zweite Bauteil durch die Verwendung des gleichen Werkzeugs, das für das Drehen des ersten Bauteils verwendet wird, genutzt werden, und der Zwang zur Bereithaltung zweier separater Werkzeuge kann ausgeschlossen werden.
Dieses Schraubenbefestigungsmittel ist vorzugsweise derart weitergebildet, dass ein dünnes Blech oder eine Beschichtung mit einem höheren Korrosionswiderstand als das Material der Antriebsscheibenelemente und der angetriebenen Scheibenelemente auf zumindest einer der Flächen platziert ist, an der die Antriebsscheibenelemente und die angetriebenen Scheibenelemente miteinander in Kontakt kommen.
Gemäß dieser Ausgestaltung kann eine Schädigung der Reibflächen durch Korrosion oder andere Ursachen vermieden werden, ohne teure ölbenetzte Materialien wie ein Ölmetall zu verwenden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das auf dem zweiten Bauteil vorgesehene Befestigungsgewinde ein Innengewinde umfasst, das in einer in dem gegenüberliegenden axialen Ende des zweiten Bauteils (30) ausgebildeten zentralen Bohrung ausgebildet ist. Alternativ ist vorgesehen, dass das auf dem zweiten Bauteil (30) vorgesehene Befestigungsgewinde ein Außengewinde umfasst, das auf einer an dem gegenüberliegenden axialen Ende des zweiten Bauteils (30) ausgebildeten axialen Erweiterung ausgebildet ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine Scheibenrückhaltestruktur (36C) auf einer Außenperipherie eines Teils des benachbart zu dem Passschaftabschnitt (32) angeordneten schraubentragenden Schaftabschnitts (36) vorgesehen ist, um die Antriebsscheibenelemente (50) und die angetriebenen Scheibenelemente (52) gegen ihre axiale Bewegung auf dem Passschaftabschnitt (32) zu sichern.
Damit können die Antriebsscheibenelemente und angetriebenen Scheibenelemente auf dem zweiten Bauteil festgelegt werden, bevor das zweite Bauteil während des Zusammenbauprozesses mit dem ersten Bauteil zusammengefügt wird, so dass der Zusammenbauprozess vereinfacht werden kann. Die gegenüberliegende ringförmige Stirnfläche des ersten Bauteils kann mit einer geeigneten Vertiefung zur Aufnahme der Scheibenrückhaltestruktur ausgebildet sein, so dass die ringförmige Stirnfläche des ersten Bauteils eine vorteilhafte Reibfläche zu dem gegenüberliegenden angetriebenen Scheibenelement bieten kann.
Gemäß dem Schraubenbefestigungsmittel, das die Funktion eines Drehmomentbegrenzers aufweist, ist ein Vielfachplattendrehmomentbegrenzer durch eine Mehrzahl von Antriebscheibenelementen und einer Mehrzahl von angetriebenen Scheibenelementen zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil gebildet und das erste Bauteil und das zweite Bauteil sind voneinander lösbar durch eine Rückhalteschraube zusammengefügt, so dass ein hoher Grenzwert für das Befestigungsdrehmoment gesetzt werden kann, ohne dessen Größe oder die Federkraft des Federelements zu erhöhen, während der Zusammenbau und die Wartung mit großer Leichtigkeit erfolgen kann.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Schraubenbefestigungsmittels (Mutter) gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Mutter gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Seitenansicht der Mutter gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Schnittansicht des entlang der Linie IV-IV der in 3 gezeigten Ausführungsform;
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht des in 4 mit dem Buchstaben A bezeichneten Ausschnitts;
6 ist eine entlang der Linie VI-VI erzeugte Schnittansicht der Ausführungsform aus 3; und
7 ist eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Schraubenbefestigungsmittels (Bolzen) gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en)
Eine Befestigungsmutter gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 6 beschrieben.
Die Befestigungsmutter 1 der dargestellten Ausführungsform enthält ein erstes Bauteil 10 mit einem ringförmigen Hauptteil 12 und ein Werkzeugeingriffsteil 14 integral aus einem axialen Ende vorspringenden (bzw. dem rechten Ende, wie in 4 zu sehen ist) des Hauptteils 12.
Die Werkzeugeingriffsstruktur 14 ist mit einer Sechskantform ausgebildet, so dass ein Schraubenschlüssel (nicht in den Zeichnungen gezeigt) oder ein anderes Mutterneingriffswerkzeug lösbar daran angelegt werden kann. Der Hauptteil 12 ist mit einer zentralen Aufnahmebohrung 16 ausgebildet, die sich zu dem entfernt von der Werkzeugeingriffsstruktur 14 angeordneten axialen Ende hin öffnet (oder dem linken Ende, wie in 4 gezeigt). Die zentrale Aufnahmebohrung 16 ist mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet und dessen unteres Ende weist eine ringförmige Schulter 16A auf.
Das entfernt von der Werkzeugeingriffsstruktur 14 angeordnete Ende des Hauptteils 12 (das linke Ende, wie in 4 gezeigt) oder das dem offenen Ende der zentralen Aufnahmebohrung 16 entsprechende Ende definiert eine sich in radialer Richtung nach außen erstreckende ringförmige Stirnfläche 18. Die ringförmige Stirnfläche 18 dient als eine Druckfläche, die sich senkrecht zu der axialen Mittellinie erstreckt.
Sechs axiale Durchgangsbohrungen 26 durchdringen den Umfangsteil des Hauptteils 12 in regelmäßigen Abständen. Ein Ende (rechtes Ende, wie in 4 gezeigt) eines Federstifts 28 ist in jede Durchgangsbohrung 26 eingepresst. Jeder Federstift 28 ist damit an einem Ende des Hauptteils 12 befestigt und erstreckt sich achsenparallel zu der axialen Mittellinie in Richtung der Seite des zweiten Bauteils 30 (oder nach links, wie in 4 gezeigt), was im Folgenden beschrieben wird.
Der in dem einen Endabschnitt (rechter Endabschnitt, wie in 4 gezeigt) des zweiten Bauteils 30 ausgebildete zylindrische Passschaftabschnitt 32 ist auf die zentrale Aufnahmebohrung 16 zugeschnitten, und liegt an der Ringschulter 16A in einer um die axiale Mittellinie des ersten Bauteils 10 drehbaren Weise an. Der Außenumfang des zylindrischen Passschaftabschnitts 32 weist eine ringförmige Umfangsnut 34 auf. Der Hauptteil 12 ist mit einer sich radial durch den Hauptteil erstreckenden Gewindebohrung 20 ausgebildet. Eine Halteschraube 22 ist in die Gewindebohrung mit einem Gewinde 20 eingedreht, so dass ein an dem freien Ende 24 der Halteschraube 22 ausgebildeter säulenförmiger Vorsprung verschiebbar in der Umfangsnut 34 aufgenommen ist. Die Halteschraube 22 kann durch ein anderes Haltemittel ersetzt werden, das die relative Drehung zwischen den ersten und zweiten Bauteilen 10 und 30 erlaubt und gleichzeitig eine axiale Bewegung dieser zwei Bauteile voneinander weg verhindert.
Somit wird das zweite Bauteil 30 daran gehindert, von dem ersten Bauteil 10 weggezogen zu werden, während es koaxial zu dem ersten Bauteil 10 in einer relativ drehbaren Weise angeordnet ist. Das zweite Bauteil 30 weist eine im Allgemeinen zylindrische Form auf, und ist mit dem Passschaftabschnitt 32, dem Scheibentrageschaftabschnitt 36 und einem gewindeausbildenden Schaftabschnitt 38 axial in dieser Reihenfolge ausgebildet.
Der gewindeausbildende Schaftabschnitt 38 ist in dem anderen Endbereich (dem linken Ende, wie in 4 gezeigt) des zweiten Bauteils 30 ausgebildet und weist einen kleineren Außendurchmesser als der Scheibentrageschaftabschnitt 36 auf. Die Außenumfangsfläche des gewindeausbildenden Schaftabschnitts 38 ist mit einem Außengewinde 40 ausgebildet, und dessen innere Umfangsfläche ist mit einem Innengewinde 42 ausgebildet, das als Gewinde einer Befestigungsmutter dient.
Der Scheibentrageschaftabschnitt 36 ist zwischen dem Passschaftabschnitt 32 und dem gewindeausbildenden Schaftabschnitt 38 angeordnet, und ist als Sechskantschaftabschnitt 36A ausgebildet, der durch das gleiche, wie das zum Eingriff mit der Werkzeugeingriffsstruktur 14 verwendete und in 2 gezeigte Mutterdrehwerkzeug lösbar beaufschlagt werden kann. Der Sechskantschaftabschnitt 36A weist eine im Wesentlichen zu der Werkzeugeingriffsstruktur 14 identische Form mit der Ausnahme auf, dass jede Ecke des Sechskantschaftabschnitts 36A abgerundet ist, um so einen Bogen 36B zu definieren, um einen Teil eines Kreises zu definieren, der zu dem Scheibentrageschaftabschnitt 36 konzentrisch angeordnet ist.
Eine Mehrzahl von Antriebsscheibenelementen 50 und eine Mehrzahl von angetriebenen Scheibenelementen 52 sind sich axial zueinander abwechselnd an der äußeren Umfangsfläche des Scheibentrageschaftabschnitts 36 in einer axial verschiebbaren Weise angeordnet.
Jedes Antriebsscheibenelement 50 ist mit einem Mittelloch 50A ausgebildet, und wird auf den Bögen 36B des Scheibentrageschaftabschnitts 36 axial verschiebbar und drehbar durch die zentrale Öffnung 50A angebracht. Dadurch ist jedes Antriebsscheibenelement 50 in Bezug auf das zweite Bauteil 30 drehbar und axial verschiebbar.
Der äußere Umfangsteil jedes Antriebsscheibenelements 50 ist mit sechs Löchern 50C ausgebildet, die axial durch das Antriebsscheibenelement 50 in einem regelmäßigen Winkelintervall verlaufen, und jedes Loch 50C ist mit dem äußeren Rand des Antriebsscheibenelements 50 über einen radialen Schlitz 50B verbunden. Jedes Loch 50C nimmt den entsprechenden Federstift 28 in einer axial verschiebbaren Weise auf, so dass jedes Antriebsscheibenelement 50 in Bezug auf das erste Bauteil 10 drehfest und axial verschiebbar ist. Mit anderen Worten, jedes Antriebsscheibenelement 50 dreht sich gemeinsam mit dem ersten Bauteil 10.
Jedes angetriebene Scheibenelement 52 ist mit einem Mittelloch 52A mit einer sechseckigen Form gebildet und ist auf dem Sechskantschaftabschnitt 36A in einer axial verschiebbaren Weise über das Mittelloch 52A eingesetzt, so dass jedes angetriebene Scheibenelement 52 gegenüber dem zweiten Bauteil 30 drehfest und axial verschiebbar ist. Mit anderen Worten, jedes angetriebene Scheibenelement 52 dreht sich gemeinsam mit dem zweiten Bauteil 30.
Der Außendurchmesser des angetriebenen Scheibenelements 52 ist kleiner als derjenige des Antriebsscheibenelements 50, so dass das angetriebene Scheibenelement 52 von den Federstiften 28 radial beabstandet ist und nicht mit den Federstiften 28 kollidiert.
Die Antriebsscheibenelemente 50 und die angetriebenen Scheibenelemente 52 sind aus einem üblichen Stahlblechmaterial hergestellt. Die Seiten der angetriebenen Scheibenelemente 52, die in die gegenüberliegenden Flächen der Antriebsscheibenelemente 50 greifen, weisen ein dünnes Blech 54 aus einem korrosionsbeständigeren (insbesondere rostfreien) Material als das der Antriebsscheibenelemente 50 und das der angetriebenen Scheibenelemente 52 auf, wie beispielsweise rostfreier Stahl, wie in 5 gezeigt.
Eines der angetriebenen Scheibenelemente 52 nimmt die axial am nächsten an der ringförmigen Stirnfläche 18 des ersten Bauteils 10 gelegene Position ein und als nächstes dazu ist eines der Antriebsscheibenelemente 50 angeordnet. Die restlichen Antriebsscheibenelemente 50 und angetriebenen Scheibenelemente 52 sind in einer alternierenden Art und Weise angeordnet, und eine Druckplatte 56 und eine ringförmige Tellerfeder 58 sind in dieser Reihenfolge auf der Seite angrenzend an den gewindeausbildenden Schaftabschnitt 38 angeordnet.
Die Druckplatte 56 ist mit einem sechseckigen Mittelloch 56A ausgebildet, um axial verschiebbar auf den Sechskantschaftabschnitt 36A über das sechseckige Mittelloch 56A aufgesteckt zu werden. Somit wird, ähnlich wie die angetriebenen Scheibenelemente 52, die Druckplatte 56 drehfest und axial verschiebbar zu dem zweiten Bauteil 30 angeordnet. Mit anderen Worten, die Druckplatte 56 dreht sich gemeinsam mit dem zweiten Bauteil 30.
Die Druckplatte 56 ist ebenfalls aus üblichem Stahlblechmaterial hergestellt. Die Oberfläche der Druckplatte 56, die in die gegenüberliegende Fläche des Antriebsscheibenelements 50 eingreift, ist mit einem dünnen Blech 54 aus korrosionsbeständigeren (insbesondere rostfreien) Material als das Material der Druckplatte 56 hergestellt, wie beispielweise rostfreier Stahl, wie in 5 gezeigt.
Die Tellerfeder 58 ist mit einem sechseckigen Mittelloch 58A ausgebildet, um auf die Bögen 36B des Scheibentrageschaftabschnitts 36 axial verschiebbar und drehbar durch das Mittelloch 58A aufgesteckt zu werden. Dadurch ist die Tellerfeder 58 in Bezug zu dem zweiten Bauteil 30 drehbar und axial verschiebbar. Die Tellerfeder 58 spannt die Antriebsscheibenelemente 50 und die angetriebenen Scheibenelemente 52 gegen die ringförmige Stirnfläche 18 des ersten Bauteils 10 über die Druckplatte 56 vor.
Das Außengewinde 40 ist mit einem Innengewinde 64 auf der inneren Umfangsfläche eines ringförmigen Federhalters 62 verschraubt. Während der Federhalter 62 auf das Außengewinde 40 geschraubt wird, wird der Federhalter 62 in Richtung auf die Tellerfeder 58 verschoben, und übt eine Kraft auf die Tellerfeder 58 aus. Die Vorspannung der Tellerfeder 58 kann durch Drehen des Federhalters 62 in die entsprechende Richtung eingestellt werden.
Der Federhalter 62 ist mit einem Schlitz 66 versehen, der einen radialen Schnitt in deren Ringform bildet. Eine Halteschraube 68 ist in den Federhalter 62 über den Schlitz 66 eingeführt, so dass der Schlitz 66 durch das Gewinde der Halteschraube 68 eingeengt werden kann. Unter einer elastischen Verformung durch die Halteschraube 68 kann der Federhalter 62 auf dem gewindeausbildenden Schaftabschnitt 38 in jeder gewünschten axialen Position des Außengewindes 40 befestigt werden.
Somit ist ein Vielfachplattendrehmomentbegrenzer zwischen dem ersten Bauteil 10 und dem zweiten Bauteil 30 durch die Antriebsscheibenelemente 50, die angetriebenen Scheibenelemente 52, die Druckplatte 56, die Tellerfeder 58 und dem Federhalter 62 geschaffen.
Das Grenzdrehmoment (maximales Anzugsmoment) dieses Drehmomentbegrenzers wird durch die Größe der auf die Tellerfeder 58 aufgebrachten Vorspannung bestimmt. Wenn das erste Bauteil 10 durch ein an dem Werkzeugeingriffsmittel 14 angreifendes Drehwerkzeug (nicht in den Zeichnungen gezeigt) mit einem Drehmoment kleiner als das Grenzdrehmoment gedreht wird, wird die Drehung des ersten Bauteiles 10 auf das zweite Bauteil 30 über die Federstifte 28 und über den Reibschluss zwischen der Antriebsscheibenelemente 50 und der angetriebenen Scheibenelemente 52 übertragen, so dass sich das zweite Bauteil 30 gemeinsam mit dem ersten Bauteil 10 dreht.
Wenn das Gewinde des Innengewindes 42 auf dem Außengewinde einer Schraube (nicht in den Zeichnungen gezeigt) mit der Befestigung der Mutter 1 voranschreitet, nimmt das benötigte Drehmoment, um das erste Bauteil 10 zu drehen, zu. Wenn dieses Drehmoment das Grenzdrehmoment des Drehmomentbegrenzers erreicht hat, beginnen die Antriebsscheibenelemente 50 relativ zu den angetriebenen Scheibenelementen 52 zu gleiten, so dass das zweite Bauteil 30 aufhört, sich gemeinsam mit dem ersten Bauteil 10 zu drehen. Als Folge kann eine Drehung des ersten Bauteils 10 relativ zu dem zweiten Bauteil 30 mit einem übermäßigen Befestigungsdrehmoment vermieden werden.
Das Grenzdrehmoment des Drehmomentbegrenzers kann kontinuierlich durch Drehen des Federhalters 62 relativ zu dem gewindeausbildenden Schaftabschnitt 38 variiert werden.
In diesem Drehmomentbegrenzer, da die Reibungsflächen der Antriebsscheibenelemente 50, der angetriebenen Scheibenelemente 52 und der Druckplatte 56 durch die dünnen, eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisenden Bleche 54 definiert werden, kann die Reibverschweißung der Reibflächen durch Rostbildung ohne teure Vorkehrungen, wie beispielsweise die Verwendung von Öl imprägnierten Metallen, vermieden werden.
Da der in die Mutter 1 eingelassene Drehmomentbegrenzer eine Mehrzahl der Scheiben verwendet, kann eine große Reiboberfläche erzielt werden, ohne den Durchmesser der Reibungsflächen zwischen den Antriebsscheibenelementen 50 und den angetriebenen Scheibenelementen 52 erzielt werden, so dass ein hohes Grenzdrehmoment, ohne eine Vergrößerung des Außendurchmessers des Drehmomentbegrenzers oder eine Erhöhung der Federvorspannkraft der Tellerfeder 58, erzielt werden kann.
Das Ineinandergreifen zwischen den Antriebsscheiben 50 und dem ersten Bauteil 10 zur Drehmomentübertragung wird durch die Durchgangslöcher 50C in dem Außenumfang der Antriebsscheibe 50 und den darin aufgenommenen Federstiften 28 erzielt, anstelle eines außen an der Umfangskante gebildeten Keils der Antriebsscheibenelemente 50 und eines entsprechenden an der inneren Umfangswand des äußeren Gehäuses ausgebildeten Keils, und dies trägt ebenfalls zur Minimierung des Außendurchmesser des Drehmomentbegrenzers bei.
Diese Mutter 1 kann wie im Folgenden beschrieben zusammengebaut werden. Durch die Verbindung des zweiten Bauteils 30 unter Verwendung der Halteschraube 22 mit dem ersten Bauteil 10, sind die Antriebsscheibenelemente 50 und die angetriebenen Scheibenelemente 52 an dem Außenumfang des Scheibentrageschaftabschnitts 36 in einer alternierenden Art und Weise aufgesteckt, und die Druckplatte 56 und die Tellerfeder 58 sind dann darauf aufgesteckt. Der Federhalter 62 ist mit dem Außengewinde 40 verschraubt, bis ein erforderliches Grenzdrehmoment erreicht ist, und ist fest auf dem gewindeausbildenden Schaftabschnitt 38 durch Festziehen der Halteschraube 68 gesichert.
Im Folgenden ist ein alternativer Zusammenbauprozess der Mutter beschrieben. Solange das erste Bauteil 10 noch nicht mit dem zweiten Bauteil 30 verbunden ist, sind die Antriebsscheibenelemente 50 und die angetriebenen Scheibenelemente 52 an dem Außenumfang des Scheibentrageschaftabschnitts 36 in alternierender Weise aufgesteckt und die Druckplatte 56 und die Tellerfeder 58 werden anschließend darauf montiert. Der Federhalter 62 wird mit dem Außengewinde 40 verschraubt, bis ein erforderliches Grenzdrehmoment erreicht ist, und ist fest mit dem gewindeausbildenden Schaftabschnitt 38 durch Festziehen der Halteschraube 68 gehalten. Durch die Behandlung dessen als Unterbaugruppe, wird der Passschaftabschnitt 32 des zweiten Bauteils 30 in die zentrale Aufnahmebohrung 16 des ersten Bauteils eingesteckt, und das zweite Bauteil 30 ist mit dem ersten Bauteil durch Einschrauben der Halteschraube 22 in die Gewindebohrung 20 verbunden.
Die Antriebsscheibenelemente 50, die angetriebenen Scheibenelemente 52 und die Druckplatte 56 werden vor dem sich Lösen von dem Scheibentrageschaftabschnitt 36 an der Seite des Passschaftabschnitt 32 bewahrt, während sie miteinander als Unterbaugruppe zusammengefügt werden, was dem Vorhandensein eines Vorsprungs 36C auf der äußeren Umfangsfläche des Teils des Scheibentrageschaftabschnitts 36 geschuldet ist, der an den Passschaftabschnitt 32 angrenzt. Der ringförmige Hauptteil 12 des ersten Bauteils 10 weist eine Aussparung zur Aufnahme des Vorsprungs 36C auf, und wodurch es der ringförmigen Stirnfläche 18 möglich ist, eine bündige Kontaktfläche zu dem gegenüberliegenden angetriebenen Scheibenelement 52 bereitzustellen.
Aufgrund dieser Anordnung kann das zweite Bauteil 30 als eine Unterbaugruppe verwendet werden, indem es mit den Antriebsscheibenelementen 50, den angetriebenen Scheibenelementen 52, der Druckplatte 56, der Tellerfeder 58 und dem Federhalter 62 verbunden wird, so dass die Zusammenbaueffizienz der in dem Drehmomentbegrenzer eingegliederten Mutter 1 verbessert werden kann.
Ein Zerlegen der Mutter 1 kann durch die Umkehrung des Montageprozess durchgeführt werden. Insbesondere durch einfaches Lösen der Halteschraube 22 können das erste Bauteil 10 und das zweite Bauteil 30 leicht voneinander getrennt werden, so dass die Wartungseffizienz ebenfalls verbessert werden kann.
Sollte das Innengewinde 42 der Mutter 1 aufgrund von Rost ausfallen, und ein Drehmoment über dem Grenzdrehmoment erforderlich sein, um die Mutter 1 zu lösen, so kann das zweite Bauteil 30 nicht durch Drehen des ersten Bauteils 10 aufgrund des Rutschens des Drehmomentbegrenzers gedreht werden.
In einem solchen Fall wird die Halteschraube 68 gelöst und die Federhalterung 62 herausgeschraubt, so dass die Antriebsscheibenelemente 50, die angetriebenen Scheibenelemente 52, die Druckplatte 56 und die Tellerfeder 58 seitlich in Richtung des gewindeausbildenden Schaftabschnitts 38 gedrückt werden. Durch dieses Freilegen des Sechskantschaftabschnitts 36A kann der Sechskantschaftabschnitt 36A mit einem Werkzeug wie einem Schraubenschlüssel in Eingriff gebracht werden, so dass das zweite Bauteil 30 und damit die Mutter 1 in Abschraubrichtung mit dem Werkzeug gedreht werden kann. Somit dient der Sechskantschaftabschnitt 36A dem doppelten Zweck der Verhinderung der Drehung der angetriebenen Scheibenelemente 52 und als Eingriffswerkzeug zum unmittelbaren Drehen des zweiten Bauteils 30.
Das Werkzeug für den Eingriff an dem Sechskantschaftabschnitt 36A kann im Wesentlichen das gleiche Werkzeug wie das zum Eingriff mit der Werkzeugeingriffsstruktur 14 verwendete Werkzeug sein, so dass keine Notwendigkeit besteht, zwei unterschiedliche Werkzeuge für diese Zwecke zu verwenden.
Wenn es keinen Vorsprung 36C auf dem äußeren Umfang des Endabschnitts des Passschaftabschnitts 32 gibt, kann der Sechskantschaftabschnitt 36A einfach durch Lösen der Halteschraube 22 freigelegt werden, um das erste Bauteil 10 und das zweite Bauteil 30 voneinander zu trennen und um die Antriebsscheibenelemente 50 und die angetriebenen Scheibenelemente 52 von der Seite des Passschaftabschnitts 32 zu lösen.
Eine Ausführungsform zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung als ein Bolzen wird im Folgenden mit Bezug auf 7 beschrieben. In 7 werden die Teile, die denjenigen in 4 gezeigten entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen ohne Wiederholung der Beschreibung dieser Teile versehen.
In dieser Ausführungsform besteht das zweite Bauteil 30 aus einem vollen Schaftelement, und ist mit einem Außengewinde 72 an dessen freien Endabschnitt als eine Befestigungsschraube in der Form eines Bolzens, anstelle des Innengewindes 42, ausgebildet. Diese Ausführungsform ist ähnlich zu der Mutter 1 oder der ersten Ausführungsform.
Der Bolzen 70 der dargestellten Ausführungsform arbeitet in ähnlicher Weise wie die Mutter 1, und bietet ähnliche Vorteile.
Obwohl die vorliegende Erfindung hinsichtlich einer bevorzugten Ausführungsform hiervon beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne von den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Zum Beispiel wird die Werkzeugeingriffsstruktur nicht auf den Sechskantkopf beschränkt, sondern kann auch aus einem rechteckigen oder anderen polygonalen Kopf oder einer vieleckigen Aussparung bestehen.
Die dünnen Bleche 54 können an den beiden Seiten jedes Antriebsscheibenelements 50 oder den beiden Seiten von den Antriebsscheibenelementen 50 und den angetriebenen Scheibenelementen 52 angeordnet sein. Tatsächlich reicht es, wenn mindestens eine der beiden Flächen der Antriebsscheibenelemente 50 und der angetriebenen Scheibenelemente 52, die miteinander in Eingriff stehen, mit einer Schicht eines Materials mit einer höheren Korrosionsbeständigkeit als das Material der Scheibenelemente versehen sind. Die Verwendung solcher dünnen Lagen oder Schichten ist nicht wesentlich für die vorliegende Erfindung.
Die Halteschraube 22, die zum Verbinden der ersten und zweiten Bauteile 10 und 30 miteinander verwendet wird, muss keine einzelne sein, sondern es kann sich um eine Mehrzahl von zueinander in Umfangsrichtung regelmäßig beabstandeter Halteschrauben 22 handeln. Es ist auch möglich, andere Formen von Halteelementen, die die ersten und zweiten Bauteile verbinden, um zueinander drehbar zu sein und gleichzeitig eine relative axiale Bewegung zueinander zu verhindern, wie beispielsweise einen kreisförmigen Clip oder jedes andere lösbare Halteelement. Die Federstifte 28 können durch Vollstifte oder Rohrstifte ersetzt werden. Die Tellerfeder 58 kann durch eine Schraubendruckfeder oder eine Gummifeder ersetzt werden.
Wenn es nicht erforderlich ist, die ersten und zweiten Bauteile 10 und 30 voneinander zu trennen, kann statt der Halteschraube 22 ein Federstift oder ein anderes Stiftelement verwendet werden, um das erste und zweite Bauteil 10 und 30 relativ zueinander drehbar zu verbinden. Der Vorsprung 36C kann weggelassen werden, und der Sprengring oder dergleichen kann lösbar darin platziert werden, anstatt den Vorsprung 36C vorzusehen.
Der Inhalt der ursprünglichen japanischen Patentanmeldung, auf dem der Prioritätsanspruch nach der Pariser Verbandsübereinkunft für die vorliegende Anmeldung beruht sowie auch die Inhalte der in dieser Anmeldung genannten Dokumente des Standes der Technik werden in dieser Anmeldung unter Bezugnahme aufgenommen.

Claims

Schraubenbefestigungsmittel, umfassend: ein erstes Bauteil (10) mit einer Werkzeugeingriffsstruktur (14) zum Eingriff eines Drehwerkzeugs an einem axialen Ende, mit einer zentralen, sich zu einem gegenüberliegenden axialen Ende hin öffnenden Aufnahmebohrung (16) und mit einer ringförmigen Stirnfläche, die ein offenes Ende der zentralen Aufnahmebohrung umgibt; ein rohrförmiges zweites Bauteil (30), das in der zentralen Aufnahmebohrung (16) drehbar aufgenommen ist und einen Passschaftabschnitt (32) an seinem axialen Ende aufweist, woran eine Umfangsnut (34) an einem Außenumfang ausgebildet ist, und ein Außengewinde (40) an seinem gegenüberliegenden axialen Ende aufweist, wobei auf dem gegenüberliegenden axialen Ende des zweiten Bauteils (30) ferner ein Befestigungsgewinde (42, 72) ausgebildet ist, wobei ein scheibentragender Schaftabschnitt (36) auf dem zweiten Bauteil zwischen dem Passschaftabschnitt (32) und dem Außengewinde (40) ausgebildet ist; ein teilweise in der Umfangsnut (34) an dem äußeren Umfang des Passschaftabschnitts (32) aufgenommenes und mit dem ersten Bauteil (10) in Eingriff stehendes Rückhalteelement (22), ein an dem ersten Bauteil (10) befestigtes und sich zu dem zweiten Bauteil (30) axial erstreckendes Stabelement (28); eine Mehrzahl von Antriebsscheibenelementen (50), die auf der äußeren Umfangsfläche des scheibentragenden Schaftabschnitts (36) in axial verschiebbarer und drehbarer Weise angebracht sind und eine Durchgangsbohrung (50C) aufweisen, um dadurch das Stabelement (28) axial hindurch zu führen; eine Mehrzahl angetriebener Scheibenelemente (52), die auf der äußeren Umfangsfläche des scheibentragenden Schaftabschnitts (36) in axial verschiebbarer und drehfester Weise angebracht sind, so dass sie sich in axialer Richtung mit den Antriebsscheibenelementen (50) abwechseln; ein auf der äußeren Umfangsfläche des scheibentragenden Schaftabschnitts (36) angeordnetes Federelement (58), um die Antriebsscheibenelemente (50) und die angetriebenen Scheibenelemente (52) gegen die ringförmige Stirnfläche (18) des ersten Bauteils (10) zu drücken; und eine Federarretierung (62), die mit dem Außengewinde (40) des zweiten Bauteils (30) in Eingriff steht, um eine Vorspannung auf das Federelement (58) auszuüben.
Schraubenbefestigungsmittel nach Anspruch 1, wobei das Rückhalteelement (22) eine Rückhalteschraube umfasst, die in ein radial durch das erste Bauteil (10) geführtes Gewindeloch gedreht ist und ein verschiebbar in der Umfangsnut (34) aufgenommenes freies Ende aufweist.
Schraubenbefestigungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Werkzeugeingriffsstruktur (14) einen polygonalen Kopf umfasst, und wobei der scheibentragende Schaftabschnitt (36) einen polygonalen Schaftabschnitt mit einem konform zu dem polygonalen Kopf ausgebildeten polygonalen Querschnitt umfasst, so dass er mit dem gleichen Werkzeug in Eingriff gelangen kann wie der polygonale Kopf, wobei die angetriebenen Scheibenelemente (52) drehfest durch das zweite Bauteil (30) durch Aufsetzen auf den polygonalen Schaftabschnitt gehalten werden.
Schraubenbefestigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein dünnes Blech (54) oder eine Beschichtung mit einem höheren Korrosionswiderstand als das Material der Antriebsscheibenelemente (50) und der angetriebenen Scheibenelemente (52) auf zumindest einer der Flächen platziert ist, an der die Antriebsscheibenelemente (50) und die angetriebenen Scheibenelemente (52) miteinander in Kontakt kommen.
Schraubenbefestigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das auf dem zweiten Bauteil (30) vorgesehene Befestigungsgewinde ein Innengewinde (42) umfasst, das in einer, in dem gegenüberliegenden axialen Ende des zweiten Bauteils (30) ausgebildeten, zentralen Bohrung ausgebildet ist.
Schraubenbefestigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das auf dem zweiten Bauteil (30) vorgesehene Befestigungsgewinde (72) ein Außengewinde umfasst, das auf einer an dem gegenüberliegenden axialen Ende des zweiten Bauteils (30) ausgebildeten axialen Erweiterung ausgebildet ist.
Schraubenbefestigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Scheibenrückhaltestruktur (36C) auf einer Außenperipherie eines Teils des benachbart zu dem Passschaftabschnitt (32) angeordneten scheibentragenden Schaftabschnitts (36) vorgesehen ist, um die Antriebsscheibenelemente (50) und die angetriebenen Scheibenelemente (52) gegen ihre axiale Bewegung auf dem passenden Schaftabschnitt zu sichern.