DE102019006509A1

DE102019006509A1 - Schraubenmutter, Befestigungsanordnung und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102019006509A1
Application number: DE102019006509.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2039-09-12
Also published as: DE102019006509B4

Abstract

Schraubenmutter (1) zum Befestigen eines Bauteils (12), wobei die Schraubenmutter (1) einen Körper (2) umfasst, der durch eine Grundfläche (3), eine Deckfläche (4) sowie einer dazwischen verlaufenden Mantelfläche (6) gebildet ist. Dabei ist ein Flächeninhalt der Grundfläche (3) größer als ein Flächeninhalt der Deckfläche (4). Der Körper (2) umfasst ferner eine Bohrung (8), die von der Deckfläche (4) ausgehend zumindest teilweise zwischen Deckfläche (4) und Grundfläche (3) verläuft und ein Innengewinde (10) vorgegebener Größe aufweist. Der Grundfläche (3) ist in einem vorgegebenen radialen Abstand zu einem Mittelpunkt (MG) der Grundfläche (3) eine ringförmige Ausnehmung (5) zugeordnet, wobei die Ausnehmung (5) in einer Draufsicht auf die Grundfläche (3) parallel zu einer Außenkante (AK) der Grundfläche (3) verläuft.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schraubenmutter mit einem Körper, der eine Grundfläche, eine Deckfläche und eine Mantelfläche umfasst, sowie eine Befestigungsanordnung mit einer Schraubenmutter und ein Herstellungsverfahren der Schraubenmutter.
Hintergrund der Erfindung
Aus dem Stand der Technik sind Schraubenmuttern bekannt, die eine Bohrung mit Innengewinde und eine prismatische Außenkontur aufweisen. Durch die prismatische Außenkontur ist es möglich, ein Werkzeug, so z.B. Schraubenschlüssel, an die Schraubenmutter anzusetzen, um ein Drehmoment auf die Schraubenmutter zum Befestigen auszuüben. Dabei ist es aber erforderlich, dass die Schraubenmutter jederzeit zugängig ist, so dass auch ein Werkzeug angesetzt werden kann.
Die CN201851466 beschreibt eine Schraubenmutter mit einer Bohrung, die ein Innengewinde aufweist. Die Mutter hat eine kegelförmige Außenkontur und kann somit in einem Bauteil voll versenkt werden. Dabei umfasst die Mutter aber Ausnehmungen auf der Oberseite der Schraubenmutter, um eine Zugängigkeit eines Werkzeugs zu gewährleisten, um die Mutter befestigen zu können.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Schraubenmutter vorzuschlagen, die für eine Befestigung eines Bauteils werkzeuglos befestigt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem ersten Aspekt aus durch eine Schraubenmutter zum Befestigen eines Bauteils. Die Schraubenmutter umfasst einen Körper, der durch eine Grundfläche, eine Deckfläche sowie einer dazwischen verlaufenden Mantelfläche gebildet ist. Ein Flächeninhalt der Grundfläche ist größer als ein Flächeninhalt der Deckfläche. Der Körper umfasst eine Bohrung, die von der Deckfläche ausgehend zumindest teilweise zwischen Deckfläche und Grundfläche verläuft und ein Innengewinde vorgegebener Größe aufweist. Der Grundfläche ist in einem vorgegebenen radialen Abstand zu einem Mittelpunkt der Grundfläche eine ringförmige Ausnehmung zugeordnet, die in einer Draufsicht auf die Grundfläche parallel zu einer Außenkante der Grundfläche verläuft.
Eine derartige Schraubenmutter hat den Vorteil, dass, in einer korrespondierend ausgebildeten Senkung des Bauteils, so z.B. Senkbohrung, angeordnet, eine werkzeuglose Befestigung möglich ist. Dabei bildet vorzugsweise die Grundfläche der Schraubenmutter einen Teil einer Oberfläche des Bauteils und die Deckfläche ist der Senkung zugewandt.
Der Körper weist eine zwischen der Grundfläche und Deckfläche verlaufende Mantelfläche auf. Die Mantelfläche weist in einem Längsschnitt betrachtet einen geradlinigen oder gebogenen Verlauf zwischen der Grundfläche und Deckfläche auf.
Die Ebenen der Grundfläche und Deckfläche verlaufen vorzugsweise parallel.
Der Körper der Schraubenmutter kann beispielweise aus Metall bestehen, so z.B. Edelstahl, Messing, Aluminium oder einem anderen Metall oder einer Metalllegierung. Grundsätzlich kann der Körper aber auch aus jedem anderen für die jeweilige Befestigung des Bauteils erforderlichen oder passenden Material hergestellt sein.
Die Bohrung geht immer von der Deckfläche aus. Dabei kann die Bohrung komplett durch den Körper oder alternativ als Sacklochbohrung nur teilweise durch diesen verlaufen. Vorzugsweise verläuft die Bohrung ausgehend von dem Mittelpunkt der Deckfläche in Normalenrichtung der Deckfläche in Richtung der Grundfläche. Das Innengewinde ist beispielsweise als metrisches ISO Gewinde ausgeführt. Es kann aber auch einer anderen Norm entsprechen.
Die ringförmige Ausnehmung weist eine vorgegebene Breite und Tiefe auf und ist vorzugsweise konzentrisch um den Mittelpunkt der Grundfläche angeordnet. Während einer Befestigung der Schraubenmutter in einer zugeordneten Senkung bewirkt die Ausnehmung in dem äußeren Bereich des Körpers, der in einer Draufsicht dem Bereich zwischen der Ausnehmung und der Außenkante der Grundfläche zugeordnet ist, eine elastische Verformung. Diese bewirkt eine Klemmwirkung zwischen Mantelfläche und Senkungsfläche und erhöht damit eine Reibung zwischen diesen Flächen. Dadurch resultiert ein Reibungsdrehmoment, welches dem Anzugsdrehmoment, welches eine Schraube während der Befestigung auf die Schraubenmutter auswirkt, derart entgegenwirkt, dass sich die Schraubenmutter nicht „mitdreht“. Dies ermöglicht eine Befestigung der Schrauben ohne das ein Werkzeug an der Schraubenmutter angesetzt werden muss.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts weist in einer Draufsicht eine dem Mittelpunkt der Grundfläche zugewandten Innenkante der Ausnehmung einen vorgegebenen radialen Abstand zu einer Gewindeaußenlinie auf. Die Gewindeaußenlinie ist dem Nenndurchmesser des Innengewindes zugeordnet. D.h. zwischen gegenüberliegenden Punkten der Gewindeaußenlinie wird über den Mittelpunt der Nenndurchmesser vorgegeben. Unter dem Nenndurchmesser oder auch Außendurchmesser des Innengewindes ist in diesem Zusammenhang der größte Durchmesser einer Gewindegeometrie zu verstehen, die als Innengewinde in dem Körper ausgeführt ist. Durch den vorgegebenen Abstand zwischen Gewindeaußenlinie und Ausnehmung kann gewährleistet werden, dass das Innengewinde möglichst viele Gewindegänge in dem Körper umfasst, so dass eine zuverlässige Befestigung des Bauteils mittels der Schraubenmutter möglich ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts weist der Körper mehrere Schlitze auf, die jeweils zumindest in die Mantelfläche und die Grundfläche hineinragen. Dabei sind die Schlitze derart voneinander beabstandet, dass eine Federwirkung während einer Befestigung der Schraubenmutter im Bereich der Mantelfläche resultiert, der zu der Grundfläche benachbart ist. Diese Ausgestaltung hat dann einen Vorteil, wenn die Schraubenmutter zum Befestigen in eine Senkung eingeführt wird, dessen Winkel kleiner ist als der Winkel der Mantelfläche. In diesem Fall berührt nämlich vorzugsweise der mit den Schlitzen behaftete Bereich der Mantelfläche zuerst die Senkungsfläche des Bauteils, wodurch die zwischen den Schlitzen angeordneten Bereiche des Körpers, die im weiteren auch als Zinken bezeichnet werden, vorzugsweise elastisch verformt werden. Diese elastische Verformung in diesem Bereich der Schraubenmutter hat eine reibungserhöhende Wirkung und erlaubt damit eine werkzeuglose Befestigung. Des Weiteren kann in einem befestigten Zustand eine Klemmwirkung mittels der Schlitze zwischen der Schraubenmutter und der Senkung im Bereich der Schlitze erreicht werden. Dies kann wirkungsvoll ein ungewolltes Lösen, so z.B. ein „Losrütteln“, der Schraubenmutter während einer dynamischen Belastung des Bauteils verhindern.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts reichen die mehreren Schlitze in der Draufsicht auf die Grundfläche bis zu einer dem Mittelpunkt der Grundfläche abgewandten Außenkante der Ausnehmung. Die Zinken sind Teil des Körpers. Sie stehen im Bereich der Ausnehmung frei und sind nur im Bereich unterhalb der Ausnehmung gekoppelt. Beispielsweise erfolgt die Herstellung der Ausnehmung mittels eines Lochbohrers oder einer Fräsung. Abhängig von einer Vorgabe der Tiefe der Ausnehmung kann somit eine Charakteristik der Federwirkung und somit der elastischen Verformung der Zinken vorgegeben werden. Je tiefer die Ausnehmung in dem Körper der Schraubenmutter ausgebildet ist, desto geringer ist eine zugeordnete Federkonstante. Auch ist eine Federcharakteristik abhängig von einer Anzahl der Zinken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspektes ragen die mehreren Schlitze in einer Seitenansicht der Schraubenmutter ausgehend von der Grundfläche weiter in Richtung der Deckfläche in den Körper als die Ausnehmung. Dies bedeutet, dass der jeweilige Schlitz ausgehend von der Grundfläche tiefer in den Körper hineinragt als der tiefste Punkt der Ausnehmung. Auch dadurch kann die Charakteristik der Federwirkung beeinflusst werden. Je tiefer oder weiter der jeweilige Schlitz ausgehend von der Grundfläche in Richtung der Deckfläche in den Körper ragt, desto geringer die zugeordnet Federkonstante.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts weist der Körper in dem Bereich der Deckfläche und/oder in dem zu der Deckfläche benachbarten Bereich der Mantelfläche zumindest teilweise einen Kleber oder ein Klebeelement auf. Die Schraubenmutter kann damit in eine entsprechende Senkung eingesetzt werden und verbleibt in dieser ohne das diese gehalten oder das eine Schraube zumindest teilweise eingeschraubt werden muss. Dies ermöglicht die Befestigung des Bauteils nur über eine Seite.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts weist die Ausnehmung in einem Querschnitt eine rechteckige, trapezförmige oder dreieckige Form auf. Dadurch kann die Charakteristik der den Zinken zugeordneten Federwirkung beeinflusst werden.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem zweiten Aspekt aus durch eine Befestigungsanordnung mit einer Schraubenmutter nach dem ersten Aspekt und mit einer Senkung. Die Senkung ist in einer Oberfläche eines zu befestigenden Bauteils angeordnet. Die Form der Senkung korrespondiert zu der Form des Körpers der Schraubenmutter. Die Schraubenmutter ist in einem befestigten Zustand derart in der Senkung angeordnet, dass die Grundfläche der Schraubenmutter bündig ist mit der Oberfläche des Bauteils. In dieser Anordnung ragen somit keine Elemente der Mutter aus der Oberfläche des zu befestigenden Bauteils heraus. Die Senkungsfläche der Senkung kann dabei eine glatte Oberfläche aufweisen. Aber grundsätzlich wäre auch eine aufgeraute Oberfläche möglich, um eine Reibung zwischen Senkungsfläche und Mantelfläche weiter zu erhöhen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Aspekts korrespondiert die Form der Senkung derart zu der Form der Schraubenmutter, dass ein Winkel, der in einem Längsschnitt durch eine Verlängerung der Fläche der Senkung gebildet wird, kleiner ist als der Winkel der Mantelfläche der Schraubenmutter. Dies hat den Vorteil, dass vorzugsweise der mittels der Ausnehmung beeinflusste und somit elastisch verformbare Bereich des Körpers zuerst die Senkungsfläche berührt. Daraus resultiert in einer Draufsicht auf die Grundfläche ein großer radialer Abstand zwischen der Mittelachse der Körpers und dem elastisch verformbaren Bereich des Körpers. Durch diesen großen Abstand resultiert ein großer Hebel und daraus in Zusammenwirkung mit der Federwirkung des elastisch verformbaren Bereiches des Körpers ein ausreichend hohes Drehmoment, welches gegen das Anzugsdrehmoment der Schraube in der Schraubenmutter während einer Befestigung wirkt. Dies erlaubt eine werkzeuglose Befestigung der Schraubenmutter. Vorzugsweise ist der Winkel der Mantelfläche um 1° bis 5° größer als der Winkel der Senkung.
Die Erfindung zeichnet sich ferner gemäß einem dritten Aspekt aus durch ein Verfahren zum Herstellen einer Schraubenmutter nach dem ersten Aspekt, bei dem eine ringförmige Ausnehmung in die Grundfläche des Körpers der Schraubenmutter derart gebohrt, gestanzt, gepresst, gesägt oder gefräst wird, dass diese in einer Draufsicht auf die Grundfläche parallel zu einer Außenkante der Grundfläche verläuft.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des dritten Aspekts werden mehrere Schlitze in den Körper derart gesägt, gepresst oder gefräst, dass der jeweilige Schlitz in die Grundfläche und Mantelfläche hineinragt.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.

1a, 1b Schraubenmutter,
2, 3 Schraubenmutter in räumlicher Darstellung,
4, 5 Schraubenmutter und Senkung,
6a, 6b Schraubenmutter in Senkung bei unterschiedlichen Winkeln,
7 Schraubenmutter mit Schlitzen.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche oder zumindest ähnliche Elemente, Komponenten oder Aspekte verwendet. Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
1a zeigt eine Schraubenmutter 1 mit einem Körper 2 in einem Längsschnitt. Der Körper 2 weist eine Grundfläche 3 und eine Deckfläche 4 sowie eine dazwischen verlaufende Mantelfläche 6 auf. Die Grundfläche 3 weist dabei einen größeren Flächeninhalt auf als die Deckfläche 4. Die Ebene der Grundfläche 3 verläuft parallel zu der Ebene der Deckfläche 4. Der Körper 2 der Schraubenmutter 1 weist vorzugsweise eine kegelstumpfförmige Form auf.
Der Körper 2 umfasst darüber hinaus eine durch ihn verlaufende Bohrung 8 mit einem Innengewinde 10 vorgegebener Größe, so z.B. ein metrisches Gewinde der Größe M8. Vorzugsweise verläuft die Bohrung 8 ausgehend von dem Mittelpunkt der Deckfläche 4 in Normalenrichtung zu der Ebene der Deckfläche 4. Grundsätzlich kann die Bohrung 8 aber auch anders verlaufen. Alternativ kann, wie in 1b dargestellt, die Bohrung 8 aber auch als Sacklochbohrung nur teilweise ausgehend von der Deckfläche 4 durch den Körper 2 verlaufen.
Darüber hinaus ist dem Körper 2 eine Ausnehmung 5 zugeordnet. Diese verläuft ausgehend von der Grundfläche 3 in Richtung der Deckfläche 4 und weist eine vorgegebene Tiefe H auf. Vorzugsweise ist die Ausnehmung 5 ringförmig um einen Mittelpunkt MG der Grundfläche 3 herum angeordnet und verläuft parallel zu einer Außenkante AK der Grundfläche 3.
Im Längsschnitt betrachtet schließen die Verlängerungen der Seiten der Mantelfläche 6 einen Winkel α ein. Dieser Winkel α weist vorzugsweise einen Wert von größer gleich 60° auf, so z.B. 90°.
Die Mantelfläche 6 verläuft in einem Längsschnitt betrachtet vorzugsweise geradlinig zwischen der Grundfläche 3 und der Deckfläche 4. Grundsätzlich wäre aber auch ein gebogener Verlauf möglich.
Der Körper 2 kann in einem Bereich 19 der Deckfläche 4 und/oder in dem zu der Deckfläche 4 benachbarten Bereich der Mantelfläche 6 einen Kleber, so z.B. einen Metallkleber, oder ein Klebeelement, so z.B. einen Klebestreifen, aufweisen.
Der Körper 2 der Schraubenmutter 1 ist beispielsweise aus Metall oder einer Metalllegierung gefertigt, kann aber alternativ auch aus einem anderen Material, so z.B. Kunststoff, hergestellt sein.
In 2 und 3 ist die Schraubenmutter 1 jeweils in einer räumlichen Ansicht dargestellt. Dabei weist die Grundfläche 3 die Ausnehmung 5 auf, die ringförmig um den Mittelpunkt MG der Grundfläche 3 verläuft und dabei einen Durchmesser aufweist, der größer ist als ein Nenndurchmesser des Innengewindes 10. Die Ausnehmung 5 verläuft parallel zu der Außenkante AK der Grundfläche 3. Die Ausnehmung 5 weist in radialer Richtung des Körpers 2 eine vorgegebene Breite und in einem Querschnitt eine rechteckige Form auf. Eine Innenkante der Ausnehmung ist dem Mittelpunkt MG der Grundfläche 3 zugewandt und eine Außenkante ist der weiter entfernten und somit der dem Mittelpunkt MG abgewandten Kante der Ausnehmung 5 zugeordnet.
Ferner sind in 2 und 3 eine Vielzahl von Schlitzen 22 dargestellt. Die Schlitze 22 sind gleich ausgebildet und ragen sowohl in die Mantelfläche 6 als auch in die Grundfläche 3 hinein. Zwischen zwei Schlitzen 22 bildet sich jeweils ein Zinken 24. Jeder Zinken 24 bildet mit seiner Oberseite einen Teil der Grundfläche 3, mit einer ersten Seite einen Teil einer Außenkante der Ausnehmung 5 und mit einer gegenüberliegenden zweiten Seite einen Teil der Mantelfläche 6. Die Zinken 24 sind Teil des Körpers 2 der Schraubenmutter 1.
Die Schlitze 22 können in einer Draufsicht auf die Mantelfläche 6 ausgehend von der Grundfläche 3 weiter in Richtung der Deckfläche 4 in den Körper 2 reichen als die Ausnehmung 5 (siehe 3). D.h. die Schlitze 22 können um eine Differenztiefe D tiefer in den Körper 2 angeordnet sein als die Tiefe H der Ausnehmung 5. Dadurch stehen die Zinken 24 Bereich der Ausnehmung 5 frei und sind nur im Bereich unterhalb der Ausnehmung 5 an dem Körper 2 gekoppelt. Abhängig von der Tiefe H der Ausnehmung 5 in dem Körper 2 und/oder abhängig von der Vorgabe der Differenztiefe D kann somit eine Charakteristik einer elastischen Verformung der Zinken 24 vorgegeben werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Schraubenmutter 1 zwar die Ausnehmung 5 entsprechend der Ausgestaltung in 2 und 3 umfassen, aber ohne Schlitze 22 und Zinken 24 ausgeführt sein.
In 4 ist neben der Schraubenmutter 1 auch eine passende Senkung 16 dargestellt. Die Senkung 16 ist in einer Oberfläche 14 des zu befestigenden Bauteils 12 eingebracht und weist einen Winkel β auf, der durch die Senkungsfläche 17 der Senkung 16 (im Längsschnitt) eingeschlossen wird. Der Winkel β stimmt in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Winkel α der Schraubenmutter 1 überein, so z.B. 90°.
Die Schraubenmutter 1 angeordnet in der Senkung 16 des Bauteils 12 repräsentiert in diesem Zusammenhang eine Befestigungsanordnung 11.
In 5 ist die Befestigungsanordnung 11 dargestellt. In diesem Zustand bildet die Grundfläche 3 der Schraubenmutter 1 mit der Oberfläche 14 des Bauteils 12 eine bündige Oberfläche. Nur die Bohrungsöffnung der Bohrung 8 der Schraubenmutter 1 als auch die Ausnehmung 5 erscheint in diesem Ausführungsbeispiel als Vertiefung. Würde die Bohrung 8 ausgehend von der Deckfläche 4 als Sacklochbohrung ausgeführt sein, wäre lediglich die ringförmige Ausnehmung 5 als Vertiefung ausgebildet.
Ist die Schraubenmutter 1 in der Senkung 16 angeordnet, kann der Kleber oder das Klebeelement, der im Bereich 19 zwischen dem Körper 2 der Schraubenmutter 1 und der Senkung 16 angeordnet ist, eine Klebung derart ermöglichen, dass die Schraubenmutter 1 in der Senkung 16 gehalten wird, auch ohne das eine Schraube zumindest teilweise eingeschraubt ist. Das ist besonders dann hilfreich, wenn die Befestigung des Bauteils 12 nur von einer Seite möglich ist.
In 6a ist eine Befestigungsanordnung 11 mit der Schraubenmutter 1 und dem Bauteil 12 dargestellt. Die Oberfläche 14 des Bauteils 12 weist eine Senkung 16 auf, in die die Schraubenmutter 1 in einem noch nicht befestigten Zustand angeordnet ist. Die Schraubenmutter 1 weist einen Bereich 20 der Mantelfläche 6 auf, der zu der Grundfläche 3 der Schraubenmutter 1 benachbart ist. Dieser Bereich 20 ist aufgrund der Ausnehmung 5 besonders elastisch verformbar. Zu erkennen ist ferner, dass der Winkel β der Senkungsfläche 17 kleiner ist als der Winkel α der Mantelfläche 6 der Schraubenmutter 1. Beispielsweise nimmt der Winkel α der Mantelfläche 6 einen Wert von 91° ein und der Winkel β der Senkungsfläche 17 einen Wert von 90°. Vorzugsweise ist der Winkel α der Mantelfläche 6 um 1° bis 5° größer als der Winkel β der Senkungsfläche 17. Deshalb berührt nur der mit der obere ausgeführte Bereich 20 der Mantelfläche 6 die Senkungsfläche 17 der Senkung 16 in einem Kontaktbereich 18.
In 6b ist die Befestigungsanordnung 11 der 6a in einer Draufsicht auf die Grundfläche 3 dargestellt. Vorzugsweise hat die Schraubenmutter 1 eine kegelstumpfförmige Kontur und damit in der Draufsicht eine Kreisform. Der Kontaktbereich 18 zwischen Mantelfläche 6 und Senkungsfläche 17 ist hier als gestrichelter Kreis dargestellt. Auch die Bohrung 8 ist als Kreislinie und die Ausnehmung 5 ist als schraffierter Ring gezeigt.
Während einer Befestigung einer Schraube (nicht dargestellt) in der Schraubenmutter 1 übt diese über einen Hebel L_T eine Anzugskraft F_T auf die Schraubenmutter 1 aus. Daraus resultiert ein entsprechendes Anzugsdrehmoment. Dem wirkt eine Reibungskraft FFR über einen Hebel L_FR und ein daraus resultierendes Reibungsdrehmoment entgegen. Die Reibungskraft FFR wirkt hier in dem Kontaktbereich 18 zwischen Schraubenmutter 1 und der Senkung 16. Die Reibungskraft F_FR resultiert aus einer Klemmwirkung zwischen Mantelfläche 6 und Senkungsfläche 17. Diese Klemmwirkung resultiert während der Befestigung wiederrum aus einer elastischen Verformung des äußeren Bereiches 20, der in einer Draufsicht dem Bereich zwischen der Ausnehmung 5 und der Außenkante AK der Grundfläche zugeordnet ist. Das der Reibungskraft FFR zugeordnete Reibungsdrehmoment wirkt dem durch die Schraube bewirkten Anzugsdrehmoment derart entgegen, so dass während der Befestigung der Schraubenmutter 1 ein Werkzeug zum Gegenhalten nicht erforderlich ist.
Entsprechend der Darstellung in 7 weist die Schraubenmutter 1 mehrere Schlitze 22 auf, die jeweils in die Grundfläche 3 als auch Mantelfläche 6 hineinragen. Die Schraubenmutter 1 ist in der Senkung 16 dargestellt. Obwohl in 5b nur angedeutet, verteilen sich die Schlitze 22 vorzugsweise vollumfänglich entlang des Umfangs der Schraubenmutter 1 in einem gleichen Abstand.
Auch in der 7 ist der Winkel β der Senkung 16 kleiner als der Winkel Mantelfläche 6 der Schraubenmutter 1 vorgegeben. Hier sind die zwischen den Schlitzen 22 ausgebildeten Zinken 24 dem elastisch verformbaren Bereich 20 zugeordnet. Das bedeutet, dass zunächst nur der mit den Zinken 24 ausgebildete elastisch verformbare Bereich 20 die Senkungsfläche 17 berührt.
Aufgrund der ringförmigen Ausnehmung 5 können sich die Zinken 24 im Bereich 20 elastisch verformen, wodurch eine Klemmwirkung zwischen Mantelfläche 6 und der Senkungsfläche 17 resultiert. Dies hat wiederrum eine reibungserhöhende Wirkung der Mantelfläche 6 auf die Senkungsfläche 17 zur Folge, die eine werkzeuglose Befestigung der Schraubenmutter 1 ermöglicht. Dabei kann die Charakteristik der elastischen Verformung der Zinken 24 durch eine Veränderung der Tiefe H der Ausnehmung 5 und/oder durch eine Veränderung der Tiefe oder Weite beeinflusst werden, die der jeweilige Schlitz 22 ausgehend von der Grundfläche 3 in Richtung der Deckfläche 4 in den Körper 2 ragt.
Das Zusammenwirken zwischen Zinken 24 und der Senkung 16 kann darüber hinaus ein ungewolltes Lösen, so z.B. ein „Losrütteln“, der Schraubenmutter 1 während einer dynamischen Belastung des Bauteils 12 verhindern.
Zusätzlich kann die Schraubenmutter in der Bohrung auch eine Schraubensicherung in Form eines Kunststoffringes aufweisen. Die Schraubensicherung sichert im befestigten Zustand eine in die Schraubenmutter eingedrehte Schraube vor dem Losdrehen und sichert damit vor einem ungewollten Lösen.
In einem Verfahren zum Herstellen einer Schraubenmutter 1 wird die ringförmige Ausnehmung 5 in die Grundfläche 3 gebohrt, gestanzt, gepresst, gesägt oder gefräst. Davor oder danach können in dem Verfahren zum Herstellen auch eine Vielzahl von Schlitzen 22 und damit einhergehend eine Vielzahl von Zinken 24 gebildet werden. Dabei werden die Schlitze 22 derart gesägt, gepresst oder gefräst, dass diese jeweils sowohl in die Grundfläche 3 als auch die Mantelfläche 6 hineinragen.
Bezugszeichenliste

1: Schraubenmutter
2: Körper
3: Grundfläche
4: Deckfläche
5: Ausnehmung
6: Mantelfläche
8: Bohrung
10: Innengewinde
11: Befestigungsanordnung
12: Bauteil
14: Oberfläche des Bauteils
16: Senkung
17: Senkungsfläche
18: Kontaktbereich
19: Bereich eines Klebeelements
20: elastisch verformbarer Bereich
22: Schlitze
24: Zinken
AK: Außenkante der Grundfläche
MG: Mittelpunkt der Grundfläche
ND: Nenndurchmesser
GL: Gewindeaußenlinie
F_T: Schraubenkraft
FFR: Reibungskraft
L_T: Hebel Schraube
L_FR: Hebel Reibung
α: Winkel der Mantelfläche
β: Winkel der Senkung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 201851466 [0003]

Claims

Schraubenmutter (1) zum Befestigen eines Bauteils (12), wobei die Schraubenmutter (1) einen Körper (2) umfasst, der durch eine Grundfläche (3), eine Deckfläche (4) sowie einer dazwischen verlaufenden Mantelfläche (6) gebildet ist, wobei ein Flächeninhalt der Grundfläche (3) größer ist als ein Flächeninhalt der Deckfläche (4), wobei der Körper (2) eine Bohrung (8) umfasst, die von der Deckfläche (4) ausgehend zumindest teilweise zwischen Deckfläche (4) und Grundfläche (3) verläuft und ein Innengewinde (10) vorgegebener Größe aufweist, wobei der Grundfläche (3) in einem vorgegebenen radialen Abstand zu einem Mittelpunkt (MG) der Grundfläche (3) eine ringförmige Ausnehmung (5) zugeordnet ist, wobei die Ausnehmung (5) in einer Draufsicht auf die Grundfläche (3) parallel zu einer Außenkante (AK) der Grundfläche (3) verläuft.
Schraubenmutter (1) nach Anspruch 1, bei der in einer Draufsicht eine dem Mittelpunkt (MG) der Grundfläche (3) zugewandte Innenkante der Ausnehmung (5) einen vorgegebenen radialen Abstand zu einer Gewindeaußenlinie (GL) aufweist, wobei die Gewindeaußenlinie (GL) dem Nenndurchmesser des Innengewindes (10) zugeordnet ist.
Schraubenmutter (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der in einem Längsschnitt die Verlängerungen der Mantelfläche (6) einen Winkel (α) einschließen, der größer gleich 60° ist.
Schraubenmutter (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Körper (2) mehrere Schlitze (22) aufweist, die jeweils zumindest in die Mantelfläche (6) und die Grundfläche (3) hineinragen.
Schraubenmutter (1) nach Anspruch 4, bei der die mehreren Schlitze (22) in der Draufsicht auf die Grundfläche (3) bis zu einer dem Mittelpunkt (MG) der Grundfläche (3) abgewandten Außenkante der Ausnehmung (5) reichen.
Schraubenmutter (1) nach Anspruch 4 oder 5, bei der die mehreren Schlitze (22) in einer Seitenansicht der Schraubenmutter (1) ausgehend von der Grundfläche (3) weiter in Richtung der Deckfläche (4) in den Körper (2) ragen als die Ausnehmung (5).
Schraubenmutter (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Körper (2) in dem Bereich der Deckfläche (4) und/oder in dem zu der Deckfläche (4) benachbarten Bereich der Mantelfläche (6) zumindest teilweise einen Kleber oder ein Klebeelement aufweist.
Schraubenmutter (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Ausnehmung (5) in einem Querschnitt eine rechteckige, trapezförmige oder dreieckige Form aufweist.
Befestigungsanordnung (11), mit - einer Schraubenmutter (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, - mit einer Senkung (16) in einer Oberfläche (14) eines zu befestigenden Bauteils (12), wobei die Form der Senkung (16) zu der Form des Körpers (2) der Schraubenmutter (1) korrespondiert, wobei die Schraubenmutter (1) in einem befestigten Zustand derart in der Senkung (16) angeordnet ist, dass die Grundfläche (3) der Schraubenmutter (1) bündig ist mit der Oberfläche (14) des Bauteils (12).
Befestigungsanordnung (11) nach Anspruch 9, bei dem die Form der Senkung (16) derart zu der Form der Schraubenmutter (1) korrespondiert, dass ein Winkel (β), der in einem Längsschnitt durch eine Verlängerung der Fläche der Senkung (16) gebildet wird, kleiner ist als der Winkel (α) der Mantelfläche (6) der Schraubenmutter (1).
Verfahren zum Herstellen einer Schraubenmutter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem eine ringförmige Ausnehmung (5) in die Grundfläche (3) des Körpers (2) der Schraubenmutter (1) derart gebohrt, gestanzt, gepresst, gesägt oder gefräst wird, dass diese in einer Draufsicht auf die Grundfläche (3) parallel zu einer Außenkante der Grundfläche (3) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem mehrere Schlitze (22) in den Körper (2) derart gesägt, gepresst oder gefräst werden, dass der jeweilige Schlitz (22) in die Grundfläche (3) und Mantelfläche (6) hineinragt.