DE102021131797A1

DE102021131797A1 - Schraubwerkzeugadapter zum Verschrauben einer Schraubenmutter an einem Gewindeschaft

Info

Publication number: DE102021131797A1
Application number: DE102021131797.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Mang; Robert Weinmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-12-02
Filing date: 2021-12-02
Publication date: 2023-06-07

Abstract

Schraubwerkzeugadapter (1) zum Verschrauben einer Schraubenmutter (2) an einem Gewindeschaft (3) mit- einem Antriebsabschnitt (4),- einem eine Aufnahmeausnehmung (5) aufweisenden Abtriebsabschnitt (6),- einem sich an der Aufnahmeausnehmung (5) des Abtriebsabschnitts (6) anschließenden und als Eintauchausnehmung ausgebildeten Eintauchabschnitt (7) zum im bestimmungsgemäßen Betrieb des Schraubwerkzeugadapters (1) abschnittsweise erfolgenden Eintauchen des Gewindeschafts (3), wobei im Bereich des Eintauchabschnitts (7) eine Störgeometrie (8) derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass diese während eines Anschraubens einer Schraubenmutter (2) an den Gewindeschaft (3) vermittels des Schraubwerkzeugadapters (1) bei schräger Ausrichtung der Mittellängsachse (9) des Schraubwerkzeugadapters (1) zu der Mittellängsachse (10) des Gewindeschafts (3) mit dem Gewindeschaft (3) in Kontakt tritt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubwerkzeugadapter zum Verschrauben einer Schraubenmutter an einem Gewindeschaft.
Entsprechende Schraubwerkzeugadapter zum Verschrauben einer Schraubenmutter an einem Gewindeschaft sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt und werden auch als Stecknuss oder Aufstecknuss genannt. Bei einem Schrägen bzw. nicht axialen Ausrichten der mit einer Schraubenmutter bestückten Stecknuss auf einem Gewindeschaft bzw. einem Gewindebolzen kann es zu einem Verkanten der Schraubenmutter auf dem Gewindebolzen kommen und damit zu einem Aufdrehen der Schraubenmutter in einer schrägen bzw. in einer nicht rechtwinkligen Ausrichtung der Oberkante der Schraubenmutter zur Mittellängsachse des Gewindeschafts. Beispielsweise wird die Schraubenmutter versehentlich um einen oder zwei Gewindegänge versetzt bzw. verkippt aufgeschraubt, sodass die Schraubenmutter eine nicht rechtwinklige Ausrichtung zur Mittellängsachse des Gewindeschafts aufweist. Aufgrund der nicht ordnungsgemäßen Auffädelung bzw. des schrägen Aufschraubens der Schraubenmutter kann es zu einer fehlerhaften Verschraubung kommen, welche nicht den geforderten bzw. erwarteten Anforderungen entspricht. Insbesondere bei der Verwendung der Stecknuss an einem mit einer drehmomentabhängigen Abschaltung ausgestatteten Schraubwerkzeug kann es aufgrund des schrägen Aufschraubens zu einem Abschalten des Schraubprozesses kommen, obwohl die Schraubenmutter nicht ordnungsgemäß angezogen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schraubwerkzeugadapter zum Verschrauben einer Schraubenmutter an einem Gewindeschaft anzugeben, welcher insbesondere im Hinblick auf eine einfache und schnelle sowie kostengünstige Maßnahme die Qualität der Verschraubung einer Schraubenmutter auf einem Gewindeschaft erhöht bzw. die Wahrscheinlichkeit einer nicht ordnungsgemäßen Verschraubung reduziert oder diese gänzlich ausschließt.
Die Aufgabe wird durch einen Schraubwerkzeugadapter zum Verschrauben einer Schraubenmutter an einem Gewindeschaft gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen des Schraubwerkzeugadapters. Ferner wird die Aufgabe durch eine Anordnung gemäß Anspruch 8 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen der Anordnung.
Die Erfindung betrifft einen Schraubwerkzeugadapter zum Verschrauben einer Schraubenmutter an einem Gewindeschaft mit (a) einem Antriebsabschnitt, (b) einem eine Aufnahmeausnehmung aufweisenden Abtriebsabschnitt, (c) einem sich an der Aufnahmeausnehmung des Abtriebsabschnitts anschließenden und als Eintauchausnehmung ausgebildeten Eintauchabschnitt zum im bestimmungsgemäßen Betrieb des Schraubwerkzeugadapters abschnittsweise erfolgenden Eintauchen des Gewindeschafts. Der Antriebsabschnitt dient zur drehmomentübertragenden Verbindung des Schraubwerkzeugadapters mit einem Schraubwerkzeug bzw. ist hierzu entsprechend ausgebildet. D. h. z. B., dass der Antriebsabschnitt als Vierkantausnehmung ausgebildet ist, welche in mit einem hierzu korrespondierenden Vierkantschaft eines Schraubwerkzeugs verbindbar ist, sodass ein schraubwerkzeugseitig erzeugtes Drehmoment vermittels des Vierkantschafts auf den mit der Vierkantausnehmung versehenen Antriebsabschnitt des Schraubwerkzeugadapters übertragbar ist bzw. übertragen wird. Der Abtriebsabschnitt des Schraubwerkzeugadapters ist derart ausgebildet, dass dessen Aufnahmeausnehmung zur Aufnahme und drehmomentübertragenden Verbindung mit einer Schraubenmutter geeignet ist. Typischerweise ist der Abtriebsabschnitt mit einer an die Außenkonturform der Schraubenmutter angepassten Wandung versehen, sodass durch den formschlüssigen Kontakt bzgl. einer Drehbewegung des Schraubwerkzeugadapters, diese auf die Schraubenmutter übertragbar ist. Mit anderen Worten weist der Abtriebsabschnitt eine auf die zu verschraubende Schraubenmutter abgestimmte Geometrie auf, um eine Übertragung eines schraubwerkzeugadapterseitig anliegenden Drehmoments auf die Schraubenmutter zu ermöglichen.
Der mit der Eintauchausnehmung versehene Eintauchabschnitt dient zur, insbesondere temporären, Aufnahme bzw. zum, insbesondere temporären, Aufnehmen eines Abschnitts des Gewindeschafts während einer ordnungsgemäß erfolgenden Verschraubung der Schraubenmutter auf den Gewindeschaft. So kann es vorgesehen sein, dass im final verschraubten Zustand ein Gewindeschaft, insbesondere ein freier Endabschnitt des Gewindeschafts, über der freiliegenden Oberseite einer sich im Endmontagezustand befindlichen Schraubenmutter absteht bzw. übersteht. Damit die Schraubenmutter vermittels des Schraubwerkzeugadapter bis zum Erlangen der Endposition in Kontakt bleiben kann, insbesondere in einer gänzlich in der Aufnahmeausnehmung aufgenommenen Relativposition zu dem Schraubwerkzeugadapter verbleiben kann, ist es zweckmäßig, wenn ein Eintauchabschnitt schraubwerkzeugadapterseitig vorgehalten wird, in welchem der überstehende Abschnitt des Gewindeschafts eintauchen kann.
Der Schraubwerkzeugadapter zeichnet sich dadurch aus, dass im Bereich des Eintauchabschnitts eine Störgeometrie bzw. ein Störmittel derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass diese Störgeometrie bzw. das Störmittel während eines Anschraubens einer Schraubenmutter an dem Gewindeschaft vermittels des Schraubwerkzeugadapters bei schräger Ausrichtung der Mittellängsachse des Schraubwerkzeugadapters, insbesondere der Eintauchausnehmung des Eintauchabschnitts, zu der Mittellängsachse des Gewindeschafts mit dem Gewindeschaft in Kontakt tritt. Eine schräge Ausrichtung meint beispielsweise, dass die Mittellängsachse des Schraubwerkzeugadapters zur Mittellängsachse des Gewindeschaft derart verkippt ist, wie dies insbesondere bei einem Auffädeln bzw. einem Andrehen einer Schraubenmutter auf dem Gewindeschaft in einem um wenigstens einen oder zwei Gewindegänge verkippten bzw. fehlerhaft aufgesetzten Zustand der Fall ist. Beispielsweise ist unter einer schrägen Ausrichtung der Mittellängsachse zu verstehen, dass diese einen Winkel größer 2,5°, bevorzugt größer 3,5°, besonders bevorzugt größer 4,5°, höchst bevorzugt größer 7,5°, weiter bevorzugt größer 10° aufweist. Dadurch, dass die schraubwerkzeugadapterseitige Störgeometrie mit dem Gewindeschaft in Kontakt tritt, wird eine von diesem Zustand aus betrachtete, weitergehende axiale (bezogen auf die Mittellängsachse des Gewindeschafts) Bewegung des Schraubwerkzeugadapter zu dem Gewindeschaft verhindert. Damit wird auch eine durch den Schraubwerkzeugadapter erfolgende Antriebsmöglichkeit der Schraubenmutter begrenzt, da diese für ein weitergehendes, insbesondere für ein gänzliches, Verschrauben auf dem Gewindeschaft ein entsprechendes Nachführen des Schraubwerkzeugadapter erfordern würde bzw. erfordert. Eine verkippte bzw. schräge Ausrichtung der Mittellängsachse des Gewindeschaft zu der Mittellängsachse des Schraubwerkzeugadapter kann damit im Allgemeinen eine nicht-koaxiale Ausrichtung der beiden Mittellängsachse zueinander umfassen.
Durch den Kontakt bzw. durch den Anschlag der Störgeometrie an dem Gewindeschaft und damit durch das Ausschließen einer weitergehenden Zuführbewegung des Schraubwerkzeugadapter zum Gewindeschaft, wird die Dauer bzw. wird der Weg einer aufzuschraubenden Schraubenmutter begrenzt. Sobald es zu dem Kontakt des Schraubwerkzeugadapters mit dem Gewindeschaft kommt, wird zunächst die Schraubenmutter durch den Kragen bzw. die seitlichen Wandungen der Aufnahmeausnehmung bzw. des Abtriebsabschnitts des Schraubwerkzeugadapter weitergedreht und auf dem Gewindeschaft weiter aufgeschraubt. Jedoch ergibt hierbei eine Relativbewegung zwischen dem Schraubwerkzeugadapter und der Schraubenmutter. Die Schraubenmutter wird folglich aus der Aufnahmeausnehmung des Abtriebsabschnitts herausgezogen bzw. herausgeschraubt. Sobald die Schraubenmutter gänzlich die Aufnahmeausnehmung verlassen hat, endet die drehmomentübertragende Verbindung von Schraubenmutter und Schraubwerkzeugadapter und folglich endet der Verschraubungsprozess.
Sofern ein mit einer Abschaltautomatik angesteuertes Schraubwerkzeug verwendet wird, z. B. ein Schraubwerkzeug das eine, insbesondere ausschließlich, vermittels des schraubwerkzeugseitig erfassten Drehmoments erfolgende Abschaltung ausführt, kann durch den Kontakt der Störgeometrie mit dem Gewindeschaft eine Drehmomentabschaltung aufgrund einer schräg angeschraubten Schraubmutter und der damit ggf. sich einstellenden Widerstands verhindern werden. Mit anderen Worten geht die Gefahr einher, dass bei einem Schraubwerkzeug, das nicht als EC-Schraubwerkzeug ausgebildet ist und eine Drehmomentabschaltung vorsieht, eine Drehmomentabschaltung das Schraubergebnis als positiv bewertet, obwohl die Schraubverbindung nicht vollständig gefügt wurde, d. h. die schräg erfolgte Verschraubung nicht detektiert und fälschlicherweise als i. O. Verschraubung behandelt wird.
Der Kontakt des Schraubwerkzeugadapters mit dem Gewindeschaft bei schräg bzw. verkippt erfolgendem Aufschrauben der Schraubenmutter kann bevorzugt an einer Stirnseite des Gewindeschaft erfolgen. Dabei kann die schraubwerkzeugadapterseitige Störgeometrie mit der freiliegenden Stirnseite des Gewindeschafts in Kontakt treten.
Es ist möglich, dass bei gerader, insbesondere bei koaxialer, Ausrichtung der Mittellängsachse des Schraubwerkzeugadapters, insbesondere der Eintauchausnehmung des Eintauchabschnitts, zu der Mittellängsachse des Gewindeschafts die Störgeometrie den Gewindeschafts nicht berührt. Mit anderen Worten ist die Aufnahmeausnehmung des Abtriebsabschnitts der Schraubwerkzeugadapters derart ausgebildet, dass im ordnungsgemäßen Ausrichten bzw. in einer koaxialen Zuführung des Schraubwerkzeugadapters zu dem Gewindeschaft die Störgeometrie nicht als Anschlag gegenüber dem Gewindeschaft wirkt, da es zu keiner Kollision kommt. Vielmehr wird die Störgeometrie bestimmungsgemäß an dem Gewindeschaft bzw. an der Stirnfläche des Gewindeschaft vorbeigeführt, hierbei kann der Gewindeschaft abschnittsweise in die Eintauchausnehmung des Schraubwerkzeugadapter eintauchen, d. h. aufgenommen werden. Damit kann die Störgeometrie als Schlüsselgeometrie wirken, welche ein Zuführen des Schraubwerkzeugadapter zu dem Gewindeschaft nur in dem Fall ermöglicht, sofern die Zuführung in einer koaxialen Weise bzw. bei einer koaxialen Ausrichtung erfolgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann es sich als zweckmäßig erweisen, wenn der Abtriebsabschnitt einen die Aufnahmeausnehmung zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, umgebenden Wandungsbereich umfasst, wobei der Schraubwerkzeugadapter eine Anlagefläche für in die Aufnahmeausnehmung eingesetzte Schraubenmuttern aufweist und der Wandungsbereich eine Tiefe zu einer Anlagefläche aufweist, die geringer ist als die Höhe der zu verschraubenden Schraubenmutter. Die Tiefe bildet damit die Höhe des Wandungsbereichs zu einer Anschlagfläche für die aufgenommene Schraubenmutter bzw. den Abstand der Anschlagfläche zu dem freien Endbereich des Wandungsbereichs. Mit anderen Worten kann die Aufnahmeausnehmung eine topfartige Form aufweisen, wobei der Wandungsbereich eine Mantelinnenfläche eines Topfs und die Anlagefläche einen Topfboden ausbildet. In dieser Betrachtungsweise kann der Topfboden eine Ausnehmung umfassen, welche den Eintauchabschnitt ausbildet. Die Anlagefläche der Aufnahmeausnehmung kann zur Anlage einer Oberfläche, insbesondere einer Haupterstreckungsoberfläche, der Schraubenmutter dienen. Der Wandungsbereich umgibt zumindest abschnittsweise, insbesondere überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, die in der Aufnahmeausnehmung aufgenommene Schraubenmutter an deren Mantelfläche. Hierbei bildet der Wandungsbereich eine geometrische Form aus, welche bei Aufbringung einer Drehbewegung auf den Schraubwerkzeugadapter ein Drehmoment auf die in der Aufnahmeausnehmung befindliche Schraubenmutter ermöglicht.
Die Tiefe des wenigstens einen Wandungsbereichs zur Anlagefläche bzw. der Abstand kann beispielsweise maximal 80 % der Höhe der zu verschraubenden Schraubenmutter betragen, bevorzugt beträgt die Tiefe des wenigstens einen Wandungsbereichs zur Anlagefläche maximal 60%, besonders bevorzugt 50%, höchst bevorzugt maximal 40 %, weiter bevorzugt maximal 25 % der Höhe der zu verschraubenden Schraubenmutter. Mit der Tiefe des wenigstens einen Wandungsbereichs zur Anlagefläche kann der Abstand des freien Endes des Wandungsbereichs zu der Anlagefläche gemeint sein. Mit der Höhe der zu verschraubenden Schraubenmutter ist die axiale Erstreckung der Schraubenmutter gemeint. Mit anderen Worten bildet die Höhe der Schraubenmutter die Länge der Schraubenmutter entlang der Achse von deren Gewindeausnehmung. Dadurch, dass die Höhe des Wandungsbereichs der Aufnahmeausnehmung des Schraubwerkzeugadapter einen Bruchteil der Höhe der Schraubenmutter beträgt, steht die in der Aufnahmeausnehmung eingesetzte Schraubenmutter über, d. h. die Schraubenmutter wird von dem Wandungsbereich nicht gänzlich überdeckt. Dies birgt den Vorteil, dass im Falle einer zum Gewindeschaft verkippten Ausrichtung des Schraubwerkzeugadapters und bei Kontakt der Störgeometrie an dem Gewindeschaft es zu einer frühzeitigen Außereingriffbringung der Schraubenmutter von dem Schraubwerkzeugadapter kommt und damit der Schraubprozess bzw. das Weitertreiben der Schraubbewegung auf die Schraubenmutter frühzeitig beendet wird.
Die Eintauchausnehmung kann beispielsweise einen Hohlraum ausbilden, der durch die Störgeometrie derart eingeengt bzw. derart in seiner maximalen Erstreckung begrenzt ist, dass in den Hohlraum ein koaxial zu dem Schraubwerkzeugadapter zugeführter Kreiszylinders mit einem Grenzdurchmesser nicht einbringbar ist, wobei hierbei der Grenzdurchmesser des Kreiszylinders mindestens dem 1,5-fachem des Nenndurchmessers der zu verschraubenden Schraubenmutter und/oder des Nenndurchmessers des Gewindeschafts entspricht. Bevorzugt entspricht der Grenzdurchmesser des Kreiszylinders mindestens dem 1,2-fachem, besonders bevorzugt mindestens dem 1,0-fachem, höchst bevorzugt mindestens dem 0,95-fachem, weiter bevorzugt mindestens dem 0,90-fachem, des Nenndurchmessers der zu verschraubenden Schraubenmutter und/oder des Nenndurchmessers des Gewindeschafts. Durch die Auslegung der maximalen Erstreckung kann eingestellt werden, in welchem Grad ein Abweichen von der für ein bestimmungsgemäßes Zusammenführen des mit einer Schraubenmutter bestückten Schraubwerkzeugadapters mit dem Gewindeschaft toleriert wird. Die angegebenen Werte geben zweckmäßige Weiterbildungen hierzu wieder, welche eine axiale Zuführbarkeit in geringen Grenzen ermöglicht. Als Nenndurchmesser der zu verschraubenden Schraube und/oder des Gewindeschafts kann beispielsweise der entsprechend der DIN-Norm, vgl. beispielsweise DIN 13 (z. B. DIN 13 - Teil 1, Ausgabe 11.1999), definierte Nenndurchmesser verstanden werden.
Der Abtriebsabschnitt kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass dieser geeignet ist, eine eine Vier- oder Sechskantaußenkonturform aufweisende Schraubenmutter und/oder eine in einer genormten metrischen Ausführung ausgebildete Schraubenmutter zu verschrauben. Mit anderen Worten ist der Abtriebsabschnitt als ein typischerweise zur Verschraubung einer eine Vier- oder Sechkantaußenkonturform aufweisende Schraubenmutter ausgebildet.
Es ist möglich, dass die Eintauchausnehmung eine mit einem stirnseitigen Endbereich des Gewindeschafts korrespondierende Form aufweist. Beispielsweise weist die Eintauchausnehmung einen ersten, der Aufnahmeausnehmung zugewandten Teilabschnitt auf, welcher eine zylindrische Form ausbildet und einen zweiten Teilabschnitt, welcher sich dem ersten Teilabschnitt anschließt und eine konische Form aufweist. Ein Gewindeschaft kann hierbei eine entsprechende Form seines frei abstehenden Endabschnitts aufweisen. So kann auch der Gewindeschaft an seinem freien Ende eine konische Form aufweisen und an einem sich an diesen Abschnitt anschließenden weiteren Abschnitt eine eine beispielsweise kreiszylindrische Grundform aufweisende Form aufweisen. Dabei kann im bestimmungsgemäß zusammengeführten Fall der konisch geformte Abschnitt des Gewindeschaft mit dem konisch geformten Abschnitt des Schraubwerkzeugadapter zumindest abschnittsweise ineinandergreifen.
Neben dem Schraubwerkzeugadapter betrifft die Erfindung auch eine Anordnung zum Verschrauben einer Schraubenmutter umfassend einen hierin beschriebenen Schraubwerkzeugadapter sowie eine Schraubenmutter und einen Gewindeschaft. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Gewindeschaft eine Länge zwischen einem Anlageabschnitt für die bestimmungsgemäße Anlage der Schraubenmutter im bestimmungsgemäßen bzw. ordnungsgemäßen Verschraubungszustand und einem freien Ende des Gewindeschafts aufweist, die mindestens dem 1,5-fachem, bevorzugt mindestens dem 2,0-fachem, besonders bevorzugt mindestens dem 2,5-fachem, höchst bevorzugt mindestens dem 3,0-fachem, der Höhe der zu verschraubenden Schraubenmutter entspricht. Durch eine derartige Ausgestaltung des Gewindeschaft zu der Schraubenmutter kann erreicht werden, dass der Gewindeschaft im verschraubten Endzustand über der freiliegenden Haupterstreckungsoberfläche der Schraubenmutter übersteht. Bevorzugt steht der Gewindeschaft auch während der letzten Hälfte, bevorzugt während des letzten Drittels, besonders bevorzugt während des letzten Viertels, höchst bevorzugt während des letzten Fünftels, des Schraubprozesses an der dem Anlageabschnitt abgewandten Haupterstreckungsoberfläche der Schraubenmutter über. Dieser überstehende Bereich des Gewindeschafts ermöglicht einen Kontakt der Störgeometrie im Falle eines in einem verkippten Zustand von Schraubenmutter und Schraubwerkzeugadapter ausgeführten Schraubprozesses. Als Anordnung kann hierbei ein Set bzw. eine Konfiguration mehrerer Bauteile bestehend aus dem Schraubwerkzeugadapter, einer Schraubenmutter sowie einem Gewindeschaft verstanden werden. Die Anordnung kann optional noch ein weiteres Bauteil umfassen, welches zwischen der Schraubenmutter und dem den Gewindeschaft aufweisenden Bauteil dazwischen gelegt wird. Hierzu kann das weitere Bauteil beispielsweise einen Durchbruch aufweisen, durch welchen der Gewindeschaft hindurchgeführt wird, sodass zwischen dem den Gewindeschaft aufweisenden Bauteil und der Schraubenmutter das weitere Bauteil angeordnet ist und insbesondere durch das Anzugsmoment der Schraubenmutter an das den Gewindeschaft aufweisende Bauteil angezogen bzw. angedrückt wird.
Der Gewindeschaft kann beispielsweise einen ersten Schaftabschnitt aufweisen, welcher mit einem Außengewinde versehen ist und wenigstens einen weiteren Schaftabschnitt aufweisen, welcher kein Gewinde und/oder einen, im Vergleich zum ersten Schaftabschnitt geringeren Durchmesser aufweist, wobei der erste Schaftabschnitt näher an dem Anlageabschnitt für die bestimmungsgemäße Anlage der Schraubenmutter im bestimmungsgemäßen Verschraubungszustand angeordnet oder ausgebildet ist. Als Durchmesser kann hierbei auch eine maximale Erstreckung quer zur Längsachse des Gewindeschafts verstanden werden. Der Gewindeschaft kann beispielsweise zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt gänzlich, mit einem Gewinde, nämlich einem Außengewinde, versehen sein.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale des erfindungsgemäßen Schraubwerkzeugadapters sind auf die erfindungsgemäße Anordnung übertragbar bzw. anzuwenden.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

1a eine Prinzipdarstellung einer Anordnung zum Verschrauben umfassend einen Schraubwerkzeugadapter, eine Schraubenmutter sowie einen Gewindeschaft in einem ersten Verschraubungszustand;
1 b eine Prinzipdarstellung einer Anordnung gemäß 1a in einem fortgeschrittenen Verschraubungszustand;
2a eine Prinzipdarstellung einer Anordnung gemäß 1 während einer verkippten Ausrichtung in einem ersten Verschraubungszustand;
2b eine Prinzipdarstellung einer Anordnung gemäß 2a während einer verkippten Ausrichtung in einem fortgeschrittenen Verschraubungszustand;
3 eine Prinzipdarstellung eines Schraubwerkzeugadapters während einer verkippt ausgerichteten Verschraubungsprozesses zum Verschrauben einer Schraubenmutter auf einem Gewindeschaft gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In den Figuren ist ein Schraubwerkzeugadapter 1 zum Verschrauben einer Schraubenmutter 2 an einem Gewindeschaft 3 dargestellt. In der dargestellten Variante ist die Schraubenmutter 2 direkt und unmittelbar das mit dem Gewindeschaft 3 versehenen Bauteil 20 aufgeschraubt. Es kann selbstverständlich optional vorgesehen sein, dass vermittels der Schraubverbindung der Schraubenmutter 2 und dem Gewindeschaft 3 ein weiteres Bauteil (nicht dargestellt) zwischen der Schraubenmutter 2 und dem den Gewindeschaft 3 umfassenden Bauteil 20 angeordnet ist und durch die Schraubenmutter 2 an dem Bauteil 20 verbunden wird. Hierzu kann im Endmontagezustand vermittels der Schraubenmutter 2 eine Klemmkraft bzw. ein Anzugsmoment auf das weitere Bauteil aufgebracht werden.
Der Schraubwerkzeugadapter 1 umfasst, (a) einen Antriebsabschnitt 4, (b) einen eine Aufnahmeausnehmung 5 aufweisenden Abtriebsabschnitt 6 sowie (c) einen sich an der Aufnahmeausnehmung 5 des Abtriebsabschnitts 6 anschließenden und als Eintauchausnehmung ausgebildeten Eintauchabschnitt 7. Der Eintauchabschnitt 7 dient dazu, um im bestimmungsgemäßen Betrieb, d. h. im ordnungsgemäßen Verschraubungsszenario, des Schraubwerkzeugadapters 1 abschnittsweise den Gewindeschaft 3 in den Eintauchabschnitt 7 eintauchen bzw. anordnen zu lassen, vgl. 1b. Mit anderen Worten dient der Eintauchabschnitt 7 dazu, dass im bestimmungsgemäßen Betrieb des Schraubwerkzeugadapters 1 eine ordnungsgemäße Aufbringung eines Sollanzugmoments ermöglicht wird. Im ordnungsgemäßen Betrieb bewegt sich die Schraubenmutter 2 derart zu dem den Gewindeschaft 3 umfassenden Bauteil 20, dass ein Anlageabschnitt 19 des Bauteils 20 parallel zu einer Haupterstreckungsoberfläche 21 der Schraubenmutter 2 ausgerichtet ist und/oder die Haupterstreckungsebene der Schraubenmutter 2 senkrecht zur Achse bzw. zur Mittellängsachse 10 des Gewindeschafts 3 verläuft, vgl. 1b.
Im Bereich des Eintauchabschnitts 7 ist erfindungsgemäß eine Störgeometrie 8 derart angeordnet oder ausgebildet, dass diese zumindest abschnittsweise während eines Anschraubens einer Schraubenmutter 2 an den Gewindeschaft 3 vermittels des Schraubwerkzeugadapters 1 bei schräger bzw. verkippter Ausrichtung der Mittellängsachse 9 des Schraubwerkzeugadapters 1 zu der Mittellängsachse 10 des Gewindeschafts 3 mit dem Gewindeschaft 3 in Kontakt tritt, vgl. 2b. In den 2a und 2b ist der Verlauf einer Verschraubung bei verkippt ausgerichteter Schraubenmutter 2 dargestellt. Wie in 2b gezeigt, wird die Schraubenmutter 1 nur so lange vermittels des Schraubwerkzeugadapters 1 angetrieben, bis die Schraubenmutter 1 sich gänzlich aus der Aufnahmeausnehmung 5 des Abtriebabschnitts 6 herausbewegt hat. Danach ist die Schraubenmutter 1 von dem Schraubwerkzeugadapter 1 getrennt und folglich kann eine Drehbewegung des Schraubwerkzeugadapters 1 nicht mehr auf die Schraubenmutter 1 übertragen werden.
Es ist möglich, dass bei gerader bzw. nicht verkippter, bevorzugt bei koaxialer, Ausrichtung der Mittellängsachse 9 des Schraubwerkzeugadapters 1, insbesondere der Eintauchausnehmung des Eintauchabschnitts 7, zu der Mittellängsachse 10 des Gewindeschafts 3 die Störgeometrie 8 den Gewindeschaft 3 nicht berührt, vgl. den in den 1a und 1b gezeigten Verlauf eines geraden bzw. eines eine koaxiale Ausrichtung der Mittellängsachsen 9, 10 aufweisenden Verschraubungsszenarios. Da eine ordnungsgemäße Ausrichtung der Mittellängsachsen 9, 10 vorliegt, wirkt die Störgeometrie 8 in diesem Fall nicht bewegungshindernd auf den Verschraubungsprozess ein.
Der Abtriebsabschnitt 6 kann beispielsweise einen die Aufnahmeausnehmung 5 zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, umgebenden Wandungsbereich 11 umfassen, wobei der Schraubwerkzeugadapter 1 eine Anlagefläche 12 für in die Aufnahmeausnehmung 5 eingesetzte Schraubenmuttern 2 aufweisen kann, wobei der Wandungsbereich 11 eine Tiefe 13 zu einer Anlagefläche 12 aufweist, die geringer ist als die Höhe 14 der zu verschraubenden Schraubenmutter 2. Vermittels der Anlagefläche 12 des Schraubwerkzeugadapters 1, kann eine Druckkraft auf die Schraubenmutter 2 ausgeübt werden. Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn eine möglichst geringe Druckkraft auf die Schraubenmutter 2 einwirkt, da eine etwaige auf die Schraubenmutter 2 einwirkende, schraubwerkzeugseitig aufgebrachte Druckkraft eine drehmoment- und/oder anzugsmomentgestützte Regelung, insbesondere Abschaltung, des Schraubwerkzeugs beeinträchtigten kann bzw. nicht mehr den eigentlichen Zweck einer in Abhängigkeit des Anzugsmoment der Schraubverbindung abbildende Ansteuerung des Schraubwerkzeugs ermöglicht bzw. gewährleistet.
Die Tiefe 13 des wenigstens einen Wandungsbereichs 11 zur Anlagefläche 12 kann beispielsweise maximal 80 % der Höhe 14 der zu verschraubenden Schraubenmutter 2 betragen. Bevorzugt beträgt die Tiefe 13 des wenigstens einen Wandungsbereichs 11 zur Anlagefläche 12 maximal 60%, besonders bevorzugt 50%, höchst bevorzugt maximal 40 %, weiter bevorzugt maximal 25 % der Höhe 14 der zu verschraubenden Schraubenmutter 2.
Die Eintauchausnehmung des Eintauchabschnitts 7 kann beispielsweise einen Hohlraum ausbilden, der durch die Störgeometrie 8 derart eingeengt ist, dass in den Hohlraum ein koaxial zu dem Schraubwerkzeugadapter 1 zugeführter Kreiszylinder (nicht dargestellt) mit einem vordefinierten Grenzdurchmesser nicht einbringbar ist, wobei der Grenzdurchmesser des Kreiszylinders mindestens dem 1,5-fachem des Nenndurchmessers 15 der zu verschraubenden Schraubenmutter 2 und/oder des Nenndurchmessers 15 des Gewindeschafts 3 entspricht. Bevorzugt entspricht der Grenzdurchmesser des Kreiszylinders mindestens dem 1,2-fachem, besonders bevorzugt mindestens dem 1,0-fachem, höchst bevorzugt mindestens dem 0,95-fachem, weiter bevorzugt mindestens dem 0,90-fachem, des Nenndurchmessers 15 der zu verschraubenden Schraubenmutter 2 und/oder des Nenndurchmessers 15 des Gewindeschafts 3.
Der Abtriebsabschnitt 6 kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass dieser geeignet bzw. eingerichtet ist, eine eine Vier- oder Sechskantaußenkonturform aufweisende Schraubenmutter 2 und/oder eine in einer genormten metrischen Ausführung ausgebildete Schraubenmutter 2 anzutreiben bzw. zu verschrauben.
Die Eintauchausnehmung des Eintauchabschnitts 7 kann beispielsweise eine mit einem stirnseitigen Endbereich 16 des Gewindeschafts 3 korrespondierende Form aufweisen. Bevorzugt weist die Eintauchausnehmung des Eintauchabschnitts 7 einen ersten, der Aufnahmeausnehmung 5 zugewandten Teilabschnitt 17 auf, welcher eine zylindrische Form ausbildet und einen zweiten Teilabschnitt 18, welcher sich dem ersten Teilabschnitt 17 anschließt und eine konische Form aufweist. Die konische Form des Gewindeschafts 3 kann einem erleichterten Anfädeln bzw. Ansetzen des mit einer Schraubenmutter 2 bestückten Schraubwerkzeugadapters 1 dienen. Die konische Form des zweiten Teilabschnitts 17 des Eintauchabschnitts 7 kann ein Eintauchen des eine konische Form aufweisenden Endbereichs 16 des Gewindeschafts 3 ermöglichen. Aufgrund der konischen Form des freien Endbereichs 16 des Gewindeschafts 3 bzw. der dem Schraubwerkzeugadapter 1 zugewandten Stirnfläche des Gewindeschafts 3 wird eine hohe Sensibilität bzw. eine frühzeitige Erkennung eines Vorliegens eines verkippten Verschraubungszustands durch den hierin beschriebenen Schraubwerkzeugadapter 1 ermöglicht, da die schräge Oberfläche der Stirnfläche des Gewindeschaft 3 bei einer schrägen Ausrichtung der Mittellängsachsen 9, 10 eine frühzeitiges Inkontaktbringen der Störgeometrie 8 mit dem Gewindeschaft 3 ermöglicht.
Neben dem Schraubwerkzeugadapter 1 umfasst die Erfindung eine Anordnung zum Verschrauben einer Schraubenmutter 2 umfassend einen hierin beschriebenen Schraubwerkzeugadapter 1 sowie eine Schraubenmutter 2 und einen, insbesondere hierin beschriebenen, Gewindeschaft 3. Der Gewindeschaft 3 kann beispielsweise eine Länge 22 zwischen einem Anlageabschnitt 19 für die bestimmungsgemäße Anlage der Schraubenmutter 2 im bestimmungsgemäßen Verschraubungszustand und einem freien Ende des Gewindeschafts 3 bzw. dem freien Endabschnitt 16 des Gewindeschafts 3 aufweisen, die mindestens dem 1,5-fachem der Höhe 14 der zu verschraubenden Schraubenmutter 2 beträgt. Bevorzugt beträgt die Länge 22 zwischen dem Anlageabschnitt 19 mindestens dem 2,0-fachem, besonders bevorzugt mindestens dem 2,5-fachem, höchst bevorzugt mindestens dem 3,0-fachem, der Höhe 14 der zu verschraubenden Schraubenmutter 2.
Der Gewindeschaft 3 kann beispielsweise einen ersten Schaftabschnitt 23 aufweisen, welcher mit einem Außengewinde versehen ist und wenigstens einen weiteren Schaftabschnitt 24 aufweist, welcher kein Gewinde und/oder einen im Vergleich zum ersten Schaftabschnitt 23 geringeren Durchmesser 25 aufweist, wobei der erste Schaftabschnitt 23 näher an einem Anlageabschnitt 19 für die bestimmungsgemäße Anlage der Schraubenmutter 2 im bestimmungsgemäßen Verschraubungszustand angeordnet oder ausgebildet ist als der weitere Schaftabschnitt 24.
Bezugszeichenliste

1: Schraubwerkzeugadapter
2: Schraubenmutter
3: Gewindeschaft
4: Antriebsabschnitt
5: Aufnahmeausnehmung von 6
6: Abtriebsabschnitt
7: Eintauchabschnitt
8: Störgeometrie
9: Mittellängsachse von 1
10: Mittellängsachse von 3
11: Wandungsbereich
12: Anlagefläche von 1
13: Tiefe von 11
14: Höhe von 2
15: Nenndurchmesser
16: stirnseitiger Endbereich von 3
17: erster Teilabschnitt (zylindrische Form) von 7
18: zweiter Teilabschnitt (konische Form) von 7
19: Anlageabschnitt von 20
20: Bauteil umfassend 3
21: Haupterstreckungsoberfläche von 2
22: Länge zwischen 16 und 19
23: erster Schaftabschnitt von 3
24: weiterer Schaftabschnitt von 3
25: Durchmesser von 24

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 13 [0014]

Claims

Schraubwerkzeugadapter (1) zum Verschrauben einer Schraubenmutter (2) an einem Gewindeschaft (3) mit - einem Antriebsabschnitt (4), - einem eine Aufnahmeausnehmung (5) aufweisenden Abtriebsabschnitt (6), - einem sich an der Aufnahmeausnehmung (5) des Abtriebsabschnitts (6) anschließenden und als Eintauchausnehmung ausgebildeten Eintauchabschnitt (7) zum im bestimmungsgemäßen Betrieb des Schraubwerkzeugadapters (1) abschnittsweise erfolgenden Eintauchen des Gewindeschafts (3), dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Eintauchabschnitts (7) eine Störgeometrie (8) derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass diese während eines Anschraubens einer Schraubenmutter (2) an den Gewindeschaft (3) vermittels des Schraubwerkzeugadapters (1) bei schräger Ausrichtung der Mittellängsachse (9) des Schraubwerkzeugadapters (1) zu der Mittellängsachse (10) des Gewindeschafts (3) mit dem Gewindeschaft (3) in Kontakt tritt.
Schraubwerkzeugadapter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei gerader, insbesondere bei koaxialer, Ausrichtung der Mittellängsachse (9) des Schraubwerkzeugadapters (1), insbesondere der Eintauchausnehmung des Eintauchabschnitts (7), zu der Mittellängsachse (10) des Gewindeschafts (3) die Störgeometrie (8) den Gewindeschaft (3) nicht berührt.
Schraubwerkzeugadapter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsabschnitt (6) einen die Aufnahmeausnehmung (5) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, umgebenden Wandungsbereich (11) umfasst, wobei der Schraubwerkzeugadapter (1) eine Anlagefläche (12) für in die Aufnahmeausnehmung (5) eingesetzte Schraubenmuttern (2) aufweist, wobei der Wandungsbereich (11) eine Tiefe (13) zu einer Anlagefläche (12) aufweist, die geringer ist als die Höhe (14) der zu verschraubenden Schraubenmutter (2).
Schraubwerkzeugadapter (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (13) des wenigstens einen Wandungsbereichs (11) zur Anlagefläche (12) maximal 80 % der Höhe (14) der zu verschraubenden Schraubenmutter (2) beträgt, bevorzugt beträgt die Tiefe (13) des wenigstens einen Wandungsbereichs (11) zur Anlagefläche (12) maximal 60%, besonders bevorzugt 50%, höchst bevorzugt maximal 40 %, weiter bevorzugt maximal 25 %.
Schraubwerkzeugadapter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintauchausnehmung des Eintauchabschnitts (7) einen Hohlraum ausbildet, der durch die Störgeometrie (8) derart eingeengt ist, dass in den Hohlraum ein koaxial zu dem Schraubwerkzeugadapter (1) zugeführter Kreiszylinders mit einem Grenzdurchmesser nicht einbringbar ist, wobei der Grenzdurchmesser des Kreiszylinders mindestens dem 1,5-fachem des Nenndurchmessers (15) der zu verschraubenden Schraubenmutter (2) entspricht, bevorzugt entspricht der Grenzdurchmesser des Kreiszylinders mindestens dem 1,2-fachem, besonders bevorzugt mindestens dem 1,0-fachem, höchst bevorzugt mindestens dem 0,95-fachem, weiter bevorzugt mindestens dem 0,90-fachem, des Nenndurchmessers (15) der zu verschraubenden Schraubenmutter (2).
Schraubwerkzeugadapter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsabschnitt (6) derart ausgebildet ist, dass dieser eine eine Vier- oder Sechskantaußenkonturform aufweisende Schraubenmutter (2) und/oder eine in einer genormten metrischen Ausführung ausgebildete Schraubenmutter (2) zu anzutreiben.
Schraubwerkzeugadapter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintauchausnehmung des Eintauchabschnitts (7) eine mit einem stirnseitigen Endbereich (16) des Gewindeschafts (3) korrespondierende Form aufweist, bevorzugt weist die Eintauchausnehmung einen ersten, der Aufnahmeausnehmung (5) zugewandten Teilabschnitt (17) auf, welcher eine zylindrische Form ausbildet und einen zweiten Teilabschnitt (18), welcher sich dem ersten Teilabschnitt (17) anschließt und eine konische Form aufweist.
Anordnung zum Verschrauben einer Schraubenmutter (2) umfassend einen Schraubwerkzeugadapter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie eine Schraubenmutter (2) und einen Gewindeschaft (3).
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeschaft (3) eine Länge (19) zwischen einem Anlageabschnitt (19) für die bestimmungsgemäße Anlage der Schraubenmutter (2) im bestimmungsgemäßen Verschraubungszustand und einem freien Ende des Gewindeschafts (3) aufweist, die mindestens dem 1,5-fachem, bevorzugt mindestens dem 2,0-fachem, besonders bevorzugt mindestens dem 2,5-fachem, höchst bevorzugt mindestens dem 3,0-fachem, der Höhe (14) der zu verschraubenden Schraubenmutter (2) entspricht.
Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeschaft (3) einen ersten Schaftabschnitt (23) aufweist, welcher mit einem Außengewinde versehen ist und wenigstens einen weiteren Schaftabschnitt (24) aufweist, welcher kein Gewinde und/oder einen im Vergleich zum ersten Schaftabschnitt (23) geringeren Durchmesser (25) aufweist, wobei der erste Schaftabschnitt (23) näher an einem Anlageabschnitt (19) für die bestimmungsgemäße Anlage der Schraubenmutter (2) im bestimmungsgemäßen Verschraubungszustand angeordnet ist als der erste Schaftabschnitt (23).