DE10339201A1

DE10339201A1 - Doppelmutter zum kontrollierten Spannen eines Bauteils mittels Schraubenverbindung

Info

Publication number: DE10339201A1
Application number: DE10339201A
Authority: DE
Inventors: Joerg Hohmann; Frank Hohmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2023-08-23
Also published as: EP1656240A1; DE502004008165D1; CN100425408C; CN1839016A; ES2313049T3; JP2007503557A; DE10339201B4; EP1656240B1; JP4712705B2; DK1656240T3; WO2005021216A1; US20070020061A1; US7338240B2

Abstract

Doppelmutter zum kontrollierten Spannen eines Bauteils mittels Schraubenverbindungen aus einer Zughülse mit einem auf das Gewindeende der Schraube aufschraubbaren Innengewinde und einem Außengewinde und einer auf das Außengewinde aufschraubbaren, sich an dem mittels der Schraubenverbindung zu spannenden Bauteil abstützenden Druckhülse, dessen Innengewinde in das Außengewinde der Zughülse mit einem Abstand von mehreren Gewindegängen von dem dem zu spannenden Bauteil zugewandten Ende der Zughülse eingreift, wobei das Außengewinde auch zum Aufschrauben einer Zugbuchse eines hydraulischen Schraubenspannzylinders dient und dieser eine die Druckhülse umgreifende, sich ebenfalls am mittels der Schraubverbindung zu spannenden Bauteil abstützende, die Zug- und Druckhülse übergreifende Stützhülse aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelmutter zum kontrollierten Spannen eines Bauteils mittels Schraubenverbindungen aus einer Zughülse mit einem auf das Gewindeende der Schraube aufschraubbaren Innengewinde und einem Außengewinde und einer auf das Außengewinde aufschraubbaren, sich an dem mittels der Schraubenverbindung zu spannenden Bauteil abstützenden Druckhülse, wobei das Außengewinde auch zum Aufschrauben einer Zugbuchse eines hydraulischen Schraubenspannzylinders dient und dieser eine die Druckhülse umgreifende, sich ebenfalls am mittels der Schraubenverbindung zu spannenden Bauteil abstützenden, die Zug- und Druckhülse übergreifende Stützhülse aufweist.
Eine derartige Doppelmutter und ein zum Spannen dienender hydraulischer Schraubenspannzylinder sind in der US 4,844,418 A beschrieben. Die Zughülse ist mit einem Außengewinde versehen, das sich über ihre gesamte Länge erstreckt. Die Druckhülse ist mit ihrem Innengewinde auf das Außengewinde der Zughülse aufgeschraubt, wobei sich das Innengewinde der Druckhülse ebenfalls über ihre gesamte Länge erstreckt und die Zughülse von einem einstückig mit der Druckhülse hergestellten Bund untergriffen wird.
Zum Spannen der Schraubenverbindung wird die Zugbuchse eines hydraulischen Schraubenspannzylinders auf das freie Ende der Zughülse aufgeschraubt und der Schraubenspannzylinder unter Druck gesetzt. Die Stützhülse stützt sich auf einer Abstützfläche des zu spannenden Bauteils ab und dehnt die Schraube, so daß die Druckhülse von der Abstützfläche abhebt. Nunmehr läßt sich die Druckhülse durch geeignete Mittel gegen die Abstützfläche schrauben, und der Bund an der Druckhülse entfernt sich vom entsprechenden Ende der Zughülse. Wenn nun der Schraubenspannzylinder druckentlastet wird, wird die Schraubenspannung über die Zughülse, die Druckhülse und den Bund an der Druckhülse auf die Abstützfläche des zu spannenden Bauteils geleitet, so daß die Vorspannung der Schraubenverbindung erhalten bleibt.
Durch die bekannte Bauform der Doppelmutter werden die unteren Gewindegänge der Zughülse erheblich stärker belastet als die Gewindegänge im Bereich des Gewindeendes der Druckhülse und begrenzen die auf die Schraubenverbindung aufbringbare Vorspannung, insbesondere wenn die Wandstärke der Zughülse und der Druckhülse aus räumlichen Gründen im Verhältnis zum Schraubendurchmesser klein gehalten werden muß.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Doppelmutter so zu gestalten, daß sich eine möglichst gleichförmige Lastverteilung auf die Gewindegänge zwischen der Zughülse und der Druckhülse ergibt, um eine möglichst weitgehende Materialausnutzung bei geringer Wandstärke der Zughülse und der Druckhülse zu erreichen.
Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird bei einer Doppelmutter der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, daß das Innengewinde der Druckhülse in das Außengewinde der Zughülse mit einem Abstand von mindestens einem Gewindegang von dem dem zu spannenden Bauteil zugewandten Ende der Zughülse eingreift.
Untersuchungen haben gezeigt, daß diese einfache Maßnahme zu einer erheblich verbesserten Lastverteilung auf die Gewindegänge führt, so daß auch bei beengten Raumverhältnissen und dementsprechend geringen Wandstärken der Zughülse und der Druckhülse im Verhältnis zum Schraubendurchmesser eine hohe Vorspannkraft aufgebracht und von der Doppelmutter gehalten werden kann.
Um zu erreichen, daß das Innengewinde der Druckhülse in das Außengewinde der Zughülse mit dem vorerwähnten Abstand von mehreren Gewindegängen von dem dem zu spannenden Bauteil zugewandten Ende der Zughülse eingreift, können die Druckhülse und/oder die Zughülse im Bereich ohne gegenseitigen Eingriff ihrer Gewinde freigedreht sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform läßt sich dies auch erreichen, indem unter der Druckhülse eine Unterlegscheibe angeordnet wird, die die Zughülse umgreift und auf der sich nur die Druckhülse abstützt.
In diesem Fall soll die Höhe der Unterlegscheibe mindestens dem Bereich ohne gegenseitigen Gewindeeingriff der Zughülse und der Druckhülse entsprechen, kann jedoch auch größer sein.
Die Zughülse kann im Bereich der Unterlegscheibe ohne Außengewinde ausgeführt sein.
Die Unterlegscheibe kann einen größeren Durchmesser als die Druckhülse aufweisen, um auch bei zu verspannenden Bauteilen mit geringer Festigkeit eine genügend große Vorspannkraft auf die Schraubenverbindung aufbringen zu können.
Um ein Aufspreizen der Druckhülse unter Belastung weitgehend zu verhindern, kann die Unterlegscheibe eine Ansenkung mit einer zylindrischen Innenfläche aufweisen, die eine zylindrische Außenfläche der Druckhülse eng umfaßt.
Des weiteren kann die Unterlegscheibe auch aus hochfestem Material bestehen, insbesondere wenn sie nur eine Höhe entsprechend einer geringen Zahl von Gewindegängen aufweist.
Zur Montageerleichterung kann die Unterlegscheibe an der Druckhülse magnetisch haften, was sich beispielsweise entweder durch Einlagern von kleinen Permanentmagneten in die Unterlegscheibe oder dadurch erreichen läßt, daß die gesamte Unterlegscheibe permanent magnetisch ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des Näheren erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Doppelmutter mit Unterlegscheibe,
2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Doppelmutter ohne Unterlegscheibe und
3 eine Darstellung der Zugmutter gemäß 1 mit angesetztem, hydraulischen Schraubenspannzylinder, teilweise im Schnitt.
Ein zu spannendes Bauteil 1 ist nur ausschnittsweise mit einer Anlagefläche 13 für eine Druckhülse 7 und einer Bohrung 12 für eine Schraube 2 dargestellt.
Die Schraube 2 weist ein Gewindeende 3 auf, auf die eine Zughülse 4 mit einem Innengewinde 5 aufgeschraubt ist. Die Zughülse 5 weist ein Außengewinde 6 auf, auf das eine Druckhülse 7 mit einer zylindrischen Außenfläche 16 mit einem entsprechenden Innengewinde 8 aufgeschraubt ist. Ein Teil des Außengewindes 6 liegt frei und dient zum Aufschrauben einer Zugbuchse 24 eines hydraulischen Schraubenspannzylinders 18, wie dies nachstehend mit Bezug auf 2 erläutert ist.
Die Druckhülse 7 stützt sich in einer zylindrischen Ansenkung mit einer Innenfläche 17 auf einer Unterlegscheibe 11 und diese wiederum auf der Anlagefläche 13 des zu spannenden Bauteils 1 ab. Die zylindrische Innenfläche 17 der Unterlegscheibe 11 umgreift eng die zylindrische Außenfläche 16 der Druckhülse 7, wodurch ein Aufspreizen der Druckhülse 7 in diesem Bereich unter Belastung weitgehend verhindert wird.
Durch die Unterlegscheibe 11 ergibt sich ein Bereich des Außengewindes 6 der Zughülse 4, der nicht in Eingriff mit dem Innengewinde 8 der Druckhülse 7 steht, so daß an der Zughülse 4 ein Bereich 9 ohne Gewindeeingriff mit der Druckhülse 7 vorhanden ist.
Die Höhe dieses Bereichs 9 soll mindestens einem Gewindegang entsprechen und wird beispielsweise durch die Höhe der Unterlegscheibe 11 bestimmt. Dieser Bereich 9 kann an der Zughülse 4 ohne Gewinde, d.h. freigedreht, ausgeführt sein.
Der gleiche Effekt läßt sich erreichen, wenn, wie in 2 dargestellt, keine Unterlegscheibe vorhanden ist, sondern sich die Druckhülse 7 direkt an der Anlagefläche 13 abstützt und wenn wenigstens das Innengewinde 8 an der Druckhülse 7 oder das Außengewinde 6 an der Zughülse 4 oder beide entsprechend freigedreht sind.
Auf die Höhe des Bereichs 9, der entweder durch die Höhe der Unterlegscheibe 11 oder durch das vorerwähnte Freidrehen bestimmt wird, kommt es nicht an, sie muß wenigstens einem Gewindegang entsprechen, kann jedoch auch sehr viel höher sein, da in jedem Fall der die ersten Gewindegänge der Zughülse 4 entlastende Effekt auftritt und die Last über eine größere Anzahl Gewindegänge verteilt wird als bei der Ausführungsform gemäß der US 4,844,418 A .
Der Durchmesser der Unterlegscheibe 11 kann, wie dargestellt, größer als der Außendurchmesser der Druckhülse 7 sein und mit geringem Spiel dem Durchmesser einer Ansenkung 15 entsprechen. In diesem Fall stützt sich, wie nachstehend beschrieben, eine Stützhülse 20 eines hydraulischen Schraubenspannzylinders 18 auf der Oberfläche der Unterlegscheibe 11 ab, während sich diese Stützhülse 20 direkt auf der Anlagefläche 13 abstützt, wenn der Außendurchmesser der Unterlegscheibe 11 gleich dem Außendurchmesser der Druckhülse 7 ist, was ebenfalls möglich ist.
In die Unterlegscheibe 11 sind kleine Permanentmagnete 14 eingelassen, wodurch die Unterlegscheibe 11 zwecks Montageerleichterung an der Druckhülse 7 haftet.
Die Unterlegscheibe 11 kann auch als Ganzes permanentmagnetisch sein, wodurch derselbe Effekt erzielt wird.
Vorzugsweise ist die Unterlegscheibe 11 aus einem hochfesten Material, so daß sich auch bei einem Bauteil aus weniger festem Material eine hohe Vorspannung der Schraubenverbindung erreichen läßt.
Zum Spannen der Schraube 2 wird, wie in 3 dargestellt, zunächst die Zughülse 4 mit der darauf bereits aufgeschraubten Druckhülse 7 und der Unterlegscheibe 11 auf das Gewindeende 3 der Schraube 2 bis zur Anlage der Unterlegscheibe 11 am zu spannenden Bauteil 1 aufgeschraubt. Danach wird eine mit einem Innengewinde versehene Zugbuchse 24 eines hydraulischen Schraubenzylinders 18 auf den noch freien Teil des Außengewindes 6 der Zughülse 4 aufgeschraubt, bis sich ein die Druckhülse 7 umgreifender Bereich der Stützhülse 20 an der Unterlegscheibe 11 abstützt. Hierbei kommt eine im einzelnen nicht dargestellte Innenverzahnung einer Drehhülse 21 in Eingriff mit einer entsprechenden Außenverzahnung 10 oder dgl. an der Druckhülse 7. Wird der hydraulische Schraubenspannzylinder 18 über einen Druckanschluß 19 mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt, zieht die Zugbuchse 24 an der Zughülse 4, während sich die Stützhülse 20 an der Unterlegscheibe 11 abstützt. Dadurch wird die Schraube 2 auf das vorgegebene Maß gedehnt, das sich beispielsweise mittels einer Markierung an der Zughülse direkt ablesen läßt. Dabei hebt die Druckhülse 7 von dem zu spannenden Bauteil 1 ab und läßt sich leicht über einen Drehantrieb 22 bis zur Anlage an der Unterlegscheibe 11 beidrehen. Wird der hydraulische Schraubenspannzylinder danach druckentlastet, bleibt die Dehnung der Schraube 2 erhalten und der hydraulische Schraubenspannzylinder 18 läßt sich von der Zughülse 4 abschrauben und für einen weiteren Spannvorgang verwenden.
Ist am hydraulischen Schraubenspannzylinder 18 kein Drehantrieb 22 vorhanden, läßt sich die Druckhülse 7 durch Eingriff in die Ausnehmung 23 beidrehen, indem in nicht dargestellte Bohrungen der Druckhülse 7 ein Stift eingesetzt und die Druckhülse 7 gedreht wird.
Eine zum Spannen der Zugmutter aus der Zughülse 4 und der Druckhülse 7 geeigneter hydraulischer Schraubenspannzylinder ist in DE 196 38 901 A1 derselben Anmelder beschrieben.

Claims

Doppelmutter zum kontrollierten Spannen eines Bauteils (1) mittels Schraubenverbindungen aus einer Zughülse (4) mit einem auf das Gewindeende (3) der Schraube aufschraubbaren Innengewinde (5) und einem Außengewinde (6), und einer auf das Außengewinde (6) aufschraubbaren, sich an dem mittels der Schraubenverbindung zu spannenden Bauteil (1) abstützenden Druckhülse (7), dessen Innengewinde (8) in das Außengewinde (6) der Zughülse (4) mit einem Abstand von mehreren Gewindegängen von dem dem zu spannenden Bauteil (1) zugewandten Ende der Zughülse (4) eingreift, wobei das Außengewinde (6) auch zum Aufschrauben einer Zugbuchse (24) eines hydraulischen Schraubenspannzylinders (18) dient und dieser eine die Druckhülse (7) umgreifende, sich ebenfalls am mittels der Schraubverbindung zu spannenden Bauteil (1) abstützende, die Zug- und Druckhülse (4, 7) übergreifende Stützhülse (20) aufweist.
Doppelmutter nach Anspruch 1, bei der die Druckhülse (7) und/oder die Zughülse (4) im Bereich ohne gegenseitigen Eingriff ihrer Gewinde (6, 8) freigedreht sind.
Doppelmutter nach Anspruch 1, bei der sich die Druckhülse (7) auf einer Unterlegscheibe (11) abstützt, die die Zughülse (4) umgreift.
Doppelmutter nach Anspruch 3, bei der die Höhe der Unterlegscheibe (11) dem Bereich ohne gegenseitigen Gewindeeingriff der Zughülse (4) und der Druckhülse (7) entspricht.
Doppelmutter nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Unterlegscheibe (11) an der Druckhülse magnetisch haftet.
Doppelmutter nach Anspruch 5, bei der in die Unterlegscheibe (11) kleine Permanentmagnete eingelagert sind.
Doppelmutter nach Anspruch 5, bei der die Unterlegscheibe (11) permanentmagnetisch ist.
Doppelmutter nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei der die Unterlegscheibe (11) einen größeren Durchmesser als die Druckhülse (7) aufweist.
Doppelmutter nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei der die Unterlegscheibe (11) eine Ansenkung mit einer zylindrischen Innenfläche (17) aufweist, die eine zylindrische Außenfläche (16) der Druckhülse (7) eng umfaßt.
Doppelmutter nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei der die Unterlegscheibe (11) aus hochfestem Material besteht.