DE1475126C - Schraubenmutter mit Sockel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubenmutter zum Einsatz in eine Bohrung eines Bauteils und zur Befestigung eines in einer Querbohrung des Bauteils befindlichen Schraubenbolzens, mit einer gewölbten Lagerfläche, die zur Ausrichtung auf die Bolzenachse in eine entsprechend ausgebildete Gegenfläche eines sich mit einer zylindrischen Auflagefläche in der Bohrung abstützenden Sockels verschwenkbar eingesetzt ist und gegen Verdrehung gegenüber dem Sockel gesichert ist.

Bei der bekannten Schraubenmutter, von der die Erfindung ausgeht (USA.-Patentrchrift 2 789457) sind die Lagerfläche der Mutter und die Gegenfläche des Sockels teilzylindrisch geformt. Dadurch wird die Einstellbarkeit der Mutter und das Einführen des Schraubenbolzens in die Mutter erleichtert. Der Sokkel ist nämlich gegenüber dem Bauteil einerseits verschwenkbar, während die Mutter andererseits gegenüber dem Sockel in einer um 90° versetzten Richtung verschwenkbar ist. Bei dieser Schraubenmutter sowie auch bei einer weiteren bekannten Mutter (USA.-Patentschrift 3 081809), bei der.die Mutter mit einer flachen Unterseite einfach auf dem Sockel aufliegt, sind die aufzunehmenden, vom Schraubenbolzen ausgeübten Kräfte begrenzt. Bei sehr hohen Belastungen und hohen Temperaturen hat sich gezeigt, daß die Festigkeit der Mutter für bestimmte Anwendungszwecke nicht ausreicht. So wird bei sehr hohen in Richtung der Bolzenachse wirkenden Kräften der Sockel längs der Längachse verformt und durchgebogen, so daß die Mutter nicht mehr voll auf dem Sockel aufliegt. Dip« kann 7ii pinem Ausreißen des Gewindes führen.

Ferner ist bei Schraubenbolzenbefestigungen bekannt, die dem Werkstück zugewandte Auflagefläche der Mutter teilkugelförmig auszubilden und einen entsprechend geformten Sitz für die Mutter in einer Unterlegscheibe oder einer Zwischenplatte vorzusehen. Dadurch ist es möglich, den Schraubenbolzen auch dann zu befestigen, wenn er nicht im rechten Winkel, sondern schräg zur Werkstückoberfläche angeordnet ist. Es ist dabei nicht beabsichtigt, die Festigkeit der Mutter zu erhöhen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Festigkeit einer Schraubenmutter der

ίο eingangs geschilderten Art zu verbessern und insbesondere bei höheren vom Schraubenbolzen auf die Mutter übertragenen Kräften ein Ausreißen des Gewindes zu vermeiden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lagerflächen der Schraubenmutter und die Gegenfläche in dem Sockel teilkugelförmig ausgebildet sind, und daß die Gegenfläche des Sockels wenigstens bis zur Höhe des Kugelmittelpunkts reicht.
Dadurch ist der Vorteil vermittelt, daß beim An-

ao ziehen des Bolzens die Schraubenmutter in die Kugelpfanne hineingezogen wird, wobei im Gegensatz zu den oben geschilderten bekannten Schraubenbolzenbefestigungen mit teilkugelförmiger Schraubenmutter die Seitenwände der Kugelpfanne nicht nachgiebig ausweichen können, sondern die Druckkräfte in Richtung der Längsachse des Sockels, also der Bohrung, vom Sockel selbst aufgenommen werden, und die in der Querrichtung wirkenden Druckkräfte über die verhältnismäßig dünnen Seitenwände des Sockels und

3_o die zylindrische Auflagefläche unmittelbar auf das Bauteil übertragen werden. Infolgedessen wird die Schraubenmutter zusammengedrückt, und der Sockel übt zusammen mit den Wandungen der Bohrung eine Keilwirkung auf die Mutter aus, deren Gewindegänge daher das Bolzengewinde enger umschließen. Dadurch ist das Ausreißen des Gewindes und Lösen des Bolzens vermieden. Die Belastbarkeit der Mutter und damit der Befestigung ist wesentlich vergrößert. Dies gilt auch bei hohen Temperaturen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, falls der Sockel beim Belasten der Mutter über das höchstzulässige Maß hinaus im Bereich seines geringsten Querschnitts, nämlich an den Seitenwänden, auseinandergedrückt wird, die Mutter dabei unmittelbar an der Wandung der Bohrung des Bauteils zur Auflage kommt, ohne daß die Befestigung gelöst wird. Damit ist eine gewisse zusätzliche Sicherheit vermittelt.

Ferner haben bei der erfindungsgemäßen Schraubenmutter auf den Sockel einwirkende Biegebeanspruchungen keinen nachteiligen Einfluß auf die Mutter. Schließlich ist auch eine leichte Einstellbarkeit der Mutter gegenüber dem Schraubenbolzen möglich.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den in den Unteransprüchen gekennzeichneten Merkmalen. So kann die Mutter in einfacher Weise bei der Lagerhaltung und Montage gegen Herausfallen aus dem Sockel dadurch gesichert werden, daß der Rand der Gegenfläche mit einem ringförmigen Ansatz versehen ist, der eingebogen ist.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung können die Stirnseiten des Sockels zu dessen Auflagefläche hin schräg nach außen verlaufen. Abgesehen von der Verbreiterung der Auflagefläche wird auch eine größere Festigkeit des Sockels bei gleichzeitiger Werkstoffersparnis erzielt.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann zur Drehsicherung der Mutter ein im Sockel quer zur Bolzenachse befestigter Stift in eine parallel

zur Bolzenachse und sehnenförmig in der Lagerfläche der Schraubenmutter verlaufende Nut greifen. Dies ergibt eine platzsparende Anordnung zur Sicherung der Mutter gegenüber Verdrehung im Sockel, ohne daß dadurch die Keilwirkung der Mutter im Kugelzapfen des Sockels nachteilig beeinflußt wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der in den Sockel eingesetzten Schraubenmutter in der Bohrung des Bauteils,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Sockel gemäß Fig.l,

F i g. 3 eine Draufsicht auf den Sockel mit eingesetzter Schraubenmutter,

Fig. 4 eine Stirnansicht des Sockels mit eingesetzter Schraubenmutter,

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Sockel zur Erläuterung des Einsetzens der Schraubenmutter,

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren" Ausführungsform und

F i g. 7 eine Draufsicht auf den Sockel mit Schraubenmutter gemäß F i g. 6.

Die in einen Sockel B eingesetzte Schraubenmutter Λ befindet sich in einer Bohrung 40 des Bauteils C und dient zur Befestigung eines in eine Querbohrung 41, 42 eingeführten Schraubenbolzens D (F i g. 1 und 2). Die Schraubenmutter Λ besteht aus einem Körper 10 mit einer Gewindebohrung 11 und einer äußeren gewölbten Lagerfläche 12. Die beiden schmalen Ränder 13 und 14 an den Enden der Mutter verlaufen in parallelen Ebenen senkrecht zur Mutternachse. Unterhalb des Randes 14 ist die Lagerfläche von einer Ringnut 15 unterbrochen, die einen Sitz 16 für eine Befestigungsfeder bildet, der breiter ist als die dem Rand 14 zugekehrte Nutflanke. An einer Seite der Lagerfläche 12 verläuft parallel zur Mutternachse sehenförmig eine Nut 17, in die ein Stift 35 eingreift. Die Mutter A besteht aus zähem und hartem Werkstoff, beispielsweise Stahl.

Der Sockel B weist eine zylindrische Auflagefläche 21 auf, die einen Kreisbogen von mehr als 180° einnimmt (F i g. 4). Die Stirnseiten 22 liegen dazu senkrecht (F i g. 6), die Oberseite 23 ist flach. Der Sockel ist mit einer teilkugelförmigen Gegenfläche 24 zum Einsetzen der entsprechend passend gestalteten, teilkugelförmigen Lagerfläche 12 der Mutter A versehen und weist ferner eine zylindrische Bohrung 25 für den Schraubenbolzen auf.

Der Rand des Sockeis läuft in einen verhältnismäßig dünnen Ansatz 27 aus, dessen Mündung 45 das Einsetzen der Mutter ermöglicht, worauf der Ansatz 27 nach innen gebogen wird. Somit ist die Mutter gegen Herausfallen gesichert (F i g. 5).

Der Stift 35 ist in einer Bohrung des Sockels parallel zur Längsachse befestigt und greift in die Nut 17 der Mutter.4, um ein Verdrehen der Mutter im Sockel um die Bolzenachse zu vermeiden, während andererseits die Mutter in Pfeilrichtung 36 um die Achse des Stiftes 35 (Fig.2) und in Pfeilrichtung 37 (Fig.l) schwenkbar und damit einstellbar ist.

Gemäß den F i g. 1 bis 3 hat der Sockel B' eine verlängerte zylindrische Auflagefläche 28' und konische Stirnseiten 22', die Enden 26 sind jedoch abgeflacht.

Der Sockel ist im Hinblick auf die großen Befestigungskräfte sehr kräftig ausgeführt. So ist die radiale Abmessung zwischen dem dem Sockel zugekehrten Rand 13 der Mutter Λ und der zylindrischen Auflagefläche des Sockels derart gewählt, daß zu beiden Seiten der Bohrung 25 eine beträchtliche radiale Dicke vorhanden ist, die dem Sockel genug Festigkeit verleiht, um den beim Festziehen des Bolzens D auf den Sockel wirkenden hohen Druckkräften standzuhalten. Bei herkömmlichen Muttern ist an sich die Söckelmitte durch die Bohrung für den Schraubenbolzen ge-. schwächt, insbesonder an den der zylindrischen Auflagefläche zugekehrten Seitenwänden des Sockels neben der Bolzenbohrung. Die Festigkeit in dieser seitlichen Richtung ist durch die aus Fig.2 ersichtlichen Seitenwände 29 erhöht, die sich zwischen der Auflagefläche und der Oberseite 23 des Sockels erstrecken.

Diese erhöhte Festigkeit vermittelt eine bessere Aufnahme der beim Anziehen des Schraubenbolzens von der Schraubenmutter Λ auf den Sockel ausgeübten Kräfte. Während die Seitenwände 29 im Querschnitt in der Ebene der Bolzenachse gemäß F i g. 2

ao einen verhältnismäßig dünnen Querschnitt aufweisen, geht dieser dünne Querschnitt gemäß Fig. 3 zu beiden Seiten des Sockels in die wesentlich dickeren Seitenflächen des Sockels über, so daß die Druckkräfte auf die Gegenfläche 24 an ihrem vollen Umfang (F i g. 3) gleichmäßig verteilt werden und der größere Teil der Druckkräfte auf die kräftigen Seiten der Auflagefläche 28 zu beiden Seiten der Bohrung 25 übertragen wird. Beim Auftreten der Druckkräfte auf den Sockel, die zu einem Verspannen oder Nachgeben des Sockels führen könnten, werden die Biegebeanspruchungen in dem schwächeren mittleren Querschnitt der Seitenwände 29 durch die volle Anlage der Seitenwände 29 an der Wandung der Bohrung 40 so gering wie möglich gemacht. Somit können bei dieser Anordnung wesentlich größere Kräfte aufgenommen werden. Die in der Querrichtung zu den Seitenwänden 29 wirkenden Kräfte werden von den kräftigen Seitenteilen des Sockels aufgenommen.

Ferner ist das Auftreten der Kräfte vermieden, welche die Mutter aufzuweiten suchen und damit die Gewindeflanken entlasten, wenn bei den herkömmlichen Sockelmuttern die Belastungsgrenze für die Mutter erreicht wird. Diese Kräfte werden vielmehr in vorteilhafter Weise im Sinne einer Keilwirkung der beim Anziehen des Schraubenbolzens in die Gegenfläche

24 hineingezogenen Mutter ausgenutzt. Die Keilwirkung äußert sich in einem Einwärtsdrücken des der Bolzenbohrung zugekehrten Randes der Mutter Λ, welche die Druckkräfte auf die Gegenfläche 24 ausübt. Das Einwärtsdrücken bringt die Gewindegänge der Schraubenmutter zu einem festeren Umfassen der Gewindegänge des Schraubenbolzens, so daß bei höheren Befestigungskräften der Gewindeeingriff im Sinne einer höheren Kräfteaufnahme verbessert wird und das Aufweiten der Mutter vermieden wird, auch wenn der Sockel B durch Zusammendrücken, fehlerhafte Auflage oder durch Aufweiten an der Bohrung

25 nachgibt Versuche haben ergeben, daß beim Übersteigen der Festigkeitsgrenze der Sockel in der Mitte auseinandergedrückt wird, worauf die beiden Seiten^- teile zur Seite geschoben und die Mutter vollständig freigegeben wird. Dabei wird die Mutter in die Bohrung des Bauteils C hineingezogen und erfaßt mit ihrem Rand die Bohrung, ohne daß das Gewinde nachgibt und die Befestigung gelöst wird. Vielmehr sitzt dann die Mutter so fest auf dem Bolzen, daß der Bolzen nur schwer gedreht werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schraubenmutter zum Einsatz in eine Bohrung eines Bauteils und zur Befestigung eines in einer Querbohrung des Bauteils befindlichen Schraubenbolzens, mit einer gewölbten Lagerfläche, die zur Ausrichtung auf die Bolzenachse in eine entsprechend ausgebildete Gegenfläche eines sich mit einer zylindrischen Auflagefläche in der Bohrung abstützenden Sockels verschwenkbar eingesetzt ist und gegen Verdrehen gegenüber dem Sockel gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (12) der Schraubenmutter (A) und die Gegenfläche (24) in dem Sockel (B) teilkugelförmig ausgebildet sind, und daß die Gegenfläche des Sockels wenigstens bis zur Höhe des Kugelmittelpunkts reicht.

2. Schraubenmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Gegenfläche (24) mit einem ringförmigen Ansatz (27) versehen ist, der eingebogen ist.

3. Schraubenmutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (22') des Sockels zu dessen Auflagefläche (21) hin schräg nach außen verlaufen.

4. Schraubenmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Sockel quer zur Bolzenachse befestigter Stift (35) in eine parallel zur Bolzenachse und sehnenförmig in der Lagerfläche (12) der Schraubenmutter verlaufende Nut (17) greift.