DE19508977A1 - Abdichtung zwischen einer Schraube bzw. Mutter und dem zugehörigen Werkstück zur Verhinderung einer Kontaktkorrosion - Google Patents
Abdichtung zwischen einer Schraube bzw. Mutter und dem zugehörigen Werkstück zur Verhinderung einer KontaktkorrosionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Abdichtung zwischen einer Schraube
bzw. Mutter und dem zugehörigen Werkstück zur Verhinderung einer
Kontaktkorrosion gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1; ei
ne solche Abdichtung gehört gemäß der älteren, nicht vorveröf
fentlichten Patentanmeldung der Anmelderin (P 43 43 111.9-12)
zum Stand der Technik.
Metallische Bauteile werden in der Praxis oft durch eine Schrau
ben und/oder Muttern zusammengeschraubt. Bestehen die metalli
schen Bauteile und die Schrauben bzw. Muttern aus verschiedenen
Werkstoffen, so treten bei der Bildung von Feuchtigkeitsnieder
schlägen u. U. infolge Ausbildung von Elektrolytbrücken Korrosi
onsschäden auf. Insbesondere gefährdet sind dabei Bauteile aus
Magnesium, wenn die mit Schrauben insbesondere aus Stahl kombi
niert werden. Bei Werkstücken aus Magnesium treten an und/oder
unmittelbar neben der Anlagefläche des Stahl-Schraubenkopfes
bzw. der Stahl-Mutter Schäden durch Kontaktkorrosion besonders
stark auf, weil das Magnesium (Potential gegen Wasserstoff etwa
-2,4 Volt) in der Spannungsreihe der Metalle wesentlich "negati
ver" eingereiht ist als Eisen bzw. Stahl, deren Potential etwa
bei -0,4 Volt liegt. Die Potentialdifferenz zwischen Stahl und
Magnesium beträgt also etwa 2 Volt, was bei Nässe zu einer ag
gressiven Kontaktkorrosion führt.
Man hat bisher versucht, eine Kontaktkorrosion durch Zwischenfü
gen von isolierenden und/oder dichtenden Scheiben an der Anlage
seite des Schraubenkopfes bzw. der Mutter zu verhindern. Die
Struktur derartiger Scheiben ist jedoch zu weich im Verhältnis
zu den auftretenden Schraubenkräften und führt zu Setzungser
scheinungen bei den Scheiben und damit entsprechend auch zu ei
ner Lockerung der gesamten Verschraubung.
In der eingangs genannten Patentanmeldung der Anmelderin ist
ebenfalls zur Vermeidung von Kontaktkorrosion an Verschraubungs
stellen eine Ringdichtung an einer axial vorspringenden Schulter
an der Anlageseite des Schraubenkopfes bzw. der Mutter aufge
clipst; die Ringdichtung ist auf den radialen äußeren Bereich
der kreisförmigen Anlagefläche beschränkt, so daß die axial ge
richtete Schraubenkraft von dem zentrisch verbleibenden Teil der
Schulter aufgenommen und über lange Zeiträume hinweg setzungs
frei überetragen werden kann. Die Schulter ist im entspannten
oder unbenutzten Zustand der Ringdichtung axial um ein Setzungs
maß der Ringdichtung unter der Anlagekraft der angezogenen Ver
schraubung geringer bemessen als die axiale Wandstärke der Ring
dichtung. Außerdem steht die Ringdichtung am Außenumfang radial
gegenüber dem Außenumfans des Schraubenkopfes bzw. der Mutter um
ein solches Maß über, daß sich kein durchgehender Wassermeniskus
zwischen dem Schraubenkopf bzw. der Mutter und dem Bauteil aus
bilden kann. Außer der Ringdichtung setzt diese Art der Ver
schraubungsabdichtung eine Sonderausführung des Schraubenkopfes
bzw. der Mutter voraus, was mit erhöhten Kosten gegenüber einer
Standardausführung dieser Maschinenelemente verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schrau
benkopf- oder Mutterndichtung aus Kunststoff zu schaffen, die
die Ausbildung einer Feuchtigkeitsbrücke zwischen dem zu ver
schraubenden Bauteil und dem Schraubenkopf bzw. der Mutter wirk
sam verhindern kann, die ein setzungsfreies Anziehen der Ver
schraubung ermöglicht und die die Verwendung kostengünstiger
Standardschrauben bzw. -muttern erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merk
malen von Anspruch 1 gelöst. Aufgrund einer Integration der
Dichtlippe in einer Ringdichtung aus einem Metall/Kunststoff-
Verbundbauteil wird die Axialkraft der Verschraubung dauerhaft
und setzungsfrei von der zentrisch darin angeordneten Metall
scheibe übernommen, wogegen das Abdichten von der außen angeord
neten elastischen Ringlippe übernommen wird. Da dieses Metall/
Kunststoff-Verbundbauteil gesondert gegenüber der Schraube oder
Mutter ausgebildet ist, können normale Standardschrauben bzw. -muttern
auch in den Fällen einer Gefährdung durch Kontaktkorro
sion verwendet werden; die Dichtung in Form des Metall/Kunst
stoff-Verbundbauteiles kann wie eine normale Beilagscheibe ge
handhabt werden. Diese Art der Abdichtung mittels einer geson
derten scheibenartigen Ringdichtung in Verbundbauweise ist ko
stengünstiger und universell einsetzbar im Vergleich zu einer
schrauben- oder mutternintegrierten Lösung.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran
sprüchen entnommen werden. Im übrigen ist die Erfindung an Hand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nach
folgend erläuteret; dabei zeigen:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Schraubenabdichtung vor
dem Verschraubungsvorgang und
Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt nach dem Anziehen der Ver
schraubung.
Das in den beiden Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt
eine Abdichtung zwischen einer Schraube mit Schraubenkopf 1 und
Schraubenschaft 2 beispielsweise aus Stahl und dem zugehörigen
äußeren Werkstück 3 beispielsweise aus Magnesium sowie einem
tieferliegenden, weiteren Werkstück 4. Zur Verhinderung einer
Kontaktkorrosion zwischen der Anlageseite 5 des Schraubenkopfes
und dem Werkstück 3 ist eine scheibenförmigen Ringdichtung 6 an
geordnet, die mit ihrem Außenrand gegenüber dem Außenumfang des
Schraubenkopfes 1 um ein solches Maß U radial übersteht, daß
sich kein durchgehender Wassermeniskus zwischen dem Schrauben
kopf und dem Werkstück ausbilden kann. Vielmehr werden im Fall
einer Wasserbenetzung der Wasserzwickel 12 am Schraubenkopf ei
nerseits und der (13) am Werkstück 3 andererseits durch die
Ringdichtung getrennt, so daß eine Spannungsbrücke zwischen dem
Stahl-Schraubenkopf und dem Magnesium-Werkstück auch bei Nässe
unterbrochen bleibt.
Um eine solche korrosionsvermeidende Ringdichtung auch an jeder
beliebig gestalteten Schraube oder Mutter, insbesondere auch an
Standardschrauben oder -muttern einsetzen zu können, ist die
scheibenförmige Ringdichtung 6 als gesondertes Metall/Kunst
stoff-Verbundbauteil gestaltet und im Zentrumsbereich als Me
tallscheibe 7 und im Randbereich in Form einer elastischen Ring
lippe 8 aus Kunststoff ausgebildet. Die Ringlippe ist dichtend
am Außenumfang der Metallscheibe 7 befestigt und in Richtung zum
Werkstück 3 hin vorgespannt. Die Umfangsseite der Metallscheibe
ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem im Querschnitt
schwalbenschwanzförmigen Umfangswulst 9 versehen; dadurch kann
die Ringlippe entlang ihres im Querschnitt entsprechend negativ
gestalteten Innenrandes am Umfang der Metallscheibe dichtend und
festhaftend angebracht, vorzugsweise an den Außenrand der Me
tallscheibe angespritzt werden. Auf der der Anlageseite 5 des
Schraubenkopfes zugekehrten Oberseite der Ringdichtung 6 ist im
Wurzelbereich der Ringlippe 8 ein Ringwulst 10 angeformt. Dieser
bewirkt eine gute Abdichtung zwischen Schraubenkopf (oder Mut
ter) und Ringdichtung 6 und verhindert ein Unterwandern von
Nässe; es könnte sich sonst u. U. eine Spannungsbrücke aus Wasser
entlang des Schraubenschaftes 2 bilden. Zum gleichen Zweck geht
der Außenrand der Ringlippe 8 in einen zum Werkstück 3 hinwei
senden, schneidenartigen Dichtwulst 11 über, der ein Unterwan
dern der Ringlippe von Nässe wirksam verhindern soll.
Ein solches Verbundbauteil kann kostengünstig als Massenteil
hergestellt werden. Beispielsweise kann die Metallscheibe ein
schließlich des im Querschnitt profilierten Umfangswulstes 9
durch Stanzen und Prägen in einer schnell laufenden Presse mit
Mehrfach-Folgewerkzeug hergestellt werden, wobei bei jedem Hub
mehrere Metallscheiben fertig aus dem Werkzeug der Presse her
ausfallen. An diese Metallscheiben können dann - eventuell nach
einer Oberflächenvorbehandlung der Scheiben - in einem Mehrfach
spritzwerkzeug satzweise an mehreren Scheiben gleichzeitig je
weils die elastischen Ringlippen 8 angespritzt werden. In jedem
Fall können derartige Verbund-Ringdichtungen aufgrund großer
Losgrößen - sie sind jeweils nur nach dem Schaftdurchmesser ge
staffelt und im übrigen universell bei Schrauben und Muttern al
ler Art einsetzbar - kostengünstiger hergestellt werden als ei
ne Schrauben- oder Muttern-integrierte Dichtung gegen Kontakt
korrosion, die für jeden Schrauben- bzw. Mutterntyp gesondert
gefertigt werden müßte. Dadurch kämen je Anwendungsfall nur
kleine Losgrößen zustande, was die Fertigung verteuert.
Claims (5)
1. Abdichtung zwischen einer Schraube bzw. Mutter und dem zuge
hörigen Werkstück zur Verhinderung einer Kontaktkorrosion, mit
einer zwischen der Anlageseite des Schraubenkopfes bzw. der Mut
ter und dem Werkstück angeordneten scheibenförmigen Ringdichtung
aus Kunststoff, die am Außenumfang radial gegenüber dem Außenum
fang des Schraubenkopfes bzw. der Mutter um ein solches Maß
übersteht, daß sich kein durchgehender Wassermeniskus zwischen
dem Schraubenkopf bzw. der Mutter und dem Werkstück ausbilden
kann,
dadurch gekennzeichnet,
daß die scheibenförmige Ringdichtung (6) als gesondertes Metall/
Kunststoff-Verbundbauteil gestaltet und im Zentrumsbereich als
Metallscheibe (7) und im Randbereich in Form einer elastischen
Ringlippe (8) aus Kunststoff ausgebildet ist, die dichtend am
Außenumfang der Metallscheibe (7) befestigt und in Richtung zum
Werkstück (3) hin vorgespannt ist.
2. Abdichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umfangsseite der Metallscheibe (7) derart mit einer Um
fangsrille oder einem Umfangswulst (9) versehen ist, daß die
Ringlippe (8) entlang ihres im Querschnitt entsprechend negativ
gestalteten Innenrandes am Umfang der Metallscheibe (7) dichtend
und festhaftend angebracht ist.
3. Abdichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringlippe (8) an den Außenrand der Metallscheibe (7) an
gespritzt ist.
4. Abdichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der der Anlageseite (5) des Schraubenkopfes (1) bzw. der
Mutter zugekehrten Oberseite der Ringdichtung (6) im Wurzelbe
reich der Ringlippe (8) ein Ringwulst (10) angeformt ist.
5. Abdichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Außenrand der Ringlippe (8) in einen zum Werkstück (3)
hinweisenden, schneidenartigen Dichtwulst (11) übergeht.
Priority Applications (1)
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