DE19650453A1

DE19650453A1 - Verfahren zur Herstellung einer Zusammenbaumutter sowie nach dem Verfahren hergestellte Mutter

Info

Publication number: DE19650453A1
Application number: DE19650453A
Authority: DE
Inventors: Ewald Baechle
Original assignee: Erich Neumayer GmbH and Co KG
Current assignee: Neumayer Tekfor Holding GmbH
Priority date: 1995-12-09
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: DE19650453B4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer aus Mutternkörper und Druckteller zusammengesetzten Zusammenbau-Mutter mit einem Antriebsteil, wie Mehrkant, zum Angriff eines Werkzeuges und einem Anlagebereich, der in Kontakt bringbar ist mit dem unverlierbar am Mutternkörper angeordneten Druckteller, der eine zentrale Ausnehmung aufweist, in die sich ein am Mutternkörper einstückig angeformter Hals axial zumindest teilweise hineinerstreckt, wobei der Hals zur Bildung der unverlierbaren Verbindung aufgeweitet ist und den Druckring teilweise radial überdeckt bzw. hintergreift.

Bei den bekannten Zusammenbau-Muttern wird dieser Hals des Mutternkörpers nach dem Warmpressen des Mutternkörpers zusätzlich in einem eigenen Vorgang kalt umgeformt oder in einem eigenen Vorgang mittels einer Drehoperation der im wesentlichen dem Gewinde-Kern-Durchmesser entsprechende Innendurchmesser der Ausnehmung im Bereich des Halses vergrößert.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, derartige Zusammenbau-Muttern in besonders einfacher und preisgünstiger Weise fertigen zu können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die nachstehende Verfahrensschrittfolge gelöst:

a) Fertigung des Mutternkörpers und des Drucktellers,
b) Zusammenfügen von Mutternkörper und Druckteller,
c) Aufweiten des Halses,
d) Fertigung des Gewindes.

Bei diesem Verfahren dient die radiale Aufweitung des Halses als Einlaufschräge bzw. Zentrierung oder Führung für das Gewindeschneid-Werkzeug, wodurch das Werkzeug radial festgelegt wird und das Gewinde mit der erforderlichen Genauigkeit gefertigt werden kann.

Bei diesem Zusammenbauverfahren ist also nicht - wie beim Stand der Technik - eine in üblicher Weise durch Drehen oder Umformen hergestellte Durchmesser-Erweitung in dem Endbereich des Halses erforderlich, wodurch auf eine derartige zusätzliche Bearbeitung verzichtet werden kann, so daß sich eine einfachere und preisgünstigere Fertigung ergibt.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, den Mutternkörper und/oder den Druckteller durch Massivumformen zu bilden. Dabei kann es - auch aus Kostengründen - zweckmäßig sein, wenn der Mutternkörper und/oder der Druckteller durch Warmpressen gebildet sind.

Für manche Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, den Mutternkörper und/oder Druckteller durch Kaltpressen zu bilden.

Bei einem durch Warmpressen hergestellten Druckteller kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn dieser nach dem Warmpressen einem Kaltpreß-Vorgang unterzogen wird.

Für bestimmte Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn der Mutternkörper und/oder der Druckteller einer Drehoperation unterzogen werden.

Allgemein kann es sich als vorteilhaft erweisen, den Mutternkörper und/oder den Druckteller zu vergüten.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn der Mutternkörper und/oder der Druckteller oberflächenbehandelt werden, wobei es besonders zweckmäßig sein kann, wenn die Oberflächenbehandlung nach dem Zusammenbau von Mutternkörper und Druckteller erfolgt.

Des weiteren kann es vorteilhaft sein, wenn das Gewinde durch Gewindeschneiden bzw. Gewindebohren gefertigt wird, wobei es bei manchen Ausführungsformen zweckmäßig sein kann, das Gewinde auf einer NC-gesteuerten Maschine herzustellen.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine aus Mutternkörper und Druckteller zusammengesetzte Zusammenbau-Mutter mit einem Antriebsteil, wie Mehrkant, zum Angriff eines Werkzeuges und einem Anlagebereich, der in Kontakt bringbar ist mit dem unverlierbar am Mutternkörper angeordneten Druckteller, der eine zentrale Ausnehmung aufweist, in die sich ein am Mutterkörper einstückig angeformter Hals axial zumindest teilweise hineinerstreckt, wobei der Hals zur Bildung der unverlierbaren Verbindung aufgeweitet ist und den Druckring teilweise radial überdeckt bzw. hintergreift, wobei die Mutter mittels eines Herstellungsverfahrens, das oben beschrieben und in zumindest einem der Ansprüche beansprucht ist, gefertigt ist.

Bei einer derartigen Mutter kann es von Vorteil sein, wenn der Druckteller auf dem Mutternkörper relativ verdrehbar gehaltert ist.

Es kann zweckmäßig sein, den dem Mutternkörper abgewandten Anlagebereich des Drucktellers plan auszubilden.

Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit einer erfindungsgemäß hergestellten Mutter kann vorsehen, daß der Anlagebereich des Drucktellers konkav ausgebildet ist, wobei es in diesem Fall zweckmäßig sein kann, wenn Querschnitt, radiale Erstreckung, Krümmung, also die axiale Höhe des konkaven bzw. kegeligen Bereichs, und Werkstoff des Drucktellers derart gewählt sind, daß bei angezogener Mutter - auch nach mehrmaligem Be- und Entlasten - eine im wesentlichen elastische Verformung des Drucktellers auftritt. Mit Hilfe der daraus resultierenden Federkraft kann es in bestimmten Anwendungsfällen möglich sein, einen Vorspannungs- bzw. Verspannungsausgleich beim Setzen der verspannten Teile zu bewirken, sowie einen teilweisen Ausgleich von Unwinkligkeiten von Mutteranlageflächen und Gegenstück zur Schraube zu schaffen. Daraus resultiert eine bessere Anlage und gleichmäßigere Verteilung der Flächenpressung. Außerdem kann durch das Vorhandensein einer Vorspannung das vollständige Lösen der Schraubverbindung stark erschwert werden, da über einen relativ großen Losdrehweg ein durch axiale Verspannung erzeugtes Reibmoment erhalten bleibt.

Als vorteilhaft kann es sich erweisen, wenn der Anlagebereich der Mutter und die ihr zugekehrte Fläche des Drucktellers einen Winkel einschließen, dessen Schenkel von der Mittelachse der Mutter wegweisen. Dabei kann es besonders zweckmäßig sein, beispielsweise hinsichtlich der Vorspannkraftbedingungen, wenn der Winkel zwischen Anlagebereich der Mutter und Druckteller größer ist, als der Winkel zwischen konkav ausgebildetem Anlagebereich des Drucktellers und der Ebene, die an die dem Mutternkörper abgewandte axiale Begrenzung des Drucktellers anlegbar ist.

Des weiteren kann es sich als vorteilhaft erweisen, einen auf der dem Druckteller abgewandten Seite des Antriebsteiles angeformten, hülsenartigen, in Längsrichtung geschlitzten Klemmbereich mit in Umfangsrichtung zwischen den Schlitzen angeordneten Klemmzungen vorzusehen.

Eine erfindungsgemäße Mutter kann in besonders vorteilhafter Weise als Radmutter, insbesondere bei Nutzfahrzeugen wie beispielsweise Lastkraftwagen, Verwendung finden.

Anhand der Fig. 1 bis 3 sei die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Mutternkörper als Einzelteil in Schnittdarstellung und Draufsicht,

Fig. 2 eine Zusammenbau-Mutter als Fertigteil in Schnittdarstellung und Draufsicht, und

Fig. 3 schematisch eine Zusammenbau-Mutter mit konkavem Druckteller und einem Klemmbereich.

Der in Fig. 1 als Einzelteil dargestellte Mutternkörper 1 besteht im wesentlichen aus dem Antriebsteil 2 und dem Hals 3, sowie dem mit dem Druckteller in Kontakt bringbaren Anlagebereich 4. Der Anlagebereich 4 kann dabei entweder - wie dargestellt - kegelförmig ausgebildet sein, wobei die Spitze des Kegels vom Antriebsteil 2 wegweist, oder auch - abweichend vom dargestellten Beispiel - eben, das heißt rechtwinklig zur Mutternachse oder ballig, beispielsweise in Form einer Kugelkalotte, ausgeführt sein. Der Hals 3 ist als Bestandteil des Mutternkörpers 1 einstückig mit dem Antriebsteil 2 ausgebildet und zusammen mit diesem beispielsweise unter Verwendung eines Warmpreß-Verfahrens hergestellt bzw. gefertigt. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist lediglich die zur späteren Aufnahme des Gewindes erforderliche Ausnehmung 5 vorhanden, deren Durchmesser zumindest im wesentlichen mit dem Gewinde-Kern-Durchmesser identisch ist.

Das Antriebsteil oder der Antriebsabschnitt 2 weist radial außen regelmäßige Verformungen 6 auf, die beispielsweise einen Mehrkant bilden, und zum Angriff eines Werkzeuges vorgesehen sind. Das Antriebsteil 2 bildet dabei die radial äußere Begrenzung des Mutternkörpers 1, stellt also dessen radial größte Erstreckung dar, da in diesem Ausführungsbeispiel kein Bund am Übergang von Antriebsteil 2 zum Anlagebereich 4 vorgesehen ist.

Die Ausnehmung 5 weist im Bereich des Halses 3 den gleichen Durchmesser auf wie im Bereich des Antriebsteiles 2, wodurch sich schon der Mutternkörper 1 von den bisher üblichen Mutternkörpern für Zusammenbau-Muttern unterscheidet, da bei den bekannten Mutternkörpern dieser Hals nach dem Warmpressen des Mutternkörpers zusätzlich in einem eigenen Vorgang kalt angeprägt oder in einem eigenen Vorgang mittels einer Drehoperation der Innendurchmesser der Ausnehmung 5 im Bereich des Halses 3 vergrößert wird.

In Fig. 2 ist die Zusammenbau-Mutter 7 dargestellt, die aus den beiden zusammengefügten Einzelteilen - nämlich dem Mutternkörper 1 und dem Druckteller 8 - besteht.

Der Druckteller 8 kann dabei aus dem gleichen Werkstoff oder aus einem anderen Werkstoff als der Mutternkörper l hergestellt sein - beispielsweise aus einem Werkstoff, der andere Festigkeitseigenschaften aufweist. Weiterhin ist es möglich, den Druckteller 8 je nach Anwendungsgebiet in Umfangsrichtung fest oder relativ zum Mutternkörper 1 verdrehbar zu haltern. Bei dem hier dargestellten Beispiel der Zusammenbau-Mutter 7 sind der Anlagebereich 4 des Mutternkörpers 1 und die mit ihm zusammenwirkende Abstützfläche 9 des Drucktellers 8 derart aufeinander abgestimmt, daß sie aufeinander zur Anlage kommen, und zwar ohne daß eine Verformung des Drucktellers auftritt, das heißt also, die beiden zusammenwirkenden Flächen 4 und 9 sind komplementär ausgeführt.

Der Hals 3 des Mutternkörpers 1 erstreckt sich in axialer Richtung durch die zentrale Ausnehmung 10 des Drucktellers 8 hindurch, wobei in dem hier gezeigten Beispiel ein gewisses Spiel in radialer Richtung vorhanden ist.

Der Hals 3 weist an seinem dem Antriebsteil 2 abgewandten Ende eine radial gerichtete Verformung in Form eines Kragens 11 auf, der mit einer Schulter 12, die am axial von der Kontaktfläche 9 des Drucktellers 8 beabstandeten Ende der zentralen Ausnehmung 10 angeordnet ist, zusammenwirkt und so durch den durch die Schulter 12 und den Kragen 11 gebildeten Formschluß in Form eines Hinterschnittes den Druckteller 8 und den Mutternkörper 1 miteinander untrennbar bzw. unverlierbar verbindet.

Weiterhin geht aus der Fig. 2 hervor, daß der Mutternkörper 1 im Bereich seiner Ausnehmung 5 ein Gewinde 13 aufweist, das sich auch in einen Teil des Halses 3 hineinerstreckt. Der Druckteller 8 ist hier lediglich als Beispiel stellvertretend für unterschiedliche mögliche Ausführungsformen dargestellt, deren Gestaltungen bis auf das Vorhandensein einer Schulter 12 um die zentrale Ausnehmung 10 herum dem Einsatzzweck entsprechend wählbar sind.

Gemäß der Erfindung wird die Zusammenbau-Mutter 7 aus den beiden Einzelteilen Mutternkörper 1 und Druckteller 8 nach einem Verfahren zusammengebaut, wobei die zum Zusammenbau erforderlichen Schritte in einer bestimmten, vom Stand der Technik sich unterscheidenden, zeitlichen Abfolge vorgesehen sind, wie dies nachfolgend erläutert wird:

Hierzu werden zunächst die beiden Einzelteile, nämlich der Mutternkörper 1 und der Druckteller 8, mittels eines geeigneten Verfahrens - beispielsweise Warmpressen - gefertigt. Danach kann es zweckmäßig sein, zumindest den Druckteller mittels eines Kaltpreß-Vorgangs und gegebenenfalls zusätzlich unter Zuhilfenahme einer Drehoperation in seine endgültige Form zu bringen. Danach ist es möglich, je nach den an die Zusammenbau-Muttern gestellten Anforderungen, die Einzelteile getrennt vor oder gemeinsam nach deren Zusammenbau zu vergüten. Nach der Fertigstellung von Mutternkörper 1 und Druckteller 8 werden diese axial zusammengeführt, so daß sich der Hals 3 des Mutternkörpers 1 durch die zentrale Öffnung 10 des Drucktellers 8 axial hindurcherstreckt, wobei die Anlagefläche 4 des Mutternkörpers 1 und die Abstützfläche 9 des Drucktellers 8 aneinander zur Anlage kommen können. Nach diesem Zusammenstecken von Mutternkörper 1 und Druckteller 8 wird nun zumindest ein Teil des über die zentrale Ausnehmung 10 axial hinausreichenden Abschnittes des Halses 3 zur Bildung des Kragens 11 in Radialrichtung plastisch verformt, um danach mit der Schulter 12 eine formschlüssige Verbindung zu bilden. Dabei kann durch diesen Formschluß der Druckteller 8 entweder drehfest oder verdrehbar mit dem Mutternkörper 1 verbunden werden.

Nach diesem Zusammenbau von Mutternkörper 1 und Druckteller 8 wird das Gewinde vorzugsweise durch Gewindeschneiden gebildet, wobei der Kragen 11 - also die radiale Aufweitung des Halses 3 - als Einlaufschräge bzw. Zentrierung oder Führung für das Gewindeschneid-Werkzeug dient, wodurch das Werkzeug radial festgelegt wird und das Gewinde mit der erforderlichen Genauigkeit gefertigt werden kann.

Bei diesem Zusammenbauverfahren dient also die radiale Verformung bzw. der Kragen 11 des Halses 3 der Einführzentrierung für das Gewindeschneid-Werkzeug und nicht - wie beim Stand der Technik - eine in üblicher Weise durch Drehen oder Umformen hergestellte Durchmesser-Erweiterung in dem Endbereich des Halses 3, wodurch auf eine derartige zusätzliche Bearbeitung verzichtet werden kann, so daß sich eine einfachere und preisgünstigere Fertigung ergibt.

Fig. 3 zeigt wiederum im Schnitt und in der Draufsicht eine weitere Ausführungsform einer Zusammenbau-Mutter 7, deren Hals 3 nach dem Stand der Technik mit einer Durchmessererweiterung bzw. einer Ausdrehung 14 versehen ist. Auch der Hals 3 dieser Zusammenbau-Mutter 7 ist, wie vorstehend beschrieben, nach der Erfindung in besonders einfacher und kostensparender Weise herstellbar.

Als Besonderheit weist diese Zusammenbau-Mutter einen Winkel 15 auf, der von der Anlagefläche 4 des Mutterkörpers 1 und der Abstützfläche 9 des Drucktellers 8 eingeschlossen wird.

Weiterhin bildet der Druckteller 8 mit der an ihn anlegbaren Ebene 17 einen Winkel 16, der beispielsweise kleiner ausgeführt sein kann als der Winkel 15. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die beiden Winkel 15 und 16 gleich auszuführen oder auch nur einen der Winkel 15 oder 16 vorzusehen, während entweder die Anlagefläche 4 und die Abstützfläche 9 zueinander keinen Winkel aufweisen, oder die Unterseite des Drucktellers 8 mit der Ebene 17 zusammenfällt.

Als weitere Besonderheit weist diese Zusammenbau-Mutter 7 an ihrer dem Druckteller 8 abgewandten Seite einen hülsenförmigen Sicherungs- oder Klemmbereich 18 auf, wie er beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung 195 32 709.8, der DE-OS 43 07 090 und der DE-OS 43 07 091 dargestellt und beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt und Erfindungsgedanken zumindest insoweit Bestandteil dieser Beschreibung sind. Der Klemmbereich 18 kann jedoch auch durch andere, für sich bekannte Klemmelemente, wie z. B. einen Kunststoffring (z. B. aus PA), Eindrückungen oder einen ovalisierten Hals gebildet sein.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf die Ausführungsbeispiele der Beschreibung beschränkt.

Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrens schritt folgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer aus Mutternkörper und Druckteller zusammengesetzten Zusammenbau-Mutter mit einem Antriebsteil, wie Mehrkant, zum Angriff eines Werkzeuges und einem Anlagebereich, der in Kontakt bringbar ist mit dem unverlierbar am Mutternkörper angeordneten Druckteller, der eine zentrale Ausnehmung aufweist, in die sich ein am Mutternkörper einstückig angeformter Hals axial zumindest teilweise hineinerstreckt, wobei der Hals zur Bildung der unverlierbaren Verbindung aufgeweitet ist und den Druckring teilweise radial überdeckt bzw. hintergreift, gekennzeichnet durch die Verfahrensschrittfolge

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mutternkörper und/oder Druckteller durch Massivumformen gebildet sind.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mutternkörper und/oder Druckteller durch Warmpressen gebildet sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mutternkörper und/oder Druckteller durch Kaltpressen gebildet sind.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckteller nach dem Warmpressen einem Kaltpreß-Vorgang unterzogen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mutternkörper und/oder Druckteller einer Drehoperation unterzogen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mutternkörper und/oder Druckteller vergütet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mutternkörper und/oder Druckteller oberflächenbehandelt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbehandlung nach dem Zusammenbau von Mutternkörper und Druckteller erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde durch Gewindeschneiden bzw. Gewindebohren gefertigt wird.

11. Aus Mutternkörper und Druckteller zusammengesetzte Zusammenbau-Mutter mit einem Antriebsteil, wie Mehrkant, zum Angriff eines Werkzeuges und einem Anlagebereich, der in Kontakt bringbar ist mit dem unverlierbar am Mutternkörper angeordneten Druckteller, der eine zentrale Ausnehmung aufweist, in die sich ein am Mutterkörper einstückig angeformter Hals axial zumindest teilweise hineinerstreckt, wobei der Hals zur Bildung der unverlierbaren Verbindung aufgeweitet ist und den Druckring teilweise radial überdeckt bzw. hintergreift, gekennzeichnet durch ein Herstellungsverfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche.

12. Mutter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckteller auf dem Mutternkörper relativ verdrehbar gehaltert ist.

13. Mutter nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Mutternkörper abgewandte Anlagebereich des Drucktellers plan ausgebildet ist.

14. Mutter nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Mutternkörper abgewandte Anlagebereich des Drucktellers konkav ausgebildet ist.

15. Mutter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Querschnitt, radiale Erstreckung, Krümmung (axiale Höhe des konkaven bzw. kegeligen Bereiches) und Werkstoff des Drucktellers derart gewählt sind, daß bei angezogener Mutter eine im wesentlichen elastische Verformung des Drucktellers auftritt.

16. Mutter nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlagebereich der Mutter und die ihm zugekehrte Fläche des Drucktellers einen Winkel einschließen, dessen Schenkel von der Mittelachse der Mutter wegweisen.

17. Mutter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen Anlagebereich der Mutter und Druckteller größer ist als der Winkel zwischen konkav ausgebildetem Anlagebereich des Drucktellers und der Ebene, die an die dem Mutternkörper abgewandte axiale Begrenzung des Drucktellers anlegbar ist.

18. Mutter nach einem der Ansprüche 11 bis 17, gekennzeichnet durch einen auf der dem Druckteller abgewandten Seite des Antriebsteiles angeformten, hülsenartigen, in Längsrichtung geschlitzten Klemmbereich mit in Umfangsrichtung zwischen den Schlitzen angeordneten Klemmzungen.

19. Mutter nach einem der Ansprüche 11 bis 18, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Radmutter, insbesondere bei Nutzfahrzeugen wie beispielsweise Lastkraftwagen.