DE19906480A1

DE19906480A1 - Hülsenmutter

Info

Publication number: DE19906480A1
Application number: DE19906480A
Authority: DE
Inventors: Manfred Menke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 1999-11-25
Anticipated expiration: 2019-02-17
Also published as: DE19906480C2; FR2775032A1; US6053680A; FR2775032B1

Abstract

Eine Hülsenmutter aus einer Mutter (1) und einer schraubenartigen Hülse (2), die in die Mutter (1) eingeschraubt ist, wird hierdurch an einem Bauteil (7), beispielsweise eines Flugzeugs, eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen, befestigt. Zwischen dem Bauteil (7) und der Mutter (1) ist ein Sockel (3) angeordnet, der wenigstens eine aufrechte Zunge (22) aufweist. Der Sockel (3) ist gegen Verdrehen gegenüber dem Bauteil (7) gesichert. Dies kann entweder dadurch gewährleistet sein, daß der Sockel (3) an dem Bauteil (7) angeklebt ist, oder kann durch eine formschlüssige Sicherung erfolgen. Die Mutter (1) ist ihrerseits formschlüssig gegen Verdrehen, vorzugsweise gegenüber dem Sockel (3), gesichert. Dies erfolgt vorzugsweise durch Schlüsselflächen (21) bzw. Ecken zwischen denselben, die mit der Zunge (22) des Sockels (3) zusammenwirken.

Description

Die Erfindung betrifft eine sogenannte Hülsenmutter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Hülsenmutter ist aus der DE 11 23 524 bekannt.

Derartige Hülsenmuttern werden immer dann eingesetzt, wenn die Dicke eines Bauteils nicht ausreicht, um direkt ein Gewinde in das Bauteil zu schneiden, und eine herkömmliche Mutter nicht mit einem Schraubenschlüssel erreicht werden kann. Beispielsweise in Flugzeugen werden Hunderte solcher Muttern eingesetzt. Aber auch für Autos, Schiffe, Schalttafeln und andere Produkte werden sie benötigt. Generell müssen die Hülsenmuttern als Teil einer Schraubverbindung an einem Bauteil angebracht werden, so daß sie auch bei herausgeschraubten Schrauben an dem Bauteil befestigt bleiben. Generell müssen die Hülsenmuttern daneben auch so gestaltet sein, daß eine gewisse Bewegung der Mutter gegenüber dem Bauteil möglich bleibt, um die Mutter in Überdeckung mit einer Bohrung eines zweiten Bauteils während des Einschraubvorgangs zu ermöglichen. Daneben müssen die Muttern noch gegen Verlieren und gegen Verdrehen gegenüber dem Bauteil gesichert sein. Schließlich soll die Mutter austauschbar und gegen Lösen während des Betriebes gesichert sein.

Derartige Hülsenmuttern sind in unterschiedlichen Formen bekannt. Einige sind über Mieten oder durch Klebung mit dem Bauteil verbunden; andere werden in das Bauteil eingepreßt. Die DE 11 23 524 offenbart eine Ausführungsform einer Hülsenmutter, bei der eine gewöhnliche Sechskantmutter über eine Niete in einer Bohrung des Bauteils befestigt ist. Die Miete sichert die Mutter gegen Verlieren und gegen Verdrehen. Nach einer ersten Ausführungsform weist die Miete einen Käfig auf, in dem die Sechskantmutter eingesetzt und formschlüssig gehalten ist. Mach einer zweiten Ausführungsform ist die Sechskantmutter an der Miete festgeklebt. Während des Einschraubens einer Schraube in die Mutter ist die Mutter lediglich durch Reibung der Miete in ihrer Bohrung gegen Verdrehen gesichert. Darüber hinaus sind Spezialwerkzeuge erforderlich, um die Hülsenmutter mittels der Miete an dem Bauteil zu befestigen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Hülsenmutter vorzuschlagen, die sicher gegen Verdrehen gesichert ist, während eine Schraube eingeschraubt wird, und die sicher gegen Verlieren gesichert sowie leicht zu montieren ist.

Zur Lösung dieses Problems ist die erfindungsgemäße Hülsenmutter durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Hülsenmutter weist eine Mutter auf, in die eine Hülse eingeschraubt wird. Die Hülse hat einen Kopf, so daß die Mutter mit der eingeschraubten Hülse durch eine Schraubverbindung an dem Bauteil angebracht ist. Hierdurch ist die Hülsenmutter sicher gegen Verlieren gesichert. Die Hülsenmutter ist so auch leicht montierbar. Die Mutter der Hülsenmutter ist ihrerseits sicher formschlüssig gegen Verdrehen gesichert. Darüber hinaus sind keine Spezialwerkzeuge zum Montieren der Hülsenmutter an dem Bauteil erforderlich. Die Hülse wird lediglich per Hand in die Mutter eingeschraubt. Das endgültige Verspannen der Hülse gegenüber der Mutter wird automatisch erreicht, sobald eine Schraube in die Hülse eingeschraubt und verspannt wird.

Mach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Bauteil und der Mutter ein Sockel angeordnet, der seinerseits gegen Verdrehen gegenüber dem Bauteil gesichert ist. Die Mutter ist in diesem Fall formschlüssig gegenüber dem Sockel gegen Verdrehen gesichert. Diese Gestaltung bewirkt, daß Torsionskräfte zwischen dem Sockel und dem Bauteil und somit Scherkräfte auf den gegebenenfalls vorhandenen Klebestreifen während des Einschraubens einer Schraube minimiert sind.

Der Sockel hat vorzugsweise wenigstens eine senkrechte Zunge. Durch diese Zunge wird die Mutter formschlüssig gegen Verdrehen gesichert, indem senkrechte Schlüsselflächen der Mutter gegen Verdrehen gesichert werden. Der Sockel kann dabei auch zwei aufrechte Zungen aufweisen. Zweckmäßig ist es, wenn das halbe Eckmaß der Mutter größer als ein Abstand zwischen einer Mittellinie der Mutter und der Zunge ist. Hierdurch wird eine sichere formschlüssige Arretierung sichergestellt.

Mach einer ersten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Sockel durch eine Zunge gegen Verdrehen gegenüber dem Bauteil gesichert. Eine zweite konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß beide Zungen senkrecht nach oben stehen und zueinander gegenüberliegend angeordnet sind. In diesem Fall sollte das Eckmaß der Mutter größer als die innere Weite zwischen den beiden Zungen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Halbschnitt einer ersten Ausführungsform einer Schraubverbindung mit einer Hülsenmutter mit den Erfindungsmerkmalen,

Fig. 2 die Schraubverbindung gemäß Fig. 1 im Halbschnitt vollständig verspannt,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Schraubverbindung gemäß Fig. 1 im vollständig verspannten Zustand,

Fig. 4 einen Halbschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Schraubverbindung mit einer Hülsenmutter nach den Erfindungsmerk malen,

Fig. 4a die Schraubverbindung gemäß Fig. 4 in perspektivischer Darstellung,

Fig. 5 einen Halbschnitt einer Mutter für die erfindungsgemäße Hülsenmutter,

Fig. 6 einen Halbschnitt einer Hülse für die erfindungsgemäße Hülsenmutter,

Fig. 7 einen Halbschnitt eines Sockels für die erfindungsgemäße Hülsenmutter,

Fig. 8 eine erste Ausführungsform eines Sicherungs rings für eine erfindungsgemäße Hülsenmutter,

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform eines Sicherungs rings für die erfindungsgemäße Hülsenmutter.

In den Fig. 1 bis 4 sind zwei plattenförmige Bauteile 7 und 8 durch eine Schraubenverbindung miteinander verbunden. Die Schraubenverbindung besteht aus einer Schraube 5 mit einer Unterlegscheibe 6 und einer Hülsenmutter. Die Hülsenmutter weist eine Hülse 2 und eine Mutter 1 auf. Die Hülse 2 ist mit einem Außengewinde 10 in ein Innengewinde 9 der Mutter 1 geschraubt.

Zwischen der Mutter 1 und dem Bauteil 7 ist ein Sockel 3 angeordnet. Der Sockel 3 ist gegen Verdrehen gegenüber dem Bauteil 7 gesichert. In der Ausführungsform gemäß der Fig. 1 bis 3 ist diese Verdrehsicherung dadurch gewährleistet, daß der Sockel 3 mit dem Bauteil 7 durch einen Kleber oder durch einen Klebestreifen 14 verklebt ist. In der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der Sockel 3 durch eine Zunge 22', die über eine Kante des Bauteils 7 gebogen ist, gegen Verdrehen gesichert. In letzterem Fall ist der Sockel 3 formschlüssig gegen Verdrehen gesichert. Ferner kann der Sockel 3 bei der Ausführung gemäß Fig. 4 zusätzlich durch einen Kleber oder durch einen Klebestreifen an dem Bauteil 7 angeklebt sein. Dieses ist hier aber nicht erforderlich. Darüber hinaus braucht die Zunge 22' nicht über eine Ecke des Bauteils 7 gebogen zu sein. Vielmehr kann sie auch in eine Öffnung oder dergleichen im Bauteil 7 greifen.

Die Mutter 1 weist wenigstens zwei einander gegenüberliegende äußere Schlüsselflächen 21, vorzugsweise vier in Draufsicht ein Quadrat ergebende Schlüsselflächen 21, auf. Die Hülse 2 ist schraubenartig gestaltet und weist neben dem Bolzengewinde 10 einen Senkkopf 11 auf. An dem dem Senkkopf 11 gegenüberliegenden Ende weist die Hülse 2 eine umlaufende Mut 4 auf. Ferner verfügt die Hülse 2 über eine zentrische, in Axialrichtung verlaufende Bohrung, die mit einem Muttergewinde 20 versehen ist, und in die die Schraube 5 einschraubbar ist. Um das Einsetzen der Schraube 5 zu erleichtern, weist die Hülse 2 im Bereich ihres Senkkopfes 11 eine Bohrung 18 auf, die einen größeren Durchmesser hat als das Schraubengewinde 20.

Der Sockel 3 verfügt über zwei Zungen 22. In der Ausführung gemäß den Fig. 1 bis 3 sind beide Zungen 22 in eine aufrechte Position gebogen. In der Ausführung gemäß Fig. 4 ist eine der Zungen 22' nach unten gebogen, wie dies weiter oben bereits beschrieben ist.

Zum Einschrauben der Hülse 2 in die Mutter 1 wird die Hülse 2 zunächst in eine Bohrung 15 des Bauteils 7 und eine Bohrung 16 des Sockels 3 eingesetzt. Die Bohrung 15 des Bauteils 7 und die Bohrung 16 des Sockels 3 sind dabei größer als der Durchmesser des Bolzengewindes 10 der Hülse 2, jedoch kleiner als der Außendurchmesser des Senkkopfes 11. Bohrungen 15 und 16 fluchten zueinander. Das Bauteil 7 bzw. deren Bohrung 15 ist mit einer Senkung 12 versehen, die einen größeren Durchmesser aufweist als der Senkkopf 11. Hierdurch ist sichergestellt, daß eine gewisse Justierbewegung zwischen der Hülsenmutter gegenüber dem Bauteil 7 gewährleistet ist. Dieses führt neben einer Erleichterung des Einführens der Schraube 5 auch zu einer Minimierung von Scherbeanspruchungen auf dem Klebestreifen 14, während die Schraube 5 eingeführt wird.

Die insoweit beschriebene Hülsenmutter wird wie folgt montiert:
Der Sockel 3 wird zunächst auf dem Bauteil 7 plaziert und gegebenenfalls festgeklebt. Sodann wird die Hülse 2 eingesetzt und mit der Mutter 1 verschraubt. Dieses kann von Hand ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen geschehen. Nachdem die Hülse 2 in die Mutter 1 geschraubt wurde, wird ein Sicherungsring 4 in die Nut 13 gesetzt. Der Sicherungsring 4 verhindert, daß die Hülse 2 aus der Mutter 1 herausgeschraubt werden kann. Die Hülsenmutter ist nun vollständig montiert und sicher geben Verlieren gesichert. Der Senkkopf 11 liegt lose in der Senkung 12.

Nun kann ein weiteres Bauteil 8 mit dem Bauteil 7 verschraubt werden. Die Schraube 5 wird in eine Bohrung 17 des zweiten Bauteils 8 gesetzt und mit seinem Bolzengewinde 19 in das Muttergewinde 20 der Hülse 2 eingeschraubt. Die Schraube 5 kann dabei leicht eingeschraubt werden, bis ihr Bolzenende 24 eine Gewindeverformung 25 des Muttergewindes 20 der Hülse 2 erreicht. Nun wird zunächst die Hülse 2 weiter in die Mutter 1 geschraubt, bis sie vollständig verspannt ist. Die Schraube 5 muß nun mit einem größeren Kraftaufwand bis zur vollständigen Verspannung (Fig. 2 bzw. 4) verschraubt werden. Die Gewindeverformung 25 des Muttergewindes 20 stellt dabei ein Sicherungselement dar, welches verhindert, daß die Schraube 5 sich im Betrieb aus der Hülse 2 lösen kann.

Sobald das Bolzenende 24 die Gewindeverformung 25 erreicht, ist das der spätestmögliche Moment, wo die Mutter 1 beginnt, mitzudrehen (um die Achse 26). Sobald die Schlüsselflächen 21 bzw. die dazwischen angeordneten Kanten in Kontakt mit den aufrecht gebogenen Zungen 22 des Sockels 3 geraten, wird die Mutter 1 gegen weiteres Verdrehen formschlüssig gesichert. In der Darstellung gemäß Fig. 2 bzw. 4 stoßen untere Ecken der Schlüsselflächen 21 bereits gegen einen Biegeradius der Zungen 22, wodurch bereits ein formschlüssiger Eingriff gewährleistet ist. Die Schraube 5 kann jetzt weiter eingedreht werden, bis daß, wie oben angegeben, das erforderliche Anzugsmoment erreicht ist.

Daß die Kanten zwischen den aufrechten Schlüsselflächen 21 mit den Zungen 22 sicher zusammenwirken, wird durch folgende geometrische Beziehung gewährleistet:
Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 ist die Distanz d zwischen der Achse 26 der Mutter 1 und der Zunge 22 kleiner als das halbe Eckmaß e der Mutter 1 (d < e/2). Dabei muß das Eckmaß so angesetzt werden, daß es größer ist als die größtmögliche Distanz d aufgrund der oben angegebenen Justierbewegungen der Hülsenmutter gegenüber dem Bauteil 7.

In der Ausführung gemäß der Fig. 1 bis 3 ist das Eckmaß e der Mutter 1 größer als die innere Weite w zwischen den beiden gegenüberliegenden Zungen 22 (w < e).

Mit steigender Spannkraft der Schraubverbindung wird zunehmend nur noch eine Druckkraft auf den Klebestreifen 14 ausgeübt. Scherkräfte nehmen ab.

Die Demontage des Bauteils 8 vom Bauteil 7 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Dabei wird die Hülse 2 mit der Schraube 5 zunächst aus der Mutter 1 herausgeschraubt, bis der Sicherungsring 4 sich auf die Stirnfläche 23 der Mutter 1 legt. Die Hülse 2 ist nun gegen weiteres Herausschrauben aus der Mutter 1 gesichert und die Schraube 5 kann vollständig aus der Hülse 2 herausgeschraubt werden.

Sollten die Gewinde 10 und 20 der Hülse 2 oder das Gewinde 9 aufgrund häufigeren Verschraubens einmal verschlissen sein, kann die Hülse 2 bzw. die Mutter 1 jederzeit ausgetauscht werden. Die Hülsenmutter wird dabei zunächst durch Entfernen des Sicherungsrings 4 aus der Mut 23 und sodann durch Herausschrauben der Hülse 2 aus der Mutter 1 demontiert.

Der Sicherungsring 4 kann jede geeignete Form aufweisen. Zum Beispiel kann der Sicherungsring 4 als einfaches Kreissegment gemäß Fig. 8 oder fischartig wie in Fig. 9 gestaltet sein. Auch kann ein handelsüblicher O-Ring Verwendung finden.

Bezugszeichenliste

1

Mutter

2

Hülse

3

Sockel

4

Sicherungsring

5

Schraube

6

Unterlegscheibe

7

Bauteil

8

Bauteil

9

Innengewinde

10

Außengewinde

11

Senkkopf

12

Senkung

13

Mut

14

Klebestreifen

15

Bohrung

16

Bohrung

17

Bohrung

18

Bohrung

19

Bolzengewinde

20

Muttergewinde

21

Schlüsselfläche

22

Zunge

23

Stirnfläche

24

Bolzenende

25

Gewindeverformung

26

Achse
d Distanz
e Eckmaß
w Weite

Claims

1. Hülsenmutter zum Anbringen an einem Bauteil (7), mit einer Mutter (1), gekennzeichnet durch eine Hülse (2), die einen Kopf (11) an einem Ende, eine Sicherungseinrichtung (13, 4) an ihrem anderen Ende, ein Bolzengewinde (10) und ein Muttergewinde (20) aufweist und in die Mutter (1) eingeschraubt ist, wobei die Mutter (1) formschlüssig gegen Verdrehen gesichert ist.

2. Hülsenmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sockel (3) zwischen der Mutter (1) und dem Bauteil (7) angeordnet und gegen Verdrehen gegenüber dem Bauteil (7) gesichert ist, wobei die Mutter (1) formschlüssig gegen Verdrehen gegenüber dem Sockel (3) gesichert ist.

3. Hülsenmutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (3) wenigstens eine aufrechte Zunge (22) aufweist, durch die die Mutter (1) formschlüssig gegen Verdrehen gesichert ist, indem die Zungen (22) mit Schlüsselflächen (21) der Mutter (1) zusammenwirken.

4. Hülsenmutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das halbe Eckmaß (e) der Mutter (1) größer ist als die Distanz (d) zwischen einer Achse (26) der Mutter (1) und der Zunge (22).

5. Hülsenmutter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (3) eine zweite Zunge (22') aufweist, durch die der Sockel (3) formschlüssig gegen Verdrehen gegenüber dem Bauteil (7) gesichert ist.

6. Hülsenmutter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (3) wenigstens zwei einander gegenüberliegende Zungen (22) aufweist, wobei das Eckmaß (e) der Mutter (1) größer ist als die Weite (w) zwischen den Zungen (22)

7. Hülsenmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (3) durch Klebung an dem Bauteil (7) angebracht ist.

8. Hülsenmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung aus einer umlaufenden Nut (13) in der Hülse (2) und einem in die Mut (13) eingesetzten Sicherungsring (4) besteht.

9. Hülsenmutter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Bolzengewindes (10) zwischen dem Kopf (11) und der Nut (13) der Hülse (2) eine axiale Distanz zwischen dem Sicherungsring (4) und einer Stirnfläche (23) der Mutter (1) gewährleistet.

10. Hülsenmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Muttergewinde (20) der Hülse (2) eine Sicherungseinrichtung aufweist, die die Schraube (5) gegen Lösen im Betrieb sichert.

11. Hülsenmutter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung aus einer Gewindeverformung (25) in dem Muttergewinde (20) besteht.

12. Hülsenmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (11) ein Senkkopf ist.

13. Hülsenmutter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Senkkopf (11) im verspannten Zustand in einer Senkung (12) des Bauteils (7) angeordnet ist, wobei die Senkung (12) tiefer ist als die Höhe des Senkkopfes (11) in Axialrichtung gesehen.