DE202010015819U1

DE202010015819U1 - Selbstsichernde Mutter

Info

Publication number: DE202010015819U1
Application number: DE202010015819U
Authority: DE
Original assignee: Acument GmbH and Co OHG
Current assignee: Rt Holdings Iii Wg (us) Lp Scs Lu
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: CN103348147A; KR20130140751A; BR112013011974A2; EP2646697A2; JP2013543963A; AU2011341143A1; US20130236265A1; WO2012076004A3; MX2013005993A; CA2819179A1; WO2012076004A2

Abstract

Selbstsichernde Mutter (10) mit einem Innengewinde (12) mit einem Kernloch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernloch der Mutter (10) einen oder mehrere Bereiche (14) mit einem verringerten Innendurchmesser aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbstsichernde Mutter, die auch als „Klemmmutter” bezeichnet wird, mit einem Kernloch und Gewindefurchen.
Solche selbstsichernden Muttern gemäß dem Stand der Technik haben verschiedene Nachteile. So genannte „Quetschmuttern”, bei denen das Gewinde, die sechseckige Außenform oder ein kleiner Kegel an der Spitze an zwei oder mehr Stellen gequetscht werden, weisen den Nachteil auf, dass sie einen zusätzlichen Herstellungsschritt benötigen und dass die Klemmung bei nur zwei gequetschten Stellen nicht hinreichend ist.
Eine weitere Lösung aus dem Stand der Technik besteht in der so genannten Dreikegelklemmmutter, die drei Kegel an der Spitze aufweist, die nach innen gebogen werden, um die Klemmwirkung oder das erhöhte Losdrehmoment zu erzeugen. Alle diese selbstsichernden Muttern im Stand der Technik neigen im Allgemeinen dazu, zu fressen, das heißt, sie lassen sich nicht fachgerecht verschrauben bzw. können nach dem einmaligen Festziehen nicht oder zumindest nicht zerstörungsfrei gelöst werden.
Eine weitere Alternative aus dem Stand der Technik sind die so genannten „Polystop”-Muttern. Diese weisen einen Kunststoffring an der Spitze auf, welcher die Klemmwirkung erzeugt. Die Verwendung eines zusätzlichen Bauelements, noch dazu aus einem anderen Werkstoff, macht diese Lösung sehr aufwendig. Außerdem weisen die meisten dieser selbstsichernden Klemmmuttern aus dem Stand der Technik den Nachteil auf, dass sie eine größere Höhe als Standardmuttern aufweisen und daher mehr Platz bei der Anwendung sowie längere Schrauben oder Bolzen benötigen, wodurch zusätzliche Kosten entstehen.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass alle existierenden Klemmmuttern beziehungsweise selbstsichernden Muttern ein Kompromiss zwischen einer idealen Selbstsicherung, minimalem Festfressen, minimaler Höhe und niedrigen Herstellkosten sind. Alle solchen Muttern im Stand der Technik sind ein mehr oder weniger guter Kompromiss aus diesen Aufgaben. Keine der genannten selbstsichernden Muttern aus dem Stand der Technik lösen alle vier Aufgaben optimal.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche selbstsichernde Mutter oder Klemmmutter zu schaffen, die ohne zusätzlichen Aufwand zu fertigen ist, keinen zusätzlichen Platz- und Gewichtsbedarf aufweist, sich nicht festfrisst und trotzdem eine gute Klemmwirkung aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine selbstsichernde Mutter oder Klemmmutter gelöst, die ein Kernloch mit einem in einem oder mehreren Bereichen verringerten Innendurchmesser aufweist.
Alternativ können die Bereiche zwischen den Gewindefurchen in einem oder mehreren Teilen des Innengewindes nicht abgeflacht, sondern in einem spitzen Grat auslaufend ausgebildet sein, der über das übrige Innengewinde hervorsteht.
Eine solche erfindungsgemäße Klemmmutter weist folgende Vorteile auf: Die Herstellkosten sind geringer und können den Herstellkosten einer Standardmutter ohne Klemm- oder Selbstsicherungswirkung entsprechen, da kein zusätzliches Material und kein zusätzlicher Verarbeitungsschritt notwendig ist, um die Klemmwirkung zu erzielen.
Die Klemmwirkung kann erfindungsgemäß während der Kaltverformung oder während des Gewindeschneidens miterzeugt werden.
Erfindungsgemäße Muttern wiegen weniger und weisen eine geringere Bauhöhe als Kegel-Klemmmuttern auf. Dadurch benötigen sie keine so langen Schrauben oder Bolzen und keinen zusätzlichen Platz bei der Anwendung.
Die erfindungsgemäßen Klemmmuttern weisen darüber hinaus eine wesentlich bessere Klemmwirkung auf, da die Klemmung nicht diagonal wirkt, und schließlich haben die erfindungsgemäßen selbstsichernden Muttern geringe oder gar keine Tendenz zum Festfressen.
Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, drei Bereiche mit verringertem Kernlochinnendurchmesser vorzusehen, die über den Umfang des Kernloches voneinander gleich beabstandet sind. Auf diese Weise lässt sich eine optimal gleichmäßige Klemmwirkung erzielen.
Vorzugsweise genügt es, wenn sich die Bereiche mit verringertem Kernlochinnendurchmesser jeweils nur über einen kleinen Abschnitt des Umfangs des Kernlochs von vorzugsweise 10 bis 15 Grad erstrecken. Auf diese Weise wird ein Fressen der Schraubverbindung verhindert, obwohl immer noch eine ausreichend hohe Klemmwirkung erzielbar ist.
Weiter ist es bevorzugt, die Bereiche mit verringertem Kernlochdurchmesser lediglich in den drei bis vier letzten, das heißt von der Einschraubseite der Mutter abgelegenen Gewindegängen des Innengewindes anzubringen. Die Mutter klemmt dann erst, wenn sie nahezu vollständig auf die Schraube oder den Bolzen aufgeschraubt ist.
Die Bereiche mit verringertem Kernlochdurchmesser können vorzugsweise durch flache Abschnitte am Innendurchmesser des Kernlochs gebildet sein. Auf diese Weise lässt sich die erfindungsgemäße Mutter besonders leicht herstellen, da das Kernloch heutzutage üblicherweise durch Pressen erzeugt wird und lediglich an dem vom Werkstück abgelegenen Ende der Mutter ein Presstempel mit entsprechenden Abflachungen zum Einsatz gelangen muss. Außer dem einmaligen Umbau des Werkzeuges, also des Stempels, entstehen dann keine weiteren Kosten bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mutter.
Eine bessere Klemmwirkung, wenn auch bei einer etwas komplizierteren Herstellung des Werkzeuges, ergibt sich, wenn die Bereiche mit verringertem Kernlochdurchmesser durch leicht nach innen gewölbte Abschnitte am Umfang des Kernlochs gebildet sind.
Um die Neigung der Klemmmutter zum Festfressen weiter zu verringern, ist es bevorzugt, den Übergang von dem normalen Kernlochumfang zu den Bereichen mit verringertem Innendurchmesser durch kleine Radien zu bilden.
Bei der alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt, drei als spitzer Grat ausgebildete Bereiche über den Umfang des Innengewindes gleich beabstandet vorzusehen. Auf diese Weise wird eine möglichst gleichmäßige Klemmwirkung beim Einschrauben sichergestellt.
Vorzugsweise erstrecken sich die als spitzer Grat ausgebildeten Bereiche jeweils nur über einen kleinen Abschnitt des Umfangs des Innengewindes, da hierdurch die Neigung zum Festfressen weiter vermindert werden kann.
Weiter ist es bevorzugt, wenn sich die als spitzer Grat ausgebildeten Bereiche lediglich zwischen den drei bis vier letzten, das heißt von der Werkstückseite der Mutter abgelegenen Gewindefurchen des Innengewindes erstrecken. Auf diese Weise klemmt die Mutter erst, wenn sie hinreichend weit auf den Bolzen aufgeschraubt worden ist.
Eine besonders günstige Fertigung ergibt sich, wenn die als spitzer Grat ausgebildeten Bereiche dadurch hergestellt sind, dass die benachbarten Gewindefurchen bei spanloser Herstellung des Gewindes tiefer und/oder breiter ausgebildet werden. Auf diese Weise wird mehr Material aufgeworfen, welches dann den spitzen Grat bilden kann.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Klemmmutter;
2 die Klemmmutter der 1 von oben;
3 die Klemmmutter der 1 von der Seite und entlang der Linie A-A der 4 geschnitten mit detaillierter Darstellung des Innengewindes;
4 die Klemmmutter der 1 von oben mit eingedrehtem und auf Höhe der Mutter geschnittenem Bolzen;
5 die Darstellung der 3 mit eingedrehtem Bolzen;
5 das Detail X der 5.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Klemmmutter oder selbstsichernde Mutter 10 von der Seite in Schnittdarstellung. Das Innengewinde 12 ist dabei gemäß den üblichen Zeichnungsnormen nicht detaillierter dargestellt. Gezeigt sind aber diejenigen Bereiche 14, in denen der Kernlochdurchmesser verringert ist, beziehungsweise erhöhte Grate zwischen den Gewindefurchen vorgesehen sind. Wie dargestellt erstrecken sich diese Bereiche 14 über knapp die Hälfte der Länge des Innengewindes der Mutter 10, dies sind üblicherweise drei bis vier Gewindegänge.
2 zeigt die Mutter der 1 von oben, wieder ist das Innengewinde 12 und die Bereiche 14 mit verringertem Kernlochdurchmesser beziehungsweise erhöhten Graten zwischen den Gewindefurchen zu erkennen. In 2 ist sehr gut erkennbar, dass bei der vorliegenden Ausführungsform drei Bereiche 14 mit verringertem Kernlochdurchmesser beziehungsweise erhöhten Graten zwischen den Gewindefurchen vorgesehen sind, die gleich beabstandet über den Gewindeumlauf verteilt sind, sodass der Abstand zwischen den einzelnen Bereichen 14 jeweils 120 Grad beträgt.
Es ist ebenfalls sehr gut erkennbar, dass die Bereiche 14 jeweils nur einen sehr kurzen Bogenabschnitt des Gewindes von etwa 10 bis 15 Grad betreffen.
3 zeigt die Mutter der 1 teilweise geschnitten entlang der Linie A-A der 4 mit detaillierter Darstellung des Innengewindes 12. In dieser 3 ist der oben rechts im Bild befindliche Bereich 14 mit dem erfindungsgemäß anders gestalteten Gewinde schon sehr gut zu erkennen. Im unteren Bereich der dargestellten Mutter 10, also an der Seite der Mutter, mit der die Mutter auf einen Bolzen aufgeschraubt wird beziehungsweise von der her eine Schraube in die Mutter eingedreht wird, ist ein übliches Innengewinde 12 dargestellt. Dieses besteht wie üblich aus V-förmigen Furchen 16 zwischen denen sich abgeplattete Abschnitte 18 erstrecken, die geometrisch gesehen an der Mantelfläche eines Zylinders mit dem Kernlochdurchmesser anliegen.
In dem Bereich 14 sind demgegenüber die Flanken 19 der V-förmigen Furchen 16 verlängert und treffen sich in einem spitzen Grat 20, der daher in einen gedachten Zylinder mit dem Kernlochdurchmesser hineinragt.
4 zeigt die erfindungsgemäße Klemmmutter oder selbstsichernde Mutter 10, wobei hier ein Bolzen 100 eingeschraubt ist, der auf Höhe des oberen Endes der Mutter 10 geschnitten dargestellt ist. Auch hier sind wieder die Bereiche 14 mit dem verringerten Kernlochdurchmesser gut erkennbar. Hier ist auch sehr schön erkennbar, wie im Bereich 14 die Kernlochdurchmesser von Bolzen 100 und Mutter 10 zusammenfallen, wodurch die erfindungsgemäß gewünschte Klemmwirkung herbeigeführt wird.
5 zeigt ebenfalls die in 4 dargestellte Kombination aus Mutter 10 und Bolzen 100, wobei die Mutter 10 wieder entlang der Linien A-A der 4 wie in 3 teilweise geschnitten dargestellt ist. Der Bolzen 100 ist zum besseren Verständnis nicht geschnitten dargestellt, damit man das Außengewinde 102 des Bolzens gut erkennen kann. Der Bolzen 100 kann handelsüblich ausgeführt sein und den üblichen technischen Normen entsprechen. Das erfindungsgemäße Ineinandergreifen des Außengewindes 102 des handelsüblichen Bolzens 100 mit dem erfindungsgemäß veränderten Bereich 14 des Innengewindes 12 der Mutter 10 ist detaillierter als Detail X in 6 dargestellt. Hier ist auch das Innengewinde 102 des Bolzens 100 geschnitten dargestellt, um die erfindungsgemäße Klemmwirkung besser zu verdeutlichen. In dem unteren Bereich des Details X ist der Bereich des Innengewindes 12 der Mutter 10 dargestellt, der normal, also gemäß dem Stand der Technik, ausgebildet ist, damit der Unterschied zu der erfindungsgemäßen Ausgestaltung von Bereichen 14 des Innengewindes 12 noch deutlicher hervortritt.
Die unteren beiden Gewindegänge des Innengewindes 12 der Mutter 10 in 6 sind nämlich normal gemäß dem Stand der Technik ausgebildet, während die oberen drei in 6 dargestellten Gewindegänge einen verringerten Kernlochdurchmesser aufweisen. Wie hier in 6 sehr schön erkennbar, enden die Flanken 19 der V-förmigen Gewindefurchen 16 normalerweise in einem abgeplatteten Bereich 18, der die einzelnen Gewindefurchen 16 trennt, und dessen Oberfläche der Mantelfläche eines Zylinders mit dem normgemäßen Kernlochdurchmesser entspricht. Auf diese Weise ist über die ganze Gewindelänge des zum reibungsarmen Einschrauben des Bolzens 100 in die Mutter 10 erforderliche Spiel 22 gewährleistet. Erst wenn eine Vorspannkraft zwischen Bolzen 100 und Mutter 10 wirkt, werden im Normalfall bei nicht selbstsichernden Muttern die Flanken 19 des Mutterngewindes gegen die gegenüberliegenden Flanken des Bolzens gedrückt, und durch die dabei ausgelöste Reibung hält die Verschraubung.
Im oberen Bereich des Details X, das heißt bei den oberen drei dargestellten Gewindegängen, fehlt der plateauartige Bereich 18 zwischen den einzelnen Gewindegängen 16 des Innengewindes 12 der Mutter 10. Statt dessen gehen die Flanken 19 der einzelnen Gewindefurchen 16 in diesem Bereich 14 über lediglich einen sehr kleinen Radius ineinander über, wodurch hervorstehende Grate 20 zwischen den Gewindefurchen 16 gebildet werden.
Diese Grate 20 kommen dabei, wie es in 6 sehr schön dargestellt ist, aufgrund der geometrischen Verhältnisse zwangsweise in Eingriff mit dem Talboden der Gewindefurchen 116 des Außengewindes 102 des Bolzens 100. In 6 sind die theoretischen geometrischen Verhältnisse dargestellt. Der insoweit schwarz dargestellte Bereich der Grate 20 ist natürlich tatsächlich nicht vorhanden, sondern in diesem Bereich werden die Grate 20 durch den Anpressdruck zum Talboden der Furchen 116 des Bolzens 100 elastisch verformt. Die Grate 20 werden also tatsächlich etwas „platt gedrückt”, wobei sie gleichzeitig in den Boden der Furchen 116 des Außengewindes des Bolzens 100 eindringen. Da dieser Effekt von mehreren Seiten gleichzeitig auftritt, wird eine Klemmung der Schraubverbindung und damit eine Selbstsicherung erzielt, unabhängig davon, ob beim Verschrauben bereits eine Vorspannkraft aufgetreten ist, oder nicht. Um eine möglichst symmetrische Klemmkraft zu erzielen und ein Kippeln der Mutter zu vermeiden, sind erfindungsgemäß zwei oder mehr, vorzugsweise drei gleichmäßig beabstandete Bereiche 14 über den Umfang des Innengewindes 12 der Mutter 10 vorgesehen.
Erfindungsgemäß können die Bereiche 14 auf verschiedene Art gefertigt werden:
Zum Einen werden Muttern heutzutage üblicherweise durch Kaltverformung hergestellt, wobei von oben und von unten Stempel mit dem Kernlochdurchmesser eingepresst werden, und sodann das Gewinde geschnitten, gewalzt oder gerollt wird. Beim Walzen oder Rollen kann gegebenenfalls der Stempeldurchmesser etwas geringer gewählt werden, da bei einer spanlosen Fertigung des Innengewindes 12 der Mutter 10 das durch die Bildung der Gewindefurchen 16 verdrängte Material in die Bereiche 18 zwischen den Gewindefurchen verschoben wird.
Erfindungsgemäß können die Bereiche 14 nun einfach dadurch hergestellt werden, dass diese Bereiche auf dem von oben auf die Mutter einwirkenden Stempel abgeschliffen oder ausgehöhlt werden. Auf diese Weise lässt sich entweder ein sekantenförmiger, also flacher Bereich 14 herstellen, oder was erfindungsgemäß noch bevorzugt ist und hier auch dargestellt ist, ein nach innen gewölbter Bereich 14. Diese Wölbung nach innen ist besonders bevorzugt, um ein Festfressen des Gewindes im Klemmzustand zu vermeiden.
Vorzugsweise ist die Wölbung mit einem großen Radius von außen definiert.
Alternativ können die Bereiche 14 bei spanloser Herstellung des Innengewindes 12 dadurch erzeugt werden, dass die Gewindefurchen 16 des Innengewindes 12 in dem Bereich 14 tiefer und/oder breiter ausgeführt werden, wodurch mehr Material verformt wird und entsprechend höhere Grate zwischen den einzelnen Gewindegängen aufgeworfen werden.
In beiden Fällen wird die Herstellung einer erfindungsgemäßen Klemmmutter nicht aufwendiger oder komplizierter als die Herstellung einer handelsüblichen Mutter ohne Klemmwirkung. Lediglich die Herstellwerkzeuge, also entweder die Stempel für die Erzeugung des Kernlochs oder die Werkzeuge für das Gewinderollen oder Gewindewalzen, müssen einmal anders ausgeführt werden.

Claims

Selbstsichernde Mutter (10) mit einem Innengewinde (12) mit einem Kernloch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernloch der Mutter (10) einen oder mehrere Bereiche (14) mit einem verringerten Innendurchmesser aufweist.
Selbstsichernde Mutter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (14) mit verringertem Kernlochinnendurchmesser vorgesehen sind, die über den Umfang des Kernlochs voneinander gleich beabstandet sind.
Selbstsichernde Mutter (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bereiche (14) mit verringertem Kernlochinnendurchmesser jeweils um über einen kleinen Abschnitt des Umfangs des Kernlochs von vorzugsweise 10 bis 15° erstrecken.
Selbstsichernde Mutter (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bereiche (14) mit verringertem Kernlochdurchmesser lediglich über die drei bis vier letzten, das heißt von der Einschraubseite der Mutter (10) abgelegenen Gewindegänge des Innengewindes (12) erstrecken.
Selbstsichernde Mutter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (14) mit verringertem Kernlochdurchmesser durch flache Abschnitte am Innendurchmesser des Kernlochs gebildet wird.
Selbstsichernde Mutter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (14) mit verringertem Kernlochdurchmesser durch leicht nach innen gewölbte Abschnitte am Innendurchmesser des Kernlochs gebildet sind.
Selbstsichernde Mutter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von dem normalen Kernlochumfang zu den Bereichen (14) mit verringertem Innendurchmesser durch kleine Radien gebildet wird.
Selbstsichernde Mutter (10) mit einem Innengewinde (12) mit Gewindefurchen (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (18) zwischen den Gewindefurchen (16) in einem oder mehreren Teilen (14) des Innengewindes (12) nicht abgeflacht, sondern in einen spitzen Grat (20) auslaufend ausgebildet sind, der über das übrige Innengewinde (12) nach innen hervorsteht.
Selbstsichernde Mutter (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass drei als spitzer Grat (20) ausgebildete Bereiche über den Umfang des Innengewindes (12) gleich beabstandet vorgesehen sind.
Selbstsichernde Mutter (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die als spitzer Grat (20) ausgebildeten Bereiche jeweils nur über einen kleinen Abschnitt (14) des Umfangs des Innengewindes (12) erstrecken.
Selbstsichernde Mutter (10) nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die als spitzer Grat (20) ausgebildeten Bereiche lediglich zwischen den drei bis vier letzten, das heißt von der Werkstückseite der Mutter (10) abgelegenen Gewindefurchen (16) des Innengewindes (12) erstrecken.
Selbstsichernde Mutter (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die als spitzer Grat (20) ausgebildeten Bereiche dadurch hergestellt sind, dass die benachbarten Gewindefurchen (16) bei spanloser Herstellung des Gewindes (12) tiefer und/oder breiter ausgebildet werden.