DE2209058B2 - Aus Blech hergestellte, mit einer Beilagscheibe aus Blech drehbar, aber unverlierbar verbundene Mutter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Blech hergestellte mit einer Beilagscheibe aus Blech drehbar, aber unverlierbar verbundene Mutter, welche eine innere und eine damit verbundene, im Abstand angeordnete äußere Büchse aufweist, wobei die innere Büchse mit Gewinde versehen und von der mit einem auf die Beilagscheibe wirkenden, umlaufenden Kragen versehenen äußeren Büchse umschlossen ist und sich das untere Ende der inneren Büchse durch eine Öffnung der kegelstumpfförmigen Beilagscheibe erstreckt und unter den inneren Rand der Scheibe eingerollt ist.

Als Stand der Technik ist bereits eine derartige Mutter mit Beilagscheibe bekannt (GB-PS 9 29 807), welche so ausgebildet ist, daß sich an die Kegelstumpfform der Beilagscheibe ein zylindrischer Abschnitt anschließt, welcher in einen nahezu waagerechten Abstand übergeht, der die Außenwandung der inneren Büchse beaufschlagt.

Hierdurch ergeben sich eine Anzahl Nachteile in der Praxis: Die nahezu rechtwinkelige Verbindung zwischen dem waagerechten Bereich der Beilagscheibe und dem äußeren Umfang der inneren Büchse führt zu Behinderungen der freien Rotation zwischen der Mutter und der Beilagscheibe. Der Reibungswiderstand wird erheblich erhöht.

Weiterhin ist es durch die rechtwinkelige Ausbildung erforderlich, daß unbedingt zwischen der Innenwandung der äußeren Büchse und der Außenwandung der inneren Büchse ein gewisser Abstand gehalten werden muß. Wird dieser Abstand zu gering, so kann sich die Beilagscheibe gegenüber der Mutter nicht mehr frei drehen. Beim Verspannen der Mutter mit der Beilagscheibe ist weiterhin ein elastisches Element erforderlieh, welches im Zusammenwirken mit der Beilagscheibe und der Mutter eine Drehung verhindert.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin eine Schraubverbindung (US-PS 25 88 372), bei welcher die Aufgabe bestand, trotz dünnwandiger Ausbildung der

ίο Mutter eine große Auflagefläche zu erzielen. Zu diesem Zweck wird die Mutter dieser bekannten Einheit im unteren Bereich mit einem Basisring 36 versehen.

Hierdurch ist es beispielsweise möglich, auch in engen öffnungen diese bekannte Mutter einzusetzen, wobei eine einwandfreie Anlagefläche über dem Basisring gegeben ist. Hierbei stehen die beiden Elemente, nämlich die Mutter und der Basisring, im Winkel zueinander.

Eine andere bekannte Anordnung (US-PS 28 51 079)

jo offenbart eine einwandige Blechmutter mit einem einfachen Gewinde. Diese bekannte Konstruktion hat den Nachteil, daß der Anordnung jeder Lagerring oder anderer Abstützung für den mittleren Bereich der Beilagscheibe fehlt.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin eine Beilagscheibe, welche im mittleren Bereich nach außen gewölbt ist (FR-PS 6 74 940). Diese Beilagscheibe ist jedoch nicht mit der Mutter verbunden, so daß beide Teile gesondert gelagert werden müssen. Außerdem erschwert sich durch diese getrennte Lagerung die Handhabung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute, aus Blech hergestellte, mit einer Beilagscheibe aus Blech drehbar, aber unverlierbar verbundene Mutter zu schaffen, welche eine ungehinderte Drehbarkeit der Beilagscheibe gegenüber der Mutter gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die innere Büchse der Mutter am unteren Ende in an sich bekannter Weise eine winkelig zur Längsachse der Mutter verlaufende Schulter und eine winkelig dazu angeordnete, die öffnung der Beilagscheibe hintergreifende Lippe aufweist und daß die öffnung der Beilagscheibe im Abstand dazu liegende Gegenschultern besitzt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß eine Verbindung zwischen beiden Elementen geschaffen wurde, bei welcher sich die Beilagscheibe ungehindert gegenüber der Mutter im Bedarfsfall drehen kann. Dadurch wird das Anziehen der Mutter erleichtert und weiterhin auch die Möglichkeit einer Dichtungsbeschädigung weitgehend verringert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. I eine Draufsicht auf die Anordnung von Mutter und Beilagscheibe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1.

Fig.3 einen etwas vergrößerten Querschnitt längs der Linie3-3 in Fig. 1,

Fig.4 eine der Fig.3 entsprechende Ansicht bei Anwendung an einem Schraubbolzen zur Verbindung zweier übereinander liegender, gelochter Teile,
F i g. 5 einen Querschnitt durch die Beilagscheibe,

Fig.6 eine vergrößerte Ansicht der rechten Seite von Mutter und Beilagscheibe gemäß der F i g. 3,

F i g. 7 eine andere Ausführungsform der Beilagscheibe.

Die dargestellte Kombination von Mutter und Beilagscheibe umfaßt eine aus Blech gezogene Mutter 2 mit einer inneren Büchse 4, die am oberen Ende über einen Steg 6 mit einer sechseckig geformten, äußeren Büchse 8 verbunden ist, welche die innere Büchse im Abstand umschließt. Eine kegelstumpfförmige Beilagscheibe 10 ist mit dem unteren En₁Je der inneren Büchse 4 der Mutter drehbar verbunden.

Das untere Ende der äußeren Büchse 8 besitzt einen radialen, umlaufenden Kragen 16 mit glatter Uiiterseite 18, welche drehend auf die konvexe Oberseite 20 der Scheibe 10 drückt. Die innere Wand der inneren Büchse 4 trägt ein mehrgängiges Gewinde 22 für eine entsprechende Schraube. Am unteren Ende besitzt die äußere Wand 24 der inneren Büchse einen umlaufenden Lagerring 26.

Der Lagerring 26 ist aus Metall geformt, das aus der Außenwand 24 abgespalten und bei Herstellung der Mutter zu einem Ring gedrückt wurdj. Der Lagerring ist gemäß F i g. 3, 4 und 6 im Querschnitt dreieckig und zeigt eine glatte Schulter 28 in einem bestimmten Winkel zur Längsachse der Mutter. Der Winkel zwischen der Schulter 28 und der Längsachse der Mutter bzw. einer eingeschraubten Schraube beträgt vorzugsweise 45°. Unmittelbar neben und unter dem Tragring 26 läuft die innere Büchse in einer Lippe 30 aus, die nach Herstellung der Mutter und vor der Verbindung mit der Beilagscheibe praktisch parallel zur Mittelachse verläuft.

Wie besonders F i g. 5 zeigt, besitzt die kegelstumpfförmige Beilagscheibe 10 eine zentrale Öffnung 32. Eine zylindrische Lippe 34 ragt an ihrer konvexen Seite 20 an der Öffnung 32 nach oben. An ihrer konvexen Unterseite ist an der Öffnung eine Ausnehmung 36 vorhanden. Die Innenseite 38 der Lippe 34 ist nach unten konisch und trichterförmig und bildet eine Gegenschulter. Die Ausnehmung 36 besitzt eine entsprechende, aber umgekehrte Trichterform. Die Flächen von Lippe und Ausnehmung schneiden sich in einem sehr dünnen umlaufenden Rand 40, der damit den minimalen Durchmesser der Öffnung 32 definiert.

Beim Zusammenbau von Beilagscheibe 10 und Mutter 2 wird die zunächst konzentrische Lippe 30 in die Öffnung 32 in der Beilagscheibe eingeführt und dann nach außen erweitert, wobei ihr Abschlußende frei unter den umlaufenden Rand 40 eingerollt und in der Ausnehmung 36 untergebracht wird. Dadurch kann die Unterseite 18 des Kragens 16 gegen einen Bereich der konvexen Fläche 20 der Scheibe drücken. Dieser Bereich beträgt in der Regel weniger als die Hälfte des gesamten Bereiches der konvexen Fläche.

Die glatten, komplementären Flächen 28 und 38 von Mutter und Scheibe liegen sich ebenfalls gegenüber. Die Verbindung von Mutter und Beilagscheibe ist zwar relativ lose, damit sich diese Teile gegeneinander frei drehen können, dennoch v/erden die Teile im normalen Gebrauch, d. h. beim Verpacken, beim Versand und beim wiederholten Festschrauben und Lösen auf einer Schraube wirksam zusammen gehalten.

F i g. 6 zeigt die Verbindung von Beilagscheibe und Mutter, wobei der Kragen der Mutter die gegenüberliegende Scheibenfläche zwar berührt, jedoch ein geringer Spalt in der Größenordnung von 0,25 mm zwischen den Flächen 28 und 38 vorhanden ist und von 0,12 mm zwischen gegenüberliegenden Teilen von Lippe 30 und Ausnehmung 36. Wie Versuche zeigen, ist bei diesem Abstand eine freie Drehung der Kombination gewährleistet und außerdem sichergestellt, daß der Kragen 16 der Mutter immer mit der gegenüberliegenden Scheibenfläche in Kontakt ist, um der Scheibe mindestens eine geringfügige Vorspannung auf die angreifende Fläche eines Werkstückes zu vermitteln und um eine resultierende Sperrspannung an der zugehörigen Schraube einer Verbindung zu erzielen, bei der auf die Mutter beim vorläufigen oder auch endgültigen Anziehen nur ein geringes Drehmoment ausgeübt wurde.

Bei einem typischen Anwendungsfall, wie ihn F i g. 4 zeigt, sitzen die Mutter und Beilagscheibe auf einer Schraube 42, zur Verbindung eines ersten gelochten Teiles 44 mit einem zweiten gelochten Teil 46, wobei letzteres in der Regel das feste Basisteil der Verbindung ist. Wird die Mutter auf der Schraube so weit gedreht, daß der Kopf 48 gegen die abgewandte Seite 50 des zweiten Teiles 46 und der untere umlaufende Rand der Scheibe gegen die anliegende Fläche 52 des ersten Teiles 44 bei relativ geringer Klemmkraft oder Vorspannung durch den Kragen der Mutter auf die Scheibe drückt, so dreht sich die Scheibe bei weiterer Drehung der Mutter oder der angreifenden Teilfläche 52 nicht mehr mit und die Mutter läßt sich so lange unabhängig drehen, bis das gewünschte Drehmoment erreicht ist, gegeben durch die gewünschie Verbindungskraft, die Art der verwendeten Schraube und durch andere, dem Fachmann bekannte Faktoren.

Wie ein Vergleich von F i g. 3 und 4 zeigt, verursacht die weitere Drehung der Mutter auf der Schraube — ohne daß sich die Scheibe mitdreht — eine Abflachung der Beilagscheibe 10 infolge des auf sie durch den Kragen 16 ausgeübten Druckes. Umgekehrt übt die Scheibe einen axialen Gegendruck auf die Mutter aus und verriegelt dadurch das Gewinde von Mutter und Schraube auf bekannte Weise.

Da sich beim Anziehen der Verbindung außerdem nur die Mutter dreht, ist das an der Mutter erforderliche Drehmoment zur Erzielung der gewünschten Schraubenspannkraft beträchtlich kleiner.

Aus Fig.4 ist ersichtlich, daß der fortschreitende Aufbau der Spannkraft in der Schraubverbindung beim Aufbringen des endgültigen Anzugsdrehmoments an der Mutter eine axiale Spannung auf die innere Büchse der Mutter ausübt, die nach unten nachgibt und den Spalt zwischen den Flächen 28 und 38 schließt. Selbst, nachdem diese Flächen sich berühren und die Fläche der inneren Büchse sich gegenüber der Scheibe dreht, ermöglicht die glatte, komplementäre Form der gegenüberliegenden Fläche die weitere unbehinderte Drehung der Mutter ohne oder nur geringfügige Zunahme des Drehmoments, das zur Überwindung des minimalen Anstiegs des der Drehung entgegenwirkenden Reibungswiderstandes erforderlich ist.

Die Innenseite 38 verhindert außerdem, daß die innere Büchse der Mutter durch die Scheibenöffnung gezogen wird, wenn die Büchse unter der oben erwähnten Spannkraft nach unten nachgibt. Durch das Klemmen der Scheibe an der Innenseite 38 wird eine Druckkraft von der abgeflachten Beilagscheibe direkt auf das untere Ende der inneren Büchse der Mutter übertragen, wodurch dieses Büchsenende nach innen gedrückt wird und das Muttergewinde sowohl die obere als auch die untere Fläche des zugehörigen Schraubengewindes umfaßt.

Wenn die Mutter so weit angezogen ist, daß die Schraube ihre endgültige Spannkraft erreicht, so bewirkt der nach innen gerichtete Druck auf die Büchse ein wirksames Sperren und einen Widerstand gegen das

Lösen von Teilen der Verbindung. Der Tragring 26 iibertägt mindestens einen Teil der Reaktionsspannkraft der zusammengedrückten Beilagscheibe direkt auf die innere Büchse der Mutter und die ineinandergreifenden Gewindegänge.

Wie Versuche ergaben, ist unabhängig von der Größe des zur Erzeugung der gewünschten Spannkraft in einer Schraube erforderlichen Drehmoments die schließlich erzielbare endgültige Spannkraft doppelt so groß, wenn der Tragring einen Winkel von etwa 45° besitzt im Verhältnis zu der Anordnung, bei der die innere Büchse der Mutter keinen Lagerring enthält. Zu beachten ist, daß die Schulter 28 in einem bestimmten spitzen Winkel zur Längsachse der Mutter gewählt werden kann, wobei diese Schulter aber nicht unbedingt gerade verlaufen muß, sondern etwas konvex sein kann, während die Fläche 38 der Scheibe komplementär konvex sein kann, wodurch der Reibungswiderstand bei gegenseitiger

Drehung weiter verringert wird.

Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform einer Beilagscheibe 10a mit mehreren voneinander getrennten Vorsprängen 54, die von der Unterseite ausgehen und in die Fläche eines Metallbefestigungsteiles greifen, so daß, falls erforderlich, eine elektrische Verbindung erzielt wird. Außerdem bewirken die Vorsprünge einen zusätzlichen Widerstand der Scheibe gegen Drehung beim Anziehen der Mutter.

Aus F i g. 3 und 4 erkennt man, daß der Kragen der Blechmutter eine Abgrenzung zwischen der konvexen Scheibenfläche 20 und dem vorderen Ende eines Motorspannwerkzeuges gestattet. Bei Verwendung eines solchen Werkzeuges zum Anziehen der Mutter verhindert somit der Kragen ein unerwünschtes Verkratzen oder Eindringen der Scheibe über den umlaufenden Rand des Kragens der Mutter hinaus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Aus Blech hergestellte, mit einer Beilagscheibe aus Blech drehbar, aber unverlierbar verbundene Mutter, welche eine innere und eine damit verbundene, im Abstand angeordnete äußere Büchse aufweist, wobei die innere Büchse mit Gewinde versehen und von der mit einem auf die Beilagscheibe wirkenden umlaufenden Kragen versehenen äußeren Büchse umschlossen ist. und sich das untere Ende der inneren Büchse durch eine öffnung der lcegelstumpfförmigen Beilagscheibe erstreckt und unter den inneren Rand der Scheibe eingerollt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Büchse der Mutter am unteren Bereich in an sich bekannter Weise eine winkelig zur Längsachse der Mutter verlaufende Schulter (28) und eine winkelig dazu angeordnete, die öffnung (32) der Beilagscheibe (10) hintergreifende Lippe (30) aufweist und daß die Öffnung der Beilagscheibe im Abstand dazu liegende Gegenschultern (36,38) besitzt.

2. Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (28) annähernd in der gleichen Ebene mit dem Kragen (16) der äußeren Büchse der Mutter liegt.

3. Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Kragen (16) an der äußeren Büchse (8) gegen einen begrenzten Bereich der Beilagscheibe (10) drückt, welcher weniger als die Hälfte der Gesamtfläche der Beilagscheibe ausmacht.

4. Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Schulter (28) und der Mittelachse am unteren Ende der inneren Büchse (4) nicht wesentlich mehr als 45° beträgt.