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Lösbare Schraubverbindung mit einer auf Klemmwirkuno beruhenden Verdrehsicherunq
gegen ungewolltes Lösen.
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Die Erfindung betrifft eine lösbare Schraubverbindung mit einer auf
Klemmwirkung beruhenden Verdrehsicherung gegen ungewolltes Lösen, bestehend aus
einem Gewindebolzen, einer mutter und einem mit einer Bohrung versehenen Körper,
mit dem der Gewindebolzen mittels der mutter axial verspannt wird.
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Allen bis jetzt bekanntgewordenen Ausführungsformen solcher Schraubverbindungen
haftet der Nachteil einer ungenügenden Sicherheit gegen ungewolltes Lösen an. Aus
diesem Grunde sichert man im Kraftfahrzeugbau lösbare Schraubverbindungen zur Befestigung
von sogenannten lebenswichtigen Konstruktionselementen mittels eines Splintes. Die
Splintsicherung stellt zwar nach dem heutigen Stande der Technik die sicherste Lösung
einer Verdrehsicherung gegen ungewolltes Lösen einer lösbaren Schraubverbindung
dar, aber auch sie ist nicht frei von Nach teilen. Einmal muss bei der montage des
Splintes ein gewisses man an Sorgfalt aufgewendet werden, das bei dem unter Zeitdruck
stehenden Akkordarbeiter am Fliessband nicht immer vorausgesetzt werden kann, und
zum anderen ist es schon vorgekommen, dass der Splint zu montieren vergessen wurde.
Es ist sogar schon vorgekommen, dass ein Fahrer eines Kraftfahrzeuges von einer
Reparaturwerkstätte über den Rundfunk gewarnt wurde, weil an einem besonders wichtigen
Konstruktionselement seines Fahrzeuges die Splintsicherung zu montieren versäumt
wurde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lösbare Schraubverbindung
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die frei Von den vorgenannten Nachteilen
und sicher genug ist, um auch für sogenannte lebenswichtige Konstruktionselemente
verwendet werden zu können.
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Diese
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch
gelöst, dass die mutter, wie an sich bekannt, aus zwei Ringteilen besteht, einem
äusseren, welches das zum Verdrehen erforderliche Vieleck-aufweist, und einem inneren,
in dem sich das muttergewinde befindet, und dass der die beiden Ringteile verbindende
Flansch als Kegelmantel ausgebildet ist, dessen Kegelwinkel, bezogen auf die Spannfläche
des Körpers, zur. mitte hin ansteigt.
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Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung liegt die Unterkante
des inneren Ringteiles höher als die Spannfläche des äusseren Ringteiles. Schliesslich
ist für die Erfindung noch kennzeichnend, dass der als Kegelmantel ausgebildete
Flansch mit Radialnuten versehen ist.
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Der mit der Erfindung erzielte Hauptvorteil besteht insbesondere darin,
dass auf einfache Weise, nämlich nur durch das Anziehen der mutter, ein radiales
Anpressen der Flanken des muttergewindes an die Flanken des Bolzengewindes bewirkt
wird. Zu dieser sich daraus ergebenden Klemmwirkung, die allein schon eine ausreichende
Verdrehsicherung gegen ungewolltes Lösen darstellen würde, kommt noch das aus dem
axialen Anpressen der Spannfläche des mit einer Bohrung versehenen Körpers an die
Spannfläche der mutter resultierende Reibmoment zustande, das infolge des besonders
grossen Durchmessers der Spannfläche der mutter besonders gross ist.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die mutter
infolge ihrer besonderen Ausbildung zu einem stoSdämpfenden Federelament mit zwei
wichtigen Eigenschaften wird. Einmal ist das Arbeitsvolumen des Federelementes im
Vergleich zu seinen kleinen Aussenabmessungen sehr gross, weil auch das aussere
Ringteil Federarbeit leistet, und zum anderen wird bei besonders grossen Stössen
durch das Anschlagen der Unterkante des inneren Ringteiles an die Spannfläche des
mit einer Bohrung versehenen Körpers der Federweg auf einfache Weise sicher begrenzt
und eine Überbeanspruchung verhindert.
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Zu diesen technischen Vorteilen kommt noch der wirtschaftliche Vorteil,
dass muttern für eine lösbare Schraubverbindung gemäss der Erfindung geringere Anforderungen
an die Werkstoffqualität
lität stellen als die bis jetzt bekanntgewordenen
Ausführungsformen. Durch das radiale Anpressen der Flanken des muttergewindes an
die Flanken des Bolzengewindes und die stoßdämpfende Wirkung der als Federelement
ausgebildeten mutter wird auch bei Verwendung eines billigen Werkstoffes von geringer
Festigkeit das heute so gefürchtete Ausschlagen des Gewindes oder gar das Abscheren
von Gewindegängen verhindert.
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Aus der möglichkeit, Werkstoffe von geringer Festigkeit verwenden
zu können, ergibt sich schliesslich der grosse Vorteil, solche muttern mit Ausnahme
des Gewindes nach der wirtschaftlichen Fertigungsmethode der spanlosen Kaltverformung
herstellen zu können.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die ein Beispiel für eine
mögliche Ausführungsform zeigt, näher beschrieben.
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Es zeigen Fig.1 einen Längsschnitt durch eine mögliche Ausführungsform
einer lösbaren Schraubverbindung gemäss der Erfindung; Fig.2 eine Draufsicht auf
die mutter nach Fig.1; Fig.3 eine Ansicht der mutter nach Fig.1 von unten; Fig.4
einen Teillängsschnitt entsprechend Fig.1 in starker Vergrösserung inner Stellung
der mutter, die sie zu Beginn des Anziehens unmittelbar nach dem Berühren der Spannfläche
des mit einer Bohrung versehenen Körpers relativ zum Gewindebolzen einnimmt; Fig.5
einen Teillängsschnitt entsprechend Fig.4 jedoch mit fest angezogener Mutter.
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Die mutter 1 besteht aus zwei Ringteilen, einem äusseren, welches
das zum Verdrehen erforderliche Vieleck 2 aufweist, und einem inneren, in dem sich
das Muttergewinde 9 befindet. Der diese beiden Ringteile 1 und 7 verbindende Flansch
3 ist als Kegelmantel ausgebildet, dessen Kegelwinkel 14, bezogen auf die Spannfläche
15 des mit einer Bohrung versehenen Körpers 8, zur mitte hin ansteigt. Beim Anziehen
der mutter mittels eines in das Vieleck 2 eingreifenden Schlüssels berührt zuerst
die Spannfläche 10 der mutter 1 die Spannfläche 15 des mit einer
einer
Bohrung versehenen Körpers 8 und es ergibt sich die in Fig.4 dargestellte Situation.
Die Unterkante- 18 des inneren Ringteiles 7 liegt um den Abstand 17 höher als die
Spannfläche 10, welche die Spannfläche 15 des Körpers 8 gerade berührt hat, und
das Flankenspiel 11 zwischen dem Bolzengswinde 6 und dem Muttergewinde 9 befindet
sich in seiner ganzen Grösse zwischen der oberen Flanke des Bolzengewindes und der
unteren Flanke des muttergewindes. Während des Anziehens der mutter wird das innere
Ring teIl 7 relativ zum äusseren Ringteil axial nach unten gedrückt, wodurch mit
Hilfe des als Kegelmantel ausgebildeten Flansches 3 und der Radialnuten 4 ein radiales
Anpressen der Flanken des rfuttergewindes an die Flanken des Bolzengewindes bewirkt
wird. Hierbei verringert sichter Abstand 17 auf den Abstand 16. Die während dieses
Prozesses entstehenden Radialkräfte, welche den Kerndurchmesser 20 des Aluttergewindes
auf den Durchmesser 21 verkleinern, sind gross und -stützen sich am äusseren Ringteil
ab, wodurch dessen Aussendurchmesser 12 auf den Durchmesser 13 vergrössert wird.
Nach Erreichen des in Fig.5 dargestellten Zustandes mit fest aneinandergepressten
Gewindeflanken 19 ist eine optimale Verdrehsicherung gegen ein ungewolltes Lösen
der lösbaren Schraubverbindung zustandegekommen, welche in Bezug auf Wirksamkeit,
Funktionstüchtigkeit und Herstellungskosten allen bis jetzt bekanntgewordenen und
auf Klemmwirkung beruhenden Systemen überlegen ist. Besonders gross ist der wirtschaftliche
Vorteil, wenn man die erfindungsgemässe Schraubverbindung zur Verbindung des Kugelbolzens
eines Spurstangengelenkes mit dem ienkhebel eines Kraftfahrzeuges verwendet, weil
hierfür bis jetzt allgemein ein Splint verwendet wird. Kraftfahrzeuge haben mindestens
vier solcher Spurstangengelenke. Für das Bohren und Ansenken von vier Splintlöchern
muss man zusammen mit der montage von vier Splinten mindestens eine Arbeitsminute
aufwenden. Das würde bei den momentanen Produktionszahlen des grössten deutschen
Automobilkonzerns eine Einsparung von mehr als 100 Arbsitsstunden pro Tag ermöglichen.
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Noch
Noch grösser sind die Vorteile, die sich bei
Verwendung der erfindungsgemässen Schraubverbindung im Flugzeugbau erzielen lassen,
weil durch die Ausbildung der mutter als stoßdämpfendes Federelement die aus den
Schwingungsproblemen sich ergebenden Schwierigkeiten ebenso einfach wie sicher gelöst
werden kdnnen.
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Die bis jetzt durchgeführten Versuche mit aus Leichtmetall gefertigten
muttern erlauben sogar den Schluss, dass es möglich ist, sie als Leichtmetall- Druckgussteile
herzustellen und das Gewinde gleich mit einzugiessen. In einem solchen Falle ist
es vorteilhaft, den Aussendurchmesser des inneren Ringteiles 7 nicht kreisrund sondern
als Vieleck zu gestalten, weil dann der spezifische Flächendruck beim Anziehen der
Mutter durch einen an beiden Vielecken angreifenden Schlüssel fast halbiert werden
kann. Im übrigen ist es für das Wesen der Erfindung ohne Belang, wo das Vieleck
angebracht und wie es gestaltet ist. Das Verdrehen der mutter kann natürlich auch
über ein am Aussendurchmesser des äusseren Ringteiles 1 befindliches Vieleck erfolgen,
und an Stelle eines Vielecks können selbstverständlich auch andere für diesen Zweck
geeignete Anzugsmöglichkeiten, beispielsweise eine Riffelung oder Schlitze, vorgesehen
sein. Es ist auch ohne Bedeutung für das Wesen der Erfindung, ob die beiden Ringteile
1 und 7 entgegen der zeichnerischen Darstellung verschieden Iang ausgeführt werden.
In vielen Fällen wird es sogar vorteilhaft sein, das innere Ringteil 7 länger als
das äussere zu machen, so wie es für bestimmte Verwendungszwecke nützlich sein kann,
ein Vieleck oder eine andere Anzugsmöglichkeit allein am Aussendurchmesser des inneren
Ringteiles 7 vorzusehen. Ist das innere Ringteil 7 lang, dann kann das Anpressen
der Flanken des muttergewindes an die Flanken des Bolzengewindes durch zusätzliche
und entsprechend geformte Nuten im Oberteil des inneren Ringteiles 7 erleichtert
werden. Für besonders hoch beanspruchte Schraubverbindungen im Flugzeugbau können
die muttern aus Titan geschmiedet sein.
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Patentansprfiche :