DE2657222C3 - Blindmutter zum schraubbaren Verbinden von zwei jeweils mit einer Bohrung versehenen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Blindmutter der im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen und durch die US-PS 34 13 886 bekanntgewordenen Art.

Die bekannte Blindmutter hat Eingang in die Praxis nicht gefunden, da sie für die Übertragung größerer Verbindungskräfte nicht geeignet ist. Bei der bekannten Blindmutter erstreckt sich die die Mutler aufnehmende Bohrung vom Flanschende des Käfigs aus glattwandig bis zu einem radial nach innen weisenden Flansch am Einführungsende des nachgiebigen Käfigs. Dadurch ergibt sich ein relativ geringes Einschraubdrehmoment, das in der Praxis für die Steuerung des Drehmomentes auf einer automatischen Montagestraße mit motorischen Einschraubvorgängen nicht ausreichend ist. Daher ist es mit der bekannten Blindmutter außerordentlich schwierig die Schraube hinreichend festzuschrauben, aber andererseits ein Einreißen der Teile an der Befestigungsstelle zu vermeiden. Außerdem kann die bekannte Blindmutter im Befestigungszustand nur relativ geringen Ausreißkräften widerstehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Blindmuttern der im Oberbegriff des Patentanspruches angege benen Art in soweit zu verbessern, daß bei einer Erleichterung der Herstellung der Verbindungen auf einer automatischen Montagestraße mit motorischen Einschraubvorgängen vor allem auch noch eine wesentlich höhere Belastbarkeit und damit eine größere Marktfähigkeit der Konstruktion erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegeberten Gestaltungsmerkmale vorgesehen.

Für das bei der Erfindung vorgesehene Geslaltüngsprinzip, bestehend aus Aufgabe und den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Gestaltungsmerkmalen, sind beim Stand der Technik keine solchen technischen Hinweise zu erkennen, die den Fachmann in die Lage versetzen würden, dieses Gestajtungsprinzip ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen zu entwickeln.

Bei der neuen Blindmutter erzielt man gegenüber der bekannten Blindmutter ein um das drei- bis fünffache höheres Einschraubdrehmoment. Dieses wesentlich höhere Einschraubdrehmoment ist für die Steuerung des Drehmoments auf einer automatischen Montagestraße mit motorischen Einschraubvorgängen von erheblicher Bedeutung. Aufgrund dieses hohen Einschraubdrehmoments kann auf einfache und zuverlässige Weise sichergestellt werden, daß einerseits die Schraube hinreichend fest zugeschraubt werden kann während andererseits ein Einreißen und damit ein

is Unbrauchbarwerden der Verbindungsstelle ausgeschlossen wird.

Mit der neuen Blindmutter werden wesentlich höhere Grenzwerte zum Herausziehen der eingeschraubten Mutter erreicht. Bei den diesbezüglichen Tests werden die an der Verbindung in der Praxis wirksamen Zugkräfte durch äquivalente Druckkräfte ersetzt, die auf die Schraube in Richtung vom Einführende zum Flanschende des Käfigs aufgebracht werden. Dabei werden zwei unterschiedliche Bedingungen beachtet:

Einmal eine Abstützung der Verbindung im Bereich außerhalb des Flansches des Käfigs und das andere Mal im Bereich des äußeren Randes dieses Flansches. Bei beiden Versuchsarten Konnte der Grenzwert der zum Ausreißen der Blindmutter notwendigen Kraft bei der neuen Blindmutter um das drei- bis vierfache der Grenzwerte der alten Mutter erhöht werden. Die höheren Grenzwerte werden durch den besseren Kontakt zwischen der Lochwandung und dem Käfig sowie dadurch erreicht, daß aufgrund der Innenschulter im Bereich des Flanschendes die Expansionskraft, die durch die Mutter auf den Käfig ausgeübt wird, begrenzt ist. Damit wird weilgehend die Gefahr beseitigt, daß die Mutter in den Käfig einschneidet und auf diese Weise hohe Kerbkräfte erzeugt.

Die Merkmale der Erfindung und ürren technische Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit dem Patentanspruch und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die neue Blindmutter vor dem Einsetzen in die Bohrung eines Werkstückes:

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Blindmutter nach Fig. 1:

Fig. 3 die Blindmutter nach F i g. 1 nach dem Einsetzen des Käfigs in die Bohrung;

F i g. 4 eine Draufsicht auf die Anordnung nach F i g. 3 und

Fig 5 die Anordnung in einer Darstellung nach Fig. I und 3 nach dem festen Einschrauben einer Schraube in die Blindmutter.

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Die in den Figuren gezeigte Blindmutter weist einen Käfig 1 auf. der an einem Ende mit einem radial nach außen gerichteten Flansch 2 sowie mit einer zylindrischen axial verlaufenden Bohrung 3 Versehen ist.

Der Mantel des Käfigs 1 ist mit vier in gleichen Umfangsabständen angeordneten Schlitzen 4 versehen, die in axialer Richtung an dem den Flansch 2 aufweisenden Stirnende offen sind und bei radialer Blickrichtung einen V-förmigen Umriß aufweisen. Die Schlitze 4 reichen nicht über die ganze Höhe des Käfigs,

sondern enden im merklichen Abstand von dem dem Flansch 2 abgewandten Ende des Käfigs 1. Im dargestellten Beispiel entspricht der Abstand einem Wert etwas größer als die Höhe der am unteren Ende des Käfigs 1 mit Reibungssitz in Bereitschaft gehaltenen Mutter 5.

Die Umfangsfläche der Mutter 5 kann aufgerauht, gerändelt oder geriffelt sein, um den Reibungssitz in dem in Umfangsrichtung geschlossenen zylindrischen Abschnitt des Kätigs 1 zu erhöhen.

Die obere Umfangskante der Mutter 5 ist, wie bei 6 angedeutet, vorzugsweise abgeschrägt, um die kolbenartige Bewegung der Mutter 5 entlang der zylindrischen Innenbohrung 3 des Käfigs 1 zu erleichtern, wie dies weiter unten näher erläutert wird.

Die Querschnittsform der Bohrung 3 braucht nicht kreisförmig zu sein. Wesentlich ist lediglich, daß die inneren Begrenzungsflächen des Käfigs etwa parallel zur Achse des Käfigs verlaufen.

Die Mutter 5 wird vom unteren offenen Ende in die Bohrung 3 eingesetzt.

Die Mantelfläche des Käfigs 1 weist eine stetige Durchmesserzunahme in Richtung auf das den Flansch 2 aufweisende Ende des Käfigs 1 auf. Diese Zunahme des Außendurchmessers beginnt jedoch erst etwa in Höhe der Enden der Schlitze 4, also oberhalb der Oberseite der Mutter 5 in der Darstellung nach Fig. 1. Der kegelförmige Abschnitt der Mantelfläche ist mit 7 bezeichnet.

Die innere glattwandige Bohrung 3 endet auf Seiten des Flansches 2 in einer nach innen gerichteten Schulter 8, durch welche die Innenbohrung 3 verengt wird. Die Schulter 8 dient gleichzeitig als Anschlag für die Mutter 5, sodaß die Mutter nicht durch das obere Ende des Käfigs und die darin befindliche Bohrung nach außen gedrängt oder gezogen werden kann.

Bei Gebrauch wird der Käfig 1 in der in Fig. 1 gezeigten vormontierten Gestalt in eine Bohrung 10 eines Werkstückes 9 eingeschoben. Die lichte Weite der Bohrung 10 entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser des unteren zylindrischen Abschnittes des Käfigs 1. Das freie Einführungsende des Käfigs 1 kann entsprechend sowohl an der Innenkante als auch an der Außenkante angeschrägt sein, um einerseits das Einsetzen der Mutter 5 zu erleichtern und andererseits das Einsetzen des Käfigs 1 in die vorbereitete Bohrung 10 des Werkstückes 9 zu vereinfachen. Nach dem Einführen des zylindrischen Abschnittes des Käfigs 1 in die Bohrung 10 kann das weitere Einführen des Käfigs 1 in die Bohrung nur durch Aufbringen größerer axialer Kräfte erreicht werden, da in dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 7 des Käfigs 1 der Durchmesser die lichte Weite der Bohrung 10 übersteigt und stetig nach oben zunimmt. Der Käfig 1 wird unter axialem Druck in die Bohrung 10 so weit eingepreßt, bis der Flansch 2 gemäß F i g. 3 auf der Oberseite des Werkstückes 9 zur Anlage kommt. Hierbei wird der Bereich des Käfigs oberhalb der Mutter 5 radial eingeschnürt, wodurch die zuvor zylindrische Bohrung 3 zu einer in Richtung der Mutter hin sich stetig erweiternden Bohrung wird, wie dies Fi g. 3 zeigt. Die starke Einschnürung des oberen Teiles des Käfigs 1 wird ermöglicht einerseits durch die kegelstumpfförmige Umfangsgestalt 7 des Käfigs und andererseits durch die vier in Umfangsrichtung verteilten V-förmigen Schlitze 4.

Ein zweites Werkstück 11 weist eine Bohrung auf, weiche in Fluchtung mit der Eintrittsbohrung des Käfigs

I gebracht werden kann. Durch diese Bohrung ist eine Schraube 12 mit ihrem Gewindeschaft hindurch in die Bohrung 3 des Käfigs 1 einführbar, sodaß das Gewindeende der Schraube in die Mutter 5 eingefädelt und eingeschraubt werden kann. Im Verlauf dieses Vorganges legt sich der Kopf der Schraube auf die Oberseite des Werkstückes 11, das dadurch fest auf die Oberseite des Flansches 2 aufgepreßt v.. d. Hiemei wird der Flansch 2 zwischen den beiden Werkstücken 9 und

II mit zunehmender Kraft eingeklemmt. Gleichzeitig wird durch die Schraubbewegung auf die Mutter 5 eine starke nach oben in axialer Richtung weisende Kraft ausgebübf weiche die Mutter 5 kolbenartig durch den sich nach oben zunehmend verengenden Bohrungsquerschnitt 3 bis zur Anlage an die Schulter 8 treibt. Hierdurch wird der sich verengende Teil des Käfigs 1

jo fortlaufend plastisch oder elastisch unter Ausbeulung nach außen verformt, sodaß sich unterhalb des Werksiückes 9 eine Verdickung 13 des Käfigs bildet, die von innen durch die Mutter 5 und durch die darin eingesetzte Schraube 12 abgestützt ist, sodaß eine

J5 Rückverformung dieses Teiles nicht möglich ist. Auch sonst läßt sich der Käfig nicht durch die Bohrung 10 unter der Wirkung der Schraubkraft herausziehen, da der obere Bereich des Käfigs zwischen dem Werkstück 11 und dem darauf aufliegenden Kopf der Schraube

•ίο einerseits und der mit Reibung an dem Käfig angreifenden Mutter 5 andererseits gestaucht wird. Die Schul.er 8 sorgt weiterhin dafür, daß die nach oben gerichtete Bewegung der Mutter 5 beim Anziehen der Schraube in Höhe der Unterseite des Werkstückes 9 zum Stillstand kommt, sodaß das Material des Käfigs durch die Bewegung der Mutter nicht abgeschert wird.

Auf diese Weise erhält man eine einfache, jedoch hochbelastbare Schraubverbindung mit Hilfe einer Blindnriutter. die in jeder Phase von der fabrikmäßigen Vorfertigung, dem vorbereitenden Einsetzen des Käfigs in ein Werkstück und dem Verbinden zweier Werkstükke außerordentlich zuverlässig und einfach zu handhaben isl.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Blindmutter zum schraubbaren Verbinden von zwei jeweils mit einer Bohrung versehenen Werkstücken, bestehend aus einem in die Bohrung des einen Werkstückes einsetzbaren nachgiebigen Käfig, der an seinem dem Einführungsende abgekehrten Ende mit einem nach außen weisenden Flansch versehen ist, und der in einer Bohrung eine eingesetzte Mutter in Bereitschaftsstellung hält, welche nahe dem Einführungsende in dem Käfig im Reibsitz gehalten ist, wobei der Käfig auf seiner Innenseite von achsparallelen Flächen begrenzt ist und wenigstens vier in Umfangsrichtung verteilte, zum Flansch hin offene V-förmige Schlitze aufweist, sowie auf der Außenseite eine sich in Richtung zum Flansch hin im Durchmesser stetig erweiternde Mantelfläche aufweist, die in Höhe der Oberseite der Mutter in einen zylindrischen Mantelabschnitt von einem der lichten Weite der Bohrung des Werkstükkes etwa entsprechenden Durchmesser übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bohrung vom Einführende des Käfigs (1) aus glattwandig bis zu einer nach innen weisenden Anlageschulter (8) erstreckt, welche etwa in einem der Dicke des Werkstückes (9) entsprechenden axialen Abstand vom Flanschende des Käfigs entfernt angeordnet ist.