DE2813494A1

DE2813494A1 - Selbstsichernde mutter und herstellungsverfahren sowie teil fuer diese

Info

Publication number: DE2813494A1
Application number: DE19782813494
Authority: DE
Inventors: Paul Albert Trimmer
Original assignee: Amerace Corp
Current assignee: Harvard Industries Inc
Priority date: 1977-03-25
Filing date: 1978-03-23
Publication date: 1978-09-28
Also published as: IT1116351B; GB1603146A; IT7848600A0; SE7803214L; JPS6249490B2; FR2401352B1; FR2401352A1; DE2813494C2; CA1123638A; GB1603148A; JPS53131356A; US4282913A

Description

Amerace Corporation, New York, N.T. V".St .A.

Selbstsichernde Mutter und Herstellungsverfahren sowie Teil für diese

Die vorliegende Anmeldung ist eine CIP-Anmeldung zur US-Patentanmeldung Nr. 781 4-85 vom 25. 3. 1977.

Die vorliegende Erfindung betrifft selbstsichernde Muttern der als "prevailing torque nut" bekannten Art, bei der die Sicherungseigenschaften von einem thermoplastischen Werkstoff bewirkt werden, ein Verfahren zur Herstellung solcher Muttern, einen zur Durchführung dieses Verfahrens einsetzbaren Stift sowie einen Körper für eine solche Mutter.

Die US-PS 2 4-50 6?A vom 5. 10. 1948 offenbart eine selbstsichernde Mutter der Prevailing-Torque-Ausführung (im folgenden nach dem Erfinder auch als 'Sauer-Mutter' bezeichnet) mit einem einteiligen Mutternkörper aus Metall mit einem Bohrungsteil mit Innengewinde, an dessen einem Ende das passende Bolzenelement

B09839/1Ö52

mit Außengewinde eingeführt wird. An einem zweiten Ende des Bohrungsteils mit Innengewinde befindet sich eine ringförmige Aussparung, die teilweise von einem in Umfangsrichtung kontinuierlichen Ringflanschteil gebildet wird, der axial vom ersten Ende hinwegverläuft. Der Flanschteil weist eine zylindrische Fläche auf, die koaxial zur Achse des Bohrungsteils verläuft und dieser zugewandt ist. Weiterhin weist die Sauer-Mutter einen vorgeformten Nylonkragen auf, der mechanisch in der Aussparung gehaltert ist. Der Flanschteil wird auf die obere Fläche des Kragens aufgedrückt bzw. umgebördelt, hält diesen so in der Aussparung fest und verhindert, daß er sich relativ zum Mutternkörper verdreht. Der Kragen hat eine zylindrische Innenfläche, die mit der Gewindeachse koaxial verläuft, dieser zugewandt ist und deren Durchmesser etwas geringer als der Spitzendurchmesser des (Bolzen-) Gewindes ist, so daß bei stetiger Drehung das Bolzenelement mit Außengewinde zunächst durch den Windeteil läuft und dann auf die zylindrische Fläche des Kragens trifft, in diese ein Gewinde eindrückt und die gewünschte Selbstsicherung erzeugt. Diese Einzelheiten sind bekannt.

Der vorgeformte Kragen der Sauer-Mutter hat eine radiale Dicke, die sehr groß ist, so daß die Gesamtabmessungen der Mutter gewissen Einschränkungen unterliegen, die in einigen Fällen unerwünscht sind, wie im folgenden ausführlich erörtert werden wird.

Die Sauer-Mutter war seit langem und ist bis heute die repräsentative Vertreterin der selbstsichernden Mutter des "Prevailing-

809839/1052

Torque"-[Eyps. .""".. _:

Es ist aber seit Jahren auch erkannt worden, daß es wünschenswert ist, eine neue selbstsichernde Mutter zu entwickeln, die sich im Verhältnis zur Sauer-Mutter zu erheblich geringeren: : Kosten herstellen läßt und in sämtlichen wesentlichen Leistungskennzeichen mindestens ebensogut wie die Sauer-Mutterist.

Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis der Suche nach einer solchen neuen Mutter.

Die Mutter nach der vorliegenden Erfindung laßt sich im Verhältnis Sauer-Mutter zu wesentlich geringeren Kosten herstellen und ist in sämtlichen wesentlichen Leistungsmerkmalen mindestens, ebensogut wie diese.

Wie erwähnt, muß bei der Sauer-Mutter die Schürze eingedrückt bzw. umgebördelt werden, nachdem der Kragen in die Aussparung eingesetzt worden ist. Diese Notwendigkeit hat zwei Nachteile. Zunächst begrenzt sie die Härte und damit die erreichbare Zugfestigkeit der Sauer-Mutter, da eine Wärmebehandlung, mit der diese Festigkeit eingestellt werden soll, abgeschlossen sein muß, bevor man den Kragen in die Aussparung einsetzt, d.h. vor dem Eindrückvorgang. Weiterhin läßt sich der Mutternrohling für die Sauer-Mutter nicht aus hochkalthärtbarem Werkstoff kalt- - formen-, weiterhin verläuft bei der Sauer-Mutter der eingedrückte bzw. umgebördelte. Flanschten über den Kragen und axial über

ßO9839/iOS2

diesen hinaus, so daß er zur axialen Höhe der Mutter beiträgt, nicht aber zu deren Sicherungseigenschaften oder Festigkeit.

Die vorliegende Erfindung vermeidet den Eindrück- bzw. Bördelvorgang und in der Tat auch jede Metallbearbeitungsmaßnahme, nachdem der Mutternkörper selbst ausgebildet worden ist. Mit der vorliegenden Erfindung kann der Mutternkörper also auf jede gewünschte Härte und damit Festigkeit hin behandelt werden, so daß es möglich wird, eine Mutter mit besserem Verhältnis Festigkeit zu Gewicht zu erreichen als es die Sauer-Mutter aufweist.

Mit der vorliegenden Erfindung kann man für eine gegebene Gewindegröße eine kleinere und leichtere Mutter oder auch eine festere Mutter einsetzen - beides von Nutzen für den Endverbraucher.

Indem sie den Eindrückvorgang eliminiert, umgeht die vorliegende Erfindung auch die Notwendigkeit für den Eindrückflansch und es lassen sich bei gleicher Gesamthöhe der Mutter mehr lasttragende Gewindegänge in die Mutter einbauen.

Die US-PS 3 316 338 vom 25. 4. 1967 offenbart ebenfalls eine selbstsichernde Mutter des "Prevailing-Torque-Typs (nach dem Erfinder im folgenden als 'Rieke-Mutter' bezeichnet), bei der ein Mutternkörper aus Metall mit Innengewinde mit einer axial verlaufenden ringförmigen Aussparung an einem Ende des Muttern-

809839/1052

gewindes versehen ist. Eine Ringnut ist in diese Aussparung zu einer doppelt unterschnittenen Konfiguration eingebracht. Die radiale Mutternfläche, die an die Aussparung angrenzt, ist gerändelt, damit sie ein Sicherungselement besser greifen kann. Ein Bolzen mit einem Gewinde und einem glatten Schaftteil entsprechend dem Kerndurchmesser des Mutterngewindes wird in das Mutterngewinde eingeschraubt, wobei der glatte Schaftteil sich mit der Aussparung ausrichtet. Diese Anordnung wird dann in Kunststoffpulver getaucht, so daß die Aussparung sich mit dem Pulver füllt und dieses auch am Bolzenschaft entlang emporsteigt. Danach wird die Bolzen-Mutter-Anordnung zusammen mit dem Pulver auf eine Heizplatte aufgesetzt, um einen Schmelzvorgang durchzuführen, indem die Anordnung auf die Schmelztemperatur des Pulvers erwärmt wird. Das Pulver verschmilzt dabei zu einer einheitlichen Masse, die nach dem Abkühlen und Verfestigen angeblich fest am Mutternkörper haftet. Nach dem Abkühlen wird der Bolzen aus der Mutter so ausgeschraubt, daß der Schaft das Mutterngewinde durchläuft. Das abgekühlte Kunststoffmaterial, das sich über die Flächen des Mutternkörpers erstreckt, soll dabei mit der Mutter eine Einheit bilden.

Der Mutternkörper der Rieke-Mutter ist komplex und daher in der Herstellung teuer - insbesondere infolge der Notwendigkeit, die doppelt unterschnittene Nut in die Aussparung einzuschneiden. Weiterhin ist die Radialabmessung der Aussparung sehr groß, so daß sich ein Sicherungselement ergibt, bei dem das Verhältnis der axialen Länge zur radialen Dicke anscheinend nicht größer

8Q9839/1052

als Eins ist, d.h. in der gleichen Größenordnung wie das Verhältnis der axialen Län^e zur radialen -uicke des vorgeformten Kragens der Sauer-Mutter.

Bei dem offenbarten Verfahren zur Herstellung der Rieke-Mutter ist es nicht möglich zu verhindern, daß das Kunststoff-Sicherungselement weit über die angrenzende Stirn des Mutternkörpers hinaus vorsteht. Des weiteren ist ein solches Verfahren für die Massenproduktion ungeeignet.

Die US-PS 3 975 787 vom 24.8.1976 offenbart eine selbstsichernde Schraube des Prevailing-Torque-Typs (im folgenden nach dem Erfinder 'Newnom-Schraube' genannt) mit einem Standard Mutternkörper aus Metall und einem in Umfangsrichtung ununterbrochenen Innengewinde. Die Selbstsicherung ergibt sich aus einem ringförmigen Kunststoffauftrag mit einer Ausdehnung von mehr als 180° in Umfangsrichtung, der am Mutterngewinde haftet. Die Newnom-Mutter ist zufriedenstellend für Anwendungsfälle, bei denen die hohe Leistungsfähigkeit der Sauer-Mutter nicht erforderlich ist. Die Newnom-Mutter wird nach einem Verfahren hergestellt, bei dem der Mutternkörper mit einer Stirnfläche auf einen Stift aufgesetzt wird, der einen sich verjüngenden Teil aufweist, der mit dem in Umfangsrichtung ununterbrochenen Gewinde zusammen einen Innenraum bildet, in den das Kunststoffpulver eingefüllt wird. Der Mutternkörper wird dann erwärmt, um das Pulver zu schmelzen.

$09839/1052

Es ist daher ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung, eine selbstichernde Mutter des "Prevailing-Torque"-Typs anzugeben, die sich wesentlich billiger herstellen läßt als die Sauer-hutter und in allen wesentlichen Leistungskriterxen mindestens ebenso gut ist wie diese.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine solche selbstsichernde Mutter anzugeben, deren Mutternkörper mit einem in Umfangsrichtung ununterbrochenen Innengewinde, einer Aussparung über dem Gewinde sowie einem Sicherungselement aus thermoplastischem Werkstoff- in der Aussparung versehen ist, das an deren Wandung fest haftet.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine selbstsichernde Kutter der angegebenen Art zu schaffen, die nicht·den Abmessungseinschränkungen der Sauer- bzw. der Rieke-Kutter unterliegt.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer selbstsichernden Mutter der angergebenen Art anzugeben, das einfach und billig, aber dennoch zuverlässig ist und sich leicht der Massenproduktion anpassen läßt.

Zusätzliche Ziele sind die Schaffung eines Stiftes zur Durchführung des Verfahrens sowie eines Mutternkörpers als Teil der selbstsichernden Mutter, der sich durch Kaltverformung billiger

Ö09839/10S2

herstellen läßt als der Körper der Sauer-Mutter.

In ihrem Vorrichtungsaspekt handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine selbstsichernde Mutter des "Prevailing-Torque"-Typs mit einem einteiligen Mutternkörper aus Metall und einem in Radialrichtung dünnen Sicherungselement aus thermoplastischem Werkstoff, in das ein Gewinde eingedrückt werden kann.

Der Mutternkörper hat ein erstes und ein zweites Ende, die einander gegenüberliegen, und enthält ein Innengewinde mit vorbestimmter Steigung, Nenngewindehöhe und Profiltiefe H, das zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Körpers verläuft. Das Gewinde selbst hat in Axialrichtung ein erstes Ende am ersten Ende des Körpers, in das ein passendes Element mit Außengewinde eingeführt werden kann.

Der Mu"cternkörper weist weiterhin eine Aussparung auf, die vom zweiten Ende des Körpers zum Gewinde hin verläuft. Diese Aussparung hat eine Innenfläche, die in den dargestellten Ausführungsbeispielen zylindrisch ist. Die Innenfläche ist der Gewindeachse zugewandt und hat zu dieser einen Abstand, der größer ist als der halbe Spitzendurchmesser des (Bolzen-) Gewindes. In den dargestellten Ausführungsformen ist dieser letzterwähnte Abstand nicht größer als etwa 105 % des halben Spitzengewindedurchmessers .

B09839/10S2

Das Selbstsicherungselement sitzt in der Aussparung und hat eine Außenfläche, die mit der Innenfläche der Aussparung verklebt ist, sowie eine Innenfläche, die der Gewindeachse zugewandt ist und zu dieser einen Abstand von weniger als dem halben Spitzendurchmesser hat; in den dargestellten Ausführungsformen ist dieser Abstand geringfügig kleiner als der halbe Spitzendurchmesser des Innengewindes.

Vorzugsweise liegt das vom Gewinde entfernte axiale Ende des Sicherungselements in Axialrichtung im wesentlichen bündig mit dem zv/eiten Ende des Mutternkörpers,so daß das Sicherungselement nicht über das zweite Ende des Mutternkörpers - bzw. umgekehrt - hinaussteht.

Weiterhin ist in den dargestellten Ausführungsformen die Innenfläche der Aussparung und sind auch die Außen- und Innenflächen des Sciherungselementes zylindrisch, so daß letzteres in Form einer dünnwandigen Buchse bzw. Hülse vorliegt.

Die axiale Länge der Sicherungshülse ist größer als die doppelte Ganghöhe des Gewindes, wahrend das Verhältnis der axialen Länge der Sicherungshülse zur radialen Dicke mindestens 2,5 beträgt. In den dargestellten Ausführungsformen ist dieses Verhältnis gleich 3,4- oder größer.

Die radiale Dicke der Sicherungshülse ist gering, d.h. nicht größer als die Tiefe H des Gewindes.

809839/1052

Im Abschnitt 6.13 des HMiDBOOK H28 (1969) SCREW-THREAD STANDARDS I¹OR FEDERAL SERVICES vom März 1970 des National Bureau of Standards (SD Catalog No. 013.11:28) ist die Gewindetiefe H wie folgt definiert (in Übersetzung):"Die Gewindetiefe eines Gewindes, d.h. die Höhe eines spitzen V-förmigen Gewindeganges, ist die radial gemessene Entfernung zwischen dem Spitzen- und dem Wurzelzylinder bzw. -kegel.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird mit Hilfe eines Stiftes ausgeführt. Dieser Stift hat eine Auflagefläche für den Mutternkörper mit größerer Querabmessung als das Gewinde, einen zylindrischen Verschlußteil, dessen Durchmesser gerade klein genug ist, um in das Mutterngewinde hineinzupassen, einen einen zylindrischen Hohlraum bildenden Teil, der koaxial mit dem Abschlußteil verläuft und einen kleineren Durchmesser hat als dieser, und eine ringförmige Abschlußschulter, die allgemein in die gleiche Sichtung gewandt ist wie die Auflagefläche für den Mutternkörper und in die zylindrischen Teile übergeht.

Bei der Ausführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung wird der Mutternkörper zunächst mit dem ersten Ende auf den Stift ausgesetzt, bis das erste Ende auf der Auflagefläche aufliegt, der Abschlußteil sich im Gewinde und der einen Hohlraum bildende Teil sich in der Aussparung befinden, um mit dieser gemeinsam am zweiten Ende des Mutternkörpers einen nach oben offenen Hohlraum auszubilden. Thermoplastisches Material in Form eines Pulvers wird in den Hohlraum gefüllt und dann er-

809839/1052

: - ⁵¹ - 281349Λ

wärmt, bis es vollständig geschmolzen ist und als einheitliche Masse die Innenfläche der Aussparung berührt und benetzt, aber radial auswärts von demjenigen Bereich beabstäridet ist, den der höhlraumbildende Teil des Stifts einnimmt. Danach kühlt man den HutternkÖrper ab, so daß das thermoplastische Material sich verfestigt und dadurch das gewünschte Sicherungselement bildet, das mit seiner Außenfläche auf der Innenfläche der Aussparung im hutternkörper fest haftet Und dessen Innenflächeder Gewindeachse zugewandt ist und von dieser einen Abstand von weniger als dem halben Spitzendurchmesser (Bolzen) einhält. Zu einem geeigneten Zeitpunkt nach dem Schmelzbeginn des Pulvers hebt man den Mutternkörper vom Stift entgegengesetzt der Aufsetz— richtung wieder ab..

Insbesondere erfolgt das Einfüllen des Pulvers, indem man Pulver in den Hohlraum schüttet, bis es diesen vollständig ausfüllt. Während des Einfüll ens des Pulvers sammelt sich ein . .. Pulverüberschuß auf dem zweiten Ende des Mutternkörpers; man entfernt ihn vor dem Erwärmen.

Das Erwärmen erfolgt, indem man die Anordnung aus Mutternkörper und Stift zwischen zwei Induktionsheizspulen hindurchschickt, so daß zuerst das sich an der Innenfläche der Aussparung befindliche Pulver schmilzt und der Schmelzvorgang sich dann radial einwärts zur Gewindeachse hin fortsetzt.

809839/10

Die Erfindung soll nun unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine selbstsichernde Schraube nach der US-PS 2 450 694 (Sauer);

Fig. 2 ist eine Draufsicht einer ersten Mutter nach der vorliegenden Erfindung mit einem Mutternkörper und einer Sicherungshülse;

Fig. 3 ist ein Schnitt auf der Linie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 ist eine Draufsicht einer zweiten Mutter nach der vorliegenden Erfindung mit einem Mutternkörper und einer Sicherungshülse;

Fig. 5 ist ein Schnitt auf der Linie 5-5 <ier Fig. 4;

Fig. 6 zeigt vergrößert einen Teilschnitt eines Mutternkörpers nach Fig. 2 und 3 sowie den in die Mutter eingesetzten Dorn und thermoplastisches Pulver, das den Hohlraum zwischen Mutternkörper und Dorn ausfüllt;

Fig. 7 ist eine der Fig. 6 ähnliche Darstellung, zeigt jedoch die fertige Mutter der Fig. 2 und 3 sowie den Zusammenhang zwischen den Abmessungen des Mutternkörpers, der Hülse und des Doms;

Fig. 8 bis 11 sind Ansichten, die im Axialschnitt den Mutternkörper der Fig. 2, 3, 6 und 7 und weiterhin als Seiten-

809839/1062

riß den Dorn der S¹Ig. 6, 7 zeigen, wobei diese Darstellungen eine Schrittfolge aus der Herstellung der lViutter der Fig. 2 und 3 zeigen;

Fig. 12 ist eine der Fig. 6 ähnliche Darstellung, zeigt jedoch einen modifizierten Mutternkorper sowie einen modifizierten Dorn;

Fig. 13 ist eine der Fig. 7 ähnliche Darstellung, zeigt jedoch eine erste modifizierte vollständige Mutter, die aus dem Kutternkörper der Fig. 12 mit Hilfe des Doms der Fig. 12 hergestellt werden kann, sowie für diese erste modifizierte vollständige Mutter die Abmessungszusamraenhänge zwischen der Hülse, dem Mutternkorper und dem Dorn; und

Fig. 14 ist eine der Fig. 13 ähnliche Darstellung, die eine zweite modifizierte vollständige Mutter zeigt, die sich aus dem Mutternkorper der Fig. 12 mit Hilfe des Doms der Fig. 12 herstellen läßt, sowie für die zweite vollständige Mutter die Abmessungszusammenhänge zwischen Hülse, Mutternkorper und Stift.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Mutter 12 nach dem Stand der Technik (US-PS 2 450 694 - Sauer), der gegenüber der vorliegenden Erfindung eine Verbesserung darstellt. Die Mutter 12 ist eine "Prevailing-'I^lorgue"-Mutter mit einem einteiligen Mutternkorper aus Metall, durch den eine Gewindebohrung 16 verläuft. In

B0Ö839/1052"

ein erstes Ende 18 der Mutter 12 und des Bohrungsteils 16 kann ein passendes Element mit Außengewinde (nicht gezeigt) eingeführt werden. An einem zweiten Ende 20 des Gewindebohrungsteils 16 befindet sich eine ringförmige Aussparung 22, die teilweise von einem in Umfangsrichtung kontinuierlichen Flanschteil 24 gebildet wird, der axial vom ersten Ende 18 absteht und eine zylindrische Fläche 26 aufweist, die koaxial mit der Achse des Gewindebohrungsteils 6 verläuft und dieser zugewandt ist. Der Mutternkörper 14 weist weiterhin eine ringförmige Senkschulter 27 auf, die vom Ende 18 weggewandt verläuft und die Fläche 26 und das zweite Ende 20 des Gewindeteils 16 miteinander verbindet.

Die Mutter 12 nach dem Stand der Technik weist weiterhin einen (beispielsweise spritzgeformten) Sicherungskragen 28 aus Nylon auf, der in der Aussparung 22 mechanisch festgehalten wird. Der Flanschteil 24 ist dazu auf die obere Fläche 30 des Kragens 28 umgebördelt, um diesen in der Aussparung 22 festzuhalten und seine Drehung gegenüber dem Körper 14 zu verhindern. Der Widerstand des Kragens 28 gegen ein Drehen kann unterstützt werden, indem man den auf dem Kragen 28 befindlichen Teil des Flansches 24 an vorbestimmten Stellen - beispielsweise bei 32 - eindrückt. Der Kragen 28 hat eine zylindrische Innenfläche 34, die mit der Achse des Gewindebohrungsteils 16 koaxial und dieser zugewandt verläuft und die einen Durchmesser hat, der etwas geringer als der Spitzendurchmesser (Bolzen) ist, so daß bei kontinuierlichem Eindrehen des Außengewindeelements dieses nach dem Durchlaufen des Gewindebohrungsteils 16 auf die zylindrische Fläche 34 des

809839/1052

Kragens 28 trifft, sieh in diesen eindrückt und die gewünschte Selbstsicherung bewirkt, wie insgesamt bekannt. Da der Kragen vorgeformt ist, weist er am axialen Ende der Fläche 34, die an den Gewindebohrungsteil 16 angrenzt, meistens eine scharfe Kante auf.

Die Fig. 2, 3,7 und 11 zeigen eine erste bevorzugte Kutter 36 nach der vorliegenden Erfindung. Die Mutter 36 weist einen "-.-". einteiligen Mutternkörper 38 aus Metall mit einem ersten Ende 40, das der Mutter 36 die Aufspannfläche zum Werkstück erteilt, sowie einem dem ersten Ende 40 gegenüberliegenden und zu diesem parallelen zweiten Ende 42 auf. Der Körper 38 ist gleichermaßen in den Fig. 6, 8, 9 und 10 gezeigt. - ν

Der Körper 38 weist ein in Umfangsrichtung ununterbrochenes Innengewinde 44 mit vorbestimmtem Spitzen- und Wurzeldurchmesser auf, das zwischen den Enden 40, 42 verläuft. Die Achse des Gewindes 44 verläuft rechtwinklig zu den Enden 40, 42 und ein axiales Ende des Gewindes 44 grenzt an das Ende 40 des Körpers 38 an, so daß dort ein passendes Außengewindeelement eingeführt werden kann. .

Der Körper 38 weist weiterhin eine ringförmige Senkschulter 46, die aie Achse des Gewindes 44 umgbit und von der Fläche 40 am anderen Ende des Gewindes 44 weggewandt ist, und eine Aussparung 48 auf, die axial vom zweiten Ende 42 des Körpers 38 zum Gewinde 44 hin vorsteht und zum Ende 42- und zum Gewinde 44 hin

809839/1052

offen ist. Die Aussparung 48 weist eine in Umfangs- und Axialrichtuna kontinuierliche zylindrische Fläche 50 auf, die koaxial mit dem Gewinde 44 verläuft und von der Gewindeachse einen größeren Abstand hat als der halbe Spitzendurchmesser. Die Fläche 50 hat eine vorbestimmte axiale Länge und verbindet das zweite Ende 42 des Körpers 38 mit der Schulter 46.

Die Mutter 36 weist weiterhin eine dünnwandige Sicherungsbuchse bzw. -hülse 52 aus einem thermoplastischen Material wie Nylon auf, in die ein Gewinde sich eindrücken kann, die in der Aussparung 48 sitzt und deren in Umfangsrichtung kontinuierliche Außenfläche ^A- mit der Fläche 50 über im wesentlichen deren gesamte axiale und Umfangsausdehnung aufgeklebt ist. Die Buchse bzw. Hülse 52 weist weiterhin eine in Umfangsrichtung kontinuierliche Fläche 56 auf, die im wesentlichen koaxial mit der Gewindeachse und dieser zugewandt verläuft und von dieser einen Abstand von weniger als dem halben Spitzendurchmesser (Bolzen) einhält. Das axiale Ende der Hülse 56 am Gewinde 44 kann zu einer Glockenmündung auswärts leicht aufgeweitet sein wie bei 58 (vergl. insbesondere die Fig. 7)» um das Einführen eines passenden Außengewindeelements in die Hülse 52 zu erleichtern.

Der Kutternkörper 38 ist auch mit Außensechskantflächen 60 zum Ansetzen eines Schlüssels versehen, die von der Gewindeachse gleichbeabstandet sind und axial über einen wesentlichen Teil der axialen Länge des Körpers 38 verlaufen. Die Flächen 60 bilden einen Schlüsselsechskant vorbestimmter Normschlüssel-

809839/1052

weite.

Der Körper 38 weist weiterhin eine konische Außenfläche 62 auf, die koaxial mit dem Gewinde 44- verläuft und das Ende 42 mit dem Sechskantflachen 60 verbindet, so daß das Ende 4-0 vom Ende 4-2 durch Betrachten unterschieden werden kann und die Mutter sich in automatisierten Zufuhranlagen einwandfrei ausrichten läßt.

Nach dem im folgenden beschriebenen Verfahren sind Muttern 36 der US-Normgewindegröße 5/8-18 hergestellt und erfolgreich geprüft worden.

Pur alle diese Muttern 36 der US-Normgewindegröße 5/8-18 gelten folgende Parameter:

Tabelle 1 Muttern 36 - Gewindegröße 5/8-18

Gesamthöhe der Mutter (Abstand der Flächen 40 und 4-2): 19,30 mm (0,760 in.);

Mutternhöhe (Fläche 4-0 bis Fläche 42): 15,39 mm (0,606 in.);

Höhe der Fläche 50 und axiale Länge der Hülse 52: 3»91 mm (0,154· in.); . j

Durchmesser der Fläche 50: 16,28 bis 16,46 mm (0,641 bis j

i 0,648 in.); j

809839/1052

Durchmesser der Hülsenfläche 56: 14,15 - 14,45 mm (0,557 0,569 in.);

Radiale Dicke der Hülse 52: 0,91 - 1,17 mm (0,036 - 0,046 in.);

Wurzeldurchmesser des Gewindes 44 (Bolzen): 13,13 - 14,71 mm (0,571 - 0,579 in.);

Spxtzendurchmesser des Gewindes 44 (Bolzen): 15,88 minimum (0,625 in.);

Senkschulter 46: eingeschlossener Winkel 170 ;

Schlüsselweite (Abstand zweier diametraler Flächen 60): 23,57 - 23,88 mm (0,928 - 0,940 in.);

Gewicht pro 100 Stück: 4,313 kg (9,5 lbs.);

Zum Vergleich gelten die folgenden Parameter für eine herkömmliche 5/8-18-Mutter 12 mit Schlüsselsechskant:

Tabelle 2 Mutter 12 (St. d. Technik) - Gewinde 5/8-18

Gesamthöhe der Mutter: 19,05 mm (0,750 in.); Mutterhöhe (Ende 18 bis Fläche 26): 15,14 mm (0,596 in.); Durchmesser der Fläche 26: 21,03 mm (0,828 in.);

Durchmesser der Fläche 34: 14,02 mm (0,552 in.); meistens gleich dem Spxtzendurchmesser des Gewindes;

Spxtzendurchmesser des Gewindes (Bolzen): 14,-50 - 14,71 mm . (0,571 - 0,579 in.);

809839/1052

Würzeldurchmesser des Gewindes (Bolzen): 15,88 mm (0,625 in.); Senkschulter 27: aufgespannter Winkel 170°; Schlüsselweite: 23,57 - 23*88 mm (0,928 - 0,940 in.); Gewicht pro IQO Stück: 4-,04-1 kg. .

Bei der Herstellung der Mutter 12 des Standes der Technik wird dieses "beim Auf bördeln des Flansches 24 auf die obere fläche des Kragens 28 leicht verformt. Während des Zusammensetzens mit dem Körper 14 liegen die zylindrischen Innen- und-Außenflächen und die koaxialen oberen und die unteren ebenen parallelen Flächen rechtwinklig zur oberen und unteren Fläche. Die Ausgangsabmessungen des Kragens 28 für die Mutter 12 (5/8-18-Gewinde) des Standes der Technik sind wie folgt:

■-■· Tabelle 3 "

Kragen 28 (St.d.T.) für Mutter 12 (3/8-18-Gewinde)

Durchmesser der Innenfläche (wird zur Fläche 34): 14,81 14,96; ■■-.■■-.■■-..' '

Durchmesser der Außenfläche (liegt a. d.. Fläche 26 an): 20,65 20,7-5; \ :

Radiale Dicke: 2,84 - 2,97 mm (0,112 - 0,117 in.); Abstand von oberer zu unterer Stirnfläche:.3,43 - 3,68 mm (O_r435 -0,145 in.) : .

809 8 39/1052

_ 40 -

2813m

Die S"ig. 4- und 5 zeigen eine zweite bevorzugte Mutter 66 nach der vorliegenden Erfindung. Die Mutter 66 nutzt den Umstand aus, daß die vorliegende Erfindung keine Verformung von Metall nach dem Einsetzen des Sicherungselements erfordert, wie unten ausführlich erläutert.

Die Mutter 66 weist einen einteiligen Mutternkörper 68 aus Metall mit einem ersten Ende 70 auf, an dem ein zylindrischer Außenflansch 71 die Mutter 66 mit einer Aufsetzfläche zum Werkstück versieht, während ein zweites Ende 72 dem ersten Ende 70 gegenüber und parallel zu ihm angeordnet ist. Der Plansch 7"! ist in Axialrichtung sehr dünn.

Der Körper 68 weist weiterhin ein in Umfangsrichtung ununterbrochenes Innengewinde 7^- mit vorbestimmten Spitzen- und Wurzeldurchmesser auf, das zwischen den Enden 70, 72 verläuft. Die Achse des Gewindes 7^- verläuft rechtwinklig zu den Enden 70, 72. Ein axiales Ende des Gewindes 74 liegt am Ende 70 des Körpers 60, so daß ein passendes Außengewxndeelement in es eingeführt werden kann.

Der Körper 68 weist weiterhin eine ringförmige Senkschulter 76» die die Achse des Gewindes 74- umgibt und von der Fläche 70 am anderen Ende des Gewindes 7^- abgewandt liegt, und eine Aussparung 78 auf, die axial vom zweiten Ende 72 des Körpers 68 zum Gewinde 74· verläuft und zum Ende 42 und zum Gewinde 74 hin offen ist. Die Aussparung 78 hat eine in Umfangsrichtung und

809839/1052

axial ununterbrochene zylindrische Innenfläche 60, die koaxial uiit dem Gewinde 74 und von dessen Achse in einem Abstand von
mehr als dem halben Wurzeldurchmesser des (Bolzen-) Gewindes beabstandet verläuft. Die Fläche 80 het eine vorbestimmte axiale Ausdehnung und verbindet das zweite Ende 72 des Körpers 68 mit der Schulter 76.

Die Mutter 66 weist weiterhin eine dünnwandige selbstsichernde Büchse oder Hülse 82 aus einem thermoplastischen Werkstoff wie Nylon auf, in die ein Gewinde sich eindrücken kann und die eine in Umfangsrichtung durchgehende Außenfläche 84 aufweist, die
auf die Fläche 80 über im wesentlichen deren gesamte axiale
und Umfangsausdehnung aufgeklebt ist. Die Hülse 82 hat weiterhin eine in Umfangsrichtung durchgehende Innenfläche 86, die im wesentlichen koaxial mit der Gewindeachse dieser zugewandt und in einer Entfernung von weniger als dem halben Spitzendurchmesser des (Bolzen-) Gewindes beabstandet ist. Das axiale Ende der Hülsenfläche 86 am Gewinde 74- kann leicht zu einer Glockenmündung aufgeweitet sein (vergl. bei 58 in Fig. 7 für die
Hülse 52), um das Einführen eines passgenden Außengewindeelements zu erleichtern.

Der Hutternicörper 68 ist weiterhin mit Sechskant-Außenflächen
90 versehen, die äquidistant zur Gewindeachse liegen und axial über einen wesentlichen Teil der axialen Länge des Körpers 68
verlaufen. Die Ansatzflächen 50 bis 90 bilden einen Schlüsselsechskant vorbestimmter Standardschlüsselweite, die jedoch klei-

809839/1052

/Ip

ner als die des Mutternkörpers 38 ist.

VJeiterhin weist der Körper 68 eine konische Außenfläche 92 auf, die koaxial mit dem Gewinde 7^- verläuft und das Ende 72 mit dem Schlüsselsechskant 90 verbindet. Diese Fläche bietet eine Sichtbestimmung der Fläche 70 im Unterschied zum Ende 72 und weiterhin ein Mittel, um die Mutter in einer automatisierten Zufuhreinrichtung einwandfrei auszurichten.

Nach dem oben beschriebenen Verfahren wurden Muttern 66 mit Standardgewinde 5/8-18 hergestellt und erfolgreich getestet.

Die folgenden Parameter gelten für diese Muttern 66 mit 5/8-18-Gewinde:

Tabelle 4 Mutter 66 mit 5/8-18-Gewinde

Gesamthöhe der Mutter (Abstand der Fläche 70 zur Fläche 72): 17,40 mm (0,685 in.);

Mutternhöhe (Abstand der Fläche 70 zur Fläche 80): 13,4-9 mm (0,531 in.);

Höhe der Fläche 80 und axiale Län^e der Hülse 82: 3»91 mm;

Durchmesser der Mutternfläche 80: 16,28 - 16,46 mm (0,641 0,648 in.);

£09839/1052 original inspected

Durchmesser der Hülsenfläche 86: 14,15 - 1^»*5 mm (0,557 -

0,569 in.); :■ "

Radiale Dicke der Hülse 82: 0,91 Ms 1,1? mm (0,036 - 0,046 in.);

Wurzeldurchmesser des Gewindes (Bolzen) 74: 14,50 - 14,71 mm (0,571 > 0,579.in,.)·, '

Spitzendurchmesser des Gewindes (Bolzen) 74-: min. 15,88 mm (0,625 in.); "■:.. .

Senkschulter 76"· aufgespannter Winkel 170 ; .

Schlüsselweite (Abmessung diametral über Ansatzflächen 90): 21,97 - 22,28 mm (0,865 - 0,877 in*); -

Auüendurchmesser des Flansches 71'· 26,59 mm (1,047 in.); Gewicht pro 100 Stück: 3,223 kg (7,1 lbs.).

Wie ersichtlich, erreicht die Mutter 66 mit 5/8-18-Gewinde eine Gewichtseinsparung von etwa 20 °/o gegenüber der Mutter mit 5/8-18-Gewinde nach dem Stand der Technik. Diese Gewichtsersparnis wird ermöglicht durch den umstand, daß bei der vorliegenden Erfindung ηach dem Einsatzen des Sicherungselementes in den Hutternkörper keine hetallverformung stattfindet, so daß der Hutternkörper wärmebehandelt werden kann, um seine Festigkeit zu erhöhen und seine Größe zu verringern, indem primär ein Kleinerer, aber noch normalgroßer Schlüsselsechskant verwendet wird.

&Q:8839/10.B2

Läßt man die Festigkeit außer Betracht, macht die vorliegende Erfindung immer noch erhebliche Gewichtseinsparungen möglich (geringere Abmessungen des Schlüsselsechskants). Bei der Mutter 12 mit 5/8-18-Gewinde nach dem Stand der Technik erfordern der Durchmesser der Fläche 26 mit 21,03 mm (0,828 in.) einen Außendurchmesser des ü'lanschteils 24 von 22,66 mm (0,892 in.); diese letztere Abmessung muß kleiner sein als die Ausdehnung über die Schlüsselansatzflächen des Schlüsselsechskants. Es wäre also nicht möglich, bei einer Mutter 12 mit Gewinde 5/8-18 nach dem Stand der Technik die Schlüsselweite von 21,97 - 22,28 mm (0,865 - 0,877) in.) der 5/8-18-Mutter 66 nach der vorliegenden Erfindung zu verwenden, was bei letzterer infolge der geringen radialen Dicke der Hülse 52 möglich ist.

Die vorliegende Erfindung hat also die geometrischen Einschränkungen der Ausdehnung des Schlüsselsechskants überwunden. Was die Geometrie bei der vorliegenden Erfindung anbetrifft, ist lediglich erforderlich, daß die Diagonalentfernung zwischen zwei Ansatzflächen des Schlüsselsechskants größer als der Durchmesser der Fläche 50 oder 80 ist.

5/8-18-Muttern 12 nach dem Stand der Technik sowie Muttern 36 mit dem gleichen Gewinde, die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt worden waren, wurden auf Momenterhalt nach der Prüfnorm "Military Specification KIL-N-25027" geprüft. Beide bestanden die Prüfung mit im wesentlichen gleichwertigen Ergebnissen, wobei die Zahlenwerte in Inch.Pound (χ 11,5·10~-^ m.kg)

809839/1052

angegeben sind.

Tabelle 6

	I4omentenprüf ung	1. At	Moment	7. Ab	Technik	15- Ab
	5/8-18-Mutter 12 n.d. Stand d.	110	) 7. An	120		120
		100	100	130	15- An	95
robe	1. An	100	120	60	100	60
1	100	14-0	60	135	95	100
2	95	140	140	145	60	110
3	120		150	5/8-18-Kutter 36	100
4	150			115
5	120

Probe

1.An 1. Ab

Moment

7. An

7. Ab 15. An

15. Ab

140	160	120	140	60	75
1OC	140	100	140	90	110
150	150	110	120	50	60
135	115	95	100	45	44
120	120	.110	130	110	90
120	140	100	115	70	70
120	120	140	140		75

809839/1052

Die MIL-N-25027-Prüfnorm fordert für gedes An-fcoment (¹Cntorque¹) maximal 3,45 m.kg (300 in.-lbs.) und für jedes Abhoment ('Off-torque') ein hinimum von 0,368 m.kg (32 in.-lbs.).

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung soll nun an der Herstellung der kutter 36 beschrieben werden. Allgemein gesagt, verwendet das Verfahren ein Pulver aus thermoplastischem Werkstoff wie i'iylon, das in den Raum innerhalb der Fläche 50 des hutternKörpers 3Ö eingebracht wird; diesen erwärmt man dann, um das Pulver zu schmelzen. Beim Kühlen verfestigt sich das thermoplastische Material zu der gewünschten Hülse 52, die fest an der Fläche 50 haftet.

Insbesondere sind die Schritte des Verfahrens in den Fig. 6 bis 11 gezeigt. Das Verfahren wird mit Hilfe eines Dorns 100 durchgeführt. Der Dorn ist aus einem Werkstoff, an dem das geschmolzene thermoplastische Material nicht haftet. Beispiele für geeignete Dornwerkstoffe sind die Fluoroplastharze wie Teflon.

Der Dorn 100 hat einen unteren zylindrischen Teil 102 mit vorbestimmtem Durchmesser, einen zwischenliegenden bzw. Verschlußteil 106 mit kleinerem Durchmesser als der untere Teil 102 und einen oberen, einen Hohlraum bildenden 'feil 110 mit kleinerem Durchmesser als der Zwischenteil 108. Der obere zylindrische ¹Jeil 110 hat an dem vom Teil 102 entfernt liegenden axialen Ende eine abgerundete Spitze 112.

809839/1052

Die Teile 102, 106 und IiO sind koaxial miteinander. Die Seile 10?., : 106 werden von einer ebenen Ririgschulter bzw. Auflageflache 104 für den Hutternkörper miteinander verbunden,"die rechtwinklig zur.Achse des Dorns 100 verläuft, während die. Teile 106, 110 mit einer ebenen Ringschulter bzw* Verschlußflache 108 verbunden sind, die ebenfalls r echtwinklig zur Achse des Dorns verläuft. Der Übergang vom Teil 106 zur Verschlußflache 108 ist abrupt, damit eine scharfe Ecke zwischen ihnen entsteht.

Die Abmessungen des Dorns 100, der bei der Herstellung von Muttern $6 mit 5/8-18-Gewinde eingesetzt wurde, sind wie folgt:

Tabelle 7 Dorn 100 für Mutter 56 mit 5/8-18-Gewinde

:Durchmesser des Unterteils 102 und Außendurchmesser der Auflagefläche 104: 20,62 mm (0,812 in.);

Durchmesser des Zwischenteils 106 und Außendurchmesser der Verschlußfläche 108: 14,27 mm (0,562 in.);

Durchmesser des Oberteils 110: 12,12 - 12,27 mm (0,477 0,483 in.); ',;■''

Axiale Länge des Zwischenteils 106: 15,14 mm (0,596 in.); Axiale Länge des Oberteils 110: 4,93 mm (0,194 in.); Gemeinsame Länge der Teile 106, 110: 20,07 mm (0,790 in.);

Ö09 839/1Ö52

1 3494

Rundungsradius bei 112: 1,52 mm (0,060 in.).

Der frutternkörper 38 wird auf den Born 100 gesetzt, dessen Achse vertikal steht, bis das Ende 40 auf der Tragfläche 104 aufliegt und die Achse des Gewindes 44 im wesentlichen in die Achse des Doms 100 fällt. Bei so mit dem Dorn 100 zusammengesetztem Körper 3ö ergibt sich folgender Zusammenhang: Der Zwischenteil 106 liegt innerhalb des Gewindes 44 bei einem radialen Spiel von etwa 0,1 bis 0,2 mm (0,004 bis 0,008 in.) zwischen Teil 106 und Gewinde 44; die Verschlußfläche 108 liegt in einer Ebene etwa C,25 mm (0,01 in.) unter der Ebene der Fläche 50 am Gewinde 44; das axiale Ende des Dorns 100 vom Teil 102 entfernt liegende liegt in einer Ebene etwa 0,76 πιπί (0,030 in.) über der Fläche 42.

Gemeinsam bilden der Mutternkörper 38 und der Dorn 100 einen Ringraum 114, der am Ende 42 des Körpers 38 offenliegt.

Insbesondere wird der Hohlraum 114 von der Fläche 50, dem oberen Ende des Gewindes 44 und der Schulter 46 des Mutternkörpers 38 und vom oberen zylindrischen Teil 110 sowie der Verschlußfläche 108 des Dorns 100 gebildet. Der Hohlraum 114 hat eine radiale Ausdehnung von etwa 2,03 - 2,13 mm (0,080 0,084 in.).

Bei mit dem Dorn 100 zusammengesetztem Körper, wie oben erläutert, werden diese Teile unter einem Pulverspeiserohr 116

Ö09Ö39/1052

(Fig. b) hindurchgeführt, das eine konstant fließende Strömung 11ö des xulvers aus dem thermoplastischen Werkstoff liefert, so daß sich das Pulver im Hohlraum 114 ablagert, bis er vollständig gefüllt ist. V/ährend dieses Füllvorgan^s kann sich ein Pulverüberschuß auf der Fläche 42 des Körpers 38 und auf der vorn Teil 102 abgewandten Stirnfläche 1GO des Dorns ansammeln. Die Verschlußfläche 108 verhindert, daß ein wesentlicher Pulveranteil unten aus dem Hohlraum 114 herausfällt.

Ldoses überschüssige Pulver wird entfernt, indem man die Anordnun des körpers. 38 auf dem Dorn 100 unter eine Haube 124 in Form eines umgedrehten Trichters führt uiid auf das hohlraumseitige Lnde der Anordnung einen Luftstoß 122 aufbläst, wie in Fig. 9 gezeigt.

Das .beseitigen des Pulverüberschusses kann man unterstützen, indem man das obere Ende der Anordnung aus Körper 38 und Dorn 100 mit. einem V/i sehe lement aus Filz (nicht gezeigt) abwischt, nachdem man das iulver eingebracht hat.(Fig. 8) und bevor man die Anordnung mit dem Luftstoß 122 abbläst.

Kach dem Entfernen des Pulverüberschusses liegt eine Situation vor, wie sie am besten in der Fig. 6 dargestellt ist, wobei Pulver den Hohlraum 114 vollständig ausfüllt, wie bei 120 gezeigt, und evtl. geringfügig zur Abrundung 112 des Dorns 100 hin ansteigt.

809839/1052

Sodann wird die Anordnung aus Körper 38 und Dorn 100 zwischen zwei parallelen Induktionsheizelementen 126 hindurchgeführt, die nahe am Körper 38 in axialer Nähe des oberen Teils 110 des Doms 100 liegen, wie in Fig. 10 gezeigt. Die Heizelemente erwärmen den Körper 38 auf eine Temperatur, die ausreicht, um das Pulver 120 zu schmelzen. Zuerst schmilzt dabei das an der Fläche 50 anliegende Pulver. Der Schmelzvorgang pflanzt sich von dort einwärts fort, bis das gesamte Pulver 120 geschmolzen ist. Nachdem das Pulver aus thermoplastischem haterial geschmolzen und wieder verfestigt wurde, ist das Volumen des verfestigten thermoplastischen haterials wesentlich geringer als das, das das Pulver vorher eingenommen hat. Es kann dabei grob angenommen werden, daß das verfestigte Material nur etwa das halbe Volumen des Pulvers einnimmt. Da das Schmelzen des Pulvers 120 von außen nach innen fortschreitet, zieht die Oberflächenspannung des geschmolzenen thermoplastischen Haterials an der Oberfläche 50 eine ausreichende henge des unmittelbar einwärts des bereits geschmolzenen liegenden Pulvers in die Schmelze hinein, und so weiter, bis das gesamte Pulver 120 geschmolzen ist und eine einheitliche hasse bildet, die die Fläche 50 berührt und benetzt, aber von Teil 110 des Doms 100 radial auswärts beabstandet liegt.

Beim nachfolgenden Abkühlen verfestigt sich das thermoplastische Material innerhalb der Fläche 50 und bildet dabei die gewünschte Sicherungshülse 52 aus, die fest an der Flache 50 haftet. Die Fig. 7 zeigt die abmessungsmäßigen· Zusammenhänge

609839/1052

- V ' 281349A

zwischen der Hülse 52 und dem Dorn 100. Es wird darauf verwiesen, .daß infolge der Oberflächenspannung der Pülverschmelze sich die axialen Enden der Hülsenfläche 56 geringfügig zu einer meniskusartigen kontur nach außen aufweiten.

An einem geeigneten Zeitpunkt nach dem Schmelzbeginn des Pulvers 120 nimmt man die Kutter 36 vom Dorn 100 ab-, wie in j?ig. 11 gezeigt.. .

Das dem Gewinde 44 entfernt liegende axiale Knde der Hülse 52 fällt in Axialrichtung mit dem Ende 42 des Mutternkörpers 38 zusammen, so daß die abrnessungsmäßigen Einschränkungen vermieden/sind, denen infolge des Bördelrandes der Kutter 12 nach dem Stand der Technik diese unterliegt.

Die Haftung der Hülse am Kutternkörper läßt sich durch Kiesstrahlen der Oberfläche 50 verbessern, die sich bis zur dreieinhalbfachen Oberflächengröße ergibt, indem man weiterhin einen Ghromat— oder einen Eisenphosphat-Umwandlungsbelag (0,4-3 0,097 mg/cm (40 - 90 mg/sq.ft.)) erzeugt, um Schutz gegen ein Eindringen von Wasser entlang der Klebelinie zwischen dem Kutternkörper 38 und der Hülse 52 zu schaffen, eine Grundierung (beispielsweise ein Epoxymaterial) auf die Oberfläche 50 aufbringt und/oder ein Hylonpulver verwendet, das die Grundierung bereits enthält. Ein Beispiel für letzteren Stoff ist das von der Sa. i'hermoclad Company, 4688 Iroquois Avenue, Erie, Pennsylvania 15511, V.St.A., unter der Bezeichnung DURALON JM

809839/1052

erhältliche Produkt. DURALON Jh ist ein Nylonpulver, das eine Grundierung enthält. Die Teilchengrößen verteilen sich etwa wie folgt:

5 /ό gröber als 80-mesh
45 % zwischen 80 und 200 mesh und 50 % feiner als 200 mesh.

Ein wichtiger Gesichtspunkt ist die Neigung des geschmolzenen thermoplastxschen Materials durchzuhängen, d.h. sich am Boden des Hohlraums 114 zu konzentrieren, bevor es sich hat verfestigen können. Wenn das Durchhängen schwerwiegend wird, erhält man ein nicht mehr zufriedenstellendes Produkt.

Es hat sich herausgestellt, daß man das Durchhangproblem umgehen kann, wenn man das Verhältnis der axialen Länge der Hülse 52 bzw. 82 zu deren radialer Dicke sehr groß macht. Insbesondere stellt sich das Durchhängen nicht mehr als Problem dar, wenn dieses Verhältnis mindestens etwa 2,5 beträgt. Für die 5/8-18-Muttern 36, 66, die wie oben angegeben bemessen sind, kann das Verhältnis zwischen etwa 3,4 und 4,3 schwanken.

Aus der angegebenen Abmessung des Kragens 28 der 5/8-18-Mutter 12 nach dem Stand der Technik ist zu ersehen, daß der Maximalwert des Verhältnisses der axialen Länge des Kragens 28 zu seiner radialen Dicke etwa 1,3 beträgt - ein Wert, der typisch für die Muttern 12 des Standes der Technik (alle Größen) ist.

809839/1052

"28Ί349Λ

Der Durchmesser der Hülsenfläche 56, 86 wird im wesentlichen vorbestimmt von der gewünschten Sicherungswirkung der Mutter, desgleichen die axiale Länge der Hülse 52, 82, die größenordnungsmäßig die Länge mehrerer Gewindegänge hat. Um das Verhältnis der axialen Länge der Hülse 52, 82 zu ihrer radialen Dicke so groß wie möglich zu machen, sollte der Durchmesser der Fläche 50 oder 80 so gering wie möglich gewählt werden, und zwar gerade groß genug, daß die Integrität der Klebung der Hülsenfläche 5^, 84- an der Mutternfläche 50, 80 nicht zerstört wird, wenn das Außengewinde eines komplementären Bolzenelements sich in die Hülse 52, 82 einschneidet.

Für die 5/8-18-Muttern 36, 66, die wie oben bemssen sind, beträgt der Durchmesser der Flächen 50» 80 103 % des Nennhauptdurchmessers des Gewindes. In anderen Muttern 36, 66 kann der Durchmesser 50, 80 bis zu 105 ⁰P des Nennhauptdurchmessers des Gewindes betragen.

Andere Verfahren, um das Durchhangproblem zu umgehen, sind das Aufnehmen eines thixotropen Mittels (beispielsweise Kieselerde oder Glimmerteilchen) in das thermoplastische Mittel, das Umdrehen der Flutter während des Kühlvorgangs und/oder ein beschleunigtes Abkühlen durch Abschrecken in einem Ölbad.

Der Ausdruck "thermoplastisches Material", wie er hier verwendet wird, soll daher auch Materialien umfassen, die solche Zusätze wie Grundierungen und thixotrope Mittel - enthalten.

8G9839/1052

Andere Modifikationen, die möglich sind, um den festen Sitz der Hülse zu verbessern, sind beispielsweise die Oberfläche 50 oder 80 elliptisch auszubilden (um für einen teilweisen G-ewindeeingriff entlang der kurzen Ellipsenachse zu sorgen oder nicht), die Fläche 50 oder 80 mit Gewindeabschnitten zu unterbrechen, die zum Mutternkörperende 42, 72 verlaufen, das Aufrauhen der Fläche 50, 80, indem man dort flache V/ellungen, Nuten oder dergleichen vorsieht, oder das Ausbilden der Fläche 50, 80 mit einer umgekehrten Verjüngung - wie beispielsweise indem man das Ende 42, 72 feststeckt ("staking"), während der hutternkörper 38, 68 geformt wird.

Um zu dem oben erläuterten Verfahren zurückzukehren: Es sind mehrere Sekunden erforderlich, damit das Pulver 120 vollständig schmilzt, nachdem die Anordnung aus dem Körper 38 und dem Dorn 100 durch die Heizelemente 126 läuft. Es hat sich herausgestellt, daß es möglich ist, den Körper 38 vom Dorn 100 jederzeit nach dem sicheren Schmelzbeginn, aber bevor der Schmelzvorgang beendet ist, abzunehmen, ohne das Endprodukt zu beeinträchtigen. Es ist ebensowenig erforderlich, daß der Körper 38 auf dem Dorn 100 verbleibt, bis das thermoplastische Material sich vollständig verfestigt hat. Daher brauchen die Teile einander körperlich nie so zugeordnet sein, wie die Fig. 7 es zeigt.

Einige Verwender von selbstsichernden Muttern des "Prevailing-Torque"-Typs stellen Bedingungen für diese auf, in denen die axiale Mutternlänge auf ein Maximum beschränktest und die

809839/1052

keinerlei -"".Spielraum für ein über das Mutterngewinde hinaus vorstehendes Sicherungselement verbleibt.

Eine wesentliche Verkleinerung der axialen Länge von Muttern nach der vorliegenden Erfindung läßt sich erzielen, wenn man die in den Fig. 12, 13 und 14- dargestellten Verfahrensweisen anwendet.

Die Pig. 13 und 14- zeigen eine erste und eine zweite modifizierte Mutter 128 bzw. 130 nach der vorliegenden Erfindung. Jede der Muttern 128, I30 weist einen modifizierten einteiligen Mutternkörper 132 aus Metall auf (Pig. 12, I3 und 14-). Die Mutter 128 weist weiterhin eine dünnwandige selbstsichernde Hülse 134 aus thermoplastischem Material wie Nylon auf, in das ein Gewinde sich eindrücken kann,, und die Mutter I30 hat weiterhin eine, dünnwandige selbstsichernde Hülse I36. Die Hülsen 134-, 136 unterscheiden sich nur nach ihrer Innenkonfiguration, wie im folgenden erläutert.

Der modifizierte Mutternkörger 132:hat ein (nicht gezeigtes) erstes Ende als Auflagefläche für das Werkstück,,-.-ein zweites Ende 138 und ein in Umfangsrichtung ununterbrochenes Innengewinde 140 mit vorbestimmtem Spitzen- und Wurzeldurchmesser (bezogen auf das Bolzengewinde) und vorbestimmter Ganghöhe, das zwischen Anlagefläche und dem Ende 138 verläuft. Die Achse des Gewindes 1.40.. verläuft rechtwinklig zur Auflagefläche und zum Ende 138; ein axiales Ende des Gewindes 140 grenzt an die Auflagefläche an,

B0983 9/10B2

so daß dort ein passendes Außengewindeelement eingeführt werden kann. Der iHutternkörper 132 weist weiterhin eine Aussparung 142 auf, die axial vom zweiten Ende 138 zum Gewinde 140 verläuft und zum Ende 138 und zum Gewinde 140 hin offen ist. Die Aussparung 142 hat eine in Umfangs- und Axialrichtung kontinuierliche Innenfläche 144, die koaxial mit dem Gewinde und von dessen Achse in einer Entfernung beabstandet ist, die größer als der halbe Spitzendurchmesser des (Bolzen-) Gewindes ist. Die Fläche 144 geht in das zweite Ende 138 über und verläuft von diesem in einer vorbestimmten axialen Länge zum Gewinde 140. Die letzterwähnte axiale Länge kann in der Größenordnung von einem Gewindegang liegen.

Das axiale Ende der zylindrischen Fläche 144, das dem Ende abgewandte geht in eine Senkfläche 146 über, die koaxial mit der Fläche 144 verläuft und einen vorbestimmten Kegelwinkel aufspannt, der im Mutternkörper 132 etwa 60° beträgt. Das Gewinde 14Ό endet auf der Senkfläche 146.

Der Durchmesser der Fläche 144 und die Größe des Winkels der Fläche 146 sind derart gewählt, daß die Fläche 146 das Gewinde 140 über eine axiale Länge unterbricht, die in der Größenordnung von einem Gewindegang oder geringfügig mehr liegen kann.

Der Durchmesser der Fläche 144 kann zwischen etwa 101 % und etwa 105 ⁰A des Gewindespitzendurchmessers liegen.

809839/1052

Die Pig. 12, 13 und 14- zeigen den Mutternkörper 132 auf einem Dorn 148, der aus einem Werkstoff besteht, an dem das geschmolzene thermoplastische Material für die Sicherungselemente 134, 136 nicht haftet. Der Dorn 148 hat einen zylindrischen unteren ΐeil (nicht gezeigt) mit vorbestimmtem Durchmesser, der eine Auflagefläche für den Kutternkörper bildet, weiterhin einen abschließenden zylindrischen Zwischenteil 150 mit geringerem Durchmesser als der Unterteil und schließlich einen einen Hohlraum bildenden Teil 152 mit abgerundeter Spitze 154 an dem dem Teil 150 abgewandten Ende desselben.

Der einen Hohlraum bildende Teil 152 wird teilweise von einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 156 gebildet, der mit dem zylindrischen Teil 150 koaxial verläuft und axial in diesen übergeht. Der Abschnitt I56 hat seinen größten Durchmesser am Schnittkreis zum Teil I50. Der einen Hohlraum bildende Teil 152 ist weiterhin gebildet von einem zylindrischen Abschnitt 158, der koaxial mit dem Abschnitt 156 und axial vom Ende des Elements 156 zur abgerundeten Spitze 154 verläuft.

Der Durchmeser des zylindrischen Teils 150 ist geringfügig kleiner als der Wurzeldurchmesser (des Bolzens) und so groß, daß das Gewinde 140 den Teil I50 gerade noch frei aufnehmen kann.

Der Kegelwinkel des kegelstumpfförmigen Elements 156 kann etwa 30° sein, seine axiale Länge zwischen dem Schnittkreis zum

809839/1052

zylindrischen Teil 150 und dem Schnittkreis zum zylindrischen Element 158 etwa eineinhalb bis zwei Gänge des Gewindes.

Der hutternkörper 132 wird auf den Dorn 148 bei vertikaler Dornachse 148 aufgesetzt, bis die Auflagefläche des Mutternkörpers auf der Auflagefläche des Dorns 148 aufliegt und die Achse des Gewindes 144 im wesentlichen in die Achse des Dorns 148 fällt. Bei auf diese Weise aufeinandergesetztem Körper und Dorn 148 fällt die Ebene des Übergangskreises des kegelstumpfförtnigen Elements 156 zum zylindrischen Element 158 völlig oder fast in die Ebene des Übergangskreises von der Senkfläche 146 zum Zylinder des Wurzeldurchmessers. Die axiale Länge des zylindrischen Elements 158 ist derart, daß das vom Element abgewandte axiale Ende des Elements 158 in einer Ebene geringfügig über dem zweiten Ende 138 des Mutternkörpers 132 liegt.

Der hutternkörper 132 und der Dorn 148 bilden zusammen einen ringförmigen Hohlraum 160 (Fig. 12), der am Ende 138 des hutternkörpers 132 offen ist. Insbesondere wird der Hohlraum 160 von der Fläche 144, der Fläche 146, dem dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 156 zugewandten Teil des Gewindes 140, dem kegelstumpfförmigen Element 156 selbst und dem zylindrischen Abschnitt gebildet.

Bei auf den Dorn 148 aufgesetztem Mutternkörper 132 wird der Hohlraum 160 mit einem Pulver aus thermoplastischem Material gefüllt, wie bei 162 in Fig. 12 gezeigt und oben bereits be-

809839/105 2

schrieben. Danach führt man die Anordnung aus Körper 132 und Dorn I58 durch zwei Induktionsheizspulen hindurch, die den Körper 132 auf eine Temperatur erwärmen, die ausreicht, um das Pulver 162 zu schmelzen, so daß es eine einheitliche Masse wird, die die Eläche 144-, die Fläche 146 und den angrenzenden ■Teil des Gewindes 140 berührt und benetzt.

Beim folgenden Abkühlen verfestigt sich das thermoplastische Material im Körper^32 und bildet dabei die Hülse 134 (Fig. 13) oder 136 (Fig. 14), deren Außenfläche mit der Fläche 144, der Fläche 146 und dem umlaufenden Gewindegang 140 an der Fläche 146 verklebt ist, wie bei 140a gezeigt. Die axiale Ausdehnung der Hülse 134, 136 auf dem Gewinde ist, wie gezeigt, etwas großer als ein Gewindegang. Der am Gewinde 140 haftende. Teil der Hülse kann in Umfangsrichtung kontinuierlich, wie bei den Muttern 128, 130, oder auch in Umfangsrichtung begrenzt sein. Im letzteren Fall kann der auf dem Gewinde 140 befindliche Teil der Hülse in Eorm mindestens eines axial verlaufenden Fingers vorliegen.

Die Mutter 128, I30 kann nach der Ausbildung der Hülse 134 oder 136 beispielsweise kadmiert werden. Dieses Kadmieren sollte in einem sauren Bad erfolgen, da es sich herausgestellt hat, daß bei einem alkalischen Bad - beispielsweise mit Oyanid - die Haftung des Sicherurigselements am Mutternkörper beeinträchtigt wird» Überraschenderweise ist dies bei einem sauren Kadmierbad nicht der Fall. -

Die Innenfläche 164 der Hülse 134 (Fig. 13) ist der I-iutternachse zugewandt und zu dieser um weniger als den halben Spitzen durchmesser des Gewindes 140 "beabstandet. Insbesondere hat die Innenfläche 164 von der Lutternach.se einen Abstand, der weniger als der halbe "Jurzcldurchmesser des Gewindes 140 (Bolzen) beträgt. Es wird weiterhin darauf verwiesen, daß der an das Ende 138 angrenzende Teil der Innenfläche 164 infolge eines geringen Durchhangs beim Abkühlen des thermoplastischen Materials leicht konvex ist. Der vom Ende 138 axial abgewandte Teil der Innenfläche 164 folgt im allgemeinen der Kontur des Gewindes 140 und ist am axialen Lnde der Hülse 134, in das das passende Außengewindeeiment eingeführt wird, geringfügig aufgeweitet.

Es wird weiterhin darauf verwiesen, daß die Hülse I36 (Fig. 14) eine Innenfläche 166 aufweist, die der Lutternachse zugewandt und von dieser um weniger als den halben Spitzendurchmesser des Gewindes 140 beabstandet ist. Insbesondere ist die Innenfläche 166 von der Mutternachse um weniger als den halben Viurzeldurchmesser des Gewindes 140 beabstandet. Es wird weiterhin darauf verwiesen, daß der an das Ende I38 angrenzende Teil der Innenfläche 166 im wesentlichen zylindrisch ist. Der vom Ende 138 axial abgewandte Teil der Innenfläche 166 folgt allgemein der Kontur des Gewindes 140 und ist am axialen Ende der Hülse 136, wo das passende Außengewindeelement eingeführt wird, geringfügig aufgeweitet.

BAD

809839/1052

Sowohl die Kutter 12o als auch die kutter 1JO wurden hergestellt mit thermoplastischer Pulvermischung aus Dural-on-JM-Hylon-H-Pulver und Epoxymaterial, wobei letzteres zum Verbessern der Haftung der Hülse am Lutternkörper aufgenommen wurde. Verschiedene Verhältnisse des Epoxymaterials zum Gesamtgewicht der Lischung wurden geprüft. Es stellte sich heraus, daß bei einem Verhältnis von I5 £* oder mehr die Hülse unerwünschterweise zur Rißbildung neigt, was vom Gesichtspunkt des Aussehens her zu wünsehen übrigläßt.

S¹Ur die Kuttern 128, I5C ist das Verhältnis des in der Aussparung 14-2 befindlichen Teils des .Sicherungselements zu dessen radialer Dicke wesentlich geringer als 2,5. -^s hat sich herausgestellt, daß in diesem Fall die Verwendung von Duralon-JM-Nylon-H-Pulver allein zu Schwierigkeiten mit dem Durchhängen führt. Jedoch erhält man hier verblüffende Ergebnisse, wenn man das Verhältnis des Epoxymaterials zum Gesamtgewicht der Mischung auf mehr als etwa 3v5 ?-^: einstellt. Epoxy allein hängt erheblich durch; ist das Verhältnis jedoch größer als 3»5 %·, tritt dieser Effekt nur noch weit schwächer auf.

Folglich erstreckt der Vorzugsbereich für dieses Verhältnis sich von 3,5 bis 15 ;-; insbesondere wird ein Verhältnis von etwa 7»5 % empfohlen.

Auf jeden Fall enthält die Mischung, die zur Herstellung der Muttern 128 und I30 diente, etwa 10 % Epoxymaterial und 90 %

809839/10 52 bad

- 52 -

Duralon-JM-iiylon-H-I-ulver.

Bei der Herstellung der Luttern 12o wurde der kubternfcörper 132 während des Abkühlens aufrecht gehalten, während bei der Herstellung der Kutter 130 der i.utternkörper 1$2 währen--, des ^bkühlens umgedreht wurde. Dieser Yerfahreusunterschied tragt dem Unterschied zwischen den Konturen der Hüls enf Iac hen 164- und 166 Rechnung, wobei die der letzteren der der ersteren in geringem
Maß vorgezogen wird.

Durch anwendung der Verfahrenstechniken der U¹Ig. 12, 15 und 14-wurde es möglich, die axiale Kutternlänge um etwa 1,5 bis 2 Gewindegänge zu reduzieren.

Die 'Jeile brauchen dabei nicht immer körperlich einander so zugeordnet sein, wie es die iTig. 13 und 14- zeigen, und zwar aus
den in der Idskussion zur Fig. 7 angegebenen Gründen.

Alternativ kann man eine Kutter nach der vorliegenden Erfindung herstellen, indem oan das Sicherun-_selement vorformt, es in die Aussparung des Mutternkörpers einsetzt und dann das vorgeformte Sicherungselement mit der Innenfläche der Aussparung verklebt.

Diese Beschreibung der Erfindung hat nur beispielhaften und erläuternden Charakter; der Umfang der Erfindung ergibt sich ausschließlich aus den Ansprüchen.

A1687 Gl/He

BAD i

809839/1052

Claims

BERLIN 33 8 MÜNCHEN

Dr. RUSCHKE & PARTNER PATENTANWÄLTE

TeK(O₃O)_8263895Z₈₂₆₄₄₈I BERLIN-MÜNCHEN ^

Telegramm-Adresse: Telegramm-Adresse:

Quadratur Berlin Quadratur München

TELEX: 183786 TELEX: 522767

A 1687

Patentansprüche

1. Selbstsichernde Mutter des "Prevailing-Torque^Iyps, gekennzeichnet durch einen Mutternkörper aus Metall mit einem ersten und einem zweiten Ende, die einander gegenüberliegen, einem Innen-Schraubgewinde mit vorbestimmtem Wurzel- und Spitzendurchmesser, das zwischen den Enden liegt, dessen erstes axiales Ende an das erste Ende des Körpers angrenzt und das ein komplementäres Außengewindeelement aufnehmen kann, wobei der Körper weiterhin eine Aussparung aufweist, die axial von dem zweiten Ende des Körpers zum Gewinde hin verläuft und die eine der Gewindeachse zugewandte Innenfläche hat, die von dieser um mehr als den halben Spitzendurchmesser (des ßolzengewindes) beabstandet ist, und durch ein Selbst- ■': Sicherungselement aus thermoplastischem Katerial, in das ein Gewinde eingedrückt werden kann, das mit mindestens einem wesentlichen Teil in der Aussparung liegt und mit einer Außen·· fläche auf die Innenfläche der Aussparung aufgeklebt ist, das eine anfänglich mindestens teilweise keine Gewindegänge tragende Innenfläche aufweist, der Gewindeachse zugewandt und von dieser um weniger als den halben Spitzendurchmesser des ^; Gewindes beabstandet ist, ein dem ersten Ende des Muttern-

609839/1052

körpers zugewandtes erstes axiales Ende und ein dem zweiten Ende des hutternkörpers zugewandtes zweites axiales Ende aufweist und bei dem das Verhältnis der axialen Länge zur radialen Dicke größer als 2,5 ist.

2. Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis mindestens etwa 3₅^ betragt.

3. Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement hergestellt worden ist, indem man ein Pulver des thermoplastischen Materials in situ im Mutternkörper selbst schmilzt.

4-. Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Elements größer als zwei Gewindegänge des Gewindes ist.

5. Kutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Element um eine in Umfangsrichtung durchgehende Hülse handelt und die Innenfläche des Teils in Umfangsrichtung durchgehend ist.

6. Mutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Aussparung zylindrisch und koaxial mit dem Mutterngewinde und die Innenfläche der Hülse im wesentlichen zylin^ drisch in der Aussparung und im wesentlichen koaxial mit dem Kutterngewinde verlaufen.

2813 49A

7. Mutter nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Ende der Innenfläche der Hülse am ersten Ende der Hülse aufgeweitet ist.

8. Mutter nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß beide axiale Enden der Innenfläche der Hülse aufgeweitet sind,

9. Selbstsichernde Mutter des "Prevailing-Torque"-ⁱryps, gekennzeichnet durch einen Mutternkörper aus Metall mit .einem ersten und einem zweiten Ende, die einander gegenüberliegen, einem Innen-Schraubgewindu mit vorbestimmter Ganghöhe, vorbestimmten Spitzen- und Wurzeldurchmesser, vorbestimmter Gewindehöhe und vorbestimmter Gewindetiefe H, das zwischen den Enden liegt und am ersten Ende des Körpers ein erstes axiales Ende aufweist, in das ein komplementäres Außengewindeelement eingeführt werden kann, daß der Körper weiterhin eine Aussparung aufweist, die vom zweiten Ende des Körpers zum Gewinde hin verläuft und eine zylindrische Innenfläche hat, die der Gewindeachse zugewandt, mit ihr koaxial und zu ihr um mehr als den halben Spitzendurchmesser des Gewindes (Bolzengewinde) beabstandet ist, und daß eine zylindrische selbstsichernde Hülse aus thermoplastischem Material vorgesehen ist, in das ein Gewinde eingedrückt werden kann und die im wesentlichen vollständig in der Aussparung liegt, mit ihrer Außenfläche mit der zylindrischen Innenfläche der Aussparung verklebt ist und mit einer anfänglich keine Gewindegänge führenden Innenfläche der Gewindeachse zugewandt und mit dieser koacial

009839/10B3

und um weniger als den halben Spitzendurchmesser (Bolzengewinde) beabstandet verläuft, wobei die radiale Dicke der Hülse zwischen der Außen- und der Innenfläche derselben nicht größer als H und die axiale Länge der Hülse größer als zwei Gewindegänge ist.

10. Mutter nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das vom Gewinde abgewandte axiale Ende der Hülse im wesentlichen axial mit dem zweiten Ende des Körpers fluchtet.

11. Mutter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das an das Gewinde angrenzende axiale Ende der Hülseninnenfläche aufgeweitet ist.

12. Mutter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide axiale Enden der Hülse axial aufgeweitet sind.

13. Mutter nach Anspruch 9, dadurch- gekennzeichnet, daß das Verhältnis der axialen Länge der Hülse zu ihrer radialen Dicke größer als 2,5 ist.

14. Mutter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis mindestens etwa 3,4- beträgt.

15. Selbstsichernde Mutter des "Prevailing-ⁱTorque"-Typs, gekennzeichnet durch einen einteiligen Mutternkörper aus Metall mit einem ersten und einem zweiten Ende, die einander

1 osa

gegenüberliegen, einem Innen-Schraubgewinde mit vorbestimmter Ganghöhe, vorbestimmten Wennspitzen- und -wurzeldurchmesser (des Bolzengewindes), vorbestimmter Nenngewindehöhe und vorbestimmter Nenngewindetiefe H, das zwischen den Enden liegt, mit einem ersten axialen Ende an das erste Körperende angrenzt und, in das ein komplementäres Außengewindeelement eingeführt werden kann, durch eine Aussparung im Körper, die axial von dem zweiten Ende des Körpers zum Gewinde hinverläuft, mit einer Innenfläche der Gewindeachse zugewandt und von dieser um mehr als den halben Spitzendurchmesser beabstandet ist, und durch ein selbstsicherndes Element aus einem thermoplastischen Material, in das ein Gewinde eingedrückt werden kann und das zu wenigstens einem wesentlichen Teil sich in der Aussparung befindet, mit einer Außenfläche auf die Innenfläche der Aussparung aufgeklebt ist, in einer Innenfläche mindestens teilweise anfänglich Gewindegänge führt und der Gewindeachse zugewandt und von dieser um weniger als den halben Spitzendurchmesser beabstandet ist, wobei ein erstes axiales Ende dem ersten Ende des Körpers und ein zweites axiales Ende dem zweiten Ende des Körpers zugewandt sind und die radiale Dicke des Elements zwischen ihrer Innen- und Außenfläche nicht größer als H ist.

16. Mutter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dicke des Elements geringer als H ist.

S0983'9/1062

17. Selbstsichernde hutter des "Prevailing-Torque"-iyps, gekennzeichnet durch einen Hutternkörper aus Ketall mit einem ersten und einem zweiten Ende, die einander gegenüb er liegen, einem Innenschraubgewinde zwischen den Enden, das mit einem Ende an das erste Ende des Körpers angrenzt und ein komplementäres Außengewindeelement aufnehmen kann, durch eine Aussparung in dem Körper, die axial vom zweiten Ende des Körpers zum Gewinde hin verläuft und die mit einer Innenfläche der Gewindeachse zugewandt und von dieser um mehr als den halben Spitzendurchmesser (Bolzengewinde) beabstandet ist, und durch ein selbstsicherndes Element aus thermoplastischem haterial, in das ein Gewinde eingedrückt werden kann, wobei das Element mindestens teilweise in der Aussparung liegt, mit einer Außenfläche auf die Innenfläche der Aussparung aufgeklebt ist und mit einer Innenfläche, die mindestens teilweise anfänglich kein Gewinde enthält, der Gewindeachse zugewandt und von dieser um weniger als den halben Spitzendurchmesser beabstandet ist, wobei ein erstes axiales Ende dem ersten Ende des Körpers und ein zweites axiales Ende dem zweiten Ende des Körpers zugewandt sind und das zweite Ende des Elements im wesentlichen axial mit dem zweiten Ende des Körpers fluchtet.

18. Verfahren zur Herstellung einer selbstsichernden Hutter des "Prevailing-Torque"-!ryps, indem man ein Sicherungselement aus einem thermoplastischen Material, in das ein Gewinde eingedrückt werden kann, in einem Mutternkörper aus Metall '

809839/105?

mit einem ersten und einem zweiten Ende ausbildet, die einander gegenüber liegen, wobei der Mutternkörper ein Innenschraubengewinde mit vorbestimmten! Spitzen- und Wurzeldurchmesser zwischen den Enden und eine Aussparung aufweist, die axial von dem zweiten Ende zum Gewinde hin verläuft und zum zweiten Ende und zum Gewinde hin offen ist und eine Innen- . fläcTie aufweist, die der Gewindeachse zugewandt und von dieser um mehr als den halben Spitzendurchmesser beabstandet ist, und das Verfahren mit Hilfe eines Dorns durchführt, der eine Auflagefläche für den Mutternkörper mit größerer. Querabmessung als das Gewinde, einen zylindrischen Verscnlußteil mit gerade ausreichend kleinem Durchmesser, um in das Gewinde hineinzupassen, und einen einen Hohlraum bildenden Teil aufweist, der mit dem Verschlußteil koaxial verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß man den Mütternkörper mit dem ersten Ende abwärts auf den Dorn aufsetzt, bis das erste Ende auf der Auflagefläche aufliegt, der Verschlußteil sich innerhalb des Gewindes befindet und der einen Hohlraum bildende Teil des Dorns sich mindestens teilweise innerhalb der Aussparung des Mutternkörpers befindet, um mit dieser zusammen am zweiten Ende des Körpers einen nach oben offenen Hohlraum zu bilden, daß man weiterhin ein Pulver des thermoplastischen Materials in den Hohlraum einbringt, das so eingebrachte Pulver erwärmt, bis es vollständig zu einer einheitlichen Masse geschmolzen ist, die die Innenfläche des Kutternkörpers berührt und benetzt, aber von dem Ort radial auswärts beabstandet ist, den der hohlraumbildende

Teil des Dorns einnimmt, und dann den Mutternkörper abkühlt, so daß das thermoplastische Material verfestigt und sich ein Sicherungselement mit einer an die Innenfläche der Aussparung geklebten Außenfläche und einer Innenfläche ergibt, die der Gewindeachse zugewandt und von dieser um weniger als den halben Spitzendurchmesser des Gewindes beabstandet ist, und daß man die Mutter nach dem Schmelzbeginn des Pulvers vom Dorn in einer Eichtung abhebt, die der entgegengesetzt ist, in der der Kutternkörper zunächst auf den Dorn gesetzt worden war.

19· Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Pulvereinbrin^ens erfolgt, indem man das Pulver in den Hohlraum fallen läßt, bis dieser gefüllt ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem während des Pulvereinbringschritts PuIverÜberschuß auf dem zweiten Ende des Mutternkörpers sich ablagert, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich diesen Pulverüberschuß vor dem Erwärmen entfernt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man den Pulverüberschuß durch einen abwärts auf das zweite Ende der Mutter gerichteten Luftstoß entfernt.

22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man den PuIverÜberschuß abwischt.

23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man den Erwärmungsschritt durchführt, indem man die Anordnung des hutternkörpers auf dem Dorn zwischen zwei Induktionsheizelementen hindurchführt, so daß das Pulver an der Innenfläche der Aussparung zuerst schmilzt und der Schmelzvorgang radial einwärts sich fortpflanzt.

2A. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man den I'iutternkörper während des Abkühlens umkehrt.

25· Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man zur schnelleren Abkühlung abschreckt.

26. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Aussparung zylindrisch und koaxial mit der Gewindeachse verläuft und diese vollständig umgibt und daß der Hohlraum die Gewindeachse vollständig umgibt.

27. Verfahren zur Herstellung einer selbstsichernden Mutter des "Prevailing-Torque"-Typs, indem man eine Sicherungshülse aus einem thermoplastischen Material, in das ein Gewinde eingedrückt xverden kann, in einem Mutternkörper aus Metall mit einem ersten und einem zweiten Snde, die einander gegenüberliegen, einem Innenschraubgewinde mit vorbestimmtem Wennspitzen- und -wurzeldurchmesser zwischen den Enden und einer Aussparung herstellt, die axial vom zweiten Ende zum Gewinde hin verläuft und sich zum zweiten Ende und zum Ge-

60*839/1062

winde hin öffnet, wobei diese Aussparung eine in Umfsngsrichtung zylindrische Innenfläche hat, die koaxial mit der Gewindeachse und dieser zugewandt verlauft und deren Durchmesser größer als der halbe Spitzendurchr.esser des Gewindes ist, und man das Verfahren mit hilfe eines liorns durchführt, der eine Auflagefläche für den Mutternkörper, einen zylindrischen Verschlussteil, der gerade ausreichend klein ist, um in das Gewinde zu passen, einen zylindrischen, einen Hohlraum bildenden 'ieil, der koaxial mit dem Verschlußteil verläuft und einen kleineren Durchmesser als dieser hat, sowie einer ringförmigen Verschlußschulter aufweist, die allgemein in die gleiche Richtung wie die Auflagefläche für den hutternkörper gewandt ist und in die zylindrischen Seile übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kutternkörper mit dem ersten Ende abwärts auf den Dorn aufsetzt, bis das erste Ende auf der Auflagefläche für den Mutternkörper aufliegt, der Verschlußteil sich im Gewinde und der hohlraumbildende Teil sich in der Aussparung des hutternkörpers befinden, um mit der Innenfläche der Aussparung und der Verschlußschulter einen aufwärts gewandten ringförmigen Hohlraum zu bilden, der am zweiten Ende des Körpers offen ist, daß man ein Pulver des thermoplastischen Katerials in den Hohlraum einbringt, indem man das Pulver in den Hohlraum schüttet, bis es diesen vollständig ausfüllt, dann das so eingebrachte Pulver erwärmt, bis es vollständig zu einer einheitlichen Masse, geschmolzen ist, die die Innenfläche der Aussparung über deren gesamte Umfangs- und Axialaus-

S09839/105?

dehnung berührt und benetzt, aber von dem Ort radial auswärts beabstandet ist, den der hohlraumbildende Teil des Doms einnimmt, dann den Mutternkörper abkühlt, bis das thermoplastische Material verfestigt, um die Sicherungshülse herzustellen, deren zylindrische Außenfläche mit der Innenfläche der Aussparung verklebt ist und deren Innenfläche der Gewindeachse zugewandt und von dieser um weniger als den halben Spitzendurchmesser des Gewindes beabstandet ist, und, nachdem das Pulver" zu schmelzen begonnen hat, die Mutter vom Dorn in einer .Richtung abgebt, die der, in der der Mutternkörper auf den Dorn gesetzt worden war, entgegengesetzt ist. -

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennz eichnet, daß- man während des Aufbringens des Pulvers den Pülverüberschuß, der sich auf dem zweiten Ende des Mutternkörpers sammelt, vor dem Erwärmen entfernt.

29. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß man erwärmt, indem man die Anordnung aus dem auf den Dorn aufgesetzten Mutternkörper zwischen zwei Induktionsheizspulen hindurchführt, so daß zuerst das Pulver an der Innenfläche der Aussparung schmilzt und der Schmelzvorgang sich dann radial einwärts fortpflanzt.

30. Einteiliger metallischer Mutternkörper mit einem ersten und einem zweiten Ende, die einander gegenüberliegen und einem

60^839/1052

Innenschraubengewinde mit vorbestimmter Gewindegröße, vorbestimmter Ganghöhe und vorbestimmten! liennschraubendurchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde zwischen den Enden liegt und ein erstes axiales Ende an das erste Ende angrenzt und ein passendes Außengewindeelement aufnehmen kann, daß der Körper weiterhin eine Aussparung aufweist, die axial von dem zweiten Ende des Körpers zum Gewinde verläuft und eine der Gewindeachse zugewandte Innenfläche aufweist, die von dieser um mehr als die Hälfte des Nennspitzendurchmessers des Gewindes, aber nicht mehr als 105 % des Nennspitzendurchmessers des Gewindes beabstandet ist.

31. Mutternkörper nach Anspruch 30» dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Aussparung in Umfangsrichtung ununterbrochen ist·

32. Mutternkörper nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche zylindrisch und koaxial mit dem Gewinde ist, wobei die axiale Länge der Innenfläche größer als zwei Gewindegänge ist.

33· Einteiliger Dorn zum Einsatz bei der Ausbildung des Sicherungselements aus thermoplastischem Material in einer Aussparung eines Mutternkörpers aus Metall, gekennzeichnet durch eine Achse und einen Unter-, einem Zwischen- und einem Oberabschnitt, die zueinander koaxial liegen, wobei der

809839/1052

Zwischenteil zylindrisch ist und einen solchen Durchmesser hat, daß er in die Gewindebohrung des iiutternkörpers hineinpaßt, der Unterteil eine größere Querabmessung als den Durchmesser des Zwischenteils hat und mit diesem über eine Auflagefläche für den Kutternkörper übergeht, und der Oberteil zylindrisch ist und einen kleineren Durchmesser als der des Zwischenteils sowie eine Querschulter aufweist, die den Zwischen- mit dem Oberteil verbindet.

34. Dorn nach Anspruch 53» dadurch gekennzeichnet, daß die Querschulter rechtwinklig zur Dornachse verläuft und den Zwischenteil abrupt schneidet, um eine scharfe Ecke zwischen beiden auszubilden.

35· Dorn nach Anspruch 34-, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberteil an seinem dem Unterteil abgex^andten axialen Ende abgerundet ist.

36. Selbstsichernde Mutter des "Prevailing-Torque"-Typs, gekennzeichnet durch einen Mutternkörper aus Metall mit einem ersten und einem zweiten Ende, die einander gegenüberliegen, einem Innenschraubengewinde mit vorbestimmten Spitzen- und Wurzeldurchmesser (Bolzengewinde) zwischen den Enden, das ein am ersten Ende des Körpers liegendes erstes axiales Ende aufweist, in das ein komplementäres Außengewindeelement eingeführt werden kann, durch eine Aussparung, die axial vom zweiten Ende des Körpers zum Gewinde verläuft, eine Innen-

fläche aufweist, die der Gewindeachse zugewandt und von dieser um mehr als den halben Spitzendurchmesser des Gewindes beabstandet ist, und durch ein selbstsicherndes Element aus thermoplastischem Material, in das ein Gewinde eingedrückt werden kann, wobei das Element sich mindestens teilweise in der Aussparung befindet und mit einer Außenfläche auf die Innenfläche der Aussparung aufgeklebt ist und eine Innenfläche aufweist, die mindestens teilweise anfänglich kein Gewinde führt, der Gewindeachse zugewandt und von dieser weniger als den halben Spitzendurchmesser beabstandet ist und einen 'Teil zunehmenden Abstands von der Gewindeachse in Axialrichtung zum Gewinde hin auf v/eist.

37· Mutter nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Element durch Schmelzen eines Pulvers aus dem thermoplastischen Material in situ im Mutternkörper ausgebildet wurde, wozu Wärme radial einwärts auf das Pulver durch die Wandung des Körpers aufgebracht wurde.

38. Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste axiale Ende des selbstsichernden Elements im wesentlichen axial mit dem vom zweiten Körperende abgewandten axialen Ende der Aussparung fluchtet.

39. Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das selbstsichernde Element ein erstes axiales Ende aufweist, das axial zwischen dem vom zweiten Körperende abgewandten

■ν;- " ." 281349Λ

axialen Ende der Aussparung und dem ersten Ende des Mutterngewindes Liegt.

40. Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
selbstsichernde Element teilweise in der Aussparung und
teilweise im Mutterngewinde sitzt.

41. Mutter nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die AußenfLache des selbstsichernden Elements durch Verkleben am Mutterngewinde befestigt ist.

42. Mutter nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Mutternkörper eine axial zwischen der Aussparung und dem ersten Ende des Mutternkörpers liegende Senkfläche aufweist, auf der das Gewinde ausläuft.

43. Mutter nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß das selbstsichernde Element axial über die Senkfläche läuft,

44.. Mutter nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel der Senkfläche etwa 60° beträgt.

45. Mutter nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Senkfläche das- Mutterngewinde über eine axiale Länge in der Größenordnung von einem Gewindegang oder etwas mehr unterbricht.

ÖÖ9839/10S2

46. Mutter nach Anspruch 39» dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Aussparung zylindrisch und mit dem hutterngewinde koaxial ist und einen Durchmesser von nicht mehr als etwa 105 % <les Spitzendurchmessers des Gewindes hat.

47. Mutter nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Mutternkörper eine axial zwischen der Aussparung und dem Kutterngewinde befindliche Senkfläche aufweist, auf der das Gewinde ausläuft.

48. Mutter nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel der Senkfläche etwa 60° beträgt.

49. Mutter nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Senkfläche das Mutterngewinde über eine axiale Länge in der Größenordnung von einem Gewindegang oder etwas mehr unterbricht.

50. Kutter nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Innenfläche der Aussparung in der Größenordnung von einem Gewindegang liegt.

51. Selbstsichernde Mutter des "Prevailing-Torque"-!Typs, gekennzeichnet durch einen Mutternkörper aus Metall mit einem ersten und einem zweiten Ende, die einander gegenüberliegen, einem Innenschraubgewinde mit vorbestimmten Spitzen- und Wurzeldurcmesser zwischen den Enden, das am ersten Ende des

ÖÖ9839/1ÖS2

- ¹⁷ - 231 3494

Körpers ein erstes axiales Ende aufweist, in das ein komplementäres Außengewindeelement eingeführt werden kann, durch eine Aussparung in dem Körper, die axial vom zweiten Ende des Körpers weg zum Gewinde "verläuft, mit einer Innenfläche der Gewindeachse zugewandt und von dieser um mehr als den halben Spitzendurchmesser des Gewindes beabstandet ist, und durch ein selbstsicherndes Element aus einem thermoplastischen Material, in das ein Gewinde eingedrückt werden kann, wobei ein erster Teil des Elements sich in der Aussparung und ein zweiter Teil des Elements sich im Mutterngewinde befinden und das Element eine Außenfläche, die auf die Innenfläche der Aussparung und auf das Mutterngewinde aufgeklebt ist, und eine Innenfläche aufweist, die der Gewindeachse zugewandt und von dieser weniger als den halben Spitzendurchmesser beabstandet ist.

^2. Mutter nach Anspruch 5^» dadurch gekennzeichnet, daß der Mutternkörper eine Senkfläche axial zwischen der Aussparung und dem ersten Ende des Mutternkörpers aufweist, das Gewinde auf dieser Senkfläche ausläuft, das selbstsichernde Element axial über die Senkfläche und einen Teil des Gewindes, der axial an die Senkfläche angrenzt, läuft und an einem Ort zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Mutterngewindes endet.

53· Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ₄ daß das EIe-¹ ment durch Schmelzen eines Pulvers aus thermoplastischem j

ÖÖ9839/1ÖS2

Material in situ in dem hutternkörper hergestellt wurde, wobei das Pulver eine Mischung aus Teilchen des thermoplastischen Materials und eines Epoxymaterials ist und das Gewichtsverhältnis des Epoxymaterials zum Gesamtgewicht der Mischung eine untere Grenze von 3,5 K» hat.

54-. Kutter nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung eine obere Grenze von weniger als 15 $ hat.

55- Butter nach Anspruch 53» dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis etwa 7»5 # beträgt.

56. Mutter nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß das Element geformt wurde durch Schmelzen des thermoplastischen Materials in situ in dem Mutternkörper und das Pulver eine Mischung aus Teilchen des thermoplastischen Materials und Epoxymaterial ist, bei der das Gewichtsverhältnis des Epoxymaterials zum Gesamtgewicht der Plischung eine untere Grenze von 3»5 ⁰P hat.

57· Mutter nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis eine obere Grenze von weniger als 15 % hat.

58. Mutter nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis etwa 7,5 # beträgt.

809839/1052

59. Einteiliger Mutternkörper aus Metall, gekennz eichnet durch ein erstes und ein zweites Ende, die einander gegenüberliegen, durch ein Innerischraubengrewinde vorbestimmter Gewindegroße mit vorbestimmter Ganghöhe und vorbestimmten Spitzennenndurchmesser zwischen den Enden, dessen erstes axiales Ende am ersten Ende liegt und in das ein komplementäres Außengewindeelement eingeführt werden kann, durch eine Aussparung in dem Mutternkörper, die axial von dem zweiten Ende des Körpers zum Gewinde hinverläuft und eine Innenfläche, die der Gewindeachse zugewandt und von dieser um mehr als den halber: Spitzennenndurchmesser beabstandet ist, sowie eine Senkfläche aufweist, die axial zwischen der Aussparung und dem ersten Ende des Mutternkörpers liegt und auf der die Gewindegänge auslaufen.

6Oi Mutter nach Anspruch 59» dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Aussparung in Umfangsrichtung ununterbrochen ist.

61. Mutter nach Anspruch 59» dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Innenfläche der Aussparung in der Größenordnung von einem Gewindegang liegt.

62. Hütter nach Anspruch 59» dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel der Senkfläche etwa 60° beträgt.

809839/1ÖB2

65. Mutter nach Anspruch 59 ₅ dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Senkfläche in der Größenordnung von einem Gewindegang oder etwas mehr liegt.

64. Einteiliger Dorn zum Einsatz bei der Herstellung eines selhstsichernden Elements aus thermoplastischem Material in einem Mutternkörper aus Metall mit einem Gewinde vorbestimmter Ganghöhe, gekennzeichnet durch eine Achse und einen unteren, einen Zwischen- und einen oberen Teil, die miteinander koaxial verlaufen, wobei der Zwischenteil zylindrisch mit einem Durchmesser ist, daß ihn die Gewindebohrung des frutternkörpers aufnehmen kann, der untere Teil eine größere Querabmessung als der Durchmesser des Zwischenteils hat und in diesen über eine Auflagefläche für den Mutternkörper übergeht, und durch ein kegelstumpfförmiges Element zwischen dem oberen Teil und dem Zwischenteil sowie einem zylindrischen Element, das von dem kegelstumpfförmigen Element ausgeht.

65. Dorn nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel des kegelstumpfförmigen Elements etwa 30° beträgt.

66. Dorn nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des kegelstumpfförmigen Elements zwischen eineinhalb und zwei Gewindegängen beträgt.

B09839/10B2