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Unterleoscheibe für eine Schraubverbinduno
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Unterlegscheibe für eine Schraubverbindung
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
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Der Zusammenhalt einer Schraubverbindung, d. h. letztlich auch die
Sicherheit gegen ein selbsttätiges Lösen dieser Verbindung, wird, wenn nicht zusätzliche
konstruktive Vorkehrungen getroffen werden, durch den Reibschluß zwischen den miteinander
verschraub ten Bauteilen bestimmt, wobei üblicherweise etwa 30 °Ó durch Ge windereibung
und etwa 70 m durch die sogenannte Kopfreibung, d. h.
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durch die Reibung zwischen der Auflagefläche des Schraubenkopfes bzw.
der Mutter und dem verschraubten Bauteil, aufgebracht wird.
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Schwierigkeiten zur Herstellung einer sicheren und dauerhaften Schraubverbindung
ergeben sich, wenn die Oberfläche des zu befestigenden Bauteils, an welcher der
Schraubenkopf der Befestigungsschraube bzw. die Mutter einer solchen Schraubverbindung
zur Anlage kommt, eine Fett- oder Wachsschicht trägt, weil dadurch der Reibungskoeffizient
so stark verringert wird, daß - gleiches Anzugsmoment der Schraube vorausgesetzt
- die vorerwähnte Kopfreibung radikal verringert wird. Ein selbständiges Lösen der
Verschraubung kann dann in vielen Fällen nicht mehr ausgeschlossen werden.
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Beispielsweise im Automobilbau werden häufig zu verschraubende Bauteile
eingesetzt, deren Oberfläche zum Korrosionsschutz wachsbeschichtet sind. Insbesondere
werden Teile der Kraftfahrzeug-Karosserien aus Korrosionsschutzgründen häufig wachsgeflutet.
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Auch an diesen wachsgefluteten Teilen müssen sehr oft weitere Bauteile
sicher angeschraubt werden.
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Zur Erzielung einer langzeitig haltbaren Schraubverbindung in diesem
Bereich könnten die wachsbeschichteten Bauteile in dem Bereich, in dem eine Verschraubung
vorgesehen ist, durch Erhitzen oder Auftragen von irgendwelchen Lösungsmitteln vom
für die Verschraubung störenden Wachs befreit werden. Ein solcher Reinigungsvorgang,
der im allgemeinen gezielt manuell durchgeführt werden müßte, wäre jedoch sehr zeitaufwendig
und bärge zusätzlich die Gefahr, daß der benötigte Korrosionsschutz nicht im ausreichenden
Maße gewährleistet ist.
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Auch der Versuch, eine ausreichende Verbindungssicherheit durch Verwendung
höherer Anzugsmomente zu erzielen, scheitert im allgemeinen. Insbesondere dann,
wenn die Befestigungsschraube mit höherer Schraubgeschwindigkeit eingeschraubt wird,
wie dies im allgemeinen bei automatischer, d. h. maschineller Verschraubung der
Fall ist, treten dann gelegentlich Schraubenkopfabrisse auf.
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Nun könnte daran gedacht werden, von der Erhöhung des Anzugsmomentes
Abstand zu nehmen und zur Erzielung einer dauerhaften sicheren Schraubverbindung
auf bekannte selbstsichernde Befestigungsschrauben zurückzugreifen, wie sie beispielsweise
aus den deutschen Offenlegungsschriften 19 27 141, 23 OS 557 oder 25 56 985 bekannt
sind. Die Schraubenköpfe derartiger selbstsichernder Schrauben besitzen keine glattflächige
Auflagefläche, sondern eine Auflagefläche mit einer Mehrzahl von Erhöhungen, die
häufig als radial verlaufende rippenähnliche Erhöhungen ausgebildet sind. Bei einigen
bekannten Befestigungsschrauben dieser Art (DE-OS 19 27 141, DE-OS 23 08 557) sind
diese radial verlaufenden
rippenähnlichen Auflageflächen scharfkantig
ausgebildet.
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Sie sind dabei derart geneigt, daß die Befestigungsschraube zwar in
üblicher Weise angezogen werden kann, daß die scharfkantige Auflagefläche sich jedoch
beim Lösen, d. h. beim entgegengesetzten Drehen der Schrauben in die Oberfläche
des zu befestigenden Bauteiles eingräbt und so dem Lösen Widerstand entgegensetzt.
Die dadurch bewirkte Beschädigung der Oberfläche wird bei einer anderen bekannten
selbstsichernden Befestigungsschraube (DE-OS 25 56 985) dadurch vermieden, daß die
radial verlaufenden rippenförmigen Erhöhungen eine abgerundete Kontur aufweisen.
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Derartige bekannte selbstsichernde Befestigungsschrauben, insbesondere
auch die mit abgerundeten rippenförmigen Erhöhungen, haben sich in der Praxis in
vielen Fällen bestens bewährt. Der Versuch, derartige bekannte selbstsichernde Schrauben,
auch solche mit abgerundeten Rippenkonturen, einzusetzen, um maschinell, d. h.
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mit hoher Schraubgeschwindigkeit Schraubverbindungen mit bzw.
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an wachsbeschichteten o. ä. Bauteilen herzustellen, scheitert aber.
Es hat sich gezeigt, daß dabei dann durch das Riffelprofil o. ä. der selbstsichernden
Schraube nicht nur die zum Zwecke des Korossionsschutzes aufgebrachte Wachsbeschichtung
o ä. beseitigt, sondern darüber hinaus auch die darunter befindliche Oberfläche,
z. B. Lackschichten oder sogar das Trägermaterial selbst, abgetragen werden, weil
die profilierte Auflagefläche der selbstsichernden Schrauben ähnlich einem Fräser
wirkt. Der Einsatz solcher selbstsichernden Schrauben ist daher zu verwerfen, weil
die zu befestigenden Bauteile unter diesen Umständen einer erhöhten Korrosionsgefahr
ausgesetzt wären.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit anzugeben, unter Einsatz
maschineller Schraubvorrichtungen mit hohen Schraubgeschwindigkeiten sichere und
haltbare Schraubverbindungen auch mit bzw. an solcher. Bauteilen herzustellen, die
eine sehr glatte Oberfläche, insbesondere eine gefettete oder wachsbeschichtete
Oberfläche aufweisen.
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Demzufolge betrifft die Erfindung eine Unterlegscheibe der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 genannten Art.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe unter Einsatz einer solchen Unterlegscheibe
durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte und erfindungswesentliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Durch Einsatz einer Befestigungsschraube oder -mutter mit zumindest
annähernd glattflächiger Auflagefläche einerseits und einer Unterlegscheibe andererseits,
deren mit dieser Auflagefläche zusammenwirkende Oberfläche ebenfalls zumindest annähernd
glattflächig ausgebildet ist, deren mit der wachsbeschichteten o. ä.
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Oberfläche des zu befestigenden Bauteils zusammenwirkende Oberfläche
dagegen eine Mehrzahl von Erhöhungen aufweist, können überraschenderweise auch an
bzw. mit wachsbeschichteten o. ä. Bauteilen maschinell, d. h. mit hohen Schraubgeschwindigkeiten,
sichere und dauerhaft haltbare Schraubverbindungen hergestellt werden, ohne die
Korrosionsschutzschicht völlig zu beseitigen und insbesondere ohne das darunter
befindliche Trägermaterial inklusive eventueller Lackschichten zu beschädigen. Die
ringförmige Unterlegscheibe wird von der mit hoher Drehzahl eingeschraubten Schraube'nämlich
nicht mehr mitgedreht, sondern dann, wenn sie auf der Wachsschicht o. ä. zur Auflage
kommt, lediglich axial in bzw. durch diese Wachsschicht gedrückt, so daß eine formschlüssige
Verbindung zum darunter befindlichen Trägermaterial, d. h. zum zu befestigenden
Bauteil hergestellt wird. Überschüssiges Wachs wird dabei zwar nach außen verdrängt,
ohne jedoch unter der Unterlegscheibe, insbesondere auch unter den aufliegenden
Erhöhungen, völlig entfernt zu werden.
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Da die zumindest annähernd glattflächige andere Oberfläche der Unerlegscheibe
fett- und wachafrei ist und auch bleibt, tritt gleichzeitig zwischen der Auflagefläche
der Befestigungsschraube bzw.
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der -mutter und der Unterlegscheibe der übliche Reibschluß (Kopfreibung
)
einer Schraubverbindung auf. In einfacher Weise kann somit auch bei solchen problematischen
Schraubverbindungen eine definierte Schrauben-Vorspannung erzeugt werden.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen in zum Teil geschnittener Darstellung und
schematischer Form Fig. 1 die Seitenansicht einer Schraubverbindung und Fig. 2 die
perspektivische Ansicht einer Unterlegscheibe gemäß der Erfindung.
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In Fig. 1 wird ein mit 3 beziffertes Bauteil, z. B. ein lackiertes
Blechteil mit Hilfe einer Befestigungsschraube 2 an einem nicht weiter dargestellten
Basisbauteil befestigt. Der mit einem Gewinde versehene Schraubenschaft 23 kann
dabei entweder unmittelbar in ein im Basisbauteil angeordnetes Gewinde oder in das
Innengewinde einer hinter dem Basisbauteil befindlichen Mutter, z. B. eine Schweißmutter
oder eine Einsatzmutter, eingeschraubt werden. Die dem Schraubenkopf 21 zugekehrte
Oberfläche 31 des Bauteils 3 sei sehr glatt, beispielsweise gefettet oder wachsbeschichtet,
so daß sie einen extrem niedrigen Reibwert besitzt. Zwischen Bauteil 3 und Schraubenkopf
21 ist eine Unterlegscheibe 1 gemäß der Erfindung angeordnet. Im Ausführungsbeispiel
ist sie auf den Schaft 23 der Schraube 2 aufgewalzt, d. h. unverlierbar, aber drehbar
mit diesem verbunden.
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Die der Unterlegscheibe 1 zugekehrte Auflagefläche 22 des Schraubenkopfes
21 ist in üblicher Weise zumindest annähernd glattflächig.
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Auch die dem Schraubenkopf zugekehrte Oberfläche 11 der Unterlegscheibe
ist zumindest annähernd glattflächig ausgebildet. Die dem Bauteil 3 zugekehrte Oberfläche
12 der Unterlegscheibe 1 ist
dagegen mit einer Mehrzahl von Erhöhungen
13 versehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel rippenförmig ausgebildet sind
und zumindest annähernd radial verlaufen. In Fig. 2 ist dies gut erkennbar.
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Beim Einschrauben der Befestigungsschraube 2 wird die Unterlegscheibe
1 axial gegen die Oberfläche des zu befestigenden Bauteils 3 gedrückt.
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Zunächst wird zwar auch die Unterlegscheibe 1 zusammen mit der mit
hoher Geschwindigkeit eingeschraubten Schraube 2 mitumlaufen, sowie sie jedoch in
Kontakt mit der Oberfläche 31 des zu befestigenden Bauteils 3 kommt, bleibt sie
stehen und wird vom Schraubenkopf 21 nur noch axial gegen das Bauteil 3 gedrückt.
Das auf dem zu befestigenden Bauteil ggf. befindliche Wachs wird dabei unter der
Wirkung der axial aufgepreßten strukturierten Unterlegscheibe 1 radial nach außen,
zum Teil aber auch zum Schraubenschaft 23 hin verdrängt. Dabei legt es sich dicht
am Scheiben- sowie am Schaftumfang an, wodurch sich ein praktisch luftdichter Abschluß
zwischen Scheibe 1 und Bauteil 3 einerseits sowie Scheibe und Schraubenschaft 23
andererseits ergibt. Für den an sich besonders korrosionsgefährdeten Bohrungsdurchmesser
des Bauteils 3 ist dies im Hinblick auf den Korrosionsschutz von besonderem Vorteil.
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Wie Versuche gezeigt haben, stellt sich zwischen der strukturierten
Oberfläche der Unterlegscheibe 1 und dem Bauteil 3 ein gewisser Formschluß ein,
ohne daß selbst lackierte Oberflächen dabei beschädigt werden. Darüber hinaus verbleibt
auch zwischen den Erhöhungen 13 der Unterlegscheibe und dem Bauteil 3 eine Spur
des aus Korrosionsschutzgründen aufgebrachten Wachses.
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