DE4105741A1 - Schraubenmutter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubenmutter, insbeson­ dere eine Hutmutter, zum Abdichten eines Schraubenloches, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben ist.

Derartige Schraubenmuttern, einschließlich der Hutmuttern, sind genormte Befestigungselemente, die aufgrund ihrer weiten Ver­ breitung allgemein bekannt sind.

Dabei eignen sich Hutmuttern mit hermetisch geschlossener Kup­ pel besonders gut zum vollständigen Abdichten des vom zugeord­ neten Schraubenschaft durchsetzten Schraubenloches, da nur eine umlaufende Abdichtung zwischen der Ringstirnfläche der Hutmut­ tern und der an das Schraubenloch angrenzenden Gegenfläche des zugeordneten Tragbauteils erforderlich ist. Hierzu sind als Unterlegscheiben ausgebildete Dichtringe üblich, die beim An­ ziehen der Schraubverbindung axial zwischen der Ringstirnfläche der Hutmuttern und der Gegenfläche verspannt werden.

Solche Hutmuttern weisen jedoch wegen der Dicke ihrer Kuppel sowie wegen des endseitigen Bohrungskegels ihrer Kernbohrung eine gegenüber ihrer Einschraublänge deutlich vergrößerte Bau­ höhe auf.

Besteht das Tragbauteil mit dem Schraubenloch zudem aus einem schwingungsbelasteten Blechbauteil relativ geringer Wandstärke, wie z. B. einem Karosseriebauteil eines Kraftwagens, so läßt sich eine dauerhaft zuverlässige Abdichtung des Schraubenloches im Blech gegen Feuchtigkeitsdurchtritt oder dergleichen nur mittels einer stark komprimierbaren Unterlegscheibe aus einem gummielastischen Werkstoff erreichen.

Beim Positionieren der Hutmutter vor dem Schraubenloch muß demnach ein Freiraum zur Verfügung stehen, der zur koaxialen Anordnung der Hutmutter und der noch nicht komprimierten Un­ terlegscheibe ausreicht.

Des weiteren muß sichergestellt werden, daß das Gewinde der Hutmutter beim Anziehen bzw. beim Nachziehen der Schraubver­ bindung nicht ausreißt, was beim Auflaufen des Schrauben­ schaftendes am Bohrungskegel kaum zu vermeiden ist. Die Gewin­ debohrung der Hutmutter muß deshalb länger sein als die maximal auftretende Einschraublänge des mit ihr zusammenwirkenden Schraubenschaftes. Es versteht sich, daß dies von besonderer Bedeutung ist, wenn die Schraubverbindung axial stark dehnbare Zwischenlagen umfaßt. Die Überlänge der Gewindebohrung zwingt also zur konstruktiven Auswahl einer Hutmutter mit größerer Höhe, wodurch der zum Positionieren der Hutmutter vor dem Schraubenloch benötigte Freiraum in axialer Richtung nochmals größer sein muß.

Bei vielen Anwendungsmöglichkeiten der Hutmutter zu Dichtungs­ zwecken, z. B. in engen Hohlprofilen von Fahrzeugen, wird jedoch die aufgrund der resultierenden Bauhöhe der Hutmutter notwen­ dige Distanz zum Gegenbauteil mit dem Schraubloch konstruktiv nicht verfügbar sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schraubenmutter für Dichtungszwecke, insbesondere in Gestalt einer Hutmutter, dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie sich mit deutlich geringerer axialer Erstreckung vor dem Schrauben­ loch positionieren läßt.

Die erfindungsgemäßen Lösungen dieser Aufgabe ergeben sich je­ weils aus den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 5.

Aus den übrigen Ansprüchen gehen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung hervor.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert.

In der Darstellung zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Schraubenmutter in einer Einzeldarstellung,

Fig. 2 die Schraubenmutter nach Fig. 1 im verbauten Zu­ stand als Bestandteil eines Punktflansches,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Punktflansches in einer Einzeldarstellung, und

Fig. 4 den Punktflansch gemäß Fig. 3 in einer Drauf­ sicht.

In der Schnittdarstellung nach Fig. 1 ist der Aufbau einer mehrteiligen Schraubenmutter 1 zu erkennen, die im Zusammenbau die Gestalt einer Hutmutter aufweist und dabei wesentlich kom­ pakter ist als eine übliche Hutmutter nach DIN.

Der tragende Teil der Mutter 1 besteht aus einem massiven hohlzylindrischen Mutterschaft 2, dessen Mittelbohrung die Ge­ windebohrung 3 der Mutter 1 bildet. In einem Endbereich der Gewindebohrung 3 ist der Außendurchmesser des Mutterschaftes 2 durch einen radial auskragenden Ringbund 4 vergrößert, der hier in einen Punktflansch 5 übergeht. Der als schmale rechteckförmige Platte ausgebildete Punktflansch 5 ist einteilig an die Stirnfläche des Ringbundes 4 angeformt und bildet somit mit seiner dem Ringbund 4 abgewandten Stirnfläche, welche rechtwinklig zur Mittellängsachse der Gewindebohrung 3 verläuft, die Ringstirnfläche 6 der Mutter 1.

Bei der Mutter ohne Punktflansch 5, die zum üblichen Auf­ schrauben auf einen Gewindebolzen gedacht ist, könnte die Ringstirnfläche 6 von dem entsprechend verdickten Ringbund 4 gebildet werden, dessen Umfangsfläche einen Mehrkant oder der­ gleichen für den Schlüsselumgriff aufweist.

Aus der Ringstirnfläche 6 ist eine Ringnut 7 mit etwa halb­ kreisförmigem Querschnitt ausgespart, wobei der mittlere Durchmesser der Ringnut 7 dem Außendurchmesser des Mutter­ schaftes 2 im wesentlichen entspricht. Dadurch ist die Ring­ stirnfläche 6 in zwei plane Teilflächen aufgegliedert. In die Ringnut 7 ist mittig ein O-Ring 8 aus Gummi eingeklebt, dessen Querschnittsradius etwas geringer ist als der Radius des Ring­ nutquerschnittes, wodurch der O-Ring 8 mit dem überwiegenden Teil seines Ringquerschnittes in der Ringnut 7 versenkt ist. Jedoch springt die von der Ringnut 7 eingefaßte Teilfläche der Ringstirnfläche 6 gegenüber der jenseits der Ringnut 7 liegen­ den Teilfläche bis zur Querschnittsmitte des O-Rings 8 zurück. Diese Abstufung der Ringstirnfläche wirkt sich günstig auf das Anziehverhalten der Mutter 1 aus, wie an späterer Stelle noch erläutert werden wird. Durch den O-Ring 8 soll eine umlaufende Abdichtung der Ringstirnfläche 6 gegenüber einer ebenen, ein Schraubenloch begrenzenden Gegenfläche gewährleistet werden, die im wesentlichen parallel zur Ringstirnfläche 6 verläuft. Dabei ist ein O-Ring 8 gegenüber einer als Flächendichtung wirkenden Unterlegscheibe dadurch vorteilhaft, daß der O-Ring 8 bereits nach geringer Dickenkompression mit hoher Flächenpres­ sung an der Gegenfläche aufliegt. Da er zudem mit seinem über­ wiegenden Ringquerschnitt in der zugeordneten Ringnut 7 versenkt ist, wird die Bauhöhe der Mutter 1 durch den O-Ring 8 nur im Millimeterbereich vergrößert.

Die enge der durchgehenden Gewindebohrung 3 und damit auch die enge des Mutterschaftes 2 sind konstruktiv auf das vorgesehene Anzugsdrehmoment abgestimmt, d. h. die Gewindebohrung 3 umfaßt nur eine Zahl von Gewindegängen, die beim vorgesehenen Anwen­ dungsfall die Axiallast der Schraube mit hinreichender Sicher­ heit aufnehmen kann. Durch diese Dimensionierung ist die Lange bzw. Höhe der Mutter 1 zwischen ihrer Ringstirnfläche 6 und ihrer planparallelen Ringstirnfläche am Ende des Mutterschaftes 2 minimal. Bei variierender Einschraublänge des zugeordneten Gewindebolzens, tritt dieser ggf. etwas aus der Gewindebohrung 3 heraus.

Um zusätzlich zur Abdichtung über die mit dem O-Ring 8 versehene Ringstirnfläche 6 auch eine vollständige Kapselung der Gewindebohrung 3 zur Umgebung der Mutter 1 zu erreichen, ist das der Ringstirnfläche 6 entgegengesetzte Ende der Gewin­ debohrung 3 mittels einer dünnwandigen Kappe 9 abgedichtet. Diese Kappe 9 besteht hier aus gedrücktem Metallblech, das mit besonders geringe Wandstärke verarbeitet werden kann. Sie ist hutförmig gestaltet und auf die zylindrische Umfangsfläche des Mutterschaftes 2 aufgepreßt, wonach sie reibschlüssig auf der Umfangsfläche gehalten ist. Damit die aufeinanderliegenden Reibflächen des Mutterschaftes 2 und der Kappe 9 eine zuver­ lässige Abdichtung sicherstellen können, wird die Kappe 9 mit kleinerem Durchmesser gefertigt und erst beim Auftreiben auf den Mutterschaft 2 weiter gedehnt. Durch die radialen Rückfe­ derkräfte der Kappe 9 liegt diese nach dem Aufpreßvorgang ab­ solut dicht auf der Umfangsfläche des Mutterschaftes 2 an. Um das Auftreiben der Kappe 9 mittels eines Treibwerkzeugs zu er­ möglichen, ist eine endseitige Randzone der Kappe 9 hutkrempenartig radial nach außen gewölbt. Diese gewölbte Randzone kann ferner zur "weichen" Begrenzung des Treibvor­ schubes genutzt werden, da diese in der Endlage der Kappe 9 am Ringbund 4 auflaufen kann.

Die Kappe 9 überdeckt die Gewindebohrung 3 in einem axialen Abstand, damit sie vom Gewindebolzen einer zu langen Schraube nicht gelockert werden kann.

Damit die Höhe der Mutter 1 hierdurch nicht unnötig vergrößert wird, ist die Kappe 9 in ihrem der Gewindebohrung 3 gegenüber­ liegenden Flächenbereich als flache Scheibe 10 ausgebildet, die sich rechtwinklig zur Mittellängsachse der Gewindebohrung 3 erstreckt. Hierdurch erhält die Mutter 1 das Erscheinungsbild einer Hutmutter mit zentral abgeflachter Kuppel.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein seitliches Dachrahmen­ profil 11 eines Kraftwagens ohne Regenrinnen zu erkennen, an welchem ein nicht dargestellter Dachträger lösbar befestigt werden soll. Zur seitlichen Befestigung des Dachträgers sind abgewinkelte Füße 12 vorgesehen, die auf der Unterseite des Dachrahmenprofils 11 schraubbefestigt sind. Diese Befesti­ gungsart als solches ist z. B. aus der DE-OS 30 32 099 vorbe­ kannt. Die Abwinkelung des Fußes 12 ist als flacher Flansch ausgebildet und durch eine Dichtungsfuge einer oberen Dichtung 13 der Seitentür nach innen eingeschoben, wodurch der Flansch flächig auf der Unterseite des Dachrahmenprofils 11 anliegt und eine Querbohrung im Flansch zu einem Schraubenloch 14 im Dach­ rahmenprofil 11 fluchtet. Durch die Querbohrung und das Schraubenloch 14 hindurch ist eine Senkkopfschraube 15 in die Gewindebohrung 3 der Mutter 1 hineingedreht, die unter axialer Abstützung auf der Innenseite des aus mehreren Profilschalen zusammengesetzten Dachrahmenprofils 11 befestigt ist. Zur Be­ festigung am Dachrahmenprofil 11 dient der Punktflansch 5, der wie in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 erkennbar ist, aus einer schmalen Platte besteht, die sich in Längsrichtung des Dach­ rahmenprofils 11 erstreckt.

Der Punktflansch 5 steht an beiden Enden gegenüber den beiden voneinander beabstandet in ihn integrierten Muttern 1 über, so daß er jeweils beabstandet zu den beiden zugeordneten Schrau­ benlöchern 14 im Dachrahmenprofil 11 mit diesem verschweißt werden kann. Hierdurch wird sichergestellt, daß die beim An­ pressen des Punktflansches 5 komprimierten O-Ringe 8 der beiden Muttern 1 durch die Wärmewirkung des Schweißvorganges nicht beschädigt werden.

In der Zusammenbauzeichnung ist ferner zu erkennen, daß um eine sichere Dichtwirkung zu erzielen, nur die dem Punktflansch 5 angehörende Ringstirnfläche 6, welche die Ringnut 7 umgibt, auf der das Schraubenloch 14 einfassenden Gegenfläche anliegen muß. So wird das seitliche Dachrahmenprofil 11 auch bei abge­ schraubtem Fuß 12 zuverlässig vor dem Eindringen von Feuchtig­ keit geschützt. Selbst, wenn die beiden Senkkopfschrauben 15 des Fußes 12 sehr kraftvoll angezogen werden und sich der Punktflansch etwas durchbiegt, ergibt sich keine Ausbeulung des unmittelbar an das Schraubenloch 14 angrenzenden Karosserie­ bleches, da der zurückspringende Flächenbereich der Ringstirn­ fläche 6 nicht aufliegt.

Die Mehrteiligkeit der Mutter 1 ist auch deshalb vorteilhaft, weil eine Oberflächenbehandlung des Mutterschaftes 2 sowie der Kappe 9 vor dem Aufpressen der Kappe 9 und dem Einkleben des O-Ringes 8 erfolgen kann. Insbesondere in der Gewindebohrung 3 des Mutterschaftes 2 wird erst dadurch eine gleichmäßige Beschichtung der Gewindegänge ermöglicht. Dies gilt prinzipiell für alle Beschichtungsarten wie z. B. einen Lackauftrag oder einen galvanischen Auftrag metallischer Schutz schichten. Zudem lassen sich Badverschleppungen zuverlässig verhindern, da die Gewindebohrung 3 noch als Durchgangsbohrung vorliegt.

Es versteht sich, daß dieser Vorteil auch erhalten bleibt, wenn die Mutter 1 in einen Punktflansch 5 integriert ist.

Claims (11)

1. Schraubenmutter, insbesondere Hutmutter, zum Abdichten eines Schraubenloches, die im angezogenen Zustand mit ihrer Ring­ stirnfläche axial auf einer das Schraubenloch umschließenden Gegenfläche eines Tragbauteils abgestützt ist, wobei zwischen der Ringstirnfläche und der Gegenfläche ein Dichtring angeord­ net ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ringstirnfläche (6) der Mutter (1) eine Ringnut (7) eingelassen ist, in welcher der Dichtring (O-Ring 8) mit einem Teil seines Ringquerschnittes versenkbar ist.

2. Schraubenmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring ein O-Ring (8) aus einem gummielastischen Werkstoff ist, wobei die Ringnut (7) einen etwa halbkreisför­ migen Querschnitt aufweist, und wobei der Radius des Ringnut­ querschnittes gegenüber dem Radius des O-Ringquerschnittes vergrößert ist.

3. Schraubenmutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (O-Ring 8) unverlierbar in der Ringnut (7) befestigt ist.

4. Schraubenmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringstirnfläche (6) durch einen Befestigungsflansch (Punktflansch 5) vergrößert ist, der im zugeordneten Endbereich der Mutter (1) radial von deren Umfang abragt, wobei der größte Durchmesser der Ringnut (7) im Befestigungsflansch (Punkt­ flansch 5) liegt, und daß die von der Ringnut (7) umfangene Teilfläche der Ringstirnfläche (6) gegenüber der die Ringnut (7) umgebenden Teilfläche zurückspringt.

5. Schraubenmutter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebohrung (3) der Mutter (1) eine Durchgangsboh­ rung ist, und daß das der Ringstirnfläche (6) entgegengesetzte Ende der Gewindebohrung (3) mittels einer dünnwandigen Kappe (9) abgedichtet ist.

6. Schraubenmutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (9) hutförmig gestaltet und unter dichtem An­ schluß auf eine Umfangsfläche der Mutter (1) aufgepreßt ist.

7. Schraubenmutter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (9) in ihrem der Gewindebohrung (3) gegenüber­ liegenden Flächenbereich als plane Scheibe (10) ausgebildet ist, die sich rechtwinklig zur Mittellängsachse der Gewinde­ bohrung (3) erstreckt.

8. Schraubenmutter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Kappe (9) umschlossene Umfangsfläche der Mutter (1) zylindrisch gestaltet ist.

9. Schraubenmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringstirnfläche (6) der Mutter (1) durch einen plattenförmigen Punktflansch (5) vergrößert ist, durch den die Mutter (1) in einem Abstand zum Schraubenloch (14) mit dem Tragbauteil (Dachrahmenprofil 11) verschweißbar ist.

10. Schraubenmutter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Punktflansch (5) mehrere Muttern (1) integriert sind, deren Gewindebohrungen (3) in der Einbaulage des Punkt­ flansches (5) jeweils zu einem ihnen zugeordneten Schraubenloch (14) im Tragbauteil (Dachrahmenprofil 11) fluchten.

11. Schraubenmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebohrung (3) der Mutter (1) eine Durchgangsboh­ rung ist, und daß das der Ringstirnfläche (6) entgegengesetzte Ende der Gewindebohrung (3) mittels einer dünnwandigen Kappe (9) abgedichtet ist.