DE4212014B4

DE4212014B4 - Sicherungsmutter

Info

Publication number: DE4212014B4
Application number: DE4212014A
Authority: DE
Inventors: Peter Lewis Mccauley; Jeffrey Reidpath Sullivan
Original assignee: McGard LLC
Current assignee: McGard LLC
Priority date: 1991-05-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2012-04-10
Also published as: DE4212014A1; GB9205537D0; GB2255606B; GB2255606A; US5112176A

Abstract

Sicherungsmutter zum Anbringen auf einem Gewindebolzen (14) und zur Anlage gegen ein an dem Bolzen (14) zu befestigendes Bauteil, insbesondere ein Fahrzeugrad (11), mit einem Mutternteil (15), welches ein inneres Ende (17), ein äußeres Ende (19) und ein dazwischen liegendes Mittelteil (20) hat, und mit einem Innengewinde (21) sowie, an seinem äußeren Ende (19), mit einer Aufnahmeeinrichtung (22) für ein Werkzeug versehen ist, und mit einem mit Hilfe einer Befestigungseinrichtung (45, 47) drehbar auf dem Mutternteil (15) montierten, ringförmigen Druckteil, das mit einer Oberfläche (34) für eine Anlage am Bauteil versehen ist, und mit einer drehbar auf dem Mutternteil (15) montierten ringförmigen Abdeckung, deren äußeres Ende (35) das äußere Ende (19) des Mutternteils (15) unter Ausbildung eines Ringspalts (61) in Axialrichtung überlappt, und der Ringspalt (61) zur Aufnahme eines Schlüssels (55) ausgebildet ist, damit dieser mit der Aufnahmeeinrichtung (22) in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Druckteil und...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherungsmutter der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.

Eine Sicherungsmutter dieser Art ist aus der EP 253 496 A bekannt. Die Sicherungsmutter enthält ein Mutternteil, das an seinem inneren Ende als Druckteil ausgebildet, d.h. mit der auf das Bauteil einwirkenden Oberfläche versehen ist. Es ist weiterhin eine Unterlegscheibe vorgesehen, die mit einer äußeren Oberfläche versehen ist, die die Druck-Oberfläche am Mutternteil fortsetzt. Die Unterlegscheibe hat jedoch ebenfalls eine axiale Länge, die wesentlich geringer ist als die axiale Länge des Mutternteils. Es ist weiterhin eine Hülse vorgesehen, die mit dem äußeren Ende des Mutternteils, auf dem Angriffsflächen für ein Schraubwerkzeug vorgesehen sind, einen Ringspalt bildet. In diesen Ringspalt ist ein Schlüssel zum Verdrehen des Mutternteils einsteckbar. Die Hülse ist als Diebstahlsicherung ausgebildet und nur zu diesem Zweck konstruiert. Sie enthält unregelmäßige Vorsprünge, die ein Einsetzen des Schlüssels in den Ringspalt zum Verdrehen des Mutternteils nur dann gestatten, wenn der Schlüssel korrespondierende Ausnehmungen aufweist. Die Hülse ist verdrehbar und axial bewegbar auf dem Mutternteil gehalten, wobei die Unterlegscheibe dazu dient, die Hülse in ihrer dargestellten Position zu halten. Bei dieser Ausgestaltung ist es jedoch nicht zu vermeiden, dass sich die Hülse bei Belastungen im Betrieb bewegt, was insbesondere dann sicher zu erwarten ist, wenn die bekannte Mutter zur Radbefestigung bei Fahrzeugen eingesetzt wird. Eine solche Bewegung kann einerseits einen übermäßigen Verschleiß und andererseits ein störendes, klapperndes Geräusch verursachen.

Eine aus der DE 33 25 255 A bekannte Sicherungsmutter enthält ein Mutternteil mit einem Innengewinde und ein Druckteil, das in Axialrichtung so schmal ist, dass es nur über einen Teil des inneren Endes des Mutternteils reicht. Das Mutternteil enthält eine als Reibfläche ausgebildete, schräg zur Achse verlaufende untere Kontaktfläche, und das Druckteil enthält eine korrespondierend geneigte, obere Kontaktfläche, die beim Aufschrauben des Mutternteils auf den nicht dargestellten Gewindebolzen miteinander in Eingriff gelangen, so dass das Druckteil gegen das Bauteil gepresst wird. Das Druckteil ist mit Hilfe einander hintergreifender Flächen unverlierbar aber verdrehbar und axial begrenzt bewegbar am Mutternteil befestigt. Das Mutternteil ist mit Aufnahmeflächen für ein Werkzeug versehen, die jedoch vollständig frei liegen. Dabei besteht die Gefahr, dass die Aufnahmeflächen und das Mutternteil beschädigt werden, insbesondere dann, wenn die Sicherungsmutter zur Radbefestigung an Fahrzeugen eingesetzt wird, was das Lösen der Sicherungsmutter stark erschwert.

Zum Schutz der Sicherungsmuttern ist es bereits bekannt, diese in eine am Bauteil vorgesehene Vertiefung einzusetzen, wie dies beispielsweise in 5 der EP 032 643 oder der DE 39 04 450 C2 zu sehen ist. Diese Ausgestaltung erfordert jedoch eine spezielle Konstruktion des Bauteils, was nicht überall möglich ist, insbesondere bei Bauteilen, die strikten Designervorgaben unterworfen sind, wie dies beispielsweise Fahrzeugräder sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungsmutter der bekannten Art so weiterzubilden, dass auf konstruktiv einfache Weise ein Schutz für das Mutternteil geschaffen wird.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird auf konstruktiv einfache Weise ein Schutz für das Mutternteil geschaffen, der sich nicht mehr dreht, sobald die Sicherungsmutter installiert ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Weitere Einzelheiten, Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:
1 eine Seitenansicht eines Fahrzeugrades mit einem Reifen, der auf einer Radfelge angebracht ist, welche an der Achse mittels einer Mehrzahl von Muttern befestigt ist, welche eine Sicherungsmutter nach der Erfindung umfassen;
2 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie 2-2 in 1;
3 eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Verstärkungsringteiles der Sicherungsmutter;
4 eine Seitenausschnittsansicht in Teilschnittdarstellung von dem Mutternteil der Sicherungsmutter;
5 eine Seitenausschnittsansicht in Teilschnittdarstellung von dem Schlüssel zum Verdrehen des Mutternteils der Sicherungsmutter;
6 eine Ansicht im Wesentlichen in Richtung der Pfeile 6-6 in 4 zur Verdeutlichung der Ausgestaltung der Sicherungsmutter und
7 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 7-7 in 5 zur Verdeutlichung der Ausbildung des zu der Ausbildung des Mutternteils der Sicherungsmutter passenden Schlüsselteils.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine verbesserte Sicherungsmutter 10 in Verbindung mit einer Fahrzeug-Radfelge 11 erläutert, auf welcher ein Reifen 12 montiert ist. Die Radfelge 11 ist an der Achse mit Hilfe einer Mehrzahl von üblichen Radmuttern 13 und einer Sicherungsmutter 10 nach der Erfindung angebracht, welche alle auf zugeordnete Bolzen 14 geschraubt sind. Die Sicherungsmutter 10 kann nur mit Hilfe eines geeignet passenden Schlüssels verdreht werden, so dass auf diese Weise ein unerlaubtes Entfernen der Radfelge 11 verhindert wird.
Die Sicherungsmutter 10 umfasst ein Mutternteil 15, welches ein inneres Ende 17, ein äußeres Ende 19 und ein Mittelteil 20 zwischen demselben hat. Das Mutternteil 15 ist bei 21 mit einem Innengewinde versehen, welches sich im Wesentlichen über die gesamte Länge er streckt und für eine Gewindeeingriffsverbindung auf einem zugeordneten Bolzen 14 bestimmt ist. Daher braucht das Mutternteil nicht mehr in axialer Richtung größer als die Anzahl der Gewindegänge bemessen zu werden, welche für einen geeigneten Gewindeeingriff am Bolzen erforderlich sind, und somit kann das Mutternteil eine möglichst kleine Länge besitzen. Das äußere Ende 19 des Mutternteils 15 hat ein Schlüsselaufnahmeteil 22, welches ein wellenförmiges äußeres Muster hat, welches eine Mehrzahl von Flügeln, welche beispielsweise mit 23, 24, 25, 27, 29, 30, 31 und 32 bezeichnet sind, umfasst, und die voneinander über entsprechend angrenzende Ausnehmungen bzw. Täler getrennt sind (nicht mit Bezugszeichen versehen).
Ein Verstärkungsrng 33 umfasst ein inneres Ende 34, ein äußeres Ende 35 und ein dazwischenliegendes Mittelteil 37. Das innere Ende 34 des Verstärkungsrings verläuft unter dem gleichen Winkel wie die Verstärkungsringaufnahmeöffnung 39 der Radfelge 11 in geneigter Anordnung. Das äußere Ende 35 des Verstärkungsrings hat radial einen Abstand von dem äußeren Ende des Mutternteils 15 und ist in radial überlappender Zuordnung hierzu vorgesehen.
Der Verstärkungsring 33 ist drehbar auf dem Mutternteil 15 durch die Tatsache gelagert, dass die Bohrung 40 auf dem inneren Ende 34 des Verstärkungsrings geringfügig größer als der maximale Durchmesser 41 der ringförmigen Nockenfläche 42 ist und dass die Bohrung 43 des Verstärkungsrings geringfügig größer als der Durchmesser des Ringflansches 44 ist. Der Verstärkungsrng 33 ist lose an dem Mutternteil 35 durch die Tatsache festgehalten, dass der Innenflansch 45 des Verstärkungsrings einen größeren Durchmesser als die äußere Ringausnehmung 47 in dem Mutternteil 15 hat. Es ist noch zu erwähnen, dass die Außenausnehmung 47 des Mutternteils und der Innenflansch 45 des Verstärkungsrings innerhalb des Verstärkungsrings liegen und dass sie hierdurch geschützt gegen den Eintritt von Straßenschmutz verdeckt sind.
Der Verstärkungsring 33 kann sich axial auf dem Mutternteil 15 innerhalb der Breitenabmessung 49 der Ausnehmung 47 (4) bewegen, und diese Bewegung ist in einer Richtung begrenzt, wenn die geneigte Innenfläche 50 des Verstärkungsrings 33 mit der geneigten Außenfläche 51 des Flansches 44 zusammenarbeitet, und seine Bewegung in Gegenrichtung ist durch das Zusammenarbeiten der Schulter 52 auf dem Innenflansch 45 mit der Schulter 53 auf der ringförmigen Nockenfläche 42 an der Seite der Ausnehmung 47 begrenzt.
Das Mutternteil 15 wird mit dem Verstärkungsring 33 dadurch angeordnet, dass das innere Ende 17 des Mutternteils in die Bohrung 43 und über die Bohrung 40 eingeführt wird, bis der Innenflansch 45 die ringförmige Nockenfläche 42 erreicht. Der maximale Durchmesser 41 der Nockenfläche 42 ist größer als der Innendurchmesser des Ringflansches 45 um einige tausendstel Millimeter. Das Mutternteil 15 wird dann relativ zum Verstärkungsring 33 angedrückt, so dass der Innenflansch 45 auf der Nockenfläche 42 läuft und anschließend in der Ringnut 47 positioniert wird. Hierfür ist es erforderlich, dass sich der Innenflansch 45 geringfügig dehnen kann. Wenn dieses Teil aber in die Ausnehmung bzw. Nut 47 einfällt, federt es in den Ursprungszustand zurück, so dass der Verstärkungsring 33 und das Mutternteil 15 anschließend nicht voreinander getrennt werden können, sondern sie bewegen sich axial relativ zueinander innerhalb der Breitenabmessung 49 der Ausnehmung (siehe 4).
Um die Sicherungsmutter 10 auf dem zugeordneten Bolzen 14 anzubringen, wird ein Schlüssel 55 eingesetzt. Der Schlüssel 55 hat einen sechseckförmigen Kopf 57 zur Aufnahme eines Schlüssels, um denselben zu verdrehen. Auch hat er ein Ende 59, welches zu dem äußeren Ende 19 des Mutternteils 15 in entsprechender Weise passend ausgelegt ist. Insbesondere umfasst der Schlüssel 55 ein Ringteil 60, welches eine Mehrzahl von Ausnehmungen 23', 24', 25'', 27', 29', 30', 31', und 32' umfasst, welche in komplementärem Kämmeingriff mit den Flügeln 23, 24, 25, 27, 29, 30, 31 und 32 jeweils des Mutternteils 15 sind. Die Flügel (nicht bezeichnet) zwischen den vorstehend angegebenen Ausnehmungen des Schlüssels 55 passen in komplementär zugeordnete Ausnehmungen zwischen den Flügen des Mutternteils 15. Ferner hat das ringförmige Ende 59 des Schlüssels 55 derartige Radialabmessungen, dass es in den Ringspalt 61 zwischen den äußeren Enden des Mutternteils 15 und den Verstärkungsring 33 passt.
Im Gebrauchszustand wird die Sicherungsmutter 10 auf den Bolzen 14 unter Einsatz eines Schlüssels 55 geschraubt. Da insbesondere das Mutternteil 15 auf den Bolzen 14 geschraubt wird, wird dieses in axialer Richtung in 2 nach links bewegt. Diese Bewegung erfolgt während der Verstärkungsring 33 lose auf dem Mutternteil 15 ist und dieser wird ebenfalls vorgeschoben. Es wird dann ein Punkt erreicht, bei dem die Fläche 34 des Verstär kungsrings in Eingriff mit der Innenfläche 39 der Radfelge kommt. Zu diesem Zeitpunkt ist jegliche vorangehende Drehbewegung des Verstärkungsrings 33 mit dem Mutternteil 15 beendet. Jedoch dreht sich zu diesem Punkt die geneigte Fläche 51 des Flansches 44 relativ zu der passend ausgelegten, geneigten Fläche 50 des Verstärkungsrings, um eine Weiterbewegung des Verstärkungsrings in axialer Richtung ohne eine Drehbewegung zuzulassen. Somit erhält man einen Anpresseingriff zwischen den Teilen 34 und 39 von Verstärkungsring und Drahtfelge jeweils, ohne dass eine relative Drehbewegung zwischen denselben vorhanden ist. Es ist noch zu erwähnen, dass die Flächen 50 und 51 innerhalb des Verstärkungsrings 33 verdeckt sind und daher keine Teile vorhanden sind, die einer Straßenverschmutzung ausgesetzt sind. Die äußere Fläche 62 des Verstärkungsrings ist extrem hart, so dass selbst dann, wenn ein Schlüssel eingesetzt wird, dieser nicht greift, sondern lediglich durchrutscht.
Die Teile der Sicherungsmutter 20 haben eine eindeutige Zuordnung zueinander. Zum einen ist die Gesamtaxiallänge der Sicherungsmutter 10 relativ kurz bemessen. Wie voranstehend bereits angegeben ist, wird dies durch die Tatsache erzielt, dass die Gesamtlänge des Mutternteils 15 mit einem Innengewinde versehen ist, und dass daher keine zusätzliche Längserstreckung für ein Schlüsselaufnahmeteil erforderlich ist. Hierbei ist das Schlüsselaufnahmeteil 22 auf der Außenseite des äußeren Endes des Mutternteils 15 und radial von den Gewindegängen auf dem äußeren Ende des Mutternteils 15 nach außen liegend vorgesehen. Somit ist die radiale überlappende Zuordnung von Gewindegängen und dem Schlüsselaufnahmeteil 22 eine Haupteinflussgröße dahingehend, dass sich die Gesamtaxiallänge des Mutternteils relativ kurz bemessen lässt, während nach wie vor noch ausreichende Gewindegänge vorhanden sind, um ein zuverlässiges Zusammenarbeiten mit einem zugeordneten Bolzen zu erreichen. Wie ebenfalls aus 2 zu ersehen ist, tritt der Bolzen 14 in das äußere Ende 19 der Mutter ein und versteift hierdurch das Schlüsselaufnahmeteil 22 gegen Verformungen, wenn mittels des Schlüssels 55 ein Drehmoment aufgebracht wird. Ferner liegt das äußere Ende 35 des Verstärkungsrings radial von dem Schlüsselaufnahmeteil 22 nach außen, um zu verhindern, dass ein anderes Werkzeug als der hierfür geeignete Schlüssel an dem Schlüsselaufnahmeteil 22 des Mutternteils angesetzt werden kann. Da das ringförmige Ende 59 des Schlüssels 55 eng sitzend in den Raum 61 zwischen den äußeren Enden des Mutternteils 15 und des Verstärkungsrings 33 passt, verstärkt die innere Fläche an dem äußeren Ende des Verstärkungsrings das ringförmige Ende 59 des Schlüs sels, um eine Verformung nach außen zu verhindern, wenn ein Drehmoment aufgebracht wird. Hierzu ist bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ein Zwischenraum zwischen dem Innendurchmesser der Bohrung des Verstärkungsrings und des Außendurchmessers des Schlüssels vorhanden, welcher etwa 0,2 mm (0,010 inch) beträgt. Ferner endet das äußere Ende 35 des Verstärkungsrings nur geringfügig außerhalb des äußeren Endes 19 des Mutternteils, so dass ermöglicht wird, dass die Gesamtlänge der Sicherungsmutter 10 relativ kurz bemessen werden kann, woraus resultiert, dass dieses relativ kurze Axialabmessungen hat. Zusätzlich dient der Verstärkungsring einem Doppelzweck bei einem einzigen Element, nämlich zur Anlage gegen die Radfelge und auch als Schutz für das äußere Ende des Mutternteils gegen einen unerlaubten Zugriff. Da ferner kein Schlüsselaufnahmeteil vorhanden ist, welches sich in axialer Richtung über den Gewindeteil des Mutternteils hinaus erstreckt, lässt sich das Gewicht der Sicherungsmutter an das Gewicht von üblichen Muttern anpassen, welche bei Radfelgen zu deren Befestigung eingesetzt werden, wodurch sich eine hierdurch möglicherweise bedingte Radunwucht vermeiden lässt.

Claims

Sicherungsmutter zum Anbringen auf einem Gewindebolzen (14) und zur Anlage gegen ein an dem Bolzen (14) zu befestigendes Bauteil, insbesondere ein Fahrzeugrad (11), mit einem Mutternteil (15), welches ein inneres Ende (17), ein äußeres Ende (19) und ein dazwischen liegendes Mittelteil (20) hat, und mit einem Innengewinde (21) sowie, an seinem äußeren Ende (19), mit einer Aufnahmeeinrichtung (22) für ein Werkzeug versehen ist, und mit einem mit Hilfe einer Befestigungseinrichtung (45, 47) drehbar auf dem Mutternteil (15) montierten, ringförmigen Druckteil, das mit einer Oberfläche (34) für eine Anlage am Bauteil versehen ist, und mit einer drehbar auf dem Mutternteil (15) montierten ringförmigen Abdeckung, deren äußeres Ende (35) das äußere Ende (19) des Mutternteils (15) unter Ausbildung eines Ringspalts (61) in Axialrichtung überlappt, und der Ringspalt (61) zur Aufnahme eines Schlüssels (55) ausgebildet ist, damit dieser mit der Aufnahmeeinrichtung (22) in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Druckteil und die ringförmige Abdeckung als einteiliger Verstärkungsring (33) ausgebildet sind, so dass sich der Verstärkungsring (33) nicht dreht, wenn die Sicherungsmutter installiert ist.
Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Innengewinde (21) über die gesamte axiale Länge des Mutternteils (15) erstreckt.
Mutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (61) so ausgebildet ist, dass ein ringförmiges Ende (59) des Schlüssels (55) so ausreichend festsitzend aufnehmbar ist, dass das ringförmige Ende (59) des Schlüssels (55) gegen Verformung versteift ist.
Mutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittelteil (20) des Mutternteils (15) ein Ringflansch (44) und am Verstärkungsring eine Schulter (45) vorgesehen sind, die miteinander in Eingriff bringbare, relativ zueinander verdrehbare Flächen (50, 51) aufweisen.
Mutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (45, 47) einen Innenflansch (45) im Verstärkungsring (33) und eine Außenausnehmung (47) am Mutternteil (15) zur Aufnahme des Innenflansches (45) aufweist.
Mutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenausnehmung (47) und dem Innenflansch (45) eine Spielpassung vorgesehen ist.
Mutter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch (44) mit einem ersten Durchmesser versehen ist, dass der Verstärkungsring (33) eine sich vom äußeren Ende (35) in Richtung auf das Mittelteil (37) hineinerstreckende, erste Innenbohrung (43) mit einem zweiten Durchmesser, der größer als der erste Durchmesser ist, und eine sich vom inneren Ende in Richtung auf das Mittelteil (37) hineinerstreckende, zweite Innenbohrung (40) mit einem dritten Durchmesser aufweist, dass das Mutternteil (15) an seinem inneren Ende (17) einen vierten Durchmesser aufweist, der kleiner als der zweite und dritte Durchmesser ist, so dass das innere Ende (17) des Mutternteils (15) in die erste und zweite Innenbohrung (43, 40) der Abdeckung (33) einführbar ist, und dass im Mittelteil (20) des Mutternteils (15) auf der dem Ringflansch (44) gegenüberliegenden Seite einer Außenausnehmung (47) eine Nockeneinrichtung (42) vorgesehen ist, wobei die Nockeneinrichtung (42) einen äußeren Durchmesser (41) aufweist, der geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Schulter (45) des Verstärkungsrings (33), so dass die Schulter (45) nach außen gedrückt werden muss, bevor sie in die Außenausnehmung (47) einrastet.
Mutter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenausnehmung (47) eine der Nockeneinrichtung (42) zugeordnete, zweite Schulter (53) vorgesehen ist, um eine Bewegung der Schulter (45) aus der Außenausnehmung (47) zu verhindern.
Mutter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (45, 47) im Inneren des Verstärkungsrings (33) versenkt ist.