DE4233737C1 - Schnellspannmutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnellspannmutter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mehrspurige Kraftfahrzeuge müssen ein Ersatzrad mitführen, das in Personenkraftwagen meist im Innenraum untergebracht ist. Dort muß es zuverlässig gesichert sein, um eine Gefährdung der Fahrzeuginsassen bei einem Unfall oder einem starken Bremsmanöver zu vermeiden.

Dazu ist häufig an einer geeigneten Stelle des Innenraums ein Schraubbolzen vorgesehen, der durch eine Bohrung der Radfelge ragt und auf den eine Mutter geschraubt ist, die das Ersatzrad hält, oder durch die Bohrung des Ersatzrades wird ein Gewindebolzen gesteckt und in ein karosseriefestes Muttergewinde eingeschraubt.

Wegen der unterschiedlichen Reifenabmessungen, die für ein einzelnes Fahrzeug zulässig sind, und auch wegen der unterschiedlichen Breite, die ein ordnungsgemäß aufgepumpter Ersatzreifen und ein luftleerer Pannenreifen haben kann, muß auf alle Fälle genügend Gewindelänge vorgesehen sein, so daß das Ab- und das Festschrauben der zu tauschenden Räder viel Zeit erfordert. Da jedoch eine Reifenpanne wegen der verlorenen Zeit als ärgerlich empfunden wird und ein Pannenfahrzeug in den meisten Fällen ein Verkehrshindernis darstellt, besteht ein Bedarf an einer Ersatzradbefestigung, die das Rad zuverlässig an der Karosserie sichert und in kurzer Zeit gelöst und festgezogen werden kann.

Aus anderen Bereichen der Technik sind Schnellspannmuttern bekannt, die auf unterschiedliche Art eine vorgeschaltete Gewindelänge auf einem Gewindebolzen ohne Berührung mit diesem durchlaufen und dabei ohne Drehung längs verschoben werden können, bevor sie entweder selbsttätig oder durch eine entsprechende Betätigung durch den Bedienenden in ihre Mutterfunktion überführt werden. Bekannt sind in diesem Zusammenhang Schnellspannmuttern, bei denen an beiden Enden einander gegenüberliegende Gewindehalbflächen vorgesehen sind, die durch eine schräg zum Gewinde verlaufende Bohrung entstehen. Die Schnellspannmutter wird über die freie Länge des Gewindebolzens gekippt geschoben, wobei das Bolzengewinde in der schrägen Bohrung Platz findet. Nach dem Erreichen des zu befestigenden Teils oder Werkstücks wird die Schnellspannmutter in die Normallage zurückgekippt, so daß beide Gewindehalbflächen am Bolzengewinde angreifen. Eine ausreichend große Auflagefläche der Schnellspannmutter verhindert ein Ausklinken der Schnellspannmutter unter normaler Belastung. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Art Schnellspannmutter für die Befestigung eines Ersatzrades in einem Kraftfahrzeug ungeeignet ist, weil die bei einem Unfall auftretenden großen Beschleunigungen und Karosserieverformungen unter Umständen zum Lösen der Schnellspannmutter führen.

Eine Schnellspannmutter nach dem Gattungsbegriff ist aus der DE 36 05 821 C2 bekannt. Sie dient vorzugsweise zur Befestigung eines Fahrzeugrades auf der Aufspannwelle einer Auswuchtmaschine und weist in einem Gehäuse wenigstens ein radial bewegliches Segment mit Innengewinde auf, das beim verdrehen einer Scheibe gegenüber dem mit Handgriffen versehenen Gehäuse über eine radial wirkende Kulisse in und außer Eingriff mit dem Bolzengewinde auf der Aufspannwelle gebracht wird. Nachteilig ist bei der bekannten Schnellspannmutter, daß sie aus einer Vielzahl von Präzisionsteilen besteht und daher groß, schwer und teuer in der Herstellung ist. Als Befestigungsmittel für ein Ersatzrad in einem Kraftfahrzeug ist sie daher nicht geeignet.

Aus DE 83 08 905 U ist eine weitere Schnellspannmutter zur Befestigung eines Kraftfahrzeugrades auf dem Aufnahmeflansch einer Auswuchtmaschine bekannt, bei der einer feststehenden Gewindehalbfläche ein radial beweglicher Gewindering zugeordnet ist, der ebenfalls nur hälftig mit Muttergewinde versehen ist, das der feststehenden Gewindehalbfläche gegenüberliegt. Eine Druckfeder übt stets eine Vorspannung auf den Gewindering in Richtung auf die Eingriffsstellung aus, bis ein Anschlag oder eine konische Aufnahme des Gewinderings diesen unter Belastung in Eingriff halten. Mittels eines Bedienungshebels kann bei unbelasteter Schnellspannmutter der Gewindering entriegelt und radial verschoben werden, so daß die Schnellspannmutter ohne Drehbewegung über das Bolzengewinde des Aufnahmeflansches geschoben werden kann. Auch diese bekannte Schnellspannmutter weist den Nachteil auf, daß sie groß, schwer und teuer in der Herstellung und daher für eine Massenfertigung nicht geeignet ist. Außerdem stellt die Bedienung des Auslösehebels eine Erschwernis unter den angegebenen Bedingungen des Radwechsels im Pannenfall dar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schnellspannmutter anzugeben, mit der in einfacher Weise und schnell ein Kraftfahrzeugrad von einem Befestigungsbolzen an der Karosserie gelöst und dort auch wieder befestigt werden kann. Dabei sollen keine zusätzlichen Handgriffe erforderlich sein, um die Schnellspannmutter in und außer Eingriff mit dem Bolzengewinde zu bringen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.

Die erfindungsgemäße Schnellspannmutter ist im einzelnen dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil eine Gewindehalbschale zum Eingriff in das Bolzengewinde und das Oberteil einen die Gewindehalbschale und das Bolzengewinde umfassenden Ring mit von der Kreisform abweichender Innenkontur aufweist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß die Schnellspannmutter selbsttätig vom geöffneten Zustand, in dem sie ohne Drehbewegung über das Bolzengewinde geschoben werden kann, in die geschlossene Stellung wechselt, in der sie im Eingriff mit dem Bolzengewinde ist.

Ferner ist vorteilhaft, daß auch bei den erschwerenden Bedingungen einer Reifenpanne keine zusätzlichen Handgriffe zur Handhabung der Schnellspannmutter erforderlich sind, so daß auch ungeübte Personen leicht und schnell das Ersatzrad entnehmen und das Pannenrad wieder befestigen können.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Innenkontur des Rings eine Ausbuchtung aufweist, die bei geöffneter Schnellspannmutter der Gewindehalbschale gegenüberliegt. Hierdurch ergibt sich ein Durchlaß für das Bolzengewinde, dessen Abmessungen das Aufstecken der Schnellspannmutter ohne Drehbewegung ermöglichen.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Unterteil schüsselförmige Gestalt aufweist und die Gewindehalbschale vom Boden der Schüssel aufragt. Hierdurch läßt sich die Mechanik in dem entstehenden Hohlraum staubgeschützt und ästhetisch ansprechend unterbringen.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind im Unterteil aufrecht stehende, annähernd radiale Rippen vorgesehen, die zum Zentrum hin in einem Abstand voneinander enden, der dem Außendurchmesser eines den inneren Ring umschließenden äußeren Rings entspricht. Diese Ausbildung ergibt in einfacher Weise eine Führung für die nabenartigen Ringe des Oberteils im Unterteil.

Vorteilhaft sind bei der erfindungsgemäßen Schnellspannmutter beide Ringe konzentrisch zueinander, jedoch exzentrisch zum sterngriffartig geformten Außenumfang des Oberteils angeordnet. Der entstehende Hohlraum ermöglicht in einfacher Weise die Aufnahme und Führung der im Unterteil fest angeordneten Gewindehalbschale und erlaubt darüber hinaus leicht die Relativdrehung der Komponenten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß an der Außenseite des Rings ein wechselweise an zwei benachbarte Rippen anlegbarer Vorsprung angeordnet ist. Dadurch läßt sich die Relativdrehung der Komponenten auf etwa eine Viertelumdrehung begrenzen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch die Schnellspannmutter in Seitenansicht und Draufsicht,

Fig. 2 ebenfalls schematisch das Oberteil und

Fig. 3 das Unterteil der Schnellspannmutter nach der Erfindung.

Gleiche Bauteile mit gleicher Funktion sind in der Zeichnung mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Schnellspannmutter nach den Fig. 1 bis 3 besteht aus einem Oberteil 1 und einem konzentrisch dazu angeordneten Unterteil 2. Das Oberteil 1 (Fig. 1) weist am Umfang einer Scheibe 3 einen Wulstrand 4 auf, der nach Art eines Sterngriffs als Handhabe zur Betätigung der Schnellspannmutter dient. Einseitig an die Scheibe 3 ist eine Nabe 5 exzentrisch zur Mittel- und Drehachse 6 des Oberteils angeformt. Die Nabe 5 hat zylindrische Gestalt und die dargestellte Querschnittsform. Diese stellt sich als ein dünnwandiger Ring 7 dar, der einen zweiten dünnwandigen Ring 8 konzentrisch mit Abstand umfaßt. Der Ring 8 weist auf etwa einem Viertel seines Umfangs eine Ausbuchtung 9 auf, die bis zur Wandung des umschließenden Rings 7 reicht. Über ein Viertel seines Umfangs hat der Ring 8 seine begrenzende Wand gemeinsam mit dem Ring 7. Am Außenumfang des Rings 8 ist ein Vorsprung 10 als Anschlag angebracht.

In Fig. 3 ist das Unterteil 2 der Schnellspannmutter zusammen mit dem Gewindebolzen 11 dargestellt, auf den die Schnellspannmutter aufgeschoben und dann festgezogen wird. Das Unterteil 2 besteht im wesentlichen aus einer einseitig offenen Schale 12, die durch radial verlaufende, gegenüberstehende Rippen 13, 14 und annähernd radial verlaufende, rechtwinklig zu dem ersten Rippenpaar 13, 14 stehende Rippen 15, 16 ausgesteift ist. Alle Rippen sind außen am Schalenrand befestigt und enden zum Zentrum hin in unterschiedlicher Entfernung zur Mittelachse des Unterteils 2. Dabei sind die Rippen 15, 16 gleich lang, während die Rippe 13 wesentlich kürzer ist als die Rippe 14.

Symmetrisch zur Rippe 13 und im Abstand zu dieser ist vom Boden der Schale 12 ausgehend eine Gewindehalbschale 17 vorgesehen, deren Gewindeinnenfläche konzentrisch zur Drehachse der Schnellspannmutter und damit zum Bolzengewinde 11 liegt. Die Außenkontur der Gewindehalbschale 17 ist um das gleiche Maß exzentrisch zur Drehachse wie die beiden Ringe 7, 8 des Oberteils 1. Eine Rastvorrichtung, bestehend aus einer Noppe 19 an der Unterseite der Scheibe 3, die mit der Oberkante der Rippe 13 zusammenwirkt, verhindert die ungewollte Relativdrehung der beiden Teile 1, 2 nach dem Lösen der Schraubverbindung.

Die Wirkungsweise der Schnellspannmutter soll im folgenden erläutert werden. Wenn nach der Herstellung beider Teile, nämlich des Oberteils 1 und des Unterteils 2, diese zusammengefügt werden, ergibt sich ein Gebilde gemäß Fig. 1. Der äußere Ring 7 des Oberteils 1 ruht dabei drehbeweglich zwischen den zentrumsseitigen Enden der Rippen 13,14,15,16 des Unterteils 2 und wird von diesen radial geführt. Der innere Ring 8 des Oberteils 1 umfaßt die Außenkontur der am Unterteil 2 angeordneten Gewindehalbschale 17 derart, daß die Ausbuchtung 9 des Rings 8 symmetrisch zur Gewindehalbschale 17 und entgegengesetzt zu dieser liegt. Der Anschlag 10 liegt dabei an der Rippe 14 an. Ausbuchtung 9 und Gewindehalbschale 17 bilden zusammen eine langgestreckte Röhre, in deren Zentrum der Gewindebolzen 11 Platz findet, ohne daß das Bolzengewinde mit dem Innengewinde der Gewindehalbschale in Eingriff steht. Die Schnellspannmutter läßt sich daher ohne Widerstand und ohne Drehbewegung über den Gewindebolzen schieben.

Zum Festziehen der Schnellspannmutter wird das Oberteil 1, von oben gesehen, im Uhrzeigersinn gedreht, wobei der sterngrifförmige Wulstrand 4 als Handhabe dient, während das Unterteil 2 ortsfest bleibt. Durch die Drehung verändert sich der Querschnitt der aus der Ausbuchtung 9 und der Gewindehalbschale 17 gebildeten Röhre in der Weise, daß im Verlauf einer Vierteldrehung des Oberteils 1 die Ausbuchtung 9 nach der Seite schwenkt und die Innenwand des Rings 8 zunehmend gegenüber der Gewindehalbschale 17 Platz findet.

Die Relativdrehung des Oberteils 1 in bezug auf das Unterteil 2 ist dann beendet, wenn der als Anschlag wirkende Vorsprung 10 an der Rippe 15 zur Anlage kommt. Da der radiale Abstand der Innenwand des Rings 7 zur Mitte des Bolzengewindes im wesentlichen gleich dem Gewindehalbmesser ist und damit geringer als der vergleichbare Abstand der Wand der Ausbuchtung 9, wird der seitliche Spielraum des Bolzengewindes 11 in der Schnellspannmutter so weit eingeschränkt, daß das Bolzengewinde 11 in das Innengewinde der Gewindehalbschale 17 eingreift und die Schnellspannmutter bei weiterem Verdrehen im Uhrzeigersinn als Ganzes zum Festziehen des zu befestigenden Kraftfahrzeugrades wirkt.

Zum Lösen der Verbindung wird das Oberteil 1 und mit ihm zunächst die ganze Schnellspannmutter gegen den Uhrzeigersinn gedreht, bis die Schnellspannmutter teilweise gelöst ist. Wenn dann die Belastung am Bolzengewinde 11 geringer wird, sinkt auch die Reibungskraft zwischen der Innenwand des Rings 7 und der sichelförmigen Rückfläche der Gewindehalbschale 17, worauf die Relativdrehung zwischen den beiden Teilen der Schnellspannmutter erfolgt. In deren Verlauf wandert innerhalb der möglichen Vierteldrehung die Ausbuchtung 9 vor die Gewindehalbschale 17 zurück, so daß infolge des nun erweiterten freien Querschnitts der aus Gewindehalbschale 17 und Ausbuchtung 9 gebildeten Röhre die Schnellspannmutter über den Rest der Gewindelänge vom Bolzengewinde 11 ohne Drehung gezogen werden kann.

Claims (6)

1. Schnellspannmutter mit zwei ineinandergreifenden, begrenzt gegeneinander verdrehbaren, im wesentlichen rotationssymmetrischen, Teilen, die ein Unterteil und ein Oberteil darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (2) eine Gewindehalbschale (17) zum Eingriff in das Bolzengewinde (11) und das Oberteil (1) einen die Gewindehalbschale (17) und das Bolzengewinde (11) umfassenden Ring (8) mit von der Kreisform abweichender Innenkontur aufweist.

2. Schnellspannmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkontur des Rings (8) eine Ausbuchtung (9) aufweist, die bei geöffneter Schnellspannmutter der Gewindehalbschale (17) gegenüberliegt.

3. Schnellspannmutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (2) schüsselförmige Gestalt aufweist und die Gewindehalbschale (17) vom Boden der Schüssel aufragt.

4. Schnellspannmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Unterteil (2) aufrecht stehende, annähernd radiale Rippen (13, 14, 15, 16) vorgesehen sind, die zum Zentrum hin in einem Abstand voneinander enden, der dem Außendurchmesser eines den inneren Ring (8) umschließenden äußeren Rings (7) entspricht.

5. Schnellspannmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ringe (7, 8) konzentrisch zueinander, jedoch exzentrisch zum sterngriffartig geformten Außenumfang (4) des Oberteils (1) angeordnet sind.

6. Schnellspannmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Rings (8) ein wechselweise an zwei benachbarte Rippen (14, 15) anlegbarer Vorsprung (10) angeordnet ist.