DE4326939A1 - Befestigungselement, insbesondere Mutter oder Schraube, und Werkzeug zur Betätigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement, umfassend einen Körper mit einer Außenfläche, wobei der Körper entweder eine Gewindebohrung aufweist, die durch den Körper verläuft oder der Körper den Kopf einer Schraube bildet, die einen vom Körper ausgehenden Schaft mit Gewinde aufweist, und wobei der Körper in seiner Außen­ fläche eine Anzahl umfangsverteilter Nuten besitzt, deren jeweils erste Wand in einer Ebene liegt, die im allgemeinen radial zur Längsachse der Gewindebohrung oder des Schaftes verläuft und deren jeweils zweite Wand von der ersten Wand in Richtung von der Basis der Nut zur Außenfläche verläuft und auf den ein Drehmoment durch Anlage von Mitnehmerflächen eines geeigneten Werkzeugs an die ersten Wände ausgeübt wird, so daß der Körper in einer Richtung verdrehbar ist und die Neigung der zweiten Wände eine Verdrehung des Körpers durch das Werkzeug in Gegen­ richtung verhindert.

Ein derartiges, als Sicherungsschraube oder Mutter gestaltetes Befestigungselement ist in der EP 0 013 274 A1 beschrieben. Diese weisen Ausformungen an ihren Endflächen auf, die es ermöglichen, die Mutter oder Schraube mit einem Werkzeug anzuziehen. Sie können aber nicht mehr mit diesem Werkzeug gelockert werden. Ein Nachteil dieser Konstruktion ist, daß es schwierig ist, das Anzugwerkzeug mit der Mutter oder Schraube auszurichten. Ferner ist es von Nachteil, daß aufgrund der zylindrischen Gestalt des Befestigungselementes möglich ist, dieses mit Hilfe einer Greifzange zu drehen und zu lockern, die auf der zylindrischen Oberfläche Halt finden kann. Aus diesem Grund ist das Befestigungselement nicht sicher.

In der FR-PS 1,232,468 ist eine Schraube mit einem Zylinderkopf offenbart, der über Ausformungen auf seinem Ende verfügt, die mit einem Aufsteckteil zusammenpassen, um die Schraube festzuziehen, das aber verhindert, daß die Schraube mit dem gleichen Werkzeug gelöst werden kann. Der Zylinderkopf kann mit einer Greifzange ergriffen und gelockert werden, so daß die Schraube nicht sicher ist.

Ein Anwendungsbeispiel für als Sicherheitsmuttern gestaltete Befestigungselemente liegt bei der Montage von Sicherheitszäunen. Bei einer solchen Einzäunung ist es üblich, eine Kopfschraube mit einer Nut in ihrer Kopf­ unterseite zur Verbindung mit dem Zaunpfahl und eine Mutter zu verwenden, die einen normalen Sechskantteil und einen runden kuppelförmigen Körper aufweist, der am Hals mit dem Sechskantteil verbunden ist. Die Mutter wird auf die Schraube gedreht und an ihrem Sechskantteil fest­ gezogen, wenn ein vorgeschriebenes Drehmoment erreicht ist, bricht der Hals ab, wobei der kuppelförmige Teil auf der Schraube verbleibt. Es ist fast unmöglich, diesen Teil zu entfernen und aus diesem Grund ist die Anordnung sicher.

Es gibt jedoch drei Nachteile bei der bisherigen Anordnung. Mutter und Schraube werden üblicherweise verzinkt, und wenn der Sechskantteil der Mutter vom kuppelförmigen Teil abbricht, bleibt eine unverzinkte Fläche zurück, die rosten kann. Es tritt manchmal das zum Trennen der zwei Teile der Mutter vorgeschriebene Drehmoment auf, bevor die Mutter vollständig festgezogen ist, und dann verbleibt der kuppelförmige Teil der Mutter auf der Schraube in einem lockeren Zustand, was zur Folge hat, daß die Schraube abgetrennt und eine neue Mutter-Schrauben-Anordnung ein­ geführt werden muß. Ferner ist die Mutter kostspielig, da der Sechskantteil der Mutter weggeworfen wird.

Es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein als Sicherheitsmutter oder -schraube gestaltetes Befestigungs­ element bereitzustellen, das gewährleistet, daß ein Lösen der damit erzeugten Schraubverbindung ohne ein Zerstören mindestens eines der zugehörigen Teile nicht möglich ist, das ferner eine einfache Zentrierung des Werkzeuges zur Betätigung erlaubt und kostengünstig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Körper gegenüberliegende Endflächen größeren bzw. kleineren Durchmessers aufweist, daß die Außenfläche kuppelförmig gewölbt ist und zwischen den beiden Endflächen verläuft und daß die Nuten in der kuppelförmig gewölbten Außen­ fläche ausgebildet sind und zwischen den beiden Endflächen verlaufen.

Das Befestigungselement kann mittels eines geeigneten Werk­ zeugs mit einer Ausnehmung angezogen werden. Das Fest­ ziehen beschädigt nicht die ggfs. vorhandene Verzinkung des Befestigungselementes und es besteht nicht die Gefahr, daß das Befestigungselement abschert, wenn es nur teil­ weise festgezogen ist, wie zum Stand der Technik aufge­ zeigt wurde. Durch die Neigung der zweiten Wände der Nuten ist es unmöglich, an diese irgendein Werkzeug anzulegen, um auf diese Weise das Befestigungselement zu lockern. Auch aufgrund der kuppelförmigen Gestalt des Befestigungs­ elementes ist es praktisch unmöglich, mit Zangen oder Klemmen genügend Gewalt auf das Befestigungselement aus­ zuüben, damit es sich auf dem Gegengewinde lockert. Das Befestigungselement kann als Schraube oder Mutter gestaltet sein. Es kommt für eine Verbindung von Mutter und Schraube eine gleiche Ausbildung für beide in Frage.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die kuppelförmig gewölbte Außenfläche zur Zentrierung eines Werkzeuges zur Betätigung genutzt werden kann. Da keine abzuscherenden der Teile vorhanden sind, ist eine kostengünstige Lösung gegeben.

Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der ersten Endfläche mit dem größerem Durchmesser zwischen dem 1,5- und 3-fachen, vorzugsweise das 2-fache, des Nenndurchmessers des Gewindes in der Bohrung oder auf dem Schaft.

Ein besonders günstige Gestaltung ergibt sich bei einer teilkugeligen Ausbildung der kuppelförmig gewölbten Außen­ fläche des Körpers, wobei der Kugelradius etwa gleich dem Nenndurchmessers des Gewindes in der Bohrung oder auf dem Schaft ist.

Vorzugsweise beträgt der senkrechte Abstand zwischen den Endflächen größeren und kleineren Durchmessers etwa das 0,8- bis 0,9-fache des Nenndurchmessers des Gewindes in der Bohrung oder auf dem Schaft.

Die genannten Endflächen größeren und kleineren Durch­ messers sind vorzugsweise eben ausgebildet. Vorzugsweise ist die Basis jeder Nut unter einem Winkel von ins­ besondere 28° bezüglich einer imaginären Linie geneigt angeordnet, die durch die Basis und parallel zur Längs­ achse des Körpers verläuft.

Die Erfindung umfaßt auch ein als Mutter oder Schraube gestaltetes Befestigungselement in Kombination mit einem Werkzeug, das eine Ausnehmung zur Aufnahme des Körpers der Mutter oder des Kopfes der Schraube aufweist, wobei dieses zur Umschließung der Außenfläche des Körpers eine Aus­ nehmung umfaßt, welche Mitnehmerflächen verfügt, die an die ersten Wände der Nuten angepreßt werden.

Dazu ist vorgesehen, daß die Mitnehmerfläche Bestandteil von entsprechend den Nuten verteilten Vorsprüngen sind.

Die Erfindung ist nachfolgend beispielhaft im Detail mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen seitlichen Aufriß einer Mutter, die die erste erfindungsgemäße Ausgestaltung bildet,

Fig. 2 eine Draufsicht einer Mutter aus Fig. 1,

Fig. 3 einen seitlichen Aufriß einer Schraube, die die zweite erfindungsgemäße Ausgestaltung bildet,

Fig. 4 eine Draufsicht des Schraubenkopfes aus Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt durch ein zu der Erfindung gehörendes Werkzeug zum Festziehen einer Mutter oder einer Schraube und

Fig. 6 eine Unteransicht zu Fig. 5.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Mutter dargestellt, die einen Körper 10 mit gegenüberliegenden Endflächen 11 und 12 größeren bzw. kleineren Durchmessers umfaßt. Die Außen­ fläche 13 des die Mutter bildenden Körpers 10 hat zwischen den Endflächen 11 und 12 eine kuppelförmige Gestalt und ist teilkugelig ausgebildet. Der Körper 10 weist eine zentrale Gewindebohrung 14 auf. Die erste Endfläche 11 dient als Anlagefläche für den Körper 10 zur Verspannung.

Der Kugelradius der Außenfläche 13 ist vorzugsweise etwa gleich dem Nenndurchmesser des Gewindes in der Gewinde­ bohrung 14. Der Abstand D zwischen den Endflächen 11 und 12 beträgt etwa das 0,8-fache bis 0,9-fache des Nenn­ durchmessers des Gewindes in der Bohrung 14. Der Durch­ messer der ersten Endflächen 11 ist vorzugsweise doppelt so groß wie der Nenndurchmesser des genannten Gewindes. Der Durchmesser der ersten Endfläche 11 kann zwischen dem 1,5- und 3-fachen des Nenndurchmessers des Gewindes der Gewindebohrung 14 betragen.

In der Außenfläche 13 des Körpers 10 ist eine Anzahl von Nuten ausgebildet, in der dargestellten Ausgestaltung sind es acht. Eine der Nuten ist mit der Ziffer 15 gekenn­ zeichnet. Alle Nuten 15 sind gleich ausgebildet und gleich orientiert und sind mit dem gleichen Winkel um die Längs­ achse 16 des Körpers 10 und der Gewindebohrung 14 verteilt angeordnet. Jede Nut 15 hat eine erste Wand 17, die in einer im allgemeinen radialen Ebene zur Längsachse 16 liegt, wie deutlich aus Fig. 2 zu ersehen ist. Die zweite Wand 18 divergiert von der ersten Wand 17 in einer Richtung von der Basis 15a (siehe Fig. 1) der Nut 15 weg. Wie ebenfalls in Fig. 1 zu erkennen ist, liegt die Basis 15a jeder Nut 15 im wesentlichen auf einer Kreissehne der teilkugeligen Außenfläche 13 und bildet einen Winkel B von 28° mit einer imaginären Linie, die durch die Basis 15a verläuft und parallel zur Längsachse 16 liegt.

Die Anordnung ist dergestalt, daß der als Mutter gestaltete Körper 10 durch Kraftausübung auf die ersten Wände 17 gedreht werden kann, um die Mutter auf einem bolzen­ förmigen Gewindekörper festzuziehen, der in der Bohrung 14 aufgenommen ist. Es wird aber durch die Neigung der zweiten Wände 18 verhindert, daß ein Drehmoment auf die Mutter durch Anpressen eines Werkzeugs an diese Wänden 18 ausgeübt wird, um die Mutter zu lockern. Jeder Versuch, ein Drehmoment mittels eines Werkzeugs auszuüben, bewirkt, daß das Werkzeug immer wieder abrutscht.

Es wird demgemäß deutlich, daß die Mutter dort Verwendung finden kann, wo Sicherheit gefordert wird, da sie auf einer Schraube festgezogen, aber nicht gelöst werden kann, da sie weder durch das Werkzeug zum Anziehen als auch durch ein Greifwerkzeug erfaßt werden kann.

Die Mutter kann mittels des in den Fig. 5 und 6 darge­ stellten Werkzeugs festgezogen werden. Das Werkzeug hat die Form eines rohrförmigen Aufsteckteils 20, das mittels eines Stabes oder dergleichen, über den Kraft ausgeübt werden kann, drehbar und anpreßbar ist. Das Ende des Auf­ steckteils 20 ist mit einer Ausnehmung 21 versehen, in der Ausnehmung acht Vorsprünge 22 ausgebildet sind, die Spiegelbilder der Nuten 15 in dem die Mutter bildenden Körper 10 sind. Demgemäß haben die Vorsprünge 22 Flächen 23, die in Ebenen, die radial zur Achse 24 liegen, angeordnet sind, und divergierende zweite Fläche 25.

Die Mutter wird aufgeschraubt, indem die Ausnehmung 21 im Aufsteckteil 20 der Fig. 5 und 6 so über den Körper 10 der Mutter plaziert wird, daß die erste Flächen 23 der Vorsprünge 22 in der Ausnehmung 21 des Aufsteckteils, die die Mitnehmerflächen bilden, an die ersten Wände 17 der Mutter zur Anlage angepreßt werden. Beim Aufstecken erfolgt ein Zentrieren des Aufsteckteiles 20 zur Außen­ fläche 13 des Körpers 10 der Mutter. Dann wird die Mutter durch Drehen des Aufsteckteils 20 gedreht, um diese fest­ zuziehen. Wenn die Drehrichtung des Aufsteckteils 20 umgekehrt wird, rutscht diese von der Mutter ab, da die zweiten Flächen 25 an den zweiten Wänden 18 des Körpers 10 aufgleiten. Die Mutter kann nicht gelöst werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemäße Aus­ gestaltung einer Schraube. Die Schraube umfaßt einen Schaft 26 und einen als Kopf gestalteten Körper 27. Der Kopf 27 weist eine Außenfläche 31 auf, die eine kuppel­ förmige und teilkugelige Gestalt besitzt, und die sich zwischen den ebenen Endflächen 32 und 33 größeren und kleineren Durchmessers erstreckt. Die Außenfläche 31 weist Nuten 28 auf, die zwischen den Endflächen 32 und 32 aus­ gebildet sind, und die die gleiche Ausgestaltung und Orientierung haben, wie die des als Mutter gestalteten Körpers gemäß Fig. 1 und 2, wobei jede Nut 28 eine radiale erste Wand 29 und eine divergierende zweite Wand 30 aufweist. Die Größenverhältnisse des den Kopf bildenden Körpers 27 gegenüber dem Nenndurchmessers des Gewindes des Schaftes 26 sind die gleichen, wie bei dem als Mutter gestalteten Körper, wie sie zuvor mit Bezug auf den Nenn­ durchmesser des Gewindes der Bohrung 14 beschrieben wurden.

Die Schraube wird angezogen, indem deren als Kopf gestalteter Körper 27 in die Ausnehmung 21 des Aufsteck­ teils 20 so eingeführt wird, daß die ersten Flächen 23 in der Ausnehmung 21 an den ersten Wänden 29 am Kopf 27 angepreßt werden dann das Aufsteckteil 20 um die eigene Längsachse 24 gedreht wird. Wie mit Bezug auf den als Mutter gestalteten Körper 10 beschrieben, bewirkt jede Umkehrbewegung des Aufsteckteils 20 ein Abrutschen.

Die oben beschriebenen Schrauben 27 und Muttern 10 können z. B. aus Stahl oder Kunststoff hergestellt sein, und im Falle von Stahl auch verzinkt sein.

Es wird deutlich, daß die Erfindung eine Mutter 10 und eine Schraube 27 bereitstellt, die sicherheitstechnische Merkmale aufweisen, indem sie zwar angezogen, aber nicht gelöst werden können. Die teilkugelige, kuppelförmige Gestalt der Mutter 10 oder des Schraubenkopfes 27 ver­ hindert wirksam, daß die Mutter oder der Schraubenkopf von Zangen oder dergleichen erfaßt werden kann und verhindert so ebenfalls eine Lockerung. Die erfindungsgemäßen Aus­ gestaltungen vermeiden die Nachteile des Standes der Technik, dadurch daß, wenn sie verzinkt sind, keine Beschädigung während des Festziehens an der Verzinkung auftritt. Außerdem wird der mögliche Nachteil vermieden, daß die Mutter abschert, wenn sie nur halb festgezogen ist, wie es beim Stand der Technik der Fall war.

Bezugszeichenliste

10 Körper/Mutter
11 erste Endfläche (großen Durchmessers)
12 zweite Endfläche (kleinen Durchmessers)
13 Außenfläche
14 Gewindebohrung
15 Nut
15a Basis
16 Längsachse
17 erste Wand
18 zweite Wand
19 -
20 Aufsteckteil
21 Ausnehmung
22 Vorsprung
23 erste Fläche
24 Längsachse
25 Fläche
26 Schaft
27 Körper/Kopf
28 Nut
29 erste Wand
30 zweite Wand
31 Außenfläche
32 erste Endfläche größeren Durchmessers
33 zweite Endfläche kleineren Durchmessers

Claims (10)

1. Befestigungselement, umfassend einen Körper (10, 27) mit einer Außenfläche (13, 31), wobei der Körper (10) entweder eine Gewindebohrung (14) aufweist, die durch den Körper (10) verläuft oder der Körper (27) den Kopf einer Schraube bildet, die einen vom Körper (27) aus­ gehenden Schaft (26) mit Gewinde aufweist, und wobei der Körper (10, 27) in seiner Außenfläche (13, 31) eine Anzahl umfangsverteilter Nuten (15, 28) besitzt, deren jeweils erste Wand (17, 29) in einer Ebene liegt, die im allgemeinen radial zur Längsachse (16, 24) der Gewindebohrung (14) oder des Schaftes (26) verläuft und deren jeweils zweite Wand (18, 30) von der ersten Wand (17, 19) in Richtung von der Basis (15a) der Nut (15, 28) zur Außenfläche (13, 31) verläuft und auf den ein Drehmoment durch Anlage von Mitnehmerflächen eines geeigneten Werkzeugs an die ersten Wände (17, 29) aus­ geübt wird, so daß der Körper (10, 27) in einer Richtung verdrehbar ist und die Neigung der zweiten Wände (18, 30) eine Verdrehung des Körpers (10, 27) durch das Werkzeug in Gegenrichtung verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (10, 27) gegenüberliegende Endflächen (11, 12; 32, 33) größeren bzw. kleineren Durchmessers aufweist, daß die Außenfläche (13, 31) kuppelförmig gewölbt ist und zwischen den beiden Endflächen ver­ läuft und daß die Nuten (15, 28) in der kuppelförmig gewölbten Außenfläche ausgebildet sind und zwischen beiden Endflächen verlaufen.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der ersten Endfläche (11, 32) größeren Durchmessers zwischen dem 1,5- und 3-fachen des Nenndurchmessers des Gewindes in der Bohrung (14) oder auf dem genannten Schaft (26) beträgt.

3. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der ersten Endfläche (11, 32) größeren Durchmessers etwa zweimal so groß ist, wie der Nenndurchmesser des Gewindes der Gewindebohrung (14) oder des Gewindeschaftes (26).

4. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kuppelförmig gewölbte Außenfläche (13, 31) teilkugelig ausgebildet ist und der Kugelradius etwa dem Nenndurchmesser des Gewindes in der Bohrung (14) oder auf dem Schaft (26) entspricht.

5. Befestigungselement mit Gewinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrechte Abstand zwischen den Endflächen größeren und kleineren Durchmessers (11, 12; 32, 33) etwa das 0,8-fache bis 0,9-fache des Nenndurchmessers des Gewindes in der Bohrung (14) oder auf dem genannten Schaft (26) beträgt.

6. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächen (11, 12; 32, 33) größeren und kleineren Durchmessers eben ausgebildet sind.

7. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (15a) jeder Nut (15, 28) unter einem Winkel (B) mit einer imaginären Linie, die durch die Basis und parallel zur Längsachse (16) des Körpers verläuft, angeordnet ist.

8. Befestigungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (B) 28° beträgt.

9. Werkzeug zur Betätigung des Befestigungselementes nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Ausnehmung (20) zur Aufnahme und Umschließung der Außenfläche (13, 31) des Körpers (10, 27) des Betätigungs­ elementes, welche über Mitnehmerflächen (23) verfügt, die an die ersten Wände (17, 29) der Nuten anpreßbar sind.

10. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerflächen (23) Bestandteil von entsprechend den Nuten (15, 28) verteilten Vorsprüngen (22) sind.