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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein
solches Kugelgelenk (siehe
JP-A-63-135609 und
deren Zusammenfassung gemäß den Patentzusammenfassungen
von Japan, Bd. 012, Nr. 384[M-753]) kann z. B. an einem Verbindungsabschnitt
eines Fahrzeugstabilisators verwendet werden und enthält einen
Kugelbolzen mit einem Bolzenabschnitt in seiner Mitte, einem Kugelabschnitt
und einem Gewindeabschnitt an entgegengesetzten Seiten des Bolzenabschnitts
und einem Sitzflächenabschnitt,
der dem Gewindeabschnitt zugewandt ist, zwischen den jeweiligen
Abschnitten. Der Kugelabschnitt ist gleitend in ein Lagerelement
eingesetzt, um den Kugelbolzen universell schwenkbar zu unterstützen, wobei
der Bolzenabschnitt durch ein Montageelement eingesetzt ist. Eine
Mutter ist mit dem aus dem Montageelement hervorstehenden Gewindeabschnitt
verschraubt, wobei der Sitzflächenabschnitt
am Montageelement anliegt und durch Befestigen der Mutter am Montageelement
daran befestigt ist. Der Sitzflächenabschnitt
weist einen ringförmigen
Anlegeabschnitt auf, der am Montageelement anliegt und einem Mitdrehungsverhinderungsprozess
unterliegt, der den Kugelbolzen daran hindert, sich mit der Mutter
mitzudrehen, wenn die Mutter angezogen wird. Der Mitdrehungsverhinderungsprozess
wird erreicht, indem ein Außendurchmesser
des Sitzflächenabschnitts
größer als
der Außendurchmesser
der Mutter festgelegt wird.
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Ferner
ist ein Kugelgelenk gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (
JP-A) Nr. 8-284948 offenbart,
und ist so konstruiert, dass ein Kugelabschnitt an einem Endabschnitt
eines Kugelbolzens gleitend mit einem Kugelsitz zusammengefügt ist und
der Kugelbol zen universell schwenkbar unterstützt ist. Um die distale Stirnseite
des Kugelbolzens, an der der Gewindeabschnitt ausgebildet ist, an
einem Montageelement zu befestigen, wird diese ferner durch das
Montageelement geführt,
wobei eine Mutter auf den Gewindeabschnitt geschraubt und angezogen
wird. Das Montageelement ist somit sandwich-artig von dem am Kugelbolzen
ausgebildeten Sitzflächenabschnitt
und der Mutter umgeben und ist befestigt.
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Wenn
die Mutter befestigt wird und der Kugelbolzen am Montageelement
befestigt wird, wird dann, wenn das Drehmoment der Mutter den Reibungswiderstand
des Sitzflächenabschnitts
für das Montageelement überschreitet,
ein Mitdrehen stattfinden, bei dem der Kugelbolzen gemeinsam mit
der Mutter rotiert, da der Kugelbolzen bezüglich des Kugelsitzes frei
rotiert, wobei kein Festziehen ausgeführt werden kann. Beim Stand
der Technik wird ein Sechskantschraubenschlüssel in eine Innensechskantbuchse,
die an der distalen Stirnfläche
des Kugelbolzens ausgebildet ist, eingesetzt, wobei aufgrund dessen,
dass der Kugelbolzen gehalten wird, ein Festziehen der Mutter möglich ist.
Der Festziehvorgang ist jedoch mühsam,
was nicht zufriedenstellend ist. In der obenbeschriebenen Veröffentlichung wird
daher vorgeschlagen, dass eine Mitdrehungsverhinderungsplatte, deren
Fläche
größer ist
als diejenige der Sitzfläche,
sandwich-artig zwischen der Sitzfläche und dem Montageelement
angeordnet wird und das Mitdrehen verhindert wird, indem der Reibungswiderstand
bezüglich
des Montageelements durch die Mitdrehungsverhinderungsplatte erhöht wird.
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Wenn
jedoch die Mitdrehungsverhinderungsplatte verwendet wird, ergibt
sich eine Erhöhung
der Anzahl der Teile und der Mühsamkeit
der Montagearbeit im Zusammenhang hiermit. Ferner wird angenommen,
dass es Fälle
gibt, in denen gemäß dem Zustand
des Grades der Oberflächenrauheit
der Anlegeflächen
des Montageelements und der Mitdrehungsverhinderungsplatte die Erhöhung des
Reibungswiderstands gering ist, so dass ein Mitdrehen nicht zuverlässig verhindert
werden kann.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kugelgelenk
zu schaffen, das ein Mitdrehen eines Kugelbolzens zuverlässig verhindern kann,
ohne zu einer Erhöhung
der Anzahl der Teile und einer damit einhergehenden Mühsamkeit
der Montagearbeit zu führen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein Kugelgelenk, umfassend: einen
Kugelbolzen, der einen Bolzenabschnitt in seiner Mitte, einen Kugelabschnitt und
einen Gewindeabschnitt an gegenüberliegenden Seiten
des Bolzenabschnitts, sowie einen Sitzflächenabschnitt, der dem Gewindeabschnitt
zugewandt ist, zwischen den jeweiligen Abschnitten aufweist; und
ein Lagerelement, in das der Kugelabschnitt verschiebbar eingesetzt
ist, um somit den Kugelbolzen universell schwenkbar zu unterstützen, wobei
der Bolzenabschnitt durch ein Montageelement eingesetzt ist und
eine Mutter mit dem aus dem Montageelement hervorstehenden Gewindeabschnitt
verschraubt ist, wobei der Sitzflächenabschnitt am Montageelement
anliegt und durch Festziehen der Mutter am Montageelement befestigt
wird. Der Sitzflächenabschnitt,
der am Montageelement anliegt, wird einem Mitdrehungsverhinderungsprozess
unterworfen, der den Kugelbolzen daran hindert, sich mit der Mutter
mitzudrehen, wenn die Mutter angezogen wird.
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Da
gemäß dem Kugelgelenk
der vorliegenden Erfindung ein Mitdrehungsverhinderungsprozess auf
den Sitzflächenabschnitt
des Kugelbolzens angewendet wird, wirkt der Mitdrehungsverhinderungsprozess
auf das Montageelement, wenn die Mutter angezogen wird, wobei der
Kugelbolzen an einem Mitdrehen mit der Mutter gehindert wird. Dementsprechend
kann das Mitdrehen eines Kugelbolzens zuverlässig verhindert werden, ohne
zu einer Erhöhung
der Anzahl der Teile und einer begleitenden Mühsamkeit der Montagearbeit
zu führen.
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Ein
Mitdrehungsverhinderungsprozess gemäß der vorliegenden Erfindung
ist das Ausbilden von Vorsprüngen,
die in einem befestigten Zustand in das Montageelement einschneiden.
Wenn in diesem Fall die Mutter angezogen wird und der Sitzflächenabschnitt
am Montageelement befestigt wird, schneiden die Vorsprünge in das
Montageelement ein, wobei das Mitdrehen des Kugelbolzens verhindert
wird. Die Vorsprünge
weisen vorzugsweise eine spitze Form auf, die leicht in das Montageelement
einschneidet, wobei dann, wenn das Montageelement lackiert wird,
das Mitdrehen in ausreichender Weise in einem Zustand verhindert
werden kann, in dem die Vorsprünge
in die Farbschicht einschneiden. Bezüglich der Höhe der Vorsprünge ist
dann, wenn sie zu gering ist, die Mitdrehungsverhinderungswirkung schwach,
wobei dann, wenn sie zu hoch ist, trotz der Verhinderung des Mitdrehens
eine Lockerung auftritt. Es ist daher eine geeignete Höhe erforderlich.
Wenn z. B. eine Mutter verwendet wird, deren festgelegter Wert des
Anzugsdrehmoments gleich 40 bis 60 Nm ist, ist eine geeignete Höhe des Vorsprungs
entsprechend diesem Anzugsdrehmoment gleich 0,03 bis 0,12 mm.
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Ferner
ist ein weiterer Mitdrehungsverhinderungsprozess gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Oberflächenaufrauungsprozess,
der den Reibungswiderstand bezüglich
des Montageelements erhöht, wobei
der Oberflächenaufrauungsprozess
zum Erhöhen
des Oberflächenrauheitsgrades
dient, wobei in Bezug auf den Grad der Oberflächenrauheit z. B. dann, wenn
ein Mitdrehen stattfindet, wenn der Grad der Oberflächenrauheit
Ra etwa 0,5 bis 1,5 beträgt, durch
Ausführen
eines Oberflächenaufrauungsprozesses
derart, dass Ra gleich 2,0 oder größer ist, das Mitdrehen verhindert
werden kann, wobei als Verfahren eines Oberflächenaufrauungsprozesses das
Kugelstrahlen vorgesehen ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Längsschnittansicht,
die ein Kugelgelenk in Bezug auf eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Seitenansicht eines Kugelbolzens, der ein Teil des Kugelgelenks
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung ist;
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3 ist
eine Schnittansicht längs
der Linie III-III in 2;
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4A ist
eine Draufsicht eines Abschnitts eines Sitzflächenabschnitts eines Kugelbolzens,
auf dem ein Vorsprung gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, wobei 4B eine
Seitenansicht eines Abschnitts seines Sitzflächenabschnitts ist;
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5 ist
eine transversale Schnittansicht eines Kugelbolzens, die eine weitere
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist
ein Graph, der die Beziehung zwischen der Höhe des Vorsprungs und einem
Mitdrehungserzeugungs-Drehmoment gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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7 ist
ein Graph, der die Beziehung eines Grades der Oberflächenrauheit
und eines Mitdrehungserzeugungs-Drehmoments gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 4A und 4B beschrieben.
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1 zeigt
ein Kugelgelenk, das für
einen Verbindungsabschnitt eines Fahrzeugstabilisators verwendet
wird. Ein Kugelgelenk 1 gemäß der Ausführungsform ist so geformt,
dass ein Kugelbolzen 10 und ein Schwenkunterstützungselement 20,
das den Kugelbolzen 10 universell schwenkbar unterstützt, einen
Hauptkörper
bilden, der an einem plattenförmigen
Montageelement 40 befestigt ist.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist am Kugelbolzen 10 ein
Kugelabschnitt 12 an einem Endabschnitt eines zylindrischen
Bolzenabschnitts 11 ausgebildet, während ein Kragenabschnitt 13 an
einem Zwischenabschnitt in Axialrichtung des Bolzenabschnitts 11 ausgebildet
ist, und ferner ein Gewindeabschnitt 14 an der distalen
Stirnseite des Kragenabschnitts 13 des Bolzenabschnitts 11 ausgebildet
ist, d. h. auf der Umfangsoberfläche
der dem Kugelabschnitt 12 gegenüberliegenden Seite. Das Schwenkunterstützungselement 20 ist
aus einem Kugelsitz 21 und einem Gehäuse 22 aufgebaut,
in welchem der Kugelsitz 21 eingepresst und aufgenommen
ist. Wie in 1 gezeigt ist, weist der Kugelsitz 21 eine
zylindrische Form mit einem Boden auf und weist am oberen Rand einen
Kragenabschnitt 21a auf, wobei ein sphärischer Sitz 21b in
seinem Inneren ausgebildet ist. Der Kugelsitz 21 ist aus
einem harten Kunstharz, wie z. B. Polyacetal, Polybutylen-Terephthalat
oder dergleichen gegossen. Das Gehäuse 22 weist ebenfalls
eine zylindrische Form mit einen Boden auf und weist einen Kragenabschnitt 22a am
oberen Rand auf. Ein Ende einer Unterstützungsstange 23, die sich
in Radialrichtung des Gehäuses 22 erstreckt,
ist an der Außenumfangswand
des Gehäuses 22 befestigt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, wird der Kugelabschnitt 12 des
Kugelbolzens 10 gleitend in den sphärischen Sitz 21b des
Kugelsitzes 21 eingesetzt. Auf diese Weise ist der Kugelbolzen 10 universell schwenkbar
unterstützt,
d. h., dass er in pendelnder Weise frei rotieren kann und ferner
frei axial um den Kugelabschnitt 12 bezüglich des Kugelsitzes 21 rotieren
kann. Das Bezugszeichen 30 in 1 ist eine schirmförmige Staubschutzabdeckung.
Die Staubschutzabdeckung 30 ist mittels des Randes an ihrer Seite
mit großem
Durchmesser sandwich-artig zwischen dem Kragenabschnitt 21a des
Kugelsitzes 21 und dem Kragenabschnitt 22a des
Gehäuses 22 befestigt,
wobei der Rand an ihrer Seite mit kleinem Durchmesser am Kragenabschnitt 13 des
Kugelbolzens 10 verankert ist. Somit ist das Innere des
Kugelsitzes 21 abgedeckt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, wird das Kugelgelenk 1 befestigt,
indem das Montageelement 40 sandwich-artig zwischen dem
Kragenabschnitt 13 des Kugelbolzens 10 und einer
Mutter 50 angeordnet wird, indem der distale Endabschnitt
des Kugelbolzens 10, auf dem der Gewindeabschnitt 14 ausgebildet
ist, durch ein Durchgangsloch 40a geführt wird, das im Montageelement 40 ausgebildet
ist, und indem die Mutter 50 auf den Gewindeabschnitt 14 geschraubt
wird, so dass das Kugelgelenk am Montageelement 40 befestigt
wird. In diesem fixierten Zustand liegt ein ringförmiger Sitzflächenabschnitt 13a des
Kragenabschnitts 13, der dem Gewindeabschnitt 14 zugewandt
ist, am Montageelement 40 an. Wie in 2 gezeigt
ist, sind am Sitzflächenabschnitt 13a mehrere
Vorsprünge 15 ausgebildet,
die den Kugelbolzen 10 während des Anziehens der Mutter 50 am Mitdrehen
hindern.
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Wie
in 3 gezeigt ist, sind die mehreren Vorsprünge 15 (in
diesem Fall sechs Vorsprünge)
in gleichmäßigen Intervallen
längs des äußeren Umfangsrandes
des Sitzflächenabschnitts 13a ausgebildet
und insgesamt radial angeordnet. Wie in den 4a und 4b gezeigt
ist, weist der Vorsprung 15 eine dreieckige Pyramidenform
auf, deren Draufsicht eine in Längsrichtung
langgestreckte gleichschenklige Dreiecksform ist, und deren Seitenansicht eine
rechtwinklige Dreiecksform ist. Wenn der Vorsprung aufgestellt wird
und in der Draufsicht betrachtet wird, verläuft der kurze Basisabschnitt
längs des Umfangs
des Sitzflächenabschnitts 13a,
wobei das distale Ende sich in Richtung zu axialen Mitte des Sitzflächenabschnitts 13a erstreckt.
Bezüglich
der Abmessungen des Vorsprungs 15 weist z. B. dann, wenn
der Gewindeabschnitt 14 des Kugelbolzens 10 ein
M10-Gewindeabschnitt ist, der Kugelabschnitt 12 einen Durchmesser
von 16 mm auf, wobei der Außendurchmesser
des Sitzflächenabschnitts 13a gleich
16,5 mm ist, die Höhe
des Vorsprungs 15 etwa gleich 0,03 bis 0,12 mm ist, und
dessen Länge
etwa gleich 2 mm ist.
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Gemäß dem obenbeschriebenen
Kugelgelenk 1, wie in 1 gezeigt
ist, schneiden dann, wenn die Mutter 50 angezogen wird,
um sie am Montageelement 40 zu fixieren, die mehreren Vorsprünge 15,
die am Sitzflächenabschnitt 13a des
Kragenabschnitts 13 des Kugelbolzens 10 ausgebildet
sind, in das Montageelement 40 ein, wobei dementsprechend
das Mitdrehen des Kugelbolzens 10 verhindert wird. Wenn
auf das Montageelement 40 Farbe aufgetragen ist, wird das
Mitdrehen in ausreichender Weise in einem Zustand verhindert, in
dem die Vorsprünge 15 in
die Farbschicht einschneiden. In der vorliegenden Ausführungsform
kann ohne Verwendung eines neuen Elements zum Verhindern des Mitdrehens die
Verhinderung des Mitdrehens erreicht werden, indem die Vorsprünge 15 am
Sitzflächenabschnitt 13a des
Kragenabschnitts 13 ausgebildet werden. Dementsprechend
kann das Mitdrehen des Kugelbolzens 10 zuverlässige verhindert
werden, ohne zu einer Erhöhung
der Anzahl der Teile und der einhergehenden Mühsamkeit der Montagearbeit
zu führen.
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Als
Nächstes
wird mit Bezug auf 5 eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie
in 5 gezeigt ist, ist in der vorliegenden Ausführungsform
anstelle der Ausbildung der obenbeschriebenen Vorsprünge 15 am
Sitzflächenabschnitt 13a des
Kragenabschnitts 13 ein Oberflächenaufrauungsprozess 16 auf
den Sitzflächenabschnitt 13a mittels
Kugelstrahlen angewendet worden, wobei der Grad der Oberflächenrauheit
erhöht worden
ist. Wenn auf diese Weise der Sitzflächenabschnitt 13a einem
Oberflächenaufrauungsprozess unterworfen
wird, nimmt der Reibungswiderstand des Sitzflächenabschnitts 13a bezüglich des
Montageelements 14 zu, wobei das Mitdrehen des Kugelbolzens 10 zum
Zeitpunkt des Anziehens der Mutter 50 verhindert wird.
Es ist zu beachten, dass mit Bezug auf den Grad der Oberflächenrauheit
des Sitzflächenabschnitts 13a z.
B. dann, wenn ein Mitdrehen stattfindet, wenn der Grad der Oberflächenrauheit
Ra etwa gleich 0,5 bis 1,5 ist, durch die Oberflächenaufrauungsverarbeitung
derart, dass Ra gleich 2,0 oder größer ist, das Mitdrehen zuverlässig verhindert
werden kann.
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Beispiele
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Im
Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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[1] Ausbildung der Vorsprünge
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Die
Vorsprünge
mit der in den 3 und 4A und 4B gezeigten
Form und Anordnung wurden an einem Sitzflächenabschnitt eines Kragenabschnitts
eines Kugelbolzens, der der gleiche ist wie der in 2 gezeigte
Kugelbolzen 10 und dessen Material Stahl äquivalent
zu S30C bis S45C war, ausgebildet, während die Höhe in einem Bereich von 0,01
bis 0,16 mm verändert
wurde. Die Vorsprünge wurden
durch Schmieden gleichzeitig mit dem Gießen des Kugelbolzens ausgebildet.
Wie in 1 gezeigt ist, wurden diese Kugelbolzen mittels
Muttern an einem Montageelement befestigt, wobei das Anzugsdrehmoment
untersucht wurde, bei dem ein Mitdrehen des Kugelbolzens auftrat.
Es ist zu beachten, dass der Gewindeabschnitt, auf den die Mutter
geschraubt wurde, ein M10-Gewinde war, wobei auf die Oberfläche des
Montageelements, in die die Vorsprünge einschneiden, eine Elektrotauchlackierung mit
einem kationischen Kunstharz mit einer Dicke von 20 ± 10 μm angewendet
wurde.
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6 zeigt
die Beziehung zwischen der Höhe
des Vorsprungs und dem Mitdrehungserzeugungs-Drehmoment. Ein spezifizierter
Wert des Anzugsdrehmoments eines M10-Gewindeabschnitts beträgt 40 bis
60 Nm, wobei bekannt ist, dass es ausreichend ist, etwa 0,03 mm
als Höhe
des Vorsprungs sicherzustellen, bei der kein Mitdrehen auftritt,
selbst dann, wenn der spezifizierte Werte des Anzugsdrehmoments
gleich 60 Nm ist, was die Obergrenze ist. Selbst wenn zur Sicherheit
das Anzugsdrehmoment gleich 2 mal 60 Nm beträgt, d. h. 120 Nm, beträgt die Höhe des Vorsprungs,
bei der kein Mitdrehen auftritt, etwa 0,12 mm. Da jedoch die Sorge
besteht, dass dann, wenn die Höhe
des Vorsprungs größer ist
als diese, sich die Mutter lockert, beträgt die Höhe des Vorsprungs in diesem
Fall etwa 0,03 bis 1,2 mm.
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[2] Oberflächenaufrauungsprozess
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Anstelle
der Ausbildung der Vorsprünge
wurde der Sitzflächenabschnitt
eines Kragenabschnitts eines Stahlkugelbolzens (der Gewindeabschnitt
war ein M12-Gewindeabschnitt), der der gleiche wie der in 2 gezeigte
Kugelbolzen 10 war, einem Oberflächenaufrauungsprozess unterworfen,
während
der Grad der Oberflächenrauheit
Ra in einem Bereich von etwa 0 bis 5,0 verändert wurde. Diese Kugelbolzen
wurden mittels Muttern in der gleichen Weise wie oben beschrieben
am Montageelement befestigt, wobei das Anzugsdrehmoment, bei dem
ein Mitdrehen des Kugelbolzens auftrat, untersucht wurde.
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7 zeigt
die Beziehung zwischen dem Grad der Oberflächenrauheit und dem Mitdrehungserzeugungs-Drehmoment.
Der spezifizierte Wert des Anzugsdrehmoments des Schraubenabschnitts
M12 betrugt 80 bis 100 Nm. Es ist klar, dass es ausreicht, als Grad
der Oberflächenrauheit,
bei dem kein Mitdrehen auftritt, eine Ra von 2,0 oder mehr sicherzustellen.