DE60300113T2 - Unterlegscheibe, Befestigungselement mit einer Unterlegscheibe, Verfahren und angetriebenes Werkzeug zum Befestigen von Gegenständen - Google Patents

Unterlegscheibe, Befestigungselement mit einer Unterlegscheibe, Verfahren und angetriebenes Werkzeug zum Befestigen von Gegenständen Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterlegscheibe, ein Befestigungselement mit einer Unterlegscheibe sowie ein Verfahren und ein angetriebenes Werkzeug zum Befestigen von Gegenständen ( DE 24 18 598 A ).
  • Das Befestigen von Gegenständen aneinander mittels angetriebener Werkzeuge mit Befestigungselementen mit einer mehrteiligen Ersatzmutter, die beispielsweise eine Innenhülse, eine Außenhülse und eine Unterlegscheibe beinhaltet, ist bekannt. Eine solche Ersatzmutter wird beispielsweise in der US-A-5,341,560 beschrieben. Eine andere Ersatzmutter wird in der US-A-6,254,323 beschrieben, wobei ein Bolzen unterhalb seines oberen Gewindes eine Keilnut aufweist, mit der eine Unterlegscheibe nichtdrehbar verbunden ist, und wobei der Holzen auch ein Eingriffsmittel zum Aufbringen einer Reaktionskraft aufweist, während eine aktive Kraft des gleichen Werkzeugs die Mutter am Bolzengewinde und auf der Unterlegscheibenstirnfläche dreht. Bei dem in den beiden vorerwähnten Patenten beschriebenen Befestigungselement sind die gemeinsamen Merkmale die Verwendung der Aktions- und Reaktionskraft eines Werkzeugs, der Wegfall von Reaktionsarmen an angetriebenen Werkzeugen, die Umwandlung von Drehmoment in eine torsionsfreie Bolzenstreckung und das erstmalige Erhalten der gewünschten Bolzenrestbelastung anstelle eines Drehmoments, das auf der Basis berechneter Reibungen und nicht auf der Basis tatsächlicher Reibungen oder einer Spannung geschätzt wird, die auf einer geschätzten Bolzenentspannung basiert, wenn die Kraft vom verlängerten Bolzen auf die handfest angezogene Mutter übertragen wird.
  • Eine Lösung wird in meiner US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 10/010,377 beschrieben. In dieser Patentanmeldung wird eine Unterlegscheibe vorgeschlagen, die eine erste Auflageoberfläche, die sich auf einer axialen Seite befindet und mit einer Mutter zusammenwirkt, eine zweite Auflageoberfläche, die sich auf einer entgegengesetzten axialen Seite befindet und mit einem Gegenstand zusammenwirkt, sowie mindestens eine dritte drehresistente Oberfläche hat, die mit einem Gewinde des Bolzens zusammenwirkt, so daß sich, wenn die Mutter mit einer gegebenen Kraft in einer Richtung gedreht wird und ein Körper der Unterlegscheibe eine gegebene Kraft in einer entgegengesetzten Richtung aufnimmt, lediglich die Mutter dreht, um den Bolzen anzuziehen oder zu lösen, und der Körper der Unterlegscheibe rotationsstationär verbleibt, während sich der Bolzen in einer axialen Richtung verlängert oder entspannt. Dies kann jedoch herstellungsfreundlicher realisiert werden, um die Herstellungskosten zu reduzieren.
  • Es ist demzufolge eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Unterlegscheibe, ein Befestigungselement mit einer Unterlegscheibe sowie ein Verfahren und ein angetriebenes Werkzeug zum Befestigen unter Verwendung der Unterlegscheibe bereitzustellen, wodurch eine weitere Lösung für die vorstehend beschriebenen Probleme zur Verfügung gestellt wird.
  • In Erfüllung dieser und anderer Aufgaben, die sich aus der nachstehenden Beschreibung ergeben, betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Unterlegscheibe nach Anspruch 1. Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Befestigungselement nach Anspruch 4. Ein noch anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenbau von mindestens zwei Teilen eines Gegenstands nach Anspruch 7. In Übereinstimmung mit einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein angetriebenes Werkzeug zum Befestigen eines Gegenstands nach Anspruch 8 vorgeschlagen In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Unterlegscheibenkörper aus zwei Teilen bestehen, die so vorgesehen sind, daß ein Teil zunächst eine axiale Verschiebung des in den Bolzen eingreifenden anderen Teils verhindert und anschließend eines der Teile unter der Einwirkung der in Reaktion auf die Verlängerung des Bolzens aufgebrachten Axialkraft zerbrochen wird.
  • In Übereinstimmung mit einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung kann der Unterlegscheibenkörper als ein einteiliges integrales Element ausgebildet sein, das anschließend an der Bruchstelle zerbrochen wird, wenn die Axialkraft durch den sich verlängernden Bolzen auf die Unterlegscheibe aufgebracht wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung spezifischer Ausführungsformen, die lediglich beispielhaften Charakter haben, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen am besten verständlich; dabei sind:
  • 1 eine Ansicht einer Unterlegscheibe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Ansicht eines Befestigungselements mit einer Unterlegscheibe und einem auf das Befestigungselement einwirkenden Werkzeug, wobei die Ansicht ein Befestigungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verdeutlicht; und
  • 3 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Unterlegscheibe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
  • 1 zeigt eine Unterlegscheibe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wobei die Unterlegscheibe als Gesamtheit mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist. Die Unterlegscheibe 1 hat einen Körper, der mit der Bezugszahl 2 bezeichnet ist. Der Körper 2 der Unterlegscheibe 1 hat eine erste obere Auflageoberfläche 3, die so ausgeführt ist, daß sie mit einer Mutter zusammenwirkt, eine zweite untere Auflageoberfläche 4, die so ausgeführt ist, daß sie mit einem Gegenstand zusammenwirkt, der zweiteilig ausgebildet sein kann, um aneinander befestigt zu werden, sowie mindestens eine mit der Bezugszahl 5 bezeichnete drehresistente Oberfläche.
  • Die erste und die zweite Auflageoberfläche 3 bzw. 4 sind in einer axialen Richtung oder, anders ausgedrückt, in einer Richtung einer Achse A1 voneinander beabstandet. Die mindestens eine dritte drehresistente Oberfläche 5 befindet sich radial im Innern des Körpers 2 der Unterlegscheibe 1. Die dritte drehresistente Oberfläche 5 ist so ausgebildet, daß sie in ein Gewinde des Bolzens eingreift oder damit verkeilt wird, beispielsweise dadurch, daß ein entsprechendes Gewinde 6 an der drehresistenten Oberfläche 5 vorgesehen ist.
  • Wie aus 1 ersichtlich, besteht der Körper 2 der Unterlegscheibe 1 aus zwei Teilen 7 und 8, die im wesentlichen radial angrenzend aneinander vorgesehen sind, so daß sich das Teil 7 radial im Innern des Teils 8 befindet. Die drehresistente Oberfläche 5 mit dem Gewinde 6 ist radial im Innern am Teil 7 vorgesehen. Das Teil 8 hat einen Vorsprung 9, der sich oberhalb des Teils 7 befindet und eine axiale Aufwärtsverschiebung des Teils 7 verhindert. Der Vorsprung 9 ist jedoch so ausgeführt, daß er unter der Einwirkung einer gewissen, in einer axialen Aufwärtsrichtung wirkenden Kraft zerbrechen kann. Das Teil 7 kann in einer drehresistenten Weise durch Preßpassung, Rändelung, Verkeilung oder auf andere Weise mit dem Teil 8 verbunden werden.
  • 2 zeigt ein Befestigungselement mit der Unterlegscheibe, wobei ein Werkzeug auf das Befestigungselement einwirkt. Das Befestigungselement hat eine Mutter 10 mit einem Innengewinde 11. Das Befestigungselement hat weiterhin einen Bolzen 12 mit einem Außengewinde 13 und mit einer Achse A2. Die Mutter 10 hat eine untere Auflageoberfläche 14, die so ausgeführt ist, daß sie auf die obere Auflageoberfläche 3 des Körpers 2 der Unterlegscheibe 1 aufgesetzt werden kann. Das Außengewinde 13 des Bolzens 12 greift in das Innengewinde 11 der Mutter 10 und auch in ein Innengewinde 6 des Körpers 2 der Unterlegscheibe 1 ein.
  • Ein angetriebenes Werkzeug in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt und mit der Bezugszahl 15 bezeichnet. Das angetriebene Werkzeug hat ein Gehäuse, das mit der Bezugszahl 20 bezeichnet ist, und einen Antrieb, der mit der Bezugszahl 21 bezeichnet ist. Der Antrieb ist beispielsweise als eine Zylinder/Kolben-Einheit ausgeführt, die einen Zylinder 24 und einen Kolben 25 beinhaltet, der im Zylinder bewegbar und mit einer Kolbenstange 26 ausgestattet ist. Die Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 26 mit dem Kolben 25 wird in eine Drehbewegung einer Ratsche 28 umgewandelt, die durch mindestens eine Antriebsplatte 27 erfolgt, die mit einer nicht dargestellten Klaue, die in Zähne der Ratsche 28 eingreifen kann, ausgestattet ist. Ein Antriebselement 16 ist auf der einen Seite mit der drehbaren Ratsche 28 verbunden und greift auf der anderen Seite in die Mutter 10 ein. Um ein solches Eingreifen bereitzustellen, kann die innere Oberfläche des Antriebselements 16 mit einem Verbindungsmittel, das beispielsweise als eine polygonale innere Oberfläche usw. ausgebildet ist, ausgestattet sein. Ein nichtdrehbares Element 17 ist mit dem unbewegbaren Gehäuse 20 verbunden, um eine während des Drehens des Antriebselements bewirkte Reaktion zu absorbieren. Das nichtdrehbare Element 17 greift in den Körper 2 der Unterlegscheibe 1 ein, um zu verhindern, daß sie sich um die Achsen A1 und A2 dreht, die beim Zusammenbau des Befestigungselements zusammenfallen. Um in die Unterlegscheibe einzugreifen, ist das nichtdrehbare Element 17 mit einem Verbindungsmittel, das beispielsweise als eine polygonale innere Oberfläche usw. ausgebildet ist, ausgestattet.
  • Das Befestigungselement mit der Unterlegscheibe wird zum Befestigen eines Gegenstands, der mit der Bezugszahl 18 bezeichnet ist, insbesondere zum Zusammenbau der Teile 19 und 19' des Gegenstands 18 bereitgestellt.
  • Wenn, wie in 2 dargestellt, das angetriebene Werkzeug 15 auf das Befestigungselement aufgesetzt wird, um die Mutter anzuziehen oder zu lösen, dreht das mit der Mutter 10 verbundene Drehelement 16 die Mutter, um eine Gewindereibung mit dem Bolzen 12 und die Oberflächenreibung mit der Unterlegscheibe 1 zu überwinden, um so die Mutter zu drehen, und das nichtdrehbare Element 17 hält die Unterlegscheibe 1, um die Reaktionskraft aufgrund der Oberflächenreibung der Unterlegscheibe 1 mit der Mutter 10, ihre Oberflächenreibung mit einer Seite des Teils 19' sowie ihre Drehreibung mit dem Bolzen 12 zu absorbieren, so daß die Unterlegscheibe 1 sich nicht dreht, sondern die Reaktionskraft des angetriebenen Werkzeugs absorbiert. Anfänglich, wenn sich die Mutter 10 dreht, dreht sich der Bolzen 12 zusammen mit der Mutter; die stationäre Unterlegscheibe 1 verkeilt jedoch das stationäre Teil 7 im Bolzengewinde 13, so daß sich der Bolzen aufgrund des Eingreifens seines Außengewindes 13 in das Gewinde 6 der Unterlegscheibe 1 nicht mehr dreht. Daher wird der Bolzen 12 gestoppt, und eine Axialkraft wird auf die Unterlegscheibe 1, insbesondere auf ihr Teil 7, in einer axialen Aufwärtsrichtung aufgebracht, wenn der Bolzen durch das Drehen der Mutter 10 verlängert wird. Unter der Einwirkung dieser axialen Aufwärtskraft bricht der Vorsprung 9 des Teils 8 der Unterlegscheibe 1 ab, und das Teil 7 der Unterlegscheibe 1 wird nach oben gezogen.
  • 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Unterlegscheibe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Hier hat die Unterlegscheibe, die mit der Bezugszahl 1' bezeichnet ist, einen Körper 2', der als ein einteiliges integrales Element ausgebildet ist, das eine Unterteilung 31 und eine Nut 32 aufweist, die vorgesehen ist, um eine Dicke der Unterteilung zu reduzieren und sie abbrechbar auszuführen.
  • Die Funktionsweise der Unterlegscheibe 1' in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnelt der Funktionsweise der Unterlegscheibe 1 in der in 1 dargestellten Ausführungsform. Wenn die Mutter 10 durch das Antriebselement 16 des angetriebenen Werkzeugs gedreht wird, neigt der Bolzen 12 dazu, sich zusammen mit der Mutter zu drehen. Wenn die Unterlegscheibe 1 und folglich das innere Teil 7 stationär gehalten werden, wird der Bolzen aufgrund des Eingreifens seines Außengewindes 13 in das Innengewinde 6' des Körpers 2' der Unterlegscheibe 1 stationär, wird aber in der axialen Richtung verlängert. Eine Axialkraft, die während der Verlängerung des Bolzens 12 erzeugt wird, wird axial nach oben auf das radial innere Teil 7' der Unterlegscheibe 1' aufgebracht, wobei sie versucht, das innere Teil 7' zu verschieben, so daß sie schließlich die Unterteilung 31 abbricht und das innere Teil 7' der Unterlegscheibe 1' axial nach oben im Verhältnis zum äußeren Teil 8' verschiebt.
  • Es versteht sich, daß jedes der vorstehend beschriebenen Elemente, oder zwei oder mehrere Elemente gemeinsam, auch in anders ausgeführten Konstruktionen, die sich von den vorstehend beschriebenen Ausführungen unterscheiden, nutzbringend angewendet werden kann bzw. können.
  • Obwohl die Erfindung in den Ausführungsformen einer Unterlegscheibe, eines Befestigungselements mit einer Unterlegscheibe sowie eines Verfahrens mit einem Werkzeug zum Befestigen unter Verwendung der Unterlegscheibe dargestellt und beschrieben wurde, soll sie nicht auf die dargestellten Details beschränkt bleiben, sondern es können Modifizierungen und Konstruktionsänderungen vorgenommen werden, sofern sie nicht in irgendeiner Weise vom Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche abweichen.

Claims (8)

  1. Unterlegscheibe (1, 1'), die einen Körper (2, 2') umfaßt, der eine Achse (A1) und eine auf einer axialen Seite befindliche erste Auflageoberfläche (3), die so ausgeführt ist, daß sie mit einer Mutter (10) zusammenwirkt, eine auf einer gegenüberliegenden axialen Seite befindliche zweite Auflageoberfläche (4), die so ausgeführt ist, daß sie mit einem Gegenstand (18) zusammenwirkt, sowie mindestens eine dritte drehresistente Oberfläche (5) hat, die so ausgeführt ist, daß sie mit einem Gewinde (13) eines Bolzens (12) zusammenwirkt, wobei der Körper (2, 2') mindestens eine Bruchstelle hat, die vorgesehen ist, so daß, wenn die Mutter (10) gedreht wird und den Bolzen (12) dreht, der Körper (2, 2') der Unterlegscheibe (1) ein Drehen des Bolzens unterbindet und die Mutter (10) dadurch eine Zugwirkung auf den Bolzen (12) ausübt, die den Bolzen in einer axialen Richtung verlängert und auf den Körper (2, 2') der Unterlegscheibe eine Axialkraft aufbringt, die einen Abschnitt (9, 31) des Körpers der Unterlegscheibe (1) zerbricht und es zuläßt, daß der Abschnitt des Körpers (2, 2') der Unterlegscheibe bei erfolgender Verlängerung des Bolzens (12) axial gezogen wird.
  2. Unterlegscheibe (1) nach Anspruch 1, bei der der Körper (2) zwei Teile (7, 8) hat, die vorgesehen sind, so daß ein Teil (8) anfänglich eine axiale Verschiebung des anderen Teils (7), das in die Schraube (12) eingreift, verhindert und danach das eine (8) der Teile unter der Einwirkung der Axialkraft zerbrochen wird.
  3. Unterlegscheibe (1) nach Anspruch 1, bei der der Körper (2') als ein einteiliges integrales Element ausgebildet ist, das anschließend an einer Bruchstelle (31) unter der Einwirkung der Axialkraft zerbrochen wird.
  4. Befestigungselement zum Verbinden von zwei Teilen (19, 19'), die einen Gegenstand (18) darstellen, wobei das Element einen Bolzen (12) mit einem Gewinde (13); eine auf dem Bolzen (12) schraubbare Mutter (10); sowie eine zwischen der Mutter (10) und dem Gegenstand (18) aufzubringende Unterlegscheibe (1) umfaßt und einen Körper (2, 2') beinhaltet, der eine Achse und eine auf einer axialen Seite befindliche erste Auflageoberfläche (3), die so ausgeführt ist, daß sie mit der Mutter (10) zusammenwirkt, eine auf einer gegenüberliegenden axialen Seite befindliche zweite Auflageoberfläche (4), die so ausgeführt ist, daß sie mit dem Gegenstand (18) zusammenwirkt sowie mindestens eine dritte drehresistente Oberfläche (5) hat, die so ausgeführt ist, daß sie mit dem Gewinde (13) des Bolzens (12) zusammenwirkt, wobei der Körper (2, 2') der Unterlegscheibe (1) mindestens eine Bruchstelle hat, die vorgesehen ist, so daß, wenn die Mutter (10) gedreht wird und den Bolzen (12) dreht, der Körper (2, 2') der Unterlegscheibe ein Drehen des Bolzens unterbindet und die Mutter (10) dadurch eine Zugwirkung auf den Bolzen (12) ausübt, die den Holzen in einer axialen Richtung verlängert und auf den Körper (2, 2') der Unterlegscheibe (1) eine Axialkraft aufbringt, die einen Abschnitt (9, 31) des Körpers der Unterlegscheibe zerbricht und es zuläßt, daß der Abschnitt des Körpers (2, 2') der Unterlegscheibe (1) bei erfolgender Verlängerung des Bolzens (12) axial gezogen wird.
  5. Befestigungselement nach Anspruch 4, bei dem der Körper (2) zwei Teile (7, 8) hat, die vorgesehen sind, so daß ein Teil (8) anfänglich eine axiale Verschiebung des anderen Teils (7), das in den Holzen (12) eingreift, verhindert und das eine (8) der Teile danach unter der Einwirkung der Axialkraft zerbrochen wird.
  6. Befestigungselement nach Anspruch 4, bei dem der Körper (2') als ein einteiliges integrales Element ausgebildet ist, das anschließend an einer Bruchstelle (31) unter der Einwirkung der Axialkraft zerbrochen wird.
  7. Verfahren zum Zusammenbau von mindestens zwei Teilen (19, 19') eines Gegenstands (18), das die Schritte des Einführens eines mit einem Gewinde (13) ausgestatteten Bolzens (12) in die Teile (19, 19'), so daß sich ein freies Ende des Bolzens nach außen über mindestens eine Seite der Teile hinaus erstreckt, des Aufbringens einer Unterlegscheibe (1) auf das freie Ende des Bolzens (12); des mittels Gewinde erfolgenden Verbindens einer Mutter (10) mit dem freien Ende des Bolzens, so daß sie stumpf an der Unterlegscheibe (1) anliegt; des Anlegens eines angetriebenen Werkzeugs (15), um die Mutter (10) mit einem drehbaren Element (16) des mit der Mutter verbundenen angetriebenen Werkzeugs zu drehen, um den Bolzen (12) anzuziehen oder zu lösen, und ein nichtdrehbares Element (17) des angetriebenen Werkzeugs (15) an die Unterlegscheibe (1) anzulegen, um eine Reaktionskraft zu absorbieren; sowie des Bereitstellens des Körpers (2, 2') der Unterlegscheibe mit einer Bruchstelle umfaßt, die vorgesehen ist, so daß, wenn die Mutter (10) gedreht wird und den Bolzen (12) dreht, der Körper (2, 2') der Unterlegscheibe (1) ein Drehen des Bolzens unterbindet und die Mutter (10) dadurch eine Zugwirkung auf den Bolzen (12) ausübt, die den Bolzen in einer axialen Richtung verlängert und auf den Körper der Unterlegscheibe eine Axialkraft aufbringt, die einen Abschnitt (9, 31) des Körpers (2, 2') der Unterlegscheibe (1) zerbricht und es zuläßt, daß der Abschnitt des Körpers der Unterlegscheibe bei erfolgender Verlängerung des Bolzens (12) axial gezogen wird.
  8. Angetriebenes Werkzeug (15) zum Befestigen eines Gegenstands (18), das ein mit einem nichtdrehbaren Element (17) ausgestattetes Gehäuse (20); einen im Gehäuse befindlichen Kraftantrieb (21) zum Antreiben eines drehbaren Antriebselements (16), ein einen Bolzen (12) mit einem Gewinde (13) und einer Achse (A2) beinhaltendes Befestigungsteil, das in den Gegenstand (18) bildende Teile (19, 19') einführbar ist, eine Mutter (10), die auf dem Bolzen (12) schraubbar ist und mit dem Antriebselement (16) zusammenwirkt, sowie eine Unterlegscheibe (1) umfaßt, die zwischen der Mutter (10) und dem Gegenstand (18) aufgebracht werden soll und mit dem nichtdrehbaren Element (17) des Gehäuses zusammenwirkt, wobei die Unterlegscheibe (1) eine Achse (A1) und eine erste Auflageoberfläche (3), die sich auf einer axialen Seite befindet und so ausgeführt ist, daß sie mit der Mutter (10) zusammenwirkt, eine zweite Auflageoberfläche (4), die sich auf einer gegenüberliegenden axialen Seite befindet und so ausgeführt ist, daß sie mit dem Gegenstand (18) zusammenwirkt, sowie mindestens eine drehresistente Oberfläche (5) hat, die so ausgeführt ist, daß sie mit dem Gewinde (13) des Bolzens (12) zusammenwirkt, so daß, wenn die Mutter (10) durch das Antriebselement (16) gedreht wird und den Bolzen dreht, der Körper (2, 2') der Unterlegscheibe (1) vom nichtdrehbaren Element (17) gehalten wird und ein Drehen des Bolzens (12) unterbindet und die Mutter (10) dadurch eine Zugwirkung auf den Bolzen ausübt, wodurch der Bolzen (12) in einer axialen Richtung verlängert wird, sowie auf den Körper (2, 2') der Unterlegscheibe (1) eine Axialkraft ausübt, die einen Abschnitt (9, 31) des Körpers der Unterlegscheibe zerbricht und es zuläßt, daß der Abschnitt des Körpers (2, 2') der Unterlegscheibe (1) bei erfolgender Verlängerung des Bolzens (12) axial gezogen wird.
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