DE7017317U

DE7017317U - Vorrichtung zum herstellen selbstsichernder muttern.

Info

Publication number: DE7017317U
Application number: DE7017317U
Authority: DE
Original assignee: Federal Screw Works
Current assignee: Federal Screw Works
Priority date: 1969-07-22
Filing date: 1970-05-08
Publication date: 1971-08-12
Also published as: FR2055064A5; JPS4815139B1; GB1268722A; DE2022592A1; US3621502A

Description

Patente ην, 'ί- if a

Dr. Ιηο. H. Rl- Henk

Dip!. ;.-;π. : "/i.,-ck

Dipl. Fh,i. W. Schmitz

β München-if Mozarfrrr.2r

TeI. 5 ^05 SA

Federal __S crew Works

34öl Martin Avenue

Detroit, Michigan/USA 16. April 1971

Anwalts eJcte K-15 5 7

__ Vorrichtung zum Herstellen selbstsichernder Muttern^

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen selbstsichernder Muttern.

Gegen Drehung gesicherte Muttern, Jie vollständig aus Stahl hergestellt sind, sind bekannt. Derartige selbstsichernde Muttern werden zunächst durch einen Kaltverformungsschritt hergestellt· und anschließend wird der Mutternkörper mit Gewinde "ers :^v . Danach wird der Mutternkörper verformt, um eine oder p* rr e, örtlich begrenzte Bereiche des Gewindes bezug?ir' . _ία normalen Gewindedurchmessers radial nach innen abzubiegen. Eine Art von üblicherweise verwendeten Muttern sind die "Hals"-Muttern. Selbstsichernde Halsmuttern sind an einem Ende des Mutternkörpers mit einem ringförmigen Hals versehen, der dünner ist als die Haupt- ^! wände der Mutter. Während des Verformens wird lediglich der Hals _; zusammengepreßt. Infolge seiner geringeren Wandstärke läßt sich der Hals verhältnismäßig leicht verformen, ohne daß der übrige Teil der Mutter übermäßig verbogen wird.

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Bei der Herstellung von selbstsichernden Halsmuttern wird der Hals des Mutternkörpers üblicherweise zwischen zwei Druckrollen hindurchgeführt oder zwischen zwei ebenen Prägeflächen zusammengepreßt. Zwäl"- Iä55cn 51Cn Ulc DcKäriiuen äeiuS'CSiChcniüeii riciiä — muttern in verschiedenen Anwendungsfällen, insbesondere in Verbindung mit hochfesten Schraubbolzen oder wenn die geforderte Drehmomentsicherung verhältnismäßig gering ist, in zufriedenstellender Weise verwenden, falls jedoch die Muttern gegen ein hohes Drehmoment sichern sollen oder der Bolzen, auf den die Mutter aufgeschraubt wird, aus einem verhältnismäßig weichen Metall besteht, arbeiten die bekannten Muttern nicht zufriedenstellend. In diesen Anwendungsfällen macht die Beschädigung des

l~l UIiUd igCWXllUCO t_>"^iirVJ_GX.L.gS\.O.LW.Gll« LjXH LfCXSL/J.C X VJClX IiX" J.OL CXUC 1"1UUlGx* zur Halterung des Kipphebels eines Kraftfahrzeug-Benzinmotors. Das durch die Mutter zu sichernde Drehmoment liegt in zumindest einem bekannten Anwendungsfall zwischen o,6 5 und 1,5 mkp. Diese hohe Drehmomentensicherung durch die Mutter selbst ist deswegen erforderlich, weil die Mutter η ich-, gegen eine Ar. sch ' .α-: lache festgezogen wird. Die Mutter besteht aus einem Ma':er:'dl der Klasse C und wird auf eine Schraube der Größe 5 aufgeschraubt. In diesem Fall hat es sich als tatsächlich unmöglich herausgestellt, eine selbstsichernde Verriegelung herzustellen, die eine derart hohe Drehmomentenbelastung aushält, ohne daß die Gewindegänge des Schraubbolzens im überwiegenden Teil der Anwendungsfälle abgeschält werden. Vielmehr wurden bei 2o% der Anwendungsfälle mit den bekannten, mit flachen Eindrückungen versehenen selbstsichernden Muttern die Gewindegänge des Bolzens beim ersten Anwendungsfall abgeschält, und bei wiederholter Anwendung der Mutter wurden die Gewinde von tatsächlich loo% der Bolzen abgeschält.

Neuerungsgemäß soll daher eine Vorrichtung zum herstellen einer Mutter geschaffen werden, die selbsttätig -epen ein hoiies Drehmoment gesichert ist, jedoch das Außenrewlnue, auf das sie aufgeschraubt wird, nicht zerstört oder ernstnart oescnäaigt.

Die zu diesem Zweck geschaffene, neuerungsgemäße Vorrichtung enthält zwei sich gegenüberliegende Prägewerkzeuge mit konkanve Prägeflächen, die an den Hals angepaßt sind und die benachbarten Gewindeabschnitte nach innen verschieben, ohne deren gebogene Form zu zerstören. Hierdurch werden andere, zwischen den Einprägungen gelegene Bereiche des Halses nach außen gebogen und der Hals nimmt im Querschnitt eine stärker elliptische Form ein, als dies bisher erreicht wurde. Bei den bekannten Verfahren zum Eindrücken von selbstsichernden Halsmuttern tritt , falls überhaupt, nur eine geringfügige Verschiebung der zwischen den Eindrückungen gelegenen Bereiche des Halses nach außen auf. Die bekannten Verformungsverfahren führen zu verhältnismäßig kleinen, abgeflachten Eincrückungen des Gewindes, mit denen der Bolzen erfaßt wird. Ein neuerungsgemäß geprägter Mutternhals vermag sich weit besser "aufzuweiten" oder zu verbiegen, wenn er auf dem Bolzen aufgeschraubt wird.

Die neuerungsgemäß hergestellte selbstsichernde Mutter wird infolgedessen über verhältnismäßig große Gewindeabschnitte reibschlüssig am Bolzen verriegelt. Andererseits ist die Verformung des Halses in Radialrichtung geringer als bei den bekannten selbstsichernden Halsmuttern, die ein gleich großes Drehmoment aufnehmen können.

Neuerungsgemäß werden also verhältnismäßig große Bereiche des Halses um einen gleichmäßigen Betrag nach innen abgebogen und die zur Verriegelung dienende Reibkraft wird über einen großen Bereich des Gewindes verteilt, was darauf zurückzuführen ist, daß die aen Hals erfassenden Präge flächen konkav oder teilzylindrisch ausgebildet sind.

Neuerungsgemäß hergestellte selbstsichernde Muttern vermeiden die Nachteile der bekannten selbstsichernden Halsmuttern und lassen sich in zufriedenstellender Weise in weit mehr Anwendungsfällen verwenden als sämtliche der bekannten gegen eine Drehmomentenbelastung selbstsicherden Stahlmuttern. Die neuerungsgemäßen Muttern lassen sich in zufriedenstellender Weise in einem verhältnismäßig hohen, jedoch engen Drehmomentbereich verwenden. Insbesondere neigen sie nicht dazu, das Außengewinde, auf das sie aufgeschraubt werden, abzuschälen oder zu beschädigen. Der Hals der neuerungsgemäßen Mutter vermag nach dem Lösenivom Schraubbolzen in hervorragender Weise in seine elliptische Form zurückzukehren. Die neuerungsgemäße Vorrichtung ist billig, bietet jedoch in einfacher und vorteilhafter Weise die Möglichkeit, die durch die Mutter erzielte Drehmumentensicnerung zu regulieren.

Weitere Vorteile und Merkmale der Neuerung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden, beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht der neuerungsgemäßen Vorrichtung mit einer durch die Vorrichtung zu verformenden Mutter,

Fig. 2 eine Seitenansicht cer in Fig. i gezeigten Vorrichtung

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, bei der jedoch die Prägestempel um den Mutternhals geschlossen sind und der Kais in seine endgültige Form gebracht wurde.

Die Fign. 1 und 2 zeigen zwei sich gegenüberliegende Prägestempel Io, von denen jeder mit einer teilkreisförmigen, zylindrischen konkaven Prägefläche 12 versehen ist. Die Prägeflächen 12 gehen in tangential zu ihnen verlaufende, ebene Prägeflächen 14 über. Die Flächen 12, die sich gegenüberliegend und zugekehrt angeordnet sind, berühren den Außenumfang 16 des Halses 18 einer· selbstsichernden Mutter 2o. Der Hals 18 ist ringförmig und sein Außenumfang 16 ist ursprünglich kreiszylinderförmig ausgebildet (siehe Fig. 1). Die Seitenwand« 22 des Mutternkörpers 2o bilden ein regelmäßiges Vieleck zur Aufnahme eines Sechskan schlüsseis. An den dem Hals 18 gegenüberliegenden Enden der Mutter 2o ist eine abgestufte Sitzfläche 24 ausgebildet. Durch die Mutter 2o verläuft von der Sitzfläche 24 zu der Außenfläche 28 des Halses l8 eine Gewindebohrung 26. —

V/ie Fig. 3 zeigt, sind die teilkreisförmigen, zylindrischen Prägeflächen 12 mittig zu einer Achse 34 angeordnet. Der Mutternkörper 2oj der vorher mit Gewindegangen versehen wurde, wird zwischen die Prägestempel Io eingesetzt, wobei die Achse der Gewindebohrung 26 die Achse 34 schneidet, wie Fig. 3 zeigt. Die Stempel Io werden längs der Achse 34 relativ zueinander zusammengeschoben so daß sie den Außenumfang 16 aes Halses an sich diametral gegenüoerliegenden Seiten erfassen. Tatsächlich kann einer der Präge-

-U-

stempel Io ortsfest genaitert werden, während der andere Prägestempel Io verschoben wird, falls die s-Iutte.·' 2o längs cer Achse 3^ frei verschiebbar angeordnet : ■■. . « Der -IaIs v/irc somit zwischen aen Prägeflächen 12 zusammengepreßt and in eine i~, Querschnitt elliptische Form verbogen, wie Fig. 3 zeigt. Eie Große jeder Prägefläche 12 in ümfangsric.ir.ung ist euren cie Zustriche der Bezugszeichen je in Fig. 3 dargestellt. Ks ist ersichtlich, daß die Flächen 12, die den gleichen Rauius wie aer Außenumfar.g Io haoen, einen Kreisbogen von 9o ° einnehmen. Während des Zusammendrückens liegt das Prägewerkzeug zunächst lediglicn über die Prägefläcne 1?. am hals 16 an. Beim weiteren Zusammenpressen kommt je doch ein Teil aer Prägeflächen Ik in Anlage an den Hals. Das Gewinde der Bohrung 26 wird in zwei sich gegenüberliegenden Bereichen, die in Umfangsrichtung über etwas mehr als 9o ° verlaufen, radial nach innen verschoben, wie durch die Zustriche der Bezugszeichen it ir Fig. 3 gezeigt ist.

Die zwischen aen Prägestempeln Io gelegene große Hauptncnse ko der durch denjverbogenen Hals 18 gebildeten Ellipse verläuft senkrecht zur Achse 34 unc durchsetzt sich diametral gegenüberliegende Abschnitte kk des Halses 18, die während der Verformung das Halses radial nach außen verschoben werden. Vor dem Versand wird die Mutter natürlich In üblicher Weise gereinigt und mit Wachs überzogen. Die Mutter kann auch wärmebehandelt werden.

Um wesentliche Merkmale und Vorteile der Neuerung deutlicher zu erläutern, werden nachfolgend die Abmessungen zweier Gruppen von 3/8-Zoll-Halsmuttern wiedergegeben, von denen die eine gemäß der Neuerung und die andere gemäß dem Stand der Technik verformt

wurde. In beiuen Fällen wurden identische Mutternkörper 2o verwendet . Ler Außencurchiiiesser Io c.es Halses hatte einen Durchmesser von 'χϊ,^'ό mm. Bei Anwendung der Neuerung wurde der Hals im Durchschnitt längs seines kleineren Dur-eiiniessers (d.h. längs cer Achse j'i) auf eine Weite von 13,oo mm gebracnt. Diese Verformung führte iU einer Aufweitung aes Halses längs aer größeren Achse 4o auf in; Lurchscnnitt 13,to min. Wenn aer Hals nach dem bekannten Verfahren so weit verformt wurae, daß die Mutter selbsttätig gegen ein gleich großes Drenmoment gesicnert war, war es erforderlich, den Hals vom ursprünglichen Außendurchmesser auf eine minimale

und

Weite von durchschnittlich etwa 12,6 mm auf eine längs einer im rechten Winkel zu den Eindrücken verlaufenden Achse gelegenen Maximalweite von durchschnittlich 13,7 nun zu verformen. Beide buttern wurden so ausgelegt, daß sie eine Drehmomentensicherung von o,6 bis 1,5 mkp übernehmen konnten.

Falls die Halsmuttern der oben angegebenen Größe, die in Verbindung mit dem eingangs erwähnten Ventilkipphebel verwendbar sind, durch ebene Prägestempel eingedrückt oder zwischen Walzen hindurchgeführt werden schälen sie beim ersten Einbau in 2o % der Anwenaungsfälle die Gewinde der Bolzen ab, wie bereits erwähnt wurde. Beinahe loo % derartiger bekannter Muttern streifen das Gewinde des Bolzens nach fünfmaliger Anwendung ab. Anhand der durchgeführten Versuche hat sich erwiesen daß im Gegensatz dazu die neuerungsgemäßen Muttern selbst nach fünfzehnmaligem Einbau auf den Bolzen das Schraubbolzengewinde nicht zerstörten. Außerdem wurde festgestellt, daß die neuerungsgemäß hergestellten Muttern die Drehmomentensicherung in einem engeren Bereich als die nach den bekannten Verfatiren hergestellten Muttern durchführen.

bine /riiJ-y:,2 der Verformung des Halses bei den oben erwähnten 3/δ-ζ; ": ' .■ en selbstsichernden Kuttern zeigt, daß die Verformung in Ra' .. ^chtung bei dem nach der. bekannten Verfahren verformten

W.1J Π _i_ W WCl. V_CUi 1 IVJ UC 1 Uli ^O ^₁C JIIUW VCJ-LiWX IU

Hals ist. Dabei werden natürlich Muttern verglichen, die das gieicne Verriegelungselement haber.. Außerdem führt das bekannte Verfahren lediglich zu einer geringen Aufweitung des Halses längs einer zur Achse ouer zum B .. igungspfad der Prägestempel rechtwinkelig verlaufenden Achse. Mt dem bekannten Verfahren wird daher nicht ein Hals hergestellt, der eine weitgehend elliptische Form hat j sondern eier Hals wird an örtlich begrenzten Bereichen verbogen. Infolgedessen kann sich der Hals der bekannten Muttern insgesamt nicht um den gleichen Betrag "aufblähen" oder aufweiten una -usanraenzienen wie bei den neuerungsgemäß hergestellten selbstsichernden Muttern.

Die Prägeflacheri 12 haben den gleichen Radius wie der Außenumfang 16 des Halses. Es wira jedoch angenommen, daß der Radius der Flächen 12 in gewissen Umfang verändert we ien kann, ohne daß die Vorteile der Neuerung verlorengehen. V/ährenc jede Prägefläche 12 über einem Bogen von ^o ° an dem Auß^numfang Ib des Halses anliegt, suchen die Prägestempel Io einen bereich eier Gewindebohrung 26 zu verschieben, der etwas größer als 9o ist. Wenn sich nämlich die Prägestempel Io relativ zueinander aufeinander zu bewegen, wird der äußere Halsumfang Ib curch cle ebenen Prägeflächen I^ etwas nach innen verschoben. Die ciurch oie Flächen Ik hervorgerufene Verformung ist jedoch rerinpfdrig, und diese Flächen Ik oienen hauptsächlich dazu, einen sanften Übergang zwischen den racial nach innen verbogenen unu cen radial nach

außen aufgeweiteten Bereichen ues Halses Io zu schaffen. Während Ger Gurcii jeden aer Stempel Io erfaßte Gesamtbereich des Halses lö bezüglich seines V.inkelmäiJ^s verändert werden kann, wird die Außenfläche Io vorzugsweise übt . mindestens 4p ° von jedem der Prägestempel erfaßt.

- Io -

Claims

Schut zansp rü ehe

1. Vorrichtung zur Herstellung selbstsichernder Halsmuttern, gekennzeichnet euren zwei Prägestempel (Io) mit konkaven, einander zugekehrten und sich gegenüberliegenden, gegen den Halsabschnitt (l8) oer Mutter (2o) andrückbaren Prägeflächen (12, lh), die zwecks Verformens des Mutterhalses (18) relativ zueinander bewegbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil (12) jeder Prägefläche (12, lh) teilkreisförmig ausgebildet ist und einen Krümmungsradius hat, der im wesentlichen gleich dem Radius des Außenumfangs des zu verformenden Mutternhalses (l8) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch ö oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Präge fläche (12, 14) mit einem über einen Winkel von mindestens 4b ° teilkreisförmigen, zylindrischen Flächenabschnitt (12) versehen ist.

h. Vorrichtung nach einem der Ansprüche b bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Präge fläche mit einem im wesentlichen über 9o° teilkreisförmigen Flächenabschnitt (12) versehen ist.