DE29822392U1

DE29822392U1 - Verbindungselement für Gewindebolzen

Info

Publication number: DE29822392U1
Application number: DE29822392U
Authority: DE
Original assignee: ITW Automotive Products GmbH
Current assignee: ITW Automotive Products GmbH
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 1999-02-11
Anticipated expiration: 2008-12-17
Also published as: CA2290864A1; BR9905839A; EP1013947A1

Description

Verbindungselement für Gewindebolzen

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Um ein Bauteil auf einem Gewindebolzen zu befestigen, sind Verbindungselemente mit Gewindebohrung bekannt, deren genaue Gestalt in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Verwendung variiert. Muttern stellen eine äußerst vielseitig verwendbare Gruppe solcher Verbindungselemente dar, und sie werden üblicherweise eingesetzt, um entweder Bauteile gegen einen Absatz auf einem Gewindebolzen festschrauben, oder zwei Muttern werden auf einem Gewindebolzen gegeneinander gekontert, um selbst einen festsitzenden Absatz auf dem Gewindebolzen zu bilden.

Die Befestigung entsteht dabei durch eine elastische Dehnung des Gewindebolzens, der beim Festdrehen der Mutter in die Länge gezogen wird und dadurch die Bauteile und Verbindungselemente gegeneinander verspannt. Die Mutter wird dabei auf ihre Gewindegänge gepreßt, so daß sie durch Reibung an ihrem Ort gehalten wird. Je

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fester die Mutter also angezogen ist, desto stärker ist diese Reibung, und desto höher ist die Sicherheit, daß die Mutter, zum Beispiel durch Bauteil-Schwingungen, nicht losgedreht wird.

Mache Einbausituationen verbieten aber einerseits, eine Mutter über ein bestimmtes Drehmoment hinaus festzuziehen, erfordern aber andererseits eine hohe Sicherheit gegen ein zufälliges Lösen der Mutter.

Zur Bewältigung dieser Aufgabe sind Muttern bekannt, in deren Gewinde ein Ring aus Kunststoff eingearbeitet ist, wobei die üblicherweise glatte Innenkontur des Rings zunächst einen Durchmesser hat, der etwas größer ist als der Kern-Durchmesser des Gewindebolzens, auf den die Mutter geschraubt werden soll. Beim Schrauben der Mutter auf den Gewindebolzen verformt sich die Innenkontur des Rings dann plastisch, indem sich die Gewindegänge des Gewindebolzens in dem Kunststoff-Ring abdrücken. Dadurch wird die Mutter auf dem Gewindebolzen schwergängig, was dann, wenn Sie zum Erfüllen ihrer Funktion festgedreht ist, dafür sorgt, daß die Mutter sich nicht von selbst löst.

Eine solche Mutter hat aber insbesondere folgende Nachteile: Schon beim Schrauben auf dem Gewindebolzen vor dem eigentlichen Festschrauben ist die Mutter schwergängig, so daß sie nur mit größerem Kraftaufwand und nicht von Hand vormontierbar ist. Weil eine solche Mutter auch bei der Demontage entsprechend schwergängig wäre, wird sie üblicherweise nur einmal verwendet. Außerdem ist das Drehmoment, daß bei der Vormontage einer solchen Mutter erforderlich ist, nicht reproduzierbar, so daß bei Muttern, die mit einem bestimmten, konstruktiv vorgegebenen Drehmoment festgezogen werden müssen, dieser Wert nicht sicher eingehalten werden kann. Außerdem ist für einige Einbausituationen die Schwergängigkeit einer solchen Mutter noch zu gering, so daß sich eine solche Mutterverbindung noch immer unbeabsichtigt lösen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement zu schaffen, welches leichtgängig vormontierbar ist und welches eine hohe Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Lösen bietet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verbindungselement mit den in Anspruch 1 formulierten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verbindungselement mit einer Gewindebohrung zur Verbindung mit einem Gewindebolzen, vorzugsweise eine Mutter, weist in der Gewindebohrung eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut auf, in der ein Ring angeordnet ist. Die Nutgrund-Fläche, und vorzugsweise auch die Außenfläche des Rings, ist kegelmantelförmig. Der Ring, dessen Außenfläche an der kegelmantelförmigen Nutgrund-Fläche anliegt, ist axial verschiebbar, und zwar in Richtung des sich verjüngenden Kegelmantels, so daß sein Durchmesser, der - vorzugsweise durch einen Schlitz oder eine spannzangenartige Ausführung, aber auch durch plastische Verformung veränderbar ist, sich bei einer axialen Verschiebung verkleinert. Zum Verschieben weist der Ring eine Mitnehmer-Vorrichtung auf, die mit einem Anschlag am Gewindebolzen oder an einem, zu befestigenden Bauteil zusammenwirkt. Die Mitnehmer-Vorrichtung ist vorzugsweise ein Vorsprung, der sich axial - als Hülse um den Gewindebolzen - aus der in diesem Bereich radial erweiterten Gewindebohrung heraus erstreckt. Der Anschlag ist vorzugsweise eine sich radial vom Gewindebolzen nach außen erstreckende Fläche, zum Beispiel eine Körperoberfläche eines auf dem Gewindebolzen zu befestigenden Bauteils. Wenn nun das erfindunggemäße Verbindungselement mit dem Vorsprung gegen die Körperoberfläche geschraubt wird, um die übliche Verspannung des Bauteils auf dem Gewindebolzen zu bewerkstelligen, drückt diese Bewegung den Vorsprung in die Gewindebohrung hinein, verschiebt dabei den Ring in der Nut axial in Richtung des sich verjüngenden Kegelmantels, so daß sich der Durchmesser des Rings verkleinert, indem die Außenfläche des Rings an der sich verjüngenden kegelmantelförmigen Nutgrund-

Fläche geführt wird. Dadurch verkleinert sich auch der Innendurchmesser des Rings, so daß die Innenkontur des Rings klemmend an den Gewindegängen das Gewindebolzens, den der Ring umgibt, angreift und somit das erfindungsgemäße Verbindungselement auf dem Gewindebolzen gegen unbeabsichtigtes Lösen sichert.

Mit dieser erfindungsgemäßen Sicherung wird ein höheres Sicherungs-Drehmoment erreicht - d. h. ein Drehmoment, das erforderlich ist, um die Verbindung zu lösen. Außerdem ist das erfindungsgemäße Verbindungselement ohne großen Kraftaufwand, also auch von Hand, vormontierbar, und das für die Sicherung erforderliche Befestigungsmoment ist reproduzierbar, so daß auch konstruktiv vorgegebene Schrauben-Anzugsmomente in tolerierbaren Grenzen eingehalten werden können. Die beschriebene Sicherungsklemmung ist lösbar, und daher läßt sich das erfindungsgemäße Verbindungselement problemlos mehrfach verwenden.

Um diese Klemmung des Rings auf den Gewindegängen des Gewindebolzens zu gewährleisten, kann der erfmdungsgemäße Ring verschiedene Innenkonturen aufweisen. Die Innenkontur kann zum Beispiel glattwandig sein, so daß sie sich auf die Spitzen der Gewindegänge preßt und, wenn die Innenkontur des Rings aus Kunststoff besteht, dabei plastisch verformt wird. Die Innenkontur des Rings kann auch gewindeartig geformt sein und dabei dem Gewinde des Gewindebolzens entsprechen, so daß eine vorteilhaft große Anpreß- und Reibfläche entsteht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird in folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Verbindungselements.

Fig. 2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Verbindungselements nach Fig. 1 mit explodiertem Ring, welcher zusätzlich in Draufsicht dargestellt ist.

Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Verbindungselements nach Fig. 1 auf einem Gewindebolzen kurz vor dem Festziehen gegen ein Bauteil.

Fig. 4 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 3 in festgezogenem Zustand.

Mit Bezug auf Fig. 1 hat eine Mutter 2 eine durchgängige Gewindebohrung 4 mit einer Nut 6, in der ein Ring 8 angeordnet ist. Die Grundfläche 10 in der Nut 6 ist kegelmantelförmig und mit der Gewindebohrung 4 koaxial. Die Nut 6 befindet sich in einem Endbereich der Gewindebohrung 4, und die kegelmantelförmige Form der Nutgrund-Fläche 10 verjüngt sich in die Bohrung hinein. Der Ring 8 hat einen Mitnehmer 12 in Form eines ringförmigen Vorsprungs, der sich als vorspringender Rand 12 des Rings 8 um den Gewindebolzen herum axial aus der in diesem Bereich radial erweiterten Gewindebohrung 4 heraus erstreckt.

Mit Bezug auf Fig. 2 ist erkennbar, daß der Durchmesser des Rings 8 wegen eines Schlitzes 14 im Ring 8 veränderbar ist. Außerdem ist erkennbar, daß die Nut 6 zur Öffnung der Gewindebohrung 4, an deren Endbereich sie sich befindet, nur durch einen kleinen Absatz 15 begrenzt ist, der, radial einwärts ragend, den Ring 8 am Herausfallen hindert. Der Ring 8 wird also bei einer Vormontage etwas zusammengedrückt in die Nut 6 eingesetzt und hält sich dort, wie in Fig. 1 gezeigt, unter leichter radialer Vorspannung.

Mit Bezug auf Fig. 3 ist erkennbar, daß der Innendurchmesser der glatten Innenkontur des Rings 8 genauso groß ist wie der Außendurchmesser eines Gewindebolzens 16. Durch ein geringes Übermaß des Innendurchmessers der Ring-Innenkontur läßt sich die Mutter 2 leichtgängig auf den Gewindebolzen 16 schrauben, bis sie gegen eine Körperoberfläche 17 eines zu befestigenden Bauteils 18 anschlägt. Die Mutter 2 wird dabei so herum auf den Gewindebolzen 16 geschraubt, daß der vorspringende Rand

12 des Rings 8, der sich aus der Gewindebohrung 4 heraus erstreckt, in Richtung des Bauteils 18 weist. Das Bauteil 18 sitzt mit seiner Durchgangsbohrung 20 auf dem Gewindebolzen 16 und schlägt mit seiner einen, in Fig. 3 rechten Seite gegen eine absatzförmige Erweiterung 22 des Gewindebolzens 16. In dieser Lage ist das Bauteil 18 mittels der Mutter 2 zu befestigen.

Mit Bezug auf Fig. 4 ist erkennbar, daß dann, wenn die Mutter 2 in Fig. 3 noch um die Strecke 24 zwischen der Mutter 2 und dem Bauteil 18 - also um die Strecke, um welche der Rand 12 des Rings 8 aus der Mutter 2 heraus ragt - weiter gedreht wird, der Ring 8 entlang der sich verjüngenden kegelmantelförmigen Nutgrund-Fläche 10 in die Mutter 2 hinein geschoben wird und sich so der Durchmesser des Rings 8 verkleinert. Dadurch graben sich die Gewindegänge des Gewindebolzens 16 in die Innenkontur des Rings 8 - die im dargestellten Beispiel aus plastisch verformbarem Kunststoff besteht und die in eine Ring-Außenkontur aus vorzugsweise vergütetem Stahl eingelegt ist - und klemmen die Mutter 2 auf dem Gewindebolzen 16, um sie gegen unbeabsichtigtes Lösen zu sichern.

Durch Dimensionierung der Strecke 24, um die der Rand 12 des Rings 8 aus der Mutter 2 herausragt, des Durchmessers und der Steigerung der kegelmantelförmigen Nutgrund-Fläche 10 sowie des Durchmessers der Ring-Innenkontur läßt sich die Klemmkraft dimensionieren, die durch das beschriebene Aufpressen der Innenkontur auf den Gewindebolzen 16 entsteht, wenn der Ring um die Strecke 24 in die Mutter 2 hinein gedrückt wird.

Sobald die in Fig. 4 dargestellte Lage erreicht ist, bei der die Mutter selbst gegen das zu befestigende Bauteil 18 anschlägt, läßt sich die wie beschrieben durch Klemmung auf den Gewindebolzen gegen versehentliches Lösen gesicherte Mutter 2 nun selbst gegen das Bauteil 18 verspannen, um dieses zu befestigen. Dabei kann einen konstruktiv vorgegebenes Anzugs-Drehmoment aufgebracht werden, weil der Betrag des von der Klemmung erzeugten Sicherungs-Drehmoments reproduzierbar ist.

Claims

Ansprüche

1. Verbindungselement mit einer Gewindebohrung (4) zur Verbindung mit einem

Gewindebolzen (16), dadurch gekennzeichnet, daß

- die Gewindebohrung (4) eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut (6) aufweist mit einer kegelmantelförmigen, mit der Gewindebohrung koaxialen Nutgrund-Fläche (10),

wobei in der Nut (6) ein Ring (8) angeordnet ist, dessen Innendurchmesser den Gewindebolzen (16) umgibt und der axial in Richtung des sich verjüngenden Kegelmantels verschiebbar ist, wobei die Außenfläche des Rings an der kegelmantelförmigen Nutgrund-Fläche (10) anliegt und mit dieser zusammenwirkt, wobei der Durchmesser des Rings (8) veränderbar ist,

- und wobei der Ring (8) eine Mitnehmer-Vorrichtung (12) aufweist, die zum Verschieben des Rings (8) mit einem Anschlag (17) am Gewindebolzen oder an einem zu befestigenden Bauteil (18) zusammenwirkt.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement eine Mutter (2) ist.

3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

Außenfläche des Rings (8) entsprechend der Nutgrund-Fläche (10) kegelmantelformig ist.

4. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Innenkontur des Rings (8) kreiszylindisch ist mit einem Durchmesser, der größer/gleich dem Außendurchmesser des Gewindebolzens (16) ist.

5. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ring (8) aus Stahl besteht.

6. Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl vergütet ist.

7. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens die Innenkontur des Rings (8) aus Kunststoff besteht.

8. Verbindungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkontur des Rings (8) eine plastisch verformbare Oberfläche aufweist.

9. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ring (8) zur Veränderung seines Durchmessers einen Schlitz (14) aufweist.

10. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (8) zur Veränderung seines Durchmessers spannzangenartig ausgebildet ist.

11. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (8) zur Veränderung seines Durchmessers plastisch verformbar ist.

12. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (6) in einem Endbereich der Gewindebohrung (4) angeordnet ist, wobei der Kegelmantel sich in die Bohrung (4) hinein verjüngt.

13. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (8) als Mitnehmer einen Vorsprung (12) aufweist, der sich axial aus einer radialen Erweiterung der Gewindebohrung (4) erstreckt.

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14. Verbindungselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (12) sich auf dem Umfang des Rings (8) erstreckt.

15. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag eine sich radial vom Gewindebolzen nach außen erstreckende Fläche (17) ist.

16. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag eine Körperoberfläche (17) eines auf dem Gewindebolzen mittels des Verbindungselements zu befestigenden Bauteils (18) ist.

17. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, durch gekennzeichnet, daß der Anschlag eine absatzförmige Erweiterung des Gewindebolzens ist.