DE1500792A1

DE1500792A1 - Gewindebefestigungsanordnung

Info

Publication number: DE1500792A1
Application number: DE19661500792
Authority: DE
Inventors: Hanneman Walter M
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1965-05-24
Filing date: 1966-05-21
Publication date: 1969-12-18
Also published as: US3331272A; GB1144591A

Description

DR. A. MENTZEL

DIPL-ING W ΠΑΗΓΚΡ 506 HEFHATK K KÖLN, DKK 17. Μθΐ 1966

DIPL-ING. W. DAHLKE fhankknfohst is? Wa . /

PATENTANWÄLTE TEtKFON: BKNSBEBS 64200

Illinois Tool Works Ine, Chicago, Illinois, USA

Gewindebefestigungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung und insbesondere eine Gewindebefestigungsanordnung.

Befestigungsanordnungen mit einem gewindelosen Zapfen und einem mutterähnlichen Element, das auf den gewindelosen Zapfen aufgesetzt werden kann, sind bereits für die verschiedensten Aufgabengebiete vorgeschlagen worden. Ein solches Anwendungsgebiet befindet sich bei der Montage von bestimmten Teilen im Kraftfahrzeugwesen. Bei solchen Montageaufgaben wird

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der Zapfen üblicherweise durch eine Öffnung in einem Teil oder in einem Werkstück des Fahrzeugs geführt, wobei es häufig vorgeschrieben ist, daß die Öffnung gegen den Durchgang von Feuchtigkeit oder anderen Fremdstoffen abgedichtet ist. Es haben sich bei den bisher vorgeschlagenen Befestigungsanordnungen, zu denen ein gewindeloser Zapfen und ein damit zusamnenwirkendes mutterähnliches Element gehören, eine ganze Reihe von Schwierigkeiten ergeben, insofern nämlich, als solche Befestigungsanordnungen bisher häufig eine nicht ausreichende Haltekraft ausübten oder nicht im Stande waren, die Automobilteile und die Dichtungen, z.B. eine Dichtscheibe, mit ausreichendem Druck zusammenzudrücken, um eine wirksame Dichtung zu gewährleisten.

Die Erfindung bezweckt deshalb die Schaffung einer Befestigungsanordnung mit einem gewindelosen Zapfen und einer gewindeformenden Mutter, die so ausgebildet sind^ daß sie eine verbesserte Haltekraft und einen erhöhten Klemmdruck ausüben. Ferner soll erfindungsgemäß eine neue gewindeschneidende Mutter geschaffen werden, die sich mühelos auf einen gewindelosen Zapfen aufsetzen läßt, ohne daß der Zapfen beschädigt wird oder zu Bruch geht, wobei die beiden Teile nach ihrer Verbindung eine verbesserte Halte- oder Klemmkraft ausüben. Spezieller bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Befestigung mit einem gewindelosen Zapfen und einer damit zusammenwirkenden Mutter zur Befestigung eines mit einem Durchbruch

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versehenen Werkstücks und zur wirksameren Abdichtung der Öffnung in dem Werkstück.

Die Erfindung ist im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Perspektivdarstellung, in der eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung gezeigt ist;

Fig. 2 eine teilweise auseinandergezogen dargestellte, vergrößerte Schnittdarstellung im wesentlichen an der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 ein Teilschnitt, in dem eine Befestigungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Zuordnung zu einem mit einem Durchbruch versehenen Werkstück im teilweise zusammengefügten Zustand gezeigt ist;

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung, in der die Befestigungsanordnung allerdings vollständig zusammengefügt dargestellt ist;

Fig. 5 eine Teilansicht eines Werkzeugs zur Verwendung in der Herstellung einer erfindungsgemäßen ge-

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windeformenden Mutter;

Pig. 6 eine vergrößerte Einzelheit im Schnitt im wesentlichen an der Linie 6-6 der Pig. 4;

Pig. 7 eine Ansicht in axialer Richtung auf eine Mutter in einer leicht abgewandelten Form der vorliegenden Erfindung?

Pig. 8 ein Schnitt durch einen Mutterrohling, aus dem die Mutter der Fig. 7 hergestellt werden kann.

In den Zeichnungen, in denen gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen angezogen sind, ist in den Figuren 3» 4 und eine erfindungsgemäß ausgebildete Befeetigungeanordnung 10 gezeigt. Die Anordnung 10 umfaßt einen gewindelosen Zapfen 12 und eine Mutter 14 mit einer an ihr befestigten Dichtsoheibeneinheit 16. Die Befestigungsanordnung kann zur Befestigung einer Vielzahl von Werkstücken aneinander verwendet werden. In diesen Ausführungsbeispiel dient die Befestigungsanordnung zur Befestigung eines Werkstücks18 mit einem Durchbruch 20 an einem anderen Werkstück oder Teil 21, an dem ein Hauptteil 22 des Zapfens 12 befestigt ist.

Die Mutter 14 umfaßt einen massiven Ein-gkörper 24 mit einer sechskantförmigen oder anderen gewünschten peripheren Form.

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Per Körper 24 weist eine sich axial erstreckende Öffnung auf, die von einer zylindrischen Wandung 26 gebildet ist. Ein Grob^ gewinde 28 ist einstückig in den Körper eingeformt und erstreckt sich von der Wandung 26 aus nach innen. Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, hat der Körper 24 eine ausreichende axiale Länge, so daß das Gewinde 28 eine Anzahl vollständiger Gewindegänge umfaßt.

Ein Ringbund 30 führt von einer Klemmflache 52 des Mutterkörpers 24 weg, um die Scheibe 16 zu halten. Wie in den Zeichnungen dargestellt, ist di· Scheibe 16 aus Federstehlblech hergestellt und weist einen umgekehrten schalenförmigen Ringkörper 34 auf. Ein innerer Rand des Ringkörpers ist bei 36 angepiBSt und ragt über den sich nach außen erweiternden Flansch 30 der Mutter und wird von diesem gehalten. Zwischen der Phase 36 und dem Flansch 30 ist ein ausreichendes Spiel vorgesehen, so daß der Scheibenkörper 34 frei auf dem Mutterkörper drehbar ist.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Befestigungsanordnung besonders zur Abdichtung des Durchbruchs durch das Werkstück geeignet. Dabei wird eine Scheibe 38 aus einer weichen, schmiegsamen Dichtmasse an die Unterseite des Scheibenkörpers 34 angedrückt und zur Haftung an diesen gebracht, um die Werkstücköffnung gemäß der Darstellung in Fig. 4 abzudichten.

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Um eine weitere Abdichtung der Werkstücköffnung in bestimmten Anwendungsfällen zu gewährleisten, kann eine weitere Scheibe 4o mit einem Körper 42 aus einer Dichtmasse an den Zapfen 12 unterhalb des Werkstücks 18 angeordnet sein, wie das in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Beim Anz^iehen der Befestigungsanordnung werden die Körper 38 und 4o der Dichtmasse an gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks 18 angedrückt und in die Werkstücköffnung 2o hineingepreßt, um diesen Durchbruch zu versiegeln. Die Mutter 14 und der Zapfen 12 sind so konstruiert und relativ zueinander angeordnet, wie das im nachfolgenden noch zu beschreiben sein wird, um ein Pestziehen der Mutter unter Ausübung eines ausreichenden Klemmdrucks auf die Scheiben, und die Körper aus der Dichtmasse zu gestatten und damit eine dichtende Anlage des Materials an dem Werkstück und ein Hineindrücken des Stoffs in die Öffnung 2o zu gewährleisten und in einwandfreier Welse die Möglichkeit einer Undichtigkeit an der Öffnung auszuschließen.

Der Zapfen 12 weist einen glatten oder gewindelosen Schaftteil 44 auf, der vorzugsweise ein relativ stark konisch ausgebildetes Ende 46 umfaßt, um ein Aufschrauben der Mutter zu erleichtern. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der übrige (Ceil des Zapfenschaftes ebenfalls leicht kegelförmig ausgebildet. Die Mutter ist aus eines Werkstoff

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hergestellt, der härter als der Werkstoff des Zapfenschaftes 44 ist. Wenn die Mutter folglich auf den Schaft aufgedreht wird, wie das in den Pig. 3 und 4 gezeigt ist, drücken die Gewindegänge 28 der Mutter komplementäre Gewindegänge in den Zapfenschaft.

Die spezielle Ausbildung der Mutter und die Beziehungen zwischen der Mutter und dem Zapfenschaft sind im einzelnen in Fig. 6 gezeigt. Der Zapfenschaft, der, wie bereits angedeutet worden ist, ursprünglich glatt oder gewindelos ist, hat einen bestimmten größten Durchmesser D- im Eingriffebereich mit der Mutter bei einem festen Anzithkn der Mutter. Die Schrauben gänge 28 sind mit scharfen, V-förmigen Spitzen versehen, um ein Eindringen der Gewindegänge in den Zapfenschaft zu erleichtern, wenn die Mutter auf den Zapfen aufgedreht wird. Die Gewindegänge 28 sind mit einem kleinsten Durchmesser Dp ausgebildet, der in direkter Beziehung zu dem Durchmesser D^ des Zapfens steht. Der kleinste Durchmesser Dg ist so gewählt, daß die Gewindegänge 28 komplementäre Gewindegänge oder Nuten 46 in dem Zapfen bilden, die eine bestimmte Tiefe X aufweisen, die erheblich kleiner als die volle Eingriffstiefe einer konventionellen Gewindeform ist und ausreichend klein ist, so daß das zum Aufdrehen der Mutter auf den Zapfen erforderliche Drehmoment den Widerstand des Zapfens gegen Verdrallung ' oder gegen einen Drehbruch nicht überschreitet. Gleichzeitig sind die Tiefe X des Gewindeeingriffs sowie die Festigkeit_J

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die der massive Mutterkörper aufweist, so, daß die Befestigungsanordnung einen ausreichenden Widerstand gegen ein Abstreifen der Gewindegänge 28 oder der Gewindegänge 47 aufweist, um zu gewährleisten, daß die Befestigungsanordnung die Körper aus einer Dichtmasse gegen das Werkstück^ in der zuvor beschriebenen Veise klenmt.

Wie bereits angedeutet worden ist, ist das Gewinde 28 grob ausgebildet, oder es weist, anders ausgedrückt, eine relativ große Steigung P auf, so daß die Gewindegänge in einem erheblichen Abstand voneinander entfernt sind, wobei flache Abschnitte der Wandung 26 zwischen ihnen liegen. Das Gewinde 28 ist so geformt, daß es einen Zwischendurchmesser D, aufweist, der mindestens genau so groß und vorzugsweise etwas größer als der Zapfendurchmesser D- ist. Mit anderen Worten: Das Addendum Y des Gewindes 28 ist mindestens genau so groß und vorzugsweise etwas größer als die Eingriffstiefe X der Gewindegänge /28 in den Zapfenschaft. Der Durchmesser der zylindrischen Wandung 26 oder, anders ausgedrückt, der Hauptdurchmesser D, der Mutter ist nur etwas größer als der Zapfendurchmesser D^ oder der Zwischendurchmesser D₇, je nachdem,welcher größer ist, so daß zwischen der Wandung 26 und dem Zapfenschaft nur ein sehr geringer Zwischenraum vorhanden ist und das Gewinde 28 eine maximale Abstützung erhält.

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In Fig. 5 ist ein Gewindebohrer zum Formen des Ge-. windes 28 in der Mutter 14 gezeigt. Der Gewindebohrer ist mit einer Schraubennut 52 mit der gleichen Steigung wie das Gewinde 28 versehen, dessen Wurzeldurchmesser im wesentlichen gleich dem Wurzeldurchmesser des Gewindes 28 ist. Die Hut 52 ist im Querschnitt V-förmig ausgebildet und beschreibt einen kleinsten Radius an ihrem Grund oder an der Verbindungsstelle zwischen gegenüberliegenden Seiten der Nut, um die Herstellung des Gewindes 28 mit einer scharfen, V-förmigen Spitze zu begünstigen. Das Werkzeug hat einen größten Durchmesser, der dem Durchmesser D. entspricht. Das vordere Ende 54 des Gewindebohrers verläuft kegelförmig, um ein Eindrehen in die Mutter zu erleichtern. Es ist mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Spannut 56 versehen, die die Peripherie des Gewindebohrers als Schneidkante 58 schneidet, um die Gewindegänge während des Eindringens des Gewindebohrers in den Mutterrohling zu schneiden.

In den Pig. 7 und 8 ist ein etwas anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, wie das durch die Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Teile gekennzeichnet ist, an die der Buchstabe a angefügt ist. In diesen Figuren ist nur ifte die Mutter einer Befestigungsanordnung gezeigt, es versteht sich aber, dafl die Mutter

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dieses Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Dichtungsscheibenanordnung vorgesehen sein kann und auf einen gewindelosen Zapfen in der gleichen Yieiae wie die zuvor beschriebene Mutter aufgeschraubt werden kann.

In Fig. 8 ist die Mutter 14a in einer Zwischenstufe ihrer Fertigung vor dem Einformen der Gewindegänge gezeigt. Dieser Mutterrohling unterscheidet sich von dem Rohling der zuvor beschriebenen Mutter insofern, als er mit einer oder mehreren sich axial erstreckenden, nach außen geneigten Einkerbungen 60 in der Wand 26a an der Klemmseite der Mutter vorgesehen ist. Beim Einformen von Gewindegängen 28a gemäß der Darstellung in Pig. 7 in den Mutterrohling der Pig. 8 werden durch die Nuten Auskerbungen in den am Ende liegenden Gewindegängen 62 an der Klemmseite 32a der Mutter geschaffen. Diese Einkerbungen oder Unterbrechungen der am Ende liegenden Gewindegänge schaffen Kanten 64·_} die als Schneidkanten wirken, um die Herstellung komplementärer Gewindegänge am Zapfenschaft zu begünstigen, wenn die Mutter auf den Schaft aufgedreht wird.

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Claims

- 11 Patentansprüche

1. Auf einen gewindelosen Zapfen mit einem bestimmten Durchmesser aufschraubbare Gewinde formende Mutter, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter aus einem massiven Ringkörper mit einer im wesentlichen zylindrischen Innenwandung und einem groben Innengewinde mit einer Anzahl von ein Teil der Wandung bildenden und von dieser sich nach innen erstreckenden Gewindegängen besteht, die im wesentlichen scharfe Y-förmige Spitzen zur Erleichterung der Herstellung komplementärer Gewindegänge in dem Zapfen aufweisen, wobei die Gewindegänge einen Nebendurchmesser haben, der kleiner als der bestimmte Zapfendurchmesser ist, ferner ein bestimmtes Addendum und einen Zwischendurchmesser, der mindestens genau so groß wie der Zapfendurchmesser ist, so daß die Gewindegänge in den Zapfen in einer Tiefe eingreifbar sind, die nicht wesentlich größer als das Maß des Addendums ist, und wobei die zylindrische Wandung einen Durchmesser hat, der dem Zapfendurchmesser entspricht und insbesondere etwas größer als dieser ist, und das Addendum im wesentlichen größer als die Hälfte der Differenz zwischen dem Zapfendurclimesser und dem Y/andungsdurchmesser ist.

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2. Gewinde formende Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Addendum größer als die Eingriffstiefe ist.

3· Gewinde formende Mutter nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet , daß der Ringkörper eine sich radial erstreckende Klemmfläche an dessen einem Ende aufweist und mit mindestens einer Aussparung im letzten Gewindegang an der Klemmfläche versehen ist, die zur Erleichterung der Herstellung komplementärer Gewindegänge in dem Zapfen eine Schneidkante "bildet.

4- Befestigungsanordnung mit einer Mutter nach Anspruch "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Klemmfläche der Mutter an einem Ende der zylindrischen Wandung ein Ringbund vorspringt, eine Ringscheibe aus einem Flachmaterial unterhalb der Klemmfläche angeordnet ist, deren innerer Rand sich an dem zylindrischen Ringbund befindet, wobei der zylindrische Ringbund den Rand untergreift und die Scheibe und den Mutterkörper zusammenhält, und wobei ein Körper aus einem Dichtwerkstoff an der Unterseite der Scheibe befestigt ist.

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5· Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Scheibe aus federndem Flachiaaterial besteht und schalenförmig ausgebildet ist und daß eine Scheibe aus weichem schmiegsamem Dichtwerkstoff unterhalb der Scheibe angeordnet und mit dieser verbunden ist.

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