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DREHKRAF T-GEGENwTTER Die Erfindung bezieht sich auf besondere Drehkraft-Gegenmuttern
und besonders auf das Ersinnen und Herstellen besonderer Drehkraft-Gegenmuttern
gesteigerter Spannkraft. Eine Phase der Erfinduny behandelt das Verwirklichen einer
Gegenmutter gesteigerter Elastizität und Spannkraft, ohne diese zu schwächen, und
ohne nichtgenormte Anderungen der Ausführung oder Konstruktion derselben in bezug
auf ihre äussere umlaufende Schlüsselfläche zu benötigen.
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Eine besondere Drehkraft-Gegenmutter wird verwirklicht durch Herstellen
einer Gruppe oder wenigstens zweier geriefter, hohler, konkaver, radialer Einkehlungs-
oder Aushöhlungsteile verminderten Querschnitts im Körper eines Mutterrohlings,
welche in der Richtung unten-aussen entlang dieses Körpers abfallen oder sich verjungen;
jeder geriefte oder konkave Teil stellt im Querschnitt eine Wandung dar von erhdhter
Spannkraft und einer Dicke, welche geringer als oder vermindert in bezug auf benachbarte
Teile des Körpers ist. Die gerieften oder konkaven Teile fallen ab von einem Kopfende
oder Oberteil des MutterXörpers1 in der Nghe der zentralen Bohrung darin, vorwiegend
zentral zwischen den Eckenflachen, entlang jeder Zwischenfläche und in und zentral
entlang vertikaler Seitenflächen, um auf den Seitenflächen oder flachen Teilen für
den Schraubschlüssel oberhalb und in der Nähe einer Fussendfläche des Kippers zu
enden. Die gerieften oder konkaven Teile kennen in Körper des Mutterbohlings gebildet
werden nach
herstellen der durch diesen fahrenden zentralen Bohrung
und vor des Schneiden des Gewindes. Nachtraglich wird eine axial, radial nach innen
druckende oder nach innen verformende Kraft angewandt zum Verwirklichen einer Gruppe
oder wenigstens zweier nach innen verformter, sperrender Gewindeteile in der Nahe
des Kopfendes des Körpers. Obwohl die Erfindung ersonnen wurde, um die Anwendung
einer konventionellen Form der Mutter zu ermöglichen. wie eine schwere Vierkantmutter
als Gegenmutter, wurde di. Erfindung illustriert als ebenfalls auf Muttern angewandt,
welche eine polygonale Seitenflachenkonstruktion aufweisen, auf Muttern mit sich
verjüngendem Scheitel und auf Muttern für Warzenschweissung.
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In der besonderen Drehkraft-Gegenmutter wird die sperrende wirkung,
ausgehend von der Formänderung eines Teils ihrer Wandungsdicke, erzielt durch die
Wirkung verformter Teile der Gewindebohrung. Die Verformung der Bohrung kann hervorgerufen
werden durch eine radial nach innen wirkende Kraft, welche senkrecht zu dieser oder
in einem Neigungswinkel axial nach innen zu dieter angewandt wird.
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Die Mehrzahl der besonderen Drehkraft-GegennutternXwelche gegenwärtig
verwendet werden, haben einen sich verjüngenden Scheitelteil, welcher an auseinanderliegenden
Randflächen nach innen verformt ist. Der Scheitelteil ergibt einen verminderten
oberen Querschnitt, welcher der Konstruktion Spannkraft verleiht. Die Skidmore-U.S.
Patente Nr. 3,208t494 und 2,966,082 und das Johnson Patent Nr. 3,340,920 sind stellvertretend
fur die diesbezugliche Anwendung. bei welcher die Verformungskraft axial zu der
Gewindebohrung ausgeht wird.
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Die U.S. Patente Nr. 3,311,146 und 3,171,459 von Storch und Nr. 3,198,230
von Stover behandeln Muttern in denen die Verformungskraft direkt, radial nach innen
zu innen Aussenflächen aus geübt wird. Die Engstrom U.S. Patente Nr. 2,679,879 und
2,580,745 zeigen eine Vielzahl nach innen vorstehender Dornen, welche gebildet werden
durch das Abscheren der Mutterwandung um Zwecke einer Spannkraftverwirklichung.
Dies erfordert natürlich eine teure Muttertype und eine solche, deren Festigkeit
durch das
Abscheren von Teilen ihres Korpers geschwacht wird.
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Da Rupf U.s. Patent Nr. 1,903,921 zeigt eine Gegenmutter, bei welcher
ein Gesenk benutzt wird,um Wandungsteile nach innen zu verformen, damit wellige
oder nach Überwalzungsart verformte Stege erzeugt werden. Da es in der verformten
Flache keinen verminderten Querschnitt gibt hat die Mutter eine ungenugende Spannkraft,un
den Anforderungen in dieser Ansicht zu genügen. Das DWyer U.S. Patent Nr. 3,277,942
ist ähnlich dem von Rupf, aber er gibt den Mangel an Spannkraft, der einer solchen
Konstruktion zugrunde liegt, zu und begrenzt deshalb ihre Anwendbarkeit auf eine
Dunnwand-Mutterform kleiner Ausmassen Vor der vorliegenden Anmeldung ist es niemandem
gelungen,eine besondere Drehkraft-Mutter aus einem sogenannten genormten Vierkantmutterrohling
herzustellen wegen seiner mehr oder weniger schweren starren Konstruktion.
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Es war deshalb ein Gegenstand der Erfindung, eine neue Möglichkeit
zur Konstruktion einer Gegenmutter zu verwirklichen, derart dass das Anwendungsgebiet
einer besonderen Drehkraft-Gegenmutter auf verschiedene genormte Mutterformen ausgedehnt
werden kann, einschliesslich einer Vierkantmutter und einer viereckigen Mutter für
Warzenschweissung.
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Ein anderer Gegenstand der Erfindung war das Ersinnen einer Mutterkonstruktion
und eines Verfahrens zu deren herstellung, welches relativ einfach und billig, aber
sehr gut ausführbar sein wird und welches eine Gegenmutter gesteigerter Spannkraft
oder Elastizität verwirklichen wird.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung war es, den Gebrauch von Muttern
zu ermöglichen, welche genormte Schlusselweiten oder Konstruktionen haben durch
das Verwirklichen einer hervorragenden Drehkraft-Gegenmutter.
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Ein noch weiterer Gegenstand der Erfindung war es eine gestei-Werte
Spannkraft oder Elastizität in einer Drehkraft-Gegenmutter iu verwirklichen ohne
die Festigkeits-Merkmale ihres Körpers wesentlich zu verringern im Vergleich zu
den Pestigkeits-Merkalen
einer konventionellen Mutter derselben
allgemeinen Bauart.
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Dieser und andere Gegenstände der Erfindung werden dem Fachmann aus
den illustrierten Ausführungen, aus der Beschreibung und aus den Anspruchen erkenntlich
sein.
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In den Zeichnungen stellt Fig. 1 die Draufsicht einer liexagonal geformten
Gegenmutter dar, welche die Merkmale der Erfindung aufweist, und Fig. 1A stellt
eine Seitenansicht im Aufriss derselben Mutter dar und im selben Masstab und längs
der Linie I A- IA der Fig. 1 gezeichnet.
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Fig. 1B ist eine Draufsicht im selben Masstab wie Fig. 1 und stellt
eine verbesserte Ausfuehrung der Erfindung dar, wie sie ebenfalls auf einen hexagonalgeformten
Mutterkörper angewandt wird.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht im selben Masstab wie Fig. 1 und zeigt
die Anwendung der Erfindung auf einen Mutterkorper, der einen sich verjungenden
oder konusfõrmigen Scheitelteil aufweist, und Fig. 2A ist eine Seitenansicht im
Aufriss im selben Masstab als und längs der Linie IIA-IIA von Fig. 2 gezeichnet.
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Fig. 3 ist eine Draufsicht im Masstab der Fig. 2 und 3 einer wichtigen
Anwendung der Erfindung auf eine viereckige Bauart des Mutterkorpers und Fig. 3A
ist eine Seitenansicht -im Aufriss im selben Masstab als und längs der Linie IIIA-IIIA
der Fig. 3 gezeichnet.
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Fig. 4 ist eine Draufsicht im Masstab der Fig. 1, 2 und 3 einer wichtigen
Anwendung der Erfindung auf eine Mutter fur warzenschweissung mit Fu-hrungsrand,
und Fig. 4A ist eine Seitenansicht im Aufriss im selben Masstab als und längs der
Linie IVA-IVA der Fig. 4 gezeichnet.
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Fig. 5 ist ein etwas schematischer senkrechter Schnitt im Aufriss
von einer Werkzeuganordnung zum Pressen oder Verformen von am Umfang voneinandergetrennten
Wandungsteilen eines Mutterkörpers und von entsprechenden mit Gewinde versehenen
Teilen zum Verwirklichen von verriegelnden oder sperrenden Teilen. in der Nähe des
oberen Endes der Gewindebohrung; diese Ansicht ist im selben
Masstab
als . und längs der Linie V - V der Fig. 3 gezeichnet in besug auf den dort dargestellten
Mutterkörper.
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Und Fig. 6 ist eine Seitenansicht im Aufriss des Mutterkorpers von
und im selben Masstab als und längs der Linie VI - VI der Fig. 4 gezeichnets diese
Ansicht illustriert ein Schweisswerkzeug oder Aufsetzkopf zum Warzenschweissen eines
Mutterkorpers, wie in der Fig. 4-und 4A dargestellt, auf ein Werkstück.
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Bei der Ausführung der Erfindung kann ein Mutterrohlinq plastisch
verformt werden , in einer nach aussen abnehmenden Weise, von seiner Kopfendeeite
in und entlang gegenuMberliegnden Seitenflächen, um längliche Einkehlungen, hohle,
ausgehöhlte, konkave oder geriefte Teile verminderten Querschnitts oder geringerer
Dicke als benachbarte Wandungsteile zu bilden. Diese gerieften Teile stellen Wandungsflächen
kleinsten Querschnitts der gesamten Körperkonstruktion dar Mutter dar und sind so
konstruiert und gelegen, dass'sie dem Mutterkorper eine maximale Elastizitt oder
Spannkraft verleihen, wobei seine ganze Festigkeit vorwiegend beibehalten wird.
Das Bilden der äusseren getrennten Flachen verminderten Querschnitts wird, optimal
gesehen, erreicht durch plastische Verformung des Mutterkörpers, was demzufolge
ein volles und komplettes Ausfüllen der Mutter ecken gewährleistet. Die gerieften
Teile werden so gebildet, dass sie sich zentral, vom Kopfende oder oberen Ende des
Muttarkörpers, entlang Teile geringerer Dicke der Mutter, welche dargestellt werden
durch Seitenflachen oder Schlüsselweitenteile der Mutter, zentral zwischen angrenzenden
Eckenflächen derselben erstrecken.
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Nachdem ein Gewinde in die zentrale Bohrung des Mutterkorpers geschnitten
wurde konnen symmetrisch untereinander entfernt liegende sperrende Teile in der
Gewindewandung in Nähe des Kopfendes der Mutter gebildet werden, durch gleichzeitige
Anwendung einer nach innen verformenden Kraft auf gegenüberliegende Wandungsteile
und in der Nähe des Kopfendes oder Oberseite der Mutter.
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In den verschiedenen Ausführungen werden dieselben generellen Prinzipien
der Erfindung angewandt, gemass derer die am Umfang
oder rundherum
befindlichen Wandungsteile eines Mutterrohlings oder Mutterkörpers entlang Zwischenteilen
der Wandung des Mutterrohlings mit sich axial-erstreckenden und nach oben-innen
oder nach unten-aussen abfallenden, gerieften oder konkaven Teilen verminderter
oder verkleinerter Dicke oder Querschnitts versehen sind. Die Neigung solcher Teile
verminderten Querschnitts oder Dicke kann geändert werden, um zu der Mutterart zu
passen, und kann, in dieser Beziehung, einen eingeschlossenen Winkel von ungefähr
300 bei einer Dünnwand-Sechskantmutter bis zu ungefähr 900 bei einem Vierkant- oder
Dickwand-Mutterkörper bilden.
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Nachdem das Innengewinde in den Mutterkörper geschnitten wurde, wird
es einer radial nach innen wirkenden Verformung ausgesetzt, wie durch ein Werkzeug
T1 der Fig. 5, welches eine hohle oder gabelförmige Konstruktion hat und dessen
Zinken oder Zacken jeweils einan nach unten-aussen geneigten eingeschlossenen Winkel
bilden, der etwas grösser ist als der eingeschlossene Winkel der zwei gegenüberliegenden
gerieften Teile, wie z.B. 36 der Mutter 30 der Fig. 3 und 3A, auf die es wirken
soll. Zum Beispiel, wenn der einvesehlossene Winkel eines konkaven Teils 36 des
Mutterkörpers 600 beträgt, kann der eingeschlossene Winkel der Zinken von T1 ungefähr
660 bis 680 betragen. Dies wird illustriert in der Fig. 5, dadurch dass die nach
aussen abfailenden Innenseiten der Zinken oder Zacken des Werkzeugs T1 im Eingriff
mit den obersten Teilen zweier gegeniberliegenden, gerieften Teile gezeigt werden,
sodass die Gewindebohrung 35 an gegenüberliegenden Flächen 35a und 35c verformt
wird und geformte, geriefte Teile verwirklicht werden, dargestellt durch 36a und
36c. Die punktierten Linien in Fig. 5 zeigen die ursprüngliche Form des Mutterkörpers
30 bevor seine Seiten verformt werden, um zwei gegenüberliegende, geriefte Teile
zu erzeugen, während die ausgezogenen Linien die Form der Mutter zeigen wie sie
fertiggestellt ist in bezug auf die eingepressen, sperrenden Gewindeteile 35a a
35c und die verformten, gerieften Teile 36a und 36co In Fig. 5 dient das untere
Werkzeug T2 als Auf lager fur den Mutterkörper 30 während des Arbeitsvorgangs, der
durch das gabelähnliche, in axialer Richtung nach unten bewegte Werkzeug T1 verrichtet
wird.
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In allen in den Zeichnungen illustrierten Ausführungen stellen die
Buchstaben a bis f planare, vertikale Seitenflächen der Mutterkorper dar, welche
den äusseren Umfang darselben ergeben und Schlüsselweitenteile zum Anlegen eines
genormten Schraubenschlüssels bilden. Außerdem wird in den verschiedenen Ausführungen
der zweite Nuzmnernteii fur ähnliche Teile der verschiedenen Ausführungen verwendet.
Zum Beispiel stellt 15 die Gewindebohrung der Mutter 10 der Fig. 1 und 1B dar, während
25 die Gewindebohrung der Mutter 20 der Fig. 2 und 2A darstellt, 35 stellt die Gewindebohrung
der Mutter 30 der Fig. 3 und 3A dar, und 45 stellt die Gewindebohrung der Mutter
40 der Fig. 4 und 4A dar.
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Speziell bezug nehmend auf die Fig. 1 und 1A wird die Mutter 10 als
fertiggestellte Mutter gezeigt, welche Seitenflächen a,b,c,d, 9 und f aufweist,
welche einen Sechskant als äusseren Umfanq darstellen, verbunden über ihren Körper
durch Seitenecken-Flächen 11, und vertikal nach unten mit einer planaren Fusseite
13 und vertikal nach oben mit einer planaren Kopfseite 14 durch abgeschrägte Teile
12 verbunden. Die Gewindebohrung 15 erstreckt sich zentral durch den Mutterkörper
10 und ist an den Fuss- und Kopfseiten 13 und 14 offen, und ist radial nach innen
verformt an rundherum oder am Umfang befindlichen Flächen, wie sie in Fig. 1 gezeigt
werden, um verriegelndo oder sperrende Gewindeteile 15b, 15d und 15f zu verwirklichen.
In dieser Ausführung sind alle gerieften Teile verminderten Querschnitts oder Dicke,
wie sie durch 16b, 16d und 16f dargestellt sind, durch die Anwendung eines gabelähnlichen
Werkzeugs mit drei Zacken, so wie es etwas schematisch in Fig. 5 dargestellt ist,
gepresst worden. In der AufUhrung der Fig. 1B wurden nur zwei gegenüberliegende
Teile 16b und 16e nach innen verformt, um die verriegelnden oder sperrenden Teile
15b und 15e zu verwirklichen, andere geriefte Teile minimaler Dicke 16 werden in
ihrer ursprünglichen Form beibehalten. Die Anwendung geriefter oder konkaver Teile
an allen Schlüsselweitenseiten der Mutter in Fig. 1B ergibt optimale Resultate,
vom Standpunkt der Spannkraft oder Elastizität, in bezug auf die verriegelnden Teile
und und lS-.
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In der Ausführung der Fig. 2 und 2A ist der Mutterkorper 20 mit drei
untereinander getrennten, eingedruckten, verriegelnden Gewindeflächen 25b, 25d und
25f versehen, siehe auch die Ausführung der Fig. 1 und 1A. Aber man erkennt, dass
die Mutter 20 zusätzlich mit einern konusförmigen oberen Scheitelteil 27 versehen
ist, welcher die Spannkraft der Konstruktion erhöht und 90 eine kleinere Lunge der
gerieften Teile ermöglicht, wie 26b der Fig.
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2A, im Vergleich zu der Lange 16b des gerieften Teiles der Fig.
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LA.
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Die Pig. 3 und 3A illustrieren eine wichtige Anwendung der Erfindung
auf eine genormte Vierkantmutter, von welcher angenommen wird, dass sie es zum ersten
Mal ermöglicht eine hervorragende Drehkraft-Gegenmutter auszufuhren unter Anwendung
eines Mutterkörpers von genormter ziemlich schwerer Form. Der Mutterkörper 30 ist
mit gerieften Teilen 36 versehen, von denen zwei, 36a und 36c, gepreßt wurden um
gageniiberliegende sperrende Gewindeteile 35a und 35c zu verwirklichen.
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In der Ausfuehrung der Fig. 4 und 4A ist die Erfindung auf eine Mutter
fur Warzenschweissung 40 angewandt, welche einen viereckigen Umfang hat und einen
konusförmigen oberen Teil 47 aufweist, sowie geriefte Teile 46 entlang jeder seiner
Seitenflächen, wobei zwei davon, 46b und 46d, qepresst wurden um sperrende Gewindeteile
45b und 45d zu verwirklichen. Der Mutterkorper 40 ist zusätzlich mit Schweisswarzen
49 am Fussende in der Nahe einer jeden seiner Ecken versehen, siehe besonders Fig.
4 und 6. Er ist ebenfalls mit einem ringformigen Passrand 48 versehen, wie gezeigt,
welcher sich nach unten von seinem Fussende aus erstreckt, um eine Verlängerunq
seiner Gewindebohrung 45 zu bilden.
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Fig. 6 illustriert einen unter Benutzung der Mutter 40 ausgeführten
Schweissvorqang. Zu bemerken ist, dass der obere Schweisskopf H1 mit der Kopfseite
44 in Kontakt ist und den Mutterkorper nach unten druckt um das Fliessen des elektrischen
3tromes durch seine Schweiss-Warzen 39 und das Schmelzen und Schweissen dieser Teile
auf das Werkstuck, z.B. W, welches auf einem unteren Schweisskopf H2 aufliegt, zu
bewirken. Wie gezeiqt, erstreckt sich
der Paasrand 48 durch ein
Loch im Werkstuck W, um die Mutter 40 wa-hrend des Schwsissvorgangs genau auszurichten
und um sie in ihrer Passverbindung mit dem Werkstück W zu festigen.
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In Übereinstimmung mit der ausgelegten Erfindung wird ein Mutterkorper
geliefert, der einen planaren Kopfseitenteil aufweist, wie 44 der Figur 4, um eine
gute innige elektrische Verbindung und Kontakt mit dem-Schweisskopf H1 zu gewährleisten.
Es hat sich ergeben, dass das Herstellen qeriefter Teile, wie 16, durch plastisches
Verformen der Mutterkorperwandung, zur Verminderung ihrer Dicke entlang einer geneigten
vertikalen Ebene, nicht nur zu einem besseren Mutterkorper beiträgt, dadurch dass
die Ecken der Mutter voll ausgefullt werden, sondern dass ebenfalls die Festigkeit
des Mutterkopers an den querschnittsverminderten Flächen weitgehend beibehalten
wird, waghrend gleichzeitig die Ko"rperwandung eine sehr gute Spannkraft oder Elastizitat
erhält, die bei der Verwendung als Gegenmutter verlangt ist. In anderen Worten,
die Spannkraft wird verwirklicht ohne dass die Mutter geschwächt wird, in solcher
Weise, dass eine vorwiegend genormte Grösse oder Form der Mutter verwirklicht werden
kann,um um den Gebrauch genormter Schraubenschlussel zu ermõglichen.
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Obwohl die gerieften Teile in der vorliegenden AusfuShrung ideal sind
zum Druckverformen oder Stossen der verriegelnden Gewindeteile einer Mutter, ist
es klar, dass, wenn erwunscht, die verriegelnden Gewindeteile verformt oder verwirklicht
werden konnen durch Anwendung einer nach innen verformenden Kraft an den Ecken des
Mutterkorpers. Die Teile minimalen Querschnitts oder Wandungsdicke, wie sie durch
die Riefen 16, 26, 36 oder 46 dargestellt sind, werden Flächen maximaler Spannkraft
oder Elastizitat verwirklichen, entweder zwischen verformten verriegelnden Gewindeflächen,
oder im Bereich der verformten verriegelnden Gewindeflächen, je nach Wunsch. Gegenmuttern,
welche in Ubereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindunq hergestellt wurden, ergeben
bei der Prufung eine sehr gute Spannkraft, wie es hervorgeht aus ihrer Fähigkeitjeine
bis zu zehnfache Wiederanwendung auf eine passende Schraube zu erfahren unter Beibehaltung
von ungefähr
20apo der minimalen dominierenden Drehkraft, welche
in Verzeichnissen für hervorragende Drehkraft-Gegenmuttern festgesetzt ist.
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Obwohl spezifische Ausführungen der Erfindung gezeigt und beschrieben
wurden zum Zwecke ihrer Illustration und obwohl ein entsprechendes Verfahren dargelegt
wurde, wird es jedem Fachmann klar sein, dass verschiedene Varianten, Zusätze und
Anderungen möglich sind in bezug auf die illustrierten Ausführungen und das dargelegte
Verfahren.