DE19508977A1 - Abdichtung zwischen einer Schraube bzw. Mutter und dem zugehörigen Werkstück zur Verhinderung einer Kontaktkorrosion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung zwischen einer Schraube bzw. Mutter und dem zugehörigen Werkstück zur Verhinderung einer Kontaktkorrosion gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1; ei­ ne solche Abdichtung gehört gemäß der älteren, nicht vorveröf­ fentlichten Patentanmeldung der Anmelderin (P 43 43 111.9-12) zum Stand der Technik.

Metallische Bauteile werden in der Praxis oft durch eine Schrau­ ben und/oder Muttern zusammengeschraubt. Bestehen die metalli­ schen Bauteile und die Schrauben bzw. Muttern aus verschiedenen Werkstoffen, so treten bei der Bildung von Feuchtigkeitsnieder­ schlägen u. U. infolge Ausbildung von Elektrolytbrücken Korrosi­ onsschäden auf. Insbesondere gefährdet sind dabei Bauteile aus Magnesium, wenn die mit Schrauben insbesondere aus Stahl kombi­ niert werden. Bei Werkstücken aus Magnesium treten an und/oder unmittelbar neben der Anlagefläche des Stahl-Schraubenkopfes bzw. der Stahl-Mutter Schäden durch Kontaktkorrosion besonders stark auf, weil das Magnesium (Potential gegen Wasserstoff etwa -2,4 Volt) in der Spannungsreihe der Metalle wesentlich "negati­ ver" eingereiht ist als Eisen bzw. Stahl, deren Potential etwa bei -0,4 Volt liegt. Die Potentialdifferenz zwischen Stahl und Magnesium beträgt also etwa 2 Volt, was bei Nässe zu einer ag­ gressiven Kontaktkorrosion führt.

Man hat bisher versucht, eine Kontaktkorrosion durch Zwischenfü­ gen von isolierenden und/oder dichtenden Scheiben an der Anlage­ seite des Schraubenkopfes bzw. der Mutter zu verhindern. Die Struktur derartiger Scheiben ist jedoch zu weich im Verhältnis zu den auftretenden Schraubenkräften und führt zu Setzungser­ scheinungen bei den Scheiben und damit entsprechend auch zu ei­ ner Lockerung der gesamten Verschraubung.

In der eingangs genannten Patentanmeldung der Anmelderin ist ebenfalls zur Vermeidung von Kontaktkorrosion an Verschraubungs­ stellen eine Ringdichtung an einer axial vorspringenden Schulter an der Anlageseite des Schraubenkopfes bzw. der Mutter aufge­ clipst; die Ringdichtung ist auf den radialen äußeren Bereich der kreisförmigen Anlagefläche beschränkt, so daß die axial ge­ richtete Schraubenkraft von dem zentrisch verbleibenden Teil der Schulter aufgenommen und über lange Zeiträume hinweg setzungs­ frei überetragen werden kann. Die Schulter ist im entspannten oder unbenutzten Zustand der Ringdichtung axial um ein Setzungs­ maß der Ringdichtung unter der Anlagekraft der angezogenen Ver­ schraubung geringer bemessen als die axiale Wandstärke der Ring­ dichtung. Außerdem steht die Ringdichtung am Außenumfang radial gegenüber dem Außenumfans des Schraubenkopfes bzw. der Mutter um ein solches Maß über, daß sich kein durchgehender Wassermeniskus zwischen dem Schraubenkopf bzw. der Mutter und dem Bauteil aus­ bilden kann. Außer der Ringdichtung setzt diese Art der Ver­ schraubungsabdichtung eine Sonderausführung des Schraubenkopfes bzw. der Mutter voraus, was mit erhöhten Kosten gegenüber einer Standardausführung dieser Maschinenelemente verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schrau­ benkopf- oder Mutterndichtung aus Kunststoff zu schaffen, die die Ausbildung einer Feuchtigkeitsbrücke zwischen dem zu ver­ schraubenden Bauteil und dem Schraubenkopf bzw. der Mutter wirk­ sam verhindern kann, die ein setzungsfreies Anziehen der Ver­ schraubung ermöglicht und die die Verwendung kostengünstiger Standardschrauben bzw. -muttern erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merk­ malen von Anspruch 1 gelöst. Aufgrund einer Integration der Dichtlippe in einer Ringdichtung aus einem Metall/Kunststoff- Verbundbauteil wird die Axialkraft der Verschraubung dauerhaft und setzungsfrei von der zentrisch darin angeordneten Metall­ scheibe übernommen, wogegen das Abdichten von der außen angeord­ neten elastischen Ringlippe übernommen wird. Da dieses Metall/ Kunststoff-Verbundbauteil gesondert gegenüber der Schraube oder Mutter ausgebildet ist, können normale Standardschrauben bzw. -muttern auch in den Fällen einer Gefährdung durch Kontaktkorro­ sion verwendet werden; die Dichtung in Form des Metall/Kunst­ stoff-Verbundbauteiles kann wie eine normale Beilagscheibe ge­ handhabt werden. Diese Art der Abdichtung mittels einer geson­ derten scheibenartigen Ringdichtung in Verbundbauweise ist ko­ stengünstiger und universell einsetzbar im Vergleich zu einer schrauben- oder mutternintegrierten Lösung.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden. Im übrigen ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nach­ folgend erläuteret; dabei zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Schraubenabdichtung vor dem Verschraubungsvorgang und

Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt nach dem Anziehen der Ver­ schraubung.

Das in den beiden Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Abdichtung zwischen einer Schraube mit Schraubenkopf 1 und Schraubenschaft 2 beispielsweise aus Stahl und dem zugehörigen äußeren Werkstück 3 beispielsweise aus Magnesium sowie einem tieferliegenden, weiteren Werkstück 4. Zur Verhinderung einer Kontaktkorrosion zwischen der Anlageseite 5 des Schraubenkopfes und dem Werkstück 3 ist eine scheibenförmigen Ringdichtung 6 an­ geordnet, die mit ihrem Außenrand gegenüber dem Außenumfang des Schraubenkopfes 1 um ein solches Maß U radial übersteht, daß sich kein durchgehender Wassermeniskus zwischen dem Schrauben­ kopf und dem Werkstück ausbilden kann. Vielmehr werden im Fall einer Wasserbenetzung der Wasserzwickel 12 am Schraubenkopf ei­ nerseits und der (13) am Werkstück 3 andererseits durch die Ringdichtung getrennt, so daß eine Spannungsbrücke zwischen dem Stahl-Schraubenkopf und dem Magnesium-Werkstück auch bei Nässe unterbrochen bleibt.

Um eine solche korrosionsvermeidende Ringdichtung auch an jeder beliebig gestalteten Schraube oder Mutter, insbesondere auch an Standardschrauben oder -muttern einsetzen zu können, ist die scheibenförmige Ringdichtung 6 als gesondertes Metall/Kunst­ stoff-Verbundbauteil gestaltet und im Zentrumsbereich als Me­ tallscheibe 7 und im Randbereich in Form einer elastischen Ring­ lippe 8 aus Kunststoff ausgebildet. Die Ringlippe ist dichtend am Außenumfang der Metallscheibe 7 befestigt und in Richtung zum Werkstück 3 hin vorgespannt. Die Umfangsseite der Metallscheibe ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem im Querschnitt schwalbenschwanzförmigen Umfangswulst 9 versehen; dadurch kann die Ringlippe entlang ihres im Querschnitt entsprechend negativ gestalteten Innenrandes am Umfang der Metallscheibe dichtend und festhaftend angebracht, vorzugsweise an den Außenrand der Me­ tallscheibe angespritzt werden. Auf der der Anlageseite 5 des Schraubenkopfes zugekehrten Oberseite der Ringdichtung 6 ist im Wurzelbereich der Ringlippe 8 ein Ringwulst 10 angeformt. Dieser bewirkt eine gute Abdichtung zwischen Schraubenkopf (oder Mut­ ter) und Ringdichtung 6 und verhindert ein Unterwandern von Nässe; es könnte sich sonst u. U. eine Spannungsbrücke aus Wasser entlang des Schraubenschaftes 2 bilden. Zum gleichen Zweck geht der Außenrand der Ringlippe 8 in einen zum Werkstück 3 hinwei­ senden, schneidenartigen Dichtwulst 11 über, der ein Unterwan­ dern der Ringlippe von Nässe wirksam verhindern soll.

Ein solches Verbundbauteil kann kostengünstig als Massenteil hergestellt werden. Beispielsweise kann die Metallscheibe ein­ schließlich des im Querschnitt profilierten Umfangswulstes 9 durch Stanzen und Prägen in einer schnell laufenden Presse mit Mehrfach-Folgewerkzeug hergestellt werden, wobei bei jedem Hub mehrere Metallscheiben fertig aus dem Werkzeug der Presse her­ ausfallen. An diese Metallscheiben können dann - eventuell nach einer Oberflächenvorbehandlung der Scheiben - in einem Mehrfach­ spritzwerkzeug satzweise an mehreren Scheiben gleichzeitig je­ weils die elastischen Ringlippen 8 angespritzt werden. In jedem Fall können derartige Verbund-Ringdichtungen aufgrund großer Losgrößen - sie sind jeweils nur nach dem Schaftdurchmesser ge­ staffelt und im übrigen universell bei Schrauben und Muttern al­ ler Art einsetzbar - kostengünstiger hergestellt werden als ei­ ne Schrauben- oder Muttern-integrierte Dichtung gegen Kontakt­ korrosion, die für jeden Schrauben- bzw. Mutterntyp gesondert gefertigt werden müßte. Dadurch kämen je Anwendungsfall nur kleine Losgrößen zustande, was die Fertigung verteuert.

Claims (5)

1. Abdichtung zwischen einer Schraube bzw. Mutter und dem zuge­ hörigen Werkstück zur Verhinderung einer Kontaktkorrosion, mit einer zwischen der Anlageseite des Schraubenkopfes bzw. der Mut­ ter und dem Werkstück angeordneten scheibenförmigen Ringdichtung aus Kunststoff, die am Außenumfang radial gegenüber dem Außenum­ fang des Schraubenkopfes bzw. der Mutter um ein solches Maß übersteht, daß sich kein durchgehender Wassermeniskus zwischen dem Schraubenkopf bzw. der Mutter und dem Werkstück ausbilden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmige Ringdichtung (6) als gesondertes Metall/ Kunststoff-Verbundbauteil gestaltet und im Zentrumsbereich als Metallscheibe (7) und im Randbereich in Form einer elastischen Ringlippe (8) aus Kunststoff ausgebildet ist, die dichtend am Außenumfang der Metallscheibe (7) befestigt und in Richtung zum Werkstück (3) hin vorgespannt ist.

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsseite der Metallscheibe (7) derart mit einer Um­ fangsrille oder einem Umfangswulst (9) versehen ist, daß die Ringlippe (8) entlang ihres im Querschnitt entsprechend negativ gestalteten Innenrandes am Umfang der Metallscheibe (7) dichtend und festhaftend angebracht ist.

3. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringlippe (8) an den Außenrand der Metallscheibe (7) an­ gespritzt ist.

4. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Anlageseite (5) des Schraubenkopfes (1) bzw. der Mutter zugekehrten Oberseite der Ringdichtung (6) im Wurzelbe­ reich der Ringlippe (8) ein Ringwulst (10) angeformt ist.

5. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrand der Ringlippe (8) in einen zum Werkstück (3) hinweisenden, schneidenartigen Dichtwulst (11) übergeht.