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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Mutter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 ohne Möglichkeit
zum unbeabsichtigten Lockern und ebenso auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 6 zur Herstellung einer derartigen Mutter.
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Diese
Art der Muttern ist so gestaltet, dass sie vor ihrem ungewünschten
Lockern auf Bolzen geschützt
ist, ohne dass eine spezielle Unterlegscheibe oder dergleichen notwendig
wäre, so
dass sie weit verbreitet in zahlreichen Gebieten sind.
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Bei
einer der Muttern des Stands der Technik, die in der
JP 3-7806 B2 offenbart ist,
sind radiale Ausnehmungen in dem Mutterkörper um einen äußeren Endbereich
ihrer mit einem Gewinde versehenen Bohrung ausgebildet. Einige Windungen
des Muttergewindes sind in mehrere Segmente unterteilt, wobei jedes
Segment sein (in Festziehrichtung gesehen) voreilendes Ende nach
innen zum Umfang der Bolzen eingedrückt hat, auf denen die Muttern
zu halten sind. Diese voreilenden Enden verbeißen sich in dem Bolzengewinde,
wenn die Mutter unbeabsichtigt dazu neigt, sich in die Gegenrichtung
zu drehen, um gelockert zu werden. Dieser Aufbau ist wirkungsvoll, um
zu verhindern, dass sich die Muttern ungewünscht lockern, obwohl die Ausbildung
derartiger radialer Ausnehmungen viel Zeit und Arbeit fordert, und
die Herstellkosten erhöht.
Es ist jedoch nicht notwendigerweise einfach, diese Ausnehmungen
mit einer zufriedenstellenden Genauigkeit und Zuverlässigkeit
auszubilden. Weiterhin können
die Bolzengewinde mehr oder weniger stark beschädigt werden, wenn sie durch
die voreilenden Enden verbissen oder abgekratzt werden.
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Bei
einem anderen Beispiel des Stands der Technik, das in der
JP 48-15139 B4 gezeigt
ist, hat ein Mutterkörper
einstückig
an sich einen zylindrischen Hals, der gegeneinander durch ein Paar
vertiefter Gesenke eingedrückt
wird. Ein so ausgebildeter elliptischer Hals wird zunächst in
frühen
Stadien die Mutter ausreichend vor einem ungewünschten Lockern schützen, aber
diese Wirkung wird schnell weniger stark, wenn die Mutter wiederholt
auf einen Bolzen gesetzt und davon entfernt wird. Dies liegt daran,
dass eine wiederholte elastische Verformung des elliptischen Halses
eine beträchtliche
dauerhafte plastische Umformung als Ganzes in ihren metallurgischen
feinen Gefügeelementen
hinterlässt,
wobei nahezu sein ursprünglicher
runder Querschnitt wiederhergestellt wird, der nicht länger dazu
in der Lage ist, ein Lockern der Mutter zu verhindern.
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In
einem noch weiteren Beispiel, das in der
JP 55-44126 A offenbart
ist, sind parallele und getrennte Nuten in Schraubenrichtung mit
regelmäßigen Winkelabständen in
einem zugespitzten Endabschnitt einer Mutter ausgebildet. Dieser
Endabschnitt wird dann zentripetal zusammengedrückt, so dass sein innerer Wirkdurchmesser
sich als schmaler als der des Hauptmutterabschnittes erweist, so
dass die parallelen Nuten in ein stark erzwungenes Kämmen mit
dem Außengewinde
eines Bolzens gebracht werden können.
Ein derartiger abgesenkter Endabschnitt der Mutter ist elastisch
genug, um eine ausreichende Wirkung der Verhinderung eines ungewünschten
Lockerns der Mutter sicherzustellen, selbst wenn dessen Anbringen
und Entfernen viele Male wiederholt wird. Das Außengewinde des Bolzens kann
sich jedoch möglicherweise mit
den parallelen Nuten verfangen und mit der Mutter fressen.
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In
einem weiteren Beispiel des Stands der Technik, das in der
DE 43 07 090 B4 gezeigt
ist, ist eine Mutter mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch
1 gezeigt.
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Ein
weiteres Beispiel des Stands der Technik, das in der
GB 587 485 A zeigt ist, offenbart
eine Sicherungsmutter, die aus einem Sockel besteht, in dem aufrecht
verlaufende Nuten ausgebildet sind. Jedes Wandsegment dieser Sicherungsmutter
bildet sowohl ein tragendes Wandsegment als auch ein sicherndes,
in Richtung der Mittelachse der Sicherungsmutter geneigtes Wandsegment
aus, das bei Verwendung entsprechend gebogen wird. Die in Axialrichtung
der Sicherungsmutter verlaufenden Nuten verringern sich in ihrer
Tiefe, wodurch die Elastizität der
Sicherungsmutter in axialer Richtung variiert wird.
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Als
ein Beispiel des Stands der Technik für ein Verfahren zum Herstellen
einer Mutter ohne Möglichkeit
zum Lockern zeigt die
DE
19 23 632 A ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 6.
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Daher
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Mutter zu schaffen,
die ohne Möglichkeit zum
ungewünschten
Lockern und dazu in der Lage ist, kostengünstig und wirkungsvoll zu praktischen Zwecken
hergestellt zu werden. Die Erfindung soll auch ein Verfahren zur
Herstellung einer derartigen Mutter schaffen.
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Diese
Aufgaben werden durch eine Mutter mit den Merkmalen von Anspruch
1 und das Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 6 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist
die Mutter eine Innengewindebohrung, die durch die Mutter um deren Mittelachse
ausgebildet ist, einen Sockel, der mit einem Antrieb in Eingriff
bringbar ist, einen ringförmigen
Ansatz, der einstückig
mit dem Sockel ist und sich von diesem nach oben erstreckt, wobei
der ringförmige
Ansatz koaxial zum Sockel ist und einen oberen Bereich der Innengewindebohrung
vorsieht und eine Vielzahl von im allgemeinen aufrechten Nuten auf,
die in einem Außenumfangsbereich
des ringförmigen
Ansatzes in Winkelabständen
ausgebildet sind, um den ringförmigen
Ansatz in eine Vielzahl Wandsegmente mit Radien aufzuteilen, die
jeweils zwischen eine der aufrechten Nuten und der nächsten zwischengesetzt
sind, wobei zumindest eines der Wandsegmente zentripetal eingedrückt wird,
um seinen Radius um ein geringes Ausmaß zu verringern, und wobei
die anderen Segmente uneingedrückt bleiben.
Jede aufrechte Nut kommt zwischen dem einzudrückenden Wandsegment und dem
dazu Benachbarten, das nicht einzudrücken ist. Das erstere Segment
kann somit gleichmäßig um ein
gewünschtes
Maß bei
einer verbesserten Ertragsfähigkeit
und verringerten Herstellkosten eingedrückt werden, ohne eine ungewünschte Verformung
des letzteren Segments hervorzurufen. Beim Gebrauch werden sich die
eingedrückten
Wandsegmente mit verringerten Radien elastisch mit einem Aufschrauben
auf und Festziehen der Mutter an einem Bolzen aufgrund der Spannkraft
der aufrechten Nuten aufweiten. Wenn die Mutter vom Bolzen entfernt
wird, wird die Spannkraft der aufrechten Nut es ermöglichen,
dass die eingedrückten
Wandsegmente ihren natürlichen
Zustand, d. h. den nicht aufgeweiteten Zustand wieder einnehmen.
Das durch die Mutter verlaufende Innengewinde ist von einem zum
anderen Ende durchgehend, wodurch die Mutter daran gehindert wird,
sich zu fressen.
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Vorzugsweise
wechseln sich die eingedrückten
Wandsegmente und nicht Eingedrückte
miteinander ab, so dass die Ersteren zwischen jeweils zwei der Letzteren
zu liegen kommen, wobei alle Segmente in regelmäßigen Winkelabständen um
die mit einem Gewinde versehene Bohrung angeordnet sind. Dieses
Merkmal ist darin vorteilhaft, dass sich die zentripetalen Presskräfte, die
auf die Wandsegmente einer halbfertigen Mutter aufgebracht werden,
gegenseitig aufheben. In einem derartigen Fall wird ein einfacher
Aufbau ausreichend sein, um die halbfertige Mutter während des
Eindrückvorgangs
zu stützen, wobei
alle einzudrückenden
Segmente einheitlich um dasselbe Maß verformt werden. Im Betrieb
wird eine erzwungene Reibung, die zwischen den eingedrückten Wandsegmenten
und dem Außenumfang
des Bolzens auftritt, symmetrisch zueinander bezüglich der Mittelachse der Mutter
verteilt. Folglich ist die Mittelachse der Mutter vor einem Versatz
gegenüber
der des Bolzens geschützt
und die Mutter kann nun einfach und gleichmäßig festgezogen werden, ohne dass
irgendeine Ungleichmäßigkeit
der Reibspannung um die Achse berücksichtigt werden muss. Typischerweise
kann die Anzahl der eingedrückten Wandsegmente
drei sein, sie kann aber auch zwei, vier oder mehr sein.
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Vorzugsweise
ist auch der äußere Radius
jedes eingedrückten
Wandsegments größer als
der jedes nicht Eingedrückten
zumindest in einem Zustand, bei dem die ersteren Segmente noch keinem zentripetalen
Verformungsvorgang unterworfen sind. Somit werden die äußeren Seiten
der einzudrückenden
Wandteile zentrifugal über
diejenigen der nicht einzudrückenden
Wandsegmente vorstehen. Dieses Merkmal trägt zu einem Vorteil bei, dass
die ersteren Segmente einfach zentripetal gedrückt werden können.
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In
einem Fall, bei dem der ringförmige
Ansatz in Kegelstumpfform mit einem Durchmesser ist, der sich zu
seinem oberen Ende verringert, kann das Druckgesenk einfach auf
den Kegelstumpf aufgepasst werden, um die Wandsegmente gleichmäßig zu verformen,
wodurch weiter die Ertragsfähigkeit verbessert
wird und die Herstellkosten gesenkt werden. Außerdem ist es möglich, das
Ausmaß der
zentripetalen Verformung exakt zu regeln, indem der Hub des Druckgesenks
in der axialen Richtung eingestellt wird. Der obere Bereich des
Kegelstumpfs hat eine derartige abgesenkte Wanddicke, dass das Eindrücken dieses
Bereichs einfacher gemacht wird.
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Die
Mutter ohne Möglichkeit
zum ungewünschten
Lockern kann vorzugsweise durch das folgenden Verfahren hergestellt
werden. Dieses Verfahren kann aus den folgenden Schritten bestehen: Vorbereiten
einer halbfertigen Mutter, die einen Sockel, der mit einem Antrieb
in Eingriff bringbar ist, einen ringförmigen Ansatz in Kegelstumpfform,
der sich vom Sockel nach oben und koaxial dazu erstreckt, eine Innengewindebohrung,
die durch die Mutter um deren Mittelachse ausgebildet ist, und eine Vielzahl
aufrechter Nuten aufweist, die in einem Außenumfangsbereich des ringförmigen Ansatzes
in Winkelabständen
vorgesehen sind, um Wandsegmente jeweils zwischen einer aufrechten
Nut und der nächsten
vorzusehen;
nachfolgendes Aufpassen eines Druckgesenks auf den
ringförmigen
Ansatz der halbfertigen Mutter von deren oberem Ende, wobei das
Druckgesenk einen zugespitzten inneren Vorsprung hat, der mit einer äußeren Seite
von zumindest einem der Wandsegmente in Eingriff bringbar ist; und
abschließendes Schlagen
des Druckgesenks nach unten entlang der Mittelachse in Richtung
zum Sockel, um das zumindest eine Wandsegment einzudrücken, wodurch
dessen Radius in Richtung zur Mittelachse verringert wird.
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Gemäß diesem
Verfahren wirkt der zugespitzte innere Vorsprung des Druckgesenks
wie eine Art Keil derart, dass das Wandsegment oder die Segmente
stark zur Achse gedrückt
werden, um sicher bis zu einem gewünschten Ausmaß verformt
zu werden. Das Druckgesenk kann synchron zu und harmonisch zum Transport
der halbfertigen Muttern angetrieben werden, wodurch der Wirkungsgrad
bei der Herstellung der Muttern in jeder gestalteten und gewünschten
Qualität
verbessert wird. Es ist möglich, den
axialen Hub des Gesenks linear zu regeln, das einen derart zugespitzten
Vorsprung hat, der mit dem ringförmigen
Ansatz in Eingriff bringbar ist, um einen genau vorbestimmten Eindrückgrad zu
erzielen. Die aufrechten Nuten, die jeweils zwischen dem einzudrückenden
Wandsegment und dem dazu benachbarten nicht einzudrückenden Wandsegment
liegen, dienen dazu, das letztere Segment vor einem Eindrücken zu
schützen.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Mutter mit einem ringförmigen Ansatz,
die ohne Möglichkeit
zum ungewünschten
Lockern ist, wobei die Mutter als ein erstes Ausführungsbeispiel
vorgesehen ist, aber in einem Zustand gezeigt ist, in dem sie noch
nicht nach innen eingedrückt
ist;
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2 ist
eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte
halbfertige Mutter;
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3 ist
eine vertikale Querschnittansicht, die das Verfahren des Fertigbearbeitens
der Mutter zeigt, die in 1 gezeigt ist;
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4 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A in 5;
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5 ist
eine Draufsicht auf die Mutter in 1, zeigt
diese aber im fertigen Zustand nach dem Eindrücken des ringförmigen Ansatzes
nach innen;
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6 ist
auch eine Draufsicht auf eine andere Mutter, die als ein zweites
Ausführungsbeispiel vorgesehen
ist und in einem nicht fertigen Zustand gezeigt ist;
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7 ist
eine vertikale Schnittansicht eines Gesenks, das zum Fertigbearbeiten
der Mutter verwendet wird, die in 6 gezeigt
ist;
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8 ist
eine Bodenansicht des Gesenks, gesehen aus der Richtung B-B in 7;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht einer weiteren Mutter, die als ein
drittes Ausführungsbeispiel
vorgesehen ist und in einem fertigen Zustand gezeigt ist;
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10 ist
eine ähnliche
perspektivische Ansicht einer noch weiteren Mutter, die als ein
viertes Ausführungsbeispiel
vorgesehen ist und in einem fertigen Zustand gezeigt ist; und
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11 eine
Draufsicht auf noch eine weitere Mutter, die als ein fünftes Ausführungsbeispiel
vorgesehen ist und in ihrem fertigen Zustand gezeigt ist.
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Die
Erfindung wird nun nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Die 1 bis 5 zeigen
eine Mutter 1 ohne Möglichkeit
zum ungewünschten
Lockern, die als ein erstes Ausführungsbeispiel
vorgesehen ist. Sie weist einen Sockel 2 mit einem hexagonalen äußeren Umfang
auf. Dieser Sockel ist dazu angepasst, mit einem Antrieb oder einem
Antriebswerkzeug wie beispielsweise einem Schraubenschlüssel in
Eingriff zu treten. Von diesem Sockel 2 steht nach oben
ein ringförmiger
Ansatz 3 vor, der einstückig
mit dem Sockel durch ein geeignetes Verfahren wie beispielsweise
durch Kaltverformen oder Warmverformen ausgebildet ist.
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Der
ringförmige
Ansatz 3 ist kegelstumpfförmig und sein Durchmesser verringert
sich allmählich in
Richtung zu seinem oberen Ende. Nuten 6 sind aufrecht im äußeren Umfang
des Ansatzes ausgebildet, wodurch sich Wandsegmente 4 und 5 ergeben, die
jeweils zwischen zwei der benachbarten aufrechten Nuten liegen.
Die Nuten 6, die sich vom Boden zur Spitze des ringförmigen Ansatzes 3 erstrecken, sind
im Querschnitt im allgemeinen U-förmig und können gleichzeitig mit dem Kaltverformvorgang
ausgebildet werden.
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Eine
Bohrung 7, die die Mutter durchdringt, die den Sockel 2 und
den ringförmigen
Ansatz 3 aufweist, ist mit einem Innengewinde versehen.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Anzahl der aufrechten Nuten 6 gleich sechs, wie
in 2 gezeigt ist. Diese Nuten sind dazu angeordnet,
drei Paare derart zu bilden, dass jedes Paar ein Segment 4 definiert,
dessen Länge
in Umfangsrichtung nahezu halb so lang wie die des anderen Segments 5 ist, das
benachbart zu dem einen Segment 4 ist.
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Die
schmaleren Segmente 4 werden in einer zentripetalen Weise
zusammengedrückt,
nachdem die Innengewindebohrung 7 durch die Mutter ausgebildet
ist. Somit ergibt sich der innere Radius jedes Kreisbogenabschnitts
des Innengewindes, der in jedem schmaleren Segment 4 umfasst
ist, geringfügig kleiner
als der jedes breiteren Segments 5. Derartig verringerte
innere Radien der schmaleren Segmente 4 können als
ein "teilweises
Schrumpfen" des
Innengewindes als ganzes angenommen werden und bewirken, dass die
Mutter daran gehindert wird, sich ungewünscht selbst zu lockern.
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Die
Anzahl dieser eingedrückten
schmaleren Segmente 4, die in regelmäßigen Winkelabständen um
die Mutterbohrung angeordnet sind, ist in diesem Ausführungsbeispiel
gleich drei.
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Andererseits
sind jedoch die äußeren Radien
der eingedrückten
Segmente 4 noch ein bisschen größer als die der nicht eingedrückten anderen
Segmente 5.
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Die
vorstehend beschriebene Mutter kann in der folgenden vorteilhaften
Weise hergestellt werden.
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Ein
Metallblock wird kaltverformt, um eine Rohmutter zu ergeben, die
einen hexagonalen Sockel 2, einen ringförmigen Ansatz 3 und
eine gewindelose Bohrung aufweist. Diese Bohrung tritt durch diesen
Sockel und diesen Ansatz hindurch, die zueinander entlang einer
gemeinsamen Achse ausgerichtet sind. Der ringförmige Ansatz 3, der
von dem Sockel vorsteht, ist ein hohler Kegelstumpf, dessen Durchmesser
sich zu seinem freien Ende verringert. Sechs aufrechte Nuten 6,
die sich entlang der Achse erstrecken, werden gleichzeitig mit der
Kaltverformung der Rohmutter ausgebildet. Ein derartiger ringförmiger Ansatz 3 hat
seine Wandsegmente 4, die später einzudrücken sind, sowie andere Segmente 5, für die das
nicht gilt, wobei die ersteren Segmente einen äußeren Radius haben, der größer als
der der Letzteren ist. Die Bohrung der Rohmutter wird dann mit einem
Innengewinde versehen, um eine halbfertige Mutter 9 zu
ergeben, die dem nächsten
Schritt des Eindrückens
(beziehungsweise des Verstemmens) der ausgewählten Wandelemente unterworfen wird.
Das Innengewinde 7 in der halbfertigen Mutter hat einen
Innendurchmesser oder engsten Durchmesser "P" (der
dem Taldurchmesser des entsprechenden Außengewindes entspricht), der
in diesem Stadium einheitlich über
seine gesamte Länge
und um seine gesamte Achse ist.
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Die
halbfertige Mutter 9 wird durch einen Förderer oder dergleichen zu
einer Pressmaschine transportiert, in der die schmäleren Wandsegmente 4 zwangsweise
nach innen zur Achse gebogen werden. Diese Pressmaschine weist ein
Gesenk 10 auf, das eine Vertiefung 11 hat, die
auf den Ansatz 3 der Mutter 1 aufpassbar ist,
und das dazu angetrieben ist, sich vertikal hin- und herzubewegen.
Daher kann eine Reihe halbfertiger Muttern 9 nacheinander
verarbeitet werden, so dass die Wandsegmente ihrer Ansätze nach
innen um einen vorbestimmten Winkel verformt werden. Aufgrund dieses
Vorgangs wird der Innendurchmesser P des Innengewindes auf S bezüglich der
schmaleren Segmente 4 abnehmen, wie in 4 zu
sehen ist. Mit ihrer derart kleinen radialen Verformung, die als
ds vorgegeben ist, erfüllen
die Durchmesser P und S eine Gleichung: P = S
+ 2 ds.
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Die
Oberfläche
der Vertiefung 11 ist auch kegelstumpfförmig, um eng an den äußeren gekrümmten Seiten
der Wandsegmente 4 anzuliegen. Eine zugespitzte Umfangswand
der Vertiefung 11 wird zwangsweise hervorrufen, dass sie
sich dauerhaft nach innen verformen, wenn das Druckgesenk mit einem
vorbestimmten Weg aufschlägt.
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Der
Hub des Druckgesenks kann einfach und sehr genau eingestellt werden,
um eine gewünschte
Verformung der ausgewählten
Wandsegmente 4 sicherzustellen. Daher sind die Qualität und die
Ertragsfähigkeit
der hier vorgesehenen Muttern stark im Vergleich zu denjenigen des
Stands der Technik verbessert.
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Die
Mutter ohne Möglichkeit
zum ungewünschten
Lockern, die vorstehend beschrieben ist, kann in zahlreichen Weisen
abgewandelt werden.
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Beispielsweise
können
die beiden Arten der Wandsegmente 4 und 5 der
halbfertigen Mutter 9 denselben Durchmesser haben wie in 6 gezeigt ist.
In diesem Fall wird eine andere Art eines Druckgesenks 10 verwendet
werden, um eine fertige Mutter 1 zu erhalten, wobei die
Innenfläche
der Gesenkvertiefung 11 zugespitzte Vorsprünge 12 hat,
wie in den 7 und 8 zu sehen
ist. Diese Vorsprünge zwängen nur
die schmäleren
Wandsegmente 4 nach innen, wenn das Gesenk auf den Sockel
der Mutter schlägt.
Vorzugsweise können
solche Vorsprünge 12 in
der gleichen Abmessung wie die Wandsegmente 4 sein.
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Der
Sockel 2 jeder der vorgenannten Muttern 1 kann
einen einstückigen
Flansch 13 an seinem Boden haben, wie in 9 gezeigt
ist.
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Des
weiteren kann bei einer weiteren Abwandlung der hexagonale Sockel 2 der
Mutter 1 durch einen kurzen Zylinder ersetzt sein, der
scharfe vertikale Nuten 14 hat, die mit einem Schraubenschlüssel oder
dergleichen in Eingriff bringbar sind.
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In
einer noch weiteren Abwandlung der Erfindung ist hauptsächlich ein
Paar aufrechter Nuten 6 ausgebildet, um nur ein Wandsegment 4 des
ringförmigen
Ansatzes 3 zu deformieren.