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Die
Erfindung betrifft eine Unterlegscheibe mit einer bei bestimmungsgemäßer Verwendung
derselben einem Schraubenkopf zugewandten oberen Planfläche, mit
einer bei bestimmungsgemäßer Verwendung
derselben einem Bauteil zugewandten unteren Planfläche, mit
einer Umfangsfläche
und mit einer Bohrung zur Durchführung
einer Schraube nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Kombination einer Schraube,
einer Mutter und wenigstens einer Unterlegscheibe.
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In
der
DE 81 03 909 U1 ist
eine selbstdichtende Unterlegscheibe beschrieben, die aus einem Distanzring
und einem daran angeformten Dichtring aus einem nachgiebigen, volumenkonstanten
Werkstoff besteht. Der Aufbau dieser Unterlegscheibe ist jedoch
relativ kompliziert und für
den Großteil
der potentiellen Anwendungen erheblich zu teuer.
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Eine
Kombimutter mit einem Innengewinde zum Aufschrauben auf einen Schrauben-
oder Bolzenschaft, der ein zum Innengewinde der Mutter passendes
Außengewinde
aufweist, ist in der
DE
199 05 706 C2 beschrieben. Unter der Pressfläche der
Mutter ist eine Unterlegscheibe angeordnet, die eine Durchgangsöffnung für den Schraubenschaft
aufweist. Hierbei ist die Oberseite der Unterlegscheibe zu deren
Unterseite geneigt.
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In
der
DE 197 01 207
A1 ist eine Unterlegscheibe zur Verwendung mit einer Mutter
beschrieben, die zur Verhinderung des Lösens der Mutter dient. Auch
hier ist zumindest die Ober- oder die Unterseite der Unterlegscheibe
relativ zu der anderen Seite geneigt. Durch diese konische Form
der Unterlegscheibe soll eine Lösen
derselben verhindert werden.
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Prinzipiell
dienen die aus dem Stand der Technik bekannten Unterlegscheiben
dazu, zu hohe Flächenpressungen
zwischen der Unterseite des Schraubenkopfs und dem Bauteil einerseits
und der Mutter und dem Bauteil andererseits zu verhindern. Allerdings
führt das
Verwenden der aus dem Stand der Technik bekannten Unterlegscheiben
insbesondere bei bereits lackierten Bauteilen dazu, dass beim Anziehen
der Mutter gegenüber
dem Schraubengewinde die lackierte Oberfläche zerkratzt und somit beschädigt wird.
Dieses Problem tritt insbesondere bei der Verbindung eines Hilfsrahmens
mit einem Hauptrahmen bei einem Lastkraftwagen auf, da diese Bauteile
grundsätzlich
nicht verschweißt
werden dürfen.
Des weiteren ist bei diesen Bauteilen an manchen Stellen ein Verbinden
mehrerer Rahmenteile durch Vernieten aufgrund des zu großen Platzbedarfs
der für
dieses Verbindungsverfahren notwendigen Nietvorrichtung nicht möglich, sodass
Schraubverbindungen eingesetzt werden müssen.
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Wenn
zwei oder mehr Bauteile, wie beispielsweise die oben beschriebenen
Rahmenteile von Lastkraftwagen, mittels einer Schraube-Mutter-Verbindung
verbunden werden sollen, so werden meist zwei derartige Unterlegscheiben
eingesetzt. Dabei muss die diese Verbindung herstellende Person
vier Teile aus verschiedenen Behältern
entnehmen, die erste Unterlegscheibe unterhalb des Schraubenkopfs
lagerichtig anordnen, die Schraube in die Bohrung der beiden Bauteile
einstecken, die zweite Unterlegscheibe lagerichtig auf dem Schraubengewinde
anbringen und schließlich
die Mutter auf das Schraubengewinde drehen und anziehen. Diese vier
Greifvorgänge
und drei Fügevorgänge erzeugen einen
erheblichen Anteil der Kosten einer kompletten Schraubverbindung.
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Es
wurden daher bereits Versuche unternommen, diese insgesamt sieben
Arbeitsgänge
zu reduzieren, beispielsweise durch Anbringung einer breiten Auflagefläche an dem
Schraubenkopf und den Verzicht auf eine Unterlegscheibe. Auch bei
der Mutter wurden derartige Überlegungen
angestellt, was zur Entwicklung der sogenannten Flanschmutter führte, die
die Funktionen einer Mutter und einer Unterlegscheibe in sich vereint.
Damit waren bei der Herstellung der Schraubverbindung nur noch zwei Greifvorgänge erforderlich,
nämlich
das Entnehmen der Flanschschraube und der Flanschmutter. Ein weiterer
Vorteil einer solchen Vorgehensweise besteht darin, dass sich die
Anzahl der Fügevorgänge auf
lediglich einen reduziert, nämlich
das lagerichtige Aufschrauben der Flanschmutter auf das Gewinde der
Flanschschraube.
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Bei
diesen Flanschschrauben und Flanschmuttern ist jedoch der sehr viel
größere mittlere Durchmesser
für das
Reibungsmoment in der Auflage des Schraubenkopfs und der Mutter
nachteilig, was zu erheblich höheren
Anzugsmomenten führt, um
eine Vorspannkraft der Schraube im Bereich der bis dahin bekannten
Lösungen
zu erreichen.
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Zusätzlich zu
dem höheren
Anzugsmoment führte
die Entwicklung außerdem
dazu, dass die Schlüsselweiten
der Sechskante an den Muttern und/oder Schraubenköpfen verringert
wurde. Wenn bei höherem
Anzugsmoment und kleinerem Sechskant das Schraubwerkzeug nicht exakt
auf der Mutter oder dem Schraubenkopf aufgesetzt und geführt wird,
so kann das Werkzeug abrutschen, was zu einer Beschädigung der
Schraube oder der Mutter führt.
Die dadurch erforderlichen Austauscharbeiten nehmen sehr viel Zeit
in Anspruch und es kann darüber
hinaus teilweise zu Beschädigungen
der zu verbindenden Bauteile mit entsprechend teuren Nacharbeiten
führen.
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Bei
fertig lackierten Bauteilen, wie beispielsweise dem oben angesprochenen
Hilfs- und Hauptrahmen eines Lastkraftwagens, haben aus dem allgemeinen
Stand der Technik bekannte Lösungen
zu weiteren Problemen geführt.
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Bei
einem Hersteller ist die Unterseite des Flansches der Sechskantschraube
nicht winkelrecht zur Mittellinie des Schraubenschaftes, wodurch
der Flansch nur außenaufliegend
ist, d.h. der Flansch der Flanschschraube liegt nur außen auf
dem Bauteil auf. Dadurch ent steht eine hohe Flächenpressung, was beim Anziehen
der Schraube zur Bildung einer ringförmigen Furche an dem Bauteil
führt.
Dabei wird die Lackierung abgeschürft und das Bauteil tief geschädigt. Die
Folge sind Rostbildung im Kontaktbereich und ein eventuelles Lösen der
Schraubverbindung.
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Ein
weiterer Nachteil besteht darin, dass diese Schraubverbindungen
nur für
ein einmaliges Anziehen vorgesehen sind und ein späteres Lösen und Wiederanziehen
der Schrauben nicht gewünscht bzw.
nicht sinnvoll ist. Diese bekannten Schraubenköpfe bzw. Muttern hinterlassen
in den durch dieselben verbundenen Bauteilen meist Furchen oder
andere Beschädigungen,
die den Reibwert des Bauteils gegenüber einem neuen Schraubenkopf
bzw. einer neuen Mutter so verändern,
dass eine nicht zu kalkulierende Unsicherheit bezüglich der
Höhe des
Anzugsmoments entsteht.
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Bei
einem anderen Hersteller weisen die Unterseite der Flanschschraube
und der Flanschmutter eine sternförmige Rippenverzahnung auf,
die ein Lösen
der Schraubver bindung verhindern soll. Allerdings füllen sich
beim Verschrauben von lackierten Teilen die Zwischenräume dieser
Rippen mit Farbabrieb, wodurch ein Verankern der Spitzen dieser
Rippenverzahnung auf der Bauteiloberfläche verhindert und der gewünschte Sicherungseffekt
aufgehoben wird. Des weiteren führen
diese Rippenverzahnungen zu einem Abschürfen der Lackierung und zu
einer Beschädigung
des Grundmaterials des Bauteils.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Unterlegscheibe
zu schaffen, welche insbesondere bei lackierten Oberflächen eine
Beschädigung
dieser Oberfläche
sowie eine Beschädigung des
Bauteils selbst verhindert.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch
die geringfügig
hohle untere Planfläche,
die bei bestimmungsgemäßer Verwendung
der Unterlegscheibe dem Bauteil zugewandt ist, und der gleichzeitig
erhabenen Ausführung
derjenigen Planfläche,
die dem Schrauben kopf oder der Mutter zugewandt ist, wird beim Verspannen
der Unterlegscheibe, also dem Anziehen des Schraubengewindes innerhalb
des Muttergewindes, die Unterlegscheibe parallel gedrückt und übt in derjenigen
Position, in der die Mutter vollständig gegenüber der Schraube angezogen
ist, an der unteren Außenkante
eine sehr hohe Anpresskraft auf das Bauteil aus. Auf diese Weise
wird ein Abheben der Unterlegscheibe an ihrer unteren Außenkante
verhindert und eine gleichmäßige Flächenpressung
ausgehend von der Mutter bzw. dem Schraubenkopf über die Unterlegscheibe auf das
Bauteil sichergestellt. Dadurch wird insbesondere beim Verbinden
von lackierten Bauteilen eine Beschädigung der Lackoberfläche vermieden.
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Erfindungsgemäß ist also
sichergestellt, dass beim Anziehen der Mutter gegenüber der Schraube
bzw. umgekehrt, der Schraube gegenüber der Mutter, der Schraubenkopf
oder die Mutter gegenüber
der Unterlegscheibe gleitet und zwischen der Unterlegscheibe und
dem Bauteil keine oder nur eine äußerst geringe
Relativbewe gung stattfindet, so dass das Bauteil nicht beschädigt werden
kann.
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Hierbei
hat sich der angegebene Bereich von 0,005 mm -0,15 mm, um den die Innenkanten der Planflächen jeweils
höher liegen
als die Außenkanten,
als besonders gut geeignet erwiesen, da bei einem Unterschreiten
des Maßes
von 0,005 mm sich der oben beschriebene Effekt nicht oder nur in
unbefriedigendem Maße
einstellt. Bei einem Überschreiten
des Maßes
von 0,15 mm schabt beim Anziehen der Mutter gegenüber der
Schraube die untere Außenkante über das
Bauteil und beschädigt
so eine sich eventuell auf demselben befindliche Lackierung.
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In
Anspruch 7 ist eine Kombination einer Schraube mit einer Mutter
und einer erfindungsgemäßen Unterlegscheibe
angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Kombination
vereinfacht die Arbeitsvorgänge
für einen
mit einer derartigen Kombination eine Schraube-Mutter-Verbindung herstellenden
Bearbeiter erheblich, da er mit einem Griff sämtliche für ihn erforderlichen Bauteile
zur Hand hat und es nur noch erforderlich ist, mit einer Handbewegung
die Mutter loszudrehen, die Schraube in die Bohrung der Bauteile
zu stecken, die Mutter lagerichtig aufzuschrauben und die Schraube
anzuziehen.
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Besonders
vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, wenn eine weitere erfindungsgemäße Unterlegscheibe
mit der Mutter verbördelt
ist, da auf diese Weise ein Verlieren der Unterlegscheibe verhindert
wird.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den restlichen Unteransprüchen.
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Nachfolgend
ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 eine
erfindungsgemäße Unterlegscheibe
im Schnitt; und
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2 eine
erfindungsgemäße Kombination aus
einer Schraube, einer Mutter und zwei erfindungsgemäßen Unterlegscheiben.
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1 zeigt
eine Unterlegscheibe 1, welche dafür vorgesehen ist, gemeinsam
mit einer in 2 dargestellten Schraube 2 und
einer Mutter 3 eine Schraube-Mutter-Verbindung herzustellen. Die
Unterlegscheibe 1 weist eine bei bestimmungsgemäßer Verwendung
derselben einem in 2 dargestellten Schraubenkopf 4 der
Schraube 2 oder der Mutter 3 zugewandte obere
Planfläche 5 sowie
eine bei bestimmungsgemäßer Verwendung
der Unterlegscheibe 1 einem von zwei in 2 durch
eine gestrichelte Linie dargestellten Bauteil 6a oder 6b zugewandte untere
Planfläche 7 auf.
Des weiteren weist die Unterlegscheibe 1 eine Umfangsfläche 8 und
eine Bohrung 9 auf, die zur Durchführung der Schraube 2 dient.
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Die
Bohrung 9 bildet mit der oberen Planfläche 5 eine obere Innenkante 10 und
mit der unteren Planfläche 7 eine
untere Innenkante 11. In ähnlicher Weise bildet die Umfangsfläche 8 mit
der oberen Planfläche 5 eine
obere Außenkante 12 und
mit der unteren Planfläche 7 eine
untere Außenkante 13.
Da sowohl die Umfangsfläche 8 als
auch die Bohrung 9 jeweils zylindrisch ausgebildet sind,
sind die obere Innenkante 10, die untere Innenkante 11,
die obere Außenkante 12 und
die untere Außenkante 13 jeweils kreisförmig.
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Der Übergang
von der Umfangsfläche 8 zu der
oberen Planfläche 5 ist
im vorliegenden Fall in Form einer Fase 14 ausgeführt. Hierbei
wird die obere Außenkante 12 so
definiert, dass sie sich am Übergang
der Fase 14 zu der oberen Planfläche 5 befindet. In ähnlicher
Weise ist auch die Bohrung 9 an der oberen Innenkante 10 mit
einer Fase 15 versehen.
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Um
eine Beschädigung
der beiden Bauteile 6a und 6b zu verhindern, was
insbesondere dann wichtig ist, wenn die Bauteile 6a und 6b mit
einer nicht dargestellten Lackierung versehen sind, ist die obere
Planfläche 5 derart
ausgebildet, dass die obere Innenkante 10 um 0,005 mm bis 0,15 mm
höher liegt als
die obere Außenkante 12 und
die untere Planfläche 7 ist
derart ausgebildet, dass die untere Innenkante 11 um 0,005
mm bis 0,15 mm höher
liegt als die untere Außenkante 13.
Besonders zu bevorzugen sind Unterschiede von 0,01 mm bis 0,1 mm.
In 1 ist dieser Unterschied nicht maßstäblich sondern
erheblich übertrieben
dargestellt. Der angegebene Unterschied zwischen der oberen Innenkante 10 und der
oberen Außenkante 12 sowie
der unteren Innenkante 11 und der unteren Außenkante 13 hängt zum einen
vom Einsatzgebiet und zum anderen sehr stark vom Durchmesser der
Schraube 2 bzw. von dem Gewinde 16 derselben ab,
wobei der Unterschied mit zunehmendem Durchmesser der Schraube 2 ebenfalls
zunimmt. Dennoch sollte die obere Planfläche 5 möglichst
parallel zu der unteren Planfläche 7 verlaufen,
vorzugsweise in einem Bereich von weniger als 0,02 mm um ein Verkanten
zu verhindern.
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Die
vorliegende Unterlegscheibe 1 ist für einen Einsatz bei Schrauben 2 vorgesehen,
die ein Gewinde 16 zwischen M10 und M24 aufweisen. Selbstverständlich ist es
in diesem Zusammenhang erforderlich, die Bohrung 9 der
Unterlegscheibe 1 an die Größe des Gewindes 16 der
jeweiligen Schraube 2 anzupassen, was jedoch entsprechend
bekannter Normen erfolgen kann.
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Zur
Herstellung der oberen Planfläche 5 und der
unteren Planfläche 7 wird
vorzugsweise ein Drehverfahren eingesetzt, wobei die Unterlegscheiben 1 von
einem Stangenmaterial, in welches zuvor die Bohrung 9 eingebracht
und die beiden Fasen 14 und 15 angebracht wurden,
abgestochen werden. Das nicht dargestellte Abstechwerkzeug wird
dabei vorzugsweise mit einem derartigen Winkel in das Stangenmaterial
eingeführt,
dass eine untere Planfläche 7 mit
den oben genannten Maßeigenschaften
entsteht. Gegebenenfalls kann die auf der gegenüberliegenden Seite des Abstechwerkzeugs
erzeugte Fläche
bereits als obere Planfläche 5 für die nächste Unterlegscheibe 1 verwendet
werden, es ist jedoch auch denkbar, die obere Planfläche 5 mit
einem weiteren Drehwerkzeug nochmals zu bearbeiten. Nach dem Drehen
werden die Unterlegscheiben vorzugsweise einem Gleitschleifverfahren
unterzogen, um deren Oberfläche
zu verbessern. Anschließend
erfolgt eine Beschichtung der Unterlegscheibe 1, vorzugsweise
mit einer der Beschichtungen Dacromet oder Geomet, um einen Rostschutz
zu erlangen. Wie die Unterlegscheibe 1 können auch
die Schrauben 2 und die Mutter 3 mit einer Anti-Rost-Beschichtung versehen
sein. Um hohe Flächenpressungen
aufnehmen zu können,
besteht die Unterlegscheibe 1 im vorliegenden Fall aus
42CrMoS4V. Für
die Schraube 2 ist eine Festigkeit von 8.8, 10.9 oder 12.9
zu bevorzugen.
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Bei
den Bauteilen 6a und 6b, die mit der in 2 dargestellten
Kombination der Schraube 2, der Mutter 3 und der
beiden Unterlegscheiben 1 verbunden werden, kann es sich
vorzugsweise um einen in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Hilfsrahmen und
einen Hauptrahmen eines Lastkraftwagens handeln. Wenn die Kombination
der Schraube 2, der Mutter 3 und der beiden Unterlegscheiben 1 sich
bereits vormontiert in einem Vorratsbehälter befindet, ist dies für den Benutzer
dahingehend vorteilhaft, dass er aus einem Vorratsbehälter lediglich
ein Teil, nämlich
die beschriebene vormontierte Kombination, entnehmen muss. Vorzugsweise
ist hierbei die an der als Bundmutter ausgeführten Mutter 3 anliegende Unterlegscheibe 1 mit
der Mutter 3 verbördelt
oder in anderer geeigneter Weise unverlierbar mit derselben verbunden.
Hierbei sollte jedoch darauf geachtet werden, dass eine Drehbarkeit
der Unterlegscheibe 1 gegenüber der Mutter 3 gewährleistet
ist.