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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherungs- oder Stoppmutter
umfassend einen Mutterkörper
und einen Sicherungseinsatz zur Erhöhung eines zum Lösen der
Sicherungs- oder
Stoppmutter erforderlichen Reibmoments. Der Mutterkörper der
Sicherungs- oder Stoppmutter weist in seiner Längsrichtung eine Durchführungsöffnung auf,
die zumindest teilweise mit einem ersten Innengewinde versehen ist.
Die Durchführungsöffnung ist
in Längsrichtung der
Sicherungs- oder Stoppmutter oben und/oder unten zur Bildung einer
Vertiefung zur Aufnahme des Sicherungseinsatzes radial nach außen erweitert.
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Sicherungs-
oder Stoppmuttern sind in unterschiedlichen Ausführungsformen für die unterschiedlichsten
Einsatzbereiche bekannt. Ein häufiger
Einsatz ist das Verbinden mehrerer Bauteile miteinander mittels
einer Schraube, die durch Bohrungen in den Bauteilen hindurchgeführt wird
und auf die eine Sicherungs- oder Stoppmutter aufgeschraubt wird.
Im Gegensatz zu herkömmlichen
Muttern, die sich mit der Zeit, insbesondere bei Vibrationen oder
bei einer Bewegung der miteinander Verbundenen Bauteile relativ
zueinander bzw. relativ zu der Schraube oder der Mutter, lösen können, sind
Sicherungs- oder Stoppmuttern gegen ein unbeabsichtigtes Lösen weitestgehend
gesichert.
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Der
Mutterkörper
weist in der Regel eine Durchführungsöffnung,
bspw. in Form einer Bohrung auf, an deren Innenseite ein ersten
Innengewinde ausgebildet ist. Dabei handelt es sich meist um ein metrisches
ISO-Gewinde. Das Innengewinde kann mit einem entsprechenden Außengewinde
einer Schraube oder ähnlichem
(z.B. Gewindestange, etc.) in Eingriff treten. Mittels des ersten
Gewindes wird die Mutter auf die Schraube o.ä. aufgeschraubt. In einer Vertiefung
im Bereich der Durchführungsöffnung ist
der Sicherungseinsatz positioniert. Zum Festlegen des Sicherungseinsatzes
in dem Mutterkörper
wird der Mutterkörper
nach dem Stand der Technik im Anschluss an das Einsetzen des Sicherungseinsatzes zumindest
bereichsweise verformt, bspw. durch Umbördeln eines über den
Sicherungseinsatz hinausstehenden Randes des Mutterkörpers.
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Problematisch
beim Umbördeln
des Randes des Mutterkörpers
ist zum einen, dass dadurch der Sicherungseinsatz unlösbar in
dem Mutterkörper festgelegt
ist. Ein Auswechseln oder Ersetzen des Sicherungseinsatzes ist ohne
Zerstörung
des Mutterkörpers
somit nicht möglich.
Zudem kann eine eventuell vor der Montage des Sicherungseinsatzes
auf den Mutterkörper
aufgebrachte Beschichtung, bspw. als Korrosionsschutz oder einfach
zur Farbgebung, durch das Umbördeln
in unerwünschter
Weise abplatzen oder durch die Umbördelwerkzeuge abgekratzt werden.
Eine Beschichtung des Mutterkörpers nach
dem Umbördeln
d.h. nach der Montage des Sicherungseinsatzes in dem Mutterkörper ist
häufig nicht
möglich,
da der Sicherungseinsatz durch die aufgebrachte Beschichtung angegriffen
werden kann, was sogar zu einer Schrumpfung des Sicherungseinsatzes
führen
kann.
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Der
Sicherungseinsatz ragt in radialer Richtung nach innen, also in
Richtung Längsachse
der Mutter, über
das Innengewinde des Mutterkörpers
hinaus. Beim Aufschrauben der Sicherungs- oder Stoppmutter auf das Außengewinde
einer Schraube frisst sich das Material des Sicherungseinsatzes
gewissermaßen
in das Außengewinde
der Schraube und wird plastisch verformt. Aufgrund des Materials des
Sicherungseinsatzes wirkt ein relativ hohes Reibmoment zwischen
dem Sicherungseinsatz und der Schraube. Dieses Reibmoment ist jedenfalls
größer als
das zwischen dem Innengewinde des Mutterkörpers und dem Außengewinde
der Schraube wirkende Reibmoment.
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Der
Mutterkörper
von Sicherungs- oder Stoppmuttern ist in der Regel aus einem stabilen
Material gefertigt, da er die auf die Sicherungs- oder Stoppmutter
wirkenden Kräfte
aufnehmen muss. Der Mutterkörper
ist üblicherweise
aus Metall oder Kunststoff gefertigt. Der Sicherungseinsatz muss
dagegen kaum Anzugskräfte
der Mutter aufnehmen. Auf den Sicherungseinsatz wirken lediglich
Haltekräfte
aufgrund eines Reibmoments, das zwischen der Sicherungs- oder Stoppmutter
und einer Schraube oder ähnlichem
wirkt.
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Ein
Lösen und
erneutes Festziehen einer aus dem Stand der Technik bekannten Sicherungs- oder
Stoppmutter führt
zu einem deutlichen Nachlassen der Sicherungswirkung der Sicherungs- oder Stoppmutter.
Um stets eine gleich hohe und zuverlässige Sicherung zu gewährleisten,
werden die Sicherungs- oder Stoppmuttern nach dem Lösen in aller Regel
durch neue Muttern ersetzt. Dies ist insbesondere bei größeren Muttern,
die einen Durchmesser der Durchführungsöffnung von
bspw. größer 36 mm aufweisen,
ein erheblicher Kostenfaktor, da derartige Sicherungs- oder Stoppmuttern
mehrere zig Euro kosten können.
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Ausgehend
von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zu Grunde, eine Sicherungs- oder Stoppmutter der eingangs genannten
Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass der Sicherungseinsatz
möglichst
einfach, kostengünstig
und auch noch nach einer Beschichtung des Mutterkörpers ohne dass
es zu einer Beschädigung
der Beschichtung kommt befestigt werden kann.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ausgehend von der Sicherungs- oder Stoppmutter der eingangs genannten
Art vorgeschlagen, dass an der Innenseite der Vertiefung Formschlusselemente
ausgebildet sind, mit denen der Sicherungseinsatz, der vor der Aufnahme
in der Vertiefung eine im wesentlichen glatte Außenumfangsfläche aufweist,
nach der Aufnahme in der Vertiefung in Eingriff tritt.
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Erfindungsgemäß wird also
vorgeschlagen, dass das Sicherungselement statt durch Umbördeln eines über das
in die Vertiefung eingesetzte Sicherungselement hinaus ragenden
oberen und/oder unteren Rands des Mutterkörpers mittels der an der Innenseite
der Vertiefung ausgebildeten Formschlusselemente an dem Mutterkörper festgelegt
ist. Das Sicherungselement wird einfach in die Vertiefung des Mutterkörpers eingesetzt,
so dass die anfänglich glatte
Außenumfangsfläche des
Sicherungselements durch die Wirkung der Formschlusselemente verformt
wird und folglich nach dem vollständigen Einsetzen in die Vertiefung
mit den Formschlusselementen in Eingriff tritt.
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Die
Formschlusselemente sollten derart ausgebildet sein, dass sich das
am Mutterkörper
festgelegte Sicherungselement beim Aufschrauben der Sicherungs-
oder Stoppmutter auf das Außengewinde einer
Schraube o.ä.
nicht vom Mutterkörper
löst. Außerdem sollten
sie eine derart drehfeste Verbindung zwischen Sicherungselement
und Mutterkörper
sicherstellen, dass zwischen Mutterkörper und Sicherungselement
Drehmomente bis hin zu einem vorgegebenen Grenzwert (etwa in Höhe des Reibmoments) übertragen
werden können.
Dadurch wird verhindert, dass zwar das Sicherungselement aufgrund
des Reibmoments drehfest auf dem Außengewinde der Schraube o.ä. gehalten
ist, aber der Mutterkörper
relativ zum Sicherungselement verdrehbar ist und somit eine Sicherung
der Mutter auf der Schraube o.ä.
nicht sichergestellt ist.
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Das
Festlegen des Sicherungselements relativ zu dem Mutterkörper nach
dem Einsetzen des Sicherungselements in die Vertiefung erfolgt erfindungsgemäß ohne eine
Materialverformung des Mutterkörpers
bspw. durch Umbördeln
eines überstehenden
Rands. Dadurch wird die Beschichtung eines vor dem Einsetzen und
Festlegen des Sicherungselements beschichteten Mutterkörpers durch
das Festlegen des Sicherungselements am Mutterkörper nicht beschädigt. Das
stellt einen besonders wirksamen Korrosionsschutz und/oder eine
besonders gleichmäßige Farbgebung
des Mutterkörpers
sicher.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäße Sicherungs- oder Stoppmutter
kann darin gesehen werden, dass der Sicherungseinsatz lösbar an
dem Mutterkörper
befestigt ist und der Sicherungseinsatz somit nach einmaligem Gebrauch
der Mutter ohne weiteres durch einen neuen ersetzt werden kann. Zwar
kann das Entfernen des Sicherungseinsatzes aus der Vertiefung zu
einer Beschädigung
desselben führen.
Das ist aber insofern unerheblich, da sowieso ein neuer Einsatz
eingesetzt wird. Entscheidend ist, dass der Sicherungseinsatz ohne
Verformung des Mutterkörpers
in diesem festgelegt ist und dass der Mutterkörper beim Entfernen des Sicherungseinsatzes
nicht beschädigt
wird. Der Mutterkörper
kann über
mehrere Festzieh- und Lösevorgänge hinweg immer
weiter verwendet werden. Auf diese Weise können erhebliche Kosten gespart
werden, da bei Bedarf lediglich der relativ kostengünstige Sicherungseinsatz
ausgetauscht werden muss. Ein weiterer entscheidender Vorteil der
Erfindung ist der Schutz der Umwelt. Durch die Erfindung lassen
sich der Sicherungseinsatz problemlos von dem Mutterkörper trennen
und separat entsorgen. Zudem wird Müll reduziert und werden Rohstoffe
eingespart, da bei Bedarf lediglich der Sicherungseinsatz und nicht – wie bisher – die gesamte
Sicherungs- oder Stoppmutter ausgetauscht werden muss.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
die Formschlusselemente als ein zweites Innengewinde ausgebildet sind.
Vorzugsweise ist das erste Innengewinde als ein Rechtsgewinde und
das zweite Innengewinde als ein Linksgewinde ausgebildet. Als Linksgewinde
ausgebildete Formschlusselemente an der Innenumfangsfläche der
Vertiefung erfüllen
genau die oben angesprochenen Voraussetzungen. Das Linksgewinde
sichert einerseits den in die Vertiefung eingesetzten Sicherungseinsatz
in axialer Richtung (in Richtung der Längsachse der Durchführungsöffnung). Das
Aufschrauben der Sicherungs- oder Stoppmutter auf einem Außengewinde
einer Schraube o.ä.
erfolgt beim einem als Rechtsgewinde ausgebildeten ersten Innengewinde
in einer Drehrichtung nach rechts. Aufgrund des als Linksgewinde
ausgebildeten zweiten Innengewindes führ die Drehbewegung der Mutter nach
rechts nicht zu einer Lockerung oder gar einem Lösen des Sicherungselements
relativ zum Mutterkörper,
sondern – ganz
im Gegenteil – dazu,
dass das Sicherungselement noch fester in der Vertiefung des Mutterkörpers festgelegt
wird. Andererseits ermöglicht
das Linksgewinde eine wirksame Drehsicherung des Sicherungselements
relativ zum Mutterkörper,
so dass relativ hohe Drehmomente zwischen Sicherungselement und
Mutterkörper übertragen
werden können.
Das zweite Innengewinde kann als ein metrisches ISO Gewinde ausgebildet
sein. Es kann jedoch ohne weiteres auch als ein beliebig anderes Gewinde
ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise
weist das zweite Innengewinde eine geringere Steigung auf als das
an der Innenseite der Durchlassöffnung
des Mutterkörpers
der Sicherungs- oder Stoppmutter ausgebildete erste Innengewinde.
Auf diese Weise kann sich das Sicherungselement selbst beim Lösen der
Sicherungs- oder Stoppmutter von der Schraube oder ähnlichem nicht
lockern.
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Vorzugsweise
ist der Sicherungseinsatz in die Vertiefung gepresst und verformt
sich während des
Einpressens des Sicherungseinsatzes im Bereich seiner Außenumfangsfläche zumindest
teilweise derart, dass die Außenumfangsfläche des
eingepressten Sicherungselements mit den Formschlusselementen in
Eingriff tritt. Das Sicherungselement wird vorzugsweise in axialer
Richtung (parallel zur Längsachse
der Durchführungsöffnung)
in die Vertiefung eingepresst. Alternativ wird vorgeschlagen, dass
der Sicherungseinsatz in die Vertiefung eingedreht ist und das Innengewinde
während
des Eindrehens des Sicherungseinsatzes ein Außengewinde in dessen Außenumfangsfläche schneidet,
so dass die Außenumfangsfläche nach
der Aufnahme des Sicherungseinsatzes in der Vertiefung mit dem Innengewinde
in Eingriff tritt.
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Um
eine besonders feste und sichere Befestigung des Sicherungseinsatzes
in der Vertiefung des Mutterkörpers
sicherstellen zu können,
wird vorgeschlagen, dass der Außendurchmesser
des Sicherungseinsatzes vor der Aufnahme in der Vertiefung größer ist
als die lichte Weite der Vertiefung.
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Bezüglich der
Materialwahl wird vorgeschlagen, dass der Mutterkörper der
Sicherungs- oder Stoppmutter aus Metall oder Kunststoff gefertigt
ist. Das Sicherungselement besteht vorzugsweise aus einem Material
das geeignet ist, auf dem Außengewinde
einer Schraube oder ähnlichem
ein hohes Reibmoment zu erzeugen. Das Sicherungselement kann bspw.
aus Kupfer bestehen, vorzugsweise ist es aber aus Gummi oder Kunststoff,
insbesondere aus Polyamid, gefertigt.
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Ein
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Sicherungs- oder
Stoppmutter gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
in einer perspektivischen Ansicht; und
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2 eine
aus dem Stand der Technik bekannte Sicherungs- oder Stoppmutter in einer Seitenansicht
teilweise im Schnitt.
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In 2 ist
eine bekannte Sicherungs- oder Stoppmutter in ihrer Gesamtheit mit
dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Mutter 1 umfasst
einen Mutterkörper 2 aus
Metall, insbesondere Stahl, oder Kunststoff. Der Mutterkörper 2 umfasst
einen entlang der Längsachse 3 der
Mutter 1 verlaufende Durchführungsöffnung 4, bspw. in
Form einer Bohrung. An der Innenseite der Öffnung 4 ist ein Innengewinde 5 ausgebildet.
Mit diesem Gewinde 5 kann die Mutter 1 auf das
Außengewinde
einer Schraube (nicht dargestellt) oder ähnlichem aufgeschraubt werden.
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Im
oberen Bereich der Mutter 1 ist die Durchführungsöffnung 4 radial
nach außen,
also weg von der Längsachse 3,
erweitert, um eine Vertiefung 6 zur Aufnahme eines Sicherungseinsatzes 7 zu
bilden. Der Sicherungseinsatz 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel
einstückig
und ringförmig
ausgebildet.
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Selbstverständlich kann
der Sicherungseinsatz 7 auch mehrteilig oder anderweitig
ausgebildet sein. Entscheidend ist, dass der Sicherungseinsatz 7 aus
einem Material besteht und derart ausgestaltet ist, dass er die
Mutter 1 mit einem definierten Reibmoment sicher und zuverlässig auf
der Schraube gegen Verdrehen sichert. Der Sicherungseinsatz 7 besteht
insbesondere aus Gummi oder einem Kunststoff, vorzugsweise aus Polyamid.
Für besonders
hitzebeständige
Sicherungs- und Stoppmuttern kann der Einsatz 7 auch aus
Kupfer oder einem anderen relativ weichen Metall oder aus einem
hitzebeständigen
Kunststoff bestehen.
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Die
Vertiefung 6 ist ursprünglich
bis zum oberen Rand der Mutter 1 hin ausgeformt, so dass
der Sicherungseinsatz 7 parallel zur Längsachse 3 von oben
her in die Vertiefung 6 eingesetzt werden kann. Nach dem
Einsetzen des Einsatzes 7 wird der obere Randbereich der
Mutter 1 radial nach innen umgebördelt, um den Sicherungseinsatz 7 in
dem Mutterkörper 2 zu
befestigen. Der umgebördelte
obere Randbereich des Mutterkörpers 2 ist
in 2 mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet.
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Wie
in 2 deutlich zu erkennen, steht das Sicherungselement 7 in
radialer Richtung nach innen, also in Richtung der Längsachse 3, über das
Innengewinde 5 hinaus. Durch Aufschrauben der Sicherungs-
oder Stoppmutter 1 auf eine Schraube o.ä. frisst sich das Sicherungselement 7 gewissermaßen in das
Außengewinde
der Schraube, was zu einer plastischen Verformung des Sicherungselements 7 führt. Nach
dem Lösen
der bekannten Sicherungs- oder Stoppmutter 1 von der Schraube
wäre bei
einem erneuten Aufschrauben der gleichen Mutter 1 auf die gleiche
oder eine andere Schraube die Sicherungswirkung der Mutter 1 deutlich
vermindert. Um dies zu verhindern, wird nach dem Stand der Technik
die gesamte Sicherungs- oder Stoppmutter 1 ausgetauscht.
Das ist teuer, erzeugt viel Abfall und belastet die Umwelt.
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Außerdem wird
die Mutter 1 vor dem Einsetzen und Festlegen des Sicherungseinsatzes 7 in
der Vertiefung 6 häufig
mit einer Beschichtung 9 (z.B. zum Korrosionsschutz oder
zur Farbgebung) versehen. Denkbar ist bspw. ein Verzinken oder Eloxieren des
Mutterkörpers 2.
Es ist denkbar, dass die Beschichtung nach dem Auftragen eingebrannt
wird. Dazu wird der Mutterkörper 2 für eine definierte
Zeitdauer in einem Ofen einer definierten Wärme ausgesetzt. Das Beschichten
des Mutterkörpers 2 muss
in aller Regel vor dem Einsetzen des Sicherungselements 7 erfolgen,
da dieses durch die Beschichtung 9 (z.B. aufgrund einer
chemischen Reaktion zwischen Sicherungselement 7 und Beschichtung 9)
an der Oberfläche
verändert
werden kann oder sogar in seiner Gesamtheit schrumpfen kann. Ebenso
ist es denkbar, dass die Wärmezufuhr
zum Einbrennen der Beschichtung 9 zu einem Schrumpfen des
Sicherungsrings 7 führen
kann. Das muss verständlicherweise
verhindert werden. Durch das Umbördeln
des Randbereichs 8 mittels eines geeigneten Umbördelwerkzeugs
kann jedoch die Beschichtung 9 im Bereich 10 verletzt,
insbesondere verkratzt, werden und/oder die Beschichtung 9 kann
im Bereich 10 abplatzen. Dies ist äußerst nachteilig für einen
möglichst
effektiven Korrosionsschutz bzw. für eine möglichst homogene Farbgebung
der Mutter 1.
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Deshalb
wird erfindungsgemäß eine Sicherungs-
oder Stoppmutter 1 vorgeschlagen, wie sie in einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
in 1 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben
ist. Die in 1 dargestellte Mutter 1 unterscheidet
sich von den bekannten Sicherungs- oder Stoppmuttern insbesondere
dadurch, dass das Sicherungselement 7 ohne eine Materialverformung
des Mutterkörpers 2 in
der Vertiefung 6 befestigt ist. Auf die Außenfläche des
Mutterkörpers 2 aufgebrachte
Beschichtungen sind somit auch noch nach dem Festlegen des Sicherungsrings 7 in
der Vertiefung 6 der Mutter 1 vollständig und
unbeschädigt
erhalten. Zudem ist das Sicherungselement 7 lösbar in
der Vertiefung 6 des Mutterkörpers 2 befestigt.
Dies wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erzielt,
dass im Bereich der Vertiefung Formschlusselemente in Form eines zweiten
Innengewindes 12 ausgebildet sind. Das Innengewinde 12 ist
vorzugsweise als ein Linksgewinde ausgebildet.
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Der
Sicherungsring 7 weist vor dem Einsetzen in die Vertiefung 6 eine
im wesentlichen glatte äußere Umfangsfläche 11 (ohne
darin oder darauf ausgebildete Formschlusselemente) auf. Bei der
Erfindung erfolgt Einsetzen und Festlegen des Sicherungsrings 7 in
einem Schritt. Dazu wird der Sicherungsring 7 entweder
im wesentlichen parallel zur Längsachse 3 in
die Vertiefung 6 eingepresst oder um die Längsachse 3 in
die Vertiefung 6 eingedreht. Beim Eindrehen schneidet das
Innengewinde 12 ein entsprechendes Gewinde in die ursprünglich glatte Außenumfangsfläche 11.
In beiden Fällen
(Einpressen oder Eindrehen) ist der Sicherungseinsatz 7 formschlüssig an
dem Mutterkörper 2 befestigt.