DE4307092B4

DE4307092B4 - Mutter, insbesondere Radmutter

Info

Publication number: DE4307092B4
Application number: DE19934307092
Authority: DE
Inventors: Ewald Bächle
Original assignee: Neumayer Tekfor Holding GmbH
Current assignee: Neumayer Tekfor Holding GmbH
Priority date: 1992-04-18
Filing date: 1993-03-06
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2013-03-07
Also published as: DE4307092A1

Abstract

Mutter, insbesondere Radmutter, mit einem Antriebsteil (2) zum Angriff eines Werkzeuges und mit einem einstückig an dem Antriebsteil (2) angeformten Druckteller (1), der einen Bereich (4) zur Anlage an einem zu befestigenden Bauteil aufweist, wobei auf der dem Druckteller (1) abgewandten Seite einstückig mit dem Antriebsteil (2) ein zumindest innenseitig kegelig verlaufendes, in Achsrichtung geschlitztes, eine geringere Wandstärke als das Antriebsteil (2) aufweisendes Klemmteil (3) angeformt ist, das gemeinsam mit dem Antriebsteil (2) und dem Druckteller (1) durch Massiv-Umformen hergestellt ist, und wobei sowohl ein zylindrisch verlaufender Gewindebereich (11) innerhalb des Antriebsteils (2) als auch ein Gewindeabschnitt (12) innerhalb des kegelig verlaufenden Klemmteils (3) nach dem Massiv-Umformen gebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mutter, insbesondere eine Radmutter mit einem Antriebsteil zum Angriff eines Werkzeuges und mit einem an das Antriebsteil angeformten Druckteller, der einen Bereich zur Anlage an dem zu befestigenden Bauteil, z. B. einer Felge, aufweist.
Derartige Muttern mit Druckteller weisen im Regelfall eine ebene oder plane Anlagefläche auf, die dann mit einer Gegenanlagefläche des zu befestigenden Bauteils zusammenwirkt und nicht in jedem Fall eine korrekte flächige Anlage der Mutter bzw. ihres Bundes gewährleistet. Bei einer solchen bekannten Ausführungsform tritt schon bei geringem Setzen der verspannten Teile, vor allem bei kurzen Klemmlängen und bei dynamisch beanspruchten Schrauben-Mutter-Verbindungen, ein schneller Vorspannkraftverlust ein, da kein Ausgleich des Setzens seitens der Mutter erfolgt. Dieser Vorspannkraftverlust kann sogar zur Auflösung des Schrauben-Mutter-Verbandes und eventuell zum Verlust der Teile führen. Weiterhin erfolgt bei der starren, ebenen Auflage durch ihre zumeist ungleichmäßige Anlage am Gegenstück, kein Ausgleich von Winkelabweichungen bzw. von Rechtwinkligkeitsfehlern, wodurch die Schraube zusätzlich einer Biegebeanspruchung ausgesetzt ist.
Die im Idealfall plane Anlage ist oft in der Realität, bedingt beispielsweise durch das Fertigungsverfahren, eine unebene Anlage und ist deshalb höheren Flächenpressungen ausgesetzt und neigt damit zu schnellerem Setzen und zu einem erheblichen Verlust bzw. einer Reduzierung der Schraubenvorspannkraft.
Aus der US 30 56 443 geht eine Mutter hervor, die einen Druckteller und ein Antriebsteil umfasst, in dem ein zylindrisches Gewinde vorgesehen ist, wobei der Druckteller an das Antriebsteil angeformt ist. Diese Mutter besitzt kein kegeliges Klemmteil mit einem Innengewinde.
In der US 30 16 941 ist eine Mutter beschrieben, die ebenfalls ein Antriebsteil und einen Druckteller besitzt. In dem Antriebsteil ist ein zylindrisches Gewinde ausgebildet. Der Druckteller ist bei dieser bekannten Mutter an das Antriebsteil angefügt. Ein kegeliges Klemmteil weist diese Mutter ebenfalls nicht auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Muttern, insbesondere Radmuttern, eine bessere gegenseitige Anlage von zu montierendem Teil und Druckteller und damit eine gleichmäßige Verteilung der Flächenpressung zu erreichen und einen Ausgleich von Winkelabweichungen sowie eine wirtschaftliche und rationelle Fertigung der Muttern mit ihren Drucktellern zu ermöglichen.
Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass der Grundkörper der Mutter mitsamt dem Antriebsteil, dem Druckteller und dem Klemmbereich durch Massiv-Umformen hergestellt wird, wobei sowohl ein zylindrisch verlaufender Gewindebereich innerhalb des Antriebsteiles als auch ein Gewindeabschnitt innerhalb des kegelig verlaufenden Klemmteiles nach dem Massiv-Umformen gebildet sind.
Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass die erfindungsgemäße Mutter so ausgestaltet ist, dass eine bessere gegenseitige Anlage von zu montierendem Bauteil und Druckteller und damit eine gleichmäßige Verteilung der Flächenpressung erreicht werden. Zudem werden ein Ausgleich von Winkelabweichungen sowie eine wirtschaftliche und rationelle Fertigung der erfindungsgemäßen Muttern mit ihren Drucktellern ermöglicht.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die vorliegende Mutter in Kombination ein federndes Klemmteil und einen federnden Druckteller aufweist. Durch diese Maßnahmen werden Vorspannkraftverluste, bedingt durch Setzen der verschraubten Komponenten und/oder durch ein Einglätten der aneinander liegenden Oberflächen derselben minimiert. Dadurch können Relativbewegungen gezielt aus dem Gewindebereich herausgehalten werden, sodass ein gefährliches Lösen der Schraubverbindung vermieden wird.
Durch das flexibel gestaltete Klemmteil ist ein geringer Klemmmomentverlust nach Aufbringung der Vorspannkraft und nach mehrmaligem Aufschrauben und Lösen realisierbar. Weiterhin werden die Klemmmomente nicht nachteilig durch unterschiedliche Bolzenflankendurchmesser innerhalb der Flankendurchmessertoleranz beeinflusst. Durch unterschiedliche Gestaltung des Klemmteiles sind unterschiedliche Klemmmomente innerhalb eines gleichen Gewindedurchmessers wählbar.
Ein Losdrehen aus dem angeschraubten Zustand auch nach mehrmaliger Verwendung kann zuverlässig vermieden werden. Weiterhin kann ein gleichmäßiges Klemmmoment erzeugt werden, mit geringstmöglichen Streuungen.
Außerdem können nachteilige Einflüsse auf die Klemmmomentstreuung durch Höhenunterschiede, Durchmessertoleranzen und Winkeltoleranzen vermieden oder zumindest reduziert werden.
Besonders vorteilhaft kann es dabei sein, wenn Querschnitt, radiale Erstreckung, Krümmung, axiale Höhe des konkaven bzw. kegeligen Bereiches und Werkstoff derart gewählt sind, dass bei angezogener Mutter auch nach mehrmaligem Be- und Entlasten eine elastische, nicht jedoch eine plastische Verformung des Drucktellers auftritt. So kann beispielsweise durch Vorhandensein einer, vorteilhafterweise über einen relativ großen Bereich des axialen Federwegs gleich bleibenden Vorspannung das vollständige Lösen der Schraubenverbindung vermieden werden, da über einen relativ großen Losdrehweg ein durch axiale Verspannung erzeugtes Reibmoment erhalten bleibt.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn auch die Schlitze des Klemmteiles durch Massiv-Umformen gebildet sind.
Diese Herstellung der Schlitze vermeidet einen nach innen gerichteten Grat, dessen Entfernung aufwendig ist, oder der bei Nichtentfernen zumindest eine erhöhte örtliche Reibung und damit einen Abrieb am Bolzengewinde, aber auch am Mutterkörper selbst, ergibt.
Durch eine solche Ausführungsform kann auch sichergestellt werden, dass die Gewindegeometrie erhalten bleibt und die Gewindegänge keiner werkstofftechnischen Überbeanspruchung ausgesetzt sind, da bei der Fertigung des Klemmteiles keine Gewindegänge verformt oder plastisch verändert werden können, die dann beim Aufschrauben und Abschrauben das Bolzengewinde beschädigen könnten. Weiterhin können dadurch und durch entsprechende Gestaltung der Schlitze im Klemmteil scharfe Kanten im Bereich der durch die Schlitze unterbrochenen Gewindegänge vermieden werden, sodass eine Spanbildung durch die Schneidewirkung beim Auf- und Abschrauben zuverlässig vermieden werden kann. Durch diese Reduzierung oder Vermeidung des Abriebs in den Gewinden am Klemmteil und am Bolzengewinde können die Fressgefahr stark vermindert und der Klemmmomentverlust erheblich reduziert werden. Durch eine Verteilung der Reibung auf größere Gewindeflankenbereiche und eine höhere Anzahl an Gewindegängen innerhalb des Klemmteils ist eine Reduzierung der örtlichen Reibung möglich.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mutter kann vorsehen, dass sowohl der zylindrisch verlaufende Gewindebereich innerhalb des Antriebsteiles als auch der kegelig verlaufende Gewindeabschnitt innerhalb des Klemmteiles spanabhebend oder spanlos, wie durch Gewinderollen, durch Gewindeformen, durch Gewindewalzen, durch Strählen oder dergleichen, gebildet sind.
Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn der Gewindeabschnitt und der Gewindebereich auf einer NC-gesteuerten Drehmaschine hergestellt sind.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mutter kann eine im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Rille im Übergangsbereich zwischen dem zylindrischen Gewindebereich und dem kegelig verlaufenden Gewindeabschnitt aufweisen, die sowohl eine hinderliche Spanbildung vermeiden, als auch die Elastizität der Mutter in diesem Bereich gezielt erhöhen kann.
Durch gleichzeitiges Bearbeiten des Bereiches zur Anlage der Mutter sowie des Gewindes im zylindrischen Gewindebereich und im kegelig verlaufenden Gewindeabschnitt in einer Aufspannung, ist eine exakte Rechtwinkligkeit der Anlage der Mutter zum gesamten Gewinde gegeben.
Anhand der 1 und 2 wird die Erfindung näher erläutert. Darin zeigen:
1 eine Mutter mit angeformten Druckteller; und
2 eine Mutter mit angeformten Druckteller mit konkav ausgebildetem Anlagebereich.
Die in 1 gezeigte Mutter besteht im wesentlichen aus drei axial zu unterscheidenden Abschnitten, nämlich dem Druckteller 1, dem Antriebsteil 2 und dem Klemmteil 3. In diesem gezeigten Beispiel sind alle drei axialen Abschnitte, also die gesamte Mutter, einstückig hergestellt. Der Druckteller 1 ist an seinem Bereich 4 zur Anlage plan ausgebildet, während seine axial dem Bereich 4 zur Anlage gegenüberliegende Wandung 5 kegelförmig verläuft, wobei die Spitze des Kegels von dem Bereich 4 zur Anlage weg gerichtet ist.
Das Antriebsteil 2 weist radial außen regelmäßige Verformungen 6 auf, die einen Mehrkant bilden und zum Angriff eines Werkzeuges vorgesehen sind. Der Außendurchmesser diese Mehrkantprofils ist kleiner als der Außendurchmesser der Mutter im Bereich ihres Drucktellers 1.
Axial an den den Mehrkant aufweisenden Antriebsteil 2 schließt sich das hülsenartige Klemmteil 3 an, das an seinem Außenumfang von einer kegelig verlaufenden Mantelfläche 7 begrenzt wird, deren Kegelspitze wiederum dem Bereich 4 zur Anlage des Drucktellers 1 abgekehrt ist. Weiterhin weist das Klemmteil 3 mehrere, über den Umfang verteilte Schlitze 8 oder axial gerichtete Ausnehmungen auf, die sich bis zur radialen Begrenzungsfläche 9 des Antriebsteiles 2 axial erstrecken.
Im Bereich ihres Innendurchmessers ist die Mutter mit zwei unterschiedlich ausgebildeten Gewindezonen versehen, die bei 10 aufeinandertreffen. Der Gewindebereich 11 erstreckt sich nach einer kurzen gewindefreien Zone, wie beispielsweise einem Zentrieransatz, axial vom Bereich des Drucktellers 1 über das den Mehrkant bildenden Antriebsteil 2 bis in einen Teil der Erstreckung des Klemmteiles 3. Der Gewindebereich 11 verläuft über den gesamten Bereich seiner axialen Erstreckung zylindrisch und geht bei 10 in den Gewindeabschnitt 12 des Klemmteiles 3 über, der zur späteren Bildung einer Klemmkraft aus der Axialrichtung geneigt ist und einen kegeligen Verlauf aufweist, wobei die Kegelspitze wiederum von dem Bereich 4 zur Anlage des Drucktellers 1 weg weist.
In dem hier bei 10 gezeigten Übergangsbereich, in dem der zylindrische Gewindebereich 11 und der kegelig verlaufende Gewindeabschnitt 12 zusammentreffen, kann eine Rille oder Nut angeordnet sein, die entsprechend dem Übergangsbereich bei 10 gemäß 1 im wesentlichen in Umfangsrichtung verläuft und, ähnlich einem Freistich, tiefer als die Gewindehöhe ausgeführt sein kann. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass ein Fließspan verhindert, bzw. ein Span beseitigt wird. Weiterhin ist es dadurch möglich, das Widerstandsmoment der Mutter in diesem Bereich gezielt zu reduzieren und so eine Radialbewegung des Klemmteiles 3 unter optimierten Federungsbedingungen zu erzielen.
Der Gewindeabschnitt 12 ist bei der hier gezeigten Mutter nach dem Einbringen der Schlitze 8 und der Gestaltung des Klemmteiles 3 ohne nachträgliches Umformen aus der zylindrischen in die kegelige Form gefertigt. Das bedeutet, dass das Gewinde nicht in Zylinderform, sondern in Kegelform eingebracht wird.
In 2 ist eine weitere Mutter mit einem einstückig daran angeformten Druckteller dargestellt. Die Besonderheit dieser Mutter besteht darin, dass der Druckteller 1 in seinem Anlagebereich konkav geformt ist. Das bedeutet, dass beim Anziehen der Mutter, wenn diese mit dem Außendurchmesser des Drucktellers 1 zur Anlage kommt, noch ein bestimmter axialer Abstand zu überwinden ist, bis der gesamte Bereich 4a zur Anlage des Drucktellers 1 zur Anlage kommt. Dadurch wird nach weiterem Anziehen der Mutter der Druckteller 1 verspannt und bewirkt so – mit dieser elastischen Federwirkung – einen Ausgleich bei eventuell auftretenden Klemmkraftschwankungen. Zweckmäßigerweise wird dabei der Druckteller 1 so ausgebildet, dass er über seinen Querschnitt einen praktisch konstanten Spannungsverlauf aufweist. Der Winkel zwischen der Anlagefläche 4a des Drucktellers 1 und dessen Gegenanlageebene ist mit 14 bezeichnet.

Claims

Mutter, insbesondere Radmutter, mit einem Antriebsteil (2) zum Angriff eines Werkzeuges und mit einem einstückig an dem Antriebsteil (2) angeformten Druckteller (1), der einen Bereich (4) zur Anlage an einem zu befestigenden Bauteil aufweist, wobei auf der dem Druckteller (1) abgewandten Seite einstückig mit dem Antriebsteil (2) ein zumindest innenseitig kegelig verlaufendes, in Achsrichtung geschlitztes, eine geringere Wandstärke als das Antriebsteil (2) aufweisendes Klemmteil (3) angeformt ist, das gemeinsam mit dem Antriebsteil (2) und dem Druckteller (1) durch Massiv-Umformen hergestellt ist, und wobei sowohl ein zylindrisch verlaufender Gewindebereich (11) innerhalb des Antriebsteils (2) als auch ein Gewindeabschnitt (12) innerhalb des kegelig verlaufenden Klemmteils (3) nach dem Massiv-Umformen gebildet ist.
Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (4) zur Anlage konkav bzw. kegelig ausgebildet ist.
Mutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Querschnitt, radiale Erstreckung, Krümmung, axiale Höhe des konkaven bzw. kegeligen Bereiches und Werkstoff des Drucktellers (1) derart gewählt sind, dass bei angezogener Mutter eine elastische, nicht jedoch eine plastische Verformung des Drucktellers (1) auftritt.
Mutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze des Klemmteiles (3) durch Massiv-Umformen gebildet sind.
Mutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der zylindrisch verlaufende Gewindebereich (11) innerhalb des Antriebsteiles (3) als auch der kegelig verlaufende Gewindeabschnitt (12) innerhalb des Klemmteiles (3) spanabhebend oder spanlos, wie durch Gewinderollen, durch Gewindeformen, durch Gewindewalzen, durch Strählen oder dergleichen, gebildet sind.
Mutter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeabschnitt (12) und der Gewindebereich (11) auf einer NC-gesteuerten Drehmaschine hergestellt sind.
Mutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Rille im Übergangsbereich zwischen zylindrischem Gewindebereich (11) und kegelig verlaufendem Gewindeabschnitt (12).