DE68908366T2

DE68908366T2 - Kunststoffverkapselte Einheit von Mutter und Unterlegscheibe.

Info

Publication number: DE68908366T2
Application number: DE89122418T
Authority: DE
Inventors: Barry L Maclean
Original assignee: MacLean Fogg Lock Nut Co
Current assignee: MacLean Fogg Lock Nut Co
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2009-12-06
Also published as: AU4586489A; CA2004247A1; US4883399A; DE68908366D1; EP0372497A1; AU613303B2; CA2004247C; EP0372497B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mutter- und Beilagscheibenanordnung gemaß Gattungsbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Mutter- und Beilagscheibenanordnung, wie sie in US- A-3 800 395 offenbart ist, enthält beispielsweise eine gewöhnliche Sechskantmutter, eine gewöhnliche scheibenförmige Beilagscheibe und eine Sicherungsscheibe, eingeschlossen von einer Schrumpfhülle aus Kunststoffmaterial, wie etwa Zellulose, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylidenchlorid, Polyethylentherephthalat oder dergl., um so die eingeschlossenen Teile fluchtend zusammenzuhalten für den leichteren gemeinsamen Gebrauch. Wird die betreffende Anordnung auf einem Element mit Außengewinde angebracht, so wird sie zunächst manuell so weit wie möglich oder erwünscht aufgeschraubt. Danach muß die Kunststoffhülle zerbrochen werden, um das Festziehen der Mutter mit Hilfe eines Schlüssels zu ermöglichen.
Die GB-A-830 722 offenbart eine andere schraubfähige Anordnung mit einer Mutter und einem dauerhaft damit verbundenen und die Mutter umgebenden Sicherungselement, das aus Silikongummi gefertigt ist. In diesem Fall ist die Mutter eine speziell ausgebildete Mutter mit einem hexagonalen Flansch und anschließenden Nuten, um das Gummi-Sicherungselement auf der Mutter zu halten, wobei ein verhältnismäßig dünnwandiger Abschnitt dieses Sicherungselements den hexagonalen Flansch einschließt. An einem Ende des Sicherungselements bildet dieses eine ringförmige Lippe, die axial über das Ende der Mutter hervortritt und nach außen deformierbar ist, wenn die Mutter aufgebracht wird, um so eine Abdichtung um die Mutter herum zu schaffen, während das andere Ende des Sicherungselements durch einen Kappenabschnitt mit einem mit der Gewindebohrung der Mutter gleichachsigen zylindrischen Seitenwandabschnitt verschlossen sein kann um eine Kammer zur Aufnahme eines Kippschalters zu bilden. Der Innendurchmesser des zylindrischen Seitenwandabschnitts ist wesentlich kleiner dargestellt als der Minimaldurchmesser des Gewindes.
Hiervon ausgehend zielt die beanspruchte Erfindung darauf ab, eine Mutter- und Beilagscheibenanordnung mit einem Sicherungselement aus formbarem Material gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern. daß zusätzliche Vorteile wie vor allem eine zuverlässige permanente Abdichtung der Mutter und der Beilagscheibe ebenso wie des Endes des Gewindeelements erreicht wird, auf welches die Anordnung aufgebracht wird.
Bei der Mutter- und Beilagscheibenanordnung nach der vorliegenden Erfindung erfüllt ein einziges geformtes Sicherungselement aus formbarem Material eine Mehrzahl von Funktionen wie zum Beispiel:
1. Es hält die Mutter und die Beilagscheibe in korrekter Gegenüberstellung für eine leichte Montage in richtigem Verhältnis auf dem betreffenden Außengewindeelement.
2. Es hält die Beilagscheibe lose genug, um eine endgültige koaxiale Ausrichtung der Beilagscheibe gegenüber der Mutter zu gestatten.
3. Es besitzt selbst mit einem Schlüssel in Eingriff zu bringende Flächen.
4. Es umhüllt und schützt die Mutter und die Beilagscheibe ebenso wie das freiliegende Ende des in und ggf. durch die Mutter hindurch eingeschraubten Schraubelements vollkommen.
5. Es gestattet die Verwendung gewöhnlicher polygonaler Muttern und scheibenförmiger Beilagscheiben.
Zusätzlich kann es nach Anspruch 6 leicht so geformt werden. daß es mit dem Gewinde eines über die Mutter hervortretenden Schraubelements in sichernden Eingriff gerät.
Nachfolgend wird ein entsprechendes bevorzugtes Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer neuen und verbesserten Mutterund Beilagscheibenanordnung, ausgebildet in Übereinstimmung mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 einen Querschnitt im wesentlichen entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1, der die Mutter- und Beilagscheibenanordnung im Gebrauch zeigt wobei um die Peripherie der Beilagscheibe herum eine Abdichtung gegenüber einem externen Glied besteht,
Fig. 3 einen Querschnitt ähnlich Fig. 2, der die Mutter- und Beilagscheibenanordnung alleine zeigt, und
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Mutter- und Beilagscheibenanordnung.
Bezieht man sich nun spezieller auf die Zeichnungen, so ist darin eine neue und verbesserte Mutter- und Beilagscheibenanordnung, ausgebildet in Übereinstimmung mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung, gezeigt und generell mit der Bezugszahl 10 bezeichnet. Die Mutter- und Beilagscheibenanordnung 10 enthält eine gewöhnliche metallische Sechskant- oder quadratische Mutter 12 mit einer zentralen Gewindebohrung 14, die sich zwischen gegenüberliegenden Stirnflächen 16 und 18 erstreckt, sowie eine gewöhnliche ringförmige Beilagscheibe 20. Die Beilagscheibe wird in Anlage an der äußeren Stirnfläche 15 der Sechskantmutter gehalten, wobei eine zentrale Bohrung 22 der Beilagscheibe koaxial mit der Gewindebohrung 14 der Sechskantmutter 12 auftritt, wie in den Figuren 2 und 4 gezeigt.
Die Beilagscheibe 20 weist flache oder ebene innere und äußere Stirnflächen 24 und 25 auf, und die innere Stirnfläche der Beilagscheibe tritt anschließend an die und in Anlage an der äußeren Stirnfläche 16 der Sechskantmutter 12 auf. Die gegenüberliegende äußere Stirnfläche 26 der Beilagscheibe liegt nach außen frei, um sich gegen eine anschließende Stirnfläche 28 eines externen Teils, wie etwa eines Blechteils 30, anlegen zu können, gegen welches die Mutter- und Beilagscheibenanordnung 10 angezogen wird.
Typischerweise wird ein zweites externes Teil 32 im Anschluß an das erste Teil 30 angebracht und besitzen beide Teile fluchtende Öffnungen 34 und 36, die wiederum koaxial mit der zentralen Öffnung 22 der eingeschlossenen Beilagscheibe 20 und der Gewindebohrung 14 der Sechskantmutter 12 entlang einer gemeinsamen Achse 38 angeordnet sind. Ein mit Gewinde versehener Schaft 40 einer Kopfschraube 42 oder eines sonstigen Gewindeelements läßt sich leicht durch die miteinander fluchtenden Öffnungen oder Bohrungen 36, 34 der externen Teile und die Bohrung 22 der Beilagscheibe hindurchführen, um mit dem Innengewinde der Gewindebohrung 14 der eingeschlossenen Sechskantmutter 12 in Eingriff zu treten.
Die dargestellte Kopfschraube 42 weist einen vergrößerten sechskantigen Kopf 44 mit ebenen Schlüsselflächen 46 auf, geeignet, einen zum Festziehen des Gewindeschaftes 40 in dem Innengewinde innerhalb der Bohrung der Sechskantmutter 12 verwendeten Schlüssels aufzunehmen. Eine Beilagscheibe 48 kann auf einem gewindelosen Abschnitt des Schaftes 40 im Anschluß an dessen hexagonalen Kopf 44 angeordnet werden, um sich gegen das externe Teil 32 anzulegen, wie in den Figuren 1 und 4 dargestellt, so daß beim Anziehen der Mutter 42 die externen Teile 30 und 32 zwischen der eingeschlossenen Beilagscheibe 20 und der externen Beilagscheibe 48 an dem Kopf 44 der Kopfschraube 42 zusammengepreßt werden.
Gemäß Fig. 3 weist die Mutter- und Beilagscheibenanordnung 10 ein Sicherungselement 50 auf, das aus formbarem Material geformt und speziell dazu gestaltet und geeignet ist, die metallische Mutter 12 und Abschnitte der Beilagscheibe 20 in daran anschließender Anordnung einzuschließen, wie dies in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigt ist. Das Sicherungselement ist wirksam, um die Gewindebohrung 14 der Sechskantmutter 12 in koaxialer Lage mit der Bohrung 22 der Beilagscheibe entlang der Achse 38 zu halten, in Bereitschaft, einen Gewindeschaft 40 einer Kopfschraube 42, eines Schraubbolzens oder sonstigen externen Gewinde-Befestigungselements aufzunehmen.
Das Sicherungselement 50 besteht aus verhältnismäßig steifem, etwas elastischem Kunststoffmaterial, das an Ort und Stelle um die Sechskantmutter 12 herumgeformt ist, um diese einzuschließen, und weist, wie gezeigt, einen unteren zylindrischen Abschnitt 52 mit einem kreisrunden offenen Ende 54, teilweise geschlossen durch eine nach innen ragende ringförmige Lippe 55 zur losen Aufnahme der Beilagscheibe 20 innerhalb einer zylindrischen internen Aussparung 58, auf. Der zylindrische Abschnitt 52 schließt einstückig an einen Zwischenkörperabschnitt 60 von hexagonalem Querschnitt mit sechs (6) Schlüsselfächen 62 an, die mit einem Abstand außerhalb der und parallel zu den betreffenden Schlüsselflächen 54 an den Seiten der Sechskantmutter 12 zwischen den gegenüberliegenden Endflächen 16 und 18 liegen. Eine ringförmige flache Fläche 53 an der Verbindung zwischen dem unteren Endabschnitt 52 und dem Zwischenkörperabschnitt 60 bildet eine Schlüsselanschlagschulter an dem Sicherungselement 50.
Der Sicherungs-Zwischenabschnitt 60 ist mit einem gleichachsigen Bohrungsfortsatz 66 versehen, der von der Stirnfläche 18 der eingeschlossenen Sechskantmutter 12 koaxial entlang der Mittelachse 38 nach oben verläuft. Die Bohrung 66 erstreckt sich nach oben in einen schalenförmigen geschlossenen Kappenabschnitt 70 des Kunststoff-Sicherungselements 50. Die Bohrung 66 hat einen Innendurchmesser, der größer ist als der Minimaldurchmesser der Gewindebohrung 14 der Sechskantmutter 12, jedoch geringer als der Maximaldurchmesser der Gewindebohrung, wie aus den Figuren 2, 3 und 4 ersichtlich.
Dementsprechend kommt das Gewinde des Gewindeschaftes 40 einer Kopfschraube 42 oder sonstigen Gewindeelementen, wenn dieses über die innere Stirnfläche 18 der Sechskantmutter 12 hinaus in die Bohrung 66 eingeschraubt wird, mit dem Kunststoffmaterial der Innenwand der Bohrung 66 zum Eingriff und schneidet in diese ein. Das verdrängte Kunststoffmaterial kommt mit den Gewindegängen in Kontakt und ergibt eine Sicherungsfunktion. Da das Material des Sicherungselements 50 an Ort und Stelle um die Sechskantmutter 12 herumgeformt und etwas elastisch ist, führt das Einschrauben eines Gewindeabschnitts 40 der Kopfschraube 42 in die Sicherungsbohrung bzw. den Bohrungsfortsatz 66 zu einem Gewindeschneiden und dient gleichzeitig dazu, den hervortretenden Abschnitt des Gewindeschaftes 40 aufzunehmen, wie in Fig. 2 dargestellt.
Der Kappenabschnitt 70 des Kunststoff-Verriegelungselements 50 ist mit einer balligen äußeren Stirnwand 68 und einer zylindrischen Seitenwand versehen, die darin ausgebildete vertikale Schlitze 72 in gleichmäßigen Abständen um die Mittelachse 38 herum aufweist. Die Schitze 72 erstrecken sich nach unten in den Zwischenabschnitt 60 und schließen mit abgerundeten unteren Enden 74 in einem Abstand unterhalb eines übergangsplateaus 76 oder einer Schulter zwischen dem oberen Kappenabschnitt 70 am oberen Ende des Kunststoff-Sicherungselements 50 und dem Zwischenabschnitt 60 ab. Die mit gleichen seitlichen Abständen angeordneten Schlitze 72 sind dazu vorgesehen, Schlüsselelemente eines speziellen Schlüssels oder dergleichen aufzunehmen, der auf den Kappenabschnit 70 aufgesetzt werden kann, um die Mutter- und Beilagscheibenanordnung 10 je nach Wunsch festzuziehen oder zu lösen.
Gemäß Fig. 2 wird eine Kopfschraube 42 oder ein sonstiges Schraubelement mit einem Gewindeschaft 40 zunächst durch die Öffnungen 34 und 36 der aneinander zu befestigenden externen Glieder oder Teile 30 und 32 hindurch - und dann durch die zentrale Öffnung 22 in der eingeschlossenen Beilagscheibe 20 hindurchgeführt, um mit dem Innengewinde der Bohrung 14 der eingeschlossenen Sechskantmutter 12 zum Eingriff zu kommen. Die Beilagscheibe 20 ist gegenüber der eingeschlossenen Sechskantmutter 12 so lange frei drehbar, bis der Anziehvorgang abgeschlossen ist, da die Aussparung 58 des Kunststoff-Sicherungselements 50 etwas größer als die eingeschlossene Beilagscheibe 20 ist.
Die Flächen 62 des Sicherungs-Zwischenabschnitts 60 des Sicherungselements 50 sind dazu vorgesehen, einen herkömmlichen Steck-, Maul- oder Ringschlüssel oder dergl. aufzunehmen, um das erforderliche Drehmoment auf die Mutter- und Beilagscheibenanordnung 10 aufbringen zu können, während der Sechskantkopf der Kopfschraube 42 gleichzeitig mittels eines Schlüssels oder sonstigen Werkzeugs gehalten oder gedreht wird.
Wenn das innere Ende des Gewindeschaftes 40 mit der Gewindebohrung 14 der eingeschlossenen Sechskantmutter 12 zum Eingriff kommt, kann sich die Beilagscheibe 20 gegenüber der Sechskantmutter immer noch frei drehen, da die Aussparung 58 eine etwas größer Dicke als die Dicke der Beilagscheibe 20 besitzt (wie in Fig. 3 übertrieben dargstellt). Schließlich tritt der freie Endabschnitt des Gewindeschaftes 40 nach oben in die in dem oberen Abschnitt des Zwischenabschnitts 60 des Sicherungselements vorgesehene Bohrung 66 ein und beginnt, in die Kunststoffwand der Bohrung in dem Maße Gewindegänge einzuschneiden, wie der Schraubvorgang fortschreitet.
Wird der Gewindeschaft 40 in der Sechskantmutter 12 der Mutter- und Beilagscheibenanordnung 10 festgezogen, so wird die Be lagscheibe 48 gegen die Unterseite des externen Teils 32 gedrückt, um die Teile 30 und 32 satt zusammenzupressen, gegen die freiliegende Außen- oder Stirnfläche 26 der eingeschlossenen Beilagscheibe 20.
Die Lippe 56 des Sicherungselements 50 besitzt eine flache, nach innen und oben gerichtete, kegelstumpfförmige untere Fläche 78 (Fig. 3) und wird beim weiteren Einschrauben des Schaftes in die Sechskantmutter 12 von seiner Lage zwischen den Flächen 26 und 28 der Beilagscheibe 20 beziehungsweise des externen Teils 30 allmählich nach außen getrieben, bis etwa der in Fig. 2 gezeigte Zustand erreicht ist, worin im wesentlichen der gesamte Bereich der einander zugekehrten Flächen 26 und 28 der Beilagscheibe 20 beziehungsweise des externen Gliedes 30 in unmittelbarem Kontakt dicht aneinanderliegen. Die untere Stirnfläche 24 der Sechskantmutter 12 wird fest gegen die obere Fläche 24 der Beilagscheibe 20 gedrückt, um einen dichten Abschluß zu bilden und die Mutter- und Beilagscheibenanordnung 10 fest an ihrem Platz zu halten sowie einen Einschluß und eine Abschirmung um die Beilagscheibe 20 herum gegenüber der oberen Fläche 28 des externen Teils 30 zu schaffen. Die Mutter- und Beilagscheibenanordnung 10 ist leicht anzuwenden und ergibt einen Klemmuttereffekt wie auch eine dichte periphere ringförmige Dichtung 78A (Fig. 2) um die Außenkontur oder -kante der eingeschlossenen Beilagscheibe 20. Dazu noch sind die in Eingriff befindlichen Gewindeabschnitte der außenliegenden Kopfschraube 42 und der eingeschlossenen Sechskantmutter 12 wohlgeschützt vor der Umgebung und dicht eingeschlossen, um Korrosion und Zersetzung aufzuhalten.
Wie aus dem Vorausstehenden ersichtlich, ergibt die Mutter- und Beilagscheibenanordnung 10 mit der Sechskantmutter 12, der eingeschlossenen Beilagscheibe 20 und dem Sicherungselement 50 eine wirtschaftliche, bequeme und fertige Lösung zum Ausrichten und Halten der Gewindebohrung 14 der Sechskantmutter 12 in koaxialer Lage mit der Bohrung 22 der eingeschlossenen Beilagscheibe 20, bereit zur Montage mit einem äußeren Gewindeelement wie zum Beispiel dem Schaft 40 einer Kopfschraube 42 oder eines sonstigen Gewindeelements. Die Bohrung 66 hat eine Klemmutterfunktion, und um den Umfang der eingeschlossenen Beilagscheibe 20 wird beim vollständigen Anziehen der Anordnung 10 eine ringförmige Dichtung 78A geschaffen. Die Mutter- und Beilagscheibenanordnung 10 wird hergestellt durch Einformen der Sechskantmutter 12 in das Kunststoff-Sicherungselement 50 an Ort und Stelle. Die Bohrung 66 wird zusammen mit der Aussparung 58 an gegenüberliegenden Seiten der Mutter bei dem ursprünglichen Formprozeß geformt, und die Beilagscheibe 20 wird nach Abschluß des Formprozesses unter Ausbiegen der Dichtungslippe 56 und Einführen der Beilagscheibe durch die Öffnung 54 in die Aussparung eingesetzt. Ist die Beilagscheibe voll in die Aussparung 58 eingeführt, so kehrt die Lippe 56 in eine Normallage zurück, und die Beilagscheibe wird lose und gegenüber der Sechskantmutter 12 frei drehfähig gehalten, während die Mutter an dem Kunststoff-Sicherungselement 50 festgelegt und über dieses drehbar ist.
Der Zwischenkörperabschnitt 60 der Mutter- und Beilagscheibenanordnung 10 gestattet die Verwendung eines normalen Schraubenschlüssels zum Anziehen oder Lösen, und ein spezieller Stiftschlüssel kann dazu dienen, die Mutter- und Beilagscheibenanordnung 10 anzuziehen oder zu lösen, indem Stiftelemente sich in die in dem oberen Kappenabschnitt 70 und Zwischenkörperabschnitt 60 des Sicherungselements 50 ausgebildeten langgestreckten Schlitze 72 erstrecken.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf Einzelheiten des dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, versteht es sich, daß solche Einzelheiten nicht den Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist, beschränken sollen.

Claims

1. Mutter- und Beilagscheibenanordnung (10) mit einer Mutter (12), einer Beilagscheibe (20) und einem um die Mutter und die Beilagscheibe herumgeformten Sicherungselement (50) aus formbarem Material zum Halten derselben in ausgerichtetem und aneinanderschließendem Zustand, und mit einer ringförmigen Lippe (56), die sich jenseits der Beilagscheibe (20) von deren Außenumfang nach innen erstreckt. dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (50) aus einem steifen jedoch etwas elastischen formbaren Material bleibend um die Mutter (12) herumgeformt ist und des weiteren eine mit einem Werkzeug zum Drehen der Mutter- und Beilagscheibenanordnung (10) auf einem Gewindeelement (40) zum Eingriff zu bringende externe Fläche (62) und einen das der Lippe (56) abgewandte Ende des Sicherungselements (50) verschließenden Kappenabschnitt (70) aufweist, wobei die Lippe (56) die Beilagscheibe (20) in dem Sicherungselement (50) in einem Maße lose hält, das vor Festziehen der Mutter (12) gegenüber einem an die Lippe (56) anschließenden externen Teil (30) eine freie Drehung der Beilagscheibe (20) gegenüber der Mutter (12) gestattet.

2. Mutter- und Beilagscheibenanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (56) einen keilförmigen Querschnitt aufweist und durch Anziehen der Anordnung (10) gegen ein angrenzendes Teil (39) nach außen verbiegbar ist, um so eine Dichtung um die Beilagscheibe (20) herum zu bilden, während sie einen unmittelbaren Kontakt der Beilagscheibe mit dem angrenzenden Teil (30) ermöglicht.

3. Mutter- und Beilagscheibenanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (12) eine gewöhnliche Mutter mit flachen Seiten (64) ist, die quer zu ihrer Gewindebohrung einen polygonalen Querschnitt bilden und die mit dem Werkzeug zum Eingriff zu bringende Fläche (62) des Sicherungselements (50) von mit Abstand außerhalb der und parallel zu den ebenen Seiten (64) der Mutter (12) angeordneten ebenen Seiten gebildet wird.

4. Mutter- und Beilagscheibenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (50) um die Beilagscheibe (20) herum einen zylindrischen Abschnitt (52) aufweist, der gleichachsig mit einem die mit dem Werkzeug zum Eingriff zu bringende Fläche (62) aufweisenden anschließenden Abschnitt (60) angeordnet ist, wobei der zylindrische Abschnitt (52) im Durchmesser weit genug ist, um eine Schlüsselanschlagschulter (53) zu bilden.

5. Mutter- und Beilagscheibenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (50) an seinem der Lippe (56) abgewandten Ende eine mit der Gewindebohrung (14) der Mutter (12) gleichachsige Bohrung (66) aufweist, um sperrend mit Gewindegängen eines über die Mutter (12) hinaus in die Mutter- und Beilagscheibenanordnung (10) eingeschraubten Gewindeelements (40) zum Eingriff zu kommen.

6. Mutter- und Beilagscheibenanordnung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der mit dem Gewindegängen zum Eingriff kommenden Bohrung (66) zwischen dem minimalen und dem maximalen Gewindedurchmesser des Gewindeelements (40) liegt.

7. Mutter- und Beilagscheibenanordnung (10) nach An spruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Gewindegängen zum Eingriff kommende Bohrung (66) zumindest teilweise in einem zylindrischen Seitenwandabschnitt des Kappenabschnitts (70) angeordnet ist.