Hofschneider, Manfred (Hülsen 33 Wuppertal, 42349, DE)
| 1. | Befestigungsanordnung, bestehend aus einem Bauteil (2) und einem Schraubenelement (1) mit einem Kraftangriff (10) für ein Drehwerkzeug, wobei sich das Bauteil (2) und das Schraubenelement (1) im befestigten Zustand über Anlageflächen (11) miteinånder in Anlage befinden und wobei die Anlagefläche (11) des Schraubenelementes (1) auf seiner dem Bauteil (2) zugewandten Seite als eine konvex gekrümmte Außenfläche (12) und die Anlagefläche (11) des Bauteils (2) als eine konkav gekrümmte Innenfläche (16) ausgebildet ist, wobei die Außenfläche (12) und Innenfläche (16) koaxial zu einer gemeinsamen, durch das Bauteil (2) und das Schraubenelement (1) verlaufenden Längsachse (XX) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,. daß dieAnlageflächen (11) im Axialschnitt der Befestigungseinrichtung durch derartig gekrümmte Bogenabschnitte beschrieben sind, daß der (die) Krümmungsmittelpunkt (e) (A ; A1, A2). der konvex gekrümmten Außenfläche (12) in einer senkrecht zur Längsachse (XX) verlaufenden. Richtung von dem (den) Krümmungsmittelpunkt (en) (B ; B1, B2) der konkav gekrümmten Innenfläche (16) derart beabstandet ist (sind), daß sich die Anlagefiächen (11) im befestigten Zustand zwischen den Enden ihrer Bogenabschnitte in Anlage befinden. |
| 2. | Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dasSchraubenelement (1) ais Schraube, bestehend aus einem Schraubenkopf (4) und einem sich daran anschließenden Gewindeschaft (6) mit einer freien Schraubenspitze (8) ausgebildet ist, wobei die konvex gekrümmte Außenfläche (12) auf der dem Gewindeschaft (6) zugewandten Seite des Schraubenkopfs (4) angeordnet ist. |
| 3. | Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ; d a ß das Schraubenelernent (1) als Schraubenmutter ausgeführt ist und die konkav gekrümmte innenfläche (16) mit einem sich in Richtung der Schraubenmutter erstreckenden Gewindeschaft (6) an dem Bauteil (2) angeordnet ist. |
| 4. | Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diedieAnlageflächen (11) im Axialschnitt beschreibenden Bogenabschnitte als Kreisabschnitte ausgeführt sind. |
| 5. | Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieKreisabschnittederkonkav gekrümmten Innenfläche (16) einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt (B) und die Kreisabschnitte der konvex gekrümmten Außenfläche (12) in der senkrecht zur Längsachse (XX) verlaufenden Richtung voneinander beabstandete Krümmungsmittelpunkte (A1, A2) aufweisen, wobei der den Kreisabschnitten der konkav gekrümmten Innenfläche (16) zugehörige Radius länger als die den Kreisabschnitten der konvex gekrümmten Außenfläche (12) zugehörigen Radien ist. |
| 6. | Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieKreisabschnittederkonvex gekrümmten Außenfläche (12) einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt (A) und die Kreisabschnitte der konkav gekrümmten Innenfläche (16) in der senkrecht zur Längsachse (XX) verlaufenden Richtung voneinander beabstandete Krümmungsmittelpunkte (B1, B2) aufweisen, wobei der den Kreisabschnitten der konvex gekrümmten Außenfläche (12) zugehörige Radius kürzer als die den Kreisabschnitten der konkav gekrümmten innenfläche (16) zugehörigen Radien ist. |
| 7. | Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Kreisabschnitte der konkav gekrümmten tnnenftäche (16) und die Kreisabschnitte der konvex gekrümmten Außenfläche (12) jeweils in der senkrecht zur Längsachse (XX) verlaufenden Richtung voneinander beabstandete Krümmungsmittelpunkte (A1, A2 ; B1, B2) aufweisen, wobei die Krümmungsmittelpunkt (A1, A2, B1, B2) in der senkrecht zur Längsachse (XX) verlaufenden Richtung voneinander beabstandet sind und die den Kreisabschnitten der Innenfläche (16) zugehörige Radien länger als die den Kreisabschnitten der Außenfläche (12) zugehörigen Radien sind. |
| 8. | Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß daßdiedieQnlageflächen (11) beschreibenden Bogenabschnitte a ! s Ettipsenabschnitte. ausgeführt sind. |
| 9. | Schraubenelement (1) mit einem Kraftangriff (10) für ein Drehwerkzeug und einer in Einschraubrichtung (E) des Schraubenelements (1) weisenden, als konvex gekrümmte Außenfläche (12) ausgeführten Anlagefläche (11) zur Anlage an einer konkav gekrümrnten lnnenfläche (16) eines Bauteils (2), wobei die Außenfläche (12) des Schrauben. elementes (1) und die Innenfläche (16) des Bauteils (2) koaxial zu einer gemeinsamen, durch das Bauteil (2) und das Schraubenelement (1) verlaufenden Längsachse (XX) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieAnlagefläche (11) im Axialschnitt des Schraubenelementes (1) durch gekrümmte Bogenabschnitte beschrieben ist, deren Krümmungsmittelpunkte (AI, A2) von der Längsachse (XX) derart beabstandet sind, daß sich die konvex gekrümmte Außenfläche (12) und die konkav gekrümmte Innenfläche (16) des Bauteils (2) im befestigten Zustand zwischen den Enden ihrer Bogenabschnitte in Anlage befinden. |
| 10. | Schraubenelement nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Ausführung als Schraube, bestehend aus einem Schraubenkopf (4) und einem sich daran anschließenden Gewindeschaft (6) mit einer freien Schraubenspitze (8), wobei die konvex gekrümmte Außenfläche (12) auf der dem Gewindeschaft (6) zugewandten Seite des Schraubenkopfs (4) angeordnet ist. |
| 11. | Schraubenelement nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Ausführung als Schraubenmutter. |
| 12. | Schraubenelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die Anlageflächen (11) beschreibenden Bogenabschnitte der konvex gekrümmte Außenfläche (12) und der konkav gekrümmte Innenfläche (16) des Bauteils (2) als Kreisabschnitte ausgeführt sind. |
| 13. | Schraubenelernent nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisabschnitte der konkav gekrümmten Innenfläche (16) einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt (B) und die Kreisabschnitte der konvex gekrümmten Außenfläche (12) in der senkrecht zur Längsachse (XX) verlaufenden Richtung voneinander beabstandete Krümmungsmittelpunkte (A1, A2) aufweisen, wobei der den Kreisabschnitten der konkav gekrümmten Innenfläche (16) zugehörige Radius länger als die den Kreisabschnitten der konvex gekrümmten Außenfläche (12) zugehörigen Radien ist. |
| 14. | Schraubenelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisabschnitte der konvex gekrümmten Außenfläche (12) einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt (A) und die Kreisabschnitte der konkav gekrümmten Innenfläche (16) in der senkrecht zur Längsachse (XX) verlaufenden Richtung voneinander beabstandete Krümmungsmittelpunkte (B1, B2) aufweisen, wobei der den Kreisabschnitten der konvex gekrümmten Außenfläche (12) zugehörige Radius kürzer als die den Kreisabschnitten der konkav gekrümmten Innenfläche (16) zugehörigen Radien ist. |
| 15. | Schraubenelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß daßdieKreisabschnitteder konkav gekrümmten Innenfläche (16) und die Kreisabschnitte der konvex gekrümmten Außenfläche (12) jeweils. in der senkrecht zur Längsachse (XX) verlaufenden Richtung voneinander beabstandete Krümmungsmittelpunkte (A1, A2 ; B1, B2) aufweisen, wobei die Krümmungsmittelpunkt (A1, A2, B1, B2) in der senkrecht zur Längsachse (XX) verlaufenden Richtung voneinander beabstandet sind und die den Kreisabschnitten der Innenfläche (16) zugehörige Radien länger als die den Kreisabschnitten der Außenfläche (12) zugehörigen Radien sind. |
| 16. | Schraubenelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die Antageftächen (11) beschreibenden Bogenabschnitte der konvex gekrümmte Außenfläche (12) und der konkav gekrümmte Innenfläche (16) des Bauteils (2) als Ellipsenabschnitte ausgeführt sind. |
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Schraubenelement mit einem Kraftangriff für ein Drehwerkzeug und einer in Einschraubrichtung des Schraubenelements weisenden, als konvex gekrümmte Außenfläche ausgeführten Aniagefläche zur Anlage an einer konkav gekrümmte Innenfläche eines Bauteils, wobei die Außenftäche des Schraubenelementes und die lnnenfiläche des Bauteils koaxial zu einer gemeinsamen, durch das Bauteil und das Schraubenelement verlaufenden Längsachse angeordnet sind.
Derartige Befestigungsanordnungen bzw. Schraubenelemente werden beispieisweise für die Befestigung, von Autorädern bzw. Felgen mittels Radschrauben an einem Kraftfahrzeug eingesetzt.
Bei bekannten Verbindungsmitteln ist von Nachteil, daß die Außenfläche des Schraubenelementes und/oder die Innenfläche dés Bauteils bei wiederholtem Einschrauben des Schraubenelementes oftmals verformt und beschädigt werden, da die Anlage der Außenfläche des Schraubenelementes je nach Dimensionierung des Schraubenelementes und des Bauteils entweder im Bereich des in Einschraubrichtung vorderen oder hinteren Randes der konkav gekrümmten Innenfläche des Bauteils erfolgt. Derartige Verformungen führen bei der. Montage zu erheblichen Problemen bei der Einstellung eines definierten Drehmoments. Zusätzlich ergeben sich in den vorstehenden toteranzendtagen extrem unterschiedliche Tragbilder, nämlich sogenannte Außenträger oder Innenträger und damit stark unterschiedliche Reibmomente in der Kopfauflage.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsanordnung bzw. ein Schraubenelement der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der oder dem die Anlageflächen auch bei mehrmaligem Lösen und Befestigen der Befestigungsanordnung bzw. des Schraubenelements möglichst wenig verformt oder beschädigt werden und zusätzlich sollen die extremen. Außen- und tnnenträger vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird dies durch Schaffung einer Befestigungseinrichtung erreicht, bei der die Anlageflächen im Axialschnitt der Befestigungseinrichtung durch derartig gekrümmte Bogenabschnitte beschrieben sind, daß der (die) Krümmung- mittelpunkt (e) der konvex gekrümmten Außenfläche in einer senkrecht zur Längsachse verlaufenden Richtung von dem (den) Krümmungsmittelpunkt (en) der konkav gekrümmten Innenfläche derart beabstandet ist (sind), daß sich die Anlageflächen im befestigten Zustand zwischen den Enden ihrer Bogenabschnitte in Anlage befinden.
Außerdem wird die Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes Schraubenelement gelöst, bei dem die Anlagefläche im Axialschnitt des Schraubenelementes durch gekrümmte Bogenabschnitte beschrieben ist, deren Krümmungsmittetpunkte von der Längsachse derart beabstandet sind, daß sich die konvex gekrümmte Außenfläche und die konkav gekrümmte Innenfläche des Bauteils im befestigten Zustand zwischen den Enden ihrer Bogenabschnitte in Anlage befinden.
Den erfindungsgemäßen Lösungen liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die ungünstigen Andruckverhältnisse im Bereich des in Einschraubrichtung vorderen oder hinteren Randes der konkav gekrümmten fnnerifiläche des Bauteils dadurch verursacht werden, daß die der Krümmung der Außenfläche und der Krümmung der Innenfläche jeweils zugehörigen Krümmungsmitteipunkte in einer senkrecht zur Längsachse verlaufenden Richtung nicht beabstandet sind. Dadurch erfolgt die Anlage der Außen-an der Innenfiäche entweder im in Einschraubrichtung vorderen oder hinteren Randbereich der InnenFläche.
Aufgrund dieser ungünstigen Kräfteverhältnisse können sich Verformungen und Beschädigungen der Außen-und Innenflächen ergeben, die zu einer Beeinträchtigung der Befestigung, beispielsweise mit einem definierten Drehmoment, führen.
Bei einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung ist durch die Beabstandung der Krümmungsmittelpunkte in senkrecht zur Längsachse verlaufender Richtung eine Anlage in Einschraubrichtung mittleren Bereich der Außen-und Innenflächen gegeben, die für die Verformung relativ anfälligen Randbereiche erfahren dagegen keine oder nur eine geringere Belastung. Die Befestigungsanordnung bzw. das Schraubelement erlauben deshalb auch bei mehrmaligem Gebrauch eine Befestigung mit einem definierten Drehmoment. Erfindungsgemäß wird das Tragbild derart eingeschränkt, daß sich der für das Reibmoment maßgebliche Durchmesser nur in geringen Toleranzen verändert, so daß sich letztlich geringe Schwankungen bei den gewünschten Verspannkräften einstellen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteran- sprühen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.
Anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispiels soll im folgenden die Erfindung genauer erläutert werden. Es zeigen : Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäße Befestigungsanordnung im Axialschnitt Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäße Befestigungsanordnung im Axialschnitt In den'verschiedenen Figuren der Zeichnungen sind gleiche Teile stets mit den selben Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 1 und 2. zeigen im Axialschnitt durch eine Längsachse X-X ein erfindungsgemäßes Schraubenelement 1, beispielhaft eine Schraube, das in Einschraubrichtung E in ein Bauteil 2 einschraubbar ist. Das Schraubenelement 1 weist einen Schraubenkopf 4 und einen sich daran anschließenden Gewindeschaft 6 mit einer an seinem freien Ende angeordneten Schraubenspitze 8 auf. Der Schraubenkopf 4 besteht aus einem Kraftangriff 10 und einer dem Bauteil 2 zugewandten Anlagefläche 11, die als um mindestens einen Krümmungsmittelpunkt A konvex gekrümmte Außenfläche 12 ausgebildet ist. Der Kraftangriff 10 kann beispielsweise als Sechskant, Innensechskant, Schlitz, Kreuzschlitz oder dergleichen ausgelegt sein. Das Bauteil 2 weist eine Öffnung 14 zur Aufnahme des Gewindeschaftes 6 und eine Anlagefläche 11 zur Aufnahme der konvex gekrümmten Außenfläche 12 auf. Die Anlagefläche 11 ist als um mindestens einen Krümmungsmittelpunkt B konkav gekrümmte lnnenfläche 16 ausgebildet. Die konvex gekrümmte Außenfläche 12 und die konkav gekrümmte Innenfläche 16 sind koaxial zu einer Längsachse X-X angeordnet.
In der in Fig. 1 im Axiaischnitt dargestellten Ausführungsform ist die Außenfiäche 12 der Schraube derart konvex gekrümmt, daß ihre Krümmungsmittelpunkte A1, A2 im Gegensatz zum Krümmungsmittelpunkt B der Innenfläche 16 nicht auf der Längsachse X-X angeordnet sind. Daraus ergibt sich, daß die Anlage nicht am in Einschraubrichtung vorderen oder hinteren Randbereich bzw. an den Enden der konkaven bzw. konvexen Bogenabschnitte, sondern im mittleren Bereich der Innenfläche 16 auftritt.
In Fig. 2 ist eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform im Axialschnitt dargestellt, bei der die Innenfläche 16 des Bauteils 2 derart konkav gekrümmt ist, daß deren rCrümmungsmittelpunkte. B1, B2 im Gegensatz zum Krümmungsmittelpunkt A der Außenfläche 12 nicht auf der Längsachse X-X angeordnet ist. Auch diese Anordnung gewährleistet, daß die An (age nicht in den Randbereichen der Innenfläche 16 Randbereich bzw. an den Enden der konkaven bzw. konvexen Bogenabschnitte auftritt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen, beispielsweise kann als Schraubenelement auch eine Mutter dienen, die auf einen Gewindeschaft 6 aufgeschraubt wird, der in einer konkav gekrümmten Innenfläche 16 angeordnet ist. Auch ist eine Kombination der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen denkbar, bei der sowohl die Bogenabschnitte der konkav gekrümmten Innenfläche 16, als auch die Bogenabschnitte der Außenfläche 12 im Axialschnitt jeweils um zwei Mittelpunkte A1, A2 ; B1, B2 gekrümmt sind. Weiterhin können die Bogenabschnitte nicht nur durch Kreisabschnitte sondern beispielsweise auch durch Ellipsenabschnitte beschrieben sein.
Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.