CRAEMER KLAUS (DE)
DE3508534A1 | 1986-09-18 | |||
DE4122687C2 | 1993-05-13 |
1. | Vorrichtung (V) zur Überlastsicherung beim Anziehen von Schraubbolzen und/oder Schraubmuttern (1), gekenn zeichnet durch eine Trennschicht (T) zwischen einem Außenteil (2), welches eine Anfaßfläche (5) für ein Anfaßwerkzeug bildet, und einem ein Schraubgewinde (7) tragenden Innenteil (3), die bei Überschreiten eines GrenzDrehmoments eine Gleitbewegung zwischen Außenteil (2) und Innenteil (3) freigibt, wobei die Trennschicht (T) von mindestens einer eine Trennfuge (4) zwischen Außenteil (2) und Innenteil (3) überbrückenden, die genannten Teile (2, 3) verbindenden Materialbrücke gebildet ist. 00320 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder insbesondere da nach, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbrücke durch eine punktförmige Auftragsstelle (T) ausgebildet ist. 00325 3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, daß die Materialbrücke als Schweißstelle, insbesondere als PunktSchweißstelle (T) ausgebildet ist. 00331 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trennschicht (T) sich in die Trennfu ge (4) erstreckend ausgebildet ist. 00336 5. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß drei winkelgleich verteilte, den gleichen Sollbruch widerstand leistende PunktAuftragsschweißstellen vorge sehen sind. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet 00343 durch einen Formschluß, vorzugsweise durch Riefelung (R) gebildet zwischen Trennschicht (T) und MutternAu ßenteil (2) und/oder MutternInnenteil (3) der Schraub mutter (1). 00347 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, daß die FormschlußRiefen (Rippen 8 der Riefe lung R) an der Innen und Außenseite versetzt zueinan der liegen und in radialer Richtung einander nicht überlappen. 00354 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trennschicht (T) von mindestens einem eine Trennfuge (4) zwischen MutternAußenteil (2) und MutternInnenteil (3) übergreifenden Stopfen (10) gebil det ist. 00361 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, daß MutternAußenteil (2) und MutternInnen teil (3) im Bereich mindestens einer Stirnfläche der Schraubmutter (1) in Rippen/NutEingriff (13/14) zuein ander stehen. 00368 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die PunktAuftragsschweißstellen am Ausgang des Rippen/NutEingriffs (13,14) liegen. |
00003 Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
00004 Überlastsicherung beim Anziehen von Schraubbolzen
00005 und/oder Schraubmuttern. 00006
00007 In der Praxis kommt es nicht selten vor, daß Befesti-
00008 gungselemente der genannten Art über Gebühr angezogen
00009 werden. Beispielsweise Kunststoffteile tolerieren das
00010 bis zu einem gewissen hohen Grad, wenn es sich um zäh-
00011 elastische Plaste handelt. Hart-PVC-Teile neigen jedoch
00012 zu gefügeveränderndem Weißbruch bzw. sogar zu einer
00013 Rißbildung. Zu denken ist hier beispielsweise an Dach-
00014 eindeckungsplatten, die mit einer Konsole bestückt
00015 werden sollen, welche die Basis für weitere Dachaufbau-
00016 ten bilden, wie Dachtritte, Standroste etc. Hinzu
00017 kommt, daß solche Bauteile erheblichen Temperaturampli-
00018 tuden ausgesetzt sind, was bei zu fest angezogenen
00019 Schraubmuttern eine zusätzliche Gefahrenquelle bildet. 00020
00021 Aufgabe der Erfindung ist es, hier mit einfachen Mit-
00022 teln Abhilfe zu schaffen, also eine Vorrichtung anzuge-
00023 ben mittels der die Schraubanzugspannung in bestimmten,
00024 schadfreien Grenzen gehalten wird. 00025
00026 Gelöst ist diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 angege-
00027 bene Erfindung. 00028
00029 Weitere Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen
00030 dieser Vorrichtung an. 00031
00032 Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 weist eine Trenn-
00033 schicht zwischen einem Außenteil, welches die Anfaßflä-
00034 ehe für ein Anfaßwerkzeug bspw. einen Schraubenschlüs-
00035 sei bildet, und einem ein Schraubgewinde tragenden
00036 Innenteil auf, die bei Überschreiten eines Grenz-Drehmo-
00037 ments eine Gleitbewegung zwischen Außenteil und Innen-
00038 teil freigibt. Die entsprechende Ansprechschwelle liegt
00039 bei 8-10 N/m. Die Trennschicht verläuft bspw. rotations- 00040 symmetrisch oder überbrückt in Form einzelner Material- 00041 brücken die Trennfuge insbesondere in einer rotations- 00042 symmetrischen Anordnung, so daß eine völlig ausgewogene
00043 Lastaufnahme vorliegt bis hin zur schlagartig einsetzen-
00044 den Zerreißgrenze. Insbesondere dann, wenn Materialbrük- 00045 ken durch punktförmige Auftragsstellen ausgebildet 00046 sind, bevorzugt als Schweißstellen und hierbei Punkt- 00047 Schweißstellen, werden drei winkelgleich verteilte, den 00048 gleichen Sollbruchwiderstand leistende Materialbrücken 00049 weiter bevorzugt vorgesehen. Nach einem weiteren Merk-
00050 mal der Erfindung ist die Trennschicht sich in die
00051 Trennfuge erstreckend ausgebildet. Eine vorteilhafte
00052 Ausgestaltung besteht darin, daß die Trennschicht in
00053 zerreißbarer Haftverbindung zum Außen- und/oder Innen-
00054 teil steht. Bei fehlender Haftverbindung am einen oder
00055 anderen Teil kann bspw. Reibungsschluß greifen. Weiter
00056 liegt eine vorteilhafte Variante der Vorrichtung vor
00057 durch einen Formschluß, vorzugsweise durch Riefelung
00058 gebildet zwischen Trennschicht und Außen- und/oder
00059 Innenteil. Eine solche Riefelung kann in einer im we-
00060 sentlichen axial orientierten Rippung bestehen oder
00061 einer Kreuzriefelung, so daß, erzielt durch eine solche
00062 Rauhung, bei Überschreiten des Grenz-Drehmoments sogar
00063 eine Art Bremslauf entsteht. Auch wird das Innenteil
00064 schon dadurch vor axialem Abrutschen bewahrt. Weiter
00065 wird vorgeschlagen, daß Formschluß-Riefen bzw. -Rippen
00066 an der Innen- und Außenseite versetzt zueinander liegen
00067 und in radialer Richtung einander nicht überlappen. Es
00068 ergibt sich also kein Klauenkupplungs-Effekt, sondern
00069 bei Grenz-Übertritt ein freier, wenn auch gebremster
00070 Drehlauf. Eine andere vorteilhafte Lösung ergibt sich
00071 sodann dadurch, daß die mindestens eine Trennschicht
00072 ausbildende Materialbrücke einen die Trennfuge zwischen
00073 Innen- und Außenteil übergreifenden Stopfen aufweist.
00074 Der oder die scheren schlagartig ab und wirken mit der
00075 Schnittstelle anschließend nahezu ebenso drehbremsend
00076 wie eine zusammenhängende Schicht. Dies oder auch ein
00077 schwach oder sogar ungebremstes Rotieren des Außenteils
00078 auf dem Innenteil ist durch den Bedienenden, auch durch
00079 den Laien, klar merkbar. Um nach Zerstören der Trenn¬
00080 schicht zu vermeiden, daß beispielsweise durch Vibrati¬
00081 onseinflüsse etc. das im Grunde freigewordene Außenteil
00082 verlorengeht, ist noch so vorgegangen, daß Innen- und
00083 Außenteil im Bereich mindestens einer Stirnfläche der
00084 Mutter oder des Schraubkopfes in Rippen/Nut-Eingriff
00085 zueinander stehen. Geht die zweckmäßig als Ringrippe
00086 ausgebildete Rippe vom Innenteil aus, so befindet sie
00087 sich am freien Ende des Kopfes, geht sie dagegen vom
00088 Außenteil aus, liegt sie am werkstückseitigen Ende des
00089 Kopfes.
00090
00091 Die Erfindung ist nachstehend anhand von Zeichnungen,
00092 die lediglich Ausführungsbeispiele zeigen, näher erläu¬
00093 tert. Es zeigt:
00094
00095 Fig. 1 die als Schraubbolzen ausgebildete Vorrichtung
00096 in Draufsicht,
00097
00098 Fig. 2 den Schnitt gemäß Linie II-II in Figur 1,
00099
00100 Fig. 3 in einem Schnitt eine Variante,
00101
00102 Fig. 4 eine weitere Variante der Vorrichtung in Drauf¬
00103 sicht,
00104
00105 Fig. 5 eine wiederum als Schraubmutter ausgebildete
00106 Vorrichtung in Draufsicht als Variante der
00107 Lösung gemäß Fig. 4, 00108
00109 Fig. 6 den Schnitt gemäß Linie VI-VI in Fig. 5 und 00110
00111 Fig. 7 eine Herausvergrößerung der linksseitigen
00112 oberen Partie der Fig. 6. 00113
00114 Die Vorrichtung V zur Überlastsicherung ist gemäß einem
00115 ersten Ausführungsbeispiel an einem Kopf 1 eines
00116 Schraubbolzens realisiert. Dieser ist dazu zweiteilig
00117 ausgebildet, und zwar in rotationssymmetrischer Tei-
00118 lung. So ergibt sich unter Beibehaltung der sonst übli-
00119 chen hexagonalen Umrißform und Gestalt hier ein Außen-
00120 teil 2 und ein Innenteil 3. Beide Kopfabmessungen sind
00121 hier von gleicher axialer Länge. 00122
00123 Die aufgrund der besagten Teilung vorliegende, konzen-
00124 trisch zur Längsmittelachse x-x des Kopfes 1 verlaufen-
00125 de Trennfuge 4 ist von plastischem bis in Grenzen
00126 verformbarem Material in Form einer ringförmigen Materi-
00127 albrücke überdeckt, die die Trennschicht T ausbildet.
00128 Die Materialbrücke setzt sich gleichfalls ringförmig
00129 umlaufend in der Trennfuge 4 fort. Die Trennschicht T
00130 kann als Klebeschicht realisiert sein. Beim Ausführungs-
00131 beispiel ist dagegen eine Kunststoffschicht bspw.
00132 vorgesehen. 00133
00134 Unabhängig davon ist die Funktion derart, daß die Tenn-
00135 schicht T bei Überschreiten eines bestimmten Grenz-Dreh-
00136 oments, einfließend über das Außenteil 2, eine Gleitbe-
00137 wegung zwischen dem Außenteil 2 und dem Innenteil 3
00138 erlaubt bzw. freigibt. 00139
00140 Die für das Anziehen notwendige Anfaßfläche 5 ist hier
00141 als üblicher Sechskant ausgebildet. Der Betätigung 00142 dient ein Anfaßwerkzeug in Form eines Maul- oder Ring- 00143 schlüsseis.
00144
00145 Das Innenteil 3 trägt an einer bolzenartigen Verlänge-
00146 rung ein Schraubgewinde 7 in Form eines Außengewindes. 00147
00148 Die Trennschicht T steht in zerreißbarer Haftverbindung
00149 zum Außenteil 2 und/oder Inneteil 3. Bei zu beiden Tei-
00150 len hin bestehender Haftverbindung und überwindbaren
00151 Kohäsionskräften, kann die Trennschicht T praktisch
00152 mittig reißen, wobei sich der Riß auch über den in der
00153 Trennfuge 4 fortsetzenden Anteil der Materialbrücke
00154 erstreckt. Eine Ablösung der Materialbrücke von den
00155 Teilen 2, 3 kann alternativ erfolgen. 00156
00157 Die Haftverbindung zum Außenteil 2 und/oder Innenteil 3
00158 hin kann über Haftvermittler entsprechend intensiv
00159 sein, und zwar in dem Sinne: die teileseitige Adhäsion
00160 ist größer als die Kohäsion. 00161
00162 Stattdessen oder zusätzlich kann aber auch eine Form-
00163 Schlußverbindung realisiert sein. Eine entsprechende
00164 Variante ergibt sich aus dem Horizontal-Schnitt gemäß
00165 Figur 3 durch eine Schraubenmutter 31 unterhalb der
00166 Materialbrücke. Sie besteht aus einer Riefelung R. Die
00167 etwas übertrieben wiedergegebene Riefelung R befindet
00168 sich zwischen dem sich in der Trennfuge 34 fortsetzen-
00169 den Teil T' der Trennschicht T und dem Muttern-Außen-
00170 teil 32 und/oder dem Muttern-Innenteil 33 mit einem
00171 Innengewinde 37 der Schraubmutter 31. Die erhabenen
00172 Partien der Riefelung sind im wesentlichen axial orien-
00173 tierte Rippen 38. Sie ragen auffallend tief in die
00174 Trennschicht T' hinein, dies aber so, daß sie in radia-
00175 1er Richtung einander nicht überlappen, die erstrebte
00176 durchgehende Gleitbewegung also nicht behindern.
00177
00178 Der in der Radialen auftretende Freistand zwischen den
00179 Köpfen der Rippen 38 ist in Figur 3 mit y bezeichnet.
00180
00181 Wie gleichfalls Figur 3 entnehmbar, sind die die For -
00182 schluß-Riefelung R bringenden Rippen 38 an der Innensei-
00183 te des Muttern-Außenteils 32 und an der Außenseite des
00184 Muttern-Innenteils 33 versetzt zueinander angeordnet.
00185 Sie erstrecken sich wechselweise jeweils in der Winkel-
00186 halbierenden der nutartigen Zwischenzone 39 der Riefe-
00187 lung R. Profilmäßig sieht die Trennschicht T' in der
00188 Variante gemäß Figur 3 abgeflacht mäanderförmig aus.
00189 Die Rippen 38 sind trapezförmigen Querschnitts. Die
00190 Basen der Trapeze fluchten mit der zylindrischen Wan-
00191 düng der Innenseite und der Außenseite entsprechend.
00192 Die Köpfe der Trapeze sind in Rotationsrichtung entspre-
00193 chend gerundet. 00194
00195 Die in Figur 3 eingezeichnete, im Querschnitt dreiecki-
00196 ge Rippenform ist ebenfalls denkbar. Diese Rippe trägt
00197 das Bezugszeichen 38'. Statt diese Rippen auf einem
00198 vielfachen Abstand der Rippenbreite zu halten, kann
00199 unter Weglassen der Zwischenzone 39 die nächste Rippe
00200 am Fuß der Rippe 38' sofort anschließen, dies im Sinne
00201 einer Innen- und AußenzahnungsStruktur, ohne Zahnein-
00202 griff in die entsprechenden Lücken natürlich. 00203
00204 Die dritte, sich aus Figur 4 ergebende Variante der
00205 Vorrichtung V ist dergestalt, daß die Trennschicht T
00206 von mindestens einer punktförmigen Auftragsstelle in
00207 Form einer die Trennfuge 44 überdeckenden Materialbrük-
00208 ke ausgebildet ist. Diese setzt sich in einem die Trenn-
00209 fuge 44 zwischen Muttern-Außenteil 42 und Muttern-Innen-
00210 teil 43 mit einem Innengewinde 47 übergreifenden Stop-
00211 fen 10 fort. Der weist zylindrischen Querschnitt auf
00212 und kann sich über die gesamte zur Verfügung stehende
00213 Tiefe (axiale Länge) der Schraubenmutter 41 erstrecken.
00214 Die den Stopfen 10 aufnehmende Bohrung trägt das Bezugs-
00215 zeichen 11. Die Bohrungsachse liegt in der Ebene der
00216 hier als Schattenfuge dargestellten Trennfuge 44. Die
00217 Bohrungsachse verläuft vorzugsweise raumparallel zur
00218 Längsmittelachse x-x der Schraubenmutter 41. 00219
00220 Wie Figur 4 weiter entnehmbar, können auch mehrere sol-
00221 eher Trennschichten auf der von 44 gebildeten Kreisli-
00222 nie plaziert sein. Die dort dargestellten zusätzlichen
00223 Trennschichten T sind in strichpunktierter Linienart
00224 angedeutet. Es ist eine gleichwinklige Verteilung der
00225 dort insgesamt drei Bohrungen 11 für die Stopfen 10 der
00226 Trennschichten T dargestellt. 00227
00228 Die Bohrungen 11 liegen in den Spitzenbereichen des
00229 Sechskants, wo eine große Materialstärke zur Verfügung
00230 steht. Neben der ausgebildeten Trennschicht T ist hier
00231 durch die vorgegebene Geometrie auch das den Stopfen 10
00232 bildende Material zwangsläufig zertrennbar auszufüh-
00233 ren. Es wird durch die Fugenausgangskanten wie von
00234 Schneidbacken durchtrennt. Die zylinderhälftenartigen
00235 Stopfenteile wirken sodann wie Bremsbacken, indem ihre
00236 Schnittflächen gegen die korrespondierenden Innen- und
00237 Außenwände des Muttern-Außenteils 43 und Muttern-Innen-
00238 teils 42 drücken. 00239
00240 Um zu vermeiden, daß nach Zerstörung der Haltebrücke,
00241 d.h. Trennschicht T zwischen den beiden Teilen 52 und
00242 53, das nicht von einer Schraube gefaßte Muttern-Außen-
00243 teil 52, beispielsweise durch Vibrationen, verloren
00244 geht, ist eine Vorkehrung dahingehend getroffen, daß
00245 das Muttern-Außenteil 52 am Muttern-Innenteil 53 gefes-
00246 seit ist, vgl. Fig. 6. Dies geschieht im Bereich inde-
00247 stens einer Stirnfläche der Schraubmutter 51. Erreicht
00248 ist das durch Rippen/Nut-Eingriff der beiden Teile.
00249 Beim dargestellten Ausführungsbeispiel geht stirnflä-
00250 chenseitig des Innenteils 53 eine entsprechende, umlau-
00251 fende Rippe 13 aus. Sie ist radial nach auswärts gerich-
00252 tet und greift passend in eine nach außen hin axial
00253 offene Nut 14 ein. Es handelt sich um einen For schluß-
00254 eingriff. Die kreisrunde Außenfläche 15 der Rippe 13
00255 führt sich an einer ebenfalls kreisrunden Innenfläche
00256 16 der besagten Nut 14. 00257
00258 Ist ein solcher Rippen/Nut-Eingriff 13/14 im Bereich
00259 der werkstückseitigen Stirnfläche der Schraubmutter 51
00260 verwirklicht, so geht die Rippe 13 dort vom Muttern-Au-
00261 ßenteil 52 aus, und zwar einwärts gerichtet, in eine
00262 dort vorgesehene Nut einhergehend. 00263
00264 Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Trennschicht T
00265 von mindestens einer die Trennfuge 54 zwischen dem Mut-
00266 tern-Außenteil 52 und dem Muttern-Innenteil 53 überbrük-
00267 kenden und die genannten Teile 52, 53 verbindenden
00268 Punkt-Auftragsschweißstelle gebildet, kenntlich gemacht
00269 durch eine punktierte Fläche. Die diesbezügliche Punkt-
00270 Auftragsschweißstelle nimmt, in Draufsicht gesehen,
00271 eine etwa kreisrunde Gestalt ein. Sie kann jedoch auch
00272 als mehr oder weniger lang ausgebildete, der Fuge 4
00273 folgende Schweißraupe gestaltet sein, welche dann eben-
00274 falls die nach außen hin axial offene Nut 14, definiert
00275 durch die Außenfläche 15 und Innenfläche 16, über-
00276 brückt. Der Auftragsschweißtropfen liegt, im Quer-
00277 schnitt gesehen, exponiert auf, reicht aber in Gegen-
00278 richtung in eine durch die Schweißung gebildete mehr
00279 oder weniger tiefe Trichtermulde, vgl. Fig. 7.
00280 Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei die
00281 Trennschicht T bildende Punkt-Auftragsschweißstellen
00282 realisiert. Sie liegen winkelgleich verteilt. Die je 00283 eine fugenübergreifende Materialbrücke bildenden Punkt-
00284 Auftragsschweißstellen sind gleich. Hieraus resultiert
00285 ein entsprechend gleicher Sollbruchwiderstand pro Trenn-
00286 schicht T. Auch die übrigen, über eins hinausgehenden
00287 Punkt-Auftragsschweißstellen liegen am Ausgang des Rip-
00288 pen/Nut-Eingriffs 13/14. 00289
00290 Statt des geschilderten Auftragsschweißens (Aufsetzen
00291 eines tropfenartigen Flecks bzw. einer Raupe unter Ver-
00292 wendung von Schweißdraht) ist aber auch die dem echten
00293 Punktschweißen verwandte Technik des thermischen An-
00294 lösens der Teile 52, 53 zur Bildung der Materialbrücken
00295 zwischen diesen denkbar und im Rahmen der Erfindung
00296 liegend. 00297
00298 Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In
00299 die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der
00300 Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori-
00301 tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt-
00302 lieh mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser
00303 Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit
00304 aufzunehmen. 00305
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