Beilagscheibe, Schraube oder Mutter mit erhöhtem Reibbeiwert Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beilagscheibe, Schraube oder Mutter mit einer einem Werkstück zugewandten Stirnfläche, an der sie mit einem den Reibbeiwert erhöhenden Profil versehen ist.

Stand der Technik

[0002] In der Automobilindustrie entsteht mehr und mehr das Problem, dass der vorhandene Bauraum für Verbindungselemente kleiner wird und die zu übertragenden Kräfte aufgrund höherer Fahrzeugleistungen und größerer Ansprüche steigen. Dabei wirken an manchen Verbindungen wie Domstreben, Schubstreben, Seitenaufprallträger etc. hauptsächlich Querkräfte. Um größere Querkräfte (FQ) aufnehmen zu können, ist gemäß der Formal FKerf = FQ/μQ eine größere Klemmkraft (FKerf) oder ein größerer Reibbeiwert (μQ) erforderlich.

[0003] Größere Klemmkraft ist nur durch eine größere Schraubenvorspannkraft erreichbar. Diese kann wiederum nur durch eine größere Schraubenabmessung oder durch ein Verschrauben bis in die Streckgrenze des Schraubenwerkstoffes erzielt werden. Wenn der Platz für eine größere Schraube nicht vorhanden ist und ein Verschrauben bis in die Streckgrenze nicht zulässig ist, bleibt nur noch die Erhöhung des Reib wertes.

[0004] Gemäß dem bekannten Stand der Technik wird dies in manchen Anwendungsfällen wie bei Riemenscheiben etc. durch zusätzliche Elemente, wie beispielsweise Diamantscheiben, versucht. Diese Lösung ist jedoch aufgrund des relativ teuren Elementes und des zusätzlichen Bauteils teuer und aufwendig.

Darstellung der Erfindung

[0005] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung den Reibwert zu erhöhen, ohne ein zusätzliches Element zu benötigen, welches bei der Montage eingesetzt werden muss.

[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die dem jeweiligen

Werkstück zugewandte Stirnfläche einer Beilagscheibe, Schraube oder Mutter erfindungsgemäß mit einem speziellen Profil versehen ist. Dabei haben Noppen oder Rippen als Profil nicht den gewünschten Erfolg erzielt. Die vorliegende Erfindung wählt daher erstmals zur Lösung der genannten Aufgabe eine Stirnfläche, die mit einem konzentrischen, ringförmig umlaufenden Steg als Profil versehen ist.

[0007] Diese besondere erfindungsgemäße Geometrie kann im Vergleich mit allen im Stand der Technik bekannten Geometrien weitaus die höchsten Querkräfte aufnehmen. Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es dabei noch, dass durch die vorliegende Erfindung eine hundertprozentige Wasserdichtigkeit der Verbindung erzielt wird. Dies ist häufig notwendig, da Wasser in Verbindung mit beispielsweise Streusalz im Winter zwischen dem Werkstoff der Beilagscheibe, Schraube oder Mutter (Stahl) und dem Werkstoff des Werkstücks (heutzutage üblicherweise Aluminium) aufgrund der elektrochemischen Spannungsreihe zu schweren Korrosionserscheinungen führen kann. Dies ist also ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, wenn diese bei Werkstoffpaarungen Anwendung findet, bei denen unterschiedliche elektrochemische Spannungen vorliegen.

[0008] Das erfindungsgemäße Profil für die Stirnfläche von Beilagscheiben, Schrauben oder Muttern erhöht den theoretischen Reibbeiwert durch Formschluss so stark, dass sehr hohe Querkräfte übertragen werden können. Dabei kann ein theoretischer Reibbeiwert von 1 nahezu erreicht werden. Gemäß dem Stand der Technik werden je nach Oberfläche üblicherweise Reibbeiwerte von 0,1 bis 0,3 erreicht. Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist dann noch die absolute Wasserdichtigkeit der Verbindung.

[0009] Das erfindungsgemäße Profil kann aufgrund seiner Kreisrundensymmetrie direkt an der Stirnfläche einer Schraube, einer Mutter oder einer Blindnietmutter angebracht oder angepresst werden. Zusätzlich ist es erfindungsgemäß auch möglich, das erfindungsgemäße Profil auf eine Beilagscheibe aufzubringen und diese Beilagscheibe dann mit einer normalen Schraube, Mutter oder Blindnietmutter zu verwenden oder die entsprechende Beilagscheibe sogleich durch Anwalzen, Verschweißen oder Verkleben mit dem jeweiligen Verbindungselement zu verbinden.

[0010] Der erfindungsgemäße konzentrische, ringförmig umlaufende Steg auf der

Stirnfläche dringt in den Grundwerkstoff des Werkstücks ein und überträgt dort über Formschluss die großen Querkräfte.

[0011] Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn der Bereich der Stirnfläche innerhalb des umlaufenden Steges gegenüber dem Werkstück tiefer angeordnet ist als der äußere Bereich beziehungsweise als der theoretische Nullpunkt der Berührungsfläche zwischen Stirnfläche und Werkstück. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Steg immer zuerst und komplett in den Grundwerkstoff des Werkstücks (üblicherweise Aluminium oder ein anderes Leichtmetall) eintaucht. Auf diese Weise werden der Formschluss, die Wasserdichtigkeit und die hohe Querkraftübertragungsfähigkeit sichergestellt.

[0012] Zusätzlich ist es besonders bevorzugt, wenn die Stirnfläche außerhalb des Steges von außen auf den Steg hin dergestalt konisch zuläuft, dass der Abstand der Oberfläche der Kreisringfläche vom Werkstück von außen nach innen zunimmt, also die Neigung von außen nach innen von dem Werkstück weg gerichtet ist.

[0013] Als besonders geeignet hat sich dabei ein Winkel von 1,5 bis 2,5° für die Neigung der konisch zulaufenden Fläche gegenüber der Werkstückebene erwiesen, da auf diese Weise die Dichtheit optimal gewährleistet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0014] Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

[0015] Figur 1 eine erfindungsgemäße Beilagscheibe in Radialrichtung geschnitten; [0016] Figur 2 das Detail X der Figur 1 ; und [0017] Figur 3 die Beilagscheibe der Figur 1 mit Blick auf die werkstückseitige Stirnfläche.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

[0018] Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Beilagscheibe 10 entlang der Rotationsachse geschnitten. Diese Beilagscheibe 10 weist eine Stirnfläche 12 auf, die bei Montage der Beilagscheibe 10 einem Werkstück zugewandt ist. Wie in den Figuren 2 und 3 besser erkennbar, ist auf dieser Stirnfläche 12 ein konzentrisch umlaufender Steg 14 angebracht.

[0019] Wie man in Figur 2 besonders gut erkennt, ist der Bereich 16 der Stirnfläche 12 innerhalb des umlaufenden Steges 14 gegenüber dem Werkstück tiefer angeordnet, vorzugsweise um 0,2 bis 0,4 mm.

[0020] Wie man ebenfalls am Besten in der Detaildarstellung der Figur 2 erkennt, ist der

Bereich 18 der Stirnfläche 12 außerhalb des umlaufenden Steges 14 mit einer Neigung von 1,5 bis 2,5° gegenüber der Werkstückebene dergestalt geneigt, dass sich der Abstand zwischen dem Werkstück und der Oberfläche der Beilagscheibe 10 von außen auf den Steg 14 hin vergrößert.

[0021] Wie ebenfalls in der Detaildarstellung Figur 2 erkennbar, weist der Steg 14 einen Querschnitt in Form eines abgerundeten V auf, dessen abgerundete Spitze 20 auf das Werkstück hin zeigt. Die Flanken 22, 24 des Steges 14 laufen dabei mit einem Winkel von 80 bis 90° aufeinander zu.

[0022] Die vorliegende Erfindung ist hier anhand einer Beilagscheibe erläutert worden. In gleicher Weise wie hier für eine Beilagscheibe beschrieben, kann die vorliegende Erfindung natürlich auch an einer entsprechenden Stirnfläche einer Mutter oder Blindnietmutter oder an der Kopfunterseite einer Schraube verwirklicht werden, in dem die entsprechenden jeweils dem Werkstück zugewandten Stirnflächen entsprechend gestaltet werden.

[0023] Die erfindungsgemäße Beilagscheibe kann sowohl lose verwendet werden, als auch an ein entsprechendes Verbindungselement angewalzt, angeschweißt oder angeklebt.

[0024] Eine besonders preisgünstige Herstellung für das erfindungsgemäße Profil der

Stirnfläche ergibt sich natürlich dann, wenn das entsprechende Profil sogleich bei der Herstellung auf die entsprechende Stirnfläche der Mutter, Blindnietmutter oder Schraube aufgebracht wird.