Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kombination aus einer Schraube oder einer Mutter und einer Beilagscheibe zum Aus¬ gleich von Winkellagefehlern zwischen einem Bolzen oder der Schraube und dem daran .zu befestigenden Werkstück.

Speziell in der Automobilindustrie, die ja sehr häufig ge¬ schwungene und stromlinienförmige Karosserieformen verwendet, kann es vorkommen, dass Schrauben oder Bolzen geringfügig (2 - 3 Winkel-Grad) geneigt gegenüber den daran zu befestigenden Teilen liegen, dies gilt auch, wenn Verschraubungen auf unbe- arbeiteten Oberflächen vorgenommen werden. Es ist daher Auf¬ gabe der vorliegenden Erfindung, eine Kombination aus Mutter oder Schraube und Beilagscheibe zu schaffen, ^' die diesen Win¬ kelfehler kompensieren kann.

Ohne eine solche Kompensation entstehen nach der Montage un¬ zulässige Biegespannungen in der Schraube, die zum Ausfall der Verschraubung führen können. Ebenso kann durch die Erfin¬ dungsgemäße Lösung eine Spaltbildung zwischen Mutter bzw. Schraubenkopf und Werkstückauflage vermieden werden, wodurch wiederum die Möglichkeit der Entstehung von Spaltkorrosion deutlich reduziert wird.

Gemäß dem bisherigen Stand der Technik hat man zur Lösung dieses Problems lediglich aufgebogene oder gewellte Beilag-

Scheiben gekannt, die jedoch keinen perfekten Ausgleich der Winkellage der entsprechenden Bolzen ermöglicht haben. Viel¬ mehr wurde gemäß dem Stand der Technik dennoch ein ungleich¬ mäßiger Druck von der Mutter über die deformierte Beilag- scheibe auf das Bauteil ausgeübt. Erfindungsgemäß wird dies vermieden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Beilag¬ scheibe parallel zu dem Bauteil angepresst, während die Mut¬ ter axial zur Mittelachse des Bolzens angezogen wird, auch wenn der Bolzen um einige Grad gegenüber der senkrechten auf der Bauteiloberfläche schräg steht. Auf diese Weise wird eine Punktbelastung und damit die Einleitung von Biegespannungen, bzw. eine Setzen der Verbindung durch eine hohe partielle Flächenpressung und eine Verformung der Bauteiloberfläche vermieden.

Der hierzu nächstgelegene Stand der Technik ergibt sich aus den deutschen Gebrauchsmuster 7026707. Dieses deutsche Gebrauchsmuster zeigt bereits eine Kombination aus einer Mut¬ ter und einer Beilagscheibe zum Ausgleich von Winkellagefeh- lern zwischen einem Bolzen und dem daran zu befestigenden Werkstück, wobei die Mutter an ihrer der Beilagscheibe zuge¬ wandten Stirnfläche konvex geformt ist.

Gemäß diesem Stand der Technik wurde jedoch die an der Mutter anliegende Fläche der zugeordneten Unterlegscheibe kegelför¬ mig ausgestaltet. Gemäß diesem Stand der Technik können daher zwar in der Tat Winkellagefehler ausgeglichen werden, jedoch liegt die kugelförmige Oberfläche der Mutter gemäß diesem Stand der Technik auf der kegelförmig gestalteten Gegenfläche der Beilagscheibe stets nur entlang einer kreisförmigen Linie auf. Hier entstehen schon bei geringfügigem Anziehen der Mut¬ ter beim Stand der Technik überhaus hohe Drücke, die zu einer Verformung der Oberflächen, damit zu einem starken Setzen und dem damit verbundenen Vorspannkraftverlust der Verbindung

führen. Die hohe Flächenpressung kann außerdem beim Anziehen der Verbindung zum "Fressen" zwischen den beiden Teilen füh¬ ren.

Weiter ist aus der DE 10136829 Cl eine sehr komplizierte Ges¬ taltung zur Lösung dieses Problems bekannt, bei der jedoch die Beilagscheibe konvex und die zugehörige Stirnfläche der Mutter konkav ausgebildet ist, was ebenfalls zu einer linien- förmigen Anlage zwischen Mutter und Scheibe führt. Darüber hinaus weist die Mutter noch einen trichterförmigen Ansatz auf, um die Beilagscheibe zu halten. Diese Konstruktion ist jedoch sehr aufwendig und daher kaum praktikabel. Die Nachteile aufgrund des linienförmigen Kontaktes zwischen den Teilen, die bezogen auf das Gebrauchsmuster 7026707 beschrie- ben wurden, gelten auch für diese Lösung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einerseits die oben beschriebenen Nachteile bezüglich des hohen Anpressdruckes zu vermeiden und andererseits eine Konstruktion zur Verfügung zustellen, die erheblich leichter und billiger zu fertigen ist als diejenige gemäß DE 10136829.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Kombination aus Schraube oder Mutter und Beilagscheibe gelöst, bei der sowohl die Beilagscheibe an ihrer der Mutter oder dem Schraubenkopf zugewandten Fläche, als auch die Mutter oder Schraube an der der Beilagscheibe, konkav gewölbt ausgebildet ist.

Auf diese Weise wirken Mutter oder Schraubenkopf und Beilag¬ scheibe zusätzlich wie ein Kugelgelenk und die Beilagscheibe wird trotz einer leichten Schräglage des Bolzens oder der Schraube gegenüber der Senkrechten auf die Bauteiloberfläche

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rundum gleichmäßig von der Mutter oder der Schraube ange¬ drückt, während die Mutter angezogen wird.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, die Stirnfläche der Mut- ter oder des Schraubenkopfes positiv kugelkalottenförmig und die der Mutter oder dem Schraubenkopf zugewandte Fläche der

Beilagscheibe negativ kugelkalottenförmig auszubilden. Auf diese Weise bilden die beiden Teile ein optimales Kugelgelenk und liefern damit eine optimale Kraftverteilung auf das Bau- teil beim Anziehen der Mutter oder der Schraube.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Kugelkalottenform der Mutter oder der Schraubenkopfunterseite den gleichen Ra¬ dius aufweist, wie die Kugelkalottenform der Beilagscheibe. Dann berühren sich Mutter und Beilagscheibe stets auf der ganzen Fläche, wodurch die Belastung der Oberflächen von Mut¬ ter und Beilagscheibe vermindert wird. Die Nachteile des Standes der Technik gemäß DE 7026707 werden so auch bei gro¬ ßen Belastungen der Verbindung deutlich vermieden.

Weiter ist es bei einer Mutter-Beilagscheibenkombination be¬ sonders bevorzugt, wenn die Mutter auf der der Beilagscheibe zugewandten Seite mit einem in Richtung auf den Bolzen ver¬ laufenden hohlzylinderförmigen Ansatz versehen ist, der sich durch die innere Öffnung der Beilagscheibe hindurch er¬ streckt, und dessen Innendurchmesser deutlich größer ist, als der Außendurchmesser des Gewindes des Bolzens und dessen Au¬ ßendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Mit¬ tellochs der Beilagscheibe und die Beilagscheibe mittels die- ses Ansatzes an den Körper der Mutter angebördelt ist. Auf diese Weise wird die Beilagscheibe unverlierbar an der Mutter gehalten, wodurch die Lagerhaltung und Montage vereinfacht ist.

Bei einer Schraube-Beilagscheibenkombination ist es demgegen¬ über besonders bevorzugt, wenn die Beilagscheibe mit einem Langloch versehen ist. Dadurch kann ein noch größerer Winkel¬ lagefehler von bis zu +/- 5 Grad ausgeglichen werden.

Dabei ist es dann besonders günstig, wenn der Durchmesser des Schaftes der Schraube vor dem Walzen des Gewindes geringer ist als der kleinste Durchmesser des Langlochs und der Durch¬ messer des auf dem Schaft aufgewalzten Gewindes größer ist als der kleinste Durchmesser des Langlochs. Auf diese Weise kann die Beilagscheibe unverlierbar an der Schraube ange¬ bracht werden, was erhebliche Vorteile bei der Verarbeitung bietet.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittdarstellung entlang der Mittelachse von Mutter und Beilagscheibe gemäß der Erfindung;

Figur 2 das Detail B aus Figur 1;

Figur 3 die Kombination von Mutter und Scheibe von oben gese- hen;

Figur 4 eine erfindungsgemäße Schraube-Beilagscheiben- kombination von der Seite, wobei die Beilagscheibe geschnit¬ ten dargestellt ist;

Figur 5 die Kombination der Figur 4 von oben; und

Figur 6 die Winkelkompensationsmöglichkeit bei der Ausfüh¬ rungsform gemäß Figur 4.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Mutter 10 mit einer er¬ findungsgemäßen Beilagscheibe 12. Der eigentliche Kern der Erfindung steckt in dem Detail B, welches in Figur 2 erheb- lieh vergrößert dargestellt ist. Die weitere Beschreibung er¬ folgt daher anhand der Figur 2. Dort ist deutlich erkennbar, dass die Mutter 10 an ihrer der Beilagscheibe zugewandten Stirnfläche 14 kugelkalottenförmig ausgebildet ist.

Die Beilagscheibe 12 weist demgegenüber auf ihrer der Mutter zugewandten Fläche eine entsprechende kugelkalottenförmige Ausnehmung, das heißt eine negativ kugelkalottenförmige Oberfläche 16 auf. Des weiteren weist die erfindungsgemäße Beilagscheibe, wie üblich, eine zentrale Öffnung 18 auf. Die- se dient normalerweise dem Durchtritt des Bolzens, hier ist sie jedoch erfindungsgemäß dergestalt erweitert, dass sie zu¬ sätzlich einen hohlzylinderförmigen Ansatz 20 der Mutter 10 aufnehmen kann. Der Außendurchmesser des Ansatzes 20 ist da¬ bei kleiner als der Innendurchmesser des Mittelloches 18 der Beilagscheibe 12. Gleichzeitig weist der Ansatz 20 einen In¬ nendurchmessei" auf, der erheblich größer ist als der Außen¬ durchmesser des Gewindes des Bolzens . Durch Umbördeln dieses Ansatzes 20 wird die Beilagscheibe 12 unverlierbar aber be¬ weglich an der Mutter 10 gehalten.

Des weiteren ist in Figur 2 sehr gut zu erkennen, dass der Radius der Kugelkalotten der einander gegenüber liegenden Oberflächen 14 und 16 der Mutter 10 beziehungsweise der Bei¬ lagscheibe 12 gleich ist. Auf diese Weise berühren sich die beiden Oberflächen auch bei Winkellageveränderungen stets in ihrer vollen Fläche. Dadurch kann das von der Beilagscheibe 12 und der Mutter 10 gebildete Kugelgelenk größere Kräfte aufnehmen, ohne dass die Druckbelastung der Oberfläche zu groß wird.

Bei der Konstruktion muss natürlich auf ein ausreichendes Spiel zwischen dem Innendurchmesser des Loches 18 der Beilag¬ scheibe 12 und dem Außendurchmesser des zylinderförmigen An- satzes 20 der Mutter 10 geachtet werden. Gegebenenfalls kann, wie in Figur 2 dargestellt, eine entsprechende ringförmig um das Loch 18 umlaufende Ausnehmung 22 an der der Mutter 10 ab¬ gewandten Unterseite der Beilagscheibe 12 vorgesehen werden, um den umgebördelten zylinderförmigen Ansatz 20 aufzunehmen.

Figur 3 zeigt eine Darstellung der Muttern-Scheibe Kombinati¬ on mit Blick auf den Antrieb der Mutter.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der eine entsprechend ausgestaltete Kombination aus Schraube und Beilagscheibe zum -Einsatz gelangt. Die Schraube 100 be¬ steht hier aus einem Kopf 102, an dem ein entsprechender Kraftangriff (Außen-Sechskant, wie hier dargestellt, oder auch jeder andere mögliche Kraftangriff) angeordnet ist, und einem Schaft 104 mit einem Durchmesser D, auf den nach Auf¬ setzen einer Beilagscheibe 112 ein Gewinde 106 mit dem Außen¬ durchmesser M aufgewalzt worden ist.

Die Unterseite des Schraubenkopfes 102 ist hier konvex, und zwar vorzugsweise kugelkalottenförmig ausgebildet. Diese KopfUnterseite 114 liegt auf einer konkav gewölbt, und vor¬ zugsweise negativ kugelkalottenförmig ausgebildeten Gegenflä¬ che 116 der Beilagscheibe 112 auf. Vorzugsweise sind die Ra¬ dien der beiden Kugelkalotten gleich.

Vorzugsweise ist die Beilagscheibe 112 mit einem Langloch 118 versehen, dessen kleinster Durchmesser größer als der Durch¬ messer D des ungewalzten Schaftes 104 aber kleiner als der Außendurchmesser M des aufgewalzten Gewindes 106, sodass die

Beilagscheibe 112 nach Aufwalzen des Gewindes 106 unverlier¬ bar an der Schraube 100 gehalten ist.

Figur 5 zeigt Lage und Ausführung des Langlochs 118 in unter- brochener Darstellung unter dem durchgezogen dargestellten Schraubenkopf 102.

Figur 6 zeigt den mit dieser erfindungsgemäßen Ausführungs¬ form möglichen Winkeltoleranzausgleich von bis zu +/- 5 Grad.