Mutter (Technik)

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Von oben: Sechskantmutter, Vierkantmutter, Hutmutter, selbstsichernde Mutter, Flügelmutter

Die Mutter (Mehrzahl: Muttern), zur Abgrenzung manchmal auch Schraubenmutter, ist das mit einem Innengewinde versehene Gegenstück einer Schraube oder eines Gewindebolzens. Der Name ist analog zu dem des Gegenstücks, zum sogenannten Schraubenvater oder zur sogenannten Vaterschraube, gebildet.

Mutter und Schraube bilden zusammen eine Schraubverbindung.

Aufbau und Montage[Bearbeiten]

87 kg schwere Schraube und Mutter eines Kraftwerks-Generators.

Die Schraubenmutter ist ein hohler, in der Regel niedriger prismatischer Körper, dessen Innenfläche als Innengewinde ausgebildet ist. Die prismatische Außenkontur dient zur Verbindung mit einem Schraubenschlüssel, mit dem das Drehmoment zum Anziehen der Mutter eingeleitet wird. Am häufigsten sind Sechskantmuttern. Deren Höhe ist etwa die Hälfte der Schlüsselweite. Wegen Korrosion festsitzende Muttern lassen sich oft mit Kriechöl oder durch Erhitzen mittels einer Lötlampe wieder lösen. Im Extremfall muss die Mutter mit einem Mutternsprenger aufgetrennt oder mit einem Trennschleifer zerstört werden.

Material und Herstellung[Bearbeiten]

Neben Stahl kommen in geringerem Maße auch Buntmetalle (Messing, Kupfer), Aluminium und Kunststoffe zum Einsatz. Bei Muttern aus Stahl ist das Ausgangsmaterial heute meist hochlegierter Stahldraht, der in mehreren automatisierten Arbeitsgängen durch Schmieden warm geformt und durch Temperaturbehandlung vergütet wird. Das Gewinde wird nicht geschnitten, sondern überwiegend spanlos geformt.

Varianten[Bearbeiten]

Muttern sind in der Mehrzahl genormte Massenprodukte. Die nicht genormten Varianten sind meistens auch Massenprodukte und ebenfalls aus Katalogen auswählbar.

Die sehr große Zahl verschiedener Ausführungen lässt sich unter

  • geometrischen Gesichtspunkten (primär die vom zu verwendeten Schraubenschlüssel bestimmte Außenkontur),
  • den eventuell integrierten Maßnahmen gegen Selbstlösen,
  • den eventuell vorhandenen zusätzlichen Funktionen und
  • den vorgesehenen speziellen Anwendungen

zusammenfassen.

Viele Ausführungen werden in unterschiedlichen Festigkeitsklassen und in unterschiedlicher Beständigkeit gegen Korrosion und chemische Angriffe angeboten. Muttern einer höheren Festigkeitsklasse und mit höherer Korrosionsbeständigkeit sind teurer als Standardausführungen.

Unterscheidung nach Außenkontur[Bearbeiten]

Von links nach rechts: Geschlitzte Sechskantmutter, Vierkantmutter (oben), Einschlagmutter (unten), Hutmutter, Selbstsichernde Mutter, Kronenmutter

Sechskantmutter[Bearbeiten]

Die Sechskantmutter ist die heute am weitesten verbreitete Form. Früher war das die Vierkantmutter.

Abweichende Mutterhöhe

  • Flache Sechskantmutter (0,5× Durchmesser hoch): ISO 4035, ISO 8675 (mit Feingewinde), früher DIN 439;
  • Hohe Sechskantmutter (1,5× Durchmesser hoch): DIN 6330

Schlüsselweiten und Abmessungen sind in der Liste der Abmessungen metrischer Sechskantmuttern zu finden.

Leichte Abwandlungen der Sechskantmutter sind die Rohrmutter, die Kronenmutter, die Hutmutter, die Bundmutter und die selbstsichernde Mutter.

Vierkantmutter[Bearbeiten]

Vierkantmuttern (siehe Abbildung) wurden früher oft verwendet. Hauptgrund war die einfachere Herstellung von Vierkanten durch manuelles Schmieden und später das abfallfreie Stanzen.

Heute finden sich Vierkantmuttern als Einlegemuttern in Spritzgussteilen, oder sie werden in Gehäuseprofile (Aluminium-Strangpressprofile) eingeschoben, um sie mit Mutter-Gewinde zum Anschrauben anderer Teile zu versehen. Eine Vierkantmutter ist auch das Hauptteil einer Käfigmutter.

Von links nach rechts: Flügelmuttern, Sechskantmutter, Blindnietmutter, Schweißmuttern mit Flansch (zum Buckelschweißen)

Flügelmutter[Bearbeiten]

Flügelmuttern haben eine leicht konische Außenkontur, an die radial zwei flache Erweiterungen – die Flügel – angesetzt sind. Dadurch können sie ohne Werkzeug zwischen Daumen und Zeigefinger (von Hand) angezogen und (meist) auch wieder gelöst werden.

Rändelmutter[Bearbeiten]

Auch Rändelmuttern können ohne Werkzeug angezogen und gelöst werden. Die zylindrische Außenfläche ist gerändelt, wodurch der Kontakt mit den Fingern verbessert wird. Sie wird ebenfalls nur mit den Fingern bewegt. Um die runde Mutter besser halten zu können, ist der Rand außen aufgeraut, so dass man beim Festhalten nicht so leicht rutscht. Es sind aber keine großen Drehmomente möglich, weshalb sie eher in der Feinwerktechnik verwendet wird.

Nutmutter[Bearbeiten]

Bei einer Nutmutter ist die zylindrische Außenkontur mit Nuten versehen. In die Einschnitte wird ein passender Hakenschlüssel eingesetzt, um die Mutter anzuziehen oder zu lösen.

Anwendungen sind Welle-Naben-Verbindungen und die Verbindung eines Wälzlager-Innenrings mit der Welle. Die Nutmutter stellt einen axialen Anschlag zwischen Nabe /Wälzlager-Ring und Welle dar. Sie ist üblicherweise mit Feingewinde versehen.

Kreuzlochmutter[Bearbeiten]

Eine Kreuzlochmutter hat radiale Löcher in ihrer zylindrischen Außenkontur, in die an einem Hakenschlüssel angebrachte Stifte eingreifen können.

  • Norm: DIN 1816

Eine Variante ist eine Mutter mit Löchern in den Stirnseiten einer sonst zylindrischen Mutter.

Unterscheidung nach Maßnahmen gegen Lösen[Bearbeiten]

Zwei Muttern normaler Höhe auf Gewindestange gegeneinander gekontert
Hauptartikel: Schraubensicherung

In der Regel wird ein separates Maschinenelement verwendet, um eine Mutter gegen Lösen zu schützen.

Kontermutter[Bearbeiten]

Mit Kontermutter (auch Gegenmutter) ist nicht eine Bauform, sondern eine mit einer primären Mutter kombinierte zweite Mutter gemeint. Die Besonderheit in der Form besteht höchstens darin, dass als Kontermutter oft eine flache Sechskantmutter verwendet wird. Mutter und Kontermutter werden gegeneinander verdreht, wodurch ein Kraftschluss zwischen ihnen und dem Schraubenteil unter ihnen entsteht. Wenn das Kontern gegen das Lösen der primären Mutter angewendet wird, ist zuerst die flachere, dann die dickere Mutter aufzuschrauben.[1] Dadurch übernimmt die dickere Mutter den wesentlichen Teil der Zugkraft, und die Pressung zwischen den Muttern, die das Lösen verhindern soll, ist größer.

„Kontern“ ist eine der weniger gut wirksamen Maßnahmen gegen Lösen. Ursache ist die geringe elastische Verformung von Mutter und Schraubenschaft, die als „harte Federn“ wirken. Damit ist eine schnelle durch Kriechen, Erschütterung oder Korrosion verursachte Reduktion der Spannkraft möglich. Es muss gewährleistet sein, dass die Kraft zwischen den Muttern deutlich größer als die auf die primäre Mutter wirkende Kraft ist.

Kronenmutter[Bearbeiten]

Kronenmutter mit Splint

Eine Kronenmutter ist eine erweiterte Sechskantmutter, die mit Hilfe eines Splints oder einer Fokkernadel formschlüssig gegen Drehen mit dem Schraubenschaft verbunden werden kann. Im Schaft ist ein entsprechendes Querloch anzubringen. Die Mutter trägt einen radial geschlitzten Ring, eine „Krone“. In einen dieser Schlitze greift der Splint ein.

Selbstsichernde Mutter mit Klemmteil (Kunststoffeinlage)

Selbstsichernde Mutter[Bearbeiten]

Eine selbstsichernde Mutter (auch Stoppmutter genannt) stellt eine Sicherung gegen Lösen her, ohne dass ein weiteres Maschinenelement benötigt wird, und ohne dass der Schraubenschaft bearbeitet werden muss.

Eine selbstsichernde Mutter ist eine Sechskantmutter, die an einer der Stirnflächen ringförmig erweitert ist und in einer inneren Nut einen Ring aus Kunststoff, meist aus Polyamid, enthält. Dieser Ring – laut DIN-Norm Klemmteil genannt – wird beim Durchgang der Schraube plastisch und elastisch verformt. Der elastische Anteil bewirkt eine radial wirkende kraftschlüssige Sicherung gegen Lösen der Mutter. Wegen der nötigen Verformungsarbeit lässt sich eine solche Mutter in der Regel nicht von Hand aufschrauben. Da der Kunststoffring beim Lösen verschleißt und seine Sicherungswirkung verliert, sind diese Muttern Einwegware. Ihre Wiederverwendung war mehrfach Unfallursache.[2]

Da beim Lösen nochmals plastische Verformung stattfindet – der elastische Anteil verkleinert sich – wird empfohlen, selbstsichernde Muttern nicht ein zweites Mal zu verwenden. Für hohe Betriebstemperaturen sind selbstsichernde Muttern mit Kunststoff-Ring nicht geeignet. Es kommen sogenannte Stovermuttern zum Einsatz (Temperaturbereich: −50 bis +300 °C), die leicht unrund verformt sind. Der Kraftschluss entsteht durch die elastische Rückverformung des Muttern-Metalls.

Eine weitere technische Ausführung der selbstsichernden Mutter ist die Ganzstahl-Sicherungsmutter [3]. Hierbei ist in der inneren Nut ein Stahlring als Sicherungselement montiert. Das Sicherungselement wirkt in radialer und axialer Richtung und bewirkt eine gleichmäßige Klemmwirkung auf dem vollen Umfang eines Gewindeganges. Die Ganzstahl-Sicherungsmutter kann mehrfach verwendet werden. Das Losdrehmoment ist nach mehrmaligem Auf- und Abschrauben ausreichend hoch, um ein Losdrehen der Mutter vom Vatergewinde zu vermeiden. Die thermische Belastbarkeit reicht bis zu 1.000°C. Die Ganzstahl-Sicherungsmutter kann als Sechskantmutter, als Sechskantmutter mit Flansch oder auch als Sondermutter ausgeführt sein.

  • Normen: ISO 10511, alt: DIN 985 (niedrige Form); ISO 7040, ISO 10512, alt: DIN 982, DIN 6924 (hohe Form), DIN EN ISO 7042 (Sechskantmutter, Klemmteil Metall, Regelgewinde), alt: DIN 980, DIN EN ISO 10513 (Sechskantmutter, Klemmteil Metall, Feingewinde), alt: DIN 980, DIN EN ISO 1664 (Sechskantmutter mit Flansch, Klemmteil Metall, Regelgewinde), DIN EN ISO 1667 (Sechskantmutter mit Flansch, Klemmteil Metall, Feingewinde), DIN EN ISO 2320 (mechanische und funktionelle Eigenschaften für Sechskantmuttern aus Stahl mit Klemmteil)
Spannmutter mit Vielfachschrauben (SVS)

Spannmutter[Bearbeiten]

Eine Spannmutter ist eine selten gebrauchte, in der Regel sehr große Mutter. Rund um das Gewindeloch sind mehrere Schrauben mit relativ kleinem Durchmesser angebracht, mit der die an die Anlagefläche lose heran gedrehte Mutter befestigt wird. Es ist kein großer Schraubenschlüssel erforderlich, und das Anzugsmoment lässt sich in auf die Schrauben verteilten Schritten erzeugen. Die Schrauben werden gleichmäßig gegen die Anlagefläche drückend angezogen.

Da die relativ vielen und kleinen Schrauben relativ „weiche Federn“ darstellen, lässt sich ein weicher Kraftschluss herstellen, und eine angezogene Spannmutter gilt auch als gut gegen Lösen gesicherte Mutter.

Besondere Mutter-Formen[Bearbeiten]

Mit einer großen Vielzahl besonderer Mutter-Formen werden besondere Funktionen oder Anwendungen ermöglicht. Manche von ihnen sind branchenspezifisch. Einige sind Verbindungen einer Mutter mit einem anderen Bauelement.

Als Beispiel sei hier die Schlitzmutter genannt, die wie eine normale Mutter auf dem Gewinde sitzt, durch einen Schlitz quer über eine der Stirnseiten mit einem Schlitzschraubendreher festgezogen oder gelöst werden kann[4][5].

Muttern für besondere Funktionen[Bearbeiten]

Rohrmutter[Bearbeiten]

Eine Rohrmutter ist eine besonders flache Sechskantmutter mit Rohrgewinde nach DIN 431. Sie kann zum Beispiel auf ein Wasserrohr mit entsprechendem Gewinde geschraubt werden.

Hutmutter[Bearbeiten]

Eine Hutmutter (siehe Abbildung) ist eine mit einem Hut versehene Sechskantmutter, in dem das Innengewinde als Sacklochgewinde endet. Die Mutter ist einseitig geschlossen, und das Schraubenende ist vor Rost und Verschmutzung geschützt. Außerdem verhindert der rundliche Hut die Verletzungsgefahr am Schraubenende.

  • Norm: DIN 1587; niedrige Form: DIN 917

Hutmuttern werden zum Beispiel an Fahrrädern zur Befestigung der Radachsen und als Gegenmutter zur Befestigung von Bowdenzug-Seilen verwendet.

Bundmutter[Bearbeiten]

Eine Bundmutter ist eine normale oder hohe Sechskantmutter, die an einer der beiden Stirnflächen mit einer Scheibe – ähnlich wie mit einer Unterlegscheibe – erweitert ist. Dadurch wird die Schraubkraft auf eine größere Fläche verteilt, was bei weichen Gegen-Materialien wie Aluminium und Kunststoffen von Vorteil ist. Die Kontaktfläche an der Bundmutter kann auch mit einer Sperrverzahnung versehen sein, was zu Formschluss mit dem weichen Gegenstück führt.

  • Norm: DIN 6331

Geteilte Mutter[Bearbeiten]

Eine geteilte Mutter lässt sich von den Seiten her auf einen Gewindebolzen aufbringen. Eine gewöhnliche Mutter, die in zwei oder mehr Teile axial getrennt ist, wird über den Umfang der Schraube zusammengefügt, und ihre Teile werden miteinander verbunden.

Bei der „geteilten Schraubenmutter“ der Marke TwinNut werden zwei äußerlich gleiche Mutternhälften, die sich nur um eine halbe Gewindeganghöhe unterscheiden, von zwei Seiten her zusammen geschoben.[6] Ihre gegenseitige radiale Verbindung ist formschlüssig, nachdem die Mutter angezogen ist.[7] Zusätzliche Verbindungselemente – wie bei älteren geteilten Muttern[8] – sind nicht erforderlich.

Muttern zur Verbindung mit Blechen[Bearbeiten]

Bleche sind in der Regel zu dünn, um in sie ein tragfähiges Gewinde zu schneiden. Man verbindet sie meistens dauerhaft mit speziellen Muttern, zum Beispiel im Karosseriebau. Von der großen Zahl vorhandener Lösungen werden im Folgenden nur einige beschrieben.

Schweißmutter[Bearbeiten]

Schweißmuttern (siehe Abbildung) werden mit dem Blech durch Widerstandsschweißen (Buckelschweißen) verbunden. Die Mutter weist dazu auf der Schweißseite einen Zentrieransatz und mehrere spitze Schweißwarzen auf.

Ein Gegenhalten der Mutter beim Anziehen der Schraube ist nicht notwendig. Schweißmuttern werden deshalb an schwer zugängigen Stellen im Karosseriebau und im Gehäusebau verwendet.

Eine Schweißmutter lässt sich nur schlecht auf vorbehandelte Bauteile (lackiert o. ä.) aufschweißen. Nach dem Aufschweißen muss oft eine Korrosionschutzbehandlung erfolgen.

Setzmutter oder Einpressmutter[Bearbeiten]

Setzmuttern besitzen einen meist gezahnten Kragen, der in ein Loch des Bleches eingepresst wird. Die Schraube wird von der Rückseite aus eingeschraubt. Die im Blech eingegrabene Zahnung des Kragens nimmt das Anzugsdrehmoment auf.[9]

Als Setzmuttern werden auch Blindnietmuttern (siehe Abbildung) bezeichnet. Diese sind eine Alternative zu Schweißmuttern, wenn die Rückseite der Einbaustelle grundsätzlich nicht zugänglich ist (Zaunpfosten, Rohre, Behälter). Siehe auch Blindniet. Sie können auch in vorlackierte oder verzinkte Bleche und ohne Korrosionsschutz-Nachbehandlung eingesetzt werden.

Käfigmutter

Käfigmutter[Bearbeiten]

Hauptartikel: Käfigmutter

Eine Käfigmutter weist eine käfigartige Struktur auf, mittels der sie in ein Loch eines Blechs eingeschnappt und so am Blech festgelegt werden kann.

Die nebenstehende Abbildung zeigt eine Käfigmutter, die zu einem besonderen Montagesystem gehört. Sie ist in der U-Profilstange von der Seite her montierbar, und schnappt in dem quadratischen Loch in der Profil-Seite ein.

Schnappmutter[Bearbeiten]

Eine Schnappmutter, auch Karosserie- oder Blechmutter genannt, ist eine Mutter, die von einem U-förmigen federnden Blechbügel getragen wird. Der Gegenschenkel des Bügels enthält ein Durchgangsloch.[10] Sie kann über den Rand eines Blechs geschoben werden, mit dem sie formschlüssig verbunden ist, wenn die Schraube (Blech- oder Maschinenschraube) zusammen mit dem zu befestigten Teil eingeschraubt ist. Das Blech wird an der betreffenden Stelle vorher durchbohrt.

Muttern zum Verschrauben von Möbeln[Bearbeiten]

Hülsenmuttern mit passenden Schrauben
Quergewindebolzen QD/M6-7,5/13x16,2

Von der großen Zahl vorhandener Lösungen werden im Folgenden nur einige beschrieben.

Hülsenmutter[Bearbeiten]

Eine Hülsenmutter ist ein dünner Hohlzylinder mit Innengewinde und Schraubenkopf. Sie wird in eine durchgehende Bohrung gesteckt und von der Gegenseite mit einer passenden Schraube gekontert. Damit hat die Verbindung auf beiden Seiten einen Schraubenkopf. [11] Hülsenmuttern mit flachem Kopf werden als Buchschrauben verwendet.

Quermutterbolzen[Bearbeiten]

Ein Quermutterbolzen (fälschlich auch Quergewindebolzen) ist ein Bolzen mit einem quer zur Bolzenachse angebrachten Gewindeloch. Mit seiner Hilfe kann eine Platte rechtwinklig an eine andere Platte angeschraubt werden. Er wird in ein Loch gesteckt, das in Normalen-Richtung in eine der beiden Platten gebohrt ist. Das Schraubenloch ist von einer Kante aus bis zu Bolzenloch gebohrt. Durch die andere Platte verläuft die Schraube in Normalen-Richtung. Ein Schlitz in einem Ende des Bolzens dient der Ausrichtung der Querbohrung.

Es existiert kein herstellerübergreifend einheitliches Bezeichnungsschema. Üblicherweise werden benannt: Bolzendurchmesser und -länge, Gewinde und Gewindeposition (Abstand von einem Ende).

Einschlagmutter[Bearbeiten]

Einschlagmutter

Eine mögliche Form einer Einschlagmutter hat zylindrische Form – passend in ein vorgebohrtes Loch – und eine verzahnte Scheibe (ähnlich wie bei einer bestimmten Reißzwecke). Die Zähne dieser Scheibe werden ins Brett geschlagen, sie stützen das Drehmoment ab. Eine andere häufige Form ist auf dem Außenzylinder schwach verzahnt. Auch hier besteht nach dem Einschlagen ein Formschluss gegen Verdrehen.

Mit anderen Bauteilen verbundene Muttern[Bearbeiten]

Die Verbindung einer Mutter mit einem anderen Teil wird oft als Mutter bezeichnet, obwohl die neue Einheit ein weiteres Teil und eine neue Funktion enthält.

Ringmutter[Bearbeiten]

Die Ringmutter ist eine mit einem Ring verbundene Mutter. Der Ring ist auf einer der beiden Stirnseiten der Mutter stehend angeordnet. Zweck einer Ringschraube ist, einen Ring (beziehungsweise eine Öse) mit einer Gewindestange zu verbinden. Durch die Öse wird oft ein Seil oder ein Haken geführt, zum Beispiel bei der Verwendung als sogenannte Kranöse.

Spannschlossmutter[Bearbeiten]

Spannschloss: Hakenschraube mit Rechtsgewinde (links); Augenschraube mit Linksgewinde (rechts)

Eine Spannschlossmutter ist Teil eines Spannschlosses, dessen andere Teile zwei Gewindehaken oder -ösen mit je einem Rechts- und einem Linksgewinde sind. Eine Mutter mit Rechts- und eine mit Linksgewinde bilden die Spannschlossmutter. Sie sind in einigem Abstand auf gleicher Achse liegend miteinander verbunden. Die Verbindung wird mit einem zylindrischen Gehäuse oder einfach mit zwei kurzen Stangen (siehe Abbildung) hergestellt. Durch Drehen der Spannschlossmutter werden die beiden Gewindestangen je nach Drehrichtung zusammengezogen oder voneinander entfernt. Spannschlösser werden oft zum Spannen von Drähten, z. B. bei Gartenzäunen und auf Viehweiden eingesetzt.

  • Norm: DIN 1479

T-Nut-Mutter[Bearbeiten]

Bei einer T-Nut-Mutter ist lediglich in einem T-Nut-Stein (auch „Nutenstein“) ein Gewindeloch angebracht. Ein solcher Stein dient zur Verbindung zwischen Maschinentisch und Werkstück bei einer Werkzeugmaschine. Er befindet sich axial verschiebbar in einer T-Nut des Tisches. Mit ihm wird eine Anschraubstelle mittels entsprechender spezieller Schraube für das Werkstück geschaffen.

Spindelmutter[Bearbeiten]

Eine Spindelmutter, gelegentlich auch Bewegungsmutter genannt, ist ein Bauteil eines Gewindetriebes und damit kein Befestigungselement, sondern ein Teil eines Linearantriebes.

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. H. Ott: Maschinenkonstruktion, Band IIIa, AMIV-Verlag Zürich 1978, Seite 41
  2. Bundesstelle für Flugunfalluntersuchung: Bericht 11 3X046 – Unfall am 8. Mai 2011, Braunschweig, 16. März 2012, abgerufen am 20. Oktober 2013
  3. Ganzstahl-Sicherungsmutter: Produktbeschreibung ([1])
  4. DIN 546
  5. Bild einer Schlitzmutter
  6. TwinNut: Produktbeschtreibung (PDF)
  7. Das Zusammenschieben ist ein Zusammenschwenken auf einer Kreisbahn mit geringer Krümmung. Wenn die Mutter gegen eine Ringfläche angezogen ist, wird das Ausschwenken formschlüssig unterbunden. [2]
  8. Mit Stiften verbundene Mutter aus zwei Teilen (PDF)
  9. Setzmuttern bei Auel Verbindungstechnik GmbH (PDF; 264 kB)
  10. Schnappmuttern bei Auel Verbindungstechnik GmbH (PDF; 482 kB)
  11. Hülsenmutter bei Schrauben-Jäger (PDF; 76 kB)

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Muttern – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien