DE102008053936A1

DE102008053936A1 - Modifizierung von Gewindeprofilen für eine regulierte Steifigkeit

Info

Publication number: DE102008053936A1
Application number: DE102008053936A
Authority: DE
Inventors: David H. Lake Orion Shea; Brian K. Ortonville Bartnick
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2009-06-10
Also published as: CN101424295A; US20090116929A1; US7731466B2

Abstract

Die Gewindeform kann eine regulierte Gewindesteifigkeit bewirken, die Belastungen gleichmäßiger verteilen kann und die weniger empfindlich gegenüber Änderungen einer relativen Steigung sein kann. Die regulierte Steifigkeit des Gewindes kann eine gewünschte, einseitig eingespannte Biegung des Gewindes unter zusammengesetzter Belastung bewirken. Die Gewindeform kann eine übliche Gewindeform an einem Flankendurchmesser und/oder über diesem nutzen, wodurch die Berührungsfläche nahe der einer Normalgewindeform aufrechterhalten wird. Zum Feststellen der Gewindesteigung und zur Qualitätskontrolle können Standardmessgeräte verwendet werden. Die Gewindeform enthält eine sich zwischen der Gewindespitze und dem Gewindegrund erstreckende Flanke. Die Flanke weist einen sich von der Gewindespitze zu dem Gewindegrund hin erstreckenden ersten Teil und den sich von dem ersten Teil zum Gewindegrund hin erstreckenden zweiten Teil auf. Der erste Teil und der zweite Teil erstrecken sich zu dem Gewindegrund hin in unterschiedlichen Ausrichtungen bezüglich des Gewindes.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenlegung betrifft Verbindungselemente mit Gewinde und spezieller ein Gewindemuster zur verbesserten Sicherung der Spannkraft einer Schraubenverbindung.
HINTERGRUND
Die Angaben in diesem Abschnitt liefern nur Hintergrundinformationen, die auf die vorliegende technische Lehre bezogen sind und nicht den Stand der Technik darstellen können.
Verbindungselemente mit Gewinde wie Schraubenbolzen werden genutzt, um Bauteile miteinander zu verbinden. Der Schraubenbolzen kann in Verbindung mit einer Mutter oder einer Bohrung mit Innengewinde in einem der Bauteile verwendet werden, um die Bauteile aneinander festzuhalten. Die Außenfläche des Schraubenbolzens und die Innenfläche der Mutter oder der Bohrung (im Folgenden Bauteil mit Gewinde) enthalten komplementäre Gewinde, die sich axial berühren, wenn der Schraubenbolzen in das Bauteil mit Gewinde eingesetzt und gedreht wird. Zweck des Schraubenbolzens und des Bauteils mit Gewinde ist es, eine axiale Belastung zu erzeugen und während der gesamten Nutzungsdauer der miteinander verbundenen Bauteile zu sichern. Der Schraubenbolzen und das Bauteil mit Gewinde übertragen dadurch eine Spannlast oder Spannkraft auf die Bauteile. Wenn der Schraubenbolzen und das Bauteil mit Gewinde eine axiale Mindestbelastung (Spannkraft) nicht sichern, wird eine hoch belastete Verbindung versagen.
Bei der normalen Bauform einer Schraubenverbindung stehen nominell fehlerlose Innen- und Außengewinde eines Schraubenbolzens und seines Bauteils mit Gewinde axial in Verbindung, wenn der Schraubenbolzen in das Bauteil mit Gewinde eingesetzt und relativ zum Bauteil mit Gewinde gedreht wird. Jedoch ändert eine normale Auslenkung der Außengewinde, wenn Anzugskräfte örtlich aufgebracht werden, die Gewindesteigung, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Belastung führen kann. Diese ungleichmäßige Verteilung beansprucht den Anfang oder den ersten Gewindegang des Schraubenbolzens am stärksten, wenn der Schraubenbolzen festgezogen wird. Diese örtlich begrenzten Änderungen der Schraubenbolzensteigung können zu Spannungskonzentrationen und plastischer Verformung führen, die die Empfindlichkeit gegenüber einer Belastungsabnahme bei Betrieb aufgrund von Fließen und Kriechdehnung erhöhen. Fließen und Kriechdehnung können ausgeprägter sein, wenn eines der Gewinde, wie beispielsweise das Innengewinde, schwächer ist.
Bei hochbeanspruchten Verbindungen wie ein Zylinderkopf oder der Deckel eines Kurbelwellentraglagers besteht das Ziel darin, die Spannung im Schraubenbolzen zu maximieren. Um dies zu erreichen, sind Strategien zum Festziehen von Schraubenbolzen so ausgelegt, um den Schraubenbolzen bis zu einem Punkt festzuziehen, bei dem er sich plastisch verformt. Wenn der Schraubenbolzen für solche starken Spannungshöhen genommen wird, erfährt das Bauteil mit Gewinde sehr hohe Scherbeanspruchungen schließlich bis zu dem Punkt, dass die Gewindegange des Bauteils mit Gewinde fließen oder nachgeben, was in den meisten Fällen mit dem am höchsten belasteten Anfangsgewindegang, wie oben erörtert, beginnt. Wenn die Gewindegänge des Bauteils mit Gewinde nachgeben oder fast nachgeben, sind sie infolge von Betriebsbeanspruchungen empfindlich gegen Kriechdehnung und weiteres Fließen. Fließen und Kriechdehnung tragen beide zum Belastungsverlust und endgültigen Versagen der Verbindung bei. Deshalb ist es zur Verbesserung der Sicherung der Spannkraft einer Verbindung wünschenswert, die Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der relativen Steigung, die zwischen dem Schraubenbolzen und dem Bauteil mit Gewinde auftreten und eine ungleichmäßige Belastungsverteilung verursachen können, zu reduzieren.
Zusätzlich wird die aktuelle Normgewindeform oder das Muster optimiert für Anwendungen, bei denen Stahlschraubenbolzen mit Innengewinden aus Stahl in Eingriff kommen.
Jedoch können aktuelle Anwendungen die Verwendung von Stahlschraubenbolzen in schwächeren Werkstoffen wie beispielsweise Aluminium oder andere Werkstoffe erfordern. Diese unterschiedlichen Werkstoffe besitzen andere Eigenschaften wie unterschiedliche Steifigkeit des Gewindes, die bewirken können, dass die steiferen Gewinde Belastungen auf die weniger steifen Gewinde ungleichmäßig verteilen. Außerdem können die anderen Werkstoffe unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen. Folglich können der Schraubenbolzen und das Bauteil mit Gewinde unterschiedliche Ausdehnungen für die gleiche Temperatur aufweisen. Die unterschiedlichen Ausdehnungen können die relative Steigung von Schraubenbolzen und Bauteil mit Gewinde bei ihrer Zunahme ändern und die Anfangsverteilung von Belastungen verändern sowie eine ungleichmäßige Verteilung der Belastung fördern. Die unterschiedlichen Ausdehnungen können außerdem Spannungskonzentrationen und plastische Verformung verursachen, die die Empfindlichkeit gegenüber Belastungsabnahme bei Betrieb erhöhen können. Ferner kann auch die Lage von Schraubenbolzen und Bauteil mit Gewinde relativ zu einer Wärmequelle ihre Ausdehnung relativ zueinander über die Zeit beeinflussen. Zum Beispiel kann das der Wärmequelle nähere Bauteil eine Temperaturzunahme vor dem anderen Bauteil erfahren, wodurch bewirkt wird, dass sich das erste Bauteil auszudehnen beginnt, bevor sich das zweite Bauteil ausdehnt. Dieser zeitliche Aspekt einer Temperaturänderung kann sich durch Verwendung verschiedener Werkstoffe mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten verschlechtern. Deshalb ist es wünschenswert, die Empfindlichkeit der Belastungsverteilung auf die Änderungen bei den Abmessungen des Schraubenbolzens und des Bauteils mit Gewinde zu reduzieren.
Folglich wäre es wünschenswert, eine neue Gewindeform oder Muster zu entwickeln, die sich den oben erwähnten Wünschen und Interessen zuwenden. Außerdem wäre es bei einigen Anwendungen wünschenswert, wenn die neue Gewindeform in der Lage wäre, die axiale Steifigkeit des Kerns (Kerndurchmesser) des Schraubenbolzens im Wesentlichen beizubehalten, um dadurch eine erhöhte Schwankung der relativen Steigung während einer Montage zu vermeiden. Ferner wäre es wünschenswert, wenn die neue Gewindeform eine ausreichende Berührungsfläche zwischen Innengewinde und Außengewinde erhalten könnte, um eine Nachgiebigkeit durch Druck auf die Flanken (auch als Seiten bekannt) der schwächeren Gewindegänge zu verhindern. Es wäre zusätzlich vorteilhaft, die Fähigkeit zur Herstellung einer solchen Gewindeform mit normalen Herstellungsverfahren wie beispielsweise normales Gewindewalzen zu erhalten. Es wäre außerdem wünschenswert, wenn die Gewindeform die Fähigkeit beibehalten würde, die Gewindeform durch bestehende Lehren zur Qualitätskontrolle zu messen, ohne eine Erhöhung von Kosten zur Herstellung neuer Lehren für die neue Gewindeform zu verursachen. Es wäre des Weiteren vorteilhaft, wenn die neue Gewindeform in Verbindung mit einer bestehenden typischen Gewindeform im Stand der Technik ver wendet werden könnte, um dadurch das Nachrüsten mit der neuen Gewindeform zu erleichtern.
ZUSAMMENFASSUNG
Um sich diesen Wünschen zuzuwenden, haben die Erfinder einen neuen Lösungsweg zur Schraubenkonstruktion entwickelt, indem Abweichungen von den typischen 60°-Gewindeformen, die im Allgemeinen im Gebrauch sind, verwendet werden. Dieser Lösungsweg hebt die normale Verbindung der Steifigkeit zwischen Schraubenbolzen und Gewinde, die einer festen Schraubenkonstruktion mit 60°-Gewindeform eigen ist, auf. Die neue Gewindeform kann die Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der relativen Steigung, die zwischen einem Schraubenbolzen und dem Bauteil mit Gewinde auftreten und eine ungleichmäßige Belastungsverteilung verursachen, reduzieren. Die Gewindeform kann eine regulierte Steifigkeit des Gewindes bewirken, die Belastungen gleichmäßiger verteilen kann und weniger empfindlich gegenüber Änderungen der relativen Steigung sein kann. Die Gewindeform ist insbesondere für Anwendungen von Schraubenbolzen und Bauteilen mit Gewinde unterschiedlicher Werkstoffe wie beispielsweise ein Stahlschraubenbolzen und ein Bauteil mit Gewinde aus Aluminium anwendbar. Die Gewindeform kann die Steifigkeit des Gewindes gegenüber der einer Normgewindeform verringern und kann verwendet werden, um Belastungen gleichmäßiger in die weicheren Gewindegänge zu verteilen.
Bei einigen Anwendungen kann die verbesserte Gewindeform die Kernsteifigkeit im Wesentlichen erhalten, indem der Kerndurchmesser im Wesentlichen beibehalten wird, was eine erhöhte Änderung der relativen Steigung während einer Montage vermeiden kann. Bei anderen Anwendungen kann die Kernsteifigkeit verringert werden, während dennoch eine Reduzierung der Biegesteifigkeit der Gewindegänge der Gewindeform in Abhängigkeit von der Belastung in einer bestimmten Anwendung erreicht wird.
Die regulierte Steifigkeit des Gewindes in der neuen Gewindeform kann eine gewünschte einseitig eingespannte Biegung des Gewindes unter zusammengesetzten Belastungen bewirken. Die Gewindeform kann eine übliche Gewindeform an und/oder über dem Flankendurchmesser nutzen, wodurch die Berührungsfläche nahe an der einer Normgewindeform gehalten wird. Die leichte Änderung gegenüber der Berührungsfläche und der Berührungsstelle kann eine Biegung der Gewindeform dadurch vorteilhaft unterstützen, dass die Belastung weiter weg von dem Gewindegrund des Gewindes aufgebracht wird. Die Gewindeform kann gewünschte Radien des Gewindegrundes erhalten, wodurch eine gewünschte Dauerfestigkeit erreicht wird. Die Gewindeform kann in der Lage sein, Standardmessung zur Ermittlung des Gewindeflankendurchmessers und für Zwecke der Qualitätskontrolle zu nutzen. Die neue Gewindeform kann mit vorhandenen typischen Gewindeformen im Stand der Technik zusammenpassen, wodurch das Nachtrüsten mit der neuen Gewindeform erleichtert wird.
Eine Gewindeform entsprechend der vorliegenden technischen Lehre umfasst einen sich schraubenförmig erstreckenden Gewindegang, eine Gewindespitze, einen Gewindegrund und eine sich zwischen der Gewindespitze und dem Gewindegrund erstreckende Flanke. Die Flanke besitzt einen ersten Teil, der sich von der Gewindespitze zu dem Gewindegrund hin erstreckt, und einen zweiten Teil, der sich von dem ersten Teil zu dem Gewindegrund hin erstreckt. Der erste und der zweite Teil erstrecken sich zu dem Gewindegrund hin in unterschiedlichen Ausrichtungen relativ zu dem Gewinde. Die Gewindeform kann sich an einem Schraubenbolzen befinden, der sich durch eine erste Öffnung in einem ersten Bauteil und zumindest teilweise in eine zweite Öffnung in einem zweiten Bauteil hinein erstreckt. Der Schraubenbolzen kann das erste und das zweite Bauteil in axialer Richtung belasten und das erste und zweite Bauteil aneinander halten.
Weitere Bereiche der Verwendungsmöglichkeit erschließen sich aus der hier gelieferten Beschreibung. Es soll verständlich werden, dass Beschreibung und spezifische Beispiele nur für Darstellungszwecke beabsichtigt sind und den Umfang der vorliegenden technischen Lehre in keiner Weise einschränken sollen.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen sind nur für Darstellungszwecke und sollen den Umfang der vorliegenden technischen Lehre in keiner Weise einschränken.
1 ist die Seitenansicht eines Schraubenbolzens, der eine Gewindeform nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden technischen Lehre aufweist;
2 ist eine vergrößerte aufgebrochene Schnittansicht des Schraubenbolzens von 1 entlang der Linie 2-2;
3 ist eine Ansicht von 2 mit einer überlagerten Normgewindeform von 10 im Stand der Technik;
4 ist eine vergrößerte aufgebrochene Schnittansicht ähnlich der von 3, die eine zweite Ausführungsform einer Gewindeform entsprechend der vorliegenden technischen Lehre mit ei ner überlagerten Normgewindeform von 10 im Stand der Technik zeigt;
5 ist eine vergrößerte aufgebrochene Schnittansicht ähnlich der von 2, die eine dritte Ausführungsform einer Gewindeform entsprechend der vorliegenden technischen Lehre zeigt;
6 ist eine vergrößerte aufgebrochene Schnittansicht ähnlich der von 2, die eine vierte Ausführungsform einer Gewindeform entsprechend der vorliegenden technischen Lehre zeigt;
7 ist eine vergrößerte aufgebrochene Schnittansicht ähnlich der von 2, die eine fünfte Ausführungsform einer Gewindeform entsprechend der vorliegenden technischen Lehre zeigt;
8 ist die schematische Darstellung eines Motorblocks, die die Verwendung eines Verbindungselements mit einer Gewindeform entsprechend der vorliegenden technischen Lehre zeigt, das zum Festhalten eines Zylinderkopfes daran verwendet wird, und die außerdem die Verwendung eines Verbindungselements mit einer Gewindeform entsprechend der vorliegenden technischen Lehre zeigt, das einen Lagerdeckel für eine Kurbelwelle sichert;
9 ist eine vergrößerte aufgebrochene Teilschnittansicht eines Teils des Motors von 8 innerhalb des Kreises 9-9; und
10 ist eine vergrößerte aufgebrochene Schnittansicht ähnlich der in 2 gezeigten, die einen Teil einer typischen Gewindeform im Stand der Technik darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und nicht dazu beabsichtigt, die vorliegende Offenlegung, Anwendung oder Verwendungen einzuschränken. Es soll verständlich werden, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszahlen durchweg gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale (z. B. 22, 122, 222, usw.) angeben.
Ein Schraubenbolzen 20 mit einer Gewindeform oder Gewindemuster 22 nach der vorliegenden technischen Lehre ist in 1 dargestellt. Der Schraubenbolzen 20 umfasst einen Kopf 24 und einen Schaft 26 zwischen Kopf 24 und Gewindeform 22. Es ist jedoch zu verstehen, dass sich die Gewindeform 22 völlig bis zum Kopf 24 erstrecken kann.
Mit Bezug jetzt auf 2 ist eine vergrößerte, aufgebrochene Schnittansicht eines Teils der Gewindeform 22 von 1 gezeigt. Die Gewindeform 22 umfasst ein Gewinde 28, das sich entlang des Schraubenbolzens 20 schraubenförmig erstreckt. Das Gewinde 28 enthält eine Gewindespitze 30 und einen Gewindegrund 32. Die Gewindespitze 30 definiert den Außendurchmesser d des Schraubenbolzens 20, während der Gewindegrund 32 den Kerndurchmesser d₃ des Schraubenbolzens 20 definiert. Das Gewinde 28 enthält ein Paar von Flanken (oder Seiten) 34, die sich von der Gewindespitze 30 zu angrenzenden Gewindegründen 32 erstrecken. Der Flankendurchmesser d₂ der Gewindeform 22 ist durch die Linie 36 dargestellt. Der Flankendurchmesser d₂ ist als der Durchmesser eines gedachten Zylinders definiert, dessen Fläche durch die Gewindegänge an solchen Punkten verlaufen würde, um sie der Breite der Gewindegänge und der Breite der durch die Fläche des Zylinders geschnittenen Zwischenräume gleichzumachen. Die Flanken 34 enthalten jeweils einen ersten Teil 38 und einen zweiten Teil 40. In der Gewindeform 22 besitzen die Teile 38, 40 von angrenzenden gegenüber liegenden Flanken 34 jeweils einen eingeschlossenen Winkel α, die voneinander abweichen. Speziell weisen die ersten Teile 38 von angrenzenden Flanken 34 einen ersten eingeschlossenen Winkel α₁ mit einem ersten Wert auf, während die zweiten Teile 40 von angrenzenden Flanken 34 einen zweiten eingeschlossenen Winkel α₂ mit einem anderen, kleineren Wert aufweisen. Zum Beispiel kann der Winkel α₁ 60° sein, während der Winkel α₂ 50° sein kann. Jede Flanke 34 kann einen Übergangspunkt 42 aufweisen, an dem die Flanke 34 zwischen dem ersten Teil 38 und dem zweiten Teil 40 übergeht. In dem dargestellten Beispiel befindet sich der Übergangspunkt 42 an einem Durchmesser, der kleiner als der Flankendurchmesser 36 (unter der Flankendurchmesserlinie 36 in der in 2 gezeigten Orientierung). Der Übergang des zweiten Teils 40 zum Gewindegrund 32 kann mit einem Krümmungsradius r₁ abgerundet sein. Die ersten und zweiten Teile 38, 40 können die Gesamtheit der Flanke 34 bilden.
Mit Bezug jetzt auf 10 ist eine vergrößerte aufgebrochene Schnittansicht einer normalen Gewindeform 60 im Stand der Technik gezeigt. Die Gewindeform 60 enthält einen Gewindegang 62, der sich schraubenförmig erstreckt. Der Gewindegang 62 umfasst eine Gewindespitze 64, einen Gewindegrund 66 und ein Paar Flanken oder Seiten 68, die sich von der Gewindespitze 64 zu angrenzenden Gewindegründen 66 erstrecken. In der Gewindeform 60 im Stand der Technik besitzt die Flanke 68 einen eingeschlossenen Winkel β, der von der Gewindespitze 64 zum Gewindegrund 66 im Wesentlichen konstant ist. Typischerweise ist der Winkel β 60°. Die Flanken 68 besitzen keinen Übergang, bei dem der eingeschlossene Winkel β verändert ist, da sich die Flanke 68 von der Gewindespitze 64 zum Gewindegrund 66 erstreckt. Das Gewinde 62 weist einen durch die Linie 70 dargestellten Flankendurchmesser auf. Die Gewindeform 60 ist als eine Außengewindeform wie diejenige gezeigt, die auf einem Schraubenbolzen oder einem Zapfen (nicht dargestellt) verwendet werden würde.
Bei den typischen Normgewindeformen findet die Berührung des Außengewindes und Innengewindes entlang der Flanken 68 der zwei Gewinde zwischen den Gewindespitzen und den Gewindegründen statt. Die radiale Eingriffstiefe erstreckt sich jedoch nicht direkt zwischen den Gewindespitzen und Gewindegründen. Vielmehr tritt überwiegende Berührung entlang der Flanken 68 außerhalb des Flankendurchmessers 70 auf (über dem Flankendurchmesser 70 in der in 10 dargestellten Ausrichtung). Es soll deutlich werden, dass der Übergang von den Flanken 68 zum Gewindegrund 66 bei der Gewindeform 60 im Stand der Technik aufgrund von technischen Daten, Herstellungsverfahren und/oder Werkzeugverschleiß etwas abgerundet sein kann.
Mit Bezug jetzt auf 3 ist eine Überlagerung der Gewindeform 60 im Stand der Technik auf eine Gewindeform 22 gezeigt. Die Gewindeform 60 im Stand der Technik ist durch die Strichlinie in 3 dargestellt. Wie gezeigt wird, ist die Gewindespitze 64 der Gewindeform 60 im Stand der Technik im Wesentlichen die gleiche wie die Gewindespitze 30 der Gewindeform 22. Der Gewindegrund 66 der Gewindeform 60 ist im Wesentlichen mit dem Gewindegrund 32 der Gewindeform 22 ausgerichtet. Außerdem sind die Flanken 68 der Gewindeform 60 im Wesentlichen die gleichen wie die ersten Teile 38 der Flanken 34 der Gewindeform 22. Der zweite Teil 40 der Flanken 34 der Gewindeform 60 fluchtet jedoch wegen der Änderung des eingeschlossenen Winkels nicht mit den Flanken 68 der Gewindeform 60. Der Zwischenraum 74 zwischen den Flanken 68 der Gewindeform 60 und dem zweiten Teil 40 der Flanke 34 der Gewindeform 22 stellt das aus der Normgewindeform 60 im Stand der Technik zur Bildung der Gewindeform 22 entfernte Material dar. Der Zwischenraum 34 kann innerhalb des Flankendurchmessers 36, 70 auftreten (in der in 3 dargestellten Ausrichtung unten). So ist die Gewindeform 22 im Wesentlichen der Gewindeform 60 über dem Flankendurchmesser 36 ähnlich, während der untere Flankendurchmesser 36 im Wesentlichen unterschiedlich zu den Flanken 34 ist, was ihren eingeschlossenen Winkel α₂ an dem Übergangspunkt 42 ändert. Wenn die Gewindeform 22 hergestellt wird, kann außerdem der Übergang zwischen Flanke 34 und Gewindegrund 32 einen Krümmungsradius r₁ aufweisen, der größer als der der Gewindeform 60 ist (die keinen Krümmungsradius oder einen kleinen Krümmungsradius aufgrund von Werkzeugverschleiß aufweisen kann).
Indem die Differenzen zwischen Gewindeform 22 und Normgewindeform 60 im Stand der Technik auf Änderungen beschränkt werden, die innerhalb des Flankendurchmessers 36 auftreten, können erwünschte Aspekte der Normgewindeform beibehalten werden. Zum Beispiel können die zum Messen von Normgewindeformen 60 im Stand der Technik ausgelegten Lehren zum Messen der Gewindeform 22 deswegen verwendet werden, weil die Lehren mit Teilen der Gewindeform 22 außerhalb des Flankendurchmessers 36 in Eingriff kommen und diese messen. Außerdem findet, wie oben erwähnt, ein größerer Eingriff statt zwischen dem Gewinde 62 der Normgewindeform 60 am Flankendurchmesser 70 und/oder außerhalb davon. Folglich kann die Gewindeform 22 einen größeren Eingriff zwischen ihren Flanken 34 des Gewindes 28 mit den Flanken einer normalen Innengewindeform realisieren. Es soll deutlich werden, dass die zweiten Teile 40 der Flanken 34 der Gewindeform 22 wegen der Änderung des eingeschlossenen Winkels α₂ nicht mit den Flanken der Normgewindeform in Eingriff kommen können. Folglich kann die Berührung zwischen den Flanken 34 der Gewindeform 22 mit den Flanken einer Normgewindeform auf den ersten Teil 38 beschränkt sein.
Indem die Lage des Übergangspunktes 42 eingestellt wird, können Größe und Lage der Berührung zwischen Gewinde 28 der Gewindeform 22 und dem Gewinde einer Normgewindeform erhalten werden. Folglich kann die Berührungsfläche nahe der einer Normgewindeform gehalten werden. Zusätzlich kann die leichte Änderung von Bereich und Lage der Berührung die Biegung von Gewindegängen 28 der Gewindeform 22 während einer Anfangsbelastung dadurch vorteilhaft erleichtern, dass die gesamte Belastung weiter weg vom Gewindegrund 32 des Gewindes 28 aufgebracht wird.
Die Materialentfernung aus der Gewindeform 22 unter dem Übergangspunkt 42 kann die Steifigkeit des Gewindes 28 der Gewindeform 22 in ihrem einseitig eingespannten Biegezustand unter zusammengesetzter Belastung vorteilhaft reduzieren. Die reduzierte Steifigkeit des Gewindes 28 der Gewindeform 22 kann Belastungen gleichmäßiger verteilen und ist gegenüber Änderungen der relativen Steigung weniger empfindlich. Das heißt, wenn die verschiedenen Werkstoffe mit Gewinde (die in Eingriff gebrachten Außen- und Innengewinde) sich krümmen, nachgeben und/oder kriechen, kann die zusätzliche Biegsamkeit von Gewindegängen 28 der Gewindeform 22 diese Änderung der relativen Steigung aufnehmen, während eine gleichmäßiger verteilte Belastung zwischen den in Eingriff gebrachten Gewindeformen aufrechterhalten wird. Wenn für die voneinander abweichenden Gewindeformen Werkstoffe mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungseigenschaften verwendet werden, kann außerdem die Fähigkeit eines Gewindes 28 der Gewindeform 22, biegsamer (weniger steif) als das einer Normgewindeform zu sein, die unterschiedlichen Wärmeausdehnungseigenschaften aufnehmen und eine gleichmäßigere Verteilung der Belastung zwischen den in Eingriff gebrachten Gewindeformen aufrechterhalten. So können die Änderungen der relativen Steigung der in Eingriff gebrachten Gewindeformen durch das elastischere Gewinde 28 der Gewindeform 22 leichter aufgenommen werden als zwischen Normge windeformen im Stand der Technik, die steifere Eigenschaften für den gleichen Werkstoff aufweisen.
Zusätzlich kann die Gewindeform 22 auch die Kernsteifigkeit des Schraubenbolzens 20 erhalten, indem die Abmessungen des Kerndurchmessers beibehalten werden. Folglich kann die Erhaltung der axialen Steifigkeit eine erhöhte Schwankung der relativen Steigung während der Montage vermeiden. Der Radius des Übergangs vom zweiten Teil 40 der Flanke 34 zum Gewindegrund 32 kann gewählt werden, um die ermüdungsbedingte Lebensdauer der Gewindeform 22 zur Verwendung in hochbeanspruchten Anwendungen zu erhalten.
So kann ein Schraubenbolzen 20 mit einer Gewindeform 22 entsprechend der vorliegenden technischen Lehre eine verbesserte Leistungsfähigkeit der Verbindung bewirken. Folglich können hochbeanspruchte Verbindungen eine geringe Abnahme der Spannkraft aufweisen, wenn ein Schraubenbolzen mit einer Gewindeform 22 gemäß der vorliegenden technischen Lehre verwendet wird. Die Gewindeform 22 kann im Wesentlichen die gesamte axiale Steifigkeit des Schraubenbolzens 20 erhalten, während die örtliche Aufnahme einer falschen Anpassung der Steigung dadurch ermöglicht wird, dass sich das Gewinde 28 der Gewindeform 22 aufgrund seiner reduzierten Steifigkeit biegt. Diese reduzierte Steifigkeit kann das Streck-, Kriech- und Ermüdungsverhalten in hochbeanspruchten Verbindungen steigern. Folglich ist die Gewindeform 22 nachgiebiger, womit örtliche falsche Anpassungen der Steigung aufgrund der Herstellung der Gewinde, der Montage der Gewinde und der thermischen Belastungen bei Betrieb und Schwankungen der auf die Gewinde aufgebrachten Belastung aufgenommen werden können.
Alternativ dazu kann gemäß 4 eine zweite Ausführungsform der Gewindeform entsprechend der vorliegenden technischen Lehre eine reduzierte Kernsteifigkeit besitzen, indem die Abmessungen des Kerndurchmessers verringert werden. In 4 ist die Überlagerung einer Gewindeform 60 im Stand der Technik auf eine modifizierte Gewindeform 422 gezeigt. Wieder wird die Gewindeform 60 im Stand der Technik durch die Strichlinie in 4 dargestellt. Wie gezeigt wird, ist die Gewindespitze 64 der Gewindeform 60 im Stand der Technik im Wesentlichen die gleiche wie die Gewindespitze 430 der Gewindeform 422. Der Gewindegrund 66 der Gewindeform 60 ist jedoch nicht mit dem Gewindegrund 432 der Gewindeform 422 ausgerichtet. Vielmehr sind der Gewindegrund 432 und der zugeordnete Kerndurchmesser d₃ wesentlich reduziert (in der in 1 dargestellten Ansicht unten) im Verhältnis zu dem Gewindegrund 66 und dem zugeordneten Kerndurchmesser d_{3 Norm} der Gewindeform 60. Die Flanken 68 der Gewindeform 60 sind noch im Wesentlichen die gleichen wie die ersten Teile 438 der Flanken 434 der Gewindeform 422. Der zweite Teil 440 der Flanken 434 der Gewindeform 422 fluchtet wegen der Änderung des eingeschlossenen Winkels am Übergangspunkt 442 wiederum nicht mit den Flanken 68 der Gewindeform 60. Die vergrößerte Tiefe des Gewindegangs 432 und die Änderung des eingeschlossenen Winkels ergeben den Zwischenraum 474 zwischen den Flanken 68 der Gewindeform 60, wobei der zweite Teil 440 der Flanke 434 der Gewindeform 422 größer ist als der in 3 gezeigte. Somit ist die Gewindeform 422 wieder im Wesentlichen der Gewindeform 60 über der Linie 436 des Flankendurchmessers ähnlich, während sie unter der Linie 436 des Flankendurchmessers im Wesentlichen unterschiedlich ist zu den Flanken 434, die ihren eingeschlossenen Winkel α 402 am Übergangspunkt 442 ändern.
Der tiefere Gewindegrund 432 der Gewindeform 422 kann in Verbindung mit dem Entfernen von Material aus der Gewindeform 422 unterhalb des Übergangspunktes 442 die Steifigkeit des Gewindes 428 der Gewindeform 422 in ihrem einseitig eingespannten Biegezustand unter zusammengesetzter Belastung vorteilhaft reduzieren. Der tiefere Gewindegrund 432 reduziert die Kernsteifigkeit eines Schraubenbolzens mit der Gewindeform 422, indem die Abmessungen des Kerndurchmessers d₃ reduziert werden. Der kleiner gewordene Kerndurchmesser kann ein besseres Belastungsabnahmeverhalten trotz Verringerung der Kernsteifigkeit bewirken. Der Grad, bis zu dem die Kernsteifigkeit eines Schraubenbolzens mit der Gewindeform 422 erhalten oder verringert wird, kann von den Erfordernissen einer bestimmten Verbindung abhängig sein, in der die Gewindeform 422 verwendet werden soll. Folglich lässt die Gewindeform 422 die Möglichkeit zu, den Gewindegrund 432 (Kerndurchmesser d₃) im Verhältnis zu dem Flankendurchmesser d₂ unabhängig voneinander einzustellen. Diese unabhängige Möglichkeit ermöglicht es, einen Kompromiss zwischen dem Vorteil eines großen Kerndurchmessers und dem eines kleineren Kerndurchmessers zu machen. Ein kleinerer Kerndurchmesser kann beim Festziehen eine höhere Anfangsbelastung in dem ersten Gewindegang aufweisen, wird jedoch von Gewindegang zu Gewindegang nachgiebiger sein. Folglich wird der kleinere Kerndurchmesser gegenüber Änderungen der thermischen Beanspruchungen weniger empfindlich sein, wenn die zueinander passenden Gewinde verschiedene sind oder sich wegen ihrer Nähe zu einer Wärmequelle mit unterschiedlichen Verhältnissen ausdehnen. Demgemäß kann die Gewindeform 422 die Kernsteifigkeit eines Schraubenbolzens dadurch verringern, dass die Abmessungen des Kerndurchmessers reduziert werden.
Mit Bezug jetzt auf 5 ist eine dritte Ausführungsform einer Gewindeform 122 nach der vorliegenden technischen Lehre gezeigt. Die Gewindeform 122 umfasst einen Gewindegang 128 mit einer Gewindespitze 130, einem Gewindegrund 132 und einem Paar sich dazwischen erstreckender Flanken 134. Die Gewindespitze 130 stellt außerdem den Außendurchmesser d der Gewindeform 122 dar, während der Gewindegrund 132 den Kerndurchmesser d₃ der Gewindeform 122 darstellt. Der Flankendurchmesser d₂ der Gewindeform 122 wird durch die Linie 136 dargestellt. Die Flanke 134 enthält erste und zweite Teile 138, 140, die abweichende eingeschlossene Winkel α₁₀₁, α₁₀₂ aufweisen, die sich am Übergangspunkt 142 ändern. Der eingeschlossene Winkel α₁₀₁ ist größer als der eingeschlossene Winkel α₁₀₂. Zum Beispiel kann in 5 der eingeschlossene Winkel α₁₀₁ 60° betragen, während der eingeschlossene Winkel α₁₀₂ 25° sein kann. Der Übergangspunkt 142 kann innerhalb des Flankendurchmessers 136 (in der in 5 dargestellten Orientierung unten) liegen. Außerdem kann der Übergangsradius vom zweiten Teil 140 der Flanke 134 zum Gewindegrund 132 einen Wert r₁₀₁ aufweisen, der größer als r₁ der Gewindeform 22 ist. Der Krümmungsradius r₁₀₁ kann ausgewählt werden, um eine gewünschte Ermüdungsbeständigkeit für einen Schraubenbolzen zu erzielen, der eine Gewindeform 122 enthält. Folglich kann die Gewindeform 122 die gleichen oder ähnliche Vorteile wie die oben mit Bezug auf die Gewindeform 22 beschriebenen dadurch besitzen, dass die Flanken 134 erste und zweite Teile 138, 140 mit abweichenden, eingeschlossenen Winkeln α₁₀₁, α₁₀₂ umfassen, so dass die Steifigkeit des Gewindes 128 gegenüber einem Gewinde mit einer Normgewindeform verringert werden kann.
Mit Bezug jetzt auf 6 ist eine vierte Ausführungsform der Gewindeform 222 nach der vorliegenden technischen Lehre gezeigt. Die Gewindeform 222 ist der Gewindeform 22 ähnlich und besitzt einen Gewindegang 228 mit einer Gewindespitze 230, einem Gewindegrund 232 und einem Paar sich dazwischen erstreckender Flanken 234. Die Gewindespitze 230 stellt ferner den Außendurchmesser d der Gewindeform 222 dar, während der Gewindegrund 232 den Kerndurchmesser d₃ der Gewindeform 222 darstellt. Der Flankendurchmesser d₂ der Gewindeform 222 wird durch die Linie 236 dargestellt. Wiederum umfasst die Flanke 234 einen ersten Teil 238 und einen zweiten Teil 240, deren relative Formen sich am Übergangspunkt 242 ändern. Der zweite Teil 240 in der Gewindeform 222 im axialen Querschnitt erstreckt sich nicht geradlinig, wie es in den Gewindeformen 22 und 122 ausgeführt ist. Vielmehr ist der zweite Teil 240 im axialen Querschnitt eine gekrümmte Fläche mit einem Krümmungsradius r₂₀₂, der außerdem zu dem Gewinde 228 führt, das eine geringere Steifigkeit aufweist als ein Gewinde, das aus einer Normgewindeform 60 im Stand der Technik gebildet ist. Wiederum kann sich der Übergangspunkt 242 innerhalb des Flankendurchmessers 236 (unten in der in 6 dargestellten Orientierung) befinden. Der zweite Teil 240 kann in den Gewindegrund 232 übergehen, so dass der Übergang einen Krümmungsradius r₂₀₁ aufweist. Es soll jedoch deutlich werden, dass der Übergang des zweiten Teils 240 in den Gewindegrund 232 einen anderen Krümmungsradius r₂₀₁ aufweisen kann, der größer oder kleiner als der Krümmungsradius r₂₀₂ ist. Die Gewindeform 222 bewirkt einige der oben mit Bezug auf die Gewindeform 22 erörterten, gleichen und/oder ähnlichen Vorteile dadurch, dass der zweite Teil 240 die Ausrichtung relativ zum ersten Teil 238 ändert, wodurch das Gewinde 228 mit einer regulierten Steifigkeit versehen wird, die geringer ist als die des Gewindes 62 einer Normgewindeform 60. Bedingt durch die größere Biegsamkeit des Gewindes 228 wird eine nachgiebigere Gewindeform 222 mit den oben erörterten Vorteilen erzielt.
Mit Bezug jetzt auf 7 ist eine fünfte Ausführungsform der Gewindeform 322 nach der vorliegenden technischen Lehre gezeigt. Die Gewindeform 322 ist der Gewindeform 22 ähnlich und besitzt einen Gewindegang 328 mit einer Gewindespitze 330, einem Gewindegrund 332 und einem Paar sich dazwischen erstreckender Flanken 334. Die Gewindespitze 330 stellt ferner den Außendurchmesser d der Gewindeform 322 dar, während der Gewindegrund 332 den Kerndurchmesser d₃ der Gewindeform 322 darstellt. Der Flankendurchmesser d₂ der Gewindeform 322 ist durch die Linie 336 dargestellt. Wiederum umfasst jede Flanke 334 einen ersten Teil 338 und einen zweiten Teil 340, deren relative Formen sich am Übergangspunkt 342 ändern. In der Gewindeform 322 sind jedoch die ersten Teile der sich von derselben Gewindespitze 330 erstreckenden Flanken 334 nicht symmetrisch, weil sie sich zu den benachbarten Gewindegründen 332 hin erstrecken. Vielmehr erstreckt sich der erste Teil 338a der ersten Flanke 334a von der Gewindespitze 330 zum Gewindegrund 332 im Flankenwinkel γ₁ eines ersten Wertes, während sich der erste Teil 338b der zweiten Flanke 334b von derselben Gewindespitze 330 zu einem benachbarten Gewindegrund 332 unter einem Flankenwinkel γ₁ mit einem von dem ersten Wert verschiedenen, zweiten Wert erstreckt. Folglich sind die ersten Teile 338a, 338b asymmetrisch im Verhältnis zu einer radialen Linie 396, die sich senkrecht zu dem Flankendurchmesser 336 durch den Mittelpunkt der gleichen Gewindespitze 330 erstreckt. Der Flankenwinkel γ ist definiert als der Winkel zwischen der Flanke und der radialen Linie, die sich senkrecht zum Flankendurchmesser durch den Mittelpunkt der zugeordneten Gewindespitze erstreckt. So wäre der Flankenwinkel im Fall symmetrischer Gewindegänge der gleiche wie ein halber eingeschlossener Winkel. Die Flankenwinkel γ₁, γ₂ können verschiedene Werte aufweisen. Zum Beispiel kann über ein nicht einschränkendes Beispiel der Flankenwinkel γ₁ 30° sein, während der Flankenwinkel γ₂ 20° sein kann.
Im Gegensatz zur asymmetrischen Beschaffenheit der ersten Teile 338a, 338b können die zweiten Teile 340 der Flanken 334 symmetrisch sein und sich vom Übergangspunkt 342 zum Gewindegrund 332 mit einem einge schlossenen Winkel α₃₀₂ erstrecken. Der eingeschlossene Winkel α₃₀₂ kann eine Reihe von Werten aufweisen. Zum Beispiel kann über ein nicht einschränkendes Beispiel der eingeschlossene Winkel α₃₀₂ 50° sein. In einigen Ausführungsformen können die zweiten Teile 340 der Flanken 334 asymmetrisch sein.
Der Übergangspunkt 342 kann sich innerhalb (in der in 7 dargestellten Ansicht unten) des Flankendurchmessers 336 befinden. Der zweite Teil 340 kann in den Gewindegrund 332 übergehen, so dass der Übergang einen Krümmungsradius r₃₀₁ aufweist. Die Gewindeform 322 bewirkt einige der gleichen und/oder ähnlichen, oben mit Bezug auf die Gewindeform 22 erörterten Vorteile dadurch, dass der zweite Teil 340 die Ausrichtung relativ zum ersten Teil 338 ändert, wodurch ein Gewinde 328 mit einer regulierten Steifigkeit zur Verfügung gestellt wird, die geringer sein kann als die des Gewindes 62 einer Normgewindeform 60. Zusätzlich lassen die asymmetrischen Merkmale der ersten Teile 338a, 338b der Flanken 334a, 334b eine Schwächung der Biegesteifigkeit des Gewindes 328 zu, ohne die Kernsteifigkeit eines Schraubenbolzens mit der darauf befindlichen Gewindeform 322 zu ändern und können eine weitere Regulierung und Verringerung der Steifigkeit bewirken. Bedingt durch die größere Biegsamkeit des Gewindes 328 kann eine nachgiebigere Gewindeform 322 erzielt werden.
Die Gewindeformen 22, 122, 222, 322, 422 entsprechend der vorliegenden technischen Lehre können in einer Anzahl von Anwendungen genutzt werden. Diese Gewindeformen sind besonders auf hochbeanspruchte Verbindungen anwendbar. Zum Beispiel kann gemäß 8 und 9 ein Schraubenbolzen 20 mit einer darauf befindlichen Gewindeform 22 genutzt werden, um einen Kurbelwellenlagerdeckel 84 an einem Motorblock 86 zu sichern. Motorblock 86 und Schraubenbolzen 20 können aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sein, wie über ein nicht einschränkendes Beispiel ein Motorblock aus Aluminium und ein Schraubenbolzen aus Stahl. Die zwei unterschiedlichen Metalle mit voneinander abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten und folglich die Gewindeformen der vorliegenden technischen Lehre können am Schraubenbolzen 20 vorteilhaft verwendet werden, um eine nachgiebigere Verbindung zu schaffen, die weniger empfindlich ist gegen Biegung, Nachgiebigkeit, Kriechdehnung und/oder Versagen infolge der voneinander abweichenden Wärmeausdehnungsverhältnisse während des Betriebs. Gemäß 8 kann der Motorblock 86 eine Innengewindeform 60 aufweisen, die eine normale Innengewindeform ist, während der Schraubenbolzen 20 eine Gewindeform 22 entsprechend der vorliegenden technischen Lehre besitzen kann.
Eine andere beispielhafte Anwendung, in der ein Schraubenbolzen 20 mit einer Gewindeform 22, 122, 222, 322, 422 nach der vorliegenden technischen Lehre vorteilhaft eingesetzt werden kann, umfasst die Sicherung eines Zylinderkopfes 90 am Motorblock 86. Der Motorblock 86 kann eine oder mehrere mit Innengewinde versehene Bohrungen 92 mit einer normalen Innengewindeform 60 im Stand der Technik aufweisen. Wiederum können Motorblock 86 und Schraubenbolzen 20 über ein nicht einschränkendes Beispiel jeweils verschiedene Werkstoffe wie Aluminium und Stahl sein. Die Verwendung eines Schraubenbolzens 20 mit einer Gewindeform nach der technischen Lehre kann eine nachgiebigere Verbindung bereitstellen, die die voneinander abweichenden Wärmeausdehnungsverhältnisse von Motorblock 86 und Schraubenbolzen 20 aufnehmen kann, wodurch die Spannkraft über ihre Lebensdauer besser gesichert wird.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Schraubenbolzens 20 mit einer Gewindeform 22, 122, 222, 322, 422 entsprechend der technischen Lehre ist, dass der Schraubenbolzen vorteilhaft in ein vorhandenes Gewindebauteil nachgerüstet werden kann, das eine typische Innengewindeform im Stand der Technik aufweist. Speziell kann ein Schraubenbolzen, der eine Normgewindeform aufweist und mit einem mit normalem Innengewinde versehenen Bauteil in Eingriff gebracht ist, von diesem entfernt und durch einen Schraubenbolzen 20 ersetzt werden, der eine Gewindeform entsprechend der vorliegenden technischen Lehre aufweist. Der die Gewindeformen der vorliegenden technischen Lehre nutzende Ersatzbolzen kann sich, wie oben angegeben, mit dem die Normgewindeform aufweisenden Bauteil mit Gewinde in Eingriff befinden und mit diesem verwendet werden. Diese Fähigkeit ermöglicht der dazwischen ausgebildeten Verbindung, nachgiebiger zu sein, indem eine regulierte Steifigkeit der Gewindegänge der der vorliegenden technischen Lehre entsprechenden Gewindeform realisiert wird. Auf diese Art und Weise kann eine Verbesserung der Nachgiebigkeit einer vorhandenen Verbindung verwirklicht werden. Dies kann bewirkt werden, ohne dass eine Abänderung der Gewindegänge des Bauteils mit Gewinde, in welches der Schraubenbolzen mit einer der vorliegenden technischen Lehre entsprechenden Gewindeform eingreifen soll, erforderlich ist. So können zwei unterschiedliche Gewindeformen, eine Gewindeform entsprechend der vorliegenden technischen Lehre und eine typische Gewindeform im Stand der Technik zusammen genutzt werden, um verbesserte Nachgiebigkeit der dazwischen ausgebildeten Verbindung zu verwirklichen, indem ein Schraubenbolzen mit einer Gewindeform im Stand der Technik mit einer nachgerüstet wird, die eine Gewindeform entsprechend der vorliegenden technischen Lehre aufweist.
Während die vorliegende technische Lehre mit Bezug auf spezielle Beispiele und Abbildungen beschrieben wurde, soll deutlich werden, dass diese Beispiele und Abbildungen lediglich beispielhafter Natur sind, und dass Abweichungen und Änderungen von den dargestellten Ausführungen eingesetzt werden können und dennoch innerhalb des Umfangs der vorliegenden technischen Lehre liegen. Zum Beispiel können die spezifischen eingeschlossenen Winkel und Flankenwinkel von den dargestellten und erörterten abweichen. Außerdem kann der Krümmungsradius r₂₀₂ des zweiten Teils 240 der Gewindeform 222 ebenfalls von der dargestellten abweichen. Ferner kann auch die Lage der Übergangspunkte 42, 142, 242, 342, 442 im Verhältnis zu dem zugeordneten Flankendurchmesser 36, 136, 236, 336, 436 von dem, der dargestellt ist, abweichen. Es soll jedoch deutlich werden, dass alle Vorteile der Gewindeformen der vorliegenden technischen Lehre nicht verwirklicht werden können, wenn der Übergangspunkt über dem zugeordneten Flankendurchmesser auftritt. Außerdem soll deutlich werden, dass die Übergangspunkte 42, 142, 242, 342, 442 aufgrund des Herstellungsverfahrens glatt und/oder abgerundet sein können, um Spannungskonzentrationen zu regulieren oder aus anderen Erwägungen. Ferner soll auch deutlich werden, dass der Kerndurchmesser einer Gewindeform entsprechend der vorliegenden technischen Lehre von dem einer Normgewindeform abweichen kann. Während die vorliegende Gewindeform so dargestellt ist, dass sie auf einem Schraubenbolzen als eine Außengewindeform verwendet wird, soll auch deutlich werden, dass die Gewindeform außerdem als eine Innengewindeform wie beispielsweise in einer Mutter oder in einer mit Gewinde versehenen Bohrung verwendet werden kann. Während die vorliegende Gewindeform dargestellt ist, wie sie auf einem Schraubenbolzen verwendet wird, kann die Gewindeform außerdem auf anderen Bauteilen mit einer Außengewindeform, wie ein Zapfen und dergleichen, verwendet werden. Zusätzlich soll deutlich werden, dass die vorliegenden Gewindeformen als Links- oder Rechtsgewinde ausgebildet und verwendet werden können. Während die Gewindeform nach der vorliegenden technischen Lehre dargestellt und erörtert wurde, wie sie mit einer Normgewindeform im Stand der Technik in Eingriff kommt, soll ferner auch deutlich werden, dass zwei komplementäre Gewindeformen entsprechend der vorliegenden technischen Lehre miteinander in Eingriff kommen können (als Außen- und Innengewinde), um eine hochbelastete Verbindung festzuklemmen. Während der erste und zweite Teil der Flanke der Gewindeform nach der vorliegenden technischen Lehre dargestellt sind, wie sie sich zu dem Gewindegrund hin in unterschiedlichen Ausrichtungen relativ zu dem Gewinde erstrecken, soll außerdem deutlich werden, dass diese Ausrichtungen nur beispielhaft sind, und dass Abweichungen und Änderungen bei diesen Ausrichtungen ebenfalls genutzt werden können. Folglich sollen solche Änderungen der Abweichung als innerhalb des Umfangs der vorliegenden technischen Lehre befindlich betrachtet werden.

Claims

Gewindeform, umfassend ein sich schraubenförmig erstreckendes Gewinde mit einer Gewindespitze, einem Gewindegrund und einer Flanke, die sich zwischen der Gewindespitze und dem Gewindegrund erstreckt, wobei die Flanke einen ersten Teil, der sich von der Gewindespitze zu dem Gewindegrund erstreckt, und einen zweiten Teil, der sich von dem ersten Teil zu dem Gewindegrund erstreckt, aufweist, wobei sich der erste und der zweite Teil zu dem Gewindegrund in unterschiedlichen Ausrichtungen bezüglich des Gewindes erstrecken.
Gewindeform nach Anspruch 1, bei der sich der erste Teil zu dem Gewindegrund hin unter einem ersten Winkel erstreckt, der zweite Teil sich zu dem Gewindegrund hin unter einem zweiten Winkel erstreckt, und der zweite Winkel kleiner als der erste Winkel ist.
Gewindeform nach Anspruch 1, bei der der erste und der zweite Teil die Gesamtheit der Flanke umfassen.
Gewindeform nach Anspruch 1, bei der sich der erste Teil von der Außenseite eines Flankendurchmessers des Gewindes zur Innenseite des Flankendurchmessers erstreckt.
Gewindeform nach Anspruch 1, bei der der zweite Teil in den Gewindegrund übergeht.
Gewindeform nach Anspruch 1, bei der im axialen Querschnitt der erste Teil sich geradlinig zu dem Gewindegrund hin erstreckt und der zweite Teil sich zu dem Gewindegrund hin krümmt.
Gewindeform nach Anspruch 1, bei der die Flanke erste und zweite Flanken enthält, die sich jeweils von der Gewindespitze zu dem Gewindegrund erstrecken, wobei der erste Teil der ersten Flanke einen Flankenwinkel mit einem ersten Wert und der erste Teil der zweiten Flanke einen Flankenwinkel mit einem zweiten Wert, der ein anderer als der erste Wert ist, aufweist.
Verbundene Anordnung, umfassend: ein erstes Bauteil mit einer ersten Öffnung, die sich durch dieses hindurch erstreckt; ein zweites Bauteil mit einer zweiten Öffnung; und einen Schraubenbolzen, der sich durch die erste Öffnung hindurch und zumindest teilweise in die zweite Öffnung erstreckt, wobei der Schraubenbolzen ein darauf befindliches, sich schraubenförmig erstreckendes Außengewinde aufweist, wobei der Schraubenbolzen das erste und das zweite Bauteil axial belastet und das erste und das zweite Bauteil aneinander hält, und wobei das Gewinde umfasst: eine Gewindespitze; einen Gewindegrund; und eine Flanke, die sich zwischen der Gewindespitze und dem Gewindegrund erstreckt, wobei die Flanke einen ersten Teil, der sich von der Gewindespitze zu dem Gewindegrund hin erstreckt, und einen zweiten Teil, der sich von dem ersten Teil zu dem Gewindegrund hin erstreckt, aufweist, wobei sich der erste und der zweite Teil zu dem Gewindegrund hin in unterschiedlichen Ausrichtungen im Verhältnis zu dem Gewinde erstrecken.
Verbundene Anordnung nach Anspruch 8, bei der sich der erste Teil zu dem Gewindegrund hin unter einem ersten Winkel erstreckt, der zweite Teil sich zu dem Gewindegrund hin unter einem zweiten Winkel erstreckt, und der zweite Winkel kleiner als der erste Winkel ist.
Verbundene Anordnung nach Anspruch 8, bei der die Flanke erste und zweite Flanken umfasst, die sich jeweils von der Gewindespitze zu dem Gewindegrund erstrecken, wobei der erste Teil der ersten Flanke einen Flankenwinkel mit einem ersten Wert aufweist und der erste Teil der zweiten Flanke einen Flankenwinkel mit einem zweiten Wert aufweist, der kleiner als der erste Wert ist.
Verbundene Anordnung nach Anspruch 8, bei der der erste Teil und der zweite Teil eine Gesamtheit der Flanke umfassen.
Verbundene Anordnung nach Anspruch 8, bei der sich der erste Teil von einer Außenseite eines Flankendurchmessers des Gewindes zu einer Innenseite des Flankendurchmessers erstreckt.
Verbundene Anordnung nach Anspruch 8, bei der sich im axialen Querschnitt der erste Teil zu dem Gewindegrund hin geradlinig erstreckt und der zweite Teil sich zu dem Gewindegrund hin krümmt.
Verbundene Anordnung nach Anspruch 8, bei der die zweite Öffnung ein Innengewinde enthält, das sich mit dem Schraubenbolzen gewinde in Eingriff befindet, um das erste und zweite Bauteil axial zu belasten und das erste und zweite Bauteil aneinander zu halten.
Verbundene Anordnung nach Anspruch 14, bei der der Schraubenbolzen ein erster Werkstoff ist und das Innengewinde des zweiten Bauteils ein zweiter Werkstoff ist, der ein anderer als der erste Werkstoff ist.
Verbundene Anordnung nach Anspruch 15, bei der der erste Werkstoff Stahl und der zweite Werkstoff Aluminium ist.
Verbundene Anordnung nach Anspruch 8, bei der das erste Bauteil ein Zylinderkopf oder ein Kurbelwellenlagerdeckel und das zweite Bauteil ein Motorblock ist.
Verfahren zum Nachrüsten einer verbundenen Anordnung, umfassend: Entfernen eines ersten Gewindebauteils mit einer an diesem befindlichen ersten Außengewindeform von einem zweiten Gewindebauteil mit einer an diesem befindlichen zweiten Innengewindeform, wobei die erste Gewindeform eine erste Gewindespitze, einen ersten Gewindegrund und ein erstes Paar von Flanken aufweist, die sich von der ersten Gewindespitze zu dem ersten Gewindegrund hin unter einem ersten eingeschlossenen Winkel erstrecken, und die zweite Gewindeform eine zweite Gewindespitze, einen zweiten Gewindegrund und ein zweites Paar von Flanken aufweist, die sich von der zweiten Gewindespitze zu dem zweiten Gewindegrund hin unter einem zweiten eingeschlossenen Winkel erstrecken, und der erste eingeschlossene Winkel im Wesentlichen der gleiche wie der zweite eingeschlossene Winkel ist; Einsetzen eines dritten Gewindebauteils mit einer an diesem befindlichen dritten Außengewindeform in das zweite Gewindebauteil, indem das dritte Gewindebauteil relativ zu dem zweiten Gewindebauteil gedreht wird, wobei die dritte Gewindeform eine dritte Gewindespitze, einen dritten Gewindegrund und ein drittes Paar von Flanken aufweist, die sich zwischen der dritten Gewindespitze und dem dritten Gewindegrund erstrecken, wobei das dritte Paar von Flanken einen ersten Teil, der sich von der dritten Gewindespitze zu dem dritten Gewindegrund hin erstreckt, und einen zweiten Teil aufweist, der sich von dem ersten Teil zu dem dritten Gewindegrund hin erstreckt, und die ersten und zweiten Teile sich zu dem dritten Gewindegrund hin in unterschiedlichen Ausrichtungen erstrecken; und Aufbringen einer Belastung auf die verbundene Anordnung mit dem dritten Bauteil.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem sich die ersten Teile zu dem dritten Gewindegrund hin unter einem dritten eingeschlossenen Winkel erstrecken, die zweiten Teile sich von den ersten Teilen zu dem dritten Gewindegrund hin unter einem vierten eingeschlossenen Winkel erstrecken und der vierte eingeschlossene Winkel kleiner als der dritte eingeschlossene Winkel ist.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem sich die ersten Teile zu dem dritten Gewindegrund hin unter einem dritten eingeschlossenen Winkel erstrecken, die zweiten Teile sich von den ersten Teilen zu dem dritten Gewindegrund hin unter einem vierten eingeschlosse nen Winkel erstrecken, der vierte eingeschlossene Winkel ein anderer als der dritte eingeschlossene Winkel ist, und der dritte eingeschlossene Winkel im Wesentlichen der gleiche wie der erste eingeschlossene Winkel ist.