-
Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Schraubverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
-
Schraubverbindungen können als selbstfurchende Schraubverbindungen ausgeführt sein. Dabei weist ein Verbindungspartner üblicherweise ein zum Furchen eines Innengewindes geeignetes Außengewinde auf, wobei ein weiterer Verbindungspartner vor einem Herstellen der Schraubverbindung ursprünglich gewindelos ausgestaltet ist. Es ist bekannt, ein Gewindeloch des weiteren Verbindungspartners konisch auszuführen. Insbesondere können solche gewindelosen Gewindelöcher mittels Gießen hergestellt werden. Ferner ist es bekannt, den furchenden Verbindungspartner als Trilobularschraube auszuführen, beispielsweise nach DIN 7500. Der Verbindungspartner kann so weit in das Gewindeloch des weiteren Verbindungspartners eingeschraubt werden, bis Schneid- und Eindrehkräfte aufgrund des Konus zu hoch werden und dabei eine selbsthemmende Schraubverbindung entsteht.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine mechanisch stabilere und weniger toleranzanfällige und/oder auf einfache Art und Weise herstellbare selbstfurchende Schraubverbindung bereitzustellen.
-
Die Aufgabe ist bei einer Schraubverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhaft weisen beide Verbindungspartner eine Konizität auf. Vorteilhaft unterscheidet sich die erste Konizität von der zweiten Konizität nur vergleichsweise geringfügig, so dass ein Festfressen des zweiten Verbindungspartners aufgrund zu hoch werdender Schneidkräfte vorteilhaft vermieden werden kann. Außerdem ergibt sich aufgrund der vergleichsweise geringen unterschiedlichen Konizität eine höhere Toleranz gegenüber einer Einschraubtiefe des zweiten Verbindungspartners in den ersten Verbindungspartner. Darüber hinaus kann vorteilhaft ein Bereich der stabilsten Gewindeverbindung, an dem das selbstgefurchte Gewinde am tiefsten ausgeprägt ist, in die Nähe eines Antriebs des zweiten Verbindungspartners verlegt werden, so dass die Schraubverbindung vorteilhaft besonders stabil gegenüber mechanischen Belastungen, insbesondere Scherkräften ist. Dazu kann das Gewindeloch nach innen verjüngend und der Schaft von einem Kopf beziehungsweise Antrieb aus ebenfalls verjüngend ausgebildet sein.
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubverbindung ist gemäß Anspruch 2 ausgebildet. Aufgrund des von der Kreisform abweichenden Querschnitts können Gewindeschneidkräfte beim Herstellen der Schraubverbindung, also beim Furchen des Gewindes, innerhalb des Gewindelochs reduziert werden. Bevorzugt weist der Gewindeschaft des zweiten Verbindungspartners den von der Kreisform abweichenden Querschnitt auf. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch das Gewindeloch des ersten Verbindungspartners den von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen, wobei ebenfalls die Gewindeschneidkräfte reduziert werden können.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubverbindung ist gemäß Anspruch 3 ausgebildet. Trilobulare Querschnitte sind allgemein bekannt, leicht herstellbar und senken vorteilhaft die Gewindeschneidkräfte.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubverbindung ist gemäß Anspruch 4 ausgebildet. Vorteilhaft kann der zweite Verbindungspartner als Trilobularschraube ausgeführt sein, wobei vorteilhaft der Gewindeschaft die Konizität aufweist.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubverbindung ist gemäß Anspruch 5 ausgebildet. Vorteilhaft können Gussteile auf einfache Art und Weise hergestellt werden. Für einen Entformungsvorgang eines solchen Gussteils ist es notwendig, dass insbesondere vorgesehene Ausnehmungen wie das gewindelose Gewindeloch eine Konizität aufweisen. Vorteilhaft kann das ursprünglich gewindelos Gewindeloch ohne weitere Nachbearbeitungsschritte, also nachbearbeitungsfrei an dem Gussteil vorgesehen sein. Vorteilhaft entfällt also ein Schritt der Nachbearbeitung zum Entfernen der Konizität des Gewindelochs.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubverbindung ist gemäß Anspruch 6 ausgebildet. Vorteilhaft ergibt sich aufgrund der Konizität zwischen 0,3° und 3° die gewünschte Selbsthemmung und aufgrund der vergleichsweise geringen Konizität und Differenz die gewünschte Toleranzunabhängigkeit.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubverbindung ist gemäß Anspruch 7 ausgebildet. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Differenz der Konizitäten um 0,2° herausgestellt.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubverbindung ist gemäß Anspruch 8 ausgebildet. Eine weitere besonders vorteilhafte Kombination der Konizitäten ergibt sich bei 1° für die erste Konizität und 1,2° für die zweite Konizität.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubverbindung ist gemäß Anspruch 9 ausgebildet. Mittels des Antriebs kann der zweite Verbindungspartner in den ersten Verbindungspartner eingeschraubt werden. Bei dem Antrieb kann es sich um einen Außensechskant-, einen Innensechskant-, einen Torx-, einen Schlitz-, einen Kreuzschlitzantrieb und/oder Ähnliches handeln. Außerdem kann der zweite Verbindungspartner als Kopfschraube, als Madenschraube, als Doppelgewindeschraube und/oder Ähnliches ausgeführt sein.
-
Die Aufgabe ist außerdem bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10 durch das Kennzeichen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhaft kann die Schraubverbindung an dem nachbearbeitungsfrei hergestellten Gewindeloch hergestellt werden. Dazu erfolgt lediglich auf einfache Art und Weise das selbstfurchende Einschrauben des Gewindeschafts des zweiten Verbindungspartners in das Gewindeloch des ersten Verbindungspartners. Ein Nachbearbeiten des Gewindelochs ist vorteilhaft nicht notwendig. Das Verfahren wird zum Herstellen einer vorab beschriebenen Schraubverbindung verwendet. Insofern ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Erfindung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Es zeigen:
-
1 und 2: Zwei miteinander zu einer Schraubverbindung verschraubbare Verbindungspartner in einer Seitenansicht beziehungsweise Längsschnittansicht; und
-
3: den in 1 gezeigten Verbindungspartner in einer Draufsicht.
-
Die 1 und 2 zeigen eine noch nicht hergestellte und in Richtung eines Pfeils 33 herstellbare Schraubverbindung 1. Die Schraubverbindung 1 kann über ein Gewindeloch 3 eines ersten Verbindungspartners 5 und einen Gewindeschaft 7 eines zweiten Verbindungspartners 9 hergestellt werden. Der erste Verbindungspartner 5 ist als Gussteil ausgeführt, wobei das Gewindeloch 3 bei einem Gießvorgang nachbearbeitungsfrei hergestellt ist.
-
Das Gewindeloch 3 des als Gussteil hergestellten ersten Verbindungspartners 5 weist eine erste Konizität auf. Die erste Konizität kann durch einen ersten Winkel 11, der in 2 eingezeichnet ist, ausgedrückt werden. Der Gewindeschaft 7 des zweiten Verbindungspartners 9 weist eine zweite Konizität auf, die durch einen in 1 eingezeichneten zweiten Winkel 13 ausgedrückt werden kann. Vorteilhaft ist der zweite Winkel 13 und damit die zweite Konizität größer oder gleich als der erste Winkel 11, also die erste Konizität. Der zweite Winkel 13 ist insbesondere um 0–0,5° größer als der erste Winkel 11. Der erste Winkel 11 beträgt zwischen 0,3° und 3°. Bevorzugt ist der zweite Winkel 13 um 0,2° größer als der erste Winkel 11. Besonders bevorzugt beträgt der erste Winkel 11 1° und der zweite Winkel 13 1,2°.
-
3 zeigt eine Draufsicht von vorne auf den zweiten Verbindungspartner 9. Es ist zu erkennen, dass der Gewindeschaft 7 des zweiten Verbindungspartners 9 einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt 15 aufweist. Bevorzugt ist der Querschnitt 15 trilobular und weist einen Rolldurchmesser 27 auf.
-
Der zweite Verbindungspartner 9 weist an einem Übergang zwischen einem zylindrischen Abschnitt 19 und einem sich daran anschließenden ersten konischen Abschnitt 21 einen Außendurchmesser 29 auf. Der erste konische Abschnitt 21 bildet den die zweite Konizität aufweisenden Gewindeschaft 7.
-
Das Gewindeloch 3 des ersten Verbindungspartners 5 weist an einer durchmessergrößten Stelle einen Innendurchmesser 31 auf. Das Gewindeloch 3 verjüngt sich in Ausrichtung der 2 gesehen, von links nach rechts, also von einem Gewindelocheingang nach innen. Damit ist der größte Innendurchmesser 31 am Eingang des Gewindelochs 3 anzutreffen. Vorteilhaft kommt an dieser Stelle die durchmessergrößte Stelle des Gewindeschafts 7 bei hergestellter Schraubverbindung 1 zu liegen. Vorteilhaft sind der Außendurchmesser 29 und der Innendurchmesser 31 derartig aufeinander abgestimmt, dass sich ein optimal selbstgefurchtes Innengewinde in dem Gewindeloch 3 im Bereich des größten Innendurchmessers 31 ergibt. Es ist zu erkennen, dass dadurch vorteilhaft die stabilste und die höchste Flächenpressung aufweisende Stelle der Schraubverbindung 1 in unmittelbarer Nähe des Ausgangs des Gewindelochs 3 und an dem Übergang des zylindrischen Abschnitts 19 zu dem ersten konischen Abschnitt 21 zu liegen kommt. Vorteilhaft ergibt sich dadurch eine besonders stabile, toleranzresistente und einfach herstellbare Schraubverbindung 1. Mittels des zylindrischen Abschnitts 19 kann ein weiteres Bauteil mittels der Schraubverbindung 1 mit dem ersten Verbindungspartner 5 verbunden beziehungsweise an dieses angeschraubt werden.
-
Der zweite Verbindungspartner 9 weist außerdem einen Antrieb 17 auf, der vorliegend als Außensechskant an einem Schraubenkopf des zweiten Verbindungspartners 9 ausgeführt ist. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Antriebe wie beispielsweise ein Innensechskant, ein Torx, ein Schlitz, ein Kreuzschlitz und/oder Ähnliches vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem zweiten Verbindungspartner 9 auch um eine Madenschraube, insbesondere um eine Madenschraube mit einem zweiten Gewinde handeln. Vorteilhaft kann dadurch ein Gewindebolzen an dem ersten Verbindungspartner 5 hergestellt werden.
-
Darüber hinaus weist der zweite Verbindungspartner 9 einen zweiten konischen Abschnitt 23 auf, der sich an den ersten konischen Abschnitt 21 anschließt. Der zweite konische Abschnitt 23 hat eine deutlich größere Konizität als der erste konische Abschnitt 21 und bildet eine Einschraubhilfe 25 zum Herstellen der Schraubverbindung 1.
-
Vorteilhaft trägt die Schraubverbindung 1 an ersten Gewindegängen, die sich an dem Übergang des zylindrischen Abschnitts 19 zu dem ersten konischen Abschnitt 21 befinden. Dies ist vorteilhaft dadurch möglich, dass die zweite Konizität, also der zweite Winkel 13 größer/gleich ist als die erste Konizität, also der erste Winkel 11. Vorteilhaft liegen dort die größten Materialbelastungen vor, die vorteilhaft so besonders gut übertragen werden können.
-
Der zweite Verbindungspartner 9 kann auf beliebige Art und Weise hergestellt werden, beispielsweise in einem Gieß- und/oder Schmiedeverfahren. Vorteilhaft kann im Vergleich zum Stand der Technik im Bereich des größten Innendurchmessers 31, also kurz hinter dem Eingang des Gewindelochs 3 des ersten Verbindungspartners 5 ein maximal tragendes Profil bereitgestellt werden. Vorteilhaft unterscheiden sich der erste Winkel 11 und der zweite Winkel 13 nur geringfügig, was die vorteilhafte Toleranzresistenz der Schraubverbindung 1 bewirkt. Außerdem sind der Außendurchmesser 29 und der Innendurchmesser 31 aufeinander abgestimmt, so dass an der gewünschten Stelle das tragende Profil der Schraubverbindung 1 hergestellt werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schraubverbindung
- 3
- Gewindeloch
- 5
- erster Verbindungspartner
- 7
- Gewindeschaft
- 9
- zweiter Verbindungspartner
- 11
- erster Winkel
- 13
- zweiter Winkel
- 15
- Querschnitt
- 17
- Antrieb
- 19
- zylindrischer Abschnitt
- 21
- erster konischer Abschnitt
- 23
- zweiter konischer Abschnitt
- 25
- Einschraubhilfe
- 27
- Rolldurchmesser
- 29
- Außendurchmesser
- 31
- Innendurchmesser
- 33
- Pfeil
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
