DE10319236A1

DE10319236A1 - Hollow screw has inner profile running centrally through shank and serves as operating profile for insertion of screwing turning tools, while head is created with mushroom shape by widening walls of hollow cylinder

Info

Publication number: DE10319236A1
Application number: DE2003119236
Authority: DE
Original assignee: Genima Innovations Marketing GmbH
Current assignee: Genima Innovations Marketing GmbH
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-18

Abstract

The hollow screw (1) has an inner profile running centrally through the shank and serves as an operating profile for the insertion of screwing turning tools. The head is created with a mushroom shape by widening the walls of a hollow cylinder which as its inner profile has the operating profile while the screw thread is formed from the outside on it. The inner profile runs out uniformly in the head and therefore serves for the blind entry guiding of the screw turning tool. An independent claim is included for a method for the manufacture of a hollow screw in which the screw shank consists of a drawn or extruded thick-walled tube.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlschraube als Befestigungsschraube, sowie eine Methode zu ihrer Herstellung.The Invention relates to a banjo bolt as a fastening screw, and a method of making them.

Zur lösbaren Verbindung von Maschinenelementen werden gemeinhin Bolzen mit Kopf und Gewinde als Befestigungsschrauben eingesetzt. Dabei erfolgt das Haltemoment bei korrektem Sitz und Anzug durch die Spannung zwischen Schraubenkopf und Gewinde.to releasable Connection of machine elements are commonly bolts with heads and thread used as fastening screws. This is done the holding torque with correct fit and tightening due to the tension between screw head and thread.

Während Einfachheit und Universalität für diese Verbindungstechnik sprechen, so weisen hergebrachte Ausführungen dennoch gravierende Nachteile auf. Dazu gehört das ungewisse Anzugsmoment und die ungewisse Erhaltung der Vorspannung im Betrieb, sowie eine vielfach erforderliche zusätzliche Sicherung gegen Losdrehen.While simplicity and universality for this Traditional technology speaks of connection technology nevertheless serious disadvantages. This includes the uncertain tightening torque and the uncertain maintenance of the bias in operation, as well as a often required additional Securing against loosening.

Der Typus üblicher Schrauben ist durch fertigungstechnische Gegebenheiten bestimmt: Die Herstellung aus Rohdraht, Formen des Kopfes durch Stauchen des Rohlings und folgendes Rollen oder Schneiden des Gewindes prägt die gegebene Form.The Type more common Bolting is determined by the manufacturing conditions: Manufacture from raw wire, shaping the head by upsetting the Blank and subsequent rolling or cutting of the thread characterize the given Shape.

Spannungs/Zug-Diagramme an Schrauben und Bolzen zeigen jedoch, dass bei dieser Form der Kraftfluß in Zugrichtung komplex verläuft, also keine materialgerecht günstige Einleitung des Kraftflusses vom Gewindebolzen in den Kopf erfolgt. Dabei lässt diese Darstellung die Torsionskräfte noch unberücksichtigt.Voltage / train diagrams on screws and bolts, however, show that in this form the force flow in the direction of pull is complex, So no cheap material The force flow from the threaded bolt into the head is initiated. It leaves this Representation of the torsional forces still disregarded.

Allerdings sollte der Kraftfluß zweckmäßig immer zusammen mit den zu verbindenden Elementen gesehen werden, und hier ergeben sich bei normaler Verschraubung und noch ohne Berücksichtigung der Torsionsbeanspruchung – eine ungünstige Kraftverteilung am Gewinde (Roloff 8.11.2.4. S 153 [1]).Indeed the flow of power should always be appropriate seen together with the elements to be connected, and here result from normal screwing and still without consideration torsional stress - one unfavorable power distribution on the thread (Roloff 8.11.2.4. S 153 [1]).

Die Einleitung des Anzugdrehmoments in den Schraubenkopf bedingt dessen Höhe, denn Außen- oder Innenvielkant oder Schlitze) müssen das Drehmoment ohne bleibende Deformation ihrer Flanken aufnehmen. Dies ist insbes. dort störend, wo Schrauben des technischen Aufwandes oder konstruktiver Gegebenheiten wegen nicht versenkt montiert werden können: vorstehende Schraubenköpfe verursachen nicht nur Strömungs-Abrißkanten, sondern auch Schmutzecken und Ansatzstellen für Flugrost und Korrosion, können schlecht mit dem Werkstück zusammen lackiert werden (Beschädigung der Oberfläche beim Lösen, Lackierschatten, Gefahr entstehender "Laufnasen") und steigern die Unfallgefahr bei der Handhabung von Werkstücken.The This leads to the introduction of the tightening torque into the screw head Height because Outside- or internal polygon or slots) must have the torque without permanent Absorb deformation of their flanks. This is particularly troublesome where screws due to the technical effort or the design cannot be countersunk: cause protruding screw heads not just flow separation edges, but also dirt corners and spots for rust and corrosion can be bad with the workpiece painted together (damage the surface when loosening, Paint shadows, danger of "running noses") and increase the risk of accidents the handling of workpieces.

Die Betriebskraft bei der Verschraubung sollte möglichst nahe an der Trennfuge der zu verbindenden Bauteile eingeleitet werden (Roloff 8.11.2.3., S. 152 [1]). Der Anzug konventioneller Befestigungsschrauben erfolgt jedoch durch Ansatz eines Drehmoments am Schraubenkopf.The Operating force when screwing should be as close as possible to the joint of the components to be connected (Roloff 8.11.2.3., P. 152 [1]). Conventional fastening screws are tightened however by applying a torque to the screw head.

Dazu ergibt sich neben der erwünschten Zugspannung eine das Material belastende Torsionsspannung, die erstere bis zu Faktor 3 übersteigt (Zima S. 314 [3]). Ein verbreiteter Defektfall bei konventionellen Schrauben ist daher das Abscheren des Gewindebolzens durch hohe Torsionskräfte, insbes. bei festgegangenen Gewinden (Korrosion, Kontaktschweißen der Gewindeoberflächen).To results in addition to the desired tension a torsional stress on the material, the former up to Factor exceeds 3 (Zima p. 314 [3]). A common defect in conventional Screwing is therefore the shearing off of the threaded bolt by high torsional especially with stuck threads (corrosion, contact welding of the Threaded surfaces).

Ferner entfallen wegen der ungleichen elastischen Verbindung von Schraube und Gewinde bei konventioneller Verschraubung auf die ersten beiden tragenden Gewindegänge nahezu 50% der Kraft (Roloff 8.11.2.4., S. 153). Typisch ist das Abscheren von Schrauben daher beim Lösen einer Verbindung zwischen wirksamen letzten Gewindegängen und dem Schraubenkopf.Further omitted because of the unequal elastic connection of the screw and thread with conventional screw connection on the first two load-bearing threads almost 50% of the force (Roloff 8.11.2.4., p. 153). It is typical Shear screws therefore when loosening a connection between effective last threads and the screw head.

Um die Torsionsbelastung zu vermeiden, sind mehrere Maßnahmen möglich, die jedoch ihres Aufwandes wegen nur bei hochbelasteten Dehnschrauben üblich sind: Die Verwendung von Vielkant-Zapfen-Stiftschrauben (Gewindebolzen, deren eines Ende einen Zapfen mit Vier- oder Sechskant-Außenform zum Gegenhalten aufweisen und die beidseitig mit Muttern verspannt werden), oder Spezialschrauben, die eine senkrechte Außenverzahnung aufweisen und in innenverzahnten Hülsen bzw. Scheiben geführt werden (Roloff 8.11.2.2., S. 153 [1]).Around Avoiding the torsional load are several measures possible, However, due to their effort, these are only common for highly loaded expansion bolts: The use of polygonal pin bolts (threaded bolts, one end of which has a tenon with a square or hexagonal outer shape to hold and hold both sides with nuts ) or special screws that have vertical external teeth have and are guided in internally toothed sleeves or discs (Roloff 8.11.2.2., P. 153 [1]).

Wie gezeigt, sind Konstruktionselemente, die die Nachteile konventioneller Schrauben vermeiden, ungleich aufwändiger. Aus wirtschaftlichen Erwägungen werden daher – außer für hoch belastete Verbindungen – üblicherweise Standard-Maschinenschrauben eingesetzt, deren Dimensionierung und Festigkeit entsprechend höher gewählt wird, als bei optimaler Ausformung erforderlich wäre.How shown are construction elements that have the disadvantages of conventional Avoid screws, much more complex. For economic considerations are therefore common - except for highly stressed connections Standard machine screws are used, their dimensions and strength accordingly higher chosen than would be necessary with optimal shaping.

Damit erhöhen sich jedoch nicht nur Materialeinsatz und damit die Massen der gesamten Konstruktion, sondern auch die entsprechenden Betätigungskräfte beim Montieren und Lösen, mit der Konsequenz höheren mechanischen und technischen Aufwandes dafür – z.B. für entsprechende Werkzeuge.In order to increase However, not only material use and thus the masses of the entire Construction, but also the corresponding actuation forces at Assemble and detach, with the consequence higher mechanical and technical effort for this - e.g. for appropriate tools.

Ein weiterer Nachteil konventioneller Verschraubungen zeigt sich beim Lösen vertestigter, evtl. korrodierter Schrauben: Dazu üblicherweise verfügbare Hilfsmittel auf chemischer Basis (z.B. MoS-Verbindungen in Kriechölen) und thermische Behandlungen, wie anglühen, sind nur dort sinnvoll, wo Gewindeenden und Muttern zugänglich sind, sie versagen z.B. regelmäßig bei dichten Schraubverbindungen in Sackgewinden.A further disadvantage of conventional screw connections can be seen when loosening tested, possibly corroded screws: Usually, chemical-based aids (e.g. MoS compounds in penetrating oils) and thermal treatments such as annealing are only useful there. where thread ends and nuts are accessible, they regularly fail, for example, with tight screw connections in blind threads.

Da Kopfschrauben an Wellen und anderen drehenden Elementen Unwuchtmomente bewirken, ist, neben einem allgemeinen Trend zu gewichtsoptimierten Konstruktionen, ihr Einsatz dort zunehmend beschränkt und wird vielfach durch nichtlösbare, aber hinsichtlich der Wuchtmomente unproblematische Verbindungstechniken ersetzt.There Cap screws on shafts and other rotating elements Imbalance moments effect, besides a general trend towards weight-optimized Constructions, their use there increasingly restricted and is often caused by non-solvable, but unproblematic connection techniques with regard to the balancing moments replaced.

Ein anderer Nachteil konventioneller Schrauben ist ihre eingeschränkte Förderbarkeit in automatisierte Verschraubungssystemen. Hinderlich ist hier insbes. der überstehende Kopf mit dem Problem, die Gewindegänge sauber zu zentrieren. Deshalb sind Schraubautomaten und Ihre Magazin- und Zuführungssysteme für viele Einsatzzwecke aufwändig und dementsprechend teuer.On Another disadvantage of conventional screws is their limited funding in automated bolting systems. This is particularly a hindrance. the protruding one Head with the problem of properly centering the threads. Therefore are automatic screwdrivers and your magazine and feeding systems for many Purpose and accordingly expensive.

Für Montage und Demontage vielfach hinderlich und in vielen Fällen sehr umständlich ist auch, dass durchgehende Verschraubungen von beiden Seiten gleichzeitig betätigt bzw. zumindestens gegengehalten werden müssen, falls nicht aufwendige Muttern-Halterungen, oder Einsenkungen für Schlossschrauben etc. Verwendung finden.For assembly and disassembly often a hindrance and in many cases very laborious is also that continuous screw connections from both sides at the same time actuated or at least have to be countered, if not complex nut holders, or recesses for carriage bolts etc. find use.

Zur Überwindung dieser Nachteile des gegenwärtigen Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schraubenform, insbes. für Halteschrauben, zu finden, die

1. bei gleich Haltekraft, insbes. auch unter dynamischer Belastung, eine erheblich geringere Masse als vergleichbare Standardschrauben aufweist, indem sie materialgerecht für den Kraftfluß optimiert ist und keiner Torsionsbelastung ausgesetzt ist,
2. auch bei vielfacher Betätigung keinen Verschleiß in den krafteinleitenden Elementen aufweist,
3. vergleichbare Haltekräfte mit geringeren Betätigungskräften und einfachsten Werkzeugen ermöglicht,
4. auch für Einleitung hoher Drehmomente eine flache und glatte Kopfform aufweist, und daher strömungstechnisch weniger Widerstand bietet, sowie weniger verletzungsgefährlich und durch Verschmutzungen belastet ist,
5. die Einführung und Betätigung eines Werkzeuges auch "blind" ermöglicht, d.h. dieses innerhalb eines weiten geometrischen Toleranzfeldes automatisch zentriert und formschlüssig verbindet, ohne dabei die Betätigungsflanken stark zu verschleißen,
6. auch bei Festgehen in Sacklöchern mit dem Einsatz chemischer und thermischer Mittel gut lösbar bleibt,
7. sich vorteilhaft in automatisierten Verschraubungssystemen einsetzen lässt,
8. auch als Einziehschraube bei durchgehender Bohrung des Werkstücks von beiden Seiten festziehbar und lösbar ist,
9. auch bei nicht-planer Auflagefläche und vibrierenden Bauteilen kein Spiel erlaubt, sich kaum setzt und sich auch ohne zusätzliche Sicherungen nicht losdreht,
10. das Anzugsdrehmoment in einem definierten Bereich bei optimaler Haltekraft und vor Erreichen der Belastungsgrenze abrupt erhöht und damit den Einsatz von Werkzeugen, die das Drehmoment oder den Drehwinkel begrenzen, vereinfacht oder erübrigt,
11. sich die Zugspannung durch Messung der Längung einer Schraube im Eindrehvorgang auch von der Betätigungsseite her exakt bestimmen und bei automatisierten Schraubern dynamisch regeln lässt.

To overcome these disadvantages of the current state of the art, it is an object of the invention to find a screw form, in particular for retaining screws, which

1. with the same holding force, in particular also under dynamic load, has a considerably lower mass than comparable standard screws in that it is optimized for the force flow and is not exposed to any torsional load,
2. does not show any wear in the force-introducing elements even when operated repeatedly,
3. enables comparable holding forces with lower actuation forces and simplest tools,
4. also has a flat and smooth head shape for the introduction of high torques and therefore offers less resistance in terms of flow technology, as well as being less dangerous for injuries and contaminated,
5. the introduction and actuation of a tool also enables "blind", ie it automatically centers and positively connects it within a wide geometric tolerance range, without severely wearing the actuating flanks,
6. remains easily detachable even in the case of getting stuck in blind holes with the use of chemical and thermal agents,
7. can be used advantageously in automated screwing systems,
8. can also be tightened and loosened from both sides as a pull-in screw when the workpiece is drilled through,
9. No play allowed, even with a non-flat contact surface and vibrating components, hardly settles and does not turn off without additional safety devices,
10. The tightening torque is abruptly increased in a defined range with optimal holding force and before the load limit is reached, thus simplifying or eliminating the use of tools that limit the torque or the angle of rotation,
11. The tensile stress can be determined precisely from the actuation side by measuring the elongation of a screw in the screwing-in process and can be dynamically controlled in automated screwdrivers.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Befestigungsschraube als Hohlschraube mit durchgehendem Innenprofil wie z.B. Sechskant oder Torx ausgeführt ist.This The object of the invention solved, that the fastening screw as a hollow screw with a continuous Inner profile such as Hexagon or Torx is executed.

Zwar sind Hohlschrauben in verschiedenen Formen bekannt (z.B. US-Pat. 1 750 019, DP 2 036 512 , JaP 4- 332 544, ferner die Faucaldt'sche Einblasschraube und das Kgl.Preuß. Privileg SR-078 von 1816, sowie zahlreiche Schrauben für Hydraulik- und Pneumatik), beziehen sich bislang jedoch stets nur auf spezielle Anwendungsfälle und haben weder den optimalen Kraftfluß zwischen Eindrehwerkzeug und Gewinde, noch die Gewichtseinsparung oder dynamische Verformbarkeit und Anpassung des Kopfes auf nicht-plane Oberflächen, noch die Maximierung der Zugbelastbarkeit für dynamische Beanspruchung zum Gegenstand.Hollow screws in various forms are known (for example US Pat. 1 750 019, DP 2 036 512 , JaP 4-332 544, furthermore the Faucaldt'sche Einblassschraub and the Kgl.Preuß. Privilege SR-078 from 1816, as well as numerous screws for hydraulics and pneumatics), so far, however, only ever refer to special applications and have neither the optimal power flow between the insertion tool and thread, nor the weight saving or dynamic deformability and adjustment of the head to non- flat surfaces, as well as maximizing the tensile strength for dynamic stress.

Erfindungsgemäß ist der Schraubenrohkörper aus einem gezogenen Rohr mit gewünschtem Innenprofil (z.B. Sechskant) hergestellt. Aus dem dem – möglichst aufge rollten – Gewinde gegenüber stehenden Teil davon ist der Kopf vorzugsweise kalt umgeformt oder im Gesenk geschmiedet, und zwar so, dass der Übergang zum Kopf und der Kopf selbst materialgerecht dem Kraftflusse der Zugbelastung bei der späteren Montage entsprechend geformt ist und gleichzeitig der Führung des Schraubwerkzeuges dient. Dies ist durch eine Ausgestaltung als pilzförmiger Kopf mit umgeschlagenem Rand und ähnlicher Wandstärke wie beim Schaft, möglich.According to the Schraubenrohkörper from a drawn tube with the desired one Inner profile (e.g. hexagon). From that - if possible rolled up - thread across from standing part of the head is preferably cold formed or drop forged, so that the transition to the head and the head the flow of force of the tensile load at the later Assembly is shaped accordingly and at the same time the leadership of the Screwing tool is used. This is due to a configuration as a mushroom-shaped head with a folded edge and the like Wall thickness as with the shaft, possible.

Bei Ansatz der Betätigungskraft im Inneren der Schraube kann bei Anzug und Lösen der Verbindung das Drehmoment entlang des gesamten Gewindeganges ansetzen, damit Torsionskräfte zwischen Schraubenkopf und Gewindehülse vermieden werden. Zudem ist es durch Ausbildung des Schraubwerkzeuges (z.B. geeignetes Abdrehen des Schraub-Sechskants an den Enden) und entsprechende Positionierung möglich, das Drehmoment genau auf den Bereich des optimalen Momentansatzes (z.B. an der Trennfuge zu verschraubender Werkstücke) zu fokussieren.When the actuating force is applied inside the screw, the torque can be applied along the entire thread turn when tightening and loosening the connection, so that torsional forces between the screw head and the threaded sleeve are avoided. In addition, it is due to the design of the screwing tool (for example, suitable turning of the Hexagon bolts at the ends) and appropriate positioning possible to focus the torque precisely on the area of the optimal moment (e.g. at the parting line of workpieces to be screwed).

Wie aus vielfachen Untersuchungen bekannt ist, sind Hohlkörper in der Lage, bei gleichem Durchmesser und wesentlich geringerem Materialeinsatz ähnlich große Zugkräfte aufzunehmen wie Voll-Zylinder, sie weisen daneben höhere Biege- und Wechselbruchfestigkeiten auf und sind gegen Scherkräfte resistenter. Für Befestigungsschrauben weiter vorteilhaft ist ferner ihre höhere Dehnelastizität, die eine verbesserte Ausschlagfestigkeit bei dynamischer Belastung bewirkt – so werden z.B. Dehnschrauben für extreme Belastung hohl gebohrt.How is known from multiple studies, are hollow bodies in able to absorb similarly large tensile forces with the same diameter and considerably less material like full cylinders, they also have higher bending and breaking strength and are against shear forces resistant. For Fastening screws are also advantageous because of their higher elasticity, which is improved Impact resistance under dynamic loads - so be e.g. Expansion screws for extreme Load drilled hollow.

Die Ausführung als Hohlschraube bewirkt zudem ein gemessen an der Haltekraft geringes Gewicht und eine günstig gestaltbare Kopfform.The execution as a banjo bolt also has a small effect on the holding force Weight and a cheap customizable head shape.

Hinzu kommt die Fähigkeit des Befestigungsmittels zur Anpassung auf nicht-plane und insbes. leicht abgewinkelte Auflageflächen, sowie andere Herstellungs- bzw. Einbau-Ungenauigkeiten. Die federnde Wirkung der Kopfform gleicht diese aus und bietet großes Arbeitsvermögen bei dynamischer Belastung, wie z.B. Vibrationen.in addition comes the ability the fastener for adaptation to non-planar and esp. slightly angled contact surfaces, as well as other manufacturing or installation inaccuracies. The resilient Effect of the head shape compensates for this and offers great work capacity dynamic load, e.g. Vibrations.

Durch den geringen Materialeinsatz (er beträgt im Mittel etwa 3/5 des Volumens von konventionellen Schrauben gleichen Materials und vergleichbarer Haltekraft) ist es auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten möglich, durch den Einsatz hochlegierter Stähle und insbes. Materialien wie die Titanlegierung Ti6A14V die Schraube so zuauszuführen, dass sich Gewichtseinsparungen bis Faktor 5^–1 ergeben.Due to the small amount of material used (it is on average about 3/5 of the volume of conventional screws of the same material and comparable holding force), it is also possible from an economic point of view to use screws made from high-alloy steels and materials such as the titanium alloy Ti6A14V, that weight savings of up to a factor of 5 ^–1 result.

Die hohle Mittelachse der Schraube kann, falls eine Dichtwirkung gewünscht ist, durch angepasste Stopfen verschlossen sein.The hollow central axis of the screw, if a sealing effect is desired, be closed by adapted plugs.

Andererseits besteht ihr Vorteil darin, im Bedarfsfalle das Schraubwerkzeug beidseitig ansetzen zu können und es ist möglich, Schmiermittel oder Rostlöser durch sie auch in Sacklöcher einzubringen, insbes. zur leichteren Lösbarkeit solcher Schraubverbindungen auch Kältespray oder andere Kühlmittel einzubringen, die eine Kontraktion der Hohlschraube bewirken.on the other hand their advantage is, if necessary, the screwdriver on both sides to be able to start and it is possible Lubricant or rust remover through them into blind holes too to bring in, in particular. For easier releasability of such screw connections also cold spray or other coolants, which cause contraction of the banjo bolt.

Ferner ist es möglich, in diese hohlen Mittelachse die Längung der Schraube und damit das optimale Anzugmoment zu messen, ohne dass (wie bei Bestimmungen aus dem Anzug-Drehmoment) schwer bestimmbare Größen aus Reibung zwischen Kopf und Kopfauflage, sowie der Torsion eingehen.Further Is it possible, the elongation of the screw and thus in this hollow central axis to measure the optimal tightening torque without (as with determinations from the tightening torque) variables that are difficult to determine from friction between the head and headrest, as well as the torsion.

In einer bevorzugten Ausführung ist der Kopf aus dem gezogenen Rohr durch Kaltverformung pilzförmig gestaltet, so dass eine federnde Auflage auf die zu verbindenden Stücke im umgestülpten Rand erfolgt, der sich bei optimalem Anzugsmoment zu einem Auflageteller mit maximaler Auflagefläche verformt, während sich bei Annäherung an dieses Anzugsmoment gleichzeitig der Kragen bzw. Hals der Schraube bis zum Bohrloch absenkt, und sich in diesem verkeilt. Zudem ist es möglich, den Gewindegang bei dem entsprechenden Drehwinkel oder an einem Setzbund enden zu lassen. Damit steigt das Betätigungsdrehmoment bei Überschreiten des entsprechenden Anzugsmoments stark an, ohne die federnde Wirkung der Kopf-Auflage zu beeinträchtigen.In a preferred embodiment the head from the drawn tube is shaped like a mushroom by cold working, so that there is a resilient support on the pieces to be connected in the everted edge, which, with the optimum tightening torque, becomes a support plate with a maximum bearing surface deformed while itself when approaching the collar or neck of the screw at this tightening torque lowered to the borehole, and wedged in it. In addition is it possible the thread at the appropriate angle of rotation or at one Let covenant end. This increases the actuation torque when exceeded of the corresponding tightening torque strongly without the resilient effect affect the head support.

Die Trichterform der Kopfoberseite und ihr Übergang in das Betätigungsprofil (Vielkant, Stern, Torx o. dergl.) bewirkt ferner zwangsläufig, dass die Führung und das formschlüssige Greifen des Werkzeuges blind, d.h. ohne vorherige Ausrichtung des Werkzeuges hinsichtlich genauer Zentrierung oder Drehrichtungs- Position erfolgen kann – ein Vorteil, der sonst nur durch aufwändige Gestaltung von Schraubenköpfen und Einsätzen (wie z.B. in JP 4-332544 ) erreicht werden kann.The funnel shape of the top of the head and its transition into the actuation profile (polygon, star, torx or the like) also inevitably means that the guidance and the form-fitting gripping of the tool take place blindly, ie without prior alignment of the tool with regard to exact centering or direction of rotation can - an advantage that is otherwise only possible through the elaborate design of screw heads and inserts (such as in JP 4-332544 ) can be achieved.

Ein weiterer damit verbundener Vorteil ist, dass der Schraubenkopf in entsprechender Ausführung bei vollem Anzugmoment flach geformt sein kann (ähnlich wie ein Hohlniet, wenngleich mit ebenmäßigerer Form und besseren Übergängen), kaum Schmutzecken und mitnehmende Grate aufweist und daher sowohl strömungstechnisch (insbes. bei bündigem Verschluss des Kopfes mit einer Abdeckkappe) als auch hinsichtlich Vermeidung von Korrosionsansatz und möglicher Oberflächenbehandlung günstig ist.On Another advantage is that the screw head in corresponding execution can be shaped flat at full tightening torque (similar to a hollow rivet, although with smoother Shape and better transitions), hardly any dirt corners and entraining burrs and therefore both fluidically (especially with flush Closure of the head with a cover cap) as well Avoidance of corrosion and possible surface treatment is cheap.

So ist die Schraube z.B. im montierten Zustand in senkrechter Spitzrichtung ohne "Schattenwurf" lackierbar, bei geeigneter Schichtdicke und entsprechender Ausformung des Kopfrandes ist die De- und Remontage danach auch ohne Beschädigung der Lackschicht möglich.So is the screw e.g. in the assembled state in the vertical pointed direction can be painted without "shadow cast" at suitable layer thickness and corresponding shaping of the head edge disassembly and reassembly is then possible without damaging the paint layer.

Dies ist allerdings auch bei anderen Schrauben mit flachem, pilzförmigem Kopf möglich. Im Gegensatz zu diesen, meist auch mit Innensechskant ausgestatteten Modellen, sind jedoch die Betätigungsflanken für das Werkzeug groß (weil durch die Schraube hindurch gehend und von beiden Seiten betätigbar) und deshalb hinsichtlich der aufwendbaren Drehmomente unproblematisch.This is also with other screws with a flat, mushroom-shaped head possible. In contrast to these, usually also with hexagon socket Models, however, are the operating flanks for the Tool big (because going through the screw and can be operated from both sides) and therefore unproblematic with regard to the torques that can be expended.

Es ist zudem möglich, den Kopf so auszuformen, dass er bei optimalem Anzug bündig zum Rand einer entsprechenden Anbohrung bzw. Anwenkung liegt.It is also possible to shape the head so that it is flush with the Edge of a corresponding tapping or counter-lying.

Ein besonderer Vorteil des Kopfes ist, dass sich die für Montage und Service aufwendigen, sowie vielfach Oberfläche und Material der Auflageflächen angreifenden Mittel zur Schraubensicherung und Beilagscheiben weit gehend erübrigen.On special advantage of the head is that it is suitable for assembly and service, as well as attacking the surface and material of the contact surfaces Substantially no means for screw locking and washers.

Für die Anwendung auf duktilen Materialien ist jedoch der Einsatz einer Unterlegscheibe in Form eines Ringes aus vorzugsweise halbrundem Material angepasster Verformbarkeit vorgesehen, die eine gleichmäßige Verteilung des Aufpressdruckes auf die gesamte kreisförmige Auflagefläche bewirkt.For the application However, a washer is used on ductile materials in the form of a ring of preferably semicircular material Deformability provided a uniform distribution of the pressure on the entire circular bearing surface causes.

Für die Anwendung in Schraubautomaten ist entscheidend, dass das durch gehende Innenprofil eine einfach zentrierbare Zuführung der Schraube ermöglicht.For the application in automatic screwdrivers it is crucial that the continuous inner profile is a easy to center feeder the screw allows.

In einer vorteilhaften Ausführung werden die Schrauben hierzu auf Gurten oder in Magazinen nebeneinander aufgereiht und durch einen Vorschubmechanismus in ungefähr axiale Position zum Betätigungswerkzeug gebracht.In an advantageous embodiment For this purpose, the screws are placed side by side on belts or in magazines lined up and roughly axial by a feed mechanism Position to the operating tool brought.

Das Werkzeug gleitet durch Vorschub in Einschraubrichtung bis zum Anschlag am Kopf der Schraube in ihre Schlüsselführung und kann durch einen Zentrierkopf, der durch die Schraube hindurch in den Gewindegang geschoben wird, justiert werden. Dieser sitzt, mit mehreren Reihen federnder Aufspreizungen versehen, an der Spitze des Werkzeugs und kann so die Schraube zentrisch zum Gewinde führen, ohne dass vom Betätiger handwerkliches Geschick und Konzentration oder vom Roboter besondere Genauigkeit verlangt werden.The Tool slides through feed in screwing direction up to the stop on the head of the screw in its key guide and can be replaced by a Centering head that goes through the screw into the thread is pushed, adjusted. This sits with several rows provided with resilient spreads, at the tip of the tool and can lead the screw centrically to the thread without manual work from the actuator Skill and concentration or special precision from the robot be requested.

Zudem kann hier ein – evtl. ins Schraubwerkzeug integrierter – Abstandsmesser wirksam werden, der bei korrektem Ansatz des Schraubwerkzeuges in der Schlüsselführung (ggf. durch Sensoren abprüfbar) die Längenänderung der Schraube misst.moreover can here - possibly - integrated in the screwing tool - distance meter, the if the screwing tool is correctly inserted in the key guide (if necessary verifiable by sensors) the change in length the screw measures.

Dies kann sowohl durch mechanische Taster, wie z.B. auch durch opto-elektronische Elemente (Laser-Interferenz etc.) erfolgen. Schraubwerkzeuge lassen sich hierdurch exakter steuern, als durch Drehmomentmessung.This can be both by mechanical buttons, e.g. also through opto-electronic Elements (laser interference etc.). Leave screwing tools control yourself more precisely than through torque measurement.

Allerdings erlaubt auch diese bei Hohlschrauben erfindungsgemäßen Typs besseren Aufschluss, als bei Standardschrauben, weil die Komplexität des Anzugsmoments durch Reduktion des Reibungsanteils am Schraubenkopf verringert und durch einen Bund am Gewinderand der Schraube ein abrupt ansteigendes Drehmoment bei Erreichen der vorgegebenen Einschraubtiefe bewirkt werden kann.Indeed also allows this in the case of hollow screws according to the invention better information than with standard screws because of the complexity of the tightening torque reduced by reducing the proportion of friction on the screw head and an abrupt rising due to a collar on the thread edge of the screw Torque when the specified screw depth is reached can be.

Die Erfindung wird mit nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert:The The invention is explained in more detail with the following drawings:

1 stellt einen einfachen Typ der erfindungsgemäßen Schraube [1] mit schmalem Auflagekranz [14] und einem Sechskant-Betätigungsprofil [15] dar. 1 represents a simple type of screw according to the invention [ 1 ] with narrow overlay [ 14 ] and a hexagon actuation profile [ 15 ].

2a zeigt zum Vergleich eine konventionelle Gewinde-Befestigungsschraube [16] mit Sechskant-Kopf [17], 2b die erfindungsgemäße Hohlschraube [1] im Halbschnitt. Dabei ist [4] das zu befestigende Werkstück und [5] die Basis mit Gewinde. 2a shows a conventional threaded fastening screw for comparison [ 16 ] with hexagon head [ 17 ] 2 B the hollow screw according to the invention [ 1 ] in half cut. Where [ 4 ] the workpiece to be fastened and [ 5 ] the base with thread.

Die Schnittflächen [6] der Hohlschraube und [7] der Standardschraube ermöglichen den Vergleich der unterschiedlichen Schrauben-Massen.The cut surfaces [ 6 ] the banjo bolt and [ 7 ] of the standard screw enable the different screw masses to be compared.

3a und b zeigt den Vergleich der Verteilung der Kraftlinien bei der Verschraubung: Während sich die Kraftlinien der Standardschraube [8] im Bereich zwischen den ersten Gewindegängen [9] konzentrieren und erratisch in im Kopf zur Kopfauflage verlaufen [10], folgen sie bei der Hohlschraube in 3b über einen weiten Bereich vom Gewinde [11] bis in die Auflage des Schraubenkopfes [12] dem Dehnverlauf. 3a and b shows the comparison of the distribution of the force lines for the screw connection: While the force lines of the standard screw [ 8th ] in the area between the first threads [ 9 ] concentrate and run erratically in the head to the headrest [ 10 ], follow the banjo bolt in 3b over a wide range of threads [ 11 ] up to the support of the screw head [ 12 ] the expansion course.

4 zeigt Schnittansicht der Hohlschraube [1] mit einem Sechskant-Betätigungsprofil [15] und dem Auflagekranz [14]. 4 shows sectional view of the banjo bolt [ 1 ] with a hexagon operating profile [ 15 ] and the overlay [ 14 ].

Literaturnachweis:References:

Roloff / Matek: machine elements. Vieweg publishing house Braunschweig 1976. pp. 129-153
G. Niemann: Machine Elements Vol. 1, Springer-Verlag Berlin. 1899/1981, pp. 194-221
S. Zima: crank drives, Vieweg-Verlag Braunschweig 1998, chap. Connecting rod screws p. 411ff

Claims

Banjo bolt, characterized in that an inner profile runs centrally through the shaft and is suitable as an actuation profile for the use of screwing tools.

Banjo bolt according to claim 1, characterized in that the head is mushroom-shaped is generated by expanding the walls of a hollow cylinder, the as its inner profile the actuation profile has while the screw thread from the outside is applied to him.

Banjo bolt according to claim 1, characterized in that the inner profile is even in the head expires and thus for the "blind" introduction of the screwing tool serves.

Hollow screw according to claim 1, characterized in that the screwing tool is inserted and actuated into the shaft from both sides leaves.

Banjo bolt according to claim 1, characterized in that the head is so resilient due to its mushroom shape, that he's largely smooth train also on slightly sloping sedentary or somewhat irregularly shaped Bearing enables.

Banjo bolt according to claim 1, characterized in that the head is so resilient due to its mushroom shape, that it also has vibrating elements to be fastened with largely even pull holds.

Banjo bolt according to one of the preceding claims, characterized characterized that a collar on the thread edge the tightening torque when screwing in the target dimension increased abruptly.

Banjo bolt according to claim 1, characterized in that automated screwing systems use an actuating mandrel to tighten the screw can capture and tighten.

Banjo bolt according to claim 8, characterized in that the actuating pin a leadership at its head has, which is inserted into the threaded bore and in it with resilient Jaws is centered.

Banjo bolt according to claim 8, characterized in that the tightening torque from elongation the screw is determined, which is measured by the actuation profile in the shaft becomes.

Banjo bolt according to claim 10, characterized in that measuring elongation done with buttons.

Banjo bolt according to claim 10, characterized in that measuring elongation opto-electronic.

Manufacturing process for a banjo bolt according to claim 1, characterized in that the shaft of the screw from a drawn or extruded, thick-walled tube.

Manufacturing process for a banjo bolt according to claim 13, characterized in that the tube inside as an actuating profile (for screwing) is. 15 manufacturing processes for a banjo bolt according to claim 13 and 14, characterized in that the inner profile as one of the common actuation profiles with parallel Flanks, e.g. Hexagon, torx, star, etc.

Manufacturing process for a banjo bolt according to claim 13 to 15, characterized in that the inner profile in the manufacturing process of the pipe becomes.

Manufacturing process for a banjo bolt according to a the preceding claims, characterized in that the head is gradually widened and turning over the resulting mushroom shape is carried out.

Manufacturing process for a banjo bolt according to claim 13 to 17, characterized in that this reshaping by - possibly combined - cold pressing, Round kneading or drop forging takes place.