DE19947311A1

DE19947311A1 - Hohlschraube zum lösbaren Verbinden von Teilen

Info

Publication number: DE19947311A1
Application number: DE1999147311
Authority: DE
Inventors: Helmut Krueger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2001-04-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hohlschraube zum lösbaren Verbinden von Teilen mit einem Schraubenkopf und einem Gewindeschaft. Um bei einer derartigen Schraube das Gewicht zu reduzieren und den Herstellungsaufwand zu senken, ist diese aus einem Blech-Halbzeug oder aus Kunststoff spanlos hergestellt, und der Schraubenkopf (1, 10) weist ein Innenprofil (Innensechskant 4) zum Ansetzen eines Werkzeuges und Aufbringen eines Drehmomentes auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hohlschraube zum lösbaren Verbinden von Teilen, insbesondere für geringere oder mittlere Anzugs(Dreh-)momente.

Eine lösbare Schraubverbindung von Teilen wird durch Zug-, Druck- oder Scherkräfte beaufschlagt, wobei nicht in jeder Verbindungsanordnung eine Beaufschlagung durch hohe Kräfte gegeben ist und die Schrauben hohe Anzugs(Dreh-)momente übertragen müssen. Für derartige Verbindungen können Hohlschrauben verwendet werden, die eine in einem zusätzlichen Arbeitsgang eingebrachte axiale Bohrung aufweisen. Derartige Hohlschrauben sind aufwendig. Es ist auch bekannt, Außen-Gewinde spanlos durch Gewinde-Walzen, bekannt auch als Gewinde-Rollen, oder durch Gewinde-Drücken an dünnwandigen Hohlkörpern, wie Glühlampenfassungen, Schraubdeckel für Flaschen, Büchsen- und Gläser, und rohr- und napfförmigen Formteilen herzustellen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Hohlschraube nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die gewichtsreduziert und weniger aufwendig ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Hohlschraube nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Die Erfindung besteht darin, daß eine einen Schraubenkopf und einen Gewindeschaft aufweisende Hohlschraube zum lösbaren Verbinden von Teilen aus einem Blech-Halbzeug oder aus Kunststoff spanlos hergestellt ist und daß der Schraubenkopf ein Innenprofil zum Aufbringen eines Anzugs(Dreh-)momentes hat. Eine derartige Hohlschraube ist in einem Arbeitsgang kostengünstig herstellbar und bezüglich des für ihre Erstellung erforderlichen Materialeinsatzes optimiert.

Dabei kann zwischen dem Schraubenkopf und dem Gewindeschaft ein Bund mit einer gewindeschaftseitigen Anlagefläche ausgebildet sein. Durch diese Maßnahme ist es möglich, das Volumen des Schraubenkopfes in radialer Richtung zur Schraubenachse auf ein Minimum zu reduzieren. Dieser Bund kann so ausgebildet sein, daß dessen Anlagefläche leicht konisch ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Neigungswinkel gegenüber der Schraubenachse von 85 bis 88°. Durch diese Maßnahme wird der Bund beim Anziehen der Hohlschraube auf Biegung beansprucht und ermöglicht eine Selbstsicherung derselben. Das Innenprofil des Schraubenkopfes ist vorzugsweise mit einem Innensechskant (Inbus) versehen, kann aber auch mit einem Steckschlüssel von außen am Sechskantauslauf beansprucht werden.

Als Blech-Halbzeuge eignen sich rohrförmige Profile oder einseitig geschlossene dünnwandige Hohlkörper, die insbesondere in einem entsprechend geformten Werkzeug durch eine Innenhochdruckumformung spanlos in einem Arbeitsgang zur Hohlschraube umgeformt werden. In Abhängigkeit vom eingesetzten Halbzeug kann auf diese Weise eine Hohlschraube mit einem vom Schraubenkopf bis zur Gewindeschaftspitze durchgängigen Hohlraum oder eine Hohlschraube mit einem am Schraubenkopf offenen Sackloch gefertigt werden, wobei in beiden Fällen im Bereich des Schraubenkopfes ein Innenprofil ausgebildet wird. Hohlschrauben aus Kunststoff werden in einem Arbeitsgang aus Kunststoff spritzgegossen.

Insbesondere die geschlossene Ausführung kann zur Aufnahme von Meßmitteln, Sensoren oder Füllmitteln verwendet werden. Die Hohlschraube mit einem Durchgangsloch ermöglicht auch einen Leitungsdurchgang, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Abdichtung in radialer Richtung, da diese Ausführung in axialer Richtung nicht flüssigkeits- und gasdicht ist.

Das Gewinde der Blech-Hohlschrauben kann aus fertigungstechnischen Gründen nicht so fein ausgebildet sein wie das einer durch eine spanabhebende Bearbeitung gefertigten Schraube. Der Gewindeaußendurchmesser ist bei einer Hohlschraube bei einem gleichen Gewindekerndurchmesser kleiner als bei einer spanabhebend gefertigten Schraube, und die Gewindeflanken sind stärker abgerundet. Der Kerndurchmesser, der Flankenwinkel und die Steigung entsprechen jedoch denen des konventionellen Gewindes. Auf Grund des geringeren Gewindeaußendurchmessers ergibt sich eine geringere Belastbarkeit der Verbindung durch Zugkräfte, d. h. eine geringere Ausreißkraft.

Ein Gewindegang kann entweder durchgängig ausgebildet oder durch im Abstand ausgebildete Gewindehügel gebildet sein. Letztere Ausführung ist beispielsweise so gestaltet, daß pro Gewindegang drei um 120° versetzt angeordnete Gewindehügel ausgebildet sind. Diese Art der Gewindeausbildung ist maßgenauer als ein Gewinde mit einem durchgängig gestalteten Gewindegang, da eine Unrundheit bzw. Durchmesser abweichung durch die Gestaltfestigkeit besser zu beherrschen ist.

Ein optimiertes, weitgehend niedriges Gewichts-Anzieh(Dreh-)moment-Verhältnis kann über die Blechdicke unter Berücksichtigung der Gewindesteigung eingestellt werden. Dabei muß die Blechdicke bei einer kleineren Gewindesteigung aus fertigungstechnischen Gründen geringer als bei einer größeren sein, wobei die Blechdicke etwa linear mit der Gewindesteigung fällt. Eine geringe Blechdicke wiederum führt zu einem kleineren übertragbaren Anzieh(Dreh-)moment. Bei kleineren Hohlschrauben-Abmessungen (z. B. M8) ist die prozentuale Gewichtseinsparung wesentlich geringer als bei größeren Abmessungen. Beispielsweise beträgt das Volumenverhältnis von M8 zu M16 beträgt etwa 1 : 6, das von M8 zu M36 etwa 1 : 80.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Hohlschraube mit geschlossenem Gewindeschaft, perspektivisch dargestellt,

Fig. 2 eine Hohlschraube mit offenem Gewindeschaft in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3 die Hohlschraube nach Fig. 2 mit Blick auf den Schraubenkopf und

Fig. 5 eine schematische Gewindedarstellung.

In Fig. 1 ist eine Hohlschraube mit einem Schraubenkopf 1, einem Gewindeschaft 2 und einem zwischen diesen ausgebildeten Bund 3 dargestellt. Der Schraubenkopf 1 weist einen Innensechskant 4 (in der Darstellung nicht sichtbar) zum Eingreifen eines Werkzeuges auf. Die Hohlschraube ist aus einer einseitig geschlossenen Stahlblechhülse durch eine Innenhochdruckumformung erzeugt worden, wobei das entstandene Gewinde 5 an den Außenflanken abgerundet ist. An den beiden schraubenkopfseitigen Gewindegängen 6 ist beispielhaft die Ausbildung eines durch linsenförmige Abflachungen 7 unterbrochenen Gewindes gezeigt. Pro Gewindegang 6 ist das Gewinde 5 grundsätzlich durch drei um 120° versetzt angeordnete Gewindehügel 8 gebildet, wobei diese von Gewindegang zu Gewindegang wiederum versetzt angeordnet sind. Die Auflagefläche 9 des Bundes 3 ist leicht konisch ausgebildet und schließt mit der Schraubenachse A einen Winkel von ca. 85°-88° ein.

Fig. 2 zeigt eine Hohlschraube M 12 × 25 mit einem Schraubenkopf 10 mit einem Innensechskant 11, einem Bund 12 und einem Gewindeschaft 13 mit einem Sondergewinde und einem Durchgangsloch 14. Die Hohlschraube ist durch eine Innenhochdruckumformung eines Stahlblechrohrstückes hergestellt worden. Das dabei ausgeformte Sondergewinde ist eingängig und an den Außenflanken abgerundet. Durch die Gestaltung des Sondergewindes mit einer vergrößerten Steigung sind die Blechdicke und auch das Anzieh(Dreh-)moment größer als bei einem Normgewinde. Die Blechdicke beträgt 0,7^+0,3 mm, der Bund 12 hat einen Außendurchmesser von 18⁺² mm, die Steigung beträgt 1,75 × 2 (verdoppelte Steigung), und die Weite des Innensechskantes 11 beträgt 10 mm. Der Nenndurchmesser und die Gewindetiefe entsprechen der Norm. Auch bei dieser Ausführung ist die Anlagefläche 15 des Bundes 12 konisch ausgebildet und schließt mit der Schraubenachse einen Winkel von ca. 85°-88°ein.

Fig. 3 zeigt die Hohlschraube nach Fig. 2 aus einer anderen Perspektive. Zu sehen sind insbesondere der Innensechskant 11 und die Ausbildung des Gewindes 5 im Innern der Hohlschraube. In Fig. 4 ist schließlich der Eingriff einer Mutter 16 mit einem Normgewinde mit dem Gewinde 5 der Hohlschraube nach Fig. 2 dargestellt. Deutlich zu erkennen sind die abgerundeten Gewindeflanken dieses Gewindes 5.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Schraubenkopf

2

Gewindeschaft

3

Bund

4

Innensechskant

5

Gewinde

6

Gewindegang

7

Abflachung

8

Gewindehügel

9

Anlagefläche

10

Schraubenkopf

11

Innensechskant

12

Bund

13

Gewindeschaft

14

Durchgangsloch

15

Anlagefläche

16

Mutter
A Schraubenachse

Claims

1. Hohlschraube zum lösbaren Verbinden von Teilen mit einem Schraubenkopf und einem Gewindeschaft, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschraube aus einem Blech-Halbzeug oder aus Kunststoff spanlos hergestellt ist, und daß der Schraubenkopf (1, 10) ein Innenprofil zum Ansetzen eines Werkzeuges und Aufbringen eines Drehmomentes aufweist.

2. Hohlschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schraubenkopf (1, 10) und dem Gewindeschaft (2, 13) ein Bund (3, 12) ausgebildet ist.

3. Hohlschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenprofil ein Innensechskant (4, 11) ist.

4. Hohlschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech-Halbzeug rohrförmig oder ein dünnwandiger, einseitig geschlossener Hohlkörper ist.

5. Hohlschraube nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Einsatz eines Blech-Halbzeuges gebildete Hohlschraube durch eine Innenhochdruckumformung hergestellt ist.

6. Hohlschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Kunststoff gebildete Hohlschraube durch Spritzgießen hergestellt ist.

7. Hohlschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gewindeseitige Anlagefläche (9, 15) des Bundes (3, 12) leicht konisch ausgebildet ist, wobei der Neigungswinkel gegenüber der Schraubenachse (A) vorzugsweise im Bereich zwischen von 85 und 88° liegt.

8. Hohlschraube nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß das Gewinde (5) durch Gewindehügel (8) gebildet ist, die entlang eines Gewindeganges im Abstand ausgebildet sind.

9. Hohlschraube nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum der Hohlschraube ein Durchgangsloch (14) ist.

10. Hohlschraube nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Kabeldurchführung verwendet wird.

11. Hohlschraube nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese zur Aufnahme von Meß-, Signal- oder Füllmitteln verwendet wird.