DE19959601A1

DE19959601A1 - Leichtbauschraube

Info

Publication number: DE19959601A1
Application number: DE1999159601
Authority: DE
Inventors: Helmut Krueger; Werner Krebs
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2001-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leichtbauschraube zum lösbaren Verbinden von Teilen mit einem Gewindeschaft und einem Schraubenkopf. Sie löst die Aufgabe, eine derartige Schraube mit einem verringerten Materialeinsatz zu schaffen, mit der moderate Anzugs-(Dreh-)momente übertragen werden können. Dazu weist der Gewindeschaft (1) eine ein Nenngewinde ausbildende äußere Drahtspirale (4) und eine entgegengesetzt gewickelte innere Drahtspirale (3) auf, die an der Schraubenspitze miteinander verbunden sind. An beiden Drahtspiralen (3, 4) sind zur Bildung des Schraubenkopfes (2) in einer Ebene quer zu den Spiralachsen angeordnete Angriffselemente (Drahtschlaufen 7, 8) für ein Werkzeug (9) vorgesehen, von denen die Angriffselemente (Drahtschlaufen 8) der äußeren Drahtspirale (4) schraubenspitzenseitig angeordnet sind, schraubenspitzenseitig zugleich eine Anlagefläche (10) ausbilden und zum Lösen der Leichtbauschraube dienen und die Angriffselemente (Drahtschlaufen 7) der inneren Drahtspirale (5) an der der Schraubenspitze abgewandten Seite des Schraubenkopfes (2) angeordnet sind und zum Anziehen der Leichtbauschraube dienen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leichtbauschraube als Verbindungselement für eine lösbare Schraubverbindung, insbesondere für moderate Anzugs-(Dreh-)momente.

Lösbare Schraubverbindungen von Teilen werden durch unterschiedliche hohe Zug-, Druck- oder Scherkräfte beaufschlagt, wobei die Beaufschlagung durch diese Kräfte moderat sein kann und die Schrauben auch nur moderate Anzugs-(Dreh-)momente übertragen müssen. Für derartige Verbindungen können Hohlschrauben zum Einsatz kommen, die eine axiale Bohrung aufweisen. Für Anwendungsfälle, in denen ein extremer Leichtbau betrieben wird und das Verhältnis des eingesetzten Gewichts zum übertragbaren Anzugs-(Dreh-)moment möglichst gering sein soll, ist die mit einer Hohlschraube erzielte Gewichtseinsparung mitunter nicht ausreichend.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Leichtbauschraube mit einem weitgehend verringerten Materialeinsatz zu schaffen, mit der moderate Anzugs-(Dreh-)momente übertragen werden können.

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

Die Erfindung besteht darin, daß der Gewindeschaft aus einer, ein Nenngewinde ausbildenden äußeren Drahtspirale, beispielsweise einer rechtsgewickelten Drahtspirale, und einer in dieser angeordneten und entgegengesetzt gewickelten, beispielsweise also einer linksgewickelten, inneren Drahtspirale gebildet ist. Beide Drahtspiralen sind an der Schraubenspitze miteinander verbunden und weisen zur Bildung des Schraubenkopfes in einer Ebene quer zu den Spiralachsen angeordnete Angriffselemente für ein Werkzeug auf. Dabei sind die Angriffselemente der äußeren Drahtspirale nach der Seite der Schraubenspitze zu angeordnet und dienen dem Lösen der Schraube, während die Angriffselemente der inneren Drahtspirale im schraubenaxialen Abstand zu diesen auf der der Schraubenspitze abgewandten Seite des auf diese Weise gebildeten Schraubenkopfes angeordnet sind und ein Anziehen der Schraube ermöglichen. Die Angriffselemente der äußeren Drahtspirale bilden überdies eine Anlagefläche für ein zu klemmendes Bauteil aus. Der Materialeinsatz bei der so gestalteten Schraube ist erheblich geringer als bei der bekannten Hohlschraube, die einen Hohlzylinder mit einer geschlossenen Wandung mit einem Außengewinde und einer innenliegenden Restmaterialschicht aufweist.

Die Leichtbauschraube wird zum Herstellen einer Verbindung an den Angriffselementen der inneren Drahtspirale gefaßt, und mit der Gewindespitze in das Gewindeloch mit einem mit dem Nenngewinde der äußeren Drahtspirale korrespondierenden Gewinde geführt und durch Rechtsdrehen gemäß der beispielsweisen Rechtswicklung in eine formschlüssige Verbindung gebracht, wobei über die Angriffselemente der inneren Drahtspirale das erforderliche Anzugs-(Dreh-)moment zum Einschrauben aufgebracht wird. Dabei wird der Kraftfluß von den Angriffselementen über die linksgewickelte innere Drahtspirale bis zur Gewindespitze und dort auf die angebundene äußere Drahtspirale geleitet. Beide Drahtspiralen werden derart belastet, daß ihr Durchmesser jeweils an dem jeweiligen Krafteinleitungsbereich verringert wird, so daß die äußere Drahtspirale in diesem Bereich an der Schraubenspitze zur Schraubenachse zu gezogen wird. Dadurch wird das Einschrauben erheblich erleichtert, und es wird ein Verklemmen mit dem korrespondierenden Gewinde vermieden. Die Leichtbauschraube wird bis zur Anlage mit der an den Angriffselementen ihrer äußeren Drahtspirale ausgebildeten Anlagefläche an dem zu klemmenden Bauteil eingeschraubt. Um die Leichtbauschraube zu lösen, werden die an der äußeren Drahtspirale angeordneten und mit der Anlagefläche anliegenden Angriffselemente nach links gedreht, wobei die äußere Drahtspirale im Krafteinleitungsbereich nach innen gezogen wird, so daß die Schraube aus dem korrespondierenden Gewinde leicht herausgedreht wird und sich löst. Ein Verklemmen ist dabei nicht möglich.

Die Angriffselemente sind bevorzugt aus Draht gebildet und einstückig mit der jeweiligen Drahtspirale verbunden, wobei die beiden Drahtspiralen ebenfalls einstückig ausgebildet sein können, so daß die Leichtbauschraube einschließlich des aus den Angriffselementen gebildeten Schraubenkopfes aus einem einzigen Drahtstück gebildet und auf einem Drahtwickelautomaten herstellbar ist. Alternativ dazu es jedoch auch möglich, die Leichtbauschraube dreiteilig zu gestalten, wobei jeweils eine Drahtspirale einschließlich der an dieser angeordneten Angriffselemente ein Teil darstellt und separat gefertigt ist, und beide Drahtspiralen an der Gewindespitze durch ein hülsenartiges Verbindungselement als dem dritten Teil, insbesondere durch eine Preßhülse, miteinander verbunden sind. Bei dieser Alternativlösung ist jedoch der technologische Aufwand höher als bei einer einteilig gestalteten Leichtbauschraube.

Die Angriffselemente sind vorteilhaft in einer Ebene im wesentlichen quer zu der Schraubenachse ausgebildete Drahtschlaufen, in die in axialer Richtung ein Werkzeug, z. B. ein Zylinderzapfen-Steckschlüssel, einführbar ist. Die Leichtbauschraube einschließlich der Drahtschlaufen besteht vorzugsweise aus Federstahldraht.

Die an der äußeren Drahtspirale ausgebildeten Angriffselemente, bevorzugt Drahtschlaufen, die zugleich die Anlagefläche für das Bauteil ausbilden, können vorteilhaft in einer Ebene angeordnet sein, die, abweichend von der senkrecht zur Schraubenachse stehenden Ebene, in einem Winkel im Bereich 90° bis 85° zur Schraubenachse angeordnet ist. Damit sind die die Anlagefläche bildenden Angriffselemente vorspannbar, und es kann eine größere Anlagekraft (Klemmkraft) bis zum vollständigen Anliegen der Angriffselemente am Bauteil erzeugt werden, wobei sich die Drahtschlaufen beim Erreichen des maximal übertragbaren Anzugs-(Dreh-)momentes in radialer Richtung von der Schraubenachse fortbewegen. Die in einer Ebene schräg zur Schraubenachse angeordneten Drahtschlaufen sind zugleich ein Sicherungselement gegen ein selbständiges Lösen der Leichtbauschraube.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Leichtbauschraube mit angesetztem Werkzeug, teilweise gebrochen,

Fig. 2 der Kopfbereich der Leichtbauschraube in einer Seitenansicht,

Fig. 3 die Spitze der Leichtbauschraube in einer Seitenansicht und

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Kopfbereich.

Fig. 1 zeigt eine Leichtbauschraube aus Federstahldraht mit einem Gewindeschaft 1 und einem Schraubenkopf 2, wobei der Gewindeschaft 1 aus einer inneren, linksgewickelten Drahtspirale 3 und einer ein Nenngewinde ausbildenden, äußeren, rechtsgewickelten Drahtspirale 4 und der Schraubenkopf 2 aus zwei im axialen Abstand zueinander angeordneten und einstückig an den Drahtspiralen 1 und 2 angeformten Drahtgebilden 5 und 6 mit jeweils drei im Winkel von 120° versetzt ausgebildeten Drahtschlaufen 7 und 8 gebildet sind. Das an der inneren Drahtspirale 3 angeformte Drahtgebilde 5 mit den Drahtschlaufen 7 ist in einer quer zu der Spiralachse der Drahtspirale 3 und das an der äußeren Drahtspirale 4 angeformte Drahtgebilde 6 auf der Seite der Schraubenspitze in einem Winkel von 5° zu der quer zur Spiralachse der Drahtspirale 4 liegenden Ebene ausgebildet. Mit den Drahtschlaufen 8 befindet sich ein Zylinderzapfen-Steckschlüssel 9 im Eingriff. Die in einer Ebene ausgebildeten Drahtschlaufen 8 bilden auf der Seite der Schraubenspitze eine Anlagefläche 10 für ein Bauteil aus. Die Drahtspiralen 3 und 4 sind an der Gewindespitze einstückig miteinander verbunden (Fig. 3).

In Fig. 2 ist die Anordnung des Drahtgebildes 5 und 6 gegenüber der jeweiligen Spiralachse und damit auch die Neigung der Anlagefläche 10 gezeigt. Auf der linken Seite ist ein Gewinde 11 im Schnitt dargestellt, mit dem sich die Leichtbauschraube gerade im Eingriff befindet. Durch eine geringe Überschneidung des durch die Drahtspirale 4 gebildeten (Außen-) Nenngewindes zum Gewinde 11, die durch eine Überschneidung des Außendurchmessers oder der Steigung gegeben sein kann, wird eine selbsthemmende Wirkung erzeugt, durch die ein Lockern der Leichtbauschraube bei einer dynamischen Belastung unterbunden werden kann.

Fig. 3 zeigt die Gewindespitze mit dem Übergang von der inneren Drahtspirale 3 zur äußeren Drahtspirale 4. Letztere verjüngt sich nach der Spitze zu. Die Steigung der beiden Drahtspiralen 3 und 4 unterscheidet sich, wobei die Steigung der Drahtspirale 4 jeweils von den Gewindemaßen des Nenngewindes abhängig ist, mit dem die Leichtbauschraube ausgestattet ist, während die Steigung der inneren Drahtspirale 3 davon unabhängig ist. Das Verhältnis der Steigung der äußeren zur inneren Drahtspirale beträgt bei der dargestellten Leichtbauschraube im wesentlichen 1 : 2. Zu erkennen ist auch die gegenläufige Drehung der Drahtspiralen 3 und 4.

In der in Fig. 4 gezeigten Draufsicht ist die Anordnung der Drahtgebilde 5 und 6 quer zur Schraubenachse dargestellt. Das weitere, an der äußeren Drahtspirale 4 angeformte Drahtgebilde 6 ist gegenüber dem Drahtgebilde 5, die beide jeweils drei um 120° versetzt angeordnete Drahtschlaufen 7 bzw. 8 aufweisen, mit seinen Drahtschlaufen 8 um 60° versetzt angeordnet, damit der Zylinderzapfen-Steckschlüssel 9 zum Lösen der Schraube unter Linksdrehung ohne Behinderung in diese einführbar ist (Fig. 1). Die Drahtschlaufen 7 und 8 haben den gleichen radialen Abstand zur Schraubenachse, so daß der Zylinderzapfen-Steckschlüssel 9 sowohl zum Anziehen als auch zum Lösen der Leichtbauschraube verwendbar ist.

Die vorbeschriebene Leichtbauschraube wird durch Rechtsdrehen des in die Drahtschlaufen 8 des an der inneren Drahtspirale 3 angeformten Drahtgebildes 5 eingeführten Zylinder-Steckschlüssels 9 eingeschraubt, bis die Anlagefläche 10 unter Vorspannung des schraubenspitzenseitigen Drahtgebildes 6 zur Anlage an das jeweilige Bauteil gelangt. Wenn danach durch weitere Drehung das maximale Anzugs-(Dreh-)moment erreicht ist, beginnt sich das innere (Anzieh-)Drahtgebilde 5 nach innen aufzudrehen, und der Mittelpunkt desselben entfernt sich radial von der Schraubenachse nach außen. Die Schraube ist montiert.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Gewindeschaft

2

Schraubenkopf

3

Drahtspirale

4

Drahtspirale

5

Drahtgebilde

6

Drahtgebilde

7

Drahtschlaufe

8

Drahtschlaufe

9

Zylinderzapfen-Steckschlüssel

10

Anlagefläche

11

Gewinde

Claims

1. Leichtbauschraube zum lösbaren Verbinden von Teilen mit einem Gewindeschaft und einem Schraubenkopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeschaft (1) eine ein Nenngewinde ausbildende, äußere Drahtspirale (4) und eine in dieser angeordnete, entgegengesetzt gewickelte, innere Drahtspirale (3) aufweist, die an der Schraubenspitze miteinander verbunden sind, daß beide Drahtspiralen (3, 4) zur Bildung des Schraubenkopfes (2) in einer Ebene quer zu den Spiralachsen angeordnete Angriffselemente (Drahtschlaufen 7 und 8) für ein Werkzeug (9) aufweisen, von denen die Angriffselemente (Drahtschlaufen 8) der äußeren Drahtspirale (4) schraubenspitzenseitig angeordnet sind, schraubenspitzenseitig zugleich eine Anlagefläche (10) ausbilden und zum Lösen der Leichtbauschraube dienen, und daß die Angriffselemente (Drahtschlaufen 7) der inneren Drahtspirale (3) an der der Schraubenspitze abgewandten Seite des Schraubenkopfes (2) angeordnet sind und zum Anziehen der Leichtbauschraube dienen.

2. Leichtbauschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffselemente aus Draht einstückig angeformt sind.

3. Leichtbauschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere und die innere Drahtspirale (3, 4) einstückig miteinander verbunden sind.

4. Leichtbauschraube nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffselemente durch Drahtschlaufen (7, 8) gebildet sind.

5. Leichtbauschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der äußeren Drahtspirale (4) ausgebildeten Angriffselemente (Drahtschlaufen 8) derart angeordnet sind, daß die Anlagefläche (10) gegenüber der Ebene quer zur Spiralachse in einem Winkel von 0° bis 5° geneigt ist.

6. Leichtbauschraube nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus Federstahldraht besteht.