DE202008007199U1

DE202008007199U1 - Schraubverbindungselement und Schraube zur Verwendung bei einem derartigen Schraubverbindungselement

Info

Publication number: DE202008007199U1
Application number: DE200820007199
Authority: DE
Original assignee: ABC Umformtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: ABC Umformtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2018-05-29

Abstract

Schraubverbindungselement, bestehend aus einem Verbindungsbauteil (1) mit einer Durchgangsbohrung (3) und einer Schraube (2) mit einem Kraftangriffsabschnitt (4) und einem ein Gewinde aufweisenden Schraubenschaft (5), der in die Durchgangsbohrung (3) einsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergangsabschnitt (12) zwischen dem Kraftangriffsabschnitt (4) und dem Schraubenschaft (5) ein Führungsbund (9) ausgebildet ist, dessen Außendurchmesser (d) derart in Bezug auf einen Innendurchmesser (D) der Durchgangsbohrung (3) bemessen ist, dass im eingesteckten Zustand des Schraubenschaftes (5) zwischen dem Führungsbund (9) und einer Innenwandung (10) der Durchgangsbohrung (3) ein Gesamtspiel von maximal 15% des Innendurchmessers (D) der Durchgangsbohrung (3) vorhanden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schraubverbindungselement, bestehend aus einem Verbindungsbauteil mit einer Durchgangsbohrung und einer Schraube mit einem Kraftangriffsabschnitt und einem ein Gewinde aufweisenden Schraubenschaft, der in die Durchgangsbohrung einsteckbar ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Schraube zur Verwendung bei einem derartigen Schraubverbindungselement.
Bei Schraubverbindungselementen der gattungsgemäßen Art werden Schrauben insbesondere im Motoren-, Getriebe- und Antriebsbau mit sehr hohen Anzugsmomenten angezogen. Bei diesen hohen Anzugsmomenten kommt es verfahrensbedingt zu einer Verbiegung bzw. Querbewegung des Schraubenkopfes und auch Schraubenschaftes in der Durchgangsbohrung. Ein derartiges Verhalten der Schraube ist aber nachteilig, da hierdurch ein definiertes Anzugsmoment nicht aufgebracht werden und es zu einem Lösen der Schraubverbindung oder einem Bruch der Schraube im Betrieb kommen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und ein Schraubverbindungselement bzw. eine Schraube zu schaffen, wobei das Anzugsverhalten bei hohen Anzugsmomenten und der Kraftfluss optimiert ist.
Erfindungsgemäß wir diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem Übergangsabschnitt zwischen dem Kraftangriffsabschnitt und dem Schraubenschaft der Schraube ein Führungsbund ausgebildet ist, dessen Außendurchmesser derart in Bezug auf einen Innendurchmesser der Durchgangsbohrung bemessen ist, dass im eingesteckten Zustand des Schraubenschaftes zwischen dem Führungsbund und einer Innenwandung der Durchgangsbohrung ein maximales Spiel von 15% des Innendurchmessers der Durchgangsbohrung vorhanden ist. Vorteilhaft ist, wenn der Führungsbund eine Bundhöhe von mindestens 5% des Außendurchmessers des Führungsbundes besitzt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann sich die Schraube innerhalb der Durchgangsbohrung seitlich abstützen, so dass nur eine begrenzte, definierte Querbewegung erfolgen und somit auch nur eine begrenzte Biegung im Kopfbereich auftreten kann. Durch die Erfindung wird somit ein definiertes Anzugsverhalten der erfindungsgemäßen Schraube erreicht.
Der erfindungsgemäße Führungsbund ermöglicht es, die Höhe des Kraftangriffsteils mit innenliegendem Kraftangriff gegenüber der Höhe desselben bei bekannten Schrauben zu verringern, da der Innenkraftangriff in den Bereich des Führungsbundes hineinragen kann. Hierdurch verläuft sein Boden im Bereich des Führungsbundes, so dass die gesamte Schraubverbindung schwerpunkts- und gewichtsoptimiert ausgebildet werden kann, was insbesondere bei Antriebsbauteilen von großem Vorteil ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten und werden an Hand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Schraubverbindungselement,
2 eine Einzelheit bei II in 1.
In den Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern versehen.
Ein erfindungsgemäßes Schraubverbindungselement besteht, wie in 1 dargestellt ist, aus einem Verbindungsbauteil 1 und einer Schraube 2. Das Verbindungsbauteil 1 kann z. B. als Hülse ausgebildet sein, und besitzt eine Durchgangsbohrung 3. Diese Durchgangsbohrung 3 weist einen Innendurchmesser D auf. Ein derartiges Schraubverbindungselement wird beispielsweise in der Antriebs- und Motorentechnik eingesetzt, wobei hohe Antriebsmomente übertragen werden, so dass die Schraube 2 mit einem sehr hohen Anzugsmoment angezogen werden muss. Die Schraube 2 besitzt einen Kraftangriffsabschnitt 4, der als Schraubenkopf ausgeformt sein kann, und einen Schraubenschaft 5. Der Schraubenschaft 5 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel an seinem freien Ende einen Gewindeabschnitt 6 mit einem Außengewinde auf. Zwischen dem Schraubenkopf 4 und dem Gewindeabschnitt 6 ist ein gewindefreier Abschnitt 7 vorhanden. Der gewindefreie Abschnitt 7 kann, wie gezeigt, einen Außendurchmesser d besitzen, der kleiner ist als der Außendurchmesser d₁ des Gewindeabschnitts 6. Zweckmäßigerweise ist der Außendurchmesser d gleich dem Kerndurchmesser des Gewindeabschnitts 6. Bei dem Außengewinde des Gewindeabschnitts 6 kann es sich z. B. um ein Gewinde der Größe M 16 oder M 18 gemäß DIN-Norm handeln. Die Länge des Schraubenschaftes 5 beträgt z. B. 50 bis 100 mm. Der Innendurchmesser D der Durchgangsbohrung 3 ist z. B. 35 mm. Das Außengewinde kann sich auch über die gesamte Länge des Schraubenschaftes 5 erstrecken. Der Außendurchmesser des Schraubenkopfes 4 im Bereich seines Anlagebundes 11 ist derart bemessen, dass der Schraubenkopf 4 eine hinreichende Anlagefläche 8 zur Anlage am Verbindungsbauteil 1 ausbildet, wobei der Außendurchmesser des Anlagebundes 11 größer ist als der Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 3. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Kraftangriffsabschnitt 4 und dem Gewindeschaft 5, insbesondere dem gewindefreien Abschnitt 6, ein Führungsbund 9 angeformt. Der Außendurchmesser des Führungsbundes 9 ist derart in Bezug auf den Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 3 bemessen, dass im eingesteckten Zustand der Schraube 3 zwischen dem Führungsbund 9 und einer Innenwandung 10 der Durchgangsbohrung 3 ein Gesamtspiel von maximal 15%, vorzugsweise 1 bis 12% des Innendurchmessers der Durchgangsbohrung 3 vorhanden ist. Der Führungsbund 9 ist etwa zylinderförmig ausgebildet. Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße Schraube 2 als Kaltformteil, insbesondere als Pressformteil hergestellt. Hierdurch weist der Führungsbund 9 eine leichte Konizität aus, die der Entformung aus dem Formwerkzeug dient. Die Höhe h des Führungsbundes 9 beträgt vorteilhafterweise mindestens 5% des Außendurchmessers des Führungsbundes 9. Zwischen dem Führungsbund 9 und dem Schraubenschaft 5 ist ein Übergangsabschnitt 12 angeordnet, der kegelstumpfförmig ist. Die Übergänge zwischen dem Anlagebund 11 und dem Führungsbund 9 sowie zwischen diesem und dem Übergangsabschnitt 12 sowie diesem und dem Schraubenschaft 5 sind zweckmäßigerweise durch Verrundungsradien derart verrundet, dass Spannungsspitzen im Material vermieden werden. Im Kraftangriffsabschnitt bzw. Schraubenkopf 4 ist vorzugsweise ein Innenkraftangriff 13 eingebracht. Durch die Ausbildung des Führungsbundes 9 im Anschluss an den Schraubenkopf 4 ist in diesem Bereich genügend Materialstärke vorhanden, so dass der Innenkraftangriff 13 bis in den Führungsbund 9 hineinreichen kann, so dass der Boden 14 innerhalb des Führungsbundes 9 liegt. Hierdurch kann die Höhe des Schraubenkopfes 4 insgesamt gegenüber denjenigen ohne Führungsbund kleiner gehalten werden, so dass die Schraube 2 schwerpunkts- und gewichtsoptimiert ausgelegt werden kann. Durch den Führungsbund 9 erfolgt eine Begrenzung der Querbewegung der Schraube 2 beim Anziehen innerhalb der Durchgangsbohrung 3. Durch die Stützwirkung des Führungsbundes 9 im Bereich des Schraubenkopfes 4 wird auf Grund der höheren Kopfsteifigkeit ein Stülpeffekt verhindert. Hierdurch bleibt die Kopfauflage der Schraube 2 auf dem Verbindungbauteil 1 auch bei hoher Verspannung eben und es werden Setzverluste in der erfindungsgemäßen Verbindung minimiert. Durch den kegeligen Übergangsabschnitt 12 wird die Kerbwirkung an der Schraube 2 vermindert, da der Kraftfluss im Schraubenkopfbereich optimiert ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Merkmale. So kann an Stelle eines Innenkopfangriffs auch ein Außenkopfangriff vorhanden sein, der beispielsweise als Sechskant hergestellt ist. Auch kann der Schraubenkopf ohne jegliche Kopferhöhung flach geformt sein. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im jeweiligen unabhängigen Anspruch definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des jeweiligen unabhängigen Anspruchs weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Claims

Schraubverbindungselement, bestehend aus einem Verbindungsbauteil (1) mit einer Durchgangsbohrung (3) und einer Schraube (2) mit einem Kraftangriffsabschnitt (4) und einem ein Gewinde aufweisenden Schraubenschaft (5), der in die Durchgangsbohrung (3) einsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergangsabschnitt (12) zwischen dem Kraftangriffsabschnitt (4) und dem Schraubenschaft (5) ein Führungsbund (9) ausgebildet ist, dessen Außendurchmesser (d) derart in Bezug auf einen Innendurchmesser (D) der Durchgangsbohrung (3) bemessen ist, dass im eingesteckten Zustand des Schraubenschaftes (5) zwischen dem Führungsbund (9) und einer Innenwandung (10) der Durchgangsbohrung (3) ein Gesamtspiel von maximal 15% des Innendurchmessers (D) der Durchgangsbohrung (3) vorhanden ist.
Schraubverbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbund (9) eine Bundhöhe (h) von mindestens 5% des Außendurchmessers des Führungsbundes (9) besitzt.
Schraubverbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsbauteil (1) aus einer Hülse besteht.
Schraubverbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsbauteil (1) aus einem Zylinderdeckel oder einer Antriebswelle besteht.
Schraube (2) zur Verwendung bei einem Schraubverbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2.
Schraube (2) nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass, das Außengewinde über die gesamte Länge des Schraubenschaftes (5) verläuft.
Schraube (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde auf einem Gewindeabschnitt (6) am freien Ende des Schraubenschaftes (5) ausgefomt ist und der Außendurchmesser des Gewindeabschnittes (6) größer ist als der Außendurchmesser eines gewindefreien Abschnitts (7) zwischen dem Führungsbund (9) und dem Gewindeabschnitt (6).
Schraube (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftangriffsabschnitt (4) einen umlaufenden Anlagebund (11) aufweist, dessen Außendurchmesser (d) größer ist als der Innendurchmesser (D) der Durchgangsbohrung (3).
Schraube (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Führungsbund (9) und dem Schraubenschaft (5) ein in etwa kegelstumpfförmiger Übergangsabschnitt (12) ausgebildet ist.
Schraube (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbund (9) etwa zylinderförmig ausgebildet ist.
Schraube (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtspiel 1% bis 12% des Bundaußendurchmessers des Führungsbundes (9) beträgt.
Schraube (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftangriffsabschnitt (4) und/oder der Führungsbund (9) durch Kaltverformung, insbesondere Pressformung hergestellt sind.
Schraube (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Kraftangriffsabschnitt (4) und am Führungsbund (9) Entformungsschrägen und Verrundungen vorhanden sind.
Schraube (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftangriffsabschnitt (4) einen Außenkraftangriff aufweist.
Schraube (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftangriffsabschnitt (4) einen Innenkraftangriff (13) besitzt.
Schraube (2) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkraftangriff (13) einen Boden (14) aufweist, der im Bereich des Führungsbundes (9) verläuft.