DE202009003471U1 - screw - Google Patents
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Abstract
Schraube (10) mit einem Kopf (12) und einem daran anschließenden Schaft (14) mit einem Außengewinde (16), dadurch gekennzeichnet, dass direkt unter dem Kopf (12) eine sich radial nach innen in den Schaft (14) erstreckende Nut (18) vorgesehen ist.Screw (10) with a head (12) and an adjoining shaft (14) with an external thread (16), characterized in that directly under the head (12) has a radially inwardly into the shaft (14) extending groove ( 18) is provided.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraube, die einen im Durchmesser verkleinerten Kopf aufweist und insbesondere für die Verwendung als Zylinderkopfschraube geeignet ist.The The present invention relates to a screw having a diameter having reduced head and in particular for use as a cylinder head screw suitable is.
Im Zuge der zunehmenden Miniaturisierung und Gewichtseinsparung bei der Automobilindustrie ist es zunehmend nicht mehr möglich, Schrauben, insbesondere Zylinderkopfschrauben, mit dem normgemäß zu dem Schaftdurchmesser gehörenden Kopfdurchmesser zu verwenden. Vielmehr neigt man dazu, „kleinere" Köpfe, also Köpfe mit einem geringeren Durchmesser, zu verwenden. Eine Verkleinerung des Schaftes ist nicht möglich, da das Gewinde dann den auftretenden Kräfte nicht mehr gewachsen ist.in the In the wake of increasing miniaturization and weight saving The automotive industry is increasingly no longer possible to screw, in particular Cylinder head bolts, with the standard according to the shaft diameter belonging head diameter to use. Rather, one tends to have "smaller" heads, so heads with a smaller diameter, to use. A reduction of the Shank is not possible because the thread is then no longer able to cope with the occurring forces.
Es entsteht dann das Problem, dass der Übergang zwischen Kopf und Schaft stets einen bestimmten Radius aufweisen muss, damit keine Kerbspannungen auftreten. Dies macht es normalerweise erforderlich, eine Beilagscheibe mit einer entsprechenden Fase vorzusehen.It then arises the problem that the transition between head and shaft must always have a certain radius so that no notch stresses occur. This usually requires a washer to provide with a corresponding chamfer.
Die Herstellung einer solchen Fase ist jedoch üblicherweise mit zusätzlichem Herstellungsaufwand verbunden. Sieht man eine solche Fase jedoch nicht vor, so würde die Scheibe ohne Fase den Unterkopfradius beim Verschrauben verquetschen oder beschädigen und damit wieder eine Angriffsmöglichkeit für die Kerbwirkung im Dauerschwingversuch, also unter dynamischer Belastung bieten.The However, production of such a chamfer is usually with additional Associated production costs. But if you see such a chamfer not before, so would The disc without bevel squeeze the under head radius when screwing or damage and thus again an attack option for the notch effect in the fatigue test, ie under dynamic load.
Die Verwendung von Beilagscheiben mit Fase hat darüber hinaus den Nachteil, dass dadurch die zur Verfügung stehende Auflagefläche, die bereits aufgrund des wegen der Platzrestriktionen gewählten kleineren Kopfes stark vermindert ist, weiter reduziert würde. Dadurch werden die maximal zulässigen Drucklasten für normale Beilagscheiben und gegebenenfalls auch für die schaftseitige Stirnfläche des Schraubenkopfes überschritten. Dadurch wird es wiederum erforderlich, härtere (= teuere) Materialien für die Beilagscheibe und gegebenenfalls auch für den Schraubenkopf zu verwenden.The Use of washers with chamfer also has the disadvantage that thereby the available standing contact surface, the already smaller because of the space restrictions Head is greatly reduced, would further reduced. This will be the maximum permissible Pressure loads for normal washers and possibly also for the shank side face of the Screw head exceeded. This in turn makes it necessary to use harder (= more expensive) materials for the washer and possibly also for the Screw head to use.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Schraube dergestalt weiterzubilden, dass normale Beilagscheiben ohne spezielle Fase für den Unterkopfradius verwendet werden können, und damit auch die Flächenpressung zwischen Kopfunterseite und Beilagscheibe auf das zulässige Maß beschränken zu können.It is therefore an object of the present invention, such a screw To further develop such that normal washers without special bevel for the Underhead radius can be used, and thus the surface pressure between the top of the head and the washer should be limited to the permissible level can.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass direkt unter dem Kopf eine sich radial nach innen in den Schaft erstreckende Nut vorgesehen ist.According to the invention this Task solved by that just below the head a radially inward into the shaft extending groove is provided.
Es ist dabei besonders bevorzugt, dass sich schaftseitig von der Nut ein Zentrierbund befindet, dessen Außendurchmesser auf den Innendurchmesser der Beilagscheibe abgestimmt ist. Auf diese Weise kann auch bei den erfindungsgemäßen Schrauben sichergestellt werden, dass die Beilagscheibe zu der Schraube ordnungsgemäß zentriert ist.It is particularly preferred that the shaft side of the groove a centering collar is located, the outer diameter of the inner diameter the washer is tuned. This can also be done at the screws according to the invention Make sure the washer is properly centered to the screw is.
Weiter ist es besonders bevorzugt, wenn der Radienübergang zwischen dem Schaft und der schaftseitigen Stirnfläche des Kopfes vollständig innerhalb der Nut angeordnet ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auch bei Verwendung von Beilagscheiben ganz ohne Fase eine Beschädigung des Übergangsradius auf jeden Fall verhindert wird, und damit auch das Risiko eines Kerbwirkungsbruches unter dem Kopf ausgeschlossen ist.Further it is particularly preferred if the radius transition between the shaft and the shaft-side end face of the head completely is disposed within the groove. This way you can be sure be that even when using washers without chamfer a damage of the transition radius is definitely prevented, and therefore the risk of Notch break under the head is excluded.
Eine besonders preiswerte Herstellung der erfindungsgemäßen Schrauben ergibt sich, wenn die Nut und gegebenenfalls der Zentrierbund gleichzeitig mit dem Rollen der Schraube hergestellt wird.A Particularly inexpensive production of the screws according to the invention arises when the groove and possibly the Zentrierbund simultaneously with the rolling of the screw is made.
Die Herstellungsweise lässt sich noch weiter verbessern, wenn die Schraube mit einem Dünnschaft versehen ist, und dieser durch eine spezielle Rollierung mit der Nut versehen wird, während gleichzeitig der Zentrierbund dadurch aufgeworfen wird.The Production method leaves Continue to improve if the screw with a thinner is provided, and this by a special curling with the Groove is provided while at the same time the centering collar is thereby thrown up.
Um die bei der Rollierung zu verdrängende Materialmenge zu begrenzen, kann der Dünnschaft im Bereich in der Nähe des Kopfes ursprünglich dicker ausgebildet sein.Around the amount of material to be displaced during rolling To limit the thinness in the Area nearby of the head originally be thicker.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich nicht nur im Zusammenhang mit entsprechenden Beilagscheiben ohne Fase nutzen. In gleicher Weise sind die erfindungsgemäßen Schrauben vorteilhaft, wenn sie in eine Bohrung in einem Werkstück eingesetzt werden sollen, und die Anbringung einer entsprechenden Fase an dieser Bohrung nicht oder nur mit großem Aufwand möglich ist.The Advantages of the present invention are not only related Use with appropriate washers without chamfer. In the same Way, the screws according to the invention are advantageous, if they are to be inserted into a hole in a workpiece, and the attachment of a corresponding chamfer on this hole is not or only with big Effort possible is.
Im Folgenden soll die vorliegende Erfindung anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigt:in the Below, the present invention with reference to the accompanying drawings illustrated embodiment be explained in more detail. It shows:
Bei
der vorliegenden Erfindung ist der Radius
Die
Gestaltung der erfindungsgemäßen Nut ist
als Detail X1 in
Wie
der
Die
hier dargestellte Schraube
Bei
diesem Einsatzzweck war es mit Schrauben gemäß dem Stand der Technik erforderlich,
die zu verwendende Beilagscheibe aufwendig mit einer großen Fase
am inneren Loch zu versehen, um den Unterkopfradius der Schraube
aufnehmen zu können.
Gleichzeitig steht durch den lediglich für M9 gestalteten Schraubenkopf
Beilagscheibe mit erforderlicher Fase:Washer with required bevel:
- Innendurchmesser, der nicht zum Tragen kommt: 11,3 mm (Schaft 10 mm + 2 × Übergangsradius von 0,6 mm + Sicherheit 0,1 mm) + Bauteiltoleranz 0,2 mm = 11,5 mmInner diameter, which does not come into play: 11.3 mm (shaft 10 mm + 2 × transition radius of 0.6 mm + safety 0.1 mm) + component tolerance 0.2 mm = 11.5 mm
Da die vorliegende Schraube jedoch die Kräfte einer normalen M10-Schraube aufnehmen soll, muss sie mit einer Vorspannkraft von 63,5 kN angezogen werden können. Da die entsprechende Schraube aber nur über einen M9-Normkopf verfügt, ist der Außendurchmesser der Kopfauflagefläche auf 13,4 mm beschränkt. Zieht man davon den oben berechneten Lochdurchmesser mit Fase von 11,5 mm ab, verbleibt lediglich eine tragende Fläche von 37,16 mm2. Somit ergibt sich eine Flächenpressung im Auflagebereich von 1708,96 MPa.However, since the present screw is intended to absorb the forces of a normal M10 screw, it must be able to be tightened with a preload force of 63.5 kN. However, since the corresponding screw has only one M9 standard head, the outer diameter of the head support surface is limited to 13.4 mm. If one subtracts from this the above calculated hole diameter with chamfer of 11.5 mm, only a bearing surface of 37.16 mm 2 remains. This results in a surface pressure in the contact area of 1708.96 MPa.
Die üblicherweise verwendeten Materialien gestatten jedoch äußerstenfalls eine Oberflächenpressung von 1220 bis 1350 MPa.The usual used materials, however, allow at most a surface pressure from 1220 to 1350 MPa.
Auch
hier schafft die vorliegende Erfindung Abhilfe. Dadurch, dass die Übergangsradien
auf beiden Seiten in der Nut
Auf diese Weise können erfindungsgemäß auch besondere Maßnahmen wie Härten oder eine spezielle Materialauswahl vermieden werden, da die zulässigen Flächenpressungen nicht mehr überschritten werden.On this way you can According to the invention also special activities like hardening or avoid a special choice of materials, since the permissible surface pressures not exceeded become.
Das hier vorgestellte Ausführungsbeispiel bezog sich auf eine Schraube M10 mit Kopf M9. Analog lässt sich dies natürlich auch auf alle anderen Schraubengrößen übertragen.The embodiment presented here referred to a screw M10 with head M9. Of course, this also applies to all the others Transfer screw sizes.
Es
ist dabei zu beachten, dass aufgrund der drohenden Kerbwirkung der
Unterkopfradius keinesfalls vermindert werden kann. Die vorliegende
Erfindung bietet daher die einzige Lösung, wenn man gezwungen ist,
aus Platzgründen
eine Schraube mit einem Kopf
Die
Fertigung einer solchen Schraube kann dann noch dadurch erleichtert
werden, dass als Ausgangspunkt eine Schraube M10 (mit Kopf M9) mit
einem so genannten Dünnschaft
(Vorwalzmaßdurchmesser
circa 8,9 mm) verwendet wird, und eine spezielle Rollierung (Verdrängen/Verwalzen
von Material im Schaftbereich) unter dem Kopf durchgeführt wird, wobei
durch die Rollierung ein Zentrierbund mit einem Außendurchmesser
von 10 mm geschaffen wird, der damit dem Innendurchmesser der Scheibe
Der
Dünnschaft
kann dabei gegebenenfalls im Bereich unter dem Kopf
Durch
die erfindungsgemäß vorgesehene Nut
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
beträgt der
Unterkopfradius 0,4 bis 0,6 mm. Dies bedeutet, dass der maximale
Durchmesser des Radienauslaufes in die Auflagefläche des Kopfes
Der Vorteil der Erfindung liegt also zum einen in der Reduzierung der Flächenpressung der Schraubenkopfunterseite beziehungsweise Beilagscheibe/Werkstückoberfläche und zum anderen in einer erheblichen Kosteneinsparung, da die Beilagscheibe oder Werkstückoberfläche nicht aufwendig mit einer geeigneten Fase versehen werden muss.Of the Advantage of the invention is therefore on the one hand in the reduction of surface pressure the screw head base or washer / workpiece surface and on the other hand in a considerable cost saving, as the washer or Workpiece surface not consuming must be provided with a suitable chamfer.
Erfindungsgemäß können Nutdurchmesser und
Zentrierbunddurchmesser unabhängig
vom Schaftdurchmesser (Vollschaft oder Dünnschaft) leicht angepasst
werden. Bei der Wahl des Unterkopfradius ist man nicht mehr auf
eine Größe beschränkt, die
durch die Scheibe vorgegeben ist. Vielmehr kann erfindungsgemäß der Unterkopfradius
so groß gewählt werden,
wie es nötig
ist, um eine ausreichende Dauerhaltbarkeit gegen die Kerbwirkung zu
gewährleisten.
Die Nut
Die Flächenpressung kann schließlich erfindungsgemäß soweit reduziert werden, dass weichere (billigere) Scheiben genutzt werden können.The surface pressure can finally according to the invention be reduced that softer (cheaper) discs are used can.
Claims (6)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE202009003471U1 true DE202009003471U1 (en) | 2009-05-20 |
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ID=40690609
Family Applications (1)
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Country | Link |
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-
2009
- 2009-03-11 DE DE200920003471 patent/DE202009003471U1/en not_active Expired - Lifetime
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