DE3913974A1

DE3913974A1 - Arrangement for the releasable connection of two bodies, in particular tie-rod connection

Info

Publication number: DE3913974A1
Application number: DE3913974A
Authority: DE
Inventors: Per Morten Syvertsen; Endre Smedsrud; Hugh Bowermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1989-12-14
Also published as: NO882384D0; NO882384L

Abstract

One of the two bodies (1, 2) is provided with a conical depression (4a) which exhibits an internal thread (6) and into which there may be screwed a cone (3) which is arranged on the other body (1) and has an external thread. In known connections with a thread base which is rounded off in the form of an arc of a circle, there is a concentration of stresses in the lowermost part. A reduction in the maximum stressing can be achieved in that, in the case of the invention, the profile of the thread base is configured such that the curvature in the lowermost part (11) is at its smallest and increases with respect to the higher parts of the adjacent, load-bearing thread flank (12). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum lösbaren Ver binden zweier Körper, insbesondere Zugstangenverbindung, bei der der eine Körper mit einer ein Innengewinde aufweisenden koni schen Vertiefung versehen ist, in die ein am anderen Körper an geordneter Konus mit Außengewinde einschraubbar ist.The invention relates to an arrangement for releasable Ver bind two bodies, especially tie rod connection, in the the one body with an internally threaded koni is recessed into which one on the other body orderly cone with external thread can be screwed in.

Um Ermüdungen einer Verbindung der genannten Art entgegenzu wirken, ist es bekannt, die Belastung, die von jedem Gewinde getragen wird, durch axiale Vorspannung der Verbindung, Anwen dung von konischen Gewindeteilen, ungleiche Gewindesteigungen für das Innen- und Außengewinde und durch variierende Gewinde steigungen desselben Gewindeteiles zu reduzieren. Darüber hinaus ist es üblich, die maximalen Spannungen des Gewindegrundes, d.h. des Teiles zwischen benachbarten Gewindegängen, durch eine kreisbogenförmige Rundung zu reduzieren.To counteract fatigue of a connection of the type mentioned act, it is known to the load exerted by each thread is carried by axial prestressing of the connection, application formation of conical thread parts, uneven thread pitches for internal and external threads and due to varying threads to reduce pitches of the same threaded part. Furthermore it is common to measure the maximum stresses of the thread base, i.e. of the part between adjacent threads, by a reduce arc-shaped rounding.

Obwohl die Lebensdauer solcher Verbindungen auf diese Weise verlängert werden kann, ist man bestrebt, diese weiter zu verbessern.Although the life of such connections in this way can be extended, one strives to continue this improve.

Der Erfindung liegt die daher die Aufgabe zugrunde, eine Ver bindung der vorgenannten Art mit einer längeren Lebensdauer als die der bekannten Schraubverbindungen zu schaffen.The invention is therefore based on the object, a Ver binding of the aforementioned type with a longer lifespan than to create those of the known screw connections.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gewindegrund im Profil so gestaltet ist, daß die Krümmung der Oberfläche im tiefsten Teil am kleinsten ist und in Richtung der höher lie genden Teile der benachbarten, lasttragenden Gewindeflanke zunimmt.This object is achieved with an arrangement of the above Art solved according to the invention in that the thread base in Profile is designed so that the curvature of the surface in lowest part is smallest and towards the higher parts of the adjacent load-bearing thread flank increases.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher beschrie ben. Es zeigtThe invention is described below with reference to the drawing, in which an embodiment is shown, described in more detail ben. It shows

Fig. 1 ein Gewindeprofil für zwei zu verbindenden Körper, Fig. 1 is a thread profile for two bodies to be joined,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines an einem Körper an geordneten Konus mit Außengewinde teilweise im Schnitt und Fig. 2 is a schematic side view of a body on an ordered cone with an external thread, partly in section and

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer an einem zugeord neten weiteren Körper vorgesehenen konischen Vertiefung mit Innengewinde teilweise im Schnitt. Fig. 3 is a schematic side view of a conical recess provided on a zugeord Neten further body with internal thread partially in section.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist an einem Körper 1, der z.B. eine Zugstange sein kann, ein Konus 3 mit einer zylindrischen Bohrung 3 a angeordnet. Die konische äußere Oberfläche ist von einer Fer senpartie 9 in Richtung des freien Endes, das im folgenden Spit ze 7 genannt wird, verjüngt. An der konischen Oberfläche ist ein Außengewinde 5 eingearbeitet.As is apparent from Fig. 2, a cone 3 with a cylindrical bore 3 a is arranged on a body 1 , which may be a tie rod, for example. The conical outer surface is tapered from a fer senpartie 9 in the direction of the free end, which is referred to in the following as ze 7 . An external thread 5 is incorporated on the conical surface.

Wie Fig. 3 zeigt, hat der mit dem Körper 1 zu verbindende Kör per 2 ein Endteil 4 mit einer zylindrischen äußeren Oberfläche und eine Vertiefung 4 a mit einer konischen inneren Oberfläche, die von einer Fersenpartie 10 in Richtung des freien Endes, das im folgenden Spitze 8 genannt wird, verjüngt ist. In der Ver tiefung 4 a mit der konischen inneren Oberfläche ist ein Innen gewinde 6 eingearbeitet, das dem Innengewinde 5 des Körpers 1 zugeordnet ist.As Fig. 3 shows, is coupled to the body 1 to be connected Kör per 2 an end part 4 having a cylindrical outer surface and a recess 4a having a conical inner surface, of a heel section 10 in the direction of the free end, which in the following Tip 8 is called, is tapered. In the recess 4 a with the conical inner surface, an internal thread 6 is incorporated, which is assigned to the internal thread 5 of the body 1 .

Beim Zusammenschrauben und Anziehen der zu verbindenden Körper 1, 2 werden radiale Kräfte zwischen den aneinander anliegenden Gewindeflanken ausgeübt, die eine vorteilhafte Vorspannung der Gewinde zur Folge hat. Bei Verbindungen mit bekannten Gewinde profilen gibt es jedoch unter axialer Belastung der beiden ver bundenen Körper (Zugstange) eine Spannungskonzentration im tiefsten Teil des Gewindegrundes. When the bodies 1 , 2 to be connected are screwed together and tightened, radial forces are exerted between the thread flanks lying against one another, which results in an advantageous pretensioning of the threads. In connections with known thread profiles, however, there is a stress concentration in the deepest part of the thread base under axial loading of the two connected bodies (tie rod).

Wie Fig. 1 zeigt, ist der Gewindegrund gemäß der Erfindung derart geformt, daß seine Krümmung im tiefsten Teil 11 am kleinsten ist und in Richtung der höher liegenden Teile der lasttragenden Gewindeflanke 12 zunimmt. Auf diese Weise wird die Spannungs konzentration in Richtung der Gewindeflanke und gegebenenfalls auf diese selbst verschoben. Dabei wird die maximale Spannung reduziert. Darüber hinaus werden auch die Gewinde niedriger bzw. bei gleicher Gewindehöhe wird die Lebensdauer der Verbindung wesentlich erhöht.As shown in FIG. 1, the thread base of the invention is according shaped so that its curvature in the deepest part 11 is smallest, and the load-bearing thread flank 12 increases in the direction of the higher-lying parts. In this way, the stress concentration is shifted in the direction of the thread flank and, if necessary, on this itself. The maximum voltage is reduced. In addition, the threads are also lower, or the life of the connection is significantly increased with the same thread height.

Vorzugsweise ist der Gewindegrund so geformt, daß er in seinem Längsschnitt elliptisch ist, wobei die große Achse der Ellipse annähernd parallel zur Längsachse der Vertiefung bzw. des Konus verläuft und das Verhältnis zwischen dem größten und kleinsten Krümmungsradius der Ellipse etwa 1,5 bis 1,7 beträgt.Preferably, the thread base is shaped so that it is in its Longitudinal section is elliptical, with the major axis of the ellipse approximately parallel to the longitudinal axis of the recess or cone runs and the relationship between the largest and smallest Radius of curvature of the ellipse is approximately 1.5 to 1.7.

Zweckmäßigerweise stehen die lasttragenden Gewindeflanken 12 des Außen- und Innengewindes im Profil zumindest etwa annähernd im rechten Winkel zur Längsachse der zu verbindenden Teile und die anderen Gewindeflanken 14 schräg zur Längsachse.The load-bearing thread flanks 12 of the external and internal thread are expediently at least approximately at right angles to the longitudinal axis of the parts to be connected in profile, and the other thread flanks 14 are inclined to the longitudinal axis.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Winkel λ zwischen den last tragenden Gewindeflanken 12 und den anderen Gewindeflanken 14 im Profil zumindest annähernd 45° beträgt.It is advantageous if the angle λ between the load-bearing thread flanks 12 and the other thread flanks 14 is at least approximately 45 ° in profile.

Eine annähernd gleiche Belastung jedes Gewindes kann erreicht werden, wenn zumindest annähernd folgende Verhältnisse gegeben sind: Der Konuswinkel ist 20,6°, das Verhältnis zwischen dem Gewindedurchmesser an der Spitze 7 des Außengewindes 5 und dessen Länge ist 1,283, das Verhältnis zwischen dem Gewinde durchmesser an der Spitze 7 des Außengewindes 5 und der Ge windesteigung s beträgt 38,636 und das Verhältnis zwischen der Gewindesteigung s des Außen- und Innengewindes ist 1,000284.An approximately equal load on each thread can be achieved are given, if at least approximately the following conditions are: The cone angle is 20.6 °, the ratio between that Thread diameter at the tip7 of the external thread5 and its length is 1.283, the ratio between the thread diameter at the top7 of the external thread5 and the Ge wind slopes is 38.636 and the ratio between the Threads of the external and internal thread is 1,000284.

Der das Innengewinde 6 tragende Endteil 4 des Körpers 2 und der an dem anderen Körper 1 angeordnete Konus 3 mit dem Außenge winde 5 sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung als konische Hülsen ausgebildet. Dabei ist es günstig, wenn das Verhältnis zwischen den Querschnittsflächen an der Ferse und Spitze der konischen Hülse des Körpers 2 bzw. des Körpers 1 zumindest annähernd 7,006 bzw. 8,990 beträgt.The internal thread 6 carrying end portion 4 of the body 2 and the arranged on the other body 1 cone 3 with the Außenge thread 5 are formed according to an embodiment of the invention as conical sleeves. It is advantageous if the ratio between the cross-sectional areas at the heel and tip of the conical sleeve of the body 2 or body 1 is at least approximately 7.006 and 8.990, respectively.

Obwohl in den Fig. 1 und 2 eine Verbindung dargestellt ist, in der die zentrale Bohrung 3 a des Konus 3 und die äußere Ober fläche des zugeordneten Endteiles 4 mit der konischen Vertiefung 4 a zylindrisch sind, können diese auch eine andere Form, wie z. B. eine Konusform haben.Although a compound is shown in FIGS. 1 and 2, in which the central hole 3a of the funnel 3 and the outer upper surface of the associated end part 4 with the tapered recess 4 a are cylindrical, they may also have another shape, such . B. have a conical shape.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in einer Reduk tion der im Gewindegrund auftretenden Spannung bis zu 15%.The advantages of the invention lie in particular in a reduc tion of the stress occurring in the thread base up to 15%.

Claims

1. Arrangement for the detachable connection of two bodies ( 1 , 2 ), in particular tie rod connection, in which one body ( 2 ) is provided with an internal thread ( 6 ) having a conical recess ( 4 a ) into which one on the other body ( 1 ) arranged cone ( 3 ) with external thread can be screwed in, characterized in that the thread base in the profile is designed so that the curvature of the surface in the deepest part ( 11 ) is smallest and in the direction of the higher parts of the adjacent, load-bearing thread flank ( 12 ) increases.

2. Arrangement according to claim 1, characterized records that the thread base in the profile is elliptical is, the major axis of the ellipse being approximately paral lel extends to the longitudinal axis of the cone or the recess.

3. Arrangement according to claim 2, characterized records that the relationship between the largest and the smallest radius of curvature of the ellipse is about 1.5 to Is 1.7.

4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the load bearing the thread flanks ( 12 ) of the external and internal thread in profile at least approximately at right angles to the longitudinal axis ( 13 ) of the parts to be connected and the other thread flanks ( 14 ) obliquely stand to the longitudinal axis.

5. Arrangement according to claim 4, wherein the angle λ between the load-bearing thread flanks ( 12 ) and the other thread flanges ( 14 ) is at least approximately 45 ° in profile.

6. Arrangement according to one of the preceding claims, since characterized in that the outside and / or internal thread at least approximately the following conditions are given: The cone angle is 20.6 °, the ratio between the thread diameter at the tip of the external thread and the axial thread length is 1.283, the ratio between the thread diameter at the tip of the external thread and the Thread pitch s is 38.636 and the ratio between the Thread pitch s of the external and internal thread is 1,000284.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the internal thread-bearing end part ( 4 ) of the body ( 2 ) and the on the other body ( 1 ) angeord designated cone ( 3 ) with the external thread 7 as conical sleeves are formed and the cross-sectional area of the threaded part on the heel ( 9 ; 10 ) to the cross-sectional area of the threaded part on the tip ( 7 ; 8 ) of the internal thread or the external thread is at least approximately 7.006 and 8.990.