DE641087C

DE641087C - Schraubverbindung, insbesondere fuer Kolbentriebwerksteile von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE641087C
Application number: DEA68633D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst Daiber
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1933-02-12
Filing date: 1933-02-12
Publication date: 1937-01-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung mit hängend abgestützter Mutter für hochbeanspruchte Maschinenteile, insbesondere für Brennkraftmaschinen, bei der BoI-zen und Mutter auf Zug beansprucht wird.

Um nun bei Schultermuttern, die sich mit einem an ihrem oberen Ende vorgesehenen Kragen gegen die feste Unterlage hängend abstützen, eine gleichmäßige Verteilung der

to Last auf die Gewindegänge herbeizuführen und die elastische Formgebung der Mutter an der jeweiligen Stelle der Belastung anzupassen, hat man bereits vorgeschlagen, den Querschnitt des Gewindeteils der Mutter nach dem Außenende zu abnehmen zu lassen. Soll eine vollständige Ausgleichung der Belastung sämtlicher Gewindeteile erreicht werden, so müßte man theoretisch die Querschnitte der Mutter und des Bolzens allmählieh bis auf Null abnehmen lassen. Zugleich müßte die Summe der Querschnittsflächen der Mutter und des Bolzens über die ganze Gewindelänge die gleiche sein, und es müßten die jeweiligen Querschnitte jedes Teiles verhältnisgleich der Entfernung des betreffenden Querschnitts von der Übergangsstelle zum gewindelosen Teil der Mutter bzw. des Bolzens sein.

Eine solche theoretisch günstigste Schraubverbindung von Bolzen und Mutter zeigt beispielsweise Abb. i. Der Bolzen ist· mit !,bezeichnet, die Mutter mit 2. Die Mutter ruht mit ihrer Schulter 3 auf einem nicht dargestellten elastischen Zwischenring, der auf dem anderen Triebwerksteil, beispielsweise dem Treibkopf, aufliegt. Bei Mutter und Bolzen nehmen die Querschnitte, ausgehend vom gewindelosen Teil, allmählich bis a,uf Null ab. Die Summe der Querschnitte von Mutter und Bolzen bleibt konstant über die ganze Gewindelänge. Die Ouerschnittsfläche jedes Teiles nimmt verhältnisgleich der Entfernung von dem gewindelosen Teil ab.

Die sich bei dieser theoretischen Gestalt ergebenden spitzen Enden der Mutter und des BoI-zens sind aber unpraktisch, weil sie leicht beschädigt werden können und auch Schwierigkeiten beim Schneiden des Gewindes ergeben würden. Um nun diesen Nachteil zu vermeiden und doch unter tunlicher Anlehnung an die theoretische Forderung eine zweckmäßige Belastung der Gewindegänge zu erzielen, wird gemäß der Erfindung bei Bolzen und Schulter mutter zwischen dem hauptsächlich belasteten gewindetragenden Innenteil und dem gewindetragenden Außenteil ein Längenteil mit verkleinertem Querschnitt eingeschaltet, durch dessen Nachgiebigkeit Fehler in der Lastverteilung ausgeglichen werden. Dieser Längenteil mit verkleinertem Querschnitt ist zweckmäßig gewindefrei. Es können auch mehrere Längenteile mit ver-

*J Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Ernst Daiber in Berlin-Lichterfelde.

kleinertem Querschnitt mit oder ohne Gewinde auf die Länge der Mutter und des Bolzens verteilt sein. Schließlich kann zugleich:' die theoretisch günstigste Gestalt angestrebj:|: werden, indem die Querschnitte von Mutter und Bolzen nach außen etwa verhältnisgleicliW der Entfernung vom gewindelosen Teil abnehmen, wobei die Summe der entsprechenden Ouerschnittsflächen von Mutter und BoI-zen über die tragende Länge tunlichst die gleiche bleibt.

Die Zeichnung zeigt im Aufriß zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an einer Schraubverbindung von Mutter und Stange des Kolbentriebwerksteils einer Brennkraftmaschine.

Beü der ersten Ausführung nach Abb. 2 ist der gewindetragende Teil der Mutter 2 in zwei Abschnitte 4 und 5 mit Gewinde und einem dazwischenliegenden Abschnitt 6 mit verkleinertem Querschnitt ohne Gewinde unterteilt. Die gleiche Unterteilung ist auch bei der Stange 1 vorgenommen, bei der die Abschnitte 14, 15 mit Gewinde versehen sind, während der Abschnitt 16 gewindelos ist. Mutter und Stange sind in dem gewindelosen Teil zur Verringerung des Querschnitts entsprechend ausgedreht. Die Querschnitte 4, 14 und' S, 15 von Mutter und Stange können im gewindetragenden Teil so gewählt werden, daß sie zum Außenende zu im wesentlichen verhältnisgleich der Länge abnehmen und daß die Summe der entsprechenden Querschnittsflächen von Mutter und Bolzen über die tragende Länge tunlichst die gleiche bleibt. Die tragenden Querschnitte sind für die genannten drei Abschnitte bei der Mutter f_mi, f_mS, f_m, bei der Stange /_sl4, f_sl5 und /_sie. Werden Stange und Mutter durch eine Kraft P be- +0 lastet, so erfahren sie eine bestimmte Verlängerung. Sind die Abschnitte 4, 5 ^un(l *4> 15 verhältnismäßig stark und kurz, so können sie gegenüber dem Abschnitt 6, 16 mit verkleinertem Querschnitt als starr angesehen werden. Es kann auch ferner vorausgesetzt werden, daß die Gewindegänge in den Abschnitten 4, 14 und 5, 15 je unter sich gleich belastet sind. Der Teil 5,15 übernehme hierbei einen Teil P₂ der Gesamtlast P. Dann ist der Stangenquerschnitt /_sie durch die Kraft P-P₂ und der Mutterquerschnitt f_m durch die Kraft P_a belastet. Wenn man nun zur Bedingung macht, daß die Längenänderungen durch Zug in den Teilen 6 und 16 von Mutter und Stange gleich groß sind, so kann man die Teillast P₂ berechnen. Es ergibt sich, daß P₂ verhältnisgleich dem Mutterquerschnitt f_m und umgekehrt verhältnisgleich der Summe von Mutter- und Stangen querschnitt f_m, f_sl6 ist.

Man hat es somit in der Hand, den vom unteren Teil 5 der Mutter aufgenommenen Teil P₂ der gesamten Last P klein zu halten, .i-jndem man den Mutterquerschnitt f_me klein . "ausführt, wodurch dieser Teil der Mutter nachgiebig wird. Wird auf diese Weise F₂ '.klein, so wird auch die Gewindebelastung im Teil 5 klein bleiben, wenn auch die wenigen Gewindegänge des Teiles 5 nicht gleich hoch belastet sein werden, was nicht streng der Fall sein kann, wenn die Mutter in ihrem Endteil 5 kräftig gehalten wird. Um zu große Unterschiede in der Belastung der Gewindegänge des Teiles 5 zu vermeiden, muß man die Länge l_s des Endteiles 5 verhältnismäßig kurz halten.

Statt eines elastischen Zwischenteils 6 können natürlich auch mehrere vorgesehen werden, wobei dann die Kraftübertragung von Stange zur Mutter in entsprechend mehr Stufen erfolgt. Die elastisch gestalteten Teile 6, 16 können mit oder ohne Gewinde sein.

Die Abb. 3 zeigt eine weitere einfache Ausführungsmöglichkeit der Verschraubung. Stange I und Mutter 2 müssen theoretisch an dem Außenende bis auf den Querschnitt Null auslaufen. Statt, dessen erhalten sie an den Enden verstärkte Endstücke 7 bzw. 8. Der Fehler, der dadurch in die Lastverteilung kommt, wird ausgeglichen durch das Einschalten von elastischen Teilen 9 bzw. 10 mit verringerten Querschnitten.

An Stelle der Verstärkungen 7 bzw. 8 an den Enden von Mutter und Stange können auch die Teile 9 bzw. 10 mit verringertem Querschnitt bis zum Außenende fortgesetzt werden, wie das in Abb. 3 durch die gestrichelten Linien veranschaulicht ist. Die theoretisch günstigste Gestalt von Mutter und Stange ist durch die punktierte Linie veranschaulicht; sie läuft in ein spitzes Ende aus.

Bei der Ausführung nach Abb. 3 sind Mutter und Stange so gestaltet, daß die Summe ihrer Querschnitte an jeder Stelle angenähert konstant bleibt und daß die Querschnitte jedes Teiles nach dem Außenende angenähert proportional zur Entfernung vom gewindefreien Teil abnehmen.

Claims

Patentansprüche:

i. Schraubverbindung mit Schultermutter für hochbeanspruchte Maschinenteile, insbesondere für Kolbentriebwerksteile von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bolzen (1) und Mutter (2) zwischen dem hauptsächlich belasteten gewindetragenden Innenteil und dem gewindetragenden Außenteil ein Längenteil (16,6) mit verklein er tem Quer-

schnitt eingeschaltet ist, durch dessen Nachgiebigkeit Fehler in der Lastverteilung geglichen werden.
2. Schraubverbindung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Längenteil (16, 6) mit verkleinertem Querschnitt gewindefrei ist (Abb. 2).
3. Schraubverbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mutter und Bolzen auf ihre Länge verteilt mehrere Längenteile mit verkleinertem Querschnitt mit oder ohne Gewinde besitzen.
4. Schraubverbindung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte von Mutter und Bolzen im gewindetragenden Teil zum Außenende zu im wesentlichen proportional der Länge abnehmen und daß die Summe der entsprechenden Querschnittsflächen von Mutter und Bolzen über die tragende Länge tunlichst konstant bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen