DE7206722U - Schraubenverbindung - Google Patents

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Diplom-Chemiker Dr. rer. nat. WOLFGANG LAUFER

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8OOO MÜNCHEN 80

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" Schraubenve rbindung "

Es ist bekannt, daß eine übliche Schraubenverbindung, deren Tragfähigkeit begrenzt ist durch die Tragfähigkeit des Schraubenquerschnittes auf Abscheren und durch ihre Tragfähigkeit im Hinblick auf Lochleibung der gestoßenen Elemente als Verbindungsart von dünnen Blechen wenig wirksam ist, da infolge der geringen Blechdicke das in diesem Falle maßgebende Lochleibungskriterium nur eine gs-

ringe zulässige Tragfähigkeit der Schraubenverbindung ergibt, weicne nur einen Br^hieü der Abscftertr^gf^higkeit darstellt.

Sollen höhere Tragfähigkeiten solcher Schraubenverbindungen als sich aus dem Lochleibungskriterium ergeben, aufgrund von Belastungsversuchergebnissen, welche bei dünnen Blechen in der Verfestigung zufolge Kaltreckung im Lochleibungsbereich begründet sind, erreicht werden, dann muß mit plastischen Verformungen im Blech und zugehörigen Schraubenverschiebungen gerechnet werden.

Weitere ungünstige Erscheinungen ergeben sich bei solchen Schraubenverbindungen dünner Bleche bei größerer Schraubenanzahi und besonders bei einer Schraubenreihe, die Ober eine größere Breite der gestoßenen Blechstreifen angeordnet ist. Weitere Nachteile entstehen, wenn es sich nicht um eine Verbindung einzelner unabhängiger Blechstreifen handelt, sondern diese verformungsmäßig gekoppelte Teile eines konstruktiven Ganzen, wie von Zylinderschalen, Faltwerken und ähnlichen dünnwandigen Tragwerken sind, bei welchen örtliche Verformungen und besonders die in der Fläche liegenden Scheibenverformungskomponenten erhebliche und für das Ganze bedeutungsvolle, recht nachteilige Einflüsse darstellen. Beim Stoß eines Blechbandes durch übliche Schraubenverbindungen ergibt sich eine über die Blechbandbreite ein- oder mehrreihige Schraubenanordnung. Die Aktivierung der gesamten Schraubentragfähigkeit erfordert im allgemeinen Falle eine Verschiebung und Verdrehung des Schraubenbildes, die bedingt ist einerseits durch die elastischen und wesentlich größeren plastischen Verformungen des Bleches im Anschlagbereich der Schrauben und andererseits vor allem durch den durch die Maßtoleranzen in den vorgegebenen Weg bis zum Anschlag der Schrauben, bzw. durch die dadurch erzwungenen plastischen Ver-

formungen im Anschlagbereich der schon satt anliegenden Schrauben. IiT! konstM.jkHvfin Verband von Schalen oder Faltwerken verursachen die in der Schraubenverbindung der einzelnen Blechstreifen zufälligen Formänderungen primär bleibende Abweichungen von der vorgeschriebenen Gestalt und können so sekundär zusätzliche Spannungsbzw. Stabilitätsprobleme erzeugen.

Eine wirksame und kraftschlüssige Schraubenverbindung von dünnen Blechen ist in Figur 1 und 2 für den Fall einer "einschnittigen Verbindung" und in Figur 3 und 4ßür den Fall einer "zweis^hnittigen Verbindung" dargestellt. Durch sinnvolle Gestaltgebung der Kontaktflächen von Schraubenkopf und Schraubenmutter, bzw. zusätzlicher auf gleiche Weise gestalteter Unterlegscheiben werden beim Anziehen der Schraubenmutter beide zu verbindend- Bl echte ils gemeinsam schüsseiförmig gepreßt, wodurch auch bei Maßabweichungen oder Ovallöchern eine vollkommen satte Berührungsfläche, und sofort, ohne tote Wege eine kraftschlüssige Verbindung erreicht wird. Die Kraftübertragung wird durch die Hut-im-Hut-Gestalt der beiden gemeinsam schüsselartig verformten Blechteile erreicht. In der umgebenden Blechzone wird ein Scheibenspannungszustand bewirkt, welcher im Falle einer Krafteinleitung durch eine Flächenlast verteil über die Kreisfläche und gegeben durch die Außenkante des Schraubenkopf— bzw. des -dJchraubenmuttersaumes oder der Unterlegscheiben gleichkommt. Ein solche Flächenlast entspricht einer Klebeverbindung oder Flächer ischweissung im gleichen Einleitungsflächenbereich. Dieser Spannungszustand wird durch folgende Merkmale günstig beeinflußt:

a) Der Durchmesser der Einleitungskreisfläche ist wesentlich größer (2, 1 x) als der ansonsten für Lochleibung maßgebende Schaftdurchmesser ä&r Schrauben,

b) Durch die flächige Einleitung Her Kraft in die ungeschwächte Scheibe, wird die Hälfte nach vorne als Druck abgetragen und die restliche Hälfte, zurücK als 7"ug abgehängt,

c) Bei obiger Anordnung der Verbindung wirkt das Blechband als volle ungeschwächte Scheibe. Eine diesbezügliche Berechnung zeigt, daß die Tragfähigkeit des vollen ungeschwächten Querschnittes bei Anordnung einer Schraubenreihe mit Schrauben im Abstand e = 7,2 (d = Nenndurchmesser der Schrauben) gewährleistet wird. Der Abstand der Schrauben vom Blechrand in Kraftrichtung muß e S 2,8 d sein.

Durch die beschriebene Anordnung der Schraubenverbindung von dünnen Blechen werden die Mängel in den Punkten la, Ib und Ic der angegebenen Zeichnung bP-sM

Die einschnittige Verbindung ict auf den Bildern 1 und 2, die zweischnittige Verbindung auf den Bildern 3 und 4 dargertellt. Die Ausführung mit diesbezüglich speziell gestalteten Schrauben ist auf den Bildern 1 und 3, die Ausführung mit normalen Schrauben und speziell gestalteten Unterlegschrauben auf den Bildern 2 und 4 dargestellt.

. Die einschnittige Ausführungsfornn der Sch rauben verbindung ist in Fig. 1 dargestellt.

Die zu stoßenden Blechelemente 1 und 2 sind für die Schraubenverbindung mit gebohrten oder gestanzten Löchern entsprechenden Durchmessers versehen. Die Form der Löcher kann zur Aufnahme von Montagecingenauigkeiten auch oval sein. Die Schraube 3, ausgebildet mit einer schüsseiförmigen (konkaven) Berührungs-

fläche, wird in das Loch eingeführt und die Schraubenmutter 4, die mit komplementär zum Schraubenkopf ausgebildet ist, d.h. konvex gestalteten Kontaktflächen, aufgesetzt. Durch Anziehen wird eine gemeinsame Kaltverformung der *u verbindenden Bleeivteile 1 und 2 in die durch die Kontaktflächen vorgegebene Gestalt bewirkt. Auf diese Weise ist eine tragfähige und kraftschlüssige Verbindung erreicht.

Die einschnittige Schraubenverbindung mit Unterlegscheiben ist in Fig. 2 dargestellt.

Im Prinzip gleicht dieseeinschnittige Ausführungsform der Schraubenverbindung wie in Fig. 1 dargestellt, nur wird eine gewöhnliche Schraube 5 mit einer Schraubenmutter 6 mit zwei Spezial unterlegschrauben 7 und 8 verwendet, die die besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenver'indung nach Fig. 1 besitzen.

2. Die zwei-schnittige Ausführungsform der Schraubenverbindung ist in Fig. 3 dai-gestellt.

Die Blechelemente 11 sind an das Flachstahlelement 12 anzuschUessen. Hierfür sind in den Blechelementen 11 Löcher mit entsprechendem Durchmesser ausgebildet und im Flachstahlelement .2 ebenfalls Löcher von entsprechendem Durchmesser mit zweiseitigem Sattel entsprechend der Darstellung. Es wird die Schraube 13 eingeführt und die Schraubenmutter 14 aufgesetzt. Die Schraube 13 und die Schraubenmutter 14 sind mit einem entsprechend der Darstellung gestalteten Sattel ausgebildet. Durch Anziehen der Schraubenmutter 14 wird eine gemeinsame Verformung der anzuschliessenden Blechelemente 11 herbeigeführt. Auf diese Weise wird ein tragfähiger und kraftschlüssiger Anschluß der dünnwandigen Blechteile 11 erreicht.

Die 2wei3.:'">nli"cice Verbindung mit Unterlegscheiben ist in Fig. 4 dargestellt.

Hierbei werden die Blechelernente 1 1 an das Flachstahlelement 12 mittels einer herkömmlichen Schraube "5 und einer Schraubenmutter 16 angeschlossen, wobei jedoch zwei Unterlegscheiben 17 und 18 verwendet werden, die die besondere Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Schraubenverbindung nach Fig. 3 besitzen.

Claims (4)

1. Schut zans£r ü ehe

   . Schraubenverbindung für eine kraftschlüssige Verbindung von dünneren Blechen, gekennzeichnet durcn eine Schraube (3) und eine Schraubenmutter (4) mit sattel- bzw. schüsseiförmig gestalteten Berührungsflächen zur Herstellung einer gemeinsamen hutförmigen Kaltverformung der zu verbindenden Blechelemente (1)und (2).
2. 2. Schrr^ubenverbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine übliche Schraube (5) und eine übliche Schraubenmutter (6) mit beidseitig angeordneten Unterlegscheiben (7) und (8), die 3atte",- bzw. schüsseiförmig gestaltete _3chseitige Berührungsflächer besitzen zwecks gemeinsamer hutförmiger Kaltverfor— mung der zu verbindenden Blechelemente (1) und (2).
3. 3. Schraubenverbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schraube (13) und eine Schraubenmutter (14) mit doppelsattelförmig gestalteten Berührungsflächen zur gemeinsamen hutförmigen Kaltverformung der zu verbindenden Blechelemente (11) an das Flachstahlelement (12).
4. 4. Schraubenverbindung nach Ansprüchen 1 und 3, gekennzeichnet durch eine herkömmliche Schraube (15) und eine herkömmliche Schraubenmutter (16) mit beidseitig angeordneten Unterlegscheiben (17)und (18), die doppelsattelförmig gestaltete Berührungsflächen besitzen, zwecks gemeinsamer hutförmiger Kaltverformung der zu verbindenden Blechelemente (11) an das Flachstahlelement (12).