DE8614313U1 - Verbindungselement für zwei Maschinen- oder Bauteile, wie Paß-Dehnschraube und Paß-Dehn-Gewindebolzen - Google Patents

Description

Verbindungselement für zwei Maschinen- oder Bauteile, wie Paß-Dehnschraube und Paß-Dehn-Gewindebolzen

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement für zwei Maschinen- oder Bauteile, wie Paß-Dehnschraube und Paß-Dehn-Gewindebolzen .

Schrauben brechen bei dynamischer Beanspruchung überwiegend im ersten tragenden Gang des Gewindes oder unter dem Kopf. Die größte dynamische Beanspruchung, die ein Werkstoff ohne zu brechen noch eben dauernderträgt, wird mit Dauerfestigkeit wie folgt bezeichnet:

d = (f ⁺ ti ,

D M-A

wobei Co D = Dauerfestigkeit, OM = mittlere statische Belastung bzw.

Vorspannung,

<3 A = Spannungsausschlag der Wechselbeanspruchung

Dieser gerade noch dauernd ertragbare Spannungsausschlag ist für Stahlschrauben mit einer Festigkeit 800 bis 1200

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N/mm Kj A= 60 N/mm und für sehr hochfeste Schrauben

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1300 bis 1400 N/mm <j A = 100 N/mm . Dieser Spannungsausschlag ist praktisch unabhängig von der Vorspannung und der Stahlqualität.

Die Erkenntnisse über den Einfluß der Elastizitätsverhältnisse zwischen der Schraube und den von ihr verspannten Teilen ermöglicht es, den von der Schraube spürbaren Spannungsausschlag zu senken. Bei gegebener dynamischer Beanspruchung einer Schraubenverbindung wird der vom Gewinde spürbare Anteil der dynamischen Last (Spannungsausschlag <j A) umso kleiner, je weicher die Federung der Schraube

Und je harter Und steifer die verspannten Teile der Verbindung sind.

Aufgrund der höheren Anforderungen, z.B. an Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, werden die Drehzahlen und Kolb'engeschwindigkeiten erhöht* Hierdurch steigen auch die Belastungen an den Schraubenbolzen,u.a. auch an den Schrauben-P bolzen bzw* den Schrauben, die die Verbindung zwischen

β dem Pleuelfuß und dem Pleueldeckel einer Pleuelstange herstellen. Neuere Vorschriften sehen, z.B. für Pleuelschrauben,

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bis 1200 N/mm²;1200 bis 1300 N/mm² und 1300 bis 1400 N/mm mit einer Vorspannung von etwa 90% und größer der Streckgrenze (f_g Vor.

Hiermit ist ein Produkt entwickelt worden, das die beiden zu verbindenden Teile wie Pleuelfuß des Pleuelschaftes und Pleueldeckel mit sehr hoher Vorspannung im Streckgrenzenbereich des Bolzens zusammenfügt.

Diese Anforderungen werden einmal erreicht durch die Auswahl geeigneter Werkstoffqualitaten und Wärmebehandlungsverfahren, um hierdurch höhere Qualitätsgüten mit größerer Elastizitätseigenschaft bei hoher Festigkeit zu erzielen.

Darüber hinaus ist es erforderlich, durch geometrische Änderungen des Bolzens die elastische Dehnung zu erhöhen.

Hiervon ausgehend ist die Dehnschraube entwickelt worden, die bei Verschraubungen verwendet wird, die dauernden Wechselbelastungen ausgesetzt sind und bei der es sich um eine Schraube mit einem dünnen Schaft handelt, die sehr elastisch federnd ist, wodurch die Dauerbruchgefahr der Schraubenverbindung vermindert wird. Diese Dehnschraube besitzt einen Schaftteil mit einem verjüngten Durchmesser, der etwa 90% des Gewindekerndurchmessers entspricht. Die Paßschraube ist zusätzlich mit einer Passung oder mit zwei Passungen

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versehen, deren Durchmesser großer sind als der Gewindeaussendurchmesser der Schraube, die mit zugeordneten Passungen der Bohrung zusammenarbeiten Und im Bereich der Schraubenmitte und evtl. im Bereich des Kopfendes liegen. An dem dem Kopfende gegenüberliegenden Ende ist das Schraubengewinde vorgesehen.

Die bekannten Dehnschrauben sind mit folgenden Mangeln behaftet:

Die statische Belastbarkeit der Dehnschraube ist aufgrund des verjüngten Dehnungsschaftes über die gesamte Schraubenlänge nicht gleich. Ferner hat die Dehnschraube aufgrund der Durchmesserunterschiede auf dem Schaftkörper (Taille, Paßsitz) zum Gewindekern Dehnungssprünge, die eine gleichmäßige elastische Dehnung über die gesamte Schraubenlänge verhindern. Des weiteren tritt bei dynamischer Belastung aufgrund der auftretenden Querkräfte und der Vibration in der Dehnschraube am zylindrischen Paßsitz in Verbindung mit dem Sitz der Bohrung eine Paßflächen-Korrosion auf, die eine molekulare Grenzflächen-Zerstörung bewirkt.

Diese Paßflächen-Korrosion führt zu Oberflächenrissen (Fig.6) und zu Brüchen, die schwere Beschädigungen des Motors zur Folge haben. Durch kleine Amplituden aufweisende Äelativbewegungen der Kontakt-Oberflächen der Paßteile entstehen Wellen mit kleiner Amplitude, aber hoher Frequenz, d.h. Mikrowellen, die eine hohe lokale Überhitzung fördern und eine Oxidation in den Oberflächenkristallen hervorrufen. Diese heißen Oxid-Teilchen haben die Wirkung eines

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Schleifmittels und bewirkten Risse und erste Zerstörungen der Paßoberflächen mit Bruchfolge.

Ein weiterer Nachteil besteht in der konmplizierten und unwirtschaftlichen Herstellungsmethode durch spanabhebende Bearbeitungsvorgänge, wie Drehen und Schleifen bei der Herstellung von Paßschrauben.

Die Erfindung löst die Aufgabe„ ein verbessertes Verbindungselement, wie Paß-Dehn-Schraube oder Paß-Dehn-Gewindebolzen mit hoher Festigkeit zu schaffen, bei dem der zwischen je zwei Paß-Dehn-Ringen eines Paß-Dehnabschnittes liegende Gewindegrund und der Kern des Befestigungsgewindes derart zusammenwirken, daß bei dem Schrauben- oder Gewindebolzenkörper während der durch die Zugbeanspruchung der Paß-Dehn-Schraube oder des Paß-Dehn-Gewindebolzens verursachten elastischen Dehnung keine Dehnungssprünge oder -risse auftreten und eine Erweiterung der Gleichmaßdehnung erzielt wird und das so ausgebildet ist, daß eine spielfreie Anlage der Paß-Dehn-Ringe mit der Paßbohrung im Werkstück, Maschinenoder Bauteil stabilisiert ist, und daß darüber hinaus sowohl eine genaue Passung in bezug auf die Paßbohrung in einem Werkstück, Maschinen- oder Bauteil, wie Pleuelstange od.dgl., als auch eine enge Koaxialitätstoleranz zwischen dem Befestigungsgewinde und dem Paßdurchmesser an der Spitze der Paß-Dehn-Ringe gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verbindungselement gemäß der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, das erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet ist, daß der Schraubenschaft benachbart zu seinem Kopf einen Paß-Dehn-Abschnitt aus einem ein- oder mehrgängigen Gewinde mit einer Anzahl von parallelen Paß-Dehn-

Ringen mit einer zwischen je zwei i?^j..ß-Dehn-Ringen ausgebildeten Paßgöwinderille aufweist/ daß sicn an den Abschnitt mit den i^saß-Dehfi-Rxngen das Befestigungsgewinde anschließt, daß der Außendurchmesser' der Paß-Dehnringe Um 0,1 bis 0,5 mm nach

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größer ist als der Außendurchmesser des Befestigungsgewindes, daß im Übergangsbereich vom Schraubenkopf zum Abschnitt mit den Paß-Dehn-Ringen eine Hohlkehle mit einer Ausrundung vorgesehen ist, deren Durchmesser etwa dem Durchmesser des Flankenmaßes der Paß-Dehn-Ringe entspricht und deren Krümmungsradius etwa das 0,1 bis 0,15-fache des Außendurchmessers beträgt, daß die Paß-Dehn-Ringe einen Spannungsquerschnitt im Gewindegrund der Paßgewinderillen der Paß-Dehn-Ringe Qa . 3 aufweisen, der dem Spannungsquerschnitt des Befestigungsgewindes 1~^A1 entsprechend

^As ⁼ ^i
entspricht, wobei der Radius im Gewindegrund

^RRinge ' ' ²~^3RGew.

das Zwei- bis Dreifache des Kernradius des Befestigungsgewindes beträgt oder ein Doppelradius aufweist, der jeweils im Zwei- bis Dreifachen des Kernradius des Befestigungsgewindes liegt,

^RRinge ~*" ²"^{3 R}Gew.

und daß die Spitzen- oder Kammbreite der Paß-Dehn-Ringe annähernd der Flankenbreite der Vorform der Paß-Dehn-Ringe zur Erzielung einer angemessenen Größe der spielfreien Anlagefläche zwischen Paß-Dehn-Schraube und Paß-Bohrur.g

bei Erhöhung der Verschleißfestigkeit entspricht. ||

Des weiteren wird die Aufgabe durch ein Verbindungselement |

für zwei Maschinen- oder Bauteile, wie Paß-Dehn-Gewindebolzen, U

mit einem Mittelschaft mit parallelen Paß-Dehn-Ringen g

oder mit einem Antrieb aufweisenden Gewindebolzenende K

und nach beiden Seiten liegendem Befestigungsgewinde, davon mit einseitigem Festsitzgewinde oder hieran anschließend einen Führungszapfen/ der zugleich nach dem Einschrauben

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durch Aufsitzen in der Gewindebohrung eine Vorspannkraft im 'Festsitzgewinde erzielt, das in der Weise ausgebildet ist, daß der Gewindebolzenkörper benachbart zu seinem Antrieb einen ersten Befestigungsgewindeabschnitt und an einem Ende einen zweiten Befestigungsgewindeabschnitt und gegebenenfalls einen Führungs- und Aufsitz- bzw. Gegendruck-Zapfen aufweist, daß zwischen den beiden Befestigungsgewindeabschnitten ein Paß-Dehn-Abschnitt aus einem ein-

oder mehrgängigem Gewinde mit =iner Anzahl von Paß-Dehn-Ringen mit einer zwischen je zwei Paß-Dehn-Ringen ausgebildeten Paßgewinderille mit einem Gewindegrund angeordnet ist, daß dfcr Außendurchmesser der Paß-Dehn-Ringe um 0,1 bis 0,5 mm nach

^dRinge * ^dl

größer ist als der Außendurchmesser der beiden Befestigungsgewinde, daß die Paß-Dehn-Ringe einen Spannungsquerschnitt £a RingeJ aufweisen, der dem Spannungsquerschnitt Γα j der beiden Befesf.igungsgewinde nach

^As ^{= A}Ringe

entspricht, wobei der Radius im Gewindegrund das Zweibis Dreifache des Kernradius des Befestigungsgewindes beträgt, oder ein Doppelradius aufweist, der jeweils im Zwei- bis Dreifachen des Kernradius des Befestigungsgewindes liegt,

«Ringe ~²"^3RGew.,

und daß die Spitzen*· bzw. Kammbreite der Paß-Dehn-Ringe annähernd der Flankenbreite der Vorform der Paß-Dehn-Ringe entspricht und hierdurch eine angemessene Größe der spielfreien Anlagenfläche zwischen Paß-Dehn-Schraube und Paß-Bohrung bei Erhöhung der Verschleißfestigkeit gegeben ist.

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- 11 -

Hiernach ist ein Verbindungselement, wie Paß-Dehn-Schraube oder Paß-Dehn-Gewindebolzen, geschaffen, das aufgrund der gleichen Spannungsquerschnitte des Befestigungsgewinde und der Paß-Dehn-Ringe des Paß-Dehngewindes

A Ά .
s Ringe

gegenüber der herkömmlichen Dehnschraube

A „ . .^_x. =90%A sDehnschaft s

eine sehr hohe Zugfestigkeit bei großer GIeichmaßdehnung aufweist, wie dies aus dem 3> - z. - Diagramm von Pleuelschrauben entsprechend Fig. 9 hervorgeht, in der mit 1 die Kurve für Dunnschaftschrauben

s ^· Flankendurchmesser

mit 2 die Kurve für Paß-Dehn-Schrauben s jRinge

mit 3 die Kurve für Dehnschrauben
^As > ^ehnschaft

angegeben ist.

Der Außendurchmesser der Paß-Dehn-Ringe, gemessen über die Spitze, ist um 0,1 bis 0,5 mm größer als der Außendurchmesser des Gewindes nach

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d.li«, daß das Paßmaß der Paß-Dehn-Ringe Um 0,1 bis 0,5 J

mm größer als der Nenndurchmesser des Befestigungsgewindes

Der Spannungsquerschnitt im Gewindegrund der Paß-Dehn-Ringe Ta„ . ~] ist gleich dem Spannungsquerschnitt ti Kingej ^ _^

des Befestigungsgewindes A

A = Α_π.
s Ringe*

HieraüxCh wirken die Gswindsrillen dsr Fötß⁼D5hn-Riny5 und der Kern des Befestigungsgewindes dahingehend zusammen, daß bei dem Bolzenschaft während der durch die Zugbeanspruchung verursachten elastischen Dehnung der Paß-Dehn-Schraube kein Dehnungssprung auftritt und hierdurch eine erhöhte Vibrationssicherheit und somit eine verbesserte Dauerhalt- ϊ. barkeit gegeben ist (Fig. 10). Ferner wird eine Erweiterung j der Gleichmaßdehnung erzielt. Der Radius im Gewindegrund f der Paß-Dehn-Ringe beträgt das Zwei- bis Dreifache des $

Kernradius des Befestigungsgewindes oder ist als Doppelradius f ausgebildet, der jeweils das Zwei- bis Dreifache des Kernradius \ des Befestigungsgewindes beträgt. i

Die Spitzen- bzw. Kammbreite der Paß-Dehn-Ringe ist dabei ungefähr gleich der Vorform der Paß-Dehn-Ringe. Hierdurch wird die spielfreie Anlage mit der Paßbohrung stabilisiert, wodurch eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit erreicht wird.

Der letzte Arbeitsgang bei der Herstellung der Paß-Dehn-Ringe ist ein Egalisier-Roll- bzw. Glatt-WalζVorgang in Kombination mit dem Walzen des Befestigungsgewindes, um die Koaxilität zu gewährleisten. Hierdurch wird sowohl die genaue Passung in bezug auf die Paßbohrung, z.B. bei einer Pleuelstange, als auch die geforderte enge Koaxilitätstoleranz zwischen dem Befestigungsgewinde und dem Paßdurchmesser an der Spitze der Paß-Dehn-Ringe gewährleistet.

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Der kombinierte Gewinde-, Roll-, EJgalisier^Walz^Vorgang zur Herstellung des Befestigungsgewindes und des Außendürchmessers der Paß-Dehn-Ririge wird in vergütetem Zustand durchgeführt. Hierdurch wird aufgrund der initierten Oberfiächenverfestigung des Gewindes eine Erhöhung der Dauerhaltbarkeit erzielt.

Bei Paß-Dehn-Gewindebolzen mit beidseitiger gleicher oder ungleicher Gewindedimension ist ein Paßteil mit Paß-Dehn-Ringen zwischen den Gewinden angeordnet,in der Geometrie und Ksr s tsl lun*"* v/ie voranstehend beschrieben.

Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Schraubenpleuelbolzen hat der als Ausgangsmaterial benutzte Bolzenschaft einen größeren Durchmesser während der Kaltumformung. Durch nachfolgende, spanabhebende Bearbeitung wird die Aussparung der Taillen und die Ausrundung der Hohlkehle unter dem Kopf durch Drehen sowie der Paßsitz durch Schleifen hergestellt. Diese kostenaufwendigen, spanabhebenden Arbeitsgänge entfallen bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungselemente.

Aufgrund der vorgesehenen Paß-Dehn-Ringe wird die elastische Dehnung ohne Sprünge gleichmäßig über den gesamten Bolzen (Gleichmaßdehnung) und die Vibrationssicherheit der Schraubverbindung sowie die Dauerfestigkeit des Bolzens erheblich gesteigert, so daß Motorbeschädigungen aufgrund von Brüchen oder Rissen der Pleuelschrauben vermieden werden, wie dies aus Fig. 10 ersichtlich ist, in der die Versuchsergebnisse der Untersuchungen von Verschraubungen gegen Lösen durch Vibration anhand der abgebildeten Kurven wiedergegeben sind. Ferner werden Schwierigkeiten verhindert, die auf eine Paßflächenkorrosion zurückzuführen sind, die sonst aufgrund der leichten Relativbewegung zwischen der Paßbohrung und dem zylindrischen Paßsitz durch molekulare Grenzflächenzerstörung auftritt (Fig. 7.).

Die räumlich nach außen gerichteten ringförmigen Rippen sind durch Ü-förmig Vertiefte, zylindrische Kerben getrennt. Hierdurch ist der Paßsitz des Bolzens mit der Paßbohrüng jeweils unterbrochen, so daß Reiativbewegungen der Paßverbindüng*steile zueinander abreißen Und gestoppt werden* Ferner verlaufen die Kraftlinien des vorgespannten Bolzens nicht bis an die Paßoberfläche und liegen von der zylindrischen Kontakt-Ebene weiter entfernt als der Gewindegrund der Paß-Dehn-Ringe. Beginnende leichte Oberflächenrisse, die auf dem Kapp der Paß-Dehn-Ringe entstehen würden, erreichen nicht die Kraftlinien des vorgespannten Bolzens und weiten sich konsequenterweise nicht weiter aus.

Es werden Paß-Dehnschrauben bzw. Paß-Dehn-Gewindebolzen mit folgenden Eigenschaften erhalten:

- kein Dehnungssprung über die Klemmlänge, Erweiterung der Gleichmaßdehnung bei hoher Festigkeit im & - L- -Diagramm

durch Erweiterung der Gleichmaßdehnung bei hoher Festigkeit ist eine sichere Verschraubung im Streckgrenzenbereich gewährleistet,

durch gleiche Spannungsquerschnitte A_g = ^A _R^_nae ist höhere Zugfestigkeit gegenüber der herkömmlichen Dehnschraube gegeben,

k ^ehnschaft ^{= 90A}s

- höhere Zugfestigkeit durch die Geometrie der Paß-Dehn-Ringe. Hierdurch unter Vorspannung einer Oberflächenverformung und somit Oberflächenverfestigung im Gewindegrund der Paß-Dehn-Ringe,

- biegeweiche, hierdurch größere Vibrationssicherheit und somit verbesserte Dauerhaltbarkeit.

Im folgenden wird der Gegenstand der Erfindung in den Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einer vergrößerten Seitenansicht eine in einem Werkstück angeordnete Paß-Dehn-Schraube,

Fig* 2 in ei.rier Seitenansicht die Paß-Dehn-Schraube,

Fig. 3 teils in einer Seitenansicht, teils in einem senkrechten Schnitt die in einer Paßbohrüng eines Werkstückes angeordnete Paß ^Dehnschraube,

Fig. 4 teils in Ansicht, teils in einem Schnitt eine

f Pleuelstange mit den Pleuelfuß mit dem Pleueldeckel miteinander verbindenden Paß-Dehn-Schraube,

Fig. 5 einen Paß-Dehn-Gewindebolzen, ; Fig. 6 den Kraftlinienverlauf bei zylindrischem Paßsitz,

> Fig. 7 den Kraftlinienverlauf bei konzentrischen Paß-

■· Dehn-Ringen,

,. Fig. 8 in einem senkrechten Schnitt einen Abschnitt der

Paß-Dehn-Schraube zur Veranschaulichung/ daß die Spitzenbzw. Kammbreite der Paß-Dehn-Ringe annähernd der Flankenbreite der Vorform der Paß-Dehn-Ringe entspricht,

Fig. 9 das 2? - fc -Diagramm von Pleuelschrauben mit den Kurven für Dünnschaftschrauben, Paß-Dehn-Schrauben mit Paß-Dehn-Ringen und Dehnschrauben, und

Fig. 10 den Kurvenverlauf einer Pleuelschraube und einer Pleuelschraube mit Paß-Dehn-Ringen als Ergebnis der Untersuchungen von Verschraubungen gegen Lösen durch Vibration.

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Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Paß-Dehn-Schraube besteht aus einem Schraubenkörper 10 mit einem einendig an diesem angeformten Kopf 11. Der Schraubenkörper 10 ist benachbart zu seinem Kopf mit einem Paß-Dehn-Abschnitt 12 versehen, der von einem ein- oder mehrgängigen, wie z.B. zweigängigen , Gewinde, gebildet ist und der eine Anzahl von parallel zueinan der verlaufenden Paß-Dehn-Ringen 120 aufweist. Oie zwischen je zwei Paß-Dehn-Ringen 120 ausgebildete Paßgewinderille ist mit 121 und der Gewindegrund mit 120a (Fig. 1,2 und 3) bezeichnet. Jeder Paß-Dehn-Ring 120 des Abschnittes 12 ist gebildet von einem ringförmig verlaufenden Abschnitt des Gewindes des Abschnittes 12 und bildet einen Gewindezahn, unter dem der werkstofferfüllte Teil des Gewindes zwischen zwei benachbarten Flanken 120c,120d (Fig.l) verstanden wird. Gewindegrund ist derjenige Teil des Paß-Dehngewindes, der die benachbarten Flanken am Grund 120a der Gewinderille 121 verbindet. Die Gewindespitze 12Oe

stellt quasi den Kamm dar und ist, wie aus Fig I ersichtlich, abgeflacht, so daß ein Trapezgewinde erhalten wird. Die Gewinderille 121 stellt die ringförmige Nut zwischen zwei ringförmigen Abschnitten des Gewindesganges dar.

An den Abschnitt 12 mit den Paß-Dehn-Ringen 120 schließt sich das in bekannter Weise ausgebildete Schraubenbefestigungsgewinde 13 a.i, welches bis zum Ende 10a des Schraubenkörpers 10 der Paß-Dehn-Schraube 100 geführt ist.

Im Übergangsbereich vom Schraubenkopf 11 zum Abschnitt mit den Paß-Dehn-Ringen 120 ist eine Hohlkehle 14 mit einer bei 15 angedeuteten Ausrundung vorgesehen (Fig.l). Der Durchmesser der Ausrundung 15 und der Y. hlkehle 14 ist etwa gleich dem Durchmesser des Flankenmaßes; isr Paß-Dehn-Ringe 120. Dei? Krümmungsradius der Hohlkehlie 14 beträgt das 0,1 bis O/15-fache des Aüßendurchmessers des Befestigungsgewin¹-des 13.

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Die Paß-Dehn-Ringe 120 weisen einen Spannungsquerschnitt im Gewindegrund der Paßgewinderillen 121 auf, der in Fig. 1 /Ä Ri_nqe_7 ^bei 120a angedeutet ist und der dem Gewinde-Spannungsquerschnitt /Ä _/ , der in Fig. 1 mit 13a bezeichnet ist, des Befestigungsgewindes 13 entspricht , wobei der Radius im Gewindegrund 120a das Zwei- bis Dreifache des Kernradius des Befestigungsgewindes beträgt oder einen Doppelradius aufweist, der jeweils im Zwei- bis Dreifachen der Kernradius des Befestigungsgewindes liegt. Die Spitzenbreite, in Fig. 1 bei 120b angedeutet, der Paß-Dehn-Ringe 120 entspricht annähernd der Flankenbreite der Vorform der Paß-Dehn-Ringe (Fig. 1 und 8).

Der Außendurchmesser der Paß-Dehn-Ringe ist um 0,1 bis 0,5 mm größer als der Außendurchmesser des Befestigungsgewindes.

Der in Fig. 5 dargestellte Paß-Dehn-Gewindebolzen 200 besteht ebenfalls aus einem Gewindebolzenkörper 20 mit einem einendig ausgebildeten Antrieb 21. Benachbart zu seinem Antrieb 21 weist der Gewindebolzenkörper 20 einen Abschnitt mit einem Befestigungsgewinde 223 und in seinem Endbereich 20a einen weiteren Abschnitt niit einem Befestigungsgewinde 23 auf , das normalerweise als Festsitzgewinde ( z.B. POWERLOK-Gewinde) ausgebildet ist und mit einem Führungs- bzw. Aufsitz(Gegendruck)Zapfen versehen ist.

Der am Festsitzgewinde 23 anschließende Führungszapfen 20a dient zugleich als Aufsitz- bzw. Gegendruck-Zapfen nach dem Einschrauben des Paß-Dehn-Gewindebolzens in der Gewindebohrung. Hierdurch tritt neben dem Gewindereibmoment des Festsitzgewindes eine Vorspannskraft zwischen Festsitzgewinde und Gegengewinde in der Bohrung auf, so daß der Gewindebolzen eine zusätzliche Verankerung in einem Bauteil erfährt, bevor das zweite Bauteil mit dem Befestigungsgewinde verschraubt wird und hierdurch eine weitere Vorspannung durch Zugkraft auftritt.

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Die Antriebskraft zur Verschraubung des Paß-Dehn-Gewindebolzens mit der Seite des Festsitzgewindes in einem Bauteil erfolgt sowohl über ein Sechskant- oder TORX-Antriebssystem (wie dargestellt) am Ende des Befestigungsgewindes oder kann mit Hilfe eines Spezialschraubers durch Klemmung an diesem Befestigungsgewinde erfolgen. Hierbei sind leichte Beschädigungen des Befestigungsgewindes zu erwarten. Aus diesem Grunde wurde das TORX-Antriebssystem in der Skizze dargestellt, das dem Sechskant überlegen ist.

Zwischen den beiden Gewindeabschnitten 23,223 ist ein Abschnitt 22 mit einer Anzahl von Paß-Dehn-Ringen 220 angeordnet. Zwischen je zwei Paß-Dehn-Ringen ist eine Paßgewinderille 221 mit einem Gewindegrund ausgebildet.

Die. Paß-Dehn-Ringe 220 des Paßdehnabschniti-.es weisen einen Spannungsquerschnitt /Ä Ri_nge_7 auf, der dem Spannungsquerschnitt /A _/ der Gewinde der beiden Gewindeabschnitte. 23,22.3 entspricht, wobei der Radius im Gewindegrund der Paßgewinderille 221 das Zwei- bis Dreifache des Kernradius dieser Gewinde 23,223 ooer einen Doppelradius aufweist im Zwei- bis Dreifachen des Kernradius des Befestigungsgewindes, während die Spitzenbreite der Paß-Dehn-Ringe 22o annähernd der Flankenbreite der Vorform der Paß-Dehn-Ringe 220 entspricht. Der Außendurchmesser der Paß-Dehn-Ringe ist um 0,1 bis 0,5 mm größer als der Außendurchmesser des Befestigungsgewindes·

In Fig. 10 ist das Ergebnis der Untersuchung von Verschraubungen gegen Lösen durch Vibration am Beispiel einer Pleuelschraube M8xlx40,5 (Kurve 1) und einer Pleuelschraube mit Paß-Dehn-Ringen M 8 χ 1 χ 42 (Kurve 2) dargestellt.

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In den vorangegangenen Ausführungen sind mit Paß-Dehn-Ringen jeweils die Ringabschnitte bezeichnet, die sich aufgrund des verwendeten Paß-Dehngewindes ergeben; die Paß~Dehn-Ringe sind nicht geschlossen, sondern stellen die die Gewinderille seitlich begrenzende Gewindeflanken dar und zwar: über einen Bereich der einmal um den Schraubenschaft herumgeführt ist.

Claims (2)

Schutzansprüche

1. Verbindungselement für zwei Maschinen- oder Bauteile, wie Paß-Dehnschraube, mit einem ein Befestigungsgewinde und einen Kopf aufweisenden Schraubenschaft, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenschaft (10) benachbart zu seinem Kopf (11) einen Paßdehn-Abschnitt (12) aus einem ein- oder mehrgängigen Gewinde mit einer Anzahl von parallel zueinander verlaufenden Paß-Dehn-Ringen (120) mit einer zwischen je zwei Paß-Dehn-Ringen (120) ausgebildeten Paßgewinderille (121) aufweist, daß sich an den Abschnitt (12) mit den Paß-Dehn-Ringen (120) das Eefestigungsgewinde (13) anschließt, daß der Außendurchmesser der Paß-Dehn-Ringe um 0,1 bis 0,5 mm nach

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größer ist <ils der Außendurchmesser des Befestigungsgewindes,

daß im Übergangsbereich vom Schraubenkopf (11) zum Paßdehn-Abschnitt (12) mit den Paß-Dehn-Ringen (120) eine Hohlkehle (14) mit einer Ausrundung (15) vorgesehen ist, deren Durchmesser etwa dem Durchmesser des Flankenmaßes der Paß-Dehn-Ringe (120) entspricht und deren Krümmungsradius etwa das 0,1 bis 0,15-fache des Außendurchmessers beträgt,

daß die Paß-Dehn-Ringe (120) einen Spannungsquerschnitt im Gewindegrund (120a) der Paßgewinderille (121) der ΡαβDehn-Ringe /Jk . J aufweisen, der dem Spannungsquerxvxriye

schnitt (13a) des Befestigungsgewindes /Ä / entsprechend

A =A
s Ringe

entspricht, wobei der Radius im Gewindegrund (120a)

^RRinge ^r^^{0 2}"³

das Zwei- bis Dreifache des Kernradius des Befestigungsgewindes (13) beträgt oder einen Doppelradius aufweist, der jeweils im Zwei- bis Dreifachen des Kernradius des Befestigungsgewindes (13) liegt,

²"^{3 R}Gew.

und daß die Spitzenbreite (120b) der Paß-Dehn-Ringe (120) annähernd der Flankenbreite der Vorform der Paß-Dehn-Ringe (120) zur Erzielung einer angemessenen Größe der spielfreien Anlagenfläche zwischen Paß-Dehn-Schraube und Paß-Bohrung bei Erhöhung der Verschleißfestigkeit entspricht.

2. Verbindungselement für:, zwei Maschinen- oder Bauteile, wie Paß-Dehn-Gewindebolzen, mit einem Mittelschaft mit Paß-Dehn-Ringen oder mit einem Antrieb aufweisenden Gewindebolzenende und nach beiden Seiten liegendem Befestigungsgewinde, davon mit einseitigem Festsitzgewinde oder hieran anschließend einen Führungszapfen (20a), der zugleich nach dem Einschrauben durch Aufsitzen in der Gewindebohrung eine Vorspannkraft im Festsitzgewinde erzielt.-dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindebolzenkörper (20) benachbart zu seinem Antrieb (21) einen ersten Befestigungsgewindeabschnitt (223) und an seinem Ende einen zweiten Befestigungsgewindeabschnitt (23) und gegebenenfalls einen Führungs- uncl Aufsitz- bzw. Gegendruck-Zapfen aufweist, daß zwischen den beiden Befestigungsgewindeabschnitten (223,23) ein Paß-Dehn-Abschnitt (22) aus einem ein- oder mehrgängigen Gewinde mit einer Anzahl von Paß-Dehn-Ringen (220) mit einer zwischen je zwei Paß-Dehn-Ringen (220) ausgebildeten Paßgewinderille (221) mit einem Gewindegrund angeordnet ist,

daß der Außendurchmesser der Paß-Dehn-Ringe um 0,1 bis 0,5 nun nach

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großer ist als der Äußendürchmesser der beiden Befesti-

gUngsgewinde, i

daß die Paß-Dehn-Ringe (220) einen Spannungsqüerschnitt j

^^A Rinqe-^ aufweisen/ der dem Spannungsqüerschnitt \

/Ä 7 der beiden Befesfcigüngsgewinde (23/223) nach J

S "" «j

^As^{= A} Ringe

entspricht/ wobei der Radius im Gewindegrund das Zwei- 5

bis Dreifache des Kernradius des Befestigungsgewindes \

beträgt, oder einen Doppelradius aufweist, der jeweils im j

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gewindes liegt, I

^KRinge ¹^ ^{6 R}Gew.,

und daß die Kammbreite der Paß-Dehn-Ringe (220) annähernd
der Flankenbreite der Vorform der Paß-Dehn-Ringe entspricht
und hierdurch eine angemessene Größe der spielfreien Anlagenfläche zwischen Paß-Dehn-Schraübe und Paß-Bohrüng
bei Erhöhung der Verschleißfestigkeit gegeben ist.