EP1759123A1 - Screwed connection comprising a threaded insert made of wire and threaded insert made of wire therefor - Google Patents

Screwed connection comprising a threaded insert made of wire and threaded insert made of wire therefor

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Publication number
EP1759123A1
EP1759123A1 EP05755984A EP05755984A EP1759123A1 EP 1759123 A1 EP1759123 A1 EP 1759123A1 EP 05755984 A EP05755984 A EP 05755984A EP 05755984 A EP05755984 A EP 05755984A EP 1759123 A1 EP1759123 A1 EP 1759123A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thread
wire
nut
insert
screw connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05755984A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Klaus Friedrich Grubert
Thomas Maciejowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Original Assignee
Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boellhoff Verbindungstechnik GmbH filed Critical Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Publication of EP1759123A1 publication Critical patent/EP1759123A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/12—Nuts or like thread-engaging members with thread-engaging surfaces formed by inserted coil-springs, discs, or the like; Independent pieces of wound wire used as nuts; Threaded inserts for holes

Definitions

  • the present invention relates to a threaded connection with a wire thread insert, which is inserted between a nut thread of a workpiece and a bolt thread of a screw, and a wire thread insert for such a screw connection.
  • wire thread inserts are known, see for example EP 0 983 445 B1 with further evidence. They consist of a helically wound wire thread body with a bolt thread side female thread and a nut thread side male thread. The profile angles of the internal and external threads of the wire thread insert are usually identical to the profile angles of the bolt thread and the nut thread.
  • the present invention has the object, a screw of the type mentioned and the associated wire thread insert develop so that they are improved by optimizing the Gewindepro- fils in terms of functionality and in particular thread bearing capability.
  • This object is achieved by the invention defined in claim 1.
  • the profile angles of the inner and outer thread of the wire thread insert are smaller than the respective profile angle of the bolt and nut thread.
  • the present invention is based on the recognition that in the prior art, in which the profile angles of the wire thread insert are identical to the profile angle of the bolt and nut thread, the power transmission from the bolt thread on the receiving thread not the entire surface, but rather punctually.
  • Wire thread insert due to the said angular difference between the profile angles to a full-surface contact of the load flanks of the wire thread insert on the associated load flanks of the bolt and nut thread. This distributes the bolt force more evenly over the involved load flanks of the thread. Local overloads of the threaded bearing surfaces are avoided, so that settling phenomena in the material of the nut thread, as they occur in the prior art due to the punctual load transfer, are reduced. It follows that remain over the life of the screw higher residual prestressing forces.
  • the profile angle of the internal thread of the wire thread insert is 0.80 to 0.93 times the profile angle of the bolt thread and that the profile angle of the external thread of the wire thread insert 0.83 to 0.96 times the profile angle of the nut thread.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a threaded connection with a wire thread insert
  • FIG. 2 is an enlarged view of the area of a screw connection of the prior art designated by the dot-dashed circle Z in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a view corresponding to FIG. 2 of a screw connection designed according to the invention in the unloaded state
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a threaded connection with a wire thread insert
  • FIG. 2 is an enlarged view of the area of a screw connection of the prior art designated by the dot-dashed circle Z in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a view corresponding to FIG. 2 of a screw connection designed according to the invention in the unloaded state
  • Fig. 4 is a representation corresponding to FIG. 2 of the inventively constructed screw of Fig. 3 in the loaded state.
  • the screw connection shown in Fig. 1 is used for connecting two workpieces 2, 4 and has a screw 6, the threaded shaft has a bolt thread B.
  • the threaded shank of the screw 6 is inserted through a passage opening of the workpiece 2 and screwed via a wire thread insert 8 with a nut thread M of the workpiece 4.
  • Fig. 1 and even better in Fig. 2 has the
  • Wire thread insert 8 an internal thread 10 and an external thread 12 which cooperate in the clamped state of the screw connection with the bolt thread B of the screw 6 and the nut thread M of the workpiece 4.
  • the profile angle of the threads involved are shown a conventionally formed screw.
  • the profile angle ß B and ß M of the wire thread insert 8 are identical to the profile angles ⁇ B and ⁇ M of the bolt thread B and the nut thread M. If loaded in this case, the screw with a biasing force K v is the force from the bolt thread B to the nut wind M transferred along a line of action K; the theoretically existing force transmission surfaces FI and F2 on the load flanks of the thread are largely relieved of forces. If one does not consider flexural plastic deformations on the bolt thread B and the female thread M, then the
  • the angular difference between the profile angle ß B of the external thread 10 of the Drahtgewindesammlunges 8 and the profile angle ⁇ B of the bolt thread and the angular difference between the profile angle ß M of the external thread 12 of the wire thread insert 8 and the profile angle ⁇ M of the nut thread M is selected so that in the loaded state of the screw the desired full-surface contact between the respective load flanks on the force transmission surfaces FI and F2 results.
  • the profile angle ß B of the internal thread 10 of the wire thread insert 8 is 0.80 to 0.93 times the profile angle ⁇ B of Bolzenge wind B.
  • the profile angle ß M of the external thread 12 of the wire thread insert 8 is 0.83 - 0.96 times the profile angle ⁇ M of the nut thread M.
  • the nominal angle is 60 °. If one therefore chooses the nominal angle of 60 ° for the bolt thread B and the female thread M, the desired angular difference of the profile angles is achieved by a corresponding reduction in the profile angle of the wire thread insert 8.
  • the desired angular difference can also be achieved by selecting the standardized nominal angle for the profile angles of the wire thread insert, while the profile angles of the
  • Bolt and nut thread compared to the standard nominal angle can be increased accordingly.
  • the invention has the advantage of a more uniform distribution of the biasing force on all thread flanks, which the realization of higher biasing forces and increased residual prestressing force due to reduced settling in the thread flanks allows. All this leads to an increased durability of the threaded connection.
  • a pitch difference between the bolt thread B and the nut thread M can be provided in such a way that the thread pitch of the
  • Bolt thread b is smaller than the thread pitch of the M nut thread.
  • This gradient difference is chosen so that due to the elongation of the threaded shank of the screw 6 in the clamped state, the slopes of the bolt and nut thread align with each other.
  • a force concentration in the first thread as resulting in the prior art, avoided; Rather, it comes to a uniform force transmission to all threads of the screw.
  • the nut thread M can be given a greater pitch than the standardized nominal pitch of the respective thread. Instead, however, the bolt thread a smaller pitch than the standard nominal pitch of the thread in question can be awarded.
  • Another possibility for increasing the durability of the screw connection is that the profile angle ß M of the nut thread M is formed variable over the length, in such a way that the

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Abstract

The invention relates to a screwed connection comprising a threaded insert made of wire (8) which is inserted between a nut thread (M) of a work piece (4) and an exterior thread (B) of a screw (6) and is made of a spirally wound threaded body made of wire provided with an internal thread (10) which is arranged on the exterior thread and an external thread (12) which is arranged on the nut thread. The invention is characterised in that the profile angles βB, βM of the internal and external thread (10, 12) of the threaded insert made of wire (8) are smaller than the respective profile angles αB, αM of the exterior thread (B) and the nut thread (M), such that the load flanks of the internal and exterior thread (10, 12) of the threaded insert made of wire (8) lie on the associated load flanks of the exterior and nut threads (B, M) when charging the screw connection with a predetermined pretension (K)v.

Description

Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubverbindung mit einem Drahtgewindeeinsatz, der zwischen ein Mutterngewinde eines Werkstücks und ein Bolzengewinde einer Schraube eingesetzt ist, sowie einen Drahtgewindeeinsatz für eine derartige Schraubverbindung. Derartige Drahtgewindeeinsätze sind bekannt, siehe z.B. EP 0 983 445 Bl mit weiteren Nachweisen. Sie bestehen aus einem wendeiförmig gewickelten Drahtgewindekörper mit einem bolzengewindeseitigen Innengewinde und einem mutterngewindeseitigen Außengewinde. Die Profilwinkel des Innen- und Außengewindes des Drahtgewindeeinsatzes sind üblicherweise identisch mit den Profilwinkeln des Bolzengewindes und Mutterngewindes. Wenn sich auch diese Drahtgewindeeinsätze in der Praxis bestens bewährt haben, wären jedoch noch gewisse Verbesserungen hinsichtlich ihrer Funktionalität und insbesondere hinsichtlich der Gewindetragfähigkeit derartiger Drahtgewindeeinsätze wünschenswert. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraubverbindung der genannten Art und den zugehörigen Drahtgewindeeinsatz so weiterzuentwickeln, dass sie durch eine Optimierung des Gewindepro- fils hinsichtlich Funktionalität und insbesondere Gewindetragfähigkeit verbessert werden. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 definierte Erfindung gelöst. Erfindungsgemäß sind die Profilwinkel des Innen- und Außengewin- des Drahtgewindeeinsatzes kleiner als der jeweilige Profilwinkel des Bolzen- und Mutterngewindes. Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass im Stand der Technik, in dem die Profilwinkel des Drahtgewindeeinsatzes identisch mit dem Profilwinkel des Bolzen- und Mutterngewindes sind, die Kraftübertragung vom Bolzengewinde auf das Aufnahmegewinde nicht vollflächig, sondern eher punktuell erfolgt. Die Ursache hierfür liegt in einer torsionsförmigen Verformung des Drahtgewindeeinsatzes bei Belastung der Schraubverbindung mit einer vorgegebenen Vorspannkraft, wie später noch genauer erläutert wird. Im Gegensatz hierzu führt bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Schraubverbindung eine entsprechende torsionsförmige Verwindung desThe present invention relates to a threaded connection with a wire thread insert, which is inserted between a nut thread of a workpiece and a bolt thread of a screw, and a wire thread insert for such a screw connection. Such wire thread inserts are known, see for example EP 0 983 445 B1 with further evidence. They consist of a helically wound wire thread body with a bolt thread side female thread and a nut thread side male thread. The profile angles of the internal and external threads of the wire thread insert are usually identical to the profile angles of the bolt thread and the nut thread. Although these wire thread inserts have proven themselves in practice, some improvements in their functionality and in particular with regard to the thread carrying capacity of such wire thread inserts would still be desirable. The present invention has the object, a screw of the type mentioned and the associated wire thread insert develop so that they are improved by optimizing the Gewindepro- fils in terms of functionality and in particular thread bearing capability. This object is achieved by the invention defined in claim 1. According to the invention, the profile angles of the inner and outer thread of the wire thread insert are smaller than the respective profile angle of the bolt and nut thread. The present invention is based on the recognition that in the prior art, in which the profile angles of the wire thread insert are identical to the profile angle of the bolt and nut thread, the power transmission from the bolt thread on the receiving thread not the entire surface, but rather punctually. The reason for this lies in a torsional deformation of the wire thread insert under load of the screw with a predetermined biasing force, as will be explained in more detail later. In contrast, in the case of the screw connection formed according to the invention, a corresponding torsional distortion of the screw leads
Drahtgewindeeinsatzes aufgrund der besagten Winkeldifferenz zwischen den Profilwinkeln zu einer vollflächigen Anlage der Lastflanken des Drahtgewindeeinsatzes an den zugehörigen Lastflanken des Bolzen- und Mutterngewindes. Dadurch wird die Schraubenkraft auf die beteiligten Lastflanken der Ge- winde gleichmäßiger verteilt. Örtliche Überlastungen der Gewindetragflächen werden vermieden, so dass Setzerscheinungen im Material des Mutterngewin- des, wie sie im Stand der Technik aufgrund der punktuellen Lastübertragung auftreten, reduziert werden. Hieraus folgt, dass über die Lebensdauer der Schraubverbindung höhere Restvorspannkräfte erhalten bleiben. Erfindungsgemäß ergeben sich somit folgende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik: a) Realisierung höherer Vorspannkräfte aufgrund geringerer spezifischer Belastung der Gewinde flanken in der Schraub Verbindung b) Erhöhte Restvorspannkraft aufgrund geringerer Setzerscheinungen in den Gewindeflanken der Schraub Verbindung c) Gleichmäßigere Verteilung der Vorspannkraft auf alle Gewindeflanken der Schraubverbindung. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Profilwinkel des Innengewindes des Drahtgewindeeinsatzes das 0,80 - 0,93- fache des Profilwinkels des Bolzengewindes beträgt und dass der Profilwinkel des Außengewindes des Drahtgewindeeinsatzes das 0,83 - 0,96-fache des Profilwinkels des Mutterngewindes beträgt. Bei einem Profilwinkel von 60° für das Bolzen- und Mutterngewinde liegt der Profilwinkel des Innengewindes des Drahtgewindeeinsatzes vorzugsweise in der Größenordnung von 52° ± 4° und der Profilwinkel des Außengewindes des Drahtgewindeeinsatzes vorzugsweise in der Größenordnung von 54° ± 4°. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Gewinde Verbindung mit einem Drahtgewindeeinsatz; Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des mit dem strichpunktierten Kreis Z in Fig. 1 bezeichneten Bereiches einer Schraub Verbindung des Standes der Technik; Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schraubverbindung im unbelasteten Zustand; Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung der erfindungsgemäß ausgebildeten Schraubverbindung der Fig. 3 im belasteten Zustand. Die in Fig. 1 dargestellte Schraubverbindung dient zum Verbinden zweier Werkstücke 2, 4 und weist eine Schraube 6 auf, deren Gewindeschaft ein Bolzengewinde B hat. Der Gewindeschaft der Schraube 6 ist durch eine Durchgangsöffnung des Werkstücks 2 hindurchgesteckt und über einen Drahtgewindeeinsatz 8 mit einem Mutterngewinde M des Werkstücks 4 verschraubt. Wie in Fig. 1 und noch besser in Fig. 2 zu sehen ist, hat derWire thread insert due to the said angular difference between the profile angles to a full-surface contact of the load flanks of the wire thread insert on the associated load flanks of the bolt and nut thread. This distributes the bolt force more evenly over the involved load flanks of the thread. Local overloads of the threaded bearing surfaces are avoided, so that settling phenomena in the material of the nut thread, as they occur in the prior art due to the punctual load transfer, are reduced. It follows that remain over the life of the screw higher residual prestressing forces. According to the invention there are thus the following advantages over the prior art: a) Realization of higher preload forces due to lower specific load of the thread flanks in the screw connection b) Increased residual preload force due to lower settling in the thread flanks of the screw connection c) Even distribution of biasing force on all thread flanks the screw connection. In a further embodiment of the invention it is provided that the profile angle of the internal thread of the wire thread insert is 0.80 to 0.93 times the profile angle of the bolt thread and that the profile angle of the external thread of the wire thread insert 0.83 to 0.96 times the profile angle of the nut thread. At a profile angle of 60 ° for the bolt and nut threads, the profile angle of the internal thread of the wire thread insert is preferably in the order of 52 ° ± 4 ° and the profile angle of the external thread of the wire thread insert preferably in the order of 54 ° ± 4 °. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims. The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. 1 shows a longitudinal section through a threaded connection with a wire thread insert; FIG. 2 is an enlarged view of the area of a screw connection of the prior art designated by the dot-dashed circle Z in FIG. 1; FIG. FIG. 3 shows a view corresponding to FIG. 2 of a screw connection designed according to the invention in the unloaded state; FIG. Fig. 4 is a representation corresponding to FIG. 2 of the inventively constructed screw of Fig. 3 in the loaded state. The screw connection shown in Fig. 1 is used for connecting two workpieces 2, 4 and has a screw 6, the threaded shaft has a bolt thread B. The threaded shank of the screw 6 is inserted through a passage opening of the workpiece 2 and screwed via a wire thread insert 8 with a nut thread M of the workpiece 4. As can be seen in Fig. 1 and even better in Fig. 2, has the
Drahtgewindeeinsatz 8 ein Innengewinde 10 und ein Außengewinde 12, die im verspannten Zustand der Schraub Verbindung mit dem Bolzengewinde B der Schraube 6 und dem Mutterngewinde M des Werkstücks 4 zusammenwirken. In Fig. 2 sind insbesondere die Profilwinkel der beteiligten Gewinde einer herkömmlich ausgebildeten Schraubverbindung dargestellt. Wie bereits eingangs erwähnt, sind im Stand der Technik die Profilwinkel ßB und ßM des Drahtgewindeeinsatzes 8 identisch mit den Profilwinkeln αB und αM des Bolzengewindes B bzw. des Mutterngewindes M. Wenn in diesem Fall die Schraubverbindung mit einer Vorspannkraft Kv belastet wird, wird die Kraft vom Bolzengewinde B auf das Mutternge- winde M längs einer Wirkungslinie K übertragen; die theoretisch vorhandenen Kraftübertragungsflächen FI und F2 auf den Lastflanken der Gewinde sind hierbei weitgehend von Kräften entlastet. Lässt man tragflächenvergrößernde plastische Verformungen am Bolzengewinde B und Mutterngewinde M unberücksichtigt, so erfolgt dieWire thread insert 8 an internal thread 10 and an external thread 12 which cooperate in the clamped state of the screw connection with the bolt thread B of the screw 6 and the nut thread M of the workpiece 4. In Fig. 2 in particular the profile angle of the threads involved are shown a conventionally formed screw. As already mentioned, in the prior art, the profile angle ß B and ß M of the wire thread insert 8 are identical to the profile angles α B and α M of the bolt thread B and the nut thread M. If loaded in this case, the screw with a biasing force K v is the force from the bolt thread B to the nut wind M transferred along a line of action K; the theoretically existing force transmission surfaces FI and F2 on the load flanks of the thread are largely relieved of forces. If one does not consider flexural plastic deformations on the bolt thread B and the female thread M, then the
Kraftübertragung punktuell über Punkte Pl und P2. Die durch die Punkte Pl und P2 laufende Schraubenlinie ist daher spezifisch hoch belastet, was zu einer plastischen Verformung des Materials über die Zeit führt. Durch diese sich einstellende plastische Verformung ergibt sich dann eine Vergrößerung der Kraft- Übertragungsflächen. Nachteilige Folge sind Setzerscheinungen im Mutterngewinde, insbesondere bei relaxationsgefährdeten Werkstoffen wie Magnesiumlegierungen. Diese Setzerscheinungen führen zu einem Verlust an Vorspannkraft Ky. Im Gegensatz hierzu ist bei der in Fig. 3 dargestellten Schraubverbin- düng erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Profilwinkel ßB und ßM des Drahtgewindeeinsatzes 8 jeweils kleiner als die zugehörigen Profilwinkel αB bzw. αM des Bolzengewindes B und Mutterngewindes M sind. Diese Winkeldifferenz der Profilwinkel ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Wird nun die Schraubverbindung mit einer Vorspannkraft Kv (siehe Fig. 4) durch Anziehen der Schraube 6 belastet, so erfolgt die Kraftübertragung vom Bolzengewinde B auf das Mutterngewinde M zunächst über die Punkte Pl und P2. Wenn die Vorspannkraft Kv vollständig aufgebracht ist, wird das Profil des Drahtgewindeeinsatzes 8 elastisch tordiert bzw. torsionsmäßig verformt, wie dies durch die Kreislinie T in Fig. 4 angedeutet ist. Es kommt dann zu einer vollflächigen Anlage zwischen den Lastflanken der Gewinde 10, 12 des Drahtgewindeeinsatzes 8 und dem Bolzengewinde B bzw. Mutterngewinde M im Bereich der Kraftübertragungsflächen FI und F2. Dadurch wird eine große Auflagefläche an den Lastflanken des Bolzengewindes B und des Mutterngewindes M erreicht. Die Folge ist eine geringere spezifische Belastung der Gewindeflanken mit den damit verbundenen Setzerscheinungen insbeson- dere an den Gewindewindeflanken des Aufnahrnegewindes (Mutterngewinde M). Wie sich aus der obigen Erläuterung ergibt, wird die Winkeldifferenz zwischen dem Profilwinkel ßB des Außengewindes 10 des Drahtgewindeein- satzes 8 und dem Profilwinkel αB des Bolzengewindes sowie die Winkeldifferenz zwischen dem Profilwinkel ßM des Außengewindes 12 des Drahtgewindeeinsatzes 8 und dem Profilwinkel αM des Mutterngewindes M so gewählt, dass sich im belasteten Zustand der Schraubverbindung die erwünschte vollflächige Anlage zwischen den betreffenden Lastflanken an den Kraftübertragungsflä- chen FI und F2 ergibt. Vorzugsweise beträgt der Profilwinkel ßB des Innengewindes 10 des Drahtgewindeeinsatzes 8 das 0,80 bis 0,93-fache des Profilwinkels αB des Bolzenge windes B. Vorzugsweise beträgt ferner der Profil winkel ßM des Außengewindes 12 des Drahtgewindeeinsatzes 8 das 0,83 - 0,96-fache des Profilwinkels αM des Mutterngewindes M. Bei einem metrischen ISO-Gewinde gemäß DIN 13 beträgt der Nennwinkel 60°. Wählt man daher für das Bolzengewinde B und das Mutterngewinde M den Nennwinkel von 60°, so wird die gewünschte Winkeldifferenz der Profilwinkel durch eine entsprechende Verkleinerung der Profilwinkel des Drahtgewindeeinsatzes 8 erzielt. Zweckmäßigerweise liegt dann der Profilwin- kel ßB des Innengewindes 10 des Drahtgewindeeinsatzes 8 in der Größenordnung von 52° ± 4° und der Profilwinkel ßM des Außengewindes 12 des Drahtgewindeeinsatzes 8 in der Größenordnung von 54° ± 4°. Es versteht sich jedoch, dass die gewünschte Winkeldifferenz auch dadurch erzielt werden kann, dass für die Profilwinkel des Drahtgewindeeinsat- zes der genormte Nennwinkel gewählt wird, während die Profilwinkel desPower transmission points over points Pl and P2. The helix passing through the points Pl and P2 is therefore subject to high loads, which leads to a plastic deformation of the material over time. By this self-adjusting plastic deformation then results in an increase in the force transmission surfaces. A disadvantageous consequence are settling phenomena in the nut thread, in particular in the case of materials susceptible to relaxation such as magnesium alloys. These settling phenomena lead to a loss of biasing force Ky. In contrast thereto, in the screw connection shown in FIG. 3, it is provided according to the invention that the profile angles β B and β M of the wire thread insert 8 are each smaller than the associated profile angles α B or α M of the bolt thread B and the nut thread M. This angular difference of the profile angles is shown schematically in FIG. Now, if the screw is loaded with a biasing force K v (see Fig. 4) by tightening the screw 6, the power is transmitted from the bolt thread B on the nut thread M first on the points Pl and P2. When the biasing force K v is fully applied, the profile of the wire thread insert 8 is elastically twisted or torsionally deformed, as indicated by the circular line T in Fig. 4. It then comes to a full-surface contact between the load flanks of the threads 10, 12 of the wire thread insert 8 and the bolt thread B or nut thread M in the area of the force transmission surfaces FI and F2. As a result, a large bearing surface on the load flanks of the bolt thread B and the nut thread M is achieved. The result is a lower specific loading of the thread flanks with the associated settling phenomena, in particular at the threaded thread flanks of the Aufnahrnegewindes (nut thread M). As is apparent from the above explanation, the angular difference between the profile angle ß B of the external thread 10 of the Drahtgewindeeinsatzes 8 and the profile angle α B of the bolt thread and the angular difference between the profile angle ß M of the external thread 12 of the wire thread insert 8 and the profile angle α M of the nut thread M is selected so that in the loaded state of the screw the desired full-surface contact between the respective load flanks on the force transmission surfaces FI and F2 results. Preferably, the profile angle ß B of the internal thread 10 of the wire thread insert 8 is 0.80 to 0.93 times the profile angle α B of Bolzenge wind B. Preferably also the profile angle ß M of the external thread 12 of the wire thread insert 8 is 0.83 - 0.96 times the profile angle α M of the nut thread M. For a metric ISO thread according to DIN 13, the nominal angle is 60 °. If one therefore chooses the nominal angle of 60 ° for the bolt thread B and the female thread M, the desired angular difference of the profile angles is achieved by a corresponding reduction in the profile angle of the wire thread insert 8. Advantageously, then the profile angle ß B of the internal thread 10 of the wire thread insert 8 in the order of 52 ° ± 4 ° and the profile angle ß M of the external thread 12 of the wire thread insert 8 in the order of 54 ° ± 4 °. However, it is understood that the desired angular difference can also be achieved by selecting the standardized nominal angle for the profile angles of the wire thread insert, while the profile angles of the
Bolzen- und Mutterngewindes gegenüber dem genormten Nennwinkel entsprechend vergrößert werden. Wie eingangs erwähnt, hat die Erfindung den Vorteil einer gleichmäßigeren Verteilung der Vorspannkraft auf alle Gewindeflanken, was die Realisierung höherer Vorspannkräfte sowie eine erhöhte Restvorspannkraft aufgrund reduzierter Setzerscheinungen in den Gewindeflanken ermöglicht. Dies alles fuhrt zu einer erhöhten Dauerhaltbarkeit der Gewindeverbindung. Um die Dauerhaltbarkeit der Gewindeverbindung weiter zu steigern, kann eine Steigungsdifferenz zwischen dem Bolzengewinde B und dem Mut- terngewinde M dergestalt vorgesehen werden, dass die Gewindesteigung desBolt and nut thread compared to the standard nominal angle can be increased accordingly. As mentioned above, the invention has the advantage of a more uniform distribution of the biasing force on all thread flanks, which the realization of higher biasing forces and increased residual prestressing force due to reduced settling in the thread flanks allows. All this leads to an increased durability of the threaded connection. In order to further increase the durability of the threaded connection, a pitch difference between the bolt thread B and the nut thread M can be provided in such a way that the thread pitch of the
Bolzengewindes b kleiner als die Gewindesteigung des Mutterngewindes M ist. Diese Steigungsdifferenz wird so gewählt, dass sich aufgrund der Längung des Gewindeschaftes der Schraube 6 im verspannten Zustand die Steigungen des Bolzen- und Mutterngewindes aneinander angleichen. Hierdurch wird eine Kraftkonzentration im ersten Gewindegang, wie sie sich im Stand der Technik ergibt, vermieden; vielmehr kommt es zu einer gleichmäßigen Kraftübertragung an allen Gewindegängen der Schraubverbindung. Um diese Steigungsdifferenz zwischen Bolzen- und Mutterngewinde zu erzielen, kann dem Mutterngewinde M eine größere Steigung als die ge- normte Nennsteigung des betreffenden Gewindes verliehen werden. Stattdessen kann jedoch auch dem Bolzengewinde eine kleinere Steigung als die genormte Nennsteigung des betreffenden Gewindes verliehen werden. Eine weitere Möglichkeit zur Steigerung der Dauerhaltbarkeit der Schraubverbindung besteht darin, dass der Profilwinkel ßM des Mutterngewin- des M über die Länge veränderlich ausgebildet wird, und zwar so, dass dieBolt thread b is smaller than the thread pitch of the M nut thread. This gradient difference is chosen so that due to the elongation of the threaded shank of the screw 6 in the clamped state, the slopes of the bolt and nut thread align with each other. As a result, a force concentration in the first thread, as resulting in the prior art, avoided; Rather, it comes to a uniform force transmission to all threads of the screw. In order to achieve this difference in pitch between the bolt and the nut thread, the nut thread M can be given a greater pitch than the standardized nominal pitch of the respective thread. Instead, however, the bolt thread a smaller pitch than the standard nominal pitch of the thread in question can be awarded. Another possibility for increasing the durability of the screw connection is that the profile angle ß M of the nut thread M is formed variable over the length, in such a way that the
Winkeldifferenz zwischen dem Profilwinkel ßM des Außengewindes 12 des Drahtgewindeeinsatzes 8 und dem des Mutterngewindes M mit zunehmender Einschraubtiefe des Schraubgewindeeinsatzes kleiner wird. Durch diesen über die Länge veränderlichen Profilwinkel des Mutterngewindes M lässt sich ge- wissermaßen ein Belastungsaufbau der Schraubverbindung von unten (in Fig.Angle difference between the profile angle ß M of the external thread 12 of the wire thread insert 8 and the nut thread M with increasing screwing the Schraubgewindeeinsatzes becomes smaller. As a result of this profile angle of the nut thread M, which varies over the length, a load build-up of the screw connection from below (in FIG.
1) erzielen. 1) achieve.

Claims

Schraubverbindung mit einem Drahtgewindeeinsatz und Drahtgewindeeinsatz hierfürAnsprüche Screw connection with a wire thread insert and wire thread insert therefor claims
1. Schraubverbindung mit einem Drahtgewindeeinsatz (8), der zwischen ein Mutterngewinde (M) eines Werkstücks (4) und einem Bolzenge- winde (B) einer Schraube (6) eingesetzt ist und aus einem wendeiförmig gewickelten Drahtgewindekörper mit einem bolzengewindeseitigen Innengewinde (10) und einem mutterngewindeseitigen Außengewinde (12) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilwinkel (ßB, ßM) des Innen- und Außengewindes (10, 12) des Drahtgewindeeinsatzes (8) kleiner als der jeweilige Profilwinkel (αB, αM) des Bolzengewindes (B) und des Mutterngewindes (M) sind, so dass bei Belastung der Schraubverbindung mit einer vorgegebenen Vorspannkraft (Kv) die Lastflanken des Innen- und Außengewindes (10, 12) des Drahtgewindeeinsatzes (8) vollflächig an den zugehörigen Lastflanken des Bolzen- und Muttergewindes (B, M) anliegen. 1. Screw connection with a wire thread insert (8) which is inserted between a nut thread (M) of a workpiece (4) and a bolt thread (B) of a screw (6) and consists of a helically wound wire thread body with an internal thread (10) on the bolt thread side and a nut thread-side external thread (12), characterized in that the profile angle (β B , β M ) of the internal and external thread (10, 12) of the wire thread insert (8) is smaller than the respective profile angle (α B , α M ) of the Bolt thread (B) and the nut thread (M), so that the load flanks of the internal and external thread (10, 12) of the wire thread insert (8) over the entire surface of the associated load flanks of the bolt when the screw connection is loaded with a predetermined pretensioning force (K v ) - and nut thread (B, M).
2. Schraub Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilwinkel (ßB) des Innengewindes (10) des Drahtgewindeeinsatzes (8) das 0,80 - 0,93-fache des Profilwinkels (αB) des Bolzengewindes (B) beträgt. 2. Screw connection according to claim 1, characterized in that the profile angle (ß B ) of the internal thread (10) of the wire thread insert (8) is 0.80 - 0.93 times the profile angle (α B ) of the bolt thread (B) .
3. Schraubverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilwinkel (ßM) des Außengewindes (12) des Drahtgewindeeinsatzes (8) das 0,83 - 0,96-fache des Profilwinkels (αM) des Mutterngewindes (M) beträgt. 3. Screw connection according to claim 1 or 2, characterized in that the profile angle (ß M ) of the external thread (12) of the wire thread insert (8) 0.83 - 0.96 times the profile angle (α M ) of the nut thread (M) is.
4. Schraubverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Profilwinkel (αB, αM) von 60° für das Bolzen- und Mutterngewinde (B, M) der Profilwinkel (ßB) des Innengewindes (10) des Drahtgewindeeinsatzes (8) in der Größenordnung von 52° ± 4° und der Profilwinkel (ßM) des Außengewindes (12) des Drahtgewindeeinsatzes (8) in der Größenordnung von 54° ± 4° liegt. 4. Screw connection according to one of the preceding claims, characterized in that at a profile angle (α B , α M ) of 60 ° for the bolt and nut thread (B, M) the profile angle (β B ) of the internal thread (10) of the wire thread insert (8) in the order of 52 ° ± 4 ° and the profile angle (ß M ) of the external thread (12) of the wire thread insert (8) is in the order of 54 ° ± 4 °.
5. Schraubverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilwinkel (αB, αM) des Bolzengewindes (B) und des Mutterngewindes (M) genormte Nennwinkel sind und die Profilwinkel (ßß> ßivi) des Drahtgewindeeinsatzes (8) von den genormten Nennwinkeln ab- weichen. 5. Screw connection according to one of the preceding claims, characterized in that the profile angles (α B , α M ) of the bolt thread (B) and the nut thread (M) are standardized nominal angles and the profile angles (ß ß> ßivi) of the wire thread insert (8) deviate from the standardized nominal angles.
6. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilwinkel (ßB, ßM) des Drahtgewindeeinsatzes (8) genormte Nennwinkel sind und die Profilwinkel (αB, αM) des Bolzengewindes (B) und Mutterngewindes (M) von den genormten Nennwinkeln abweichen. 6. Screw connection according to one of claims 1 to 3, characterized in that the profile angle (ß B , ß M ) of the wire thread insert (8) are standardized nominal angles and the profile angle (α B , α M ) of the bolt thread (B) and nut thread ( M) deviate from the standardized nominal angles.
7. Schraubverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung des Bolzenge windes (B) kleiner als die Steigung des Mutterngewindes (M) ist, so dass die beiden Steigungen im verspannten Zustand der Schraubverbindung annähernd gleich sind. 7. Screw connection according to one of the preceding claims, characterized in that the slope of the Bolzenge winds (B) is smaller than the slope of the nut thread (M), so that the two slopes in the tensioned state of the screw connection are approximately the same.
8. Schraubverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung des Mutterngewindes (M) größer oder die Steigung des Bolzengewindes (B) kleiner als eine genormte Nennsteigung des betreffenden Gewindes ist. 8. Screw connection according to claim 7, characterized in that the pitch of the nut thread (M) is greater or the pitch of the bolt thread (B) is smaller than a standardized nominal pitch of the thread in question.
9. Schraubverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilwinkel (αM) des Mutterngewindes (M) über die Länge veränderlich ist, so dass die Winkeldifferenz zwischen den Pro- filwinkeln (ßM, αM) des Außengewindes (10) des Drahtgewindeeinsatzes (8) und des Mutterngewindes (M) mit zunehmender Einschraubtiefe des Drahtgewindeeinsatzes (8) kleiner wird. 9. Screw connection according to one of the preceding claims, characterized in that the profile angle (α M ) of the nut thread (M) is variable over the length, so that the angle difference between the pro- filwinkel (ß M , α M ) of the external thread (10) of the wire thread insert (8) and the nut thread (M) with increasing screw depth of the wire thread insert (8) becomes smaller.
10. Drahtgewindeeinsatz für eine Schraubverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilwinkel (ßß> ßM) des Innen- und Außengewindes (10, 12) des Drahtgewindeeinsatzes (8) kleiner als der genormte Nennwinkel der betreffenden Gewinde sind. 10. Wire thread insert for a screw connection according to one of the preceding claims, characterized in that the profile angle (ß ß> ß M ) of the internal and external thread (10, 12) of the wire thread insert (8) are smaller than the standardized nominal angle of the thread in question.
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