DE10036596C2 - Verwendung einer Dehnschraube - Google Patents
Verwendung einer DehnschraubeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schraube mit einer Drehmomenteinleitung durch Innenvielkant, bei der zur Vermeidung von Torsionsspannungen nach dem Anziehen die Drehmomenteinleitung durch einen hohlen Abschnitt hindurch axial an der Stelle erfolgt, an der die elastischen Verdrillungen von der Drehmomenteinleitungsstelle bis zur Kopfauflage und die elastischen Verdrillungen von der Drehmomenteinleitungsstelle bis zur axialen Mitte des tragenden Gewindes im wesentlichen gleich sind.
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Dehnschraube gemäß dem Patentanspruch
1.
Befestigungsschrauben werden durch Vorspann- und gegebenenfalls Betriebskräfte
auf Zug beansprucht. Zusätzlich verbleiben in herkömmlichen Schrauben nach dem
Anziehen Torsionsspannungen, deren Ursache in der Gewindesteigung und der
Reibung sowohl im Gewinde, als auch unter der Kopfauflage liegt. Somit entsteht in
der Schraube eine zusammengesetzte Beanspruchung aus Zug- und Torsions
spannungen. Gelingt es, die Schraube so anzuziehen, dass nach dem Herausziehen
des anziehenden Werkzeugs (z. B. ein Innensechskantschlüssel) keine Torsions
spannungen im Schraubenschaft verbleiben, so kann die Schraube nach dem
Anziehvorgang höhere Betriebskräfte ertragen.
Das Herstellungsverfahren von hohlen Schrauben ist in DE 17 50 019 A ausführlich beschrieben,
es könnte prinzipiell auch für die hier beschriebene Schraube angewendet werden,
allerdings ist dabei mit erheblichen Festigkeitsnachteilen zu rechnen.
Zielrichtung der DE 17 50 019 A ist der Leichtbau.
Weitere "Leichtbauschrauben" sind z. B. in US 4348141
beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Schraube der gattungsgemäßen Art ein Anziehverfahren vorzu
schlagen, mit dem mit fertigungstechnisch einfachen Mitteln höhere Betriebskräfte
aufnehmbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den
weiteren Patentansprüchen entnehmbar. Dabei wird eine vorteilhafte Verwendung
derartiger Schrauben vorgeschlagen.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Einleitungspunkt für das Anzugs
moment im Inneren des Schraubenschaftes liegt. Die axiale Lage dieses Punktes
sollte so bemessen sein, dass die torsionsbedingten Verdrehwinkel beim
Anziehen der Schraube auf beiden Seiten (in axialer Richtung betrachtet) dieses
Punktes im wesentlichen gleich groß sind. Unter dieser Voraussetzung wird die
Schraube nur für die Dauer des Anziehvorgangs auf Torsion belastet und ist nach
dem Wegfall des Anzugsmomentes torsionsspannungsfrei. Die Schraube unterliegt
somit nur noch den anzugsbedingten Zugspannungen und ist somit im Stande,
höhere Zugspannungen bzw. zusätzliche dynamische Betriebsbeanspruchungen zu
ertragen.
Die Schraube ist als Dehnschraube mit einem hohlen Schaftabschnitt
ausgebildet, wobei der Außendurchmesser des Schaftabschnittes mit dem
Nenndurchmesser der Schraube übereinstimmen kann oder zur Erzielung gleich
mäßiger Bauteilbeanspruchung eine Längen-Durchmesser-Abstimmung stattfinden
kann. Im ersteren Falle können an vorhandenen Bauteilen problemlos übliche
Dehnschrauben durch gattungsgemäße Dehnschrauben ersetzt werden.
Ggf. kann es vorteilhaft sein, die Länge der Drehmomenteinleitungsstelle bzw. den
entsprechenden Werkzeugangriff zu verlängern, um höhere Anzugsmomente durch
den hohlen Abschnitt der Schraube einleiten zu können. Die Drehmomenteinleitung
erfolgt dabei herstellungstechnisch günstig nach Torx.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung ergibt sich bei der
Anwendung des streckgrenzgesteuerten Anziehens. Hierbei wird die Schraube bis
zur Streckgrenze angezogen. Nach dem Anziehen fällt die Spannung in der
Schraube unter die Streckgrenze zurück, da der Torsionsspannungsanteil entfällt.
Dadurch kann die Schraube vermehrt Betriebskräfte aufnehmen, ohne sich plastisch
zu verformen. Bei einer herkömmlichen Schraube würde die zusätzliche Betriebskraft
zu einer Überschreitung der Streckgrenze und damit zu einer plastischen
Verformung und einem Vorspannungsverlust führen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten
näher beschrieben. Die schematische Zeichnung zeigt in einem teilweisen
Längsschnitt eine Schraube mit innenliegender Drehmomenteinleitungsstelle zur
Befestigung zweier Bauteile aneinander.
In der Zeichnung ist mit 1 eine Schraube (z. B. M 20) bezeichnet, mit einem Nenn
durchmesser d, die zur Befestigung zweier Bauteile 2 und 3 aneinander dient.
Die Schraube 1 weist einen Gewindeabschnitt 4 auf, der über eine definierte
Einschraubtiefe in das korrespondierende Innengewinde des Bauteiles 3
eingeschraubt ist.
Über die restliche Länge weist die Schraube 1 einen Schaftabschnitt 5 auf, der
andererseits an einem zylindrischen Schraubenkopf 6 endet.
Über eine Teillänge des Schraubenschaftes 5 und durch den Schraubenkopf 6
hindurch ist eine Innenbohrung 7 mit einem Durchmesser d2 vorgesehen, wobei d2 =
0,7d beträgt. Die Innenbohrung endet an einer Drehmomenteinleitungsstelle bzw. mit
einem Vielkant 8 (z. B. einem Innensechskant nach DIN 912), bevorzugt nach Torx
(z. B. nach ISO/DIS 14579). Die Torx-Ausbildung (= Werkzeugangriffsfläche)
erstreckt sich über eine Länge t, die größer als nach der angegebenen Torx-Norm
ausgeführt ist. Durch die Innenbohrung 7 wirkt der Schaftabschnitt 5 bzw. die
Schraube 1 zugleich als Dehnschraube.
Ausgehend von dem Vielkant 8 definiert sich eine Verdrillungslänge l1, gerechnet bis
zur halben Einschraubtiefe des Gewindeabschnittes 4, und eine Verdrillungslänge l2,
gerechnet bis zum Schraubenkopf 6. Es versteht sich, dass bei der Berechnung der
Verdrillungslänge l1 die konstruktiv vorgesehene Einschraubtiefe bekannt sein muß,
weil diese ja den Grad der Verdrillung über l1 mitbestimmt.
Durch entsprechende Berechnungen können die Verdrillungslängen abhängig von
den konstruktiven Gegebenheiten (Schraubengeometrie) so abgestimmt werden,
dass über l1 und l2 gleiche oder zumindest annähernd gleiche Verdrillungen
auftreten. Nach dem Anziehen der Schraube 1 mit Innenangriff über das Vielkant 8
mittels eines entsprechenden Werkzeuges (nicht dargestellt) können die Schrauben
abschnitte 4 und 5 zurückfedern, wodurch die aus den Reibungsanteilen am
Schraubenkopf und im Gewinde verursachten Torsionsspannungen sich gegen 0
abbauen.
Besonders vorteilhaft ist dabei die Anwendung des streckgrenzgesteuerten
Anziehens der Schraube 1. Die Schraube 1 wird dabei in an sich bekannter Weise
bis an ihre Streckgrenze angezogen. Durch den nachfolgend sich einstellenden
Abbau der Torsionsspannungen erhöht sich vorteilhaft die Zugspannungsreserve bis
zur Streckgrenze, wodurch ggf. auftretende dynamische Betriebsbelastungen in
größerem Maße abgesichert werden können.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt. So kann
aufgrund der Innenbohrung 7 der Außendurchmesser d des Schaftabschnittes 5
zumindest im Bereich der Innenbohrung 7 auch größer als der Gewindeabschnitt 4
ausgeführt sein; die Auslegung kann dabei so sein, dass im Querschnitt betrachtet
gleiche Normalspannungen im Werkstoff der Schraube 1 vorliegen.
Claims (6)
1. Verwendung einer Dehnschraube in einer Schraubverbindung mit streckgrenzge
steuertem Anziehen, wobei die Schraube mit einem Schraubenschaft (5), einem
Gewindeabschnitt (4), einem Schraubenkopf (6) und einer Kopfauflage versehen ist
und der Schraubenschaft einen hohlen Abschnitt (7) aufweist, durch den hindurch die
Drehmomenteinleitung an einem Innensechskant in axialem Abstand von der Kopfauf
lage an der Stelle erfolgt, an der die elastischen Verdrillungen von der Drehmoment
einleitungsstelle (8) bis zur axialen Mitte des tragenden Gewindeabschnitts (4) im
wesentlichen gleich sind.
2. Verwendung einer Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Außendurchmesser (d) des Schaftabschnittes (5) mit dem Nenndurchmesser überein
stimmt.
3. Verwendung einer Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Länge der Drehmomenteinleitungsstelle (t) länger als nach herkömmlicher
Norm ist.
4. Verwendung einer Schraube nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (d2) des hohlen Schaftabschnit
tes (7) 0,7d beträgt.
5. Verwendung einer Schraube nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Längen (l2 und l1) mit den Durchmessern (d2) und
(d) so abgestimmt sind, dass im Querschnitt betrachtet gleiche Normalspannungen
auftreten.
6. Verwendung einer Schraube nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomenteinleitung durch Torx (z. B. nach
ISO/DIS 14579) erfolgt.
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ID=7650400
Family Applications (1)
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DE2000136596 Expired - Lifetime DE10036596C2 (de) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | Verwendung einer Dehnschraube |
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Families Citing this family (2)
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JP 52-46253 Abstract im Prüfstoff F16B35/00 * |
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Also Published As
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