DE102004043078A1 - Screw connection, has components axially twisted between screw and thread nut, where unscrewed thread nut and/or screwed-in screw of pre-stressed spring unit are rotatably loaded in respective unscrewed and screwed-in direction - Google Patents

Screw connection, has components axially twisted between screw and thread nut, where unscrewed thread nut and/or screwed-in screw of pre-stressed spring unit are rotatably loaded in respective unscrewed and screwed-in direction Download PDF

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Abstract

The connection has components (12, 14) axially twisted between a screw (16) and a thread nut (20), where the nut is unscrewed on a thread at a screwing shaft (18) of the screw. The thread is screwed-in at the screwing shaft in the thread nut. The unscrewed thread nut and/or the screwed-in screw of a pre-stressed spring unit (26) or spring part are retractably loaded in respective unscrewed and screwed-in direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung zur Verbindung eines Bauelements mit wenigstens einem weiteren Bauelement, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.The The invention relates to a screw connection for connecting a component with at least one further component, with the in the preamble of claim 1 features.

Insbesondere aus dem Bereich der Automobiltechnik ist es bekannt, Bauelemente über Schraubverbindungen, die eine Schraube und eine auf einen Gewindeschaft der Schraube aufschraubbare Gewindemutter aufweisen, zu verbinden und eine Verdrehsicherung vorzusehen, die ein lösendes Verdrehen der Gewindemutter und/oder der Schraube verhindern soll. Insbesondere wenn ein Bauelement ausgeprägte Kriecheigenschaften aufweist, kann sich die Schraubverbindung lockern und/oder eventuell über die nicht verdrehgesicherte Schraube oder Gewindemutter lösen. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn wenigstens ein Bauelement ein Kunststoffteil ist. In manchen Fällen ist dafür zu sorgen, dass sich die Schraubverbindung über die Lebensdauer der Bauelemente nicht löst. Hierfür sind die Bauelemente und die Schraubverbindung an die jeweiligen Anforderungen individuell meist aufwändig anzupassen.Especially From the field of automotive engineering, it is known, components via screw, the one screw and one on a threaded shaft of the screw screw-threaded nut have to connect and an anti-rotation provide a releasing twisting the threaded nut and / or the screw to prevent. Especially if a component pronounced Creep features, the screw can loosen and / or possibly over unscrew the non-twisted screw or nut. This may for example be the case, if at least one component a plastic part is. In some cases it should be ensured that the screw over does not solve the life of the components. For this purpose, the components and the screw connection to the individual requirements usually complex to adapt.

Bekannte Schraubverbindungen, bei denen beispielsweise aus Kunststoff gefertigte Bauelemente zu verbinden sind, weisen zur Vermeidung von Kriecherscheinungen eine mit einem Gewinde versehene Metallbuchse auf, die in ein Bauelement eingesetzt oder eingeformt ist. In das Gewinde der Metallbuchse kann zur Verbindung von wenigstens zwei Bauelementen das Gewinde einer metallischen Schraube eingeschraubt werden. In diesem Fall sind die Schraubverbindung lösende oder Iockernde Kriech- oder Setzerscheinungen kaum oder weniger zu beobachten, selbst wenn die Bauelemente ausgeprägte Kriecheigenschaften aufweisen. Insbesondere die Metallbuchse erhöht jedoch die Herstellkosten der Schraubverbindung.Known Screwed, in which, for example, made of plastic Components are to be connected, have to avoid creeping phenomena a threaded metal bushing that fits into a component used or molded. In the thread of the metal bush can for connecting at least two components the thread a metallic screw are screwed. In this case are the screw releasing or tumbling creeping or subsidence scarcely or less observe, even if the components have pronounced creep properties. In particular, the metal bush, however, increases the manufacturing cost of Screw connection.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schraubverbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, mit der wenigstens zwei Bauelemente sicher und spielfrei zu verbinden sind.Of the Invention is based on the object, a screw with indicate the features in the preamble of claim 1, with the at least two components are secure and free to connect.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.These The object is solved by the features in claim 1. advantageous Embodiments of the invention are the dependent claims.

Das vorgespannte Federelement und/oder das vorgespannte Federteil bewirken an der betreffenden Gewindemutter und/oder Schraube ein Drehmoment, das so ausgelegt werden kann, dass sich die Schraubverbindung bei den zu erwartenden Belastungen nicht löst. Bei einer entsprechenden Auslegung kann das vorgespannte Federelement bzw. Federteil die Gewindemutter bzw. die Schraube selbsttätig nachziehen, wenn sich diese sonst bei einem beispielsweise temperatur- oder alterungsbedingten Kriech- oder Setzvorgang oder auf Grund einer axialen oder radialen Belastung lockern würde. Mit dem Federelement bzw. Federteil kann somit die Verbindung der Schraube mit der Gewindemutter gegen ein Losdrehen gesichert und ein eventuelles axiales Spiel zwischen den Bauelementen und der Schraubverbindung verhindert werden, wodurch die Bauelemente zwischen der Gewindemutter und der Schraube sicher festgehalten sind. Hierfür ist lediglich das Federelement bzw. das Federteil entsprechend zu dimensionieren und ausreichend vorzuspannen. Die Bauelemente können aus einem beliebigen Material, beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein. Falls das Material des betreffenden verspannten Bauelements kriecht, beispielsweise bei einer entsprechenden mechanischen Belastung, kann die Schraube und/oder die Gewindemutter von dem Federelement bzw. dem Federteil nachgezogen werden. Die axiale Vorspannung nach dem Nachstellen ist von der Auslegung der Federrate des Federelements bzw. des Federteiles und der Vorspannung vor dem Nachstellen abhängig und kann so vorbestimmt werden, dass sich diese in einem gewünschten, beispielsweise geringen Maß oder nicht wesentlich verändert.The prestressed spring element and / or cause the prestressed spring part at the respective threaded nut and / or screw torque, which can be designed so that the screw at does not solve the expected loads. At a corresponding Design, the prestressed spring element or spring part the Tighten the nut or the screw automatically when they are otherwise in the event of a temperature or age-related creep, for example. or setting operation or due to an axial or radial load would loosen. With the spring element or spring part can thus connect the Screw with the nut secured against loosening and a possible axial play between the components and the Screw connection can be prevented, causing the components between the nut and the screw are securely held. This is only for to dimension the spring element or the spring part accordingly and sufficiently bias. The components may be made of any material, for example be made of plastic. If the material of the concerned tense component creeps, for example, at a corresponding mechanical stress, may be the screw and / or the threaded nut be retightened by the spring element or the spring part. The axial preload after adjustment is dependent on the design of the Spring rate of the spring element or the spring part and the bias voltage dependent on readjustment and can be predetermined to be in a desired, for example, small measure or not changed significantly.

Damit an der erfindungsgemäßen Schraubverbindung die erforderlichen Spannkräfte aufgebracht werden, ist es besonders vorteilhaft wenn das Federelement und/oder gegebenenfalls das Federteil eine Blattfeder oder eine Stabfeder oder eine spiralenförmig aufgerollte Feder oder eine schraubenförmige Feder ist.In order to at the screw connection according to the invention the required clamping forces applied, it is particularly advantageous if the spring element and / or optionally the spring member a leaf spring or a Bar-feather or a spiral-shaped rolled up spring or a helical spring is.

Mit einer spiralenförmig aufgerollten oder schraubenförmigen Feder können auch größere Spannwege realisiert werden.With a spiral shape rolled up or helical Spring can also larger tensioning paths will be realized.

Die Bauelemente, das Federelement bzw. Federteil, die Gewindemutter und die Schraube können aus einem beliebigen Material gefertigt sein. Beispielsweise sind die Bauelemente aus einem Kunststoff und das Federelement bzw. Federteil sowie die Gewindemutter und die Schraube aus Metall gefertigt.The Components, the spring element or spring part, the threaded nut and the screw can be made of any material. For example the components of a plastic and the spring element or spring part as well as the nut and the screw made of metal.

Zur Fixierung des Federelements bzw. des Federteiles kann der Schraubenschaft und/oder der Schraubenkopf eine Öffnung oder Ausnehmung aufweisen, in oder an der ein Ende des Federelements bzw. Federteiles abgestützt oder befestigt ist. Die Öffnung oder Ausnehmung kann beispielsweise durch eine Radialnut oder eine radiale Durchgangsöffnung gebildet sein. Die Gewindemutter und/oder der Schraubenkopf kann mit wenigstens einer inneren oder größeren Kraftangriffsfläche oder einer Profilierung versehen sein, an der das zugewandte Ende des Federelements bzw. Federteiles abgestützt oder befestigt ist.To fix the spring element or the spring part, the screw shaft and / or the screw head can have an opening or recess, in or on which one end of the spring element or spring part is supported or fastened. The opening or recess may be formed for example by a radial groove or a radial passage opening. The threaded nut and / or the Screw head may be provided with at least one inner or larger force application surface or a profiling on which the facing end of the spring element or spring member is supported or secured.

Insbesondere im Bereich der Automobiltechnik ist es stets wichtig, dass eine Schraubverbindung nur wenig Bauraum belegt. Daher ist es auch besonders vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Schraubverbindung an ihrem Schraubenschaft einen Bereich aufweist, der an der von den Bauelementen abgewandten Seite der Gewindemutter der Gewindemutter absteht und um diesen Bereich herum das Federelement ausgebildet ist. Der Schraubenschaft übernimmt dann eine Mehrfachfunktion, indem er die eigentliche Schraubverbindung herstellt, die Gewindemutter auf ihn aufgeschraubt wird und ferner auch das Federelement an dem Schraubenschaft selbst Platz sparend angeordnet ist.Especially In the field of automotive technology, it is always important that one Screw connection occupied only little space. That's why it's special advantageous if the screw connection according to the invention at its Screw shank having a region which faces away from the components of the Side of the nut of the threaded nut protrudes and around this Area around the spring element is formed. The screw shaft takes over then a multiple function, adding the actual screw connection made, the nut is screwed on him and further Also, the spring element on the screw shaft itself saves space is arranged.

Die Abstützung des Federelements am Schraubenschaft kann besonders hohe Kräfte übertragen, indem der Schraubenschaft eine Öffnung aufweist, insbesondere in Gestalt einer Radialnut, in der das Federelement abgestützt ist.The support the spring element on the screw shaft can transmit particularly high forces, by the screw shaft an opening has, in particular in the form of a radial groove in which the spring element supported is.

Am Schraubenkopf kann die Abstützung des erfindungsgemäß vorgesehenen Federelements vorteilhaft mit einer Profilierung erzielt werden, die insbesondere am Umfang des Schraubenkopfes ausgebildet ist und mindestens eine Stützfläche aufweist, an der das Federelement abgestützt ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Schraubenkopf auch mit einer Öffnung, beispielsweise in Form einer Axialbohrung gestaltet sein, an oder in der das Federelement abgestützt ist.At the Screw head can support of the inventively provided Spring element can be advantageously achieved with a profiling, which is formed in particular on the circumference of the screw head and at least one support surface, at which supports the spring element is. Alternatively or in addition can the screw head with an opening, for example in shape be designed an axial bore on or in which the spring element is supported.

Erfindungsgemäß wird insgesamt unter Berücksichtigung einer geeigneten Ausführung hinsichtlich Bauraum und Montage eine dauerhafte Verschraubung von Kunststoffbauteilen gewährleistet. Dem Lockern der Schraubverbindung aufgrund des befürchteten Kriechens kann erfolgreich entgegengewirkt werden.In total, according to the invention considering a suitable design in terms of space and installation a permanent screw of Plastic components guaranteed. the Loosening the screw connection due to the feared creep can be successful be counteracted.

Die Schraubverbindung vermindert insbesondere bei geringen Gewindedurchmessern die Gefahr, dass beim Verschrauben insbesondere ohne Drehmomentschlüssel durch übermäßige Kraftaufwändung das Gewinde der Schraube und/oder der Gewindemutter beschädigt wird, da beim Verschrauben im wesentlichen lediglich auf Spielfreiheit zu achten ist. Die ein Festziehmoment bewirkende Vorspannung kann im wesentlichen von dem Federelement bzw. von dem Federteil aufgebracht werden.The Screwed reduced especially at low thread diameters the danger that when screwing in particular without torque wrench by excessive force Thread of the screw and / or the nut is damaged, because when screwing essentially only on backlash to pay attention. The tightening torque causing bias can essentially applied by the spring element or by the spring part become.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenfollowing is an embodiment of Invention with reference to the attached schematic drawings closer explained. Show it

1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung und 1 a longitudinal section of an embodiment of a screw according to the invention and

2 die Ansicht II-II gemäß 1. 2 View II-II according to 1 ,

In den Figuren ist eine Schraubverbindung 10 veranschaulicht, bei der zwei Bauelemente 12 und 14 mit einer Schraube 16 verspannt sind auf deren Schraubenschaft 18 eine Gewindemutter 20 aufgeschraubt ist.In the figures is a screw connection 10 illustrated in the case of two components 12 and 14 with a screw 16 are clamped on the screw shaft 18 a threaded nut 20 is screwed on.

Die Bauelemente 12 und 14 sind jeweils plattenförmig gestaltet und liegen eben aneinander an, wobei sich durch beide Bauelemente 12 und 14 hindurch eine Bohrung 22 erstreckt, in die der Schraubenschaft 18 der Schraube 16 eingesteckt ist. Der Schraubenschaft 18 ragt dabei an der von den Bauelementen 12 und 14 abgewandten Seite der Gewindemutter 20 bezogen auf 1 nach links und steht dort demnach von der Gewindemutter 20 ab. Um den Schraubenschaft 18 herum ist in diesem Bereich 24 ein Federelement 26 in Gestalt einer Spiralfeder angeordnet, die zum Vorspannen der Gewindemutter 20 entgegen von deren Aufschraubrichtung vorgesehen ist. Das Federelement 26 verhindert somit insbesondere ein Lösen der Schraubverbindung 10 im Fall eines Kriechvorgangs innerhalb des Kunststoffmaterials der Bauelemente 12 und 14.The components 12 and 14 are each plate-shaped and just lie against each other, being characterized by both components 12 and 14 through a hole 22 extends into the screw shaft 18 the screw 16 is plugged in. The screw shaft 18 stands out at the of the components 12 and 14 facing away from the threaded nut 20 based on 1 to the left and is therefore there from the threaded nut 20 from. Around the screw shaft 18 around is in this area 24 a spring element 26 arranged in the form of a coil spring, which is used to bias the threaded nut 20 is provided opposite to the screwing. The spring element 26 thus prevents in particular a loosening of the screw connection 10 in the case of a creeping process within the plastic material of the components 12 and 14 ,

Damit das Federelement 26 in Aufschraubrichtung der Gewindemutter 20 die gewünschte Federkraft aufbringt, ist ein Ende des Federelements 26 in eine Radialnut 28 am Stirnende des Schraubenschafts 18 eingesteckt und das andere Ende des Federelements 26 an einer Stützfläche 30 der Gewindemutter 20 abgestützt. Die Stützfläche 30 ist eine von insgesamt sechs Flächen, welche am Umfang der Gewindemutter 20 jeweils als sich parallel zur Schraubenachse erstreckende Ebenen ausgebildet sind.So that the spring element 26 in the screwing of the threaded nut 20 the desired spring force is applied, is an end of the spring element 26 in a radial groove 28 at the front end of the screw shaft 18 plugged in and the other end of the spring element 26 on a support surface 30 the threaded nut 20 supported. The support surface 30 is one of six surfaces on the circumference of the nut 20 are each formed as extending parallel to the screw axis extending planes.

Zwischen der Radialnut 28 und der Stützfläche 30 ist das im Wesentlichen spiralförmige Federelement 26 entlang dem Schraubenschaft 18 nach Art einer Schraubenfeder kegelförmig in die Länge gezogen.Between the radial groove 28 and the support surface 30 is the essentially spiral spring element 26 along the screw shaft 18 tapered in the manner of a helical spring.

Mit der Schraubverbindung 10 sind auf diese Weise die Bauelemente 12 und 14 zwischen der Gewindemutter 20 und einem zur Schraube 16 gehörenden Schraubenkopf 32 dauerhaft eingespannt, ohne dass es bei einem Kriechvorgang des Materials der Bauelemente 12 und 14 zu einem Lösen der Schraubverbindung 10 kommen könnte.With the screw connection 10 are the components in this way 12 and 14 between the nut 20 and one to the screw 16 belonging screw head 32 permanently clamped, without causing creeping of the material of the components 12 and 14 to loosen the screw 10 could come.

An Stelle oder zusätzlich zu der auf das Gewinde der Schraube aufschraubbaren Gewindemutter kann auch das Gewinde der Schraube in ein Gegengewinde der Gewindemutter einschraubbar sein. Die Gewindemutter oder die Schraube kann ortsfest befestigt oder angeordnet sein. Ist weder die Gewindemutter noch die Schraube ortsfest befestigt oder angeordnet kann die Gewindemutter von dem Federelement und die Schraube von einem Federteil in eine jeweils zugeordneten Richtung federbelastet sein, in der die Bauelemente von der Schraubverbindung axial verspannt werden. Das Federelement und/oder das Federteil kann von dem Ausführungsbeispiel abweichend einerseits an der zugeordneten Gewindemutter oder Schraube und andererseits an einem ortsfesten Teil oder an einem betreffenden Bauelement abgestützt oder festgehalten sein.In place of or in addition to the on the Ge If the thread of the screw can be screwed on, the thread of the screw can also be screwed into a mating thread of the threaded nut. The threaded nut or the screw can be fixed or arranged stationary. If neither the threaded nut nor the screw fixedly mounted or arranged the threaded nut can be spring-loaded by the spring element and the screw of a spring member in a respective associated direction in which the components are axially braced by the screw. The spring element and / or the spring part may be supported or held by the embodiment deviating on the one hand to the associated threaded nut or screw and on the other hand to a stationary part or on a respective component.

1010
Schraubverbindungscrew
1212
Bauelementmodule
1414
Bauelementmodule
1616
Schraubescrew
1818
Schraubenschaftscrew shaft
2020
Gewindemutterthreaded nut
2222
Bohrungdrilling
2424
BereichArea
2626
Federelementspring element
2828
Radialnutradial groove
3030
Stützflächesupport surface
3232
Schraubenkopfscrew head

Claims (10)

Schraubverbindung, die zur Verbindung eines Bauelements (12) mit wenigstens einem weiteren Bauelement (14) die Bauelemente (12, 14) zwischen einer Schraube und einer Gewindemutter (20) axial verspannt, wobei die Gewindemutter (20) auf ein Gewinde an einem Schraubenschaft (18) der Schraube aufschraubbar und/oder das Gewinde am Schraubenschaft (18) in das Gegengewinde der Gewindemutter einschraubbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgeschraubte Gewindemutter (20) und/oder die eingeschraubte Schraube von einem vorgespannten Federelement (26) oder Federteil in der betreffenden Aufschraub- bzw. Einschraubdrehrichtung drehbelastet ist bzw. sind.Screw connection used to connect a component ( 12 ) with at least one further component ( 14 ) the components ( 12 . 14 ) between a screw and a threaded nut ( 20 ) axially clamped, wherein the threaded nut ( 20 ) on a thread on a screw shank ( 18 ) screwed the screw and / or the thread on the screw shaft ( 18 ) are screwed into the mating thread of the threaded nut, characterized in that the screwed nut ( 20 ) and / or the screw screwed by a prestressed spring element ( 26 ) or spring part in the relevant screw-on or screw-in rotational direction is or are rotationally loaded. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (26) oder Federteil einerseits an der Gewindemutter (20) und andererseits an der Schraube (16) abgestützt oder befestigt ist.Screw connection according to claim 1, characterized in that the spring element ( 26 ) or spring part on the one hand on the threaded nut ( 20 ) and on the other hand on the screw ( 16 ) is supported or attached. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement oder Federteil einerseits an der zugeordneten Gewindemutter oder Schraube und andererseits an einem ortsfesten Teil oder an einem betreffenden Bauelement abgestützt oder festgehalten ist.Screw connection according to claim 1, characterized in that that the spring element or spring part on the one hand to the assigned Threaded nut or screw and on the other hand to a stationary part or is supported or held on a respective component. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (26) und/oder gegebenenfalls das Federteil eine Blattfeder oder eine Stabfeder oder eine spiralenförmig aufgerollte Feder oder eine schraubenförmige Feder ist.Screw connection according to one of claims 1 to 3, characterized in that the spring element ( 26 ) and / or optionally the spring member is a leaf spring or a bar spring or a spirally wound spring or a helical spring. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauelement (12 bzw. 14) aus Kunststoff gefertigt ist.Screw connection according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one component ( 12 respectively. 14 ) is made of plastic. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (16) und/oder die Gewindemutter (20) und/oder das Federelement (26) und/oder das Federteil aus einem Metall gefertigt sind.Screw connection according to one of claims 1 to 5, characterized in that the screw ( 16 ) and / or the threaded nut ( 20 ) and / or the spring element ( 26 ) and / or the spring part are made of a metal. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenschaft (18) von einem Schraubenkopf (32) der Schraube (16) axial absteht und von dem Schraubenkopf (32) entfernt einen über die aufgeschraubte Gewindemutter (20) hinaus vorstehenden Bereich (24) aufweist, um den das Federelement (26) zumindest bereichsweise angeordnet ist.Screw connection according to one of claims 1 to 6, characterized in that the screw shaft ( 18 ) from a screw head ( 32 ) of the screw ( 16 ) projects axially and from the screw head ( 32 ) removes one over the threaded nut ( 20 ) beyond the range ( 24 ), around which the spring element ( 26 ) is arranged at least partially. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenschaft (18) und/oder der Schraubenkopf eine Öffnung oder Ausnehmung aufweist, in oder an der ein Ende des Federelements (26) bzw. Federteiles abgestützt oder befestigt ist.Screw connection according to one of claims 1 to 7, characterized in that the screw shaft ( 18 ) and / or the screw head has an opening or recess in or on one end of the spring element ( 26 ) or spring member is supported or fixed. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung oder Ausnehmung durch eine Radialnut (28) oder eine radiale Durchgangsöffnung gebildet ist.Screw connection according to one of claims 1 to 8, characterized in that the opening or recess by a radial groove ( 28 ) or a radial passage opening is formed. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindemutter (20) und/oder der Schraubenkopf mit wenigstens einer inneren oder äußeren Kraftangriffsfläche oder einer Profilierung versehen ist, an der das zugewandte Ende des Federelements (26) bzw. Federteiles abgestützt oder befestigt ist.Screw connection according to one of claims 1 to 9, characterized in that the threaded nut ( 20 ) and / or the screw head is provided with at least one inner or outer force application surface or a profiling on which the facing end of the spring element ( 26 ) or spring member is supported or fixed.
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