DE102020129387A1 - Screw connection system and method for producing a screw connection using a screw connection system - Google Patents

Screw connection system and method for producing a screw connection using a screw connection system Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schraubverbindungssystem, umfassend eine erste Schraubenvariante mit einem eine Sollbruchstelle aufweisenden Schaft, die zwischen einer Schaftspitze und einem restlichen Schaftbereich angeordnet ist; eine zweite Schraubenvariante, deren gesamter Schaft so lang wie der restliche Schaftbereich der ersten Schraubenvariante ist; wenigstens eine Bauteilvariante mit einer Bohrung zum jeweiligen Einschrauben beider Schraubenvarianten; wobei der Schaft der ersten Schraubenvariante kürzer als die Bohrung ist und der restliche Schaftbereich der ersten Schraubenvariante eine Länge aufweist, die zum Herstellen einer Schraubverbindung gemäß zumindest einem vorgegebenen Kriterium ausreichend ist; die Sollbruchstelle so dimensioniert ist, dass diese ein vorgegebenes Anzugsmoment verkraftet und erst ab einem vorgegebenen Lösemoment versagt, wonach die Schaftspitze in der Bohrung verbleibt. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung mittels eines derartigen Schraubverbindungssystems sowie ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer derartigen Schraubverbindung.The invention relates to a screw connection system, comprising a first screw variant with a shank having a predetermined breaking point, which is arranged between a shank tip and a remaining shank area; a second screw variant, the entire shank of which is as long as the remaining shank area of the first screw variant; at least one component variant with a bore for screwing in both screw variants; wherein the shank of the first screw variant is shorter than the bore and the remaining shank region of the first screw variant has a length which is sufficient for producing a screw connection according to at least one predetermined criterion; the predetermined breaking point is dimensioned in such a way that it can withstand a specified tightening torque and only fails after a specified loosening torque, after which the shank tip remains in the bore. The invention also relates to a method for producing a screw connection by means of such a screw connection system and a motor vehicle with at least one such screw connection.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schraubverbindungssystem und ein Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung mittels eines derartigen Schraubverbindungssystems. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Schraubverbindung, die mittels eines derartigen Verfahrens hergestellt wurde.The present invention relates to a screw connection system and a method for producing a screw connection using such a screw connection system. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with a screw connection that was produced using such a method.

Abscherschrauben beziehungsweise Abreißschrauben mit abscherendem Schraubenkopf sind an sich bekannt, wobei diese unter anderem auch vielfach bei Kraftfahrzeugen Anwendung finden, zum Beispiel zur Befestigung von Lenksäulen im Fahrzeug. Die EP 2 071 201 A1 zeigt beispielsweise eine solche Abscherschraube. Die Abscherschraube dient dazu, ein Kabel in einer Klemme festzuklemmen. Um Kabel mit unterschiedlichen Durchmessern festklemmen zu können, weist die Abscherschraube zwei Sollbruchstellen mit unterschiedlich guten mechanischen Eigenschaften auf.Shear bolts or shear bolts with a shearing bolt head are known per se, and these are also often used in motor vehicles, for example for fastening steering columns in the vehicle. the EP 2 071 201 A1 shows such a shear bolt, for example. The shear bolt is used to clamp a cable in a clamp. In order to be able to clamp cables with different diameters, the shear bolt has two predetermined breaking points with different mechanical properties.

Insbesondere bei einer vertikalen Orientierung einer Schraubverbindung, bei der ein Schraubenkopf unten angeordnet ist, kann sich ein Überstand innerhalb einer Bohrung, beispielsweise bei einer Buchse, mit korrosionsfördernden Medien in Form von Wasser und beispielsweise feinen Feststoffen, wie Sand und dergleichen, füllen, sobald eine derartige Schraubverbindung außerhalb eines Trockenraums im Fahrzeug angewandt wird. In Folge einer derartigen Korrosion kann das Risiko bestehen, dass sich die Schraubverbindung mit werkstattüblichen Mitteln und vertretbarem Aufwand nicht lösen lässt. Vielmehr kann ein Abscheren des betreffenden Schraubenkopfs drohen, was ein aufwändiges Entfernen der verbleibenden Schraube innerhalb der Bohrung zur Folge haben kann. Dies kann auch miteinhergehen mit aufwendigen Instandsetzungsarbeiten eines Gewindes, beispielsweise bei einer Buchse, in welche die zugehörige Schraube zuvor eingeschraubt war.Particularly when a screw connection is oriented vertically, with a screw head arranged at the bottom, a protrusion within a bore, for example in a bushing, can fill with corrosive media in the form of water and, for example, fine solids such as sand and the like, as soon as a such a screw connection is used outside of a drying room in the vehicle. As a result of such corrosion, there may be a risk that the screwed connection cannot be loosened using standard workshop tools and reasonable effort. Rather, there is a risk of the screw head in question shearing off, which can result in a complex removal of the remaining screw within the bore. This can also go hand in hand with expensive repair work on a thread, for example on a socket into which the associated screw was previously screwed.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die ein einfaches Austauschen einer Schraube bei einer korrodierten Schraubverbindung ermöglicht.It is the object of the invention to provide a solution that allows a simple replacement of a screw in a corroded screw connection.

Diese Aufgabe wird durch ein Schraubverbindungssystem und durch ein Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung mittels eines Schraubverbindungssystems mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren angegeben.This object is achieved by a screw connection system and by a method for producing a screw connection using a screw connection system having the features of the independent claims. Further possible configurations of the invention are specified in the dependent claims, the description and the figures.

Das erfindungsgemäße Schraubverbindungssystem umfasst eine erste Schraubenvariante mit einem eine Sollbruchstelle aufweisenden Schaft, wobei die Sollbruchstelle zwischen einer Schaftspitze und einem restlichen Schaftbereich des Schafts angeordnet ist. Der restliche Schaftbereich kann länger als die Schaftspitze sein, muss es aber nicht. Des Weiteren umfasst das Schraubverbindungssystem eine zweite Schraubenvariante, deren gesamter Schaft so lang wie der restliche Schaftbereich der ersten Schraubenvariante ist. Zudem umfasst das Schraubverbindungssystem wenigstens eine Bauteilvariante mit einer Bohrung zum jeweiligen Einschrauben beider Schraubenvarianten. Die Schraubenvarianten können also beide jeweils einzeln für sich genommen in die Bohrung der wenigstens einen Bauteilvariante geschraubt werden, in Folge dessen zwischen der jeweils eingeschraubten Schraubenvariante und der Bauteilvariante eine Schraubverbindung hergestellt wird. Die Bohrung muss dabei nicht mit einem Bohrwerkzeug hergestellt worden sein. Es ist auch möglich, dass die Bohrung auf ganz andere Art und Weise hergestellt worden ist, beispielsweise wenn die Bauteilvariante ein Spritzgussteil ist, kann die Bohrung ganz einfach während des Herstellvorgangs ohne spanende Verfahren hergestellt werden. Bei der Bohrung kann es sich aber auch um eine herkömmliche Bohrung handeln, die mittels eines Bohrwerkzeugs hergestellt worden ist.The screw connection system according to the invention comprises a first screw variant with a shank having a predetermined breaking point, the predetermined breaking point being arranged between a shank tip and a remaining shank area of the shank. The rest of the shaft area can be longer than the shaft tip, but it doesn't have to be. Furthermore, the screw connection system includes a second screw variant whose entire shank is as long as the remaining shank area of the first screw variant. In addition, the screw connection system comprises at least one component variant with a bore for screwing in both screw variants. The screw variants can both be screwed individually into the bore of the at least one component variant, as a result of which a screw connection is produced between the screw variant that is screwed in and the component variant. The hole does not have to have been made with a drilling tool. It is also possible that the bore has been produced in a completely different way, for example if the component variant is an injection molded part, the bore can be produced very easily during the production process without any cutting processes. However, the bore can also be a conventional bore that has been produced using a drilling tool.

Der Schaft der ersten Schraubenvariante ist kürzer als die Bohrung der wenigstens einen Bauteilvariante. Wird also der Schaft vollständig in die Bohrung hineingeschraubt, so gibt es innerhalb der Bohrung immer noch einen Hohlraum beziehungsweise Platz, der nicht von dem Schaft der ersten Schraubenvariante ausgefüllt wird. Zudem ist der restliche Schaftbereich der ersten Schraubenvariante so lang, weist also eine derartige Länge auf, dass eine Schraubverbindung gemäß zumindest einem vorgegebenen Kriterium hergestellt werden kann. Das wenigstens eine vorgegebene Kriterium kann beispielsweise Festigkeitsanforderungen umfassen, die an die herzustellende Schraubverbindung gestellt werden. Mit anderen Worten weist der restliche Schaftbereich der ersten Schraubenvariante eine Länge auf, die eine sichere Schraubverbindung gemäß dem zumindest einen vorgegebenen Kriterium gewährleistet. Die Sollbruchstelle am Schaft der ersten Schraubenvariante ist so dimensioniert, dass diese ein vorgegebenes Anzugsmoment verkraftet und erst ab einem vorgegebenen Lösemoment versagt, wonach die Schaftspitze in der Bohrung verbleibt. Das Lösemoment kann beispielsweise so vorgegeben sein, dass dies dem aufzubringenden Moment entspricht, wenn durch Korrosion innerhalb der Bohrung und somit zwischen der wenigstens einen Bauteilvariante und der ersten Schraubenvariante letztere sich quasi innerhalb der Bohrung festgefressen hat.The shank of the first screw variant is shorter than the bore of the at least one component variant. So if the shank is screwed completely into the bore, there is still a cavity or space within the bore that is not filled by the shank of the first screw variant. In addition, the remaining shank area of the first screw variant is so long, that is to say has such a length, that a screw connection can be produced in accordance with at least one predetermined criterion. The at least one predetermined criterion can include, for example, strength requirements that are placed on the screw connection to be produced. In other words, the remaining shank area of the first screw variant has a length that ensures a secure screw connection according to the at least one predetermined criterion. The predetermined breaking point on the shank of the first screw variant is dimensioned in such a way that it can withstand a specified tightening torque and only fail after a specified loosening torque, after which the shank tip remains in the bore. The loosening torque can be specified such that it corresponds to the torque to be applied when corrosion within the bore and thus between the at least one component variant and the first screw variant has seized the latter quasi inside the bore.

Die erste Schraubenvariante kann also problemlos in die Bohrung hineingeschraubt werden, wobei währenddessen insbesondere gegen Ende des Schraubvorgangs besagtes vorgegebenes Anzugsmoment problemlos aufgebracht werden kann, und zwar ohne dass die Sollbruchstelle versagt. Kommt es dann danach zu einer Korrosion innerhalb der Bohrung, insbesondere zwischen einem Außengewinde der ersten Schraubenvariante und der Bohrung, kann durch Aufbringen des vorgegebenen Lösemoments die erste Schraubenvariante zumindest insofern wieder aus der Bohrung entfernt werden, dass die Sollbruchstelle versagt und lediglich die Schaftspitze in der Bohrung verbleibt.The first screw variant can therefore be screwed into the bore without any problems, during which time said specified tightening torque can be applied without any problems, particularly towards the end of the screwing process, and specifically without the predetermined breaking point failing. If corrosion then occurs within the bore, in particular between an external thread of the first screw variant and the bore, the first screw variant can be removed from the bore again by applying the specified loosening torque, at least to the extent that the predetermined breaking point fails and only the shaft tip in the hole remains.

Danach kann eine neue Schraubverbindung mittels des Schraubverbindungssystems hergestellt werden, indem einfach die zweite Schraubenvariante, deren gesamter Schaft so lang wie der restliche Schaftbereich der ersten Schraubenvariante ist, in die Bohrung hineingeschraubt wird. Bei bestimmungsgemäßer Anordnung der zweiten Schraubenvariante innerhalb der Bohrung stößt diese mit ihrem Schaft dann stirnseitig an die in der Bohrung verbliebende Schaftspitze der ersten Schraubenvariante. Da der gesamte Schaft der zweiten Schraubenvariante so lang wie der restliche Schaftbereich der ersten Schraubenvariante ist und der restliche Schaftbereich der ersten Schraubenvariante eine Länge aufweist, die zum Herstellen der Schraubverbindung gemäß des zumindest einen vorgegebenen Kriteriums ausreichend ist, kann auch nach teilweisem Entfernen der ersten Schraubenvariante und Einschrauben der zweiten Schraubenvariante sichergestellt werden, dass eine dem zumindest einen Kriterium genügende Schraubverbindung wiederum hergestellt werden kann.A new screw connection can then be produced using the screw connection system by simply screwing the second screw variant, the entire shank of which is as long as the remaining shank area of the first screw variant, into the bore. When the second screw variant is arranged as intended within the bore, its shank then abuts the front side of the shank tip of the first screw variant that remains in the bore. Since the entire shank of the second screw variant is as long as the remaining shank area of the first screw variant and the remaining shank area of the first screw variant has a length that is sufficient to produce the screw connection according to the at least one specified criterion, even after partial removal of the first screw variant and screwing in the second screw variant, it can be ensured that a screw connection that satisfies the at least one criterion can be produced again.

Sollte es also zu einem Korrosionsbefall kommen, nachdem die erste Schraubenvariante in die Bohrung eingeschraubt worden ist, kann die Schraubverbindung mit werkstattüblichen Mitteln und ohne großen Aufwand wieder gelöst werden, indem einfach zumindest das vorgegebene Lösemoment aufgebracht wird, infolgedessen die erste Schraubenvariante an ihrer Sollbruchstelle versagt, wonach die erste Schraubenvariante abgesehen von ihrer in der Bohrung verbleibenden Schaftspitze ganz einfach entfernt werden kann. Sofern die erste Schraubenvariante einen Schraubenkopf haben sollte, droht auch kein Abscheren des Schraubenkopfs. Die verbleibende Schraubenspitze beziehungsweise Schaftspitze der ersten Schraubenvariante in der Bohrung verursacht keinerlei Probleme, da die zweite Schraubenvariante hinsichtlich ihrer Schaftlänge so dimensioniert ist, dass diese dennoch problemlos in die Bohrung hineingeschraubt werden kann, wonach eine sichere Schraubverbindung gewährleistet wird.Should corrosion occur after the first screw variant has been screwed into the hole, the screw connection can be loosened again with standard workshop tools and without great effort by simply applying at least the specified loosening torque, as a result of which the first screw variant fails at its predetermined breaking point , after which the first screw variant can be easily removed apart from the shaft tip remaining in the bore. If the first screw variant should have a screw head, there is no risk of the screw head shearing off. The remaining screw tip or shank tip of the first screw variant in the hole does not cause any problems, since the second screw variant is dimensioned in terms of its shank length so that it can still be screwed into the hole without any problems, after which a secure screw connection is guaranteed.

Bei der Sollbruchstelle an der ersten Schraubenvariante kann es sich beispielsweise um einen Einschnitt in radialer Richtung handeln. Die Sollbruchstelle kann also von außen betrachtet eine Querschnittsverjüngung aufweisen. Diese Querschnittsverjüngung kann beispielsweise ringförmig sein. Andere Arten von Materialschwächungen sind ebenfalls möglich, um die Sollbruchstelle auszubilden. Solche Materialschwächungen können insbesondere geometrischer Natur sein. Es ist aber auch möglich, eine gesonderte Materialzusammensetzung einer Sollbruchstelle vorzusehen, sodass diese die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist.The predetermined breaking point on the first screw variant can be, for example, an incision in the radial direction. Viewed from the outside, the predetermined breaking point can therefore have a narrowing of the cross section. This cross-sectional narrowing can be annular, for example. Other types of material weakening are also possible in order to form the predetermined breaking point. Such material weaknesses can be of a geometric nature in particular. However, it is also possible to provide a separate material composition for a predetermined breaking point, so that it has the properties described above.

Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bohrung eine Durchgangsbohrung ist. Es ist vorgesehen, die Bauteilvariante einer kathodischen Tauchlackierung zu unterziehen, so bringt es Vorteile mit sich, wenn die Bohrung als Durchgangsbohrung ausgebildet ist. Denn im Zuge der kathodischen Tauchlackierung und insbesondere danach kann durch das Ausgestalten der Bohrung als Durchgangsbohrung sichergestellt werden, dass keine Flüssigkeiten der kathodischen Tauchlackierung innerhalb der Bohrung verbleiben, die einen nachfolgenden Verschraubungsprozess und entsprechend eine Verbindungsgüte beeinträchtigen könnten.A possible embodiment of the invention provides that the hole is a through hole. It is envisaged to subject the component variant to cathodic dip painting, so there are advantages if the bore is designed as a through bore. Because in the course of the cathodic dip painting and especially afterwards, by designing the hole as a through hole, it can be ensured that no liquids from the cathodic dip painting remain inside the hole, which could impair a subsequent screwing process and correspondingly a quality of connection.

Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest eine der Schraubenvarianten einen Schraubenkopf aufweist oder keinen Schraubenkopf aufweist. Beispielsweise ist es möglich, dass beide Schraubenvarianten jeweils einen Schraubenkopf aufweisen. Auch ist es möglich, dass es sich bei beiden Schraubenvarianten beispielsweise um sogenannte Madenschrauben beziehungsweise Stockschrauben handelt, die keinen Schraubenkopf aufweisen. Zudem ist es auch möglich, dass eine der beiden Schraubenvarianten einen Schraubenkopf aufweist, wobei die andere Schraubenvariante keinen Schraubenkopf aufweist.A further possible embodiment of the invention provides that at least one of the screw variants has a screw head or has no screw head. For example, it is possible that both screw variants each have a screw head. It is also possible that both screw variants are, for example, so-called grub screws or hanger bolts that do not have a screw head. In addition, it is also possible for one of the two screw variants to have a screw head, with the other screw variant not having a screw head.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Schraubenvariante eine selbstschneidende Schraube ist. In dem Fall weist die Bohrung kein Innengewinde auf, da die erste Schraubenvariante dazu ausgelegt ist, sich bei einem Einschrauben in die Bohrung ihr eigenes Gewinde zu schneiden. In dem Fall kann die zweite Schraubenvariante keine selbstschneidende Schraube sein, da die erste Schraubenvariante bereits beim Einschrauben in die Bohrung ein entsprechendes Innengewinde herstellt.According to a further possible embodiment of the invention, it is provided that the first screw variant is a self-tapping screw. In this case, the bore does not have an internal thread, since the first screw variant is designed to cut its own thread when it is screwed into the bore. In this case, the second screw variant cannot be a self-tapping screw, since the first screw variant produces a corresponding internal thread as soon as it is screwed into the bore.

Eine alternative mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bohrung ein zu den jeweiligen Außengewinden der Schraubenvarianten passendes Innengewinde aufweist. In dem Fall handelt es sich also bei beiden Schraubenvarianten nicht um selbstschneidende beziehungsweise selbstformende Schrauben.An alternative possible embodiment of the invention provides that the borehole is connected to the respective external threads of the screw variants has a suitable internal thread. In this case, both screw variants are not self-tapping or self-tapping screws.

Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bauteilvariante eine Gewindebuchse ist. Diese kann beispielsweise in ein anderes Bauteil eingesetzt oder an dieses angeschweißt sein. Es ist aber auch möglich, dass es sich bei der Bauteilvariante um beliebige andere Bauteile handelt, die besagte Bohrung aufweisen, in welche die beiden Schraubenvarianten eingeschraubt werden können.A further possible embodiment of the invention provides that the component variant is a threaded bush. This can be used, for example, in another component or welded to it. However, it is also possible for the component variant to be any other component that has said bore into which the two screw variants can be screwed.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung wird das erfindungsgemäße Schraubverbindungssystem oder eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schraubverbindungssystems verwendet, wobei die erste Schraubenvariante in die Bohrung der Bauteilvariante bis zum Erreichen des vorgegebenen Anzugsmoments geschraubt wird. Aufgrund der bereits beschriebenen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schraubverbindungssystems beziehungsweise der möglichen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schraubverbindungssystems kann die erste Schraubenvariante insoweit wieder ganz einfach aus der Bohrung entfernt werden, selbst wenn Korrosion aufgetreten ist, dass bis auf die verbleibende Schaftspitze in der Bohrung nach Versagen der Sollbruchstelle der restliche Teil der ersten Schraubenvariante problemlos entfernt werden kann, wonach die zweite Schraubenvariante einfach in die Bohrung hineingeschraubt werden kann.In the method according to the invention for producing a screw connection, the screw connection system according to the invention or a possible embodiment of the screw connection system according to the invention is used, with the first screw variant being screwed into the bore of the component variant until the specified tightening torque is reached. Due to the already described properties of the screw connection system according to the invention or the possible configurations of the screw connection system according to the invention, the first screw variant can be easily removed from the bore again, even if corrosion has occurred that, apart from the remaining shank tip in the bore after failure of the predetermined breaking point, the remaining Part of the first screw variant can be easily removed, after which the second screw variant can simply be screwed into the hole.

In möglicher Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Schaftspitze mittels einer Schraubensicherung in der Bohrung gesichert wird. Beispielsweise kann zur Schraubensicherung eine chemische Schraubensicherung, ein Gewindedichtmittel und/oder ein O-Ring verwendet werden, wobei letzterer beispielsweise in eine zugehörige Nut der Schaftspitze eingesetzt werden kann. Die als eine Art Stopfen dienende Schaftspitze kann dadurch besonders zuverlässig und abdichtend innerhalb der Bohrung fixiert werden. Unabhängig davon, wann die erste Schraubenvariante unter Zurücklassung der Schaftspitze nach dem Versagen der Sollbruchstelle teilweise wieder entfernt wird, kann dadurch dauerhaft und zuverlässig sichergestellt werden, dass die in der Bohrung angeordnete Schaftspitze die Bohrung besonders gut abdichtet.In a possible embodiment of the method, it is provided that the tip of the shank is secured in the bore by means of a screw lock. For example, a chemical screw lock, a thread sealant and/or an O-ring can be used to secure the screw, the latter being able to be inserted into an associated groove of the shaft tip, for example. The shank tip, which serves as a kind of plug, can be fixed within the bore in a particularly reliable and sealing manner. Irrespective of when the first screw variant is partially removed again leaving the shank tip behind after failure of the predetermined breaking point, it can thereby be permanently and reliably ensured that the shank tip arranged in the bore seals the bore particularly well.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst zumindest eine Schraubverbindung, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde. Die Schraubverbindung kann dabei sowohl die erste Schraubenvariante als auch nach einer entsprechenden Reparatur beziehungsweise Austauschmaßnahme die zweite Schraubenvariante aufweisen.The motor vehicle according to the invention comprises at least one screw connection that was produced using the method according to the invention or a possible embodiment of the method according to the invention. The screw connection can have both the first screw variant and, after a corresponding repair or replacement measure, the second screw variant.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention can result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description and the features and feature combinations shown below in the description of the figures and/or in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the invention to leave.

Die Zeichnung zeigt in:

  • 1 eine Seitenschnittansicht einer Schraubverbindung, die durch eine Gewindehülse und durch eine erste Schraubenvariante mit einer Sollbruchstelle gebildet wird;
  • 2 eine Seitenschnittansicht der Gewindehülse, nachdem die erste Schraubenvariante teilweise nach dem Versagen der Sollbruchstelle entfernt wurde, wonach lediglich noch eine Schaftspitze der ersten Schraubenvariante in der Bohrung verbleibt;
  • 3 eine weitere Seitenschnittansicht der Gewindehülse, wobei diese mit einer zweiten Schraubenvariante eine andere Schraubverbindung bildet.
The drawing shows in:
  • 1 a side sectional view of a screw connection, which is formed by a threaded sleeve and by a first screw variant with a predetermined breaking point;
  • 2 a side sectional view of the threaded sleeve after the first screw variant has been partially removed after the failure of the predetermined breaking point, after which only a shank tip of the first screw variant remains in the bore;
  • 3 another side sectional view of the threaded sleeve, this forming a different screw connection with a second screw variant.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.

Eine Schraubverbindung 10 ist in einer Seitenschnittansicht in 1 gezeigt. Die Schraubverbindung 10 wird durch eine Gewindebuchse 12 und eine erste Schraubenvariante 14 gebildet. Die erste Schraubenvariante 14 umfasst einen Schraubenkopf 16 und einen Schaft 18. Der Schaft 18 weist eine Sollbruchstelle 20 auf, die zwischen einer Schaftspitze 22 und einem restlichen Schaftbereich 24 angeordnet ist, der länger als die Schaftspitze 22 ist.A screw connection 10 is shown in a side sectional view in FIG 1 shown. The screw connection 10 is formed by a threaded bushing 12 and a first screw variant 14 . The first screw variant 14 comprises a screw head 16 and a shank 18. The shank 18 has a predetermined breaking point 20 which is arranged between a shank tip 22 and a remaining shank region 24 which is longer than the shank tip 22.

Der Schaft 18 ist dabei kürzer als eine Bohrung 26 der Gewindebuchse 12. Der restliche Schaftbereich 24 weist eine Länge L auf, die zum Herstellen der Schraubverbindung 10 gemäß zumindest einem vorgegebenen Kriterium ausreichend ist. Mit anderen Worten ist angepasst an den Einsatzbereich der Schraubverbindung 10 die Länge L des restlichen Schafts 24 allein so ausreichend, dass beispielsweise während des Betriebs auftretende Kräfte zuverlässig aufgenommen beziehungsweise ausgehalten werden können und somit eine sichere Schraubverbindung gewährleistet werden kann.The shank 18 is shorter than a bore 26 of the threaded bushing 12. The remaining shank region 24 has a length L that is sufficient for producing the screw connection 10 according to at least one predetermined criterion. In other words, adapted to the application area of the screw connection 10, the length L of the remaining shank 24 alone is sufficient such that, for example, forces occurring during operation can be reliably absorbed or withstood and a secure screw connection can thus be ensured.

Die Sollbruchstelle 20 ist so dimensioniert, dass diese ein vorgegebenes Anzugsmoment beim Einschrauben der ersten Schraubenvariante 14 problemlos verkraftet und erst ab einem vorgegebenen Lösemoment versagt, wonach nur noch die Schaftspitze 22 in der Bohrung 26 verbleiben muss, wenn man den restlichen Teil der ersten Schraubenvariante 14 aus der Bohrung 26 entfernen möchte. Beispielsweise kann es passieren, dass aufgrund von Korrosion die erste Schraubenvariante 14 sich mit ihrer Schaftspitze 22 innerhalb der Bohrung 26 festgefressen hat, wobei man die erste Schraubenvariante 14 entfernen möchte. Dann muss besagtes vorgegebenes Lösemoment aufgebracht werden oder sogar überstiegen werden, infolgedessen die Sollbruchstelle 20 versagt und so abgesehen von der Schaftspitze 22 die restliche erste Schraubenvariante 14 aus der Bohrung 26 entfernt werden kann.The predetermined breaking point 20 is dimensioned in such a way that it easily withstands a predetermined tightening torque when screwing in the first screw variant 14 and only fails from a predetermined loosening torque, after which only the shaft tip 22 has to remain in the bore 26 when the remaining part of the first screw variant 14 wants to remove from the bore 26. For example, it can happen that, due to corrosion, the first screw variant 14 has seized with its shank tip 22 within the bore 26, with the intention of removing the first screw variant 14. Then said specified loosening torque has to be applied or even exceeded, as a result of which the predetermined breaking point 20 fails and apart from the shank tip 22 the remaining first screw variant 14 can be removed from the bore 26 .

Im vorliegend gezeigten Fall ist die Sollbruchstelle 20 als eine Art ringförmiger radialer Einschnitt ausgebildet, und zwar von außen. Andere Arten von Materialschwächung, insbesondere geometrischer Natur, sind aber auch möglich, um die Sollbruchstelle 20 auszubilden. Darüber hinaus ist es auch möglich, eine gesonderte Materialzusammensetzung an der Sollbruchstelle 20 vorzusehen, damit diese die besagten Eigenschaften aufweist, also das vorgegebene Anzugsmoment verkraftet und ab dem vorgegebenen Lösemoment versagt.In the case shown here, the predetermined breaking point 20 is designed as a kind of ring-shaped radial incision, from the outside. However, other types of material weakening, in particular of a geometric nature, are also possible in order to form the predetermined breaking point 20 . In addition, it is also possible to provide a separate material composition at the predetermined breaking point 20 so that it has the said properties, ie it can withstand the predetermined tightening torque and fail from the predetermined loosening torque.

In 2 ist die Gewindebuchse 12 wiederum in einer Seitenschnittansicht gezeigt, wobei abgesehen von der Schaftspitze 22 der restliche Teil der ersten Schraubenvariante 14 entfernt wurde. Die als Durchgangsbohrung ausgebildete Bohrung 26 wird durch die verbleibende Schaftspitze 22 abgedichtet. Die Schaftspitze 22 bildet also eine Art Stopfen innerhalb der Bohrung 26. Die Dichtwirkung durch die Schaftspitze 22 kann beispielsweise noch dadurch verbessert werden, indem ein Gewindedichtmittel zwischen der Schaftspitze 22 und der Bohrung 26 eingebracht wird. Zudem kann auch beispielsweise eine hier nicht dargestellte Nut außenseitig an der Schaftspitze 22 vorgesehen sein, in die ein hier nicht dargestellter O-Ring eingesetzt wird.In 2 the threaded bushing 12 is again shown in a side sectional view, with the remaining part of the first screw variant 14 being removed apart from the shank tip 22 . The bore 26 designed as a through bore is sealed by the remaining shaft tip 22 . The shank tip 22 thus forms a kind of plug within the bore 26. The sealing effect of the shank tip 22 can be further improved, for example, by introducing a thread sealant between the shank tip 22 and the bore 26. In addition, a groove (not shown here) can also be provided on the outside of the shaft tip 22, into which an O-ring (not shown here) is inserted.

In 3 ist eine weitere Variante der Schraubverbindung 10 gezeigt, die sich dadurch unterscheidet, dass eine zweite Schraubenvariante 28 in die Bohrung 26 eingeschraubt wurde. Zu dieser weiteren Variante der Schraubverbindung 10 gehört nach wie vor der in der Bohrung 26 verbliebende Teil der ersten Schraubenvariante 14 in Form der Schaftspitze 22. Ein Schaft 30 der zweiten Schraubenvariante 28 ist dabei insgesamt so lang wie der restliche Schaftbereich 24 der ersten Schraubenvariante 14, weist also eine Länge L auf. Die Schaftspitze 22 weist eine Länge I auf. Addiert man die Längen L und I, so ergibt sich wiederum die Gesamtlänge des Schafts 18 der ersten Schraubenvariante 14. Die Gewindebuchse 12 ihrerseits weist wiederum eine Gesamtlänge L+x auf, wobei x größer als I ist, somit ist die Bohrung 26 der Gewindebuchse 12 länger als der Schaft 18 der ersten Schraubenvariante 14 und auch länger als der Schaft 30 der zweiten Schraubenvariante 28 mitsamt der in der Bohrung 26 verbleibenden Schaftspitze 22.In 3 Another variant of the screw connection 10 is shown, which differs in that a second screw variant 28 has been screwed into the bore 26 . The part of the first screw variant 14 in the form of the shank tip 22 that remains in the bore 26 still belongs to this further variant of the screw connection 10. A shank 30 of the second screw variant 28 is overall as long as the remaining shank region 24 of the first screw variant 14, has a length L. The shaft tip 22 has a length l. If you add the lengths L and I, the result is the total length of the shank 18 of the first screw variant 14. The threaded bushing 12 in turn has a total length L+x, where x is greater than I, so the bore 26 of the threaded bushing 12 longer than the shank 18 of the first screw variant 14 and also longer than the shank 30 of the second screw variant 28 together with the shank tip 22 remaining in the bore 26.

Nach dem Entfernen der ersten Schraubenvariante 14, wobei die Schaftspitze 22 innerhalb der Bohrung 26 verbleibt, wenn zum Lösen der Schraubverbindung 10 dabei das vorgegebene Lösemoment aufzubringen war, beeinträchtigt nicht das erneute Herstellen der Schraubverbindung 10, da ganz einfach die zweite Schraubenvariante 28 in die Bohrung 26 eingeschraubt werden kann. Die zweite Schraubenvariante 28 ist hinsichtlich der Länge L ihres Schafts 30 so dimensioniert, dass dieser zumindest im Wesentlichen genau so in die Bohrung 26 passt, dass bei bestimmungsgemäßer Anordnung der zweiten Schraubenvariante 28 der Schaft 30 in Anlage mit der in der Bohrung 26 verbleibenden Schaftspitze 22 der ersten Schraubenvariante 14 gelangt.After removing the first screw variant 14, with the shank tip 22 remaining within the bore 26, if the specified loosening torque had to be applied to loosen the screw connection 10, this does not affect the re-establishment of the screw connection 10, since the second screw variant 28 can easily be inserted into the bore 26 can be screwed. The length L of the shank 30 of the second screw variant 28 is dimensioned such that it fits at least essentially precisely into the bore 26 so that when the second screw variant 28 is arranged as intended, the shank 30 rests against the shank tip 22 remaining in the bore 26 the first screw variant 14 arrives.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Schraubverbindungscrew connection
1212
Gewindebuchsethreaded bush
1414
erste Schraubenvariantefirst screw variant
1616
Schraubenkopfscrew head
1818
Schaft der ersten SchraubenvarianteShaft of the first screw variant
2020
Sollbruchstelle des Schafts der ersten SchraubenvariantePredetermined breaking point of the shank of the first screw variant
2222
Schaftspitzeshank tip
2424
restlicher Schaftbereichremaining shaft area
2626
Bohrungdrilling
2828
zweite Schraubenvariantesecond screw variant
3030
Schaft der zweiten SchraubenvarianteShank of the second screw variant
II
Länge der SchaftspitzeLength of shaft tip
LL
Länge des restlichen Schaftbereichs der ersten Schraubenvariante beziehungsweise des gesamten Schafts der zweiten SchraubenvarianteLength of the remaining shank area of the first screw variant or of the entire shank of the second screw variant
L+xL+x
Länge der Bohrunglength of the hole

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 2071201 A1 [0002]EP 2071201 A1 [0002]

Claims (10)

Schraubverbindungssystem, umfassend - eine erste Schraubenvariante (14) mit einem eine Sollbruchstelle (20) aufweisenden Schaft (18), die zwischen einer Schaftspitze (22) und einem restlichen Schaftbereich (24) angeordnet ist; - eine zweite Schraubenvariante (28), deren gesamter Schaft (30) so lang wie der restliche Schaftbereich (24) der ersten Schraubenvariante (14) ist; - wenigstens eine Bauteilvariante (12) mit einer Bohrung (26) zum jeweiligen Einschrauben beider Schraubenvarianten (14, 28); wobei - der Schaft (18) der ersten Schraubenvariante (14) kürzer als die Bohrung (26) ist und der restliche Schaftbereich (24) der ersten Schraubenvariante (14) eine Länge (L) aufweist, die zum Herstellen einer Schraubverbindung (10) gemäß zumindest einem vorgegebenen Kriterium ausreichend ist; - die Sollbruchstelle (20) so dimensioniert ist, dass diese ein vorgegebenes Anzugsmoment verkraftet und erst ab einem vorgegebenen Lösemoment versagt, wonach die Schaftspitze (22) in der Bohrung (26) verbleibt.Screw connection system, comprising - A first screw variant (14) with a shank (18) having a predetermined breaking point (20) and which is arranged between a shank tip (22) and a remaining shank region (24); - A second screw variant (28) whose entire shank (30) is as long as the remaining shank region (24) of the first screw variant (14); - At least one component variant (12) with a bore (26) for respectively screwing in both screw variants (14, 28); whereby - the shank (18) of the first screw variant (14) is shorter than the bore (26) and the remaining shank region (24) of the first screw variant (14) has a length (L) which is sufficient for producing a screw connection (10) according to at least is sufficient for a given criterion; - The predetermined breaking point (20) is dimensioned such that it can withstand a predetermined tightening torque and only fails after a predetermined loosening torque, after which the shank tip (22) remains in the bore (26). Schraubverbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (26) eine Durchgangsbohrung ist.screw connection system claim 1 , characterized in that the bore (26) is a through bore. Schraubverbindungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Schraubenvarianten (14, 28) einen Schraubenkopf (16) aufweist oder keinen Schraubenkopf (16) aufweist.Screw connection system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the screw variants (14, 28) has a screw head (16) or has no screw head (16). Schraubverbindungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schraubenvariante (14) eine selbstschneidende Schraube ist.Screw connection system according to one of the preceding claims, characterized in that the first screw variant (14) is a self-tapping screw. Schraubverbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (26) ein zu den jeweiligen Außengewinden der Schraubenvarianten (14, 28) passendendes Innengewinde aufweist.Screw connection system according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the bore (26) has an internal thread matching the respective external threads of the screw variants (14, 28). Schraubverbindungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilvariante eine Gewindebuchse (12) ist.screw connection system claim 5 , characterized in that the component variant is a threaded bush (12). Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung (10) mittels eines Schraubverbindungssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Schraubenvariante (14) in die Bohrung (26) der Bauteilvariante (12) bis zum Erreichen des vorgegebenen Anzugsmoments geschraubt wird.Method for producing a screw connection (10) using a screw connection system according to one of the preceding claims, in which the first screw variant (14) is screwed into the bore (26) of the component variant (12) until the specified tightening torque is reached. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaftspitze (22) mittels einer Schraubensicherung in der Bohrung (26) gesichert wird.procedure after claim 7 , characterized in that the shaft tip (22) is secured in the bore (26) by means of a screw lock. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schraubensicherung eine chemische Schraubensicherung, ein Gewindedichtmittel und/oder ein O-Ring verwendet wird.procedure after claim 8 , characterized in that a chemical screw lock, a thread sealant and/or an O-ring is used to secure the screws. Kraftfahrzeug mit zumindest einer Schraubverbindung (10), die mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 9 hergestellt wurde.Motor vehicle with at least one screw connection (10) by means of a method according to one of Claims 7 until 9 was produced.
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