DE1625327A1 - Schraubbare Befestigungsmittel,die zu mehreren angeordnet sind - Google Patents
Schraubbare Befestigungsmittel,die zu mehreren angeordnet sindInfo
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Description
Pate-irta-nwaft . ■ . ,„_„
Dip!, Ing. KartWessel 8 München· den ° λ Jüil 1967
. 8 München 13
Hehenstaufenst;. 2, TeL 33 8111
Hehenstaufenst;. 2, TeL 33 8111
1625327 Mein Zeichen: FK-I997
ο r d - W e r k e - Aktiengesellschaft
K ■ ö 1 η - N i e h 1
Henry-Ford-Strasse
Henry-Ford-Strasse
nSchraubbare Befestigungsmittel, die zu mehreren angeordnet
sind"
Für diese Anmeldung werden die Prioritäten der Anmeldungen
Se.No. 568 542 vom 28. Juli I966 und Se,Mo. 631 813 vom
18. April I967 in den Vereinigten Staaten von Mordamerika
in Anspruch genommen,
Die Erfindung betrifft geschraubte Befestigungsmittel zur Verbindung von wenigstens zwei Teilen durch eine Klemnkraft
zwischen dem Kopf eines geschraubten Befestigungsmittels und dem an ihm anliegenden Teil. Jede Reihe der Schraubmittel besteht
aus einer Anzahl geschraubter Befestigungsmittel, die
unterschiedliche Klemmkräfte erzeugen, wenn sie auf die bezügliche
Versuchsbelastung des Befestigungsmittels angezogen werden= Jedes Befestigungsmittel ist so ausgebildet, dass die
Auflagefläche zwischen dem Kopf des Befestigungsmittels und dem anliegenden Teil proportional der Klemmkraft des Befestigungsmittels
in einer Weise ists dass die Auflage-Beanspruchung
an der Auflagefläche im Wesentliehen gleich der Auflage-Beanspruchung
istg die von den
0 09-8 29/0S27
anderen Befestigungsmitteln in der -Seihe hervorgerufen wird,
wenn jedes Befestigungsmittel bis zur Versuchsbelastiung angezogen
ist. Auf diese Weise besteht jede zusammengehörige Reihe von Befestigungsmitteln aus solchen, die eine gleichmassige
Auflage-Beanspruchung erzeugen. Die auf die schraubbaren Befestigungsmittel aufgeschraubten Muttern sind so ausgebildet,
dass die Auflage-Beanspruchung zwischen der Mutter und dem an ihr anliegenden Teil gleich der Auflage-Beanspruchung
zwischen dem dazu gehörigen Kopf des Befestigungsmittels und dem an ihm anliegenden Teil ist.
Die derzeitigen amerikanischen Standard-Schraubenköpfe und -muttern sind in regelmässigen Serien für eine allgemeine
Benutzung vorhanden und in schweren Serien, bei denen eine grössere Auflagefläche erforderlich ist. Bei den regulären
Serien ist die Breite der Anflächung der Schraubenköpfe 1 bis 1/2 mal so gross, wie der Schraubendurchmesser, gegebenenfäläs
auf das nächste Sechzehntel, augerundet, indem in manchen Fällen zugegeben und In anderen Fällen abgezogen
wird, plus eines zusätzlichen Sechzehntel Zoll in einigen Fällen, während die Breite für die schweren Serien sich aus
der gleichen Formel ergibt, plus zusätzlich ein Zechzehntel Zoll, Die Muttern einzelner Schraubengrossen entsprechen
dieser Formel nicht. Eine kurze mathematische Analyse ergibt,
ο
° dass die Auflagefläches das heisst die Fläche des Schrauben-/
co
® kopfes oder der Mutter, welche den festzulegenden Teil be- -
co "\ ■"."■■'?■-■ " - ~Λ
«>, rührt, absolut keine Beziehung zur Versuchs-Belastung der
en Schraube hat«, Die Versuchsbelastunrä eines Befestigungsmittels
"** ist die ßlemmbelastung, wenn die maximale Beanspruchung in
dem Befestigungsmittel unter der Elastizitätsgrenze umeinen
BAD ORIGINAL
Betrag liegt, der gerade ausreicht, die Elastizitätsgrenze infolge von Herstellungstoleranzen zu überschreiten. Eine
Anzahl bis zu ihrer Versuchsbelastung angezogene Befestigungtemittel
rufen einen maximalen mittleren Wert an Wirkung des Befestigungsmittels hervor.
Es besteht daher ein grosser Unterschied zwischen der Auflage-Beanspruchung
durch die' amerikanischen schraubbaren Standard-Befestigungsmittel unterschiedlicher GrÖssen,wenn g
das Befestigungsmittel auf Versuchs-Belastung angezogen wird. Dieser Unterschied erhöht sich infolge des Nichtvorhandenseins
einer ausgleichenden Änderung in der Auflagefläche für die Materialien des Befestigungsmittels oder die befestigten
Teile von unterschiedlicher Beanspruchungsfähigkeit.
Infolge hiervon war es unmöglich, schraubbare Befestigungsmittel
unterschiedlicher Grossen mit irgendeinem vertretbaren Grad an mittlerer Wirksamkeit zu benutzen. Bei Versuchs-Belastung
des Befestigungsmittels war die Auflagebeanspruchüng ( einiger Grossen so hoch, dass sich ernsthafte Deformationen
der festzulegenden Teile ergaben, während andere Grossen
Auflage-Beanspruchungen hervorriefen, die zu niedrig waren, um ausreichende Reibungskräfte zu erzeugettj damit ein Lösen
der Teile verhindert wurde. Zusätzlich trat an den Auflageo
flächen der Befestigungsmittel mit verhältnismässig kleinen α» Auflageflächen eine gewisse Versehweisgüng, eine Reibkorru-
<° sion oder eine andere Reibsteigerurig äuft so dass sich eine
° falsche Anzeige der Klemmkraft des Befestlgungämitteis bei
„ι dem vorgeschriebenen Anzugs*Drehmöment ergab* Derartige* 3efestiftunfrsnittel
hatten e'Ine ^erintere Befestiffun~s--;ir:-:unr-,
BAD ORIGINAL
Die Benutzung von Unterlegscheiben löste diese Schwierigkeit nicht, weil die Auflage£lächen der Unterlegscheiben ebenfalls
keine Beziehung zur Versuchsbelastung des Befestigungsmittels haben, Ausserdem erhöhten die Unterlegscheiben die
Materialkosten und die Zeit des Zusammensetzens,
Die vorliegende Erfindung ergibt eine Zusammenstellung von geschraubten Befestigungsmitteln für Verbindungen, bei
denen jeder Teil der zusammengestellten Befestigungsmittel eine konstante Auflagefläche-Beanspruchung hervorruft, wenn
sie bis zur Versuchsbelastung angezogen sind. Die Auflage-Beanspruchung ist so gewählt, dass keine Tendenz zu einer
Verbindung oder Reibungskorrusion der Auflageflächen- zwischer
dem Schraubenkopf, gegebenenfalls der Schraubenmutter und den zu verbindenden Teilen besteht, bei denen die Schraubzusammenstellung
benutzt wird. Jede Schraubenzusammenstellung besteht aus einer Anzahl geschraubter Befestigungsmittel,
die unterschiedliche Klemmkräfte erzeugen können, wenn sie
auf die bezügliche Versuchsbelastung angezogen werden. Diese Möglichkeit kann dadurch geschaffen werden, dass Befestigungsmittel
von unterschiedlichen Abmessungen oder Festigkeiten verwendet werden. Die Auflagefläche zwischen dem
Kopf eines jeden Befestigungsmittels und dem anliegenden Teil ist so gewählt, dass sie proportional zu der Klemmkraft
° ist, die durch das Befestigungsmittel in einer V/eise erzielt
^ wird, dass die Auflagebeanspruchung an der Auflagefläche im
cd Wesentlichen gleich der Auflagebeanspruchung ist, weftfthe
ο durch die anderen Befestigungsmittel in der Zusammenstellung
cn ~
^ ausgeübt T>rird, wenn jedes Befestigungsmittel auf Versuchs-
frelastunsr eier einen konstanten Teil hiervon angezogen iet.
BAD ORIGINAL
Eine Stahlschraube und Stahlmutter von einer Reihe Befestigungsmittel,
die dazu benutzt wird, gegen kalte Deformation weniger xiiderstands fähige Teile zu verbinden, ergeben eine
hochwirksame Schraubverbindung, wenn der Schraubbolzenkörper
unter Zugbeanspruchung steht, das heisst einem wesentliehen
Teil der Versuchsbelastung. Die Teile des Schraubenkopfes , und der Mutter, die an den Verbindungsteilen anliegen,sind
so gestaltet, dass sie auf die zu verbindenden Teile eine im wesentlichen gleichförmige Auflagebeanspruchung ausüben,
die geringer ist, als es zur Deformierung der zu verbindenden
Teile erforderlich ist. Einer der zu verbindenden Teile besteht vorzugsweise aus weichem Stahl. Die Zugbeanspruchung
des Schraubenkörpers in einer solchen Verbindung ist verhältnismässig beständig und dient als einziges Mittel
zur Verhinderung einer Lösung der geschraubten Verbindung.
Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine Verbindung
mittels eines geschraubten Befestigungsmittels einer Schraub Zusammenstellung gemäss der Erfindung. Eine ausreichende
Auflagefläche zur Erfüllung der Forderung nach gleichmässiger Auflagebeanspruchung bei Versuchsbelastung ohne Rücksicht
auf die Abmessung und Festigkeit des Befestigungsmittels wird durch den Flansch an den Schraubenkopf und der
Mutter erreicht, wie är in der Zeichnung dargestellt ist.
^ In der Zeichnung stellt die Schraube 10 mit einem Kopf 12,
to einem Schaft l'f und Gewinde gangen 16 das schraubbare Be-
<=> festigungsmittel dar. Der Schraubenkopf 12 besitzt einen
cn
^. " Flansch 18 an der Schaftseite und eine Auflagefläche 20
befindet sich an der Schaftseite des Kopfes 12 und des
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— ο —
Flansches 18. Der Schaft 14 und die Gewindegänge 16 treten
durch geeignete Öffnungen in den zu verbindenden Teilen 22 und 24 hindurch, derart, dass die Auflagefläche 20 den
anstossenden Teil 22 berührt, Eine Schraubenmutter 26 besitzt einen gleichen Flansch 28 und eine Auflagefläche 30
und ist über die Gewindegänge 16 geschraubt. Die ist so angezogen,
dass sie die Auflagefläche 30 an dem anstossenden Teil 24 berührt.
Der Übergang des Schaftes 14 in den Schraubenkopf 12 ist
bei 32 so hinterschnitten, dass der Abstand grosser ist, als der Durchmesser der Öffnung in dem Teil 22. Die MÄtter
26 besitzt eine Gegenbohrung 34, die minimaletwa ein Drittel
des nominalen Durchmessers der Schraube 10 von der Auflagefläche 30 aus in die Mutter hineinreicht und die an der
Auflagefläche auf einen Durchmesser aufgeweitet ist, der etwas grosser ist, als der Durchmesser der Öffnung in dem
Teil 24. Ein Führungsteil 33 an dem verschraubbaren Ende der Schraube wirkt mit der Gegenbohrung 34 zusammen, um die
Selbstausrichtung der Schraube und der Mutter zu verbessern
und um hierdurch eine zuwiderlaufende Verschraubung zu vermeiden. Die Hinterdrehung 32 und die Abschrägung an der
Gegenbohrung 3^ der Mutter 26 verhindern es, dass der ι
Schraubenkopf 12 und die Mutter 26 einen Grat von Metall
° am Umfang der Öffnungen in den Teilen 22 und 24 berühren
ο
^ und dass sie Abweichungen in dem Öffnungsdurchmesser gestatco
ten, ohne die Auflagefläche zwischen dem Teil 22 und der ο Auflagefläche 20 sowie zwischen dem Teil 24 und der Auflage-
** fläche 3Ovie4inträchtigen.
-■» BAD ORIGINAL
Herstellungstoleranzen in der Plächenhaftigkeit der Flächen
20 und 30 sind so eingerichtet, dass jede Veränderung in der Flächenhaftlgkeit sich im Ausseren Umfang der Flächen 20
und 30, die die Teile 22 und 2Ί zunächst berühren, auswirkt,
um eine gleichmässigere Kraftverteilung über die Auflageflächen
zu erreichen. Die Flächen 20 und 30 sind vorzugsweise für nicht mehr als 1° Abweichung aus der senkrechten
Ebene zur Achse des Schaftes lH ausgebildet. Die Flanschen
18 und 28 sind ausreichend dick, um Steifigkeit für die Lastverteilung
sowie Festigkeit zu besitzen.
Der Ausdruck "Auflage-Beanspruchung" bezeichnet den Druck,
der durch die Auflageflächen 20 und 30 auf die Teile 22
und 2*4 ausgeübt wird. Das Multiplizieren der Auflage-Beanspruchung
mit der Auflagefläche ergibt die Klemmkraft, die durch das Befestigungsmittel ausgeübt wird.
Die Auflageflächen 20 und 30 können dadurch berechnet werden, dass der radiale Abstand 36 und 38 gemessen wird und dass (
geeignete mathematisch© Formeln benutzt werden r um den Bereich
der bezüglichen Fläche zu berechnen. Es werden übliche
Schlüssel an dem Schraubenkopf 12 und der Mutter 2& benutzt,
um die Schraube auf ein bestimmtes festgelegtes Drehmoment anzuziehen. Zwecks grösster Wirksamkeit des Befestigungs-
o mittels wird das bestimmte Drehmoment so ausgewählt, dass
ο
*£ die Beanspruchung in dem Schaft 1Ί etwa gleich der Bßnspru«
^ chung bei Versuchsbelastung der Versahraubung ist und die
ο maximale Höhe des Anzugsdrehmoment wird in Klemmbelastung
*° umgewandelt,
- BAD ORIQtMAL
Das Ausmass der Auflageflächen 20 und 30 ist so bemessen,
dass jede Schraube und .Mutter in einer Zusammenstellung
eine gleichmässige Auflage-Beanspruchung erreicht, wenn die Schraube auf Versuühsbelastung angezogen ist« Die Auswahl
der Zusammenstellung hängt ab von dem Material der Teile 22 und 21J, Die Auflagebeanspruchung für diese Zusammenstellung
ist so ausgewählt, dass die DrehmomentbeanspruDftung der Befestigungsmittel auf die Versuchsbelastung
h an den Auflagebereichen keine Verbindung, Reibungskorrosion,
oder andere Steigung der Reibung erzeugt, durch die das Drehmoment gesteigert würde, ohne dass die Klemmkraft
erhöht würde.
Eine Schraubenzusammenstellung wurde z.B. für die Anwendung an einem Kraftfahrzeug bei Verwendung von weichen Stahlteilen
der Maschine, des Antriebes, der Aufhängung, des Rahmens, des Lenkgetriebes, des Kraftlenkungsaggregates
usw. ausgebildet, wobei Jedes Teil der Schraubverbindung
2
eine Auflagebeanspruchung von etwa 1750 kg/cm erzeugt. Wie in der folgenden Tabelle gezeigt, weichen die Auflagebeanspruchungen
bei amerikanischen Standard-Schrauben und Muttern verschiedener Grossen sehr weit voneinander ab,
während die Zusammenstellung verschraubter Befestigungsmittel nach der Erfindung eine gleichmässige Auflagebeanspruchung
ohne Rücksicht auf die Abmessung des Befestigungsmittels hervorruft.
BAD ORIGINAL - U09829/052 7
6000 kg/cm2)
ρ Auflagebeanspruchung kg/cm
Durch messer |
Prufbe- lastung kg |
Std. Muster schrauben |
Std. Muster muttern |
Gleichmäßg. beanspruchte Schrauben u. Huttern |
1/4 | 1 200 | 2 550 | ■ 2 550 | 1 750 |
5/16 | 2 000 | 3 610 | 3 610 | 1 750 |
3/8 | 3 000 | 4 720 | 4 720 | 1 750 |
7/16 | 4 080 | 5 700 | 2 850 | 1 750 |
1/2 | 5 500 | 4 350 | 4 350 | 1 750 |
9/16 | 7 000 | 5 050 | 3 670 | 1 750 |
5/8 | 8 650 | 4 180 | 4 ISO | 1 750 |
3/4 | 12 850 | 4 150 | 4 170 | 1 750 |
Die Erfindung schafft also eine Anzahl zusammengestellter Schrauben,
wobei Jede einzelne Schraube in der Zusammenstellung eine gleichmässige Auflagebeanspruchung an den zu verbindenden Teilen
ausübt, wenn die Schrauben auf die Versuchsbelastung angezogen sind. Für Jede Anwendungsart wird eine besondere Zusammenstellung
ausgebildet. Eine jede Zusammenstellung kann aus Schrauben und
geeigneten Muttern, Zapfen und geeigneten Muttern, aus Kappenschrauben,
die in einen der zu befestigenden Teile eingeschraubt werden, bestehen und daher keine besonderen Mutfeern erfordern,
009829/0827 BAD ORIGINAL
oder auch aus Maschinenschrauben. Eine Jede Zusammenstellung
umfasst vorzugsweise mehrere Befestigungsmittel, wobei sich die Wirkung direkt mit der Anzahl der Einzelteile der Zusammenstellung
steigert. Wenigstens drei bis fünf Teile machen eine Zusammenstellung
aus j die einen vertretbaren Grad an mittlerer Wirksamkeit besitzen.
Einzelne Schrauben und Muttern der Zusammenstellung ergeben hoch—
wirksame Schraubverbindungen und zwar wegen der Beziehung der
Auflagebeanspruchung sowohl der Schraube als auch der Mutter zur
Deformation der verbundenen Teile. Wie oben angegeben, ist die Auflagebeanspruchung des Schraubenkopfes und der Mutter Im wesentlichen
gleich und geringer, als es erforderlich ist, um die zu verbindenden Teile beständig zu deformieren. Das Nlchtvorhandensein
einer beständigen Deformation an den zu verbindenden Teilen macht es möglich, die elastische Deformation zu benutzen, die
dem Schraubenkörper beim Anziehen erteilt wird", so dass die Unversehrtheit
der Verbindung bleibt, ohne dass Zusatzeinrichtungen, wie z.B. Sicherungs-Unterlegscheiben verwendet werden müssen.
BAD ORIGINAL
009829/0527
Claims (3)
1. Schraubverbindung, bestehend aus einer Stahlschraube, einer Stahlmutter und mindestens zwei zu verbindenden Teilen, wobei
die Stahlschraube unter Zugspannung steht, die einen wesentlichen Teil der Prüfbelastung ausmacht, indessen nicht grosser ist,
als diese und wobei das Material des Schraubenkopfes und der Mutter gegen kalte Verformung widerstandsfähiger ist, als das
Material von wenistens einem der zu verbindenden Teile, dadurch
gekehnzeichnet, dass der Teil des Schraubenkopfes (12) und der
Mutter (26) der an die zu verbindenden Teile (22,2*0 anstösst,
im Umfang so ausgebildet ist, dass die Teile (12,26) auf die zu verbindenden Teile (22,21O eine gleichmSssige Auflagebeanspruchung
ausüben, wobei diese Verbindung (22,21) unter einem Schraubendrehmoment
steht, welches ausreicht, um auf die Schraube die Zugspannung auszuüben und wobei der Schraubenkopf (12) undoie
Mutter (26) ausreichend Kontaktfläche mit den Flächen (20,30) {
der anstossenden zu verbindenden Teile (22,21I) haben, derart,
dass die dArch'die Zugspannung in dem Sehraubenschaft (I1O erzeugte
gleichmässige Auflagebeanspruchung geringer ist, als die Beanspruchung, durch die die zu verbindenden Teile deformiert
werden könnten»
2. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die gleiehmässige Auflagebeanspruchung 1 750 kg/cm2 nicht
wesentlich überschreitet und dass mindestens einer der zu verbindenden
Teile aus weichem Stahl besteht.
0 0 9829/0527
3. Schraubverbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet
dass das einzige Mittel zur Verhinderung der Lösung der Verbindung die in dem Schraubenschaft (14) vorhandene Zugspannung ist.
Η» Zusammenstellung mehrerer Schraubverbindungen, bei der Jede
Verbindung mindestens aus zwei Teilen besteht, die durch eine Schraube aus der Zusammenstellung verbunden werden, dadurch gekennzeichnet
s> dass die Zusammenstellung aus einer Anzahl Schrauben
(10) mit unterschiedlichen Klemmkräften bei Anzug auf Prüflast bestehta wobei die Auflagefläche (20) zwischen dem Schraubenkopf
(12) und dem anstossenden Teil (22) proportional der Klemmist
kraft der Schraube (10),γΐη der Weise, dass die Auflagebeanspruchung
in der Auflagefläche etwa gleich der Auflagebeanspruchung der anderen Schrauben in der Zusammenstellung ist, wenn alle
'Sehrauben auf Prüflast angesogen sind,
5 ο Zusammenstellung mehrerer Schraubverbindungen nach Anspruch Ht
dadurch gekennzeichnets dass Jede Schraube (10) eine aufgesehraubt©
Mutter (26) besitzt^ wobei die Kontaktfläche (30) der
Mutter (26) mit dem angbossenden Teil (2*1) so ausgebildet ist,
dass die Auflagebeanspruchung zwischen Mutter (26) und anstossendsm
Tell (2H) etwa gleich der Auflagebeanspruchung zwischen
Schraubenkopf (12) und dem anstossenden Teil (22) ist«
BAD OR!G»NAL
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Applications Claiming Priority (2)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007033179A1 (de) * | 2007-07-13 | 2009-01-15 | Hohmann, Jörg | Schraubengarnitur für hochfest vorspannbare Verbindungen |
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---|---|---|---|---|
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GB1166907A (en) | 1969-10-15 |
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