Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement mit einem Verbindungsteil, der ein Ge- winde aufweist, eine Schraubverbindung zur Verbindung von Bauteilen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gewindes eines Verbindungsteils eines Verbin dungselements.

Durch die Elektrifizierung der Fahrzeuge steigen die Fahrzeuggewichte und damit die Belastungen an den Radverschraubungen zwischen z. B. einem mit Innengewinde versehenen Radflansch und einer Schraube, die jeweils mit genormten Gewinden ausgestattet sind.

Bei diesen genormten Gewinden reißen üblicherweise die verwendeten Schrauben im zweiten Gewindegang, da hier nach Normauslegung die Spannungen im Kerbgrund am größten sind. Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbindungselement mit einem Verbindungsteil, der ein Gewinde aufweist, eine Schraubverbindung zur Verbindung zweier Bauteile sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gewindes anzugeben, welches/welche kostengünstig und materialsparend realisierbar ist sowie eine ver besserte Kraft- und Spannungsverteilung entlang des Gewindes gewährleistet, so- dass Schraubenrisse vermeidbar sind.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß umfasst bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verbindungselement ein Verbindungsteil.

Bevorzugterweise weist das Verbindungselement ein Gewinde auf, wobei das Gewin de einen Nenndurchmesser (d), einen Flankendurchmesser (d ₂ ), eine Steigung (S _ges ), und Gewindegänge (n _ges ) umfasst. Ferner ist es bevorzugt, dass sich die Steigung (S _ges ) des Gewindes zusammensetzt aus einer ersten Steigung (Snorm) und einer zweiten Steigung (S _C ).

Günstigerweise ist die erste Steigung (Snorm) eine Normsteigung, insbesondere ent sprechend dem Nenndurchmesser. Auch ergeben sich vorzugsweise der Flanken- durchmesser (d ₂ ) und die Steigung (S _ges ) aus einer entsprechenden Schraubennorm entsprechend dem Nenndurchmesser (d).

Ferner ist es günstig, wenn die zweite Steigung (Sditr) einer elastischen und/oder plas tischen Dehnverlängerung (f, f _z ) des Gewinde aufweisenden Verbindungsteils ent spricht. Vorzugsweise tritt die Dehnverlängerung in einem vorbestimmten Betriebszustand des Gewinde aufweisenden Verbindungselements auf.

Insbesondere bewirkt die Einbeziehung der Dehnverlängerung in einem vorbestimm ten Betriebszustand des Gewinde aufweisenden Verbindungselements eine Verringe rung der Spannung im Kerbgrund des zweiten Gewindeganges bei gleichbleibender Verspannkraft einer verschraubten Verbindung bzw. einer Schraubverbindung.

So werden vorzugsweise bei Einbeziehung der Dehnverlängerung bei einem vorbe stimmten Betriebszustand des Gewinde aufweisenden Verbindungselements in die Steigung eines Gewindes Spannungen auf mehrere Gewindegänge verteilt.

Auch kann durch die Einbeziehung der Dehnverlängerung bei einem vorbestimmten Betriebszustand des Gewinde aufweisenden Verbindungselements in die Steigung eines Gewindes die Dauerfestigkeit des Verbindungselements, z. B. in Ausgestaltung einer Schraube, bei einem überelastischem Anzugsverfahren (Streckgrenzen gesteu ertes Anzugsverfahren) verbessert werden.

Kurz und knapp zusammengefasst kann die Längung des Gewinde aufweisenden Verbindungteils z. B. in Form einer Schraubenlängung bzw. in Form einer Dehnver längerung als Auswirkung von Montagevorspannkraft und Zug-/Druckbelastung bei einem vorbestimmten Betriebszustand des Gewinde aufweisenden Verbindungsele ments kompensiert werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Beschreibung die elastische und/oder plastische Dehnverlängerung sowohl negativer Natur sein kann als auch positiver. D.h., die Dehnverlängerung kann dazu führen, dass z. B. ein Gewinde auf weisender Verbindungsteil in die Länge gezogen wird, also unter Belastung bzw. im Betriebszustand eine größere Länge aufweist als zuvor bzw. im unbelasteten Zu stand. Oder die Dehnverlängerung kann vorzugsweise dazu führen, dass z. B. ein Gewinde aufweisender Verbindungsteil zusammengedrückt wird, also unter Belas- tung bzw. im Betriebszustand eine geringere Länge aufweist als zuvor bzw. im unbe lasteten Zustand. Eine Dehnverlängerung negativer Natur kann auch als Stauchung bezeichnet werden.

Vorteilhafterweise verläuft die elastische und/oder plastische Dehnverlängerung, ins besondere durch Einwirken der axial verlaufenden, einwirkenden Kraft, in Erstre ckungsrichtung des Gewindes. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es von Vorteil, dass sich die elastische und/oder plastische Dehnverlängerung in die Richtung er streckt, entlang welcher bekanntermaßen die Steigung eines Gewindes erfasst wird.

Auch ist es vorteilhaft, wenn im vorbestimmten Betriebszustand das Gewinde aufwei sende Verbindungsteil für eine einwirkende Kraft (F) ausgelegt ist. Zum einen wird normalerweise vor Verwendung eines Verbindungselements mit Verbindungsteil, das ein Gewinde aufweist, der Betriebszustand (statisch oder dynamisch [schwellend dy namisch oder wechselnd dynamisch]) bestimmt. Zum anderen wird normalerweise in Abhängigkeit des vorbestimmten Betriebszustands die Betriebskraft auf das Verbin dungselement durch Berechnung ermittelt. Somit ist also errechenbar, ob das Verbin- dungselement bei der zu erwartenden Betriebskraft in dem vorbestimmten Betriebs zustand Stand hält oder nicht. Bei dieser Berechnung wird vorzugsweise auch ermit telt, ob sich das Verbindungselement aufgrund der im vorbestimmten Betriebszustand einwirkenden Betriebskraft dehnt bzw. um eine Strecke, die Dehnverlängerung, ver längert. Dabei ist entsprechend dem Hook'schen Gesetz, zumindest im linear- elastischen Bereich, die Dehnverlängerung abhängig von der einwirkenden Betriebs- kraft. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Dehnverlängerung in einem Betriebs zustand, in welchem eine Betriebskraft von z. B. 15 kN auf eine Schraube einwirkt, geringer als die Dehnverlängerung in einem Betriebszustand, in welchem eine Be triebskraft von z. B. 30 kN auf die Schraube einwirkt. Vorzugsweise umfasst die einwirkende Kraft (F) eine Betriebskraft (F _B ), welche be vorzugterweise als von außen einwirkende Zug- und/oder Druckkraft auf das Verbin dungselement einwirkt.

Ferner ist es möglich, dass die einwirkende Kraft (F) eine Montagevorspannkraft (F _M ) umfasst, mit welcher bevorzugterweise das Verbindungelement an einem Bauteil, insbesondere über ein Zwischenteil, befestigend anliegt.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die einwirkende Kraft (F) die Betriebskraft (F _b ) und die Montagevorspannkraft (F _M ) umfasst, was sich vorzugsweise formelmäßig wie folgt ausdrückt:

F = FB + FM Bevorzugterweise vermindert oder erhöht die zweite Steigung (Sdiff) die erste Stei gung (Snorm), insbesondere die Normsteigung (Snorm), des Gewindes. Dies bedeutet vorzugsweise als Formel ausgedrückt: bzw. Sges ^— Snorm Sdiff

Bei z. B. einem Gewinde mit dem Nenndurchmesser von 8mm bzw. bei einem M8 Gewinde beträgt die erste Steigung (Snorm) 1 ,5 mm; diese 1 ,5 mm werden dann vor zugsweise um (Sdiff) verändert.

Auch ist es bevorzugt, dass die erste Steigung (Snorm), insbesondere die Normstei- gung (Snorm), entsprechend dem Nenndurchmesser eine metrische Norm, insbesonde- re ein metrisches Gewinde, oder eine Zollnorm, insbesondere ein Zollgewinde, um fasst.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement mit dem Gewin de aufweisenden Verbindungsteils ein Bauteil mit einem Außengewinde, insbesonde- re eine Schraube, ist.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement mit dem Gewinde aufweisenden Verbindungsteil ein Bauteil mit einem Innengewinde, insbesondere eine Mutter, ist. Vorzugsweise ist das Verbindungselement ein Radflansch.

Vorteilhafterweise umfasst die zweite Steigung einen Quotienten, der einen Dividen- den und einen Divisor aufweist.

Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Dividend die elastische und/oder plastische Dehnverlängerung (f) des Gewinde aufweisenden Verbindungsteils bei der im Be triebszustand einwirkenden Kraft (F) und der Divisor alle Gewindegänge (n _ges ) des Gewindes oder zumindest einen Teil der Gewindegänge (n _te ii) des Gewindes aufweist. Folglich ist vorzugsweise, wie weiter oben beschrieben, die elastische und/oder plas tische Dehnverlängerung (f) der im Betriebszustand einwirkenden Kraft (F) abhängig. Somit ergibt sich vorzugsweise im Ergebnis folgende Formel:

Sdiff — f (F) / n _g es oder Sdiff — f (F) / nteii

Wie bereits erwähnt, ist es günstig, wenn die im Betriebszustand einwirkende Kraft gleich der Montagevorspannkraft (F _M ) und/oder der Betriebskraft (F _B ) ist, welche vor zugsweise mit einer Zug- und/oder Druckkraft auf das Verbindungselement einwirken kann. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn es sich bei dem Teil der Gewindegänge (n _te ii) des Gewindes um die Anzahl der im Betriebszustand eingeschraubten Gewindegän ge handelt. Vorzugsweise handelt es sich bei den im Betriebszustand eingeschraub ten Gewindegängen um diejenigen Gewindegänge, die mit einem Gegengewinde zumindest potentiell interagieren, wie z. B. bei einer Verschraubung von einer Schraube mit einer Schraubenmutter. Auch handelt es sich vorzugsweise um die An zahl an Gewindegängen, die potentiell in der Lage sind Kräfte zu übertragen, da die se in einem Gegengewinde eingeschraubt sind bzw. in dieses eingreifen.

So ist es bevorzugt, dass die Anzahl der im Betriebszustand eingeschraubten Gewin- degänge mit der Einschraublänge (l _e ) bzw. mit der Länge des im Betriebszustand eingeschraubten Gewindeteils, mit welchem das Verbindungsteil in einem Gegenge winde eingeschraubt ist, korrespondiert. D.h., dass vorzugsweise z. B. bei einer Schraubverbindung von einer Schraube mit einem Innengewinde, alle Gewindegänge (n _ges ) des Innengewindes und somit die Länge (l _e ) des gesamten Innengewindes Kräf- te überträgt. Hingegen überträgt bei einer Schraube vorzugsweise der Teil der Ge windegänge (nteii) Kräfte, der im Betriebszustand in dem Innengewinde eingeschraubt ist bzw. mit diesem in Eingriff ist, und dementsprechend auch nur die Länge (l _e ) des Schraubengewindes, der im Betriebszustand verschraubt ist.

Günstigerweise ist die zweite Steigung (Sdiff) mit einem Faktor (P) im Bereich zwi- sehen 100% und 550% bzw. zwischen 1 und 5,5 veränderbar. Formelmäßig ausge drückt, bedeutet dies vorzugsweise:

S _diff ^* P; wobei P zwischen 1 (100%) und 5,5 (550%) veränderbar ist.

Zusammengefasst ist es also von Vorteil, dass sich die Steigung (S _ges ) des Gewindes zusammensetzt aus einer ersten Steigung (Snorm) und einer zweiten Steigung (Sdiff) mit dem Faktor (P). Formelmäßig ausgedrückt, bedeutet dies vorzugsweise:

S _g es ^— Snorm P Sdiff

Auch ist es günstig, wenn beim Faktor (P) von 100% alle im Betriebszustand einge schraubten Gewindegänge (n _ges ) Kräfte übertragen. Vorzugsweise übertragen beim Faktor (P) von 550% mindestens die drei im Betriebs zustand am weitesten vom Gewindebeginn entfernten Gewindegänge Kräfte.

Im Ergebnis verhält sich das erfindungsgemäße Verbindungselement bzw. dessen Verbindungsteil mit einem entsprechend der Dehnverlängerung veränderten Gewinde konträr zu einem Verbindungsteil mit einem Normgewinde. Denn beim Normgewinde übertragen fast ausschließlich die ersten drei Gewindegänge (gezählt vom Gewinde beginn, an welchem mit der Verschraubung begonnen wird). Demgegenüber übertra gen beim erfindungsgemäßen Verbindungselement mit verändertem Gewinde am Verbindungsteil entweder alle im Betriebszustand eingeschraubten Gewindegänge (n _ges ) Kräfte (dies ist vorzugsweise der Fall bei P = 100%) oder mindestens die drei im Betriebszustand am weitesten vom Gewindebeginn entfernten Gewindegänge (ge zählt vom Gewindebeginn, an welchem mit der Verschraubung begonnen wird) (dies ist vorzugsweise der Fall bei P = 550%). Günstigerweise verbessert sich im Falle von P = 550% durch die vergrößerte Dehnlänge einer Schraubverbindung die Dauerhait barkeit dieser Schraubverbindung.

Der Faktor (P) 100% bis max. 550% berücksichtigt bevorzugterweise die Nachgiebig keit über die Einschraublänge (l _e ) im Kerndurchmesser der Schraube bzw. des Innen gewindes nach Normanzugsverfahren bis in den Bereich mit plastischer Verformung hinein und vorzugsweise nach einwirkender Betriebskraft. Bevorzugterweise umfasst die zweite Steigung (S _dit r), insbesondere die elastische und/oder plastische Dehnverlängerung (f), ein Produkt, welches sich aus der Nach giebigkeit (d) des Gewindekerns und der im Betriebszustand einwirkenden Kraft (F) zusammensetzt. Formelmäßig ausgedrückt, ist vorzugsweise folgendes zu verstehen:

Sdi _ff bzw. f (F) = d ^* F Ferner ist es bevorzugt, dass die Nachgiebigkeit (d) des Gewindekerns einen Quoti enten umfasst, der einen Dividenden und einen Divisor aufweist.

Vorzugsweise umfasst der Dividend die Länge (l _e ) des im Betriebszustand einge schraubten Gewindeteils, mit welchem das Verbindungsteil in einem Gegengewinde einschraubbar bzw. eingeschraubt ist. Konträr hierzu die sonst übliche Berechnung bzw. Auslegung eines Verbindungsteils oder auch einer Schraubverbindung. Bei der üblichen bzw. aus dem Stand der Technik bekannten Auslegung wird als Länge die sog. Ersatzdehnlänge oder Ersatzlänge verwendet, die sich herkömmlicherweise bei einem Außengewinde errechnet aus dem Produkt der Zahl 0,4 und dem Nenndurch messer (d) oder bei einem Außengewinde aus dem Produkt der Zahl 0,5 und dem Nenndurchmesser (d). Eben diese sog. Ersatzdehnlänge oder Ersatzlänge wird bei dem erfindungsgemäßen Verbindungselement durch die Länge (l _e ) des im Betriebs zustand eingeschraubten Gewindeteils ersetzt. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Divisor ein Produkt aus dem E-Modul (E) des Werkstoffes des Verbindungselements und dem Querschnitt (A) des Gewin des umfasst.

Dabei ist es von Vorteil, wenn der Querschnitt des Gewindes dem Kernquerschnitt (A ₃ ) bei einem Außengewinde oder dem Nennquerschnitt (A _N ) bei einem Innengewin- de entspricht.

Formelmäßig ausgedrückt, ist vorzugsweise folgendes unter den zuvor vorgestellten Merkmalen zu verstehen: d = l _e / (E ^* A ₃ ) für ein Außengewinde oder d = l _e / (E ^* A _N ) für ein Innengewinde

Vorteilhafterweise ist der Abstand (x) zwischen zwei Zahnflanken zweier benachbar- ter Zähne des Gewindes entlang des Flankendurchmessers (d ₂ ) oder der Abstand (y) zwischen zwei Zahnflanken eines Gewindezahns des Gewindes entlang des Flan kendurchmessers (d ₂ ) um einen Betrag (z) verändert. Auf diese Weise bleibt die Stei gung eines Gewindes eines Verbindungsteils eines Verbindungselements unverän dert, jedoch wird dadurch der Abstand zwischen den einzelnen Gewindezähnen so- wie deren Dicke entlang dem Flankendurchmesser verändert.

Vorzugsweise entspricht der Abstand (x) und/oder der Abstand (y) dem entsprechen den Abstand, der von der ersten Steigung (Snorm) bzw. von dem ersten Gewinde, ins besondere entsprechend dem Nenndurchmesser (d), resultiert. Ferner ist es von Vorteil, wenn der Abstand (x), welcher vorzugsweise aus der ersten Steigung (Snorm) resultiert, zwischen zwei gegenüberliegenden Zahnflanken zweier benachbarter Zähne entlang des Flankendurchmessers (d ₂ ) um den Betrag (z) erhöht ist. Alternativ oder ergänzend hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Abstand (y), welcher vorzugsweise von der ersten Steigung (Snorm) resultiert, zwischen zwei Zahnflanken eines Gewindezahns des Gewindes entlang des Flankendurchmessers (d ₂ ) um den Betrag (z) vermindert ist.

Betreffend beide vorgenannten Alternativen ist es günstig, wenn der Abstand (x) bei einem Innengewinde um den Betrag (z) erhöht und/oder der Abstand (y) bei einem Außengewinde um den Betrag (z) vermindert ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird durch Veränderung des Abstandes zwischen zwei Zahnflanken zweier benach barter Zähne des Gewindes der Abstand zwischen den Gewindezähnen vergrößert und gleichzeitig deren Dicke entlang des Flankendurchmessers verringert, sodass die Zähne des Gewindes entlang des Flankendurchmessers verschmälert werden.

Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Betrag (z), um welchen vorzugs weise der Abstand (x oder y) verändert wird, zumindest zweimal der zweiten Steigung (Sdiff) entspricht.

Bevorzugterweise entspricht der Betrag (z), um welchen vorzugsweise der Abstand (x oder y) verändert ist, dem Produkt aus der zweiten Steigung (Sdiff) und der Summe aus allen Gewindegängen (n _ges ) des Gewindes und 1 , oder dem Produkt aus der zweiten Steigung (Sdiff) und der Summe aus zumindest einem Teil der Gewindegänge (n _teii ) des Gewindes und 1 , wobei es sich vorzugsweise bei dem Teil der Gewinde gänge (n _teii ) des Gewindes um die Anzahl der im Betriebszustand eingeschraubten Gewindegänge handelt. Insbesondere dann, wenn der Betrag dem vorgenannten Produkt entspricht, ist das Einschrauben des Gewinde aufweisenden Verbindungteils in ein Gegengewinde, insbesondere über die Länge (l _e ) des im Betriebszustand ein geschraubten Gewindeteils, mit welchem das Verbindungsteil in einem Gegengewin de eingeschraubt oder einschraubbar ist, leicht durchführbar. Auch kann bei dieser Ausgestaltung gewährleistet werden, dass die am weitesten vom Gewindebeginn entfernten Gewindegänge Kräfte übertragen und nicht die am Anfang des Gewindes befindlichen Gewindegänge, wie bei einem Normgewinde bzw. wie bei einem Norm- Verbindungselement, wie einer Schraube, üblich. Oben genannten Zusammenhang als Formel ausgedrückt, bedeutet vorzugsweise:

Z— Sdiff (nges oder teil + 1 ) — Sdiff nges oderteil Sdiff

Mit anderen Worten ausgedrückt, wird also jeder Abstand (x) zwischen zwei gegen überliegenden Zahnflanken zweier benachbarter Zähne entlang des Flankendurch messers, der aus der ersten Steigung (Snorm) resultiert, um den Betrag (z) vergrößert, wodurch der Freiraum bzw. Abstand (x) zwischen den Zähnen vergrößert wird.

Nochmals anders ausgedrückt, wird die Breite jedes Zahns eines Gewindes um den Betrag (y) verändert bzw. verkleinert, werden dadurch die Gewindezähne entlang dem Flankendurchmesser schmäler und der Freiraum (x) zwischen den Zähnen wird vergrößert. Unabhängig davon, ob nun der Abstand (x) oder der Abstand (y) betrachtet wird, bleiben bevorzugterweise die Zahnflankenwinkel des Gewindes unverändert und ent sprechen vorzugsweise dem Zahnflankenwinkel der ersten Steigung (Snorm).

Günstigerweise umfasst die zweite Steigung (Sdiff) eine elastische und/oder plastische Dehnverlängerung bzw. Stauchung der Zahnflanken des im Betriebszustand einge- schraubten Gewindeteils, auf welchen die im Betriebszustand einwirkende Kraft wirkt, sodass der eingeschraubte Gewindeteil in Vergleich zum unbelasteten Zustand eine veränderte Länge, insbesondere eine vergrößerte oder verkürzte Länge, aufweist. Anders ausgedrückt, längt sich der Gewinde aufweisende Verbindungsteil des Ver bindungselements auch aufgrund der Verformung der Gewindezähne bzw. deren Zahnflanken; bzw. längt sich der Verbindungsteil nicht aufgrund der Dehnverlänge rung der Zahnflanken, denn die Zahnflanken kompensieren durch Verformung die Verlängerung. Ferner ist es günstig, wenn die zweite Steigung (Sditr) einen Quotienten aufweist, der einen Dividenden und einen Divisor aufweist.

Vorzugsweise umfasst der Dividend die elastische und/oder plastische Dehnverlän gerung bzw. Stauchung (f _z ) der Zahnflanken des im Betriebszustand eingeschraubten Gewindeteils bei einer einwirkenden Kraft (F) auf das Verbindungsteil. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Dehnverlängerung / Stauchung einerseits abhängig von dem Betriebszustand und andererseits von der einwirkenden Kraft.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Divisor alle Gewindegänge (n _ges ) des Gewindes oder einen Teil der Gewindegänge (n _te ii) aufweist, wobei es sich vorzugs- weise bei dem Teil der Gewindegänge (n _te ii) um die Anzahl der im Betriebszustand eingeschraubten Gewindegänge handelt. Formelmäßig ausgedrückt, bedeutet dies vorzugsweise:

Sdiff ^— fz (F) / n _g es oder Sdiff = fz (F) / nteii

Weitere Verformungen und Veränderungen der elastischen und/oder plastischen Dehnverlängerung bzw. Stauchung (f _z ) der Zahnflanken können beispielsweise mit einer Finite Elemente Berechnung bzw. Methode (FEM) für einen Betriebszustand im Einzelfall hergeleitet werden. Bevorzugterweise reduziert sich die Anzahl aller Gewindegänge (n _ges ) des Gewindes oder die Anzahl der im Betriebszustand eingeschraubten Gewindegänge, die zumin dest einem Teil der Gewindegänge (n _te ii) des Gewindes entspricht, um den Faktor 1 , wenn das Verbindungselement als Gewinde aufweisenden Verbindungsteil ein In nengewinde realisiert. D.h., vorzugsweise: nges, Innengewinde ^— nges 1 oder riteil, Innengewinde ^— Hteil ^— 1

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Schraubverbindung zur Verbindung von Bauteilen.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale des Verbindungsele ments, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei der Schraubverbindung Anwendung finden können.

Anders ausgedrückt, die oben unter dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend das Verbindungselement können auch hier unter dem zweiten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.

Bevorzugterweise weist eine erfindungsgemäße Schraubverbindung zur Verbindung von Bauteilen auf:

- ein erstes Verbindungselement, insbesondere nach dem ersten Aspekt, und - ein zweites Verbindungselement, insbesondere ebenfalls nach dem ersten As pekt.

Günstigerweise umfasst das erste Verbindungselement ein erstes Gewinde und das zweite Verbindungselement ein zweites Gewinde.

In dem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn das erste Verbindungselement als erstes Gewinde ein Innengewinde und das zweite Verbindungselement als zweites Gewinde ein Außengewinde aufweist.

Alternativ ist es bevorzugt, dass das erste Verbindungselement als erstes Gewinde ein Außengewinde und das zweite Verbindungselement als zweites Gewinde ein In nengewinde umfasst. Mit anderen Worten ausgedrückt ist es also bevorzugt, dass die folgenden Kombina tionen von Verbindungselementen möglich sind: a) ein erstes Verbindungselement, insbesondere dessen erstes Gewinde, nach dem ersten Aspekt und ein zweites Verbindungselement, insbesondere dessen zweites Gewinde, das lediglich ein Normgewinde aufweist; oder b) ein erstes Verbindungselement, insbesondere dessen erstes Gewinde, das le diglich ein Normgewinde aufweist, und ein zweites Verbindungselement, ins besondere dessen zweites Gewinde, nach dem ersten Aspekt; oder c) ein erstes Verbindungselement, insbesondere dessen erstes Gewinde, nach dem ersten Aspekt und ein zweites Verbindungselement, insbesondere dessen zweites Gewinde, nach dem ersten Aspekt.

Vorzugsweise ergeben die Veränderungen des ersten und zweiten Gewindes, insbe sondere bei der zuvor genannten Variante c) in Summe die zweite Steigung (S _C ).

Auch ist es günstig, wenn zumindest ein Teil des ersten Gewindes, insbesondere das gesamte erste Gewinde, und zumindest ein Teil des zweiten Gewindes, insbesondere das gesamte zweite Gewinde, im Eingriff sind. Hierbei ist ein einfacher logischer Zu sammenhang gegeben, denn je mehr Gewindegänge im gegenseitigen Eingriff sind, desto besser können Kräfte übertragen und Spannungen verteilt werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass vorzugsweise - wenn die beiden Gewinde mitei nander verschraubt sind - das eine Gewinde das Gegengewinde zum anderen bildet. So ist also günstigerweise das erste Gewinde das Gegengewinde zum zweiten Ge winde und umgekehrt.

Vorteilhafterweise ist das erste Gewinde als ein Innengewinde und das zweite Ge winde als ein Außengewinde ausgebildet, oder das erste Gewinde als ein Außenge winde und das zweite Gewinde als ein Innengewinde ausgebildet. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn bei dem Innengewinde die erste Steigung (Snorm) um die zweite Steigung (Sditt) erhöht ist, oder wenn bei dem Außengewinde die erste Steigung (Snorm) um die zweite Steigung (Sditr) vermindert ist.

Auch ist es vorteilhaft, wenn bei dem Innengewinde die erste Steigung (Snorm) um ei- nen Anteil an der zweiten Steigung (Sditr) erhöht und bei dem Außengewinde die erste Steigung (Snorm) um einen Anteil der zweiten Steigung (Sditr) vermindert ist.

Vorzugsweise ergeben die Anteile an der zweiten Steigung (Sditr) des Innen- und Au ßengewindes zusammen die zweite Steigung (Sditr).

Bei einer Schraubverbindung verformen sich im Betriebszustand beide Partner; näm- lieh das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement, das mit dem ersten Verbindungselement verschraubt ist.

Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn die zweite Steigung (Sditr) aus der Summe der Dehnverlängerung (ferstes Verbindungselement) des ersten Verbindungselements bzw. dessen Verbindungsteil und der Dehnverlängerung (fzweites _Ve r _bi n _du ngse _le ment) des zweiten Verbindungselements bzw. dessen Verbindungsteil gebildet wird.

Formelmäßig bedeutet dies:

Sdiff ^— ferstes Verbindungselement fzweites Verbindungselement

Im Lichte der Ausführungen betreffend ein Verbindungselement nach dem ersten Aspekt, welche hier vorzugsweise anwendbar sind, können auch folgende Formeln und die damit unter dem ersten Aspekt getroffenen Ausführungen verwendet werden.

Sditt ^— f (F) / nges oder Sditt ^— f (F) / nteii f = d * F d = l _e / (E*A ₃ ) für ein Außengewinde oder d = l _e / (E*A _N ) für ein Innengewinde Für eine Schraubverbindung mit einem Innen- und einem Außengewinde ergibt sich die zweite Steigung (Sem) vorzugsweise wie folgt:

Sdiff = [ le / (E ^* A ₃ ) ^* F + l _e / (E*A _n ) ^* F ] / n _ges Oder n _teii

Günstigerweise ist die zweite Steigung (Sdiff) mit einem Faktor (P) im Bereich zwi- sehen 100% und 550% bzw. zwischen 1 und 5,5 veränderbar. Formelmäßig ausge drückt, bedeutet dies vorzugsweise:

S _diff ^* P; wobei P zwischen 1 (100%) und 5,5 (550%) veränderbar ist.

Auch ist es günstig, wenn beim Faktor (P) von 100% alle im Betriebszustand einge schraubten Gewindegänge (n _ges ) Kräfte übertragen. Vorzugsweise übertragen beim Faktor (P) von 550% mindestens die drei im Betriebs zustand am weitesten vom Gewindebeginn entfernten Gewindegänge Kräfte.

Günstigerweise umfasst die zweite Steigung (Sdiff) eine elastische und/oder plastische Dehnverlängerung bzw. Stauchung der Zahnflanken des im Betriebszustand einge schraubten Gewindeteils, auf welchen die im Betriebszustand einwirkende Kraft wirkt, sodass der eingeschraubte Gewindeteil in Vergleich zum unbelasteten Zustand eine veränderte Länge, insbesondere eine vergrößerte oder verkürzte Länge, aufweist. Anders ausgedrückt, längt sich der Gewinde aufweisende Verbindungsteil des Ver bindungselements auch aufgrund der Verformung der Gewindezähne bzw. deren Zahnflanken. Sind nun das erste und zweite Gewinde im Eingriff verformen sich günstigerweise auch die Zahnflanken des ersten und zweiten Gewindes im Betriebszustand. Durch die Verformung bzw. Stauchung, bei z. B. Zugbelastung auf die Verbindungselemen te, verlängern sich konsequenterweise die Verbindungsteile der beiden Gewinde. D.h., die oben errechnete zweite Steigung S _diff verändert sich vorzugsweise um die Summe aus der Stauchung bzw. Dehnverlängerung (fz _{, erstes Verbindungselement} ) des ersten Gewindes und der Stauchung bzw. Dehnverlängerung (fz _{, zweites Verbindungselement} ) des zweiten Gewindes. Formelmäßig ausgedrückt bedeutet dies vorzugsweise:

Sdiff — [ le / (E A3) F + le / (E AN) F ] / nges oderteil fz,

Ί fz, zweites Verbindungselement

Vorzugsweise entspricht bei einer Schraubverbindung entlang der Länge (l _e ) des im Betriebszustand eingeschraubten Gewindeteils, mit welchem das Verbindungsteil in einem Gegengewinde einschraubbar bzw. eingeschraubt ist, die Anzahl der Gewin degänge des einen Verbindungsteils (n _ges ), beispielsweise eine Schraubenmutter, der Anzahl des anderen verschraubten Verbindungsteils (n _teii ), beispielsweise eine Schraube. Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Gewindes eines Verbindungsteils eines Verbindungselements.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale des Verbindungsele ments, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei dem Verfahren zur Herstellung Anwendung finden können. Auch wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Schraubverbindung, wie sie unter dem zweiten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei dem Verfahren zur Herstellung Anwendung finden können.

Anders ausgedrückt, die oben unter dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend das Verbindungselement und auch die oben unter dem zweiten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend die Schraubverbindung können hier unter dem dritten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert wer den.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst vorzugsweise die nachstehenden Schritte.

Vorteilhafterweise umfasst ein Schritt ein Bestimmen einer in einem Betriebszustand einwirkenden Kraft auf ein Verbindungselement zur Verbindung von Bauteilen, insbe- sondere auf ein Verbindungselement mit bekannter Einschraublänge (l _e ) bzw. mit der Länge des im Betriebszustand eingeschraubten Gewindeteils, mit welchem das Ver bindungsteil in einem Gegengewinde in einem Betriebszustand eingeschraubt ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, werden beim Bestimmen die einwirkenden Kräfte und/oder Spannungen auf ein Verbindungselement in einem Betriebszustand (sta tisch oder dynamisch [schwellend dynamisch oder wechselnd dynamisch]) bestimmt. Nochmals anders ausgedrückt, werden die einwirkenden Belastungen für einen be stimmten Belastungsfall (statisch oder dynamisch [schwellend dynamisch oder wech selnd dynamisch]) errechnet, um somit das Verbindungsteil entsprechend auslegen zu können.

Ferner ist es bevorzugt, dass die Anzahl der im Betriebszustand eingeschraubten Gewindegänge mit der Einschraublänge (l _e ) bzw. mit der Länge des im Betriebszu stand eingeschraubten Gewindeteils, mit welchem das Verbindungsteil in einem Ge gengewinde eingeschraubt oder einschraubbar ist, korrespondiert. D.h., dass vor- zugsweise z. B. bei einer Schraubverbindung von einer Schraube mit einem Innen gewinde, alle Gewindegänge (n _ges ) des Innengewindes und somit die Länge (l _e ) des gesamten Innengewindes Kräfte überträgt. Hingegen überträgt bei einer Schraube vorzugsweise der Teil der Gewindegänge (n _teii ) Kräfte, der in dem Innengewinde im Betriebszustand eingeschraubt ist bzw. mit diesem in Eingriff ist, und dementspre- chend auch nur die Länge (l _e ) des Schraubengewindes, die im Betriebszustand ver schraubt ist.

Vorzugsweise umfasst die einwirkende Kraft (F) eine Betriebskraft (F _B ), welche be vorzugterweise als von außen einwirkende Zug- und/oder Druckkraft auf das Verbin dungselement einwirkt. Ferner ist es möglich, dass die einwirkende Kraft (F) eine Montagevorspannkraft (F ) umfasst, mit welcher bevorzugterweise das Verbindungelement an einem Bauteil, insbesondere über ein Zwischenteil, befestigend anliegt. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die einwirkende Kraft (F) die Betriebskraft (F _b ) und die Montagevorspannkraft (F _M ) umfasst, was sich vorzugsweise formelmäßig wie folgt ausdrückt:

F = FB + FM Ferner ist es von Vorteil, wenn ein Schritt ein Auswahlen eines Gewindes mit einem Nenndurchmesser entsprechend der einwirkenden Kraft umfasst. D.h., dass aufgrund der einwirkenden Belastungen für einen bestimmten Belastungsfall (statisch oder dynamisch [schwellend dynamisch oder wechselnd dynamisch]) das Gewinde, das die zu erwartenden Belastungen übertragen soll, entsprechend ausgewählt wird. Auch ist es vorteilhaft, wenn ein Schritt des Verfahrens ein Festlegen der Steigung (Sges) des Gewindes umfasst. Auf diese Weise wird also das zu erstellende Gewinde festgelegt.

Bevorzugterweise setzt sich die Steigung (S _ges ) des Gewindes aus einer ersten Stei gung (Snorm) und einer zweiten Steigung (Sditr) zusammen. Vorzugsweise ist die erste Steigung eine Normsteigung (Snorm), insbesondere ent sprechend dem Nenndurchmesser.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die zweite Steigung (Sditr) einer elasti schen und/oder plastischen Dehnverlängerung (f, f _z ) des Gewinde aufweisenden Verbindungsteils entspricht, die in dem vorbestimmten Betriebszustand des Verbin- dungselements auftritt.

Ein weiterer bevorzugter Schritt des Verfahrens umfasst ein Fertigen des Gewindes. Bei diesem Schritt wird also das ausgewählte Gewinde mit seiner zusammengesetz ten Steigung aus (Snorm) und (Sem) bzw. aus der ersten und zweiten Steigung gefertigt.

Günstigerweise vermindert oder erhöht die zweite Steigung (Sditr) die erste Steigung (Snorm), insbesondere die Normsteigung (Snorm), des Gewindes, das vorzugsweise ein Innen- oder Außengewinde ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Steigung (S _ges ) eines Innengewindes bei ei nem Normaußengewinde erhöht ist:

Sges ^— Snorm Sdiff

Auch ist es günstig, wenn die Steigung eines Außengewindes bei einem Norminnen- gewinde vermindert ist:

Vorteilhafterweise umfasst die einwirkende Kraft (F) eine Betriebskraft (F _B ), welche bevorzugterweise als von außeneinwirkende Zug- und/oder Druckkraft auf das Ver bindungselement einwirkt. Auch ist es von Vorteil, wenn die einwirkende Kraft (F) eine Montagevorspannkraft (F ) umfasst, mit welcher bevorzugterweise das Verbindungelement an einem Bau teil, insbesondere über ein Zwischenteil, befestigend anliegt.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die einwirkende Kraft (F) die Betriebskraft (F _b ) und die Montagevorspannkraft (F ) umfasst, was sich vorzugsweise formelmäßig wie folgt ausdrückt:

F = FB + FM

Vorteilhafterweise umfasst das Fertigen des Gewindes ein spanloses Verfahren, ins besondere ein Kaltfließpressverfahren oder ein Warmpressverfahren, bevorzugter weise Schmieden auf einer Schmiedepresse. Zu den spanlosen Verfahren zählen z. B. Gewindefurchen, Gewindewalzen, oftmals auch Gewinderollen, sowie weitere dem Fachmann bekannte Verfahren.

Auch ist es von Vorteil, wenn das Fertigen des Gewindes ein spanendes Verfahren, insbesondere ein Schraubdrehen, Schraubfräsen, Schraubschleifen, Gewindeschnei den oder Gewindewirbeln umfasst. Nachfolgend wird der oben dargestellte Erfindungsgedanke ergänzend mit anderen Worten ausgedrückt.

Dieser Gedanke betrifft vorzugsweise - vereinfacht dargestellt - eine Veränderung eines Gewindes eines Verbindungsteils eines Verbindungselements bzw. eine Ver- änderung der Steigung des Gewindes, und zwar entsprechend der zu erwartenden Längung bzw. elastischen und/oder plastischen Dehnverlängerung des Gewinde auf weisenden Verbindungsteils, wie z. B. einem Schraubenschaft.

Dabei ist es vorzugsweise Aufgabe der Erfindung, Schraubenrisse zu vermeiden.

Gelöst wird dies: - vorzugsweise: durch Verringerung der Spannung im Kerbgrund des zweiten Gewindeganges, gezählt vom Gewindebeginn, an welchem mit einer Ver schraubung begonnen wird, bei gleichbleibender Verspannkraft der Verbin dung;

- vorzugsweise durch Verteilung der Spannungen auf mehrere Gewindegänge einer Schraubverbindung von der Tiefe beginnend bzw. an den weitesten vom

Gewindebeginn entfernten Gewindegänge beginnend;

- vorzugsweise durch Verbesserung der Dauerfestigkeit der Schraube, auch bei überelastischem Anzugsverfahren (Streckgrenzen gesteuertes Anzugsverfah ren); - vorzugsweise durch die Kompensation der Schraubenlängung als Auswirkung von Verspannkraft bzw. Montagevorspannkraft und Zugbelastung und vor zugsweise der Verformungen der Verbindungsstellen (Gewindeflanken).

Bei der Auslegung/Berechnung einer Schraubverbindung ist aufgefallen, dass vor zugsweise die Kompensation der Schraubenlängung bzw. der Dehnverlängerung bei Anzugskraft (z. B. Nachgiebigkeit des Kerndurchmessers der Schraube) bzw. bei Montagevorspannkraft über die Einschraubtiefe zu einer Spannungsverteilung führt. Diese allerdings führt alleine nicht zu einer ausreichenden Spannungsverteilung im Gewinde.

Wird jedoch zur Schraubenlängung / zur Dehnverlängerung durch die Anzugskraft / Montagevorspannkraft noch die zusätzliche Dehnung durch die aufkommenden Zug und/oder Druckbelastungen bzw. Betriebskraft auf die Schraube und vorzugsweise zusätzliche Setzeffekte bzw. Verformungen in den Gewindeflanken, bzw. Plastifizie rungen aus dem überelastischen Anzugsverfahren (Streckgrenzen gesteuertes An zugsverfahren) mit berücksichtigt, dann kann die Spannungsverteilung weiter opti miert werden. Das überelastische Anzugsverfahren (Streckgrenzen gesteuertes Anzugsverfahren) wird günstigerweise teilweise angewendet, um eine möglichst konstante Anzugskraft zu erreichen. Hier wird die Schraube gewollt in einen Bereich über die Streckgrenze (Fließgrenze) gebracht, wodurch sich die Streckung der Schraube deutlich vergrößert (Plastifizierungen werden zugelassen). Es ist daher erfindungsgemäß beabsichtigt, die Steigung des Gewindes so zu verän dern, dass alle Nachgiebigkeiten der Verbindung im Bereich der Einschraubtiefe, welche zu einer Dehnverlängerung führen, kompensiert werden.

Die Gesamtnachgiebigkeit im Bereich der Einschraubtiefe besteht aus folgenden Komponenten: - Nachgiebigkeit durch das Normanzugsverfahren (führt zu einer Dehnverlänge rung aufgrund der sog. Montagevorspannkraft);

- vorzugsweise Nachgiebigkeit durch zusätzliche Zug- und/oder Druckbelastun gen (führt zu einer Dehnverlängerung oder Verkürzung aufgrund einer ein wirkenden Betriebskraft); - vorzugsweise Nachgiebigkeit der Zahnflanken in der Verbindung (führt zu ei ner Dehnverlängerung aufgrund der sog. Montagevorspannkraft und/oder ei ner einwirkenden Betriebskraft); - vorzugsweise Plastifizierungen z. B. durch das überelastische Anzugsverfah ren (Streckgrenzen gesteuertes Anzugsverfahren) (führt zu einer Dehnverlän gerung aufgrund der sog. Montagevorspannkraft und/oder einer einwirkenden Betriebskraft in einem plastischen Bereich). Vereinfacht kann die Gesamtnachgiebigkeit oder die gesamte Dehnverlängerung im Bereich der Einschraublänge wie folgt bestimmt werden:

Der Faktor (P) 100% bis max. 550% berücksichtigt bevorzugterweise die Nachgiebig keit über die Einschraublänge (l _e ) im Kerndurchmesser der Schraube nach Norman zugsverfahren bis in den Bereich mit plastischer Verformung hinein und vorzugsweise nach einwirkender Betriebskraft.

Wie bereits erwähnt, verhält sich das erfindungsgemäße Verbindungselement mit einer entsprechend der Dehnverlängerung veränderten Gewinde konträr zu einem Verbindungsteil mit einem Normgewinde. Denn beim Normgewinde übertragen z. B. fast ausschließlich die ersten drei Gewindegänge (gezählt vom Gewindebeginn, an welchem mit der Verschraubung begonnen wird). Demgegenüber übertragen beim erfindungsgemäßen Verbindungselement mit verändertem Gewinde am Verbindungs teil entweder alle im Betriebszustand eingeschraubten Gewindegänge (n _ges ) Kräfte (dies ist vorzugsweise der Fall bei P = 100%) oder mindestens die drei im Betriebs zustand am weitesten vom Gewindebeginn entfernten Gewindegänge (gezählt vom Gewindebeginn, an welchem mit der Verschraubung begonnen wird) (dies ist vor zugsweise der Fall bei P = 550%).

Im Normalfall liegt vorzugsweise die Nachgiebigkeit des Kerndurchmessers beim Normanzugsverfahren zwischen 2 pm und 12 pm je Millimeter Einschraublänge. Dies ist abhängig von der Festigkeit der Schraube bzw. vom E-Modul der Schraube und der hierfür empfohlenen Vorspannkraft.

Die Gewindesteigung ist also wie folgt auszulegen:

Einschraublänge: l _e - Schraubendehnung im Bereich der Einschraubtiefe bei Normanzugsmoment: l _s

- Elastizitätsmodul: E

- Zugbelastung durch das Normanzugsverfahren auf die Schraube: F _z

- Anzahl der Gewindegänge, insbesondere der eingeschraubten kräfteübertra genden Gewindegänge: n

- Steigungsdifferenz von Außengewinde zu Innengewinde, wobei vorzugsweise das Innengewinde die größere Steigung besitzt: S _dit r l _s = l _e / (E ^* A) ^* F _z ;

Sditt = (l _s /n) * 1 bis (l _s /n) * 5, 5; wobei 1 und 5, 5 dem oben genannten Faktor (P) ent- sprechen;

Die Steigung des Innengewindes bei einem Normaußengewinde wäre also:

Sges ^— Snorm S Jdiff

Die Steigung des Außengewindes bei einem Norminnengewinde wäre hingegen: Es können natürlich auch beide Gewinde (Innen- und Außengewinde) von der Norm abweichen und zusammen die genannte Steigungsdifferenz (Sditt) aufweisen.

Um das Einschrauben der Gewindepartner mit verschiedener Steigung zu ermögli chen, ist vorzugsweise zudem der Freiraum (x) zwischen den Verzahnungen im In nengewinde und/oder im Außengewinde bzw. der Abstand (x) zwischen zwei Zahn- flanken zweier benachbarter Zähne des Gewindes zu vergrößern.

Der Betrag (z), um welchen der Freiraum (x) bzw. der Abstand (x) vergrößert wird, sollte dabei vorzugsweise im Bereich von z = Sditt ^* (n+1 ) liegen. Wird also eine Nachgiebigkeit des Kerndurchmessers von 2 gm pro Millimeter bei einer Normsteigung (Snorm) von 1 ,5 mm und einer Einschraublänge (l _e ) von 10 mm erwartet, so ist die Steigungsdifferenz (S _e m) vorzugsweise wie folgt auszulegen:

Die Dehnverlängerung (f) ergibt sich aus Nachgiebigkeit (d) des Kerndurchmessers nach Normanzug auf 10 mm Einschraublänge (l _e ):

2 pm/mm ^* 10 mm = 20 pm

Anzahl der Gewindegänge (n _teii ) im Eingriff: 10 mm/ 1 ,5 mm = 6,66666

Zweite Steigung bzw. Steigungsdifferenz S _ei m (20 pm / 6,66666) ^* 1 = 3 pm, wobei 1 dem Faktor P entspricht Optimaler Zahnzwischenraum (x) bzw. Abstand (x) zwischen zwei Zahnflanken zweier benachbarter Zähne des Gewindes um etwa 3 pm x (6,66666 + 1 ) = 23 pm größer als der Zahn.

Steigungsdifferenz S _e m: (20 pm / 6,66666) ^* 5,5 = 16,5 pm, wobei 5,5 dem Fak tor P entspricht Optimaler Zahnzwischenraum (x) bzw. Abstand (x) zwischen zwei Zahnflanken zweier benachbarter Zähne des Gewindes um etwa 16,5 pm x (6,66666 +1 ) = 126,5 pm grö ßer als der Zahn. bzw.

Wird eine Nachgiebigkeit (d) des Kerndurchmessers von 12 pm pro Millimeter bei einer Normsteigung (Snorm) von 1 ,5 mm und einer Einschraublänge (l _e ) von 10 mm erwartet, so ist die Steigungsdifferenz (S _e m) vorzugsweise wie folgt auszulegen:

Die Dehnverlängerung (f) ergibt sich aus Nachgiebigkeit (d) des Kerndurchmessers nach Normanzug auf 10 mm Einschraublänge (l _e ):

12 m/mm ^* 10 mm = 120 pm Anzahl der Gewindegänge (n _teii ) im Eingriff: 10 mm / 1 ,5 mm = 6,66666

Steigungsdifferenz S _e m: (120 gm / 6,66666) * 1 = 18 gm, wobei 1 dem Faktor P entspricht

Optimaler Zahnzwischenraum (x) bzw. Abstand (x) zwischen zwei Zahnflanken zweier benachbarter Zähne des Gewindes um etwa 18 gm x (6,66666 +1 ) = 138 gm größer als der Zahn.

Steigungsdifferenz S _e m: (120 gm / 6,66666) * 5,5 = 99 gm, wobei 5,5 dem Fak tor P entspricht

Optimaler Zahnzwischenraum (x) bzw. Abstand (x) zwischen zwei Zahnflanken zweier benachbarter Zähne des Gewindes um etwa 99 gm x (6,66666 + 1 ) = 759 gm größer als der Zahn.

Der Zahnzwischenraum kann auch nur mindestens so groß sein wie die Größe der Zähne des Gegengewindes, jedoch lässt sich die Schraube dann durch die sofortige Verspannung schlecht einschrauben.

Ein größerer Zahnzwischenraum hingegen ist günstigerweise für das aufzubringende Verschraubmoment beim Einschrauben nicht nachteilig, sondern ist sogar, insbeson dere über die bekannte Einschraublänge (l _e ) bzw. über Länge (l _e ) des im Betriebszu stand eingeschraubten Gewindeteils, mit welchem das Verbindungsteil in einem Ge gengewinde eingeschraubt bzw. einschraubbar ist, wesentlich leichtgängiger zu betä tigen, führt vorzugsweise aber zu einer Abnahme der Stützkraft der Zähne.

Durch diese Verbesserung werden bevorzugterweise die Spannungen im Gewinde erst von der tieferen Einschraubstelle aufgebaut und Stück für Stück (je nach Ausle gung und Verspannkraft bzw. Montagevorspannkraft) auf die weiteren Gewindegänge verteilt. Es wäre auch möglich, dass z. B. nur die tiefsten drei eingeschraubten Ge windegänge tragen. Somit dient vorzugsweise der weniger tief eingeschraubte Be reich (nicht tragender Bereich) als Dehnbereich, kann aber bei weiterer Belastung Kräfte übernehmen oder auch die Verbindung bei evtl. Reißen oder durch evtl. Set- zen an den tieferen Gewindegängen aufrechterhalten und dient damit als Siche rungsbereich.

Allgemein sind vorteilhafterweise die weniger tiefen Gewindegänge bzw. die Gewin degänge am Gewindebeginn deutlich geringer belastet und somit werden Schrauben- risse im kritischen Bereich vermieden.

Auf diese Weise ist auch ein Downsizing möglich, da eine Schraubverbindungen deutlich höher belastbar sind als herkömmliche Gewinde.

Die Gewindekombination ist vorzugsweise bei allen Verschraubungen anwendbar, insbesondere bei denen, wo die Einschraublänge bekannt ist. Die neuartige Gewindeauslegung findet beispielsweise Anwendung im Automotiv-, Industriebereich, sowie bei allen anderen Verschraubungen.

Die Verschraubungen können aus metallischen (Stahl, Aluminium) oder auch nicht metallischen (Kunststoffe) Verschraubungspartnern bestehen.

Das Prinzip der unterschiedlichen Steigung ist vorzugsweise anwendbar auf alle möglichen Gewinde.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Schnittansicht auf eine erfindungsgemäße Schraubverbin dung zur Verbindung von Bauteilen; Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht auf die erfindungsgemäße

Schraubverbindung aus Fig. 1 ;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht aus Fig. 2;

Fig. 4 ein Diagramm einer FEM-Analyse einer Schraube in einem erfin dungsgemäß verändertem Innengewinde; Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht aus Fig. 4;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich Figur 5, jedoch für eine Schraube in einem

Norm-Innengewinde;

Fig. 7 eine Schnittansicht, ähnlich Figur 1 ;

5 Fig. 8 ein Diagramm für den Dehnungsverlauf entlang der Gewinde gänge; und

Fig. 9 ein Diagramm für den Spannungsverlauf entlang der Gewinde gänge.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Ge ld genstände verwendet.

Figur 1 zeigt eine Schnittansicht auf eine erfindungsgemäße Schraubverbindung zur Verbindung von Bauteilen.

Genauer dargestellt zeigt Figur 1 eine Schraubverbindung mit einem ersten Verbin dungselement 1 und einem zweiten Verbindungselement 11.

15 Hierbei hat das erste Verbindungselement 1 ein erstes Gewinde 3 und das zweite Verbindungselement 11 ein zweites Gewinde 13, wobei zumindest ein Teil des ersten Gewindes 3 und das gesamte zweite Gewinde 13 im Eingriff sind.

Das erste Gewinde 3 ist als Außengewinde und das zweite Gewinde 13 als Innenge winde ausgebildet, wobei das Verbindungselement 1 als Schraube und das Verbin- 20 dungselement 11 als Radflansch ausgebildet ist.

Im vorliegenden Fall ist bei dem Innengewinde eine erste Steigung Snorm, welche der Normsteigung für dieses Gewinde entspricht, um eine zweite Steigung S _dit r erhöht.

Figur 2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht auf die erfindungsgemäße Schraubver bindung aus Figur 1. Nachfolgend wird das Verbindungselement 11 mit Innengewinde näher beschrieben, wobei die dort getroffenen Aussagen auch für z. B. eine Schraube mit Außengewinde anwendbar sind.

Gemäß Figur 1 hat das Verbindungselement 11 ein Verbindungsteil 12, der ein Ge winde 13 aufweist.

Das Gewinde 13 hat einen Nenndurchmesser d, einen Flankendurchmesser d ₂ , eine Steigung S _ges , und Gewindegänge n _ges.

Die Steigung S _ges des Gewindes 13 setzt sich aus einer ersten Steigung S _norm und einer zweiten Steigung S _e m zusammen, wobei die erste Steigung eine Normsteigung Snorm, insbesondere entsprechend dem Nenndurchmesser d, ist.

Anders ausgedrückt, bedeutet dies:

S _g es ^— Snorm Sdiff

Die zweite Steigung S _diff hingegen entspricht einer elastischen und/oder plastischen Dehnverlängerung f, f _z des Gewinde aufweisenden Verbindungsteils 12, wobei die Dehnverlängerung f, f _z in einem vorbestimmten Betriebszustand des Gewinde auf weisenden Verbindungselements 11 auftritt.

In diesem vorbestimmten Betriebszustand ist das Gewinde aufweisenden Verbin dungsteil 12 für eine einwirkende Kraft F ausgelegt.

Die einwirkende Kraft F umfasst eine Betriebskraft F _B , welche als von außenein- wirkende Zug- und/oder Druckkraft auf das Verbindungselement 11 einwirkt, und eine Montagevorspannkraft F , mit welcher das Verbindungelement 11 an einem Bauteil bzw. an dem Verbindungselement 1 über ein Zwischenteil 14 befestigend anliegt (F = FB + FM).

Durch Einwirken der axial verlaufenden, einwirkenden Kraft F verläuft die elastische und/oder plastische Dehnverlängerung f, f _z in Erstreckungsrichtung des Gewindes 13. Wie bereits erwähnt, erhöht die zweite Steigung S _dit r die erste Steigung S _norm des Ge windes 13, wobei die erste Steigung S _norm entsprechend dem Nenndurchmesser d eine metrische Norm, insbesondere ein metrisches Gewinde, aufweist.

Genau genommen hat die zweite Steigung S _dit r einen Quotienten, der einen Dividen- den und einen Divisor aufweist.

Der Dividend umfasst die elastische und/oder plastische Dehnverlängerung f des Gewinde aufweisenden Verbindungsteils 12 bei der im Betriebszustand einwirkenden Kraft F und der Divisor alle Gewindegänge n _ges des Gewindes 13, die im Betriebszu stand eingeschraubt sind. Formelmäßig ausgedrückt bedeutet dies:

Sdiff — f (F) / n _g es

Des Weiteren umfasst die elastische und/oder plastische Dehnverlängerung f ein Produkt, welches sich aus der Nachgiebigkeit d des Gewindekerns und der im Be triebszustand einwirkenden Kraft F zusammensetzt (f = d * F). Ferner hat die Nachgiebigkeit d des Gewindekerns einen Quotienten, der einen Divi denden und einen Divisor aufweist.

Der Dividend umfasst die Länge l _e des im Betriebszustand eingeschraubten Gewinde teils, mit welchem das Verbindungsteil 12 in einem Gegengewinde 3 eingeschraubt ist. Der Divisor umfasst ein Produkt aus dem E-Modul E des Werkstoffes des Verbin dungselements 12 und dem Querschnitt des Gewindes 13, wobei der Querschnitt des Gewindes13 dem Nennquerschnitt A _N bei einem Innengewinde entspricht.

Anders ausgedrückt, bedeuten die zuvor getroffenen Aussagen: d = l _e / (E*AN) Um nun alle Gewindeflanken des Verbindungsteils 12 am Verbindungsteil 2 des Ver bindungselements 1 anliegen zu lassen, ist die zweite Steigung S _diff mit einem Faktor P im Bereich zwischen 100% und 550% bzw. zwischen 1 und 5,5 veränderbar, wobei im vorliegenden Fall beim Faktor P von 100% alle im Betriebszustand eingeschraub- ten Gewindegänge n _ges Kräfte übertragen.

Wäre der Faktor P gleich 550%, übertrügen mindestens die drei im Betriebszustand am weitesten vom Gewindebeginn entfernten Gewindegänge Kräfte.

Obige Aussagen mit Zahlen versetzt, führen beispielsweise zu folgender Auslegung der Steigung S _ges. S _g es ^— Snorm Sdiff

Sdiff ^— f (F) / n _g es - d F / n _g es— le / (E AN) F / n _g es

Bevorzugterweise reduziert sich bei einem Innengewinde die Anzahl aller Gewinde gänge n _ges des Gewindes um den Faktor 1. D.h., vorzugsweise: n _g es, Innengewinde ^— n _g es ^— 1 Oder nteil, Innengewinde ^— nteil ^— 1 Mit dieser Verbesserung kann eine noch bessere Spannungsverteilung erreicht wer den. Der Einfachheit und Übersichtlichkeit wegen wird nachfolgend von dieser bevor zugten Verbesserung abgesehen.

Wird also eine Nachgiebigkeit des Kerndurchmessers von 2 pm pro Millimeter bei einer Normsteigung S _norm von 1 ,5 mm bei einem M8 Gewinde und einer Ein- schraublänge l _e von 10 mm erwartet, so ist die Steigungsdifferenz S _diff vorzugsweise wie folgt auszulegen:

Nachgiebigkeit d des Kerndurchmessers eines M8 Gewindes (aus Tabelle entnom men) nach Normanzug auf 10 mm Einschraublänge l _e beispielsweise:

2 m/mm * 10 mm = 20 pm Anzahl der Gewindegänge (n _ges ) im Eingriff: 10 mm / 1 ,5 mm = 6,66666

Steigungsdifferenz S _e m: (20 pm / 6,66666) ^* 1 = 3 pm

Um das Einschrauben der Gewindepartner mit verschiedener Steigung zu ermögli chen, ist vorzugsweise zudem der Freiraum x zwischen den Verzahnungen im Innen gewinde und/oder im Außengewinde bzw. der Abstand x zwischen zwei Zahnflanken zweier benachbarter Zähne des Gewindes zu vergrößern.

Der Betrag z, um welchen der Freiraum x bzw. der Abstand x vergrößert wird, sollte dabei im Bereich von z = Sem ^* (n+1 ) liegen.

Optimaler Zahnzwischenraum x bzw. Abstand x zwischen zwei Zahnflanken zweier benachbarter Zähne des Gewindes um etwa 3 pm x 7,66666 = 23 pm größer als der Zahn.

Figur 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht aus Figur 2, wobei nachfolgende Ausführungen auf die Figuren 2 und 3 zutreffen.

So hat das Verbindungselement 1 1 zusätzlich zur veränderten Steigung S _ges (S _ges = S _norm + S _diff ) einen um einen Betrag z veränderten Abstand x zwischen zwei Zahnflan ken zweier benachbarter Zähne des Gewindes 13 entlang des Flankendurchmessers d ₂ .

Hierbei entspricht der Abstand x dem entsprechenden Abstand, der aus der ersten Steigung S _norm resultiert.

Im vorliegenden Beispiel ist der Abstand x zwischen den zwei gegenüberliegenden Zahnflanken zweier benachbarter Zähne entlang des Flankendurchmessers d ₂ um den Betrag z erhöht, wobei der Betrag z dem Produkt aus der zweiten Steigung S _e und der Summe aus den im Betriebszustand eingeschraubten Gewindegängen n _ges des Gewindes bzw. deren Anzahl und 1 entspricht. Formelmäßig bedeutet dies, wie bereits oben angedeutet: Z— Sdiff (riges 4 ^" 1 )

Dadurch ist das Einschrauben des Gewinde aufweisenden Verbindungteils 12 in ein Gegengewinde 3 bzw. in ein Gegengewinde aufweisenden Verbindungteils 2 leicht durchführbar. Auch kann bei dieser Ausgestaltung gewährleistet werden, dass die am weitesten vom Gewindebeginn entfernten Gewindegänge Kräfte übertragen und nicht die am Anfang des Gewindes 12 befindlichen Gewindegänge, wie bei einem Norm gewinde üblich.

Mit anderen Worten ausgedrückt, wird jeder Abstand x zwischen zwei gegenüberlie genden Zahnflanken zweier benachbarter Zähne entlang des Flankendurchmessers d ₂ um den Betrag z erhöht, wodurch der Freiraum x bzw. der Abstand x zwischen den Zähnen bzw. Gewindezähnen vergrößert wird.

Von einer anderen Seite beleuchtet, ist die Breite y jedes Zahns des Gewindes 13 bzw. der Abstand y zwischen zwei Zahnflanken eines Gewindezahns des Gewindes 13 entlang des Flankendurchmessers d ₂ um einen Betrag z verändert. Dabei entspricht der Abstand y dem entsprechenden Abstand, der aus der ersten Steigung S _norm resultiert.

Genau genommen ist der Abstand y zwischen zwei Zahnflanken eines Gewindezahns des Gewindes 13 entlang des Flankendurchmessers d ₂ um einen Betrag z vermin dert, der dem Produkt aus der zweiten Steigung S _diff und der Summe aus den im Be- triebszustand eingeschraubten Gewindegängen n _ges , n _te ii des Gewindes bzw. deren Anzahl und 1 entspricht.

Im Ergebnis ist der Abstand y formelmäßig ausgedrückt: y ^— Sdiff (riges Ί 1 )

Unabhängig davon, ob nun der Abstand x oder der Abstand y betrachtet wird, die Zahnflankenwinkel des Gewindes 13 bleiben unverändert und entsprechen dem Zahnflankenwinkel der ersten Steigung S _norm . Des Weiteren umfasst die zweite Steigung S _ditf eine elastische und/oder plastische Dehnverlängerung bzw. Stauchung f _z der Zahnflanken des im Betriebszustand einge schraubten Gewindeteils 13, auf welchen die im Betriebszustand einwirkende Kraft F wirkt. Somit weist der eingeschraubte Gewindeteil 13 in Vergleich zum unbelasteten Zustand eine veränderte Länge, insbesondere eine vergrößerte Länge bei einer Zug belastung. Anders ausgedrückt, längt sich der Gewinde aufweisende Verbindungsteil des Verbindungselements auch aufgrund der Verformung der Gewindezähne bzw. deren Zahnflanken; bzw. längt sich der Verbindungsteil nicht aufgrund der Dehnver längerung der Zahnflanken, denn die Zahnflanken kompensieren durch Verformung die Verlängerung.

Hierbei entspricht die zweite Steigung S _dit r einem Quotienten, der einen Dividenden und einen Divisor aufweist

Der Dividend umfasst die elastische und/oder plastische Dehnverlängerung bzw. Stauchung f _z der Zahnflanken des im Betriebszustand eingeschraubten Gewindeteils bei einer einwirkenden Kraft F auf das Verbindungsteil 12.

Der Divisor weist alle Gewindegänge n _ges des Gewindes 13 auf, bei denen es sich um die Anzahl der im Betriebszustand eingeschraubten Gewindegänge handelt.

Formelmäßig ausgedrückt, bedeutet dies vorzugsweise:

Sdiff ^— fz (F) / n _g es

Bei einer Schraubverbindung, wie in Figur 1 dargestellt, verformen sich im Betriebs zustand beide Partner; nämlich das erste Verbindungselement 1 und das zweite Ver bindungselement 1 1 , das mit dem ersten Verbindungselement 1 verschraubt ist.

Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn die zweite Steigung (Sdiff) aus der Summe der Dehnverlängerung festes _Ve r _bi n _du ngse _le ment des ersten Verbindungselements 1 bzw. dessen Verbindungsteil 2 und der Dehnverlängerung fzweites _Ve r _bi n _du ngse _le ment des zweiten Verbindungselements 1 1 bzw. dessen Verbindungsteil 12 gebildet wird. Formelmäßig bedeutet dies:

Sdiff ^— ferstes Verbindungselement fzweites Verbindungselement

Im Lichte der Ausführungen betreffend das Verbindungselement 1 1 oben, welche hier für das erste Verbindungselement 1 anwendbar sind, können auch folgende Formeln und die damit unter dem ersten Aspekt getroffenen Ausführungen verwendet werden.

Sdiff ^— f (F) / n _ges oder Sdiff ^— f (F) / nteii f = d * F d = l _e / (E*A ₃ ) für ein Außengewinde oder d = l _e / (E*A _N ) für ein Innengewinde

Für eine Schraubverbindung mit einem Innen- und einem Außengewinde ergibt sich die zweite Steigung (Sdiff) vorzugsweise wie folgt:

Sdiff = [ le / (E*A ₃ ) * F + l _e / (E*AN) * F ] / n _ges

Da das erste und zweite Verbindungselement 1 , 1 1 über dieselbe Länge l _e miteinan der verschraubt sind und somit dieselbe Anzahl von Gewindegängen miteinander in Eingriff sind, ist also n _ges gleich nteii bzw. n _ge s = nteii. Günstigerweise ist die zweite Steigung S _diff mit einem Faktor P im Bereich zwischen 100% und 550% bzw. zwischen 1 und 5,5 veränderbar, wie oben dargestellt. For melmäßig ausgedrückt, bedeutet dies:

S _diff * P; wobei P zwischen 1 (100%) und 5,5 (550%) veränderbar ist.

Zusammengefasst setzt sich also günstigerweise die Steigung S _ges des Gewindes zusammen aus der ersten Steigung Snorm und der zweiten Steigung S _diff mit dem Fak tor P. Formelmäßig ausgedrückt, bedeutet dies vorzugsweise:

Sges ^— Snorm + P S diff Ferner umfasst die zweite Steigung S _ditt eine elastische und/oder plastische Dehnver längerung bzw. Stauchung f _z der Zahnflanken des im Betriebszustand eingeschraub ten Gewindeteils 3, 13, auf welchen die im Betriebszustand einwirkende Kraft F wirkt, sodass der eingeschraubte Gewindeteil in Vergleich zum unbelasteten Zustand eine veränderte Länge, insbesondere eine vergrößerte oder verkürzte Länge, aufweist.

Anders ausgedrückt, längt sich der Gewinde 3, 13 aufweisende Verbindungsteil 2, 12 des Verbindungselements 1 , 11 auch aufgrund der Verformung der Gewindezähne bzw. deren Zahnflanken.

Sind nun das erste und zweite Gewinde 3, 13, wie in Figuren 1 und 2 im Eingriff, ver- formen sich beide Gewinde sowie deren Zahnflanken im Betriebszustand und somit unter Einwirkung einer Montagevorspannkraft und einer Betriebskraft.

Durch die Dehnverlängerung der Gewinde aufweisenden Verbindungsteile 2, 12 bzw. Stauchung der Zahnflanken, bei z. B. Zugbelastung auf die Verbindungselemente 1 , 11 , verlängern sich konsequenterweise die Verbindungsteile 2, 12 der beiden Gewin- de 3, 13.

D.h., die zweite Steigung S _e m verändert sich um die Summe aus der Stauchung bzw. Dehnverlängerung fz _, erstes Verbindungselement des ersten Gewindes und der Stauchung bzw. Dehnverlängerung fz _, zweites Gewinde des zweiten Gewindes.

Formelmäßig ausgedrückt bedeutet dies vorzugsweise: Sdiff — [ le / (E A3) F + le / (E AN) F ] / nges Ί fz, erstes Verbindungselement

Ί fz, zweites Verbindungselement

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Erfindung auch ein Verfahren um fasst, nämlich ein Verfahren zur Herstellung des Gewindes 13 des Verbindungsteils 12 des Verbindungselements 11. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte: - Bestimmen einer einwirkenden Kraft F auf das Verbindungselement 1 1 zur Verbindung von Bauteilen in einem Betriebszustand,

- Auswahlen eines Gewindes 13 mit einem Nenndurchmesser d entsprechend der einwirkenden Kraft F,

- Festlegen der Steigung S _ges des Gewindes 13, wobei sich die Steigung S _ges des Gewindes 3, 13 zusammensetzt aus einer ersten Steigung S _norm und einer zweiten Steigung Sem.

Hierbei ist die erste Steigung eine Normsteigung S _norm , insbesondere entsprechend dem Nenndurchmesser d, und die zweite Steigung S _e m eine elastische und/oder plas tische Dehnverlängerung f, f _z des Gewinde aufweisenden Verbindungsteils 12, die in dem vorbestimmten Betriebszustand des Verbindungselements 1 1 auftritt.

Abschließend wird das Gewinde 13 gefertigt.

Die Fertigung ist mittels eines spanlosen Verfahrens, insbesondere eines Kaltfließ pressverfahren oder eines Warm pressverfahrens, bevorzugterweise Schmieden auf einer Schmiedepresse, möglich.

Auch ist es möglich, dass das Fertigen des Gewindes 13 ein spanendes Verfahren, insbesondere ein Schraubdrehen, Schraubfräsen, Schraubschleifen oder Gewinde wirbeln umfasst.

Um zu veranschaulichen, was die erfindungsgemäße Veränderung des Gewindes 13 bewirkt, zeigt:

- Figur 4 ein Diagramm einer FEM-Analyse einer Schraube in einem erfindungs gemäß verändertem Innengewinde, wie zuvor beschrieben;

Figur 5 eine vergrößerte Ansicht aus Figur 4;

Figur 6 eine Ansicht ähnlich Figur 5, jedoch für eine Schraube in einem Norm- Innengewinde; Figur 7 eine Schnittansicht, ähnlich Figur 1 ;

- Figur 8 ein Diagramm für den Dehnungsverlauf entlang der Gewindegänge; und

- Figur 9 ein Diagramm für den Spannungsverlauf entlang der Gewindegänge.

Aus Figur 5 geht hervor, dass das Außengewinde der Schraube 3 aufgrund des ver änderten Innengewindes (nicht dargestellt) gleichmäßig entlang der Länge der Schraube mit Spannungen belastet ist.

Hierbei veranschaulichen die Pfeile unterhalb der Schraube die auftretende Span nung am entsprechenden Ort.

Die Pfeile oberhalb der Schraube hingegen veranschaulichen die Kontaktspannung bzw. die Flächenpressung zwischen den Gewindezähnen des Innengewindes (nicht dargestellt) und des Außengewindes der Schraube.

Im Vergleich hierzu zeigt Figur 6 die Belastungen an einem Außengewinde einer Schraube, die in einem Innengewinde nach Norm eingeschraubt ist.

Hier wird sofort anhand der Pfeile unterhalb der Schraube ersichtlich, dass die auftre tenden Belastungen bzw. Spannungen in den ersten Gewindegängen am größten sind und danach deutlich abnehmen.

Die Pfeile oberhalb der Schraube wiederum veranschaulichen die Kontaktspannung bzw. die Flächenpressung zwischen den Gewindezähnen des Innengewindes (nicht dargestellt) und des Außengewindes der Schraube.

Vorgenannte Spannungen bzw. Belastungen aus Figur 6 führen zum Abreißen der Schrauben an den ersten Gewindegängen.

Im Gegensatz dazu wird, wie erwähnt, die Schraube nach Figur 5 deutlich gleichmä ßiger von der Tiefe beginnend bzw. an den weitesten vom Gewindebeginn entfernten Gewindegänge beginnend und über die Länge l _e des im Betriebszustand einge- schraubten Gewindeteils, mit welchem das Verbindungsteil in dem Innengewinde eingeschraubt ist, beansprucht bzw. belastet.

Denn während bei der Schraube nach Figur 6 die vordersten am Gewindebeginn (links in Figuren 4 bis 6) befindlichen Gewindegänge mit der größten Kontaktspan nung zum Innengewinde (nicht dargestellt) belastet werden, verhält es sich bei dem erfindungsgemäßen Verbindungselement anders, wie Figur 5 zeigt.

Hier werden die am weitesten vom Gewindebeginn entfernten Gewindegänge (rechts in Figuren 4 bis 6) mit der größten Kontaktspannung zum Innengewinde (nicht darge stellt) beansprucht, wodurch eine Verteilung der auftretenden Spannungen auf meh rere Gewindegänge einer Schraubverbindung von der Tiefe beginnend bzw. an den weitesten vom Gewindebeginn entfernten Gewindegänge beginnend stattfindet. Die vorderen Gewindegänge sind hier nur mit der Zugspannung aber nicht mit der Kon taktspannung bzw. Flächenpressung der jeweiligen Zahnflanke belastet.

Figuren 7 bis 9 zeigen vorgenannte Aussagen nochmals anschaulich als Diagramm.

Während Figur 7 nochmals die Schraubverbindung aus Figur 1 mit dem ersten und zehnten Gewindegang des Außengewindes des Verbindungselements 11 zeigt, zei gen die Figuren 8 und 9 die Dehnungen und Spannungen in den Gewindegängen der Schraube.

Es wird nochmals hervorgehoben, dass die Schraube bzw. deren Gewinde eine un veränderte Steigung bzw. eine Normsteigung aufweist.

Flingegen ist das Innengewinde des Verbindungselements 11 erfindungsgemäß ver ändert.

Da ja die Schraube im Innengewinde eingeschraubt ist, treffen die nachfolgenden Aussagen betreffend das Außengewinde der Schraube bzw. betreffend die Schraube analog auf das Innengewinde zu, das sich identisch zur Schraube verformt, da diese im Eingriff miteinander sind. So ist in Figur 8 für jeden einzelnen Gewindegang und für zwei unterschiedliche Be lastungen (60 kN und 80 kN) die elastische und/oder plastische Dehnung der

Schraube, die nach einer Norm gefertigt wurde und in einem nach der vorliegenden Erfindung veränderten Innengewinde eingeschraubt ist, dargestellt. Aus Figur 8 geht hervor, dass die Version V1 , bei welcher es sich um eine Norm schraube in einem veränderten Innengewinde handelt, entlang der Gewindegänge gleichmäßiger dehnt als eine Normschraube in einem genormten Innengewinde (V2).

In Figur 9 ist für jeden einzelnen Gewindegang und für zwei unterschiedliche Belas tungen (60 kN und 80 kN) die Spannung der Schraube, die nach einer Norm gefertigt wurde und in einem nach der vorliegenden Erfindung veränderten Innengewinde ein geschraubt ist, dargestellt.

So zeigt Figur 9, dass die Version V2, bei welcher es sich um eine Normschraube in einem genormten Innengewinde handelt, entlang der Gewindegänge ungleichmäßig belastet ist. Flingegen ist die Normschraube in dem veränderten Innengewinde ent- lang der Gewindegänge gleichmäßiger mit Spannungen belastet (V1 ).

Bezuqszeichenliste

1 Verbindungselement

2 Verbindungsteil

3 Gewinde d Nachgiebigkeit

E E-Modul

11 Verbindungselement

12 Verbindungsteil x Abstand zwischen zwei Zahn

13 Gewinde flanken zweier benachbarter

14 Zwischenteil Zähne des Gewindes entlang des Flankendurchmessers d Nenndurchmesser y Abstand zwischen zwei Zahn d ₂ Flankendurchmesser flanken eines Gewindezahns

A ₃ Kernquerschnitt des Gewindes entlang des Flan

AN Nennquerschnitt kendurchmessers

z Betrag, um welchen der Abstand

Sges Steigung x oder y verändert ist

S _norm erste Steigung l _e Einschraublänge bzw. Länge

S _diff zweite Steigung des im Betriebszustand einge schraubten Gewindeteils, mit n _ges Gewindegänge welchem das Verbindungsteil in n _teii Gewindegänge einem Gegengewinde einge schraubt ist

f, f _z Dehnverlängerung

F Kraft

F Montagevorspannkraft

F _B Betriebskraft

P Faktor