Die Erfindung betrifft ein Gewinde für eine Schraubver¬ bindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für derartige Gewinde-Schraubverbindungen ist beispiels¬ weise das sogenannte metrische ISO-Normgewinde bekannt, das weite Verbreitung gefunden hat. Weiterhin ist eine Gewinde-Schraubverbindung aus der US 5, 282,707 bekannt.

Bei den bekannten Gewinden ergibt sich bei Verwendung von Materialien unterschiedlicher Festigkeit für das Bolzen¬ gewinde und das Muttergewinde das Problem, dass ein zu starkes Anziehen der Gewinde-Schraubverbindung zu einer Beschädigung desjenigen Gewindeteils führt, das aus dem Material mit der geringeren Festigkeit hergestellt ist. Aus diesem Grunde ist es üblich, in technischen Beschrei¬ bungen sogenannte höchstzulässige Anzugsmomente für die Gewinde-Schraubverbindung vorzusehen, um die erwähnte Be¬ schädigung zu vermeiden. In manchen Fällen, z. B. beim Aufschrauben von Wechselkartuschen, etwa für Lufttrockner in Druckluft-Bremsanlagen für Nutzfahrzeuge oder auch für Ölfilter, ist es jedoch üblich, die Gewinde-Schraubver¬ bindung von Hand festzuziehen, d. h. keinen voreinstell¬ baren Drehmomentschlüssel dafür zu verwenden. Generell

ist es jedoch auch bei allen anderen Anwendungen von Ge¬ winde-Schraubverbindungen wünschenswert, eine versehent¬ liche Beschädigung, etwa durch falsche Einstellung eines Drehmomentschlussels oder versehentliche NichtVerwendung des Drehmomentschlussels, zu vermeiden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ge¬ winde für eine Schraubverbindung anzugeben, welche be¬ reits durch ihre Konstruktion die Gefahr der zuvor ge¬ nannten Beschädigungen erheblich verringert.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 an¬ gegebene Erfindung gelost. Weiterbildungen und vorteil¬ hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran- spruchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Gewinde-Schraub¬ verbindung ohne besondere Hilfsmittel wie etwa einem Drehmomentschlussel und ohne besondere Vorkehrungen wie etwa technischen Warnhinweisen angezogen und gelost wer¬ den kann. Insbesondere bei der Verwendung der Erfindung in Wechselkartuschen-Systemen können die Wechselkar¬ tuschen von Hand festgeschraubt werden, ohne dass eine Beschädigung des Gewindes zu befurchten ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung, insbesondere bei der Verwendung für Lufttrockner und Luftversorgungsanlagen in Nutzfahrzeugen, besteht darin, dass bei derartigen Anla¬ gen der Lufttrockner einer zyklisch wechselnden Druckbe¬ aufschlagung, z. B. beim Umschalten von der Kompressions-

phase in die Regenerationsphase, ausgesetzt ist, was je¬ weils zu einer entsprechenden Beanspruchung des Gewindes führt. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Gewinde- Schraubverbindung kann auch in solchen Fällen zyklisch wechselnder, insbesondere zyklisch schwellender, Bean¬ spruchung eine hohe Dauerfestigkeit der Gewinde-Schraub¬ verbindung erzielt werden.

Ein weiterer Vorteil bei einer Anwendung der Erfindung in Lufttrocknern für Druckluftanlagen in Lastkraftwagen be¬ steht darin, dass bisher übliche Stahl-Einsätze in z.B. aus Aluminium gefertigten Aufnahmevorrichtungen für der¬ artige Lufttrockner-Kartuschen, z. B. in einer Luftver¬ sorgungsanlage, entfallen können. Hierdurch kann die Luftversorgungsanlage einfacher und kostengünstiger her¬ gestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Gewindeform asymmetrisch ausgeführt sein, wobei das Bolzengewinde einen größeren, massiven Querschnitt aufweist. Das Muttergewinde hat dabei einen vergleichs¬ weise schlanken und aufgrund der Formgebung relativ elastischen Querschnitt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung durch die Verwendung einer geometrisch stärkeren Aus¬ führung der Querschnittsfläche des mit der geringeren Festigkeit ausgeführten Gewindeteils (Bolzen, Mutter) kann auf einfache Weise eine erhöhte Festigkeit und Sicherheit gegen Beschädigungen erreicht werden.

Unter Nennung weiterer Vorteile wird die Erfindung nach¬ folgend unter Verwendung von Zeichnungen anhand von Aus¬ fuhrungsbeispielen naher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Lufttrockner-Kartusche sowie eine Luft¬ versorgungsanlage in einem Fahrzeug und

Fig. 2 eine Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Gewindes als Bolzengewinde und

Fig. 3 eine Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Gewindes als Muttergewinde und

Fig. 4 das erwähnte Bolzengewinde mit dazugehörigem Muttergewinde und

Fig. 5 eine weitere Ausfuhrungsform des erfindungs- gemaßen Gewindes als Muttergewinde.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Teile verwendet.

In der Fig. 1 ist eine auf ein Gerat (8) aufgeschraubte Wechselkartusche (1) dargestellt. Die Wechselkartusche (1) ist im Ausfuhrungsbeispiel als Lufttrockner-Kartusche ausgebildet, das Gerat (8) , das auch als Aufnahmevorrich¬ tung für die Lufttrockner-Kartusche dient, ist z. B. als

Luftversorgungsanlage für die Druckluftanlage eines Last¬ kraftwagens ausgebildet. Von dem Gerät (8) sind lediglich beispielhaft verschiedene Luftanschlüsse (5, 6, 7) in der Fig. 1 dargestellt, die unter anderem für eine Zufuhr und Abfuhr von Luft zu der Wechselkartusche (1) vorgesehen sind. Die Wechselkartusche (1) weist in ihrem Inneren un¬ ter anderem eine Trockenmittel-Füllung (4) auf, die zur Aufnahme von Feuchtigkeit aus der durch die Wechselkar¬ tusche (1) durchgeleiteten Luft dient.

Zur Befestigung auf dem Gerät (8) weist die Wechselkar¬ tusche (1) ein mit einem Muttergewinde (30) versehenes Teil (3) auf, das zum Aufschrauben in ein an dem Gerät (8) vorgesehenes, ein Bolzengewinde (20, 22) aufweisendes Teil (2) vorgesehen ist. Die das Muttergewinde (30) und das Bolzengewinde (20, 22) aufweisenden Teile (2, 3) sind Bestandteile der im folgenden anhand der Fig. 2 bis 5 noch näher erläuterten Gewinde-Schraubverbindung. Hierbei weisen das erste und das zweite Teil (2, 3) zumindest im Bereich der Gewindegänge unterschiedliche Festigkeiten sowie unterschiedliche Elastizitätsmoduln (Ei, E ₂ ) auf. Die strichpunktierte Linie (9) stellt die Längsachse des Bolzengewindes (20, 22) dar.

In der Fig. 2 ist eine Ausführungsform des erfindungsge¬ mäßen Gewindes als Bolzengewinde (20) ausschnittsweise dargestellt. Das Bolzengewinde (20) weist Gewindegänge (10) mit einer jeweiligen Querschnittsfläche (Qi) auf. Zwischen jeweils zwei Gewindegängen (10) befindet sich

eine Lücke (23) mit einer jeweiligen Querschnittsflache (Ch) . Das Gewinde weist eine Gewindesteigung (P) auf.

In der Fig. 3 ist eine Ausfuhrungsform des erfindungsge- maßen Gewindes als Muttergewinde (30) ausschnittsweise dargestellt. Das Muttergewinde (30) weist Gewindegange

(11) mit einer jeweiligen Querschnittsflache (Q3) auf. Zwischen jeweils zwei Gewindegangen (11) befindet sich eine Lücke (34) mit einer jeweiligen Querschnittsflache

(Q4) . Das Gewinde weist ebenfalls die Gewindesteigung (P) auf.

Die Querschnittsflachen (Qi, Q2) der jeweiligen Gewinde¬ gange (10, 11) sind in der Darstellung der Fig. 2 und 3 durch die Außenkonturen der Gewinde (20, 30) sowie durch gestrichelte Linien (21, 33) begrenzt. Die Querschnitts¬ flachen (Q ₃ , Q ₄ ) der Lucken (23, 34) sind durch die Au¬ ßenkonturen der Gewinde (20, 30) sowie durch gestrichelte Linien (31, 32) begrenzt.

In der Fig. 4 sind das Bolzengewinde (20) gemäß Fig. 2 und das Muttergewinde (30) gemäß Fig. 3 gemeinsam darge¬ stellt. Nachfolgend wird daher auf die Fig. 2 bis 4 Bezug genommen.

Im Ausfuhrungsbeispiel ist das Bolzengewinde (20) aus dem Material mit der geringeren Festigkeit, z. B. Aluminium, gefertigt als das Muttergewinde (30), das z. B. aus Stahl gefertigt sein kann. Wie insbesondere in den Fig. 2 und 3 erkennbar ist, ist die Querschnittsflache (Qi, Q ₃ ) der

Gewindegange (10, 11) aus dem Material mit der geringeren Festigkeit großer ist als die Querschnittsflache (Q2, Q4) einer Lücke (23, 24) zwischen den Gewindegangen (10, 11) .

Das Verhältnis der Querschnittsflache (Qi, Q3) zu der Querschnittsflache (Q ₂ / Q4) legt der Fachmann nach dem jeweiligen Bedarf fest. Gemäß einer vorteilhaften Weiter¬ bildung der Erfindung wird das Verhältnis der Quer¬ schnittsflache (Qi) der Gewindegange (10) des Bolzenge¬ windes (20) zu der Querschnittsflache (Q2) einer Lücke (23) zwischen den Gewindegangen (10) des Bolzengewindes (20) zumindest naherungsweise entsprechend dem Kehrwert des Verhältnisses des Elastizitätsmoduls (Ei) der Gewin¬ degange (10) des Bolzengewindes (20) zu dem Elastizitäts¬ modul (E ₂ ) der Gewindegange (11) des Muttergewindes (30) festgelegt, wie durch die nachfolgende Beziehung [1] wie¬ dergegeben:

[1]

Q 2 ₂ , E

Wie der Fachmann erkennt, sind die Querschnittsflachen (Qi? Q2/ Q3f Q4) der Gewindegange bzw. der Lucken nur eine der wesentlichen Einflussgroßen für die Festigkeit eines Gewindes. Weitere Einflussgroßen sind beispielsweise Wi¬ derstandsmomente, Scherfestigkeit, Zugfestigkeit sowie die Formgebung der Gewindegange, insbesondere die Radien.

Die Gewindegange (11) des Muttergewindes (30) weisen je¬ weils eine Flanke (12) auf, die einer jeweiligen Flanke

(14) der Gewindegange (10) des Bolzengewindes (20) zuge¬ ordnet ist. Jeweils eine der Flanke (12) gegenüberlie¬ gende Flanke (13) der Gewindegange (11) des Muttergewin¬ des (30) ist einer jeweiligen Flanke (15) der Gewinde¬ gange (10) des Bolzengewindes (20) zugeordnet. Beim An¬ ziehen der Gewinde-Schraubverbindung kommt die Flanke (12) mit der Flanke (14) an einer Stelle (16) zur Anlage. In diesem Zustand der angezogenen Gewinde-Schraubverbin¬ dung, wie in der Fig. 4 und 5 dargestellt, entspricht die Langsachse (9) des Bolzengewindes (20) im wesentlichen der Langsachse des Muttergewindes (30) , so dass zur Ver¬ einfachung in diesem Zusammenhang nachfolgend immer nur auf eine Langsachse (9) Bezug genommen wird.

Gegenüber der Orthogonalen zur Langsachse (9) weist die Flanke (12) einen Winkel (ω) auf, die Flanke (13) weist einen Winkel (γ) auf, die Flanke (14) weist einen Winkel (ß) auf und die Flanke (15) weist einen Winkel (α) auf. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Flanken (12, 13) ungleiche Winkel (ω, γ) auf, d. h. es gilt die Beziehung

ω ≠ γ [2]

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dabei der Winkel (ω) betragsmaßig großer als der Winkel (γ) , d. h. es gilt die Beziehung

N > IvI [3]

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Flanken (14, 15) ungleiche Winkel (α, ß) auf, d. h. es gilt die Beziehung

α ≠ ß [4]

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dabei der Winkel (ß) betragsmaßig großer als der Winkel (α) , d. h. es gilt die Beziehung

Ißl > |α| [5]

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Flanke (12) und der Flanke (14) beim Anzie¬ hen der Gewinde-Schraubverbindung eine Linienberuhrung entlang der Gewindegange an der Stelle (16) vorgesehen. Die Linienberuhrung hat, verglichen mit der flachigen Be¬ rührung bei metrischen ISO-Normgewinden, den Vorteil, dass leichte Formfehler bei der Herstellung des Gewindes bzw. unvermeidbare Toleranzen durch lokale plastische Verformungen des aus dem Material mit der geringeren Fes¬ tigkeit bestehenden Bolzengewindes (20) im Bereich der Stelle (16) kompensiert werden können und hierdurch die Belastungen besser auf alle Gewindegange verteilt werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Winkel (ß) betragsmäßig größer als der Winkel (ω) , d. h. es gilt die Beziehung

Ißl > N [6]

Dies hat den Vorteil, dass die Berührung zwischen den Flanken (12, 14) an der Stelle (16) relativ weit außen an dem Gewindegang (11) des Muttergewindes (30) stattfindet. Infolge des hierdurch resultierenden Hebelarms ist die Elastizität des Gewindegangs (11) an dieser Stelle (16) groß gegenüber der Elastizität des Gewindegangs (10) an dieser Stelle (16) . Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass leichte Formfehler bei der Herstellung des Gewindes bzw. unvermeidbare Toleranzen durch die Elastizität des Muttergewindes (30) ausgeglichen werden können und somit durch solche Formfehler bzw. Toleranzen hervorgerufene erhöhte Belastungen der Gewindegänge besser auf sämtliche Gewindegänge (11) verteilt werden können als bei bekann¬ ten Gewinde-Schraubverbindungen. Eine im Vergleich zu dem Gewindegang (10) schlanke Ausbildung des Gewindegangs (11) bewirkt eine weitere Verbesserung der Elastizität des Muttergewindes (30) und unterstützt somit den erwähnten Ausgleich der Belastungen auf sämtliche Gewinde¬ gänge (11) .

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die beim Anziehen der Gewinde-Schraubverbindung miteinander zur Anlage kommenden Flanken (12, 14) größere Winkel (ω, ß) als die gegenüberliegenden Flanken (13,

15), d. h. es gelten sowohl die Beziehung [3] als auch die Beziehung [5] .

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können als Gewindesteigung (P) und Flankendurchmesser auch nicht genormte Werte ausgewählt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Muttergewinde (30) und/oder das Bolzengewinde (20) eine zumindest in Teilbereichen abgerundete Quer¬ schnittskontur mit Krümmungsradien (Ri, R2, R3, R4, R5, Rε) auf. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist in dem Bolzengewinde (2) in einem Übergangsbereich von der Flanke (14) zu einem zu der Längsachse (9) parallelen Be¬ reich eine abgerundete Querschnittskontur mit einem Krüm¬ mungsradius (Ri) vorgesehen. Diese abgerundete Quer¬ schnittskontur mit dem Krümmungsradius (Ri) weist vor¬ teilhaft eine relativ geringe Krümmung auf, d.h. einen relativ großen Krümmungsradius (Ri) , was den Vorteil hat, dass die Kerbwirkung an dieser Stelle relativ gering ist und dementsprechend die Gefahr von Beschädigungen der Ge¬ windegänge (10) , etwa durch Abreißen eines Gewindegangs bei zu starkem Anziehen der Gewinde-Schraubverbindung, erheblich reduziert werden kann. In einem Übergangsbe¬ reich von dem zu der Längsachse (9) parallelen Bereich zu der Flanke (15) weist das Bolzengewinde (2) eine abgerun¬ dete Querschnittskontur mit einem Krümmungsradius (Re) auf.

Der Gewindegang (11) des Muttergewindes (3) weist an den Übergängen der Flanken (12, 13) zueinander bzw. zu paral¬ lel zu der Längsachse (9) verlaufenden Bereichen jeweils abgerundete Querschnittskonturen mit Krϋirarmngsradien (R2, R ₃ , R ₄ , R ₅ ) auf. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Krümmungsradius (Ri) größer als je¬ der der Krümmungsradien (R ₂ , R ₃ , R4, Rs) des Muttergewin¬ des (30) .

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in Axialrichtung der Gewinde-Schraubverbindung zwischen dem Muttergewinde (30) und dem Bolzengewinde (20) ein vorgegebenes axiales Spiel (S _a ) vorgesehen ist, das groß im Vergleich zu metrischen ISO-Normgewinden ist. Ein axi¬ ales Spiel ist bei metrischen ISO-Normgewinden an sich nicht vorgesehen, ergibt sich jedoch in der Praxis in¬ folge von Fertigungstoleranzen bei der Herstellung von Gewinden. Durch das vorgegebene axiale Spiel (S _a ) gemäß der vorteilhaften Weiterbildung kann ein Festdrehen bzw. ein Festfressen der Gewinde-Schraubverbindung vermieden werden.

In radialer Richtung weist die Gewinde-Schraubverbindung gemäß Fig. 4 ein Spiel (Sn, S _r 2) auf.

In der Fig. 5 ist eine Anwendung des anhand der Fig. 3 und 4 bereits erläuterten Muttergewindes (30) an einem Gerät (8) vorgesehen, das als Bolzengewinde zur Aufnahme des Muttergewindes (30) ein herkömmliches metrisches ISO- Normgewinde (22) aufweist. Wie in der Fig. 5 erkennbar

ist, hat die Ausgestaltung des Muttergewindes (30) gemäß der Fig. 3 und 4 den weiteren Vorteil, kompatibel zu met¬ rischen ISO-Normgewinden als Bolzengewinde zu sein. Bei einer Anwendung der Erfindung bei einer Wechselkartusche (1) ergibt sich der Vorteil, dass eine mit dem Mutterge¬ winde (30) gemäß der Erfindung ausgestattete Wechselkar¬ tusche (1) sowohl in ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Bolzengewinde (20) als auch in ein herkömmliches metri¬ sches ISO-Norm-Bolzengewinde eingeschraubt werden kann.

Das als metrisches ISO-Normgewinde ausgebildete Bolzen¬ gewinde (22) weist insbesondere symmetrische Flanken (14, 15) der Gewindegänge (10) aus, d. h. der Winkel (δ) der Flanke (14) zur Orthogonalen zur Längsachse (9) ent¬ spricht dem Winkel (λ) der gegenüberliegenden Flanke (15) zur Orthogonalen zur Längsachse (9) . Zwischen den Flanken (14, 15) weist das metrische ISO-Normgewinde eine abge¬ rundete Querschnittskontur (R ₇ ) auf.

Wie aus der Fig. 5 zudem erkennbar ist, bleibt auch ein Großteil der zuvor genannten Vorteile der Erfindung in Verbindung mit dem metrischen ISO-Normgewinde als Bolzen¬ gewinde (22) erhalten. So ist in diesem Fall wiederum die zuvor erläuterte Linienberϋhrung an der Stelle (16) zwi¬ schen der Flanke (12) und der Flanke (14) gewährleistet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können folgende Werte gewählt werden:

Q1/Q2 > 1,2

Gewindesteigung (P) im Bereich von 1,0 mm bis 3,0 mm

γ im Bereich von 0 Grad bis 10 Grad ω im Bereich von 20 Grad bis 29 Grad α im Bereich von 0 Grad bis 10 Grad ß im Bereich von 21 Grad bis 35 Grad

(Gradangaben jeweils bezogen auf 360 Grad-Teilung)

Ri/P im Bereich von 0,1 bis 0,3

R ₂ /P im Bereich von 0,07 bis 0,27

R ₃ /P im Bereich von 0,07 bis 0,17

R ₄ /P im Bereich von 0,07 bis 0,2

R ₅ /P im Bereich von 0,07 bis 0,2

R ₆ /P im Bereich von 0,03 bis 0,2

Sa/P im Bereich von 0,01 bis 0,07

Sri/P im Bereich von 0,03 bis 0,1

S _r2 /P im Bereich von 0,03 bis 0,17

S _r3 /P im Bereich von 0,03 bis 0,1

Sr4/P im Bereich von 0,03 bis 0,17

(Werte normiert auf die Gewindesteigung (P) )