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Title:
ASSEMBLY UNIT CONSISTING OF A COMPONENT AND AT LEAST ONE THREAD MOULDING SCREW
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/081777
Kind Code:
A1
Abstract:
An assembly unit (1) consisting of a component (2) and at least one thread moulding screw (3). The component (2) is provided with a through hole (17) for each screw (3). Each screw (3) has a head (4) which is used for actuating purposes and which has a bearing surface (6) oriented towards the component (2), in addition to a shank (5) which is partially provided with a thread (10).The diameter of the through hole (17) in the component (2) is larger than the diameter of the core (12) and smaller than the outer diameter (13) of the thread (10) on the shank (5) of the screw (3). The screw (3) has an annular groove (8) which forms an undercut in the region of the shank (5) connected to the bearing surface (6). The diameter thereof is smaller than the diameter (12) of the thread (10) and the active axial length thereof (9) is greater than the axial length (24) of the through hole (17) in the component (2). .

Inventors:
HARTMANN GUNTHER (DE)
SOMMER WOLFGANG (DE)
WAGNER FRANK (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/004438
Publication Date:
November 01, 2001
Filing Date:
April 19, 2001
Export Citation:
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Assignee:
KELLERMANN FA RUDOLF (DE)
HARTMANN GUNTHER (DE)
SOMMER WOLFGANG (DE)
WAGNER FRANK (DE)
International Classes:
F16B41/00; F16B5/02; F16B25/00; (IPC1-7): F16B41/00
Domestic Patent References:
WO1995021335A11995-08-10
Foreign References:
FR730845A1932-08-24
FR2743122A11997-07-04
GB881155A1961-11-01
DE3208643A11983-09-22
DE8631650U11987-02-19
US4797045A1989-01-10
DE19651838A11997-06-26
DE19546072C21998-04-09
Attorney, Agent or Firm:
Rehberg, Elmar (Nikolausberger Weg 62 Göttingen, DE)
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Claims:
PATENTANSPRUCHE :
1. Montageeinheit (1) aus einem Bauteil (2) und mindestens einer gewindeformenden Schraube (3), wobei das Bauteil (2) fur jede Schraube (3) je ein Durchgangsloch (17) aufweist und jede Schraube (3) einen der Betätigung dienenden Kopf (4) mit einer dem Bauteil (2) zugekehrten Auflagefläche (6) und einen teil weise mit einem Gewinde (10) versehenen Schaft (5) besitzt, da durch gekennzeichnet, dåß das Durchgangsloch (17) im Bauteil (2). einen Durchmesser aufweist, der größer als der Kerndurchmesser' (12) und kleiner als der AuSendurchmesser (13) des Gewindes (10) am Schaft (5) der Schraube (3) ausgebildet ist, da$ die Schraube (3) im Bereich des Schaftes (5) im Anschluß an die Auflageflache (6) eine einen Hinterschnitt bildende Ringnut (8) aufweist, deren Durchmesser kleiner als der Kerndurchmesser (12) des Gewindes (10) und deren wirksame axiale Lange (9) gruger als die axiale Lange (24) des Durchgangslochs (17) im Bauteil (2) ist.
2. Montageeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das das Gewinde (10) an jeder Schraube (3) auf der dem Kopf (4) abgekehrten Seite einen Ansatzbereich (14) aufweist, in welchem der AuBendurchmesser (13) des Gewindes (10) kleiner als der Durchmesser des Durchgangsloches (17) im Bauteil (2) ausgebildet ist.
3. Montageeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (10) an jeder Schraube (3) einen Ansatzbereich (14), einen Furchbereich (15) und einen Glattbereich (16) aufweist, wobei die axiale Lange (27+28) des Ansatzbereichs (14) und des Furchbereichs (15) gleich oder kleiner als die axiale Lange (24) des Durchgangsloches (17) im Bauteil (2) ausgebildet ist.
4. Montageeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (10) an jeder Schraube (3) einen Ansatzbereich (14), einen Furchbereich (15) und einen Glattbereich (16) aufweist, wobei die axiale Lange (27+28) des Ansatzbereichs (14) und des Furchbereichs (15) größer als die axiale Lange (24) des Durch gangsloches (17) im Bauteil (2) ausgebildet ist.
5. Montageeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS der Schaft (5) der Schraube (3) im Bereich des Gewindes (10) einen trilobularen Querschnitt aufweist.
6. Montageeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchgangsloch (17) im Bauteil (2) einen Durchmesser auf. . weist, der groSer als der Flankendurchmesser und kleiner als 90 W des Außendurchmessers (13) des Gewindes (10) am Schaft (5) der Schraube (3) ausgebildet ist.
7. Montageeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS das Bauteil (2) fur einen Zusammenbau mit einem Werkstück (7) eine Anlagefläche (30) aufweist, und daS das Durchgangsloch (17) im Bauteil (2) gegenüber der Anlagefläche (30) axial ruckver setzt angeordnet ist.
8. Montageeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS die Schraube (3) am freien Ende ihres Schaftes (5) einen gewindefreien Zentrieransatz (25) aufweist.
Description:
Montageeinheit aus einem Bauteil und mindestens einer gewinde- formenden Schraube Die Erfindung betrifft eine Montageeinheit aus einem Bauteil und mindestens einer gewindeformenden Schraube, wobei das Bauteil fur jede Schraube je ein Durchgangsloch aufweist und jede Schraube einen der Betätigung dienenden Kopf mit einer dem Bauteil zugekehrten Auflagefläche und einen teilweise mit einem Gewinde versehenen Schaft besitzt. In der Montagetechnik werden in vermehrtem AusmaS Montageeinheiten verlangt, bei denen mehrere Bestandteile in einer vormontierten Einheit bereits zusammengefügt sind. Die Montageeinheit aus einem Bauteil und meist mehreren Schrauben wird dann mit einem Werkstück verbun- den. Ein typisches Beispiel fur diese Technik ist ein Oberteil und ein Unterteil, die miteinander durch eine oder mehrere Schrauben verschraubt werden mussen. Dabei wird aus dem, Oberteil als Bauteil und den meist mehreren Schrauben eine ierte

Montageeinheit geschaffen, an der die Schrauben unverlierbar gehalten sind. Diese Montageeinheit wird dann mit dem Unterteil als Werkstück verschraubt, wobei die Schrauben entweder nach- einander oder gleichzeitig angezogen werden können, insbesondere unter Einsatz eines mehrspindligen automatischen Schraubers.

Typische Einsatzfalle fur solche Montageeinheiten werden im Automobilbau benötigt. Dabei bildet beispielsweise der Zylinder- kopfdeckel oder ein Deckel eines Getriebes das Bauteil, welches mit den Schrauben mit dem Werkstück, also dem Zylinderblock bzw. dem Getriebegehause, verschraubt wird. Durch die Schaffung solcher Montageeinheiten wird ein möglichst hoher Grad der Vorfertigung erreicht. Die Schrauben befinden sich bereits in ausgerichtetem Zustand an dem Bauteil verliersicher vormontiert- Sie sind während des Transportes vor Beschädigung weitgehend geschützt und erlauben die schnelle Verbindung mit dem Werk- stuck.

Eine Montageeinheit der eingangs beschriebenen Art ist aus der PCT-Anmeldung mit der internationalen Veröffentlichungsnummer WO 95/21335 bekannt. Die dortige Montageeinheit weist ein Bau- teil, also beispielsweise einen Gehäusedeckel, sowie mindestens ein Fixierteil in Form einer Schraube auf. Zu jeder Schraube ge- hört jedoch noch ein drittes Teil, nämlich eine als Verliersi- cherung eingesetzte Hülse. Die Hülse besteht aus Metall, insbe- sondere aus Blech. Sie verteuert die Herstellkosten der Montage- einheit. Die Hülse wird in ein entsprechendes Durchgangsloch an dem Bauteil eingepreSt, wozu ein gesonderter Vormontageschritt erforderlich ist. Auch die Schraube weist eine entsprechend komplizierte Formgebung auf. Im Bereich des Schaftes der Schrau- be ist ein Ringflansch mit beiderseits sich anschließenden Ring- rillen vorgesehen, der gesondert zu dem Gewinde am Schaft der Schraube hergestellt werden muS. Die Dimenionierung des Ring- flansches ist auf die Dimensionierung eines Halskragens an der Hülse abgestimmt, so daß auf diese Art und Weise eine Axial- sperre gebildet wird, die aber eine entsprechende axiale Beweg- lichkeit in einem Bewegungsbereich eröffnet, so daS in der vor- montierten Stellung die Schrauben zwar verliersicher, jedoch

nicht fest an dem Bauteil gehalten sind. Es besteht auch die Möglichkeit, auf die Ausbildung eines Ringflansches an der Schraube zu verzichten. In diesem Falle mussen besondere Ele- mente an der Hülse ausgebildet werden, die in Verbindung mit der Schraube eine Axialsperre ergeben. Damit wird die Hülse wieder komplizierter und aufwendiger in ihrer Formgebung. In diesem Falle kann das Gewinde der Schraube einen Bestandteil der Axial- sperre ubernehmen. Zwischen dem Durchmesser des Durchgangsloches im Bauteil und dem Durchmesser des Schaftes der Schraube besteht eine Relation nur insofern, als die Schraube mitsamt der Hülse durch dieses Durchgangsloch hindurchtreten bzw. in dieses Durch- gangsloch eingesetzt werden muß. Dennoch findet eine genaue axiale Ausrichtung der Schraube an dem Bauteil nicht statt, well die Schraube begrenzt beweglich gehalten ist. Dies kann fur den Einschraubvorgang der Schraube im Werkstück einen Vorteil bedeu- ten, wenn sichergestellt ist, daS die Schraube zentrierend den Eingang in das Gewinde im Werkstück findet. Durch die Möglich- keit der Achsverkippung der Schrauben gegeneinander ist jedoch das Eintreten der freien Schaftenden in die Gewinde im Werkstück nur bedingt zu erreichen. Diesen Nachteilen kann man dadurch entgegenwirken, daS die Hülse als drittes Bauteil innerhalb der Montageeinheit eine relativ grole axiale Lange aufweist, insbe- sondere erheblich langer ausgebildet ist als die Wandstärke des Bauteils. Durch die Lange der Hulse mug auch die Lange der Schraube vergrößert werden, was nicht nur einen zusätzlichen Kostenaufwand bedeutet, sondern auch in manchen Fallen die Funktion nachteilig beeinfluSt. Der grundsätzliche Einsatz solcher Hülsen, also bei Montageeinheiten aus mindestens drei einzelnen Elementen, ist insofern nachteilig, als die Hulse beim Uberschrauben der Schraube in das Werkstück mitverspannt wird.

Wenn dann noch Hülsen aus vergleichsweise dunnem deformierbaren Blech eingesetzt werden, so besteht die Gefahr unterschiedlicher Verformungen der Hülsen beim Anziehen der Schrauben, so daS die Aufbringung einer reproduzierbaren Vorspannkraft nur bedingt möglich ist.

Die DE 196 51 838 Al zeigt ein aus Kunststoff bestehendes Bau-

teil, welches unter Zwischenschaltung einer Dichtung mit einem Werkstück zu verschrauben ist. Auch hier findet eine Hülse Ver- wendung, die das Bauteil durchsetzt und die mit der Dichtung verbunden ist. Auch hier muS die Schraube einen gesondert herzustellenden Ringflansch aufweisen, der mit der Hülse im Sinne einer Axialsperre zusammenwirkt. Auf diese Weise ist die Schraube lose, aber verliersicher an der Hülse gehalten. Die zusätzlich zu dem Bauteil und der Schraube eingesetzte Hülse als drittes Element der Montageeinheit muS sich jedoch nicht unbe- dingt durch das gesamte Durchgangsloch im Bauteil hindurch erstrecken. So zeigt die DE 195 46 072 C2 eine axial verkürzte Hulse mit einem konischen Kragen, der nur teilweise unter Reibklemmung in ein entsprechend teilweise konisch gestaltetes Durchgangsloch im Bauteil eingreift. Die Unverlierbarkeit wird hier durch Reibkrafte erbracht, so daS eine entsprechend hohe Unsicherheit resultiert. Auch dabei gelangt letztendlich die scheibenartig ausgebildete Hülse zwischen die Auflageflache am Kopf der Schraube und der entsprechenden Gegenfläche am Bauteil.

Die Hülse wird also auch hier einklemmt, und es bestehen grundsätzlich ähnliche Nachteile, wie oben beschrieben.

Weiterhin sind vormontierte Montageeinheiten bekannt, die eben- falls aus mindestens drei Elementen aufgebaut sind und bei denen die zuvor beschriebene Hülse durch einen Clip, eine Halteklammer o. dgl. ersetzt ist. Auch hierbei bedeutet das dritte Element einen zusätzlichen Aufwand, der sich zudem oft nicht vorteilhaft auf die Funktion auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vormontierbare bzw. vormontierte Montageeinheit aufzuzeigen, die ohne Verwen- dung eines dritten Elementes in Form einer Hulse, Klammer o. dgl. auskommt und bei der die Schraube bzw. die Schrauben in der vormontierten Stellung unverlierbar und fest an dem Bauteil gehalten sind.

ErfindungsgemäS wird dies bei einer Montageeinheit der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daS das Durchgangsloch im

Bauteil einen Durchmesser aufweist, der größer als der Kern- durchmesser und kleiner als der Außendurchmesser des Gewindes am Schaft der Schraube ausgebildet ist, daß die Schraube im Bereich des Schaftes im Anschluß an die Auflagefläche eine einen Hinter- schnitt bildende Ringnut aufweist, deren Durchmesser kleiner als der Kerndurchmesser des Gewindes und deren wirksame axiale Lange größer als die axiale Lange des Durchgangslochs im Bauteil ist.

Die Erfindung baut auf der Idee auf, an der Montageeinheit eine oder mehrere gewindeformende Schrauben einzusetzen. Unter einer solchen gewindeformenden Schraube wird eine Schraube verstanden, die beim Eindrehen ein Gewinde spanlos formt. Zuweilen werden solche Schrauben auch als gewindefurchende Schrauben bezeichnet'..

Es wird eine abgestimmte Relation zwischen dem Durchmesser des Durchgangsloches im Bauteil und der Dimensionierung der Schrau- be, insbesondere in ihrem mit Gewinde versehenen Schaftab- schnitt, hergestellt, so daß bei der Vormontage die Schraube gewindeformend das Durchgangsloch durchsetzt bzw. in dieses eingreift. Damit wird nicht nur die Axialsperre geschaffen, sondern auch eine feststehende Achsausrichtung der Schraube relativ zum Bauteil erreicht. Die Ausrichtung der Achse der Schraube ist damit festgelegt, und die Schraube kann nicht mehr verkippen. Wenn die Schraube nur in das Durchgangsloch einreicht, liegt das Gewinde der Schraube teilweise im Bereich des Durchgangsloches und teilweise auf der dem Kopf zugekehrten Seite der Schraube außerhalb des Durchgangsloches. Das Gewinde ist damit während des Transportes vom Hersteller der vormontierten Montageeinheit bis zum Verarbeiter in geschützter Stellung, so daß Beschädigungen nicht zu erwarten sind. Trotz dieser insoweit verbesserten Funktion der achsausgerichteten festen Stellung, in der auch die Unverlierbarkeit erbracht ist, entfällt die Anwendung des dritten Bauteils, nämlich einer Hul- se, einer Klammer o. dgl., wodurch sich der Herstellungsaufwand entsprechend verringert. Der Aufwand wird weiter dadurch verringert, daß selbstformende Schrauben eingesetzt werden können, deren Gewinde auch zur Ausbildung der Axialsperre herangezogen wird. Damit entfällt die gesonderte Anordnung eines

Ringflansches an dem Schaft der Schraube.

Insbesondere dann, wenn das Bauteil mehrere solcher Schrauben in der vormontierten Stellung aufweisen muS, so daß es fur eine Mehrfachverschraubung mit dem Werkstuck ausgebildet ist, ist es von Bedeutung, daS die Schraube im Bereich des Schaftes zwischen der Auflagefläche am Kopf und dem Gewindeabschnitt eine einen Hinterschnitt bildende Ringnut aufweist, deren Durchmesser kleiner als der Kerndurchmesser des Gewindes und deren axiale Lange unter Berücksichtigung der entsprechenden Ubergangsradien größer als die axiale Lange des Durchgangsloches im Bauteil ist.

Durch die Ausbildung der gewindeformenden Schraube wird in der vormontierten Einheit einerseits die Axialsperre und die Achsausrichtung sowie die Unverlierbarkeit der montierten Montageeinheit erreicht. Andererseits kommt die Schraube bzw. die Schrauben im Bereich der den Hinterschnitt bildenden Ringnut von dem gefurchten Gewinde im Bauteil radial und axial frei, so daß unter Berücksichtigung der Toleranzen eine Anpassung der Schraube oder der Schrauben an dem Werkstück möglich wird.

Sobald die Schraube mit ihrem Gewinde aus dem gefurchten Gewinde im Durchgangsloch des Bauteils ausgetreten ist, kann sich das Bauteil im begrenztem MaS axial und/oder radial gegenüber dem Werkstück bewegen bzw. anpassen. Durch weiteres Anziehen der Schraube wird die Vorspannkraft aufgebracht. Beim Einsatz mehrerer Schrauben wird eine anfänglich mögliche Verspannung des Bauteils am Werkstück durch die Schrauben beim Austritt der Gewinde der Schrauben aus dem Bauteil freigegeben, so daß das Bauteil in eine zwangsfreie Relativlage zu dem Werkstück gelangt. Von dieser Anpassung kann dann Gebrauch gemacht werden, wenn die Schrauben nacheinander in das Werkstück eingeschraubt werden. Gleiches gilt auch für das gleichzeitige Uberschrauben mehrerer oder aller Schrauben in das Werkstuck. In letzterem Falle ist es besonders vorteilhaft, wenn die Bohrungen im Werkstück, in die die Schrauben eingreifen, nicht mit Gewinde versehen werden, sondern lediglich als vorgegossene oder spanend bearbeitete Bohrungen ausgebildet sind. Man spart dabei einerseits den Herstellungsschritt von Gewinden im Werkstück ein

und nutzt ein zweites Mal die gewindeformende Eigenschaft der Schraube aus. Ein gegenseitiges Verspannen des Bauteils im Verhältnis mehrerer Schrauben zueinander wird vermieden, weil sich jede Schraube ihr eigenes Gewinde in der Bohrung im Werkstück beim Eindringen in die Bohrung selbst bildet. So wird den relativen Winkellagen der Gewinde der Schrauben beim Einschraubvorgang zueinander automatisch Rechnung getragen. Bei Einhaltung entsprechender Toleranzen ist es aber auch möglich, die vormontierte Montageeinheit aus Bauteil und Schrauben mit einem Werkstück zu verbinden, in dessen den Schrauben zugeord- neten Bohrungen auch bereits Gewinde enthalten sind. Dies gilt sowohl fur das gleichzeitige Uberschrauben mehrerer Schrauben in ein Werkstück als auch das Uberschrauben mehrerer Schrauben nacheinander.-- Das Gewinde an jeder Schraube kann auf der dem Kopf abgekehrten Seite einen Ansatzbereich aufweisen, in welchem der Außendurch- messer des Gewindes kleiner als der Durchmesser des Durchgangs- loches im Bauteil ausgebildet ist. Diese gegenseitige Abstimmung ist derart zueinander getroffen, daB einerseits die Schraube mit dem Ansatzbereich in das Durchgangsloch eingefädelt werden kann und andererseits dennoch beim Einschrauben in das Bauteil die gewindeformende Funktion des Gewindes der Schraube benutzt wird.

So kann das Gewinde an jeder Schraube einen Ansatzbereich, einen Furchbereich und einen Glattbereich aufweisen, wobei die axiale Lange des Ansatzbereichs und des Furchbereichs gleich oder kleiner als die axiale Lange des Durchgangsloches im Bauteil ausgebildet ist. In diesem Falle besteht die Möglichkeit, das in der vormontierten Stellung jede Schraube nicht oder nur geringfügig über das Durchgangsloch vorsteht. Diese Ausbildung kann dann von Vorteil sein, wenn eine besonders hohe Sicherheit gegen Beschädigung des Gewindes der Schraube erzielt werden muß und eine Zentrierfunktion der freien Enden der Schrauben bei der Verbindung mit dem Werkstück von untergeordneter Bedeutung ist.

Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, daß das Gewinde an jeder Schraube einen Ansatzbereich, einen Furchbereich und

einen Glattbereich aufweist, wobei die axiale Lange des Ansatz- bereichs und des Furchbereichs größer als die axiale Lange des Durchgangsloches im Bauteil ausgebildet ist. In diesem Falle wird die Zentrierfunktion begünstigt.

In allen Fallen kann der Schaft der Schraube im Bereich des Gewindes einen trilobularen Querschnitt aufweisen. Ein solcher trilobularer Querschnitt stellt ein so genanntes Gleichdick dar, d. h. an allen Stellen aber den Umfang des Querschnittes ergibt sich bei der Durchmesserbestimmung mit 180° Versatz das gleiche Maß, obwohl der Querschnitt etwa dreieckige oder plektronartige Gestalt-besitzt. Ein solcher trilobularer Querschnitt erfüllt auch die Funktion einer Selbstzentrierung und ermöglicht zum anderen das Formen bzw. Furchen des Gewindes im Bauteil und ggf. zusätzlich im Werkstuck.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Durchgangsloch im Bauteil einen Durchmesser aufweist, der größer als der Flankendurch- messer und kleiner als 90 % des Außendurchmessers des Gewindes am Schaft der Schraube ausgebildet ist. Der Durchmesser des Durchgangsloches liegt also in dem zwischen den beiden Grenzen aufgespannten Bereich. Bei Einhaltung dieser Grenzen ist einer- seits der Widerstand beim Formen des Gewindes noch hinreichend klein genug. Im anderen Falle entsteht ein derart schwach ausgebildetes und geformtes Gewinde, daS die Schraube in diesem geformten Gewinde nicht einwandfrei gehalten werden kann. Bei Einhaltung der aufgezeigten Grenzen kann die erforderliche Vorspannkraft nach dem Uberschrauben ordnungsgemäS und reprodu- zierbar aufgebracht werden.

Das Durchgangsloch kann zum Beispiel an dem Rand eines deckel- artigen Bauteils verwirklicht werden, der mit seiner Anlagefla- che an dem Werkstück direkt oder unter Zwischenschaltung einer Dichtung oder eines anderen Elementes zur Anlage kommt. Es ist aber auch möglich, daS das Bauteil fur einen Zusammenbau mit einem Werkstück eine Anlagefläche aufweist, und daS das Durch- gangsloch im Bauteil gegenüber der Anlagefläche axial rückver-

setzt angeordnet ist. Insbesondere bei dünnwandigen Bauteilen ist es möglich, eine im Querschnitt etwa hutartige Vertiefung zu formen, insbesondere tiefzuziehen, die in Verbindungsrichtung mit dem Werkstuck ruckversetzt angeordnet ist, so daß die Schraube in der vormontierten Stellung noch mehr geschutzt untergebracht ist. Da die Schraube häufig aus einem Werkstoff höherer Festigkeit als das Werkstuck besteht, ist die Gefahr gering, die Oberflache des werkstücks zu beschädigen. Sicherlich wird bei dieser Ausführungsform die Lange der Schraube ver- groSert. Fur manche Anwendungsfalle ist dies jedoch wunsches- wert, insbesondere dann, wenn die Schraube einen Dehnabschnitt entsprechender axialer Lange aufweisen soll oder muß.

Der Ansatzbereich des Gewindes an jeder-Schraube kann am freien Ende des Schaftes der Schraube vorgesehen sein bzw. beginnen.

Andererseits ist es jedoch auch möglich, daS die Schraube am freien Ende ihres Schaftes einen gewindefreien Zentrieransatz aufweist. Ein solcher Zentrieransatz schützt einerseits das Gewinde gegen ungewollte Beschädigung und erleichtert anderer- seits eine Zentrierung des Bauteils uber die Schrauben am Werkstuck.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der Montageeinheit vor dem Ansetzen an einem Werk- stuck, Fig. 2 eine weitere Ausfuhrungsform eines Teilbereiches der Montageeinheit, / Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Montageeinheit und Fig. 4 eine vierte Ausführungsform der Montageeinheit.

In Fig. 1 ist eine Montageeinheit 1 mit einem der Erläuterung dienenden Teilbereich dargestellt. Die Montageeinheit 1 besteht aus einem Bauteil 2 und mindestens einer Schraube 3. In den Zeichnungen ist generell jeweils nur eine Schraube 3 in Verbin- dung mit einem Bauteil 2 dargestellt. Es versteht sich, daß an einem Bauteil 2 insbesondere auch mehrere Schrauben in ent- sprechendem Abstand voneinander vorgesehen sein können.

Die Schraube 3 weist einen Kopf 4, der in bekannter Weise zum Ansatz eines Verdrehwerkzeuges ausgebildet ist, und einen Schaft 5 auf. Der Kopf 4 besitzt am Übergang zum Schaft 5 eine Auflage- flache 6, die letztlich bei der Montage der Montageeinheit 1 an einem Werkstück 7 an dem Bauteil 2 zur Anlage kommt. Der Schaft 5 jeder Schraube 3 weist ausgehend vom Kopf 4 bzw. der Auflage- flache 6 eine Ringnut 8 auf, die sich über eine axiale Lange 9 des Schaftes 5 erstreckt. An die. Ringnut 8 schließt ein Gewinde 10 an, welches sich mehr oder weniger über die gesamte Lange des Schaftes 5 im Anschluß an die Ringnut 8 erstreckt. Der Schaft 5 besitzt im Bereich des Gewindes 10 des Schaftes 5 einen trilobu- laren Querschnitt 11, der durch eine geschwungene Linienführung angedeutet ist. Das Gewinde 10 am Schaft 5 weist einen Kern- durchmesser 12 und einen Au$endurchmesser 13 auf. Der Flanken- durchmesser des Gewindes 10 wird nach der bekannten Formel bestimmt. Am freien Ende des Schaftes 5 ist ein konisch ausge- bildeter Ansatzbereich 14 vorgesehen. Uber die Lange des Schaf- tes 5 der Schraube 3 schiebt sich in Richtung auf den Kopf 4 an den Ansatzbereich 14 ein Furchbereich 15 und ein Glattbereich 16 an. Die jeweilige axiale Erstreckung dieser Bereiche 14,15,16 wird im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemmas Fig. 3 naher erläutert.

In dem Bauteil 2 ist an der dafür vorgesehenen Stelle ein Durch- gangsloch 17 vorgesehen, welches zunächst als durchgehende Bohrung in das Bauteil 2 eingebracht worden ist. Es versteht sich, da$ das Bauteil 2 an den dafür vorgesehenen Stellen für jede Schraube 3 ein solches Durchgangsloch 17 aufweist. Dieses Durchgangsloch 17 besitzt nach seiner Einbringung einen Durch-

messer, der etwa dem Durchmesser 19 einer in das Werkstück 7 an der betreffenden Stelle eingebrachten Bohrung 18 entspricht. Der Durchmesser des Durchgangsloches 17 in dem Bauteil 2 ist größer als der Kerndurchmesser 12 der Schraube 3 und kleiner als der Außendurchmesser 13. Bei der Erstellung der Montageeinheit aus dem Bauteil 2 und der darin eingesetzten Schraube 3 wird die Schraube mit ihrem Ansatzbereich 14 zunächst in das Durchgangs- loch 17 eingeführt, wobei die entsprechende Zentrierwirkung ausgenutzt wird. Sobald die Zentrierung erfolgt ist und aufgrund des trilobularen Querschnittes 11 ein dreifacher Kontakt mit der Wandung des Durchgangsloches 17 eingetreten ist, wird die Schraube 3 weiter in das Durchgangsloch 17 eingeschraubt, wobei sie ihre gewindeformende Funktion erfüllt und der Furchbereich 15 einwirkt. Das feste Einsetzen der Schraube 3 an dem Bauteil 2 kann im Bereich des Furchbereiches 15 oder auch im Glatt- bereich 16 beendet werden, wobei die Teile dann eine Relativlage einnehmen, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Damit wurde die gewindeformende Eigenschaft der Schraube 3 erstmalig, d. h. in Verbindung mit dem Bauteil 2, ausgenutzt. In dieser vormontier- ten Stellung ist die Schraube 3 an dem Bauteil 2 nicht nur verliersicher gehalten, sondern mit ihrer Achse 20 auch ausge- richtet fest fixiert.

Bei dem Werkstück 7 kann es sich beispielsweise um ein Unter- teil, einen Getriebekasten o. dgl. handeln. Das Bauteil 2 kann ein Oberteil, ein Gehäusedeckel o. dgl. sein. Bei der Montage der Montageeinheit 1 an dem Werkstück 7 kann es erforderlich oder sinnvoll sein, eine Dichtung 21 einzufügen, die ihrerseits eine entsprechend bemessene Durchbrechung 22 aufweist. Die Bohrung 18 im Werkstück 7 ist zweckmäßig mit einer Fase 23 versehen, die dem erleichterten Einführen des Ansatzbereiches 14 des Schaftes 5 der Schraube 3 dient.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt in weiten Bereichen mit dem Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 1 uberein, weshalb hierauf verwiesen werden kann. Die axiale Lange 24 des Durchgangsloches 17 stimmt mit der Wandstärke des Bauteils 2

überein. Der Schaft 5 der Schraube 3 tragt an seinem freien Ende einen zylindrischen Zentrieransatz 25, der dem-erleichterten Einführen in das Durchgangsloch 17 und dem Zentrieren mit Hilfe des Ansatzbereiches 14 dient. Auch bei der Verbindung der Montageeinheit 1 mit dem Werkstuck 7 erfüllt der Zentrieransatz 25 diese Funktion nochmals. Die Bohrung 18 im Werkstück 7 ist hier bereits herstellerseits mit einem Gewinde 26 versehen. Wenn das Werkstück 7 mehrere, jeweils mit Gewinden 26 versehene Bohrungen 18 aufweist, nimmt jeder an die Fase 23 anschlieSende Gewindeeingang einen unterschiedlichen Winkel um die Achse 20 ein. Wenn die Achsen 20 mehrerer Schrauben 3 relativ nahe bei- einander an dem Bauteil 2 angeordnet sind und/oder die Wand- starke des Bauteils 2 relativ groß ist, können sich beim gleich- zeitigen Uberschrauben verschiedener Schrauben 3 Schwierigkeiten ergeben. Diese können in verschiedenen Fallen durch entsprechen- de Toleranzbemessung ausgeglichen bzw. behoben werden. In Sonderfällen kann es erforderlich sein, das Uberschrauben der Schrauben 3 einzeln, also nacheinander, durchzuführen. Diese Schwierigkeiten treten nicht auf, wenn, wie bei dem Ausfuhrungs- beispiel der Fig. 1 dargestellt, die Bohrung 18 zunächst ohne Gewinde hergestellt worden ist und die gewindeformende Eigen- schaft der Schrauben 3 beim Uberschrauben ein zweites Mal ausge- nutzt wird.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel weist die Beson- derheit auf, daß das Gewinde 10 der Schraube 3 an dem Bauteil 2 bei fertig erstellter Montageeinheit 1 in besonderer Weise geschätzt untergebracht ist. Die Schraube 3 weist im Bereich ihres Schaftes außer der Ringnut 8, beginnend von dem freien Ende des Schaftes 5, den Ansatzbereich 14 auf. Der Ansatzbereich 14 ist der Bereich des Schaftes 5, der beim Einführen des konischen freien Endes in das ursprünglich im Bauteil 2 gebohrte Durchgangsloch 17 keinen Kontakt mit den Wandungen der Bohrung erhalt. Der Ansatzbereich weist damit etwa eine axiale Lange 27 auf. An diesen Ansatzbereich 14 schlieSt sich der Furchbereich 15 an. Der Furchbereich 15 erstreckt sich etwa über eine axiale Lange 28 am Schaft 5 der Schraube 3. Der Furchbereich 15 wird

dadurch bestimmt, daß sich der AuSendurchmesser des Gewindes 10 in diesem Bereich verändert, wobei hier der gewindeformende Effekt ausgenutzt wird und das ursprunglich gebohrte Durchgangs- loch 17 entsprechend verformt und mit einem Gewinde versehen wird. Der größte Teil der axialen Lange des Schaftes 5 wird jedoch von dem Glattbereich 16 eingenommen, der an den Furch- bereich 15 anschlieBt und sich bis zu der Ringnut 8 erstreckt.

Der Glattbereich 16 ist dadurch definiert, da$ in ihm der AuSen- durchmesser 13 des Gewindes 10 konstant ist. Der Glattbereich 16 weist eine wirksame axiale Lange 29 auf bzw. erstreckt sich über diese Lange 29.

Das Ausfuhrungsbeispiel der Montageeinheit 1 gemaS Fig. 4 stimmt- in weiten Bereichen mit vorangehenden Ausführungsformen uberein, weshalb hierauf verwiesen werden kann. Das Bauteil 2 weist eine dem Werkstück 7 zugekehrte Anlagefläche 30 auf, die unmittelbar an dem Werkstück 7 zur Anlage kommt. Das Durchgangsloch 17 ist in einem tiefgezogenen Kragen des Bauteils 2 ruckversetzt ange- ordnet. Auch hierbei besteht die Möglichkeit, bei der Herstel- lung der vormontierten Montageeinheit 1 die gewindeformende Eigenschaft des Furchbereiches 15 nur begrenzt zu nutzen, so daS das freie Ende des Schaftes 5 über die Anlagefläche 30 nicht oder nur wenig ubersteht. Das Gewinde 10 am Schaft 5 ist damit geschützt vor Beschädigungen untergebracht.

BEZUGSZEICHENLISTE 1-Montageeinheit 2-Bauteil 3-Schraube 4-Kopf 5-Schaft 6-Anlagefläche 7-Werkstück 8-Ringnut 9-axiale Lange 10-Gewinde 21-Dichtung 22-Durchbrechung 23-Fase 24-axiale Lange 25-Zentrieransatz 26-Gewinde 27-axiale Lange 28-axiale Lange 29-axiale Lange 30-Anlagefläche 11-trilobularer Querschnitt 12-Kerndurchmesser 13-AuSendurchmesser 14-Ansatzbereich 15-Furchbereich 16-Glattbereich 17-Durchgangsloch 18-Bohrung 19-Durchmesser 20-Achse




 
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