DE3329967A1 - Screwed or riveted connection - Google Patents
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Abstract
Description
Schraub- oder Nietverbindung Screw or rivet connection
Die Erfindung betrifft eine Schraub- oder Nietverbindung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus der DE-AS 1182 903 als bekannt hervorgeht.The invention relates to a screw or rivet connection according to The preamble of claim 1, as known for example from DE-AS 1182 903 emerges.
Bei dynamisch beanspruchten Schraub- oder Nietverbindungen mit lackierten-Spannflächen, wie sie beispielsweise im Fahrzeugbau.bei Rahmen für Lastkraftwagen und bei achstragenden Anschraubteilen verwendet werden, treten im Betrieb Setzungserscheinungen auf, die zu einem Vorspannungskraftverlust und somit zum Lockern der Verbindung führen können. Es muß daher Abhilfe gegen das Lockern während des Betriebes geschaffen werden.For dynamically stressed screw or rivet connections with painted clamping surfaces, As they are, for example, in vehicle construction, with frames for trucks and with axles Screw-on parts are used, settlement phenomena occur during operation can lead to a loss of prestressing force and thus to loosening of the connection. A remedy must therefore be found against loosening during operation.
Bei der obengenannten Entgegenhaltung, einer Sicherung für Schrauben und Muttern, handelt es sich um eine radial verlaufende Kerbverzahnung mit Sägezahnquerschnitt an der Auflagefläche des Schraubenkopfes oder der Mutter.In the above citation, a lock for screws and nuts, it is a radial serration with a sawtooth cross-section on the contact surface of the screw head or the nut.
Diese schneidenartigen Teile arbeiten sich in die Auflagefläche ein und erzeugen einen erhöhten Widerstand wenigstens in Löserichtung der Schraubverbindung. Dadurch soll ein unbeabsichtigtes Lösen der Schraube oder Mutter vermieden werden.These blade-like parts work their way into the support surface and generate an increased resistance at least in the direction of loosening the screw connection. This is to prevent accidental loosening of the screw or nut.
Die ebenfalls vorbekannte DE-OS 25 52 964 beschreibt ein Verfahren und Einrichtung zum Anziehen einer Schraubverbindung durch künstlich geführte gleichachsige Schläge auf die Schraubverbindung, um ein Setzen herbeizuführen.The also previously known DE-OS 25 52 964 describes a method and means for tightening a screw connection through artificially guided equiaxed ones Strikes the screw connection to cause it to settle.
In einer Vielzahl weiterer Entgegenhaltungen sind federnde Unterlegscheiben mit Sperrzähnen in den verschiedensten Formen bekannt, die sich schneidenartig in die Auflagefläche des zu verbindenden Bauteiles einarbeiten, um dieses zu sichern; beispielsweise geschieht dies durch Ausprägungen mit dornenartigen Ansätzen in der Form von Zacken, Pyramiden oder Zungen bzw. welligen Auswölbungen oder Ringsicken.A large number of other references include spring washers known with ratchet teeth in the most diverse forms, which are cutting edge in work in the support surface of the component to be connected in order to secure it; for example, this is done by expressions with thorn-like approaches in the Shape of spikes, pyramids or tongues or wavy bulges or ring beads.
Nachteilig an diesen Ausführungsformen ist jedoch, daß sich diese Sicherungselemente nach dem Anziehen weitgehend zusammendrücken, d.h. nachgiebig sind und bei lackierten Teilen die Lackschicht nicht vollständig durchdringen, so daß zwar eine momentane Sicherung gegen Lösen der Verbindung bewirkt wird, aber Setzungserscheinungen bei d ynamischer Beanspruchung und somit ein Lockern nicht verhindert werden. Daher müssen wichtige Schraubverbindungen nach dem Setzvorgang wieder nachgezogen werden, um den Verlust an Vorspannung zu ersetzen, der durch das langsame Abplatten von Rauhigkeitsspitzen in den Gewindegängen und in den Kontaktflächen der zu verschraubenden Bauteile entsteht.A disadvantage of these embodiments, however, is that this After tightening, largely compress the securing elements, i.e. they are flexible and in the case of painted parts do not completely penetrate the paint layer, see above that although a momentary protection against loosening of the connection is effected, but Settlement phenomena under dynamic stress and therefore no loosening be prevented. Therefore, important screw connections must be made after the setting process retightened to compensate for the loss of preload caused by the slow flattening of roughness peaks in the threads and in the contact surfaces of the components to be screwed.
Da die Setzvorgänge sehr langsam ablaufen, wird häufig auf das Nachziehen der Schraubverbindungen überhaupt verzichtet, was unter Umständen zu unab- sehbaren Folgeschäden führen kann.Since the setting process is very slow, it is often necessary to retighten the screw connections are dispensed with at all, which under certain circumstances visible Can lead to consequential damage.
Das laufende Nachziehen von Schraubverbindungen ist allerdings zeitraubend, lästig und kostspielig. Im übrigen ist dies an manchen Stellen aus Gründen der Zugänglichkeit gar nicht mehr oder nur sehr schwer möglich.However, the continuous tightening of screw connections is time-consuming, bothersome and costly. Incidentally, this is in some places for reasons of accessibility no longer possible or only with great difficulty.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Ausgestaltung einer Schraubverbindung'der zugrunde gelegten Art dahingehend, daß diese auch ohne Nachziehen in ihrer Festigkeit trotz dynamischer Beanspruchung allenfalls geringfügig und in tolerierbarem Ausmaß absinkt, d.h. Begrenzung des Vorspannungskraftverlustes der Verbindung.The object of the invention is therefore to design a screw connection underlying type to the effect that this strengthens even without retightening in spite of dynamic stress, at most only slightly and to a tolerable extent decreases, i.e. limitation of the loss of prestressing force of the connection.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features solved by claim 1.
Durch die Ausgestaltung der schneidenartigen Wülste bzw.The design of the blade-like beads or
Pyramiden an der Beilagscheibe in massiver Formgebung ist gewährleistet, daß diese den korrosionsverhindernden Überzug - zumeist in Form einer Lackierung - an den zu verbindenden Bauteilen bis auf den Grundwerkstoff durchdringen und somit ein Setzvorgang bei der Schraub- oder Nietverbindung nur noch in sehr begrenztem Maße. stattfinden kann, selbst bei Austreten des Lackes beispielsweise bei starker Erwärmung im Kontaktspalt. Dabei wird die geforderte Vorspannkraft auch nach dynamischer Beanspruchung noch eingehalten, ohne daß es zu Lockerungserscheinungen kommt. Versuche an Schwingprüfständen eines Schraubenherstellers haben in diesem Zusammenhang bei einem optimierten Scheibenelement einen noch verbleibenden Vorspannkraftverlust von ca. 10% der Montagevorspannkraft ergeben. Das Profil dieses Scheibenelementes muß hierbei so gestaltet sein, daß es einerseits beim Anziehen einer Schraube die ca. O,lmm dicke Lackschicht durchdringt, dabei aber dennoch so wenig wie möglich in den metallischen Untergrund eindringt. Das Setzverhalten einer derartigen Schraubverbindung ist im übrigen von vielen Parametern abhängig und somit nur schwer rechnerisch zu erfassen.Solid pyramids on the washer are guaranteed, that this the corrosion-preventing coating - mostly in the form of a paint job - penetrate the components to be connected down to the base material and thus a setting process in the screw or rivet connection is only very limited Dimensions. can take place, even with leakage of the paint, for example with strong Heating in the contact gap. The required preload force also becomes more dynamic Stress still adhered to without any signs of loosening. try on vibration test stands of a screw manufacturer have in this context an optimized disc element remaining loss of pre-tensioning force of approx. 10% of the assembly preload. The profile of this disc element must be designed in such a way that, on the one hand, when a screw is tightened, the Approx. 0.1 mm thick layer of lacquer penetrates, but still as little as possible penetrates into the metallic substrate. The setting behavior of such a screw connection is also dependent on many parameters and is therefore difficult to calculate capture.
Im Normalfall handelt es sich bei dem Erfindungsgegenstand um eine Schraub- oder Nietverbindung verschiedener entlang eines Kontaktspaltes aneinander anliegender lackierter Bauteile, bei denen im Kontaktspalt um den Schrauben- oder Nietschaft herum eine Beilagscheibe mit schneidenartigen Wülsten oder Pyramiden eingelegt ist. Nach Anspruch 2 ist jedoch auch die Ausbildung einer Ausnehmung im Kontaktspalt durch die Formgebung der Bauteile entsprechend der Größe der Beilagscheibe möglich, d.h. daß zwischen den zu verbindenden Bauteilen Platz für eine profilierte Beilagscheibe geschaffen ist.Normally, the subject of the invention is a Different screw or rivet connections along a contact gap Adjacent painted components, where in the contact gap around the screw or A rivet shank around a washer with knife-edge ridges or pyramids is inserted. According to claim 2, however, the formation of a recess in the Contact gap due to the shape of the components according to the size of the washer possible, i.e. that between the components to be connected there is space for a profiled Washer is created.
Die schneidenartigen Wülste sind als konzentrische Kreiswülste ausführbar oder als radial nach:außen führende Einzelerhebungen bzw. als gleichmäßig verteilte spitze Pyramiden, jeweils an einer oder an beiden Seiten der Beilagscheibe. Bei beidseitiger Ausführung sind die Wülste bzw. Pyramiden genau gegenüberliegend anzuordnen, um den Kraftfluß zu verbessern.The blade-like beads can be designed as concentric circular beads or as individual bumps leading radially outwards or as evenly distributed pointed pyramids on one or both sides of the washer. at If the execution is on both sides, the beads or pyramids are to be arranged exactly opposite one another, to improve the power flow.
Hinsichtlich der Dimensionierung ist die Wülst- bzw.With regard to the dimensioning, the bulge or
Pyramiden-Höhe mit etwa 0,2 bis 0,3 Millimeter zu bemessen und der Kantenradius mit ca. 0,02mm. Die Flankenneigung der Wülste bzw. Pyramiden gegenüber der Anlagefläche sollte jeweils etwa 450 betragen, so daß ein Winkel von etwa 900 für die Erhebungen zustande kommt.The height of the pyramids is about 0.2 to 0.3 millimeters and the Edge radius with approx. 0.02mm. The flank inclination of the bulges or pyramids opposite the contact surface should be about 450 each, so that an angle of about 900 for the surveys comes about.
Schließlich ist in Ausgestaltung der zugrunde gelegten Art von Schraubverbindungen die Anbringung der Beilagscheiben auch unter dem Schrauben- bzw. Nietkopf und / oder unter der Mutter vorgesehen.Finally, in the configuration, the underlying type of screw connections the attachment of the washers under the screw or rivet head and / or provided under the mother.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen vor allem darin, durch die beschriebenen Maßnahmen das alte Problem des Setzverhaltens von Schraub- oder Nietverbindungen bei lackierten Oberflächen hinsichtlich des Vorspannungskraftverlustes und dem daraus resultierenden Lockern der Verbindung in tolerierbarem Ausmaß bei dynamischer Beanspruchung zu begrenzen. Durch die massiven ein- oder beidseitigen Erhebungen der Beilagscheiben in Verbindung mit einem Werkstoff mindestens gleicher Härte wie der Grundwerkstoff der zu verbindenden Bauteile ist ein Durchdringen der Lack- bzw. Korrosionsschicht gewährleistet.The advantages achieved by the invention are mainly due to the measures described the old problem of the setting behavior of screwdrivers or Riveted connections on painted surfaces with regard to the loss of prestressing force and the resulting loosening of the connection to a tolerable extent to limit dynamic stress. Due to the massive one-sided or two-sided Elevations of the washers in connection with a material of at least the same Hardness like the base material of the components to be connected is a penetration of the Paint or corrosion layer guaranteed.
Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen: Figur 1 eine erfindungsgemäße Schraubverbindung zweier Bauteile mit einer Beilagscheibe mit schneidenartigen Wülsten im Kontaktspalt Figur 2 die perspektivische Darstellung einer Beilagscheibe mit massiven konzentrischen Kreiswülsten, Figur 3 die perspektivische Darstellung einer Beilagscheibe mit radial nach außen führenden am Umfang gleichmäßig verteilten linearen Einzelerhebungen, Figur 4 die perspektivische Darstellung einer Beilagscheibe mit einer Vielzahl gleich.The invention is based on exemplary embodiments in the drawings and is described in more detail below. They show: FIG. 1 a Screw connection according to the invention of two components with a washer with blade-like Bulges in the contact gap Figure 2 is the perspective view a washer with massive concentric circular beads, Figure 3 the perspective Representation of a washer with radially outward leading evenly on the circumference distributed linear individual elevations, Figure 4 is a perspective view of a Washer with a multitude of the same.
mäßig verteilter spitzer Pyramiden, Figur 5 die vergrößerte Darstellung der Einbauverhältnisse im Kontaktspalt einer Schraubverbindung mit Schnitt durch die Beilagscheibe und die zu verbindenden Bauteile, Figur 6 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung, bei der eine zylindrische Ausnehmung für die Unterbringung der Beilagscheibe in den Bauteilen je zur Hälfte angebracht ist, sowie Figur 7 ein entsprechendes Ausführungsbeispiel mit einer Ausnehmung zur Unterbringung der Beilagscheibe an einem der Bauteile. moderately distributed pointed pyramids, FIG. 5 the enlarged view the installation conditions in the contact gap of a screw connection with a section through the washer and the components to be connected, Figure 6 shows an embodiment a screw connection according to the invention, in which a cylindrical recess half of each is attached to accommodate the washer in the components is, and Figure 7 is a corresponding embodiment with a recess for Placement of the washer on one of the components.
Die in Figur 1 dargestellte Schraub- (oder Niet-) Verbindung 1 besteht aus den im Kontaktspalt 2 miteinander zu verbindenden Bauteilen 11 und 12 und der dazwischen eingespannten Beilagscheibe 3, die um den Schrauben-(oder Niet-)Schaft 4 herum eingelegt ist. Die schneidenartigen beidseitig angeordneten Wülste 8 durchdringen dabei den Lack 5 bzw. sonstigen korrosionsverhindernden Überzug an der Anlagefläche 6 bis auf den Grundwerkstoff 10 der Bauteile 11 und 12.The screw (or rivet) connection 1 shown in FIG. 1 exists from the components 11 and 12 to be connected to one another in the contact gap 2 and the between clamped washer 3 around the screw (or Rivet) shank 4 is inserted around. The blade-like arranged on both sides Beads 8 penetrate the paint 5 or other corrosion-preventing coating on the contact surface 6 down to the base material 10 of the components 11 and 12.
Als Ausführungsbeispiel zeigt Figur 2 die perspektivische Darstellung einer Beilagscheibe 3 mit massiven konzentrischen Kreiswülsten 8 um die Mittelachse der Beilagscheibe.As an exemplary embodiment, FIG. 2 shows the perspective illustration a washer 3 with massive concentric circular beads 8 around the central axis the washer.
In Figur 3 ist eine Beilagscheibe 3'dargestellt mit radial nach außen führenden am Umfang gleichmäßig verteilten linearen Wülsten 8' und Figur 4 zeigt eine Beilagscheibe 3" mit einer Vielzahl gleichmäßig verteilter spitzer Pyramiden 9. Bei allen Ausführungsbeispielen beträgt die Wulst- bzw. Pyramiden-Höhe etwa 0,2 bis 0,3 mm und der Kantenradius etwa 0,02 mm.In Figure 3, a washer 3 'is shown with radially outward leading linear beads 8 'and Figure 4 evenly distributed on the circumference a 3 "washer with a multitude of evenly spaced pointed pyramids 9. In all exemplary embodiments, the bead or pyramid height is approximately 0.2 up to 0.3 mm and the edge radius about 0.02 mm.
Bei Beilagscheiben mit beidseitig angebrachten Wülsten oder Pyramiden sind diese jeweils genau gegenüberliegend anzuordnen, um somit den Kraftfluß der Schraub- bzw. Nietverbindung zu verbessern.For washers with bulges or pyramids on both sides these are to be arranged exactly opposite one another in order to thus reduce the flow of force of the Improve screw or rivet connection.
Figur 5 veranschaulicht in vergrößerter Darstellung die Einbauverhältnisse im Kontaktspalt 2 einer Schraubverbindung mit Schnitt durch die Beilagscheibe 3 und die zu verbindenden Bauteile 11 und 12, die mit Lack 5 bzw. einem sonstigen korrosionsverhindernden Überzug versehen sind, der eine Schichtdicke s von durchschnittlich etwa 0,1 mm besitzt. Demgegenüber beträgt die Höhe der Wülste 8 bzw. Pyramiden 9 h = 0,2 bis 0,3 mm und der Kantenradius r =y O,Q2 mm. Die Spitzen der Wülste bzw. Pyramiden ragen hierbei nach dem Anziehen der Schraubverbindung in den Grundwerkstoff 10 der Bauteile 11 bzw. 12 herein, d.h. sie durchdringen den Lack 5 vollständig.FIG. 5 illustrates the installation conditions in an enlarged representation in the contact gap 2 of a screw connection with a section through the washer 3 and the components to be connected 11 and 12, which are coated with paint 5 or another Corrosion-preventing coating are provided with a layer thickness s of average about 0.1 mm. In contrast, the height of the beads 8 or pyramids is 9 h = 0.2 to 0.3 mm and the edge radius r = y O, Q2 mm. The tips of the bulges or Pyramids protrude into the base material after the screw connection has been tightened 10 of the components 11 and 12, i.e. they penetrate the paint 5 completely.
Schließlich zeigen die Figuren 6 und 7 jeweils eine Schraubverbindung 1, bei der die zu verbindenden Bauteile 11 und 12 vollflächig aneinander anliegen und lediglich im Bereich um deren Durchgangslöcher 17, 18 herum eine Ausnehmung 13, 14 entsprechend der Größe der Beilagscheibe 3 gebildet ist. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist die Ausnehmung 13 zur Unterbringung der Beilagscheibe 3 je zur Hälfte in den Bauteilen 11 und 12 angebracht; in Figur 7 ist hingegen die Ausnehmung 14 nur im Bauteil 11 angeordnet, währenddessen das Bauteil 12 außer dem Durchgangsloch 18 keine weitere Ausnehmung für die Schraubverbindung besitzt. In den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 6 und 7 muß dementsprechend die Tiefe t der Ausnehmung so bemessen sein, daß die erforderliche Vorspannung der Schraubverbindung beim Anziehen erreicht wird,d.h. die Tiefe t darf keinesfalls zu groß dimensioniert werden.Finally, FIGS. 6 and 7 each show a screw connection 1, in which the components 11 and 12 to be connected are in full contact with one another and only in the area around their through holes 17, 18 around a recess 13, 14 is formed according to the size of the washer 3. In the exemplary embodiment according to Figure 6, the recess 13 for accommodating the washer 3 is depending on the Half mounted in components 11 and 12; in Figure 7, however, is the recess 14 arranged only in the component 11, while the component 12 apart from the through hole 18 has no further recess for the screw connection. In the working examples according to FIGS. 6 and 7, the depth t of the recess must be dimensioned accordingly be that the required preload of the screw connection is achieved when tightening becomes, i.e. the depth t must on no account be dimensioned too large.
Nach Anspruch 8 ist es bei der erfindungsgemäßen Schraubverbindung möglich, daß die Beilagscheiben 3 auch unter dem Schrauben- bzw. Nietkopf 15 und / oder unter der Mutter 16 angebracht sind. Hierdurch wird vor allem der Sicherungseffekt der Schraubverbindung gegen Lösen noch verstärkt. Wenn die Anlageflächen vom Schraubenkopf 15 und der Mutter 16 an den Bauteilen 11, 12 ebenfalls lackiert sind, tritt der Sicherungseffekt gegen Setzvorgänge der Schraubverbindung 1 wie im Kontaktspalt 2 zwischen den Bauteilen selbst auch hier positiv zutage. Ein weiterer Vorteil besteht in diesem Falle darin, daß ganz normale handelsübliche Schrauben und Muttern verwendet werden können und somit außer den erfindungsgemäßen Beilagscheiben keine weiteren Sicherungselemente notwendig sind, weder gegen Lösen der Schraubverbindung noch durch Setzvorgänge.According to claim 8 it is with the screw connection according to the invention possible that the washers 3 also under the screw or rivet head 15 and / or are attached under the nut 16. This mainly creates the safety effect the screw connection is reinforced against loosening. When the contact surfaces from the screw head 15 and the nut 16 are also painted on the components 11, 12, occurs Securing effect against setting processes of the screw connection 1 as in the contact gap 2 between the components themselves is also positive here. Another benefit is there in this case that normal commercial screws and nuts can be used and thus in addition to the washers according to the invention no further securing elements are necessary, neither against loosening of the screw connection still through setting processes.
Die beschriebene Erfindung ist für alle dynamisch beanspruchten Schraub- oder Nietverbindungen mit lackierten Oberflächen verwendbar und ist im übrigen leicht mit üblichen Werkzeugen montierbar und im Bedarfsfalle auch zerstörungsfrei demontierbar. Die für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Profilierung und Ausgestaltung der Beilagscheibe kann bei wichtigen Verbindungen auf dem Schwingprüfstand und anderen Einrichtungen optimiert werden.The invention described is applicable to all dynamically stressed screw or riveted joints with painted surfaces can be used and is otherwise light Can be assembled with common tools and, if necessary, also disassembled without destruction. The profiling and design of the Washer can be used for important connections on the vibration test bench and others Facilities are optimized.
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