Konstruktion Neues Design von gewindefurchenden Schrauben verringert Gewicht

Eine neue, runde gewindefurchende Schraube mit Trilobular-Furchzone soll zu einem verringerten Bauraum beitragen. Eine spezielle Furchzone trägt zu weniger Gewicht und geringeren Kosten bei.

Bauraum ist im Automobilbereich meistens knapp – das gilt auch für Schraubenverbindungen. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Vorspannkräfte und die Zuverlässigkeit der Verbindungen. Deren Tragfähigkeit soll daher stetig besser werden. Mit Blick auf gewindefurchende Metallverschraubungen beziehungsweise Leichtmetallverschraubungen heißt das: Der Mutternwerkstoff muss besser ausgenutzt werden. Doch wie wird das erreicht? Durch eine höhere Gewindeüberdeckung der Gewindeflanken von Schrauben- und gefurchtem Mutterngewinde.

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Runde gewindefurchende Schraube mit Trilobular-Furchzone

Für solche Einsatzfälle hat Arnold Umformtechnik ein Verbindungselement mit einer speziellen Geometrie entwickelt: Eine runde gewindefurchende Schraube mit einer Trilobular-Furchzone. Das heißt: Dort wo die Umformarbeit geleistet wird, hat die Schraube einen leicht dreieckigen Querschnitt (mit abgerundeten Ecken), der die Furchmomente reduziert. Die Furchzonenlänge sei mit einer Länge von 3 x p (p = Gewindesteigung) Bauraum optimiert. Damit soll die Umformarbeit beim Gewindefurchprozess auf mehrere Gewindegänge verteilt werden. Zudem hilft das beim Ansetzen und Zentrieren der Schraube. Der runde Tragquerschnitt hat ein definiertes Übermaß; der Außendurchmesser der Schraube ist immer größer als das nominelle Nennmaß. Dadurch wird eine höhere Überdeckung der Gewindeflanken von Schraube und gefurchtem Mutterngewinde gewährleistet.

Durch einen leicht erhöhten Spannungsquerschnitt, der dem Niveau des normierten Spannungsquerschnittes einer metrischen Schraube entspricht, können höhere Zugbruchkräfte generiert werden, heißt es aus dem Unternehmen. „Wir haben alle Hinweise unserer Kunden aufgegriffen und diese bestmöglich umgesetzt“, sagt Thomas Jakob, Application Sales Engineer bei Arnold Umformtechnik.

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Die Kombination von Trilobularquerschnitt in der Furchzone und Rundquerschnitt im Tragbereich soll die gewindefurchenden Schraubenverbindungen verbessern. Einerseits sind dabei die Furchmomente niedrig und andererseits werden die Überdrehmomente und die Tragfähigkeit des gefurchten Mutterngewindes erheblich gesteigert. Das neue Konzept biete laut Arnold Umformtechnik eine Reihe von Vorteilen:

• normkonforme Furchmomente

• eine überelastische Montage auch in konisch gegossenen Kernlöchern in GD-Al

• ein Vorspannkraftniveau analog metrischer Schraubenverbindungen

• größere Kernlochtoleranzen zur Optimierung von Gießprozessen von Leichtmetallen

• hohe Montagesicherheit

• Anwendbarkeit in Stahl sowie Aluminium und sonstigen Leichtmetallen

• Wiederhohlverschraubungen sind möglich

• im Servicefall ein Ersatz durch metrische Schrauben

Anwendungsbereiche für gewindefurchende Schrauben

Großes Potenzial habe die Schraubentechnik bei Leichtmetallverschraubungen aber auch bei der Kombination mit Gussbauteilen. So wurde beispielsweise bei einer Getriebegehäuseverschraubung eine gewindefurchende Schraube M8, die ursprünglich elastisch montiert wurde, durch eine Schraube M7, die überelastisch montiert wird, ersetzt.

Auch eine Aktuatorverschraubung in der Lenksäule wurde durch den Einsatz der neuen Schrauben günstiger. Bisher wurde eine metrische Schraube in eine Einpressmutter eingedreht. Dadurch, dass keine Einpressmutter benötigt wird, fallen nun auch keine Kosten für das Element und den Setzprozess an. (sp)

* *Freie Fachredakteurin für Wirtschaft und Technik

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