DE1113335B

DE1113335B - Schraubverbindung zwischen einem Bauteil und einem Verbindungselement aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Elastizitaetsmodul

Info

Publication number: DE1113335B
Application number: DED31971A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz Stockfisch
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1959-11-26
Filing date: 1959-11-26
Publication date: 1961-08-31

Description

Schraubverbindung zwischen einem Bauteil und einem Verbindungselement aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Elastizitätsmodul Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung zwischen einem Bauteil und einem Verbindungselement, deren Werkstoffe verschiedene Elastizitätsmoduln aufweisen, insbesondere zur Verbindung von aus Stahl bestehenden Zylinderkopfschrauben mit Leichtmetallgehäusen von Verbrennungskraftmaschineu, mit einer zwischen dem Bauteil und dem Verbindungselement angeordneten Büchse. Sie bezweckt, auftretende Kerbspannungen beispielsweise im Gewindegrund eines Bauteiles aus Leichtmetall zu vermindern.
Es ist bekannt, die der Aufnahme von Schraubverbindungen dienenden Bohrungen in Leichtmetallgehäusen mit Einsatzbüchsen aus Stahl zu versehen, um Beschädigungen des Gewindes bei häufigem Lösen der Verbindung zu vermeiden. Untersuchungen haben gezeigt, daß die Tragbilder eines Sacklochgewindes abhängig sind von den Elastizitätsmoduln des Schrauben- und Mutterwerkstoffes. Spannungsspitzen in der Schraube am schaftseitigen Gewindeauslauf treten dann auf, wenn die Elastizitätsmoduln des Schrauben- und Mutterwerkstoffes gleich sind. Ist der Elastizitätsmodul des Schraubenwerkstoffes aber bedeutend größer als der des Mutterwerkstoffes, so tritt die größte Beanspruchung im Gehäuse am Schraubenende auf.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, die durch die Verwendung von Werkstoffen mit unterschiedlichen Elastizitätsmoduln auftretenden Mängel zu beheben, und sie besteht darin, daß der Elastizitätsmodul der Büchse zwischen derajenigen des Werkstoffes des Bauteiles und dem des Verbindungselementes liegt. Durch ein günstigeres Verhältnis der Elastizitätsmoduln zueinander wird erreicht, daß die im Gewinde des Gehäuses entsprechende Spannungsspitze abgebaut wird, wodurch eine Entlastung auf der Mutterseite eintritt. Da die Dauerfestigkeit der Werkstoffe der Motorengehäuse niedriger als die der Schraubenwerkstoffe ist, wird ferner eine Angleichung der Dauerhaltbarkeit des schaftseitigen Gewindeauslaufes der Schraube und des Gehäuses am Schraubenende erreicht.
Erfindungsgemäß wird ferner vorgeschlagen, den Einsatzbüchsenwerkstoff so zu wählen, daß sein Elastizitätsmodul näher an dem des Werkstoffes des Gehäuses liegt. Es sind daher Einsatzbüchsen aus Bronze, Grauguß od. dgl. vorgesehen, die in das Gehäuse eingeschraubt werden.
Durch die Verwendung solcher Einsatzbüchsen werden die auftretenden Kerbspannungen wesentlich vermindert.
Die Anwendung der Schraubverbindung gemäß der Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Zylinderkopfschraube mit einer gewöhnlichen Einsatzbüchse und Fig. 2 eine Zylinderkopfschraube mit einer gewindeschneidenden Einsatzbüchse.
In Fig. 1 ist eine in einem aus Leichtmetall bestehenden Gehäuse 3 befestigte Zylinderkopfschraube 4 dargestellt. Die Zylinderkopfschraube 4 wird mit ihrem Gewindeteil 5 in eine mit einem Außen- und Innengewinde versehene Einsatzbüchse 6 aus Bronze, Grauguß od. dgl. eingeschraubt.
Die Zylinderkopfschraube 4 besteht aus Stahl, also einem Werkstoff, dessen Elastizitätsmodul im Verhältnis zu dem des Leichtmetalls wie 3: 1 steht. Durch den großen Unterschied der Elastizitätsmoduln der beiden Werkstoffe entstehen beim Einschrauben der Zylinderkopfschraube unmittelbar in das LeichtmetaRgehäuse hohe Kerbspannungen. Bei Verwendung der Einsatzbüchse 6, deren Werkstoff einen Elastizitätsmodul aufweist, der zwischen dem des Leichtmetalls und dem des Stahls liegt, werden die Kerbspannungen weitgehend abgebaut.
Die in Fig. 2 dargestellte Zylinderkopfschraube 4 wird in eine aus Temperguß, Sphäroguß oder ähnlichem Werkstoff ausreichender Härte bestehende Einsatzbüchse 6' eingeschraubt, wobei im Gegensatz zu der Einsatzbüchse 6 nach Fig. 1 das Einschraubende der Einsatzbüchse6' eine Vorrichtung7 zum Schneiden des Gewindes im Gehäuse 3' aufweist. Dabei können die schneidenden Kanten gehärtet sein. Die Schraubverbindung gemäß der Erfindung beschränkt sich nicht auf die Ausführungsbeispiele, sondern sie ist überall dort anwendbar, wo eine Schraubverbindung hergestellt werden muß, bei der die zusammenzufügenden Teile aus Werkstoffen bestehen, die wesentliche Unterschiede in ihren Elastizitätsmoduln aufweisen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schraubverbindung zwsichen, einem Bauteil und einem Verbindungseleinent, deren Werkstoffe verschiedene Elastizitätsmoduln aufweisen, insbesondere zur Verbindung von aus Stahl bestehenden Zylinderkopfschrauben mit Leichtmetallgehäusen von Verbrennungskraftmaschinen, mit einer zwischen dem Bauteil und dem Verbindungseleinent angeordneten Büchse, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul der Büchse zwischen demjenigen. des Werkstoffes des Bauteiles und dem des Verbindungselementes liegt.
2. Schraubverbind:ung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzbüchse (6) aus einem Nichteisenmetall, beispielsweise Bronze od. dgL, oder aus einem Gußeisenwerkstoff, beispielsweise Grauguß, Temperguß, Sphäroguß, besteht. 3. Schraubverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul des Werkstoffes der Einsatzbüchse (6) näher an dem des Werkstoffes des Bauteiles (3) liegt als an dem des Verbindungseleinentes (4, 4#.