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profilierte Einkerbung, die fortlaufend wendelartig um eine zylinderförmige Wandung in einer Schraubenlinie verläuft Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Das Gewinde ist eine profilierte Einkerbung, die fortlaufend wendelartig (also als Schraubenlinie) in einer zylinderförmigen Innen- oder Außenwand verläuft. Diese fortlaufende Vertiefung wird als Gewindegang auf einer Schraube bzw. in einer Mutter bezeichnet. Es handelt sich um eine Abwandlung der schiefen Ebene, wobei eine Übersetzung einer Umfangskraft in eine größere Längskraft stattfindet, z. B. in Spindelpressen, Weinpressen und Wagenhebern.
Bauteile mit Außen- (Schrauben) und solche mit Innengewinde (Muttern) bilden immer zusammenpassende Paare. Z. B. in Normen aufgenommene Fertigungstoleranzen stellen sicher, dass trotz getrennter Herstellung eine Funktion von Bauteilpaaren mit gleichen Nenndaten immer gewährleistet ist.
In einigen Fällen wird das Gegengewinde beim erstmaligen Zusammenfügen erzeugt. Beispiele sind Schneidschrauben oder Schneidmuttern, Blechschrauben, Holzschrauben und Spanplattenschrauben.
Gewinde lassen sich spanlos (umformend) oder spanend (Gewindeschneiden) erzeugen. Die spanlosen Verfahren sind in der Massenfertigung üblich und werden bevorzugt angewendet, weil sie technische Vorteile (glatte Oberfläche, erhöhte Festigkeit, ungebrochene Werkstofffaser) mit hoher Effizienz (kein Verlust durch zu entsorgende Späne) verbinden. Geschnitten werden Gewinde vorrangig in Teilen, die insgesamt schon spanend gefertigt werden (z. B. Drehteile, Frästeile). Eine Fertigung im 3D-Druck-Verfahren ist ebenfalls möglich.
| Gewinde | Steigung | Kerndurchmesser | Kernlochbohrer |
|---|---|---|---|
| M3 | 0,5 | 2,39 | 2,5 |
| M4 | 0,7 | 3,14 | 3,3 |
| M5 | 0,8 | 4,02 | 4,2 |
| M6 | 1 | 4,77 | 5 |
| M8 | 1,25 | 6,47 | 6,8 |
| M10 | 1,5 | 8,16 | 8,5 |
| M12 | 1,75 | 9,85 | 10,2 |
| M16 | 2 | 13,55 | 14 |
| M20 | 2,5 | 16,93 | 17,5 |
auch Bolzengewinde, siehe auch Schraube, Gegenform: Innengewinde
auch Muttergewinde, siehe auch Mutter (Technik); man unterscheidet durchgehende Gewinde und die Gegenseite nicht erreichende Sacklochgewinde. Gegenform: Außengewinde
Eine Gewindestange hat keine Werkzeugangriffe und ist lediglich ein Stab mit einem Außengewinde. Gewindestangen werden zum Beispiel einbetoniert, um anschließend einen Gegenstand an dem Betonsockel zu befestigen. Auch lassen sich mit drehenden Gewindestangen länger andauernde Schub- und Zugarbeiten verrichten.
Beim Rechtsgewinde oder dem rechtssteigenden Gewinde verlaufen bei Ansicht wie in nebenstehendem Bild die Gewindeflanken von links nach rechts (oben) an. Die Gewinde laufen durch Drehung im Uhrzeigersinn ineinander.
Das Rechtsgewinde wird aus ergonomischen Gründen bevorzugt. Die meisten Menschen sind Rechtshänder und können deshalb beim Drehen im Uhrzeigersinn ein größeres Drehmoment aufbringen als beim Drehen gegen den Uhrzeigersinn. Durch die Reibung in den Gewindegängen erfordert das Anziehen des Gewindes ein größeres Drehmoment als das Lösen des Gewindes. Das Rechtsgewinde kommt diesen beiden Umständen entgegen.
Beim Linksgewinde oder beim linkssteigenden Gewinde verlaufen bei Ansicht wie in nebenstehendem Bild die Gewindeflanken von rechts nach links (oben) an. Linksgewinde werden in Fertigungszeichnungen und der Logistik mit den Buchstaben LH (für Left Hand) gekennzeichnet, z. B.: M16-LH. Der Schraubenkopf von Schlitzschrauben mit linksdrehendem Gewinde wird im Uhrmacherhandwerk gelegentlich markiert, z. B. durch eine Querrille oder drei parallele Schlitze im Schraubenkopf.[3]
Ein Linksgewinde läuft durch Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn ineinander. Linksgewinde kommen zum Einsatz:
Metrisches System: metrisches Gewinde (z. B. metrisches ISO-Gewinde, das weltweit standardisierte metrische Spitz-Gewinde)
Zoll-System: Zollgewinde – nach dem UTS-Standard (engl. Unified Thread Standard) in Ländern, die die Länge in Zoll messen (z. B. USA). Zöllige Gewinde sind etwa in der Hausinstallation (Whitworth-Gewinde), in einigen Bereichen der Feinmechanik (beispielsweise an Stativen und Computergehäusen) sowie in der Luftfahrt weltweit gängig.
Folgende Formen der Gewindeflanken sind gebräuchlich:
Spitzgewinde:
| Spitzgewinde nach Normen | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Benennung | Profilskizze | Flanken-winkel | Kenn- buch- staben | Kurzbezeichnung1) Beispiel | Nenngröße [mm] | nach Norm | Anwendung | |
| Metrisches ISO-Regelgewinde / Spitzgewinde (ein- und mehrgängig) |  |
60° | M | M 0,8 | 0,3 – 0,9 | DIN 14-1 bis DIN 14-4 | Uhren- und Feinwerktechnik | |
| M 82) | 1 – 68 | DIN 13-1 | allgemein (Regelgewinde) | |||||
| M 24 × 4 P 2 | DIN 13-52 | |||||||
| M 6 × 0,752) M 8 × 1 - LH2) |
1 – 1000 | DIN 13-2 bis DIN 13-11 | allgemein, wenn die Steigung des Regelgewindes zu groß ist (Feingewinde) | |||||
| M 24 × 4 P 2 | DIN 13-52 | |||||||
| M 64 × 4 | 64 – 76 | DIN 6630 | Außengewinde für Fassverschraubungen | |||||
| M 30 × 2 - 4H5H | 1,4 – 355 | LH9163-1 bis LH9163-4 LH9163-10 und LH9163-11 | für Luft- und Raumfahrt | |||||
| Metrisches ISO-Gewinde mit Übergangstoleranzfeld (früher Gewinde für Festsitz) | M 10 Sn 4 M 10 Sk 6 |
3 – 150 | DIN 13-51 | für Einschraubenden an Stiftschrauben | nicht dichtend | |||
| M 10 Sn 4 dicht | dichtend | |||||||
| Metrisches ISO-Gewinde mit großem Spiel | M 36 | 12 – 180 | DIN 2510-2 | für Einschraubverbindungen mit Dehnschaft | ||||
| Metrisches ISO-Gewinde, Aufnahmegewinde für Gewindeeinsätze | EG M | EG M 20 | 2 – 52 | DIN 8140-2 | Aufnahmegewinde (Regel- und Feingewinde) für Gewindeeinsätze aus Stahl | |||
| Metrisches ISO-Gewinde für Festsitz | MFS | MFS 12 × 1,5 | 5 – 16 | DIN 8141-1 | für Festsitz in Aluminiumguss-Legierungen (Regel- und Feingewinde) | |||
| Metrisches kegeliges Außengewinde | Kegelverhältnis zur Rotationsachse: 1:16 |
M | M 30 × 2 keg | 6 – 60 | DIN 158-1 | für Verschlussschraube und Schmiernippel | ||
| M 30 × 2 keg kurz | ||||||||
| selbstformendes, kegeliges Außengewinde | Kegelwinkel zur Rotationsachse: 7°30' | 105° | S | S 8 × 1 | 6 – 10 | DIN 71412 | für Kegelschmiernippel; Gewinde ähnlich DIN 158-1, Flankenwinkel jedoch 105° | |
| MJ-Gewinde | |
60° | MJ | MJ 6 × 1 - 4h6h | 1,6 – 39 | ISO 5855-1 und ISO 5855-2 | Luft- und Raumfahrt | |
| MJ 6 × 1 - 4H6H | ||||||||
| Fahrradgewinde | |
60° | FG | FG 9,5 | 2 – 34,8 | DIN 79012 | Fahrrad- und Mopedtechnik | |
| 1) Vollständige Bezeichnungen sind in den entsprechenden in der Tabelle aufgeführten Normen enthalten. 2) Bezeichnungen nach ISO 965-1 | ||||||||
Rohrgewinde:
| Rohrgewinde nach Normen | ||||||||
| Benennung | Profilskizze | Flanken-winkel | Kenn- buch- staben | Kurzbezeichnung1) Beispiel | Nenngröße [Zoll] | nach Norm | Anwendung | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| zylindrisches Rohrgewinde für nicht im Gewinde dichtende Verbindungen |  |
55° | G | G 1 1⁄2 A G 1 1⁄2 B |
1⁄16 – 6 | ISO 228-1 | Außengewinde für Rohre, Rohrverbindungen und Armaturen | |
| G 1 1⁄2 | ||||||||
| G 3⁄4 | 3⁄4, 1, 2 | DIN 6630 | Außengewinde für Fassverschraubungen | |||||
| ohne | 5 1⁄2 | 5 1⁄2 | DIN 6602 | Außengewinde für Kesselwagen | ||||
| zylindrisches Rohrgewinde für im Gewinde dichtende Verbindungen | Rp | Rp 1⁄2 | 1⁄16 – 6 | DIN 2999-1 | Innengewinde für Gewinderohre und Fittings | |||
| Rp 1⁄8 | 1⁄8 – 1 1⁄2 | DIN 3858 | Innengewinde für Rohrverschraubungen | |||||
| kegeliges Rohrgewinde für im Gewinde dichtende Verbindungen | Kegelverhältnis zur Rohrachse: 1:16 | R | R 1⁄2 | 1⁄16 – 6 | DIN 2999-1 | Außengewinde für Gewinderohre und Fittings | ||
| R 1⁄8-1 | 1⁄8 – 1 1⁄2 | DIN 2858 | Außengewinde für Rohrverschraubungen | |||||
| 1) Vollständige Bezeichnungen sind in den entsprechenden in der Tabelle aufgeführten Normen enthalten. | ||||||||
Trapezgewinde:
| Trapezgewinde nach Normen | ||||||||
| Benennung | Profilskizze | Flanken-winkel | Kenn- buch- staben | Kurzbezeichnung1) Beispiel | Nenngröße [mm] | nach Norm | Anwendung | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| metrisches ISO-Trapezgewinde (ein- und mehrgängig) |  |
30° | Tr | Tr 40 × 7 | 8 – 300 | DIN 103-1 bis 103-8 | allgemein | |
| Tr 40 × 14 P 7 | ||||||||
| flaches, metrisches ISO-Trapezgewinde (ein- und mehrgängig) | Tr 40 × 14 | DIN 380-1 und 380-2 | ||||||
| Tr 40 × 14 P 7 | ||||||||
| Trapezgewinde (ein- und mehrgängig) mit Spiel | Tr 48 × 12 | 48 | DIN 263-1 und 263-2 | für Schienenfahrzeuge | ||||
| Tr 40 × 16 P 8 | 40 | |||||||
| Tr 32 × 1,5 | 10 – 56 | DIN 6341-2 | für Zug-Spannzangen | |||||
| gerundetes Trapezgewinde | Tr 40 × 5 | 26 – 80 | DIN 30295-1 und DIN 30295-2 | für Schienenfahrzeuge | ||||
| Trapezgewinde | 20° | KT | KT 22 | 10 – 50 | DIN 6063-2 | für Kunststoffbehältnisse | ||
| 1) Vollständige Bezeichnungen sind in den entsprechenden in der Tabelle aufgeführten Normen enthalten. | ||||||||
Sägengewinde:
| Sägengewinde nach DIN-Normen | ||||||||
| Benennung | Profilskizze | Flanken-winkel | Kenn- buch- staben | Kurzbezeichnung1) Beispiel | Nenngröße [mm] | nach Norm | Anwendung | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| metrisches Sägengewinde (ein- und mehrgängig) | eine Gewindeflanke um 3° senkrecht zur Bolzenachse geneigt | 30° | S | S 48 × 8 | 10 – 640 | DIN 513-1 bis DIN 513-3 | bei Aufnahme von einseitig wirkenden Kräften | |
| S 40 × 14 P 7 | ||||||||
| Sägengewinde 45° | eine Gewindeflanke senkrecht zur Bolzenachse | 45° | S | S 630 × 20 | 100 – 1250 | DIN 2781 | für hydraulische Pressen | |
| Sägengewinde | eine Gewindeflanke um 3° senkrecht zur Bolzenachse geneigt | 30° | S | S 25 × 1,5 | 6 – 40 | DIN 20401-1 und DIN 20401-2 | im Bergbau | |
| S 22 | 10 – 50 | DIN 55525 | für Kunststoffbehältnisse im Verpackungswesen | |||||
| hintere Gewindeflanke um 10° senkrecht zur Bolzenachse geneigt | GS | GS 22 | ||||||
| KS | KS 22 | |||||||
| 40° + 10° | KS 22 | 10 – 50 | DIN 6063-1 | für Kunststoffbehältnisse im Verpackungswesen | ||||
Das Milchgewinde (siehe DIN 11851 sowie DIN 405) ist ein metrisches Rundgewinde mit grober Steigung, um die Reinigung zu erleichtern.
Die verbindlichen Definitionen der Gewinde-Kenngrößen sind, unabhängig von der Gewindeart, in DIN 2244 und ISO 5408 festgelegt. Beide Normen stimmen nahezu überein.
Zudem muss grundsätzlich zwischen den Nominalmaßen und den zulässigen Grenzmaßen unterschieden werden. So hat z. B. der Flankendurchmesser des metrischen ISO-Regelgewindes M16x2 (für Außen- und Innengewinde) einen Nennwert von 14,701 mm, das entsprechende Außengewinde muss aber beim üblichen Außengewinde-Toleranzfeld 6g einen Flankendurchmesser zwischen 14,503 und 14,663 mm aufweisen.
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Eingängige Gewinde sind die Regel, sie dienen vorwiegend der Befestigung. Bei mehrgängigen Gewinden sind mehrere Gewindegänge parallel sozusagen um den Schraubenschaft „gewickelt“. Sie dienen auch zur Befestigung oder mit Steilgewinde zur Vergrößerung des Gewinde-Hubs.
Im ersten Fall kann der Innendurchmesser einer Hohlschraube vergrößert und/oder kann eine dünnwandige Mutter verwendet werden. Das Gewindeprofil ist kleiner, die Last wird aber von mehreren Gängen aufgenommen. Dieses mehrgängige Gewinde hat im Ganzen die gleiche Steigung wie eingängiges Regelgewinde gleichen Außendurchmessers.
Im zweiten Fall wird das Gewindeprofil beibehalten, aber die Steigung wird vergrößert. Der vom Profil nicht benötigte Zwischenraum wird von einem zweiten oder weiteren Gewindegang gefüllt. Man erhält „Schnellschraubungen“, ein bestimmter Hub ist mit weniger Umdrehungen beziehungsweise in kürzerer Zeit erreichbar. Kraftverstärkung und Selbsthemmung sind kleiner als beim Regelgewinde, da umgekehrt proportional zur Zahl der Gänge.
Die Schraubverschlüsse von Konservengläsern sind ein typischer Anwendungsfall eines mehrgängigen Gewindes. Vor allem der dünnwandige Deckel verlangt ein kleines Gewindeprofil, das Platz schafft für weitere Gewindegänge. Die höhere Zahl von Gängen hat auch den Vorteil, dass über den Umfang mehr als eine Stelle existiert, wo das Gewinde zu „greifen“ beginnt. Ein Steilgewinde liegt meistens nicht vor. Die Steigung ist die zum hier großen Gewindedurchmesser gehörende Regelsteigung. Sie ist so groß, dass die Betätigung eines solchen Verschlusses schnell vornehmbar ist. Begünstigt wird das auch dadurch, dass in der Regel nicht mehr als eine Drehung zwischen verschlossen und geöffnet vorgesehen werden muss. Die Selbsthemmung bleibt erhalten.
Echte mehrgängige Schnellverschlüsse werden angewendet, wenn der Gewindedurchmesser nicht vergrößerbar ist. Sie sind an Flaschen für Kosmetika oder Getränke und an hochwertigen Füllerkappen zu finden. Die beim Wiederverschluss nötige Selbsthemmung kann durch Zusatzmaßnahmen erreicht werden (zum Beispiel mit Schnappverbindungen oder gut haftenden Oberflächenbeschichtungen der Deckel). Die Gewindesteigung und damit die Selbsthemmung ist außerdem vom Durchmesser und der Breite des Gewindesganges abhängig. Daher können mehrgängige Gewinde mit Gewindegängen, die in Bezug auf den Durchmesser schmal sind, auch ohne Zusatzmaßnahmen selbsthemmend sein.
In der Sanitär- (Gas- und Wasserleitungen) und Heiztechnik (z. B. Heizköperanschlüsse) werden zur Herstellung von lösbaren Rohrverbindungen üblicherweise Rohrgewinde verwendet. Die Kenngröße wird in Zoll angegeben. Diese bezog sich ursprünglich auf den Innendurchmesser bzw. die nominale Nennweite (DN) von mittelschweren Gewinderohren. Um die Kompatibilität der Gewinde zu gewährleisten, haben leichte und schwere Gewinderohre trotz unterschiedlicher Wandstärken den gleichen Außendurchmesser und trotz nominell gleicher Nennweite abweichende Innendurchmesser.
Aufgrund der Notwendigkeit, den Außendurchmesser beizubehalten, ist die Benennung der Gewinde nach Nennweite bzw. Innendurchmesser verwirrend:
In Europa ist das Whitworth-Gewinde gebräuchlich. Zylindrische Gewinde werden auch mit BSP (British Standard Pipe) abgekürzt.
Nach Norm werden im Gewinde dichtende (EN 10226-1, davor: DIN 2999) und nicht im Gewinde dichtende Rohrgewinde (ISO 228) unterschieden. Die Dichtheit bei nicht im Gewinde dichtenden Gewinden wird durch außerhalb des Gewindes angeordnete Dichtflächen erreicht.
Am gebräuchlichsten sind im Gewinde dichtende Rohrgewinde, sie werden als zylindrische Innengewinde und kegelige Außengewinde mit maßlicher Durchmesserüberschneidung ausgeführt.
Auf dem amerikanischen Kontinent ist hingegen das US-amerikanische NPT (National Pipe Thread) gebräuchlich. Die Maßangabe umfasst bei NPT-Gewinden neben der Durchmesserkodierung die Anzahl der Gewindegänge auf einem Zoll. Wegen der unterschiedlichen Gangzahl je Zoll und geringfügiger Unterschiede im Durchmesser sind BSP- und NPT-Gewinde untereinander nicht vollständig verschraubbar. Erkennbar wird dies, wenn sich das Gewinde gar nicht oder nur einige (wenige) Umdrehungen einschrauben lässt.
Bezeichnungsbeispiele für im Gewinde dichtende Gewinde:
Bezeichnungsbeispiele für nicht im Gewinde dichtende Gewinde:
(A, B für die Toleranzklasse)
Rohraußengewinde werden oft auch – vor allem bei Messingteilen – aufgeraut, so dass Dichtmaterial beim Einschrauben besser im Gewinde hält und sich beim Eindrehen nicht verschiebt.
Ein Stahlpanzerrohrgewinde (früher auch PG-Gewinde) wird zur Verschraubung von Leitungsverlegerohren in der Elektroinstallation verwendet. Da die Rohre relativ dünnwandig sind, darf die Gewindetiefe auch nicht sehr groß sein.
Edison-Gewinde werden als Rundgewinde in Blech gedrückt/gewalzt/geprägt und auch für Schraubsicherungen und Heizelemente verwendet. Gängige Größen sind E5,5 (z. B. Modellbaulampen), E10 (Taschenlampe, Fahrradlicht), E14 (Mignon), E27 (Normal), E40 (leistungsstarke Metalldampf- und Scheinwerferlampen), wobei die Zahl den Durchmesser in mm angibt.
Kugelgewinde werden in die Oberfläche von Kugelgewindespindeln gerollt oder geschliffen, während Rollengewinde mit speziellen Schleifprozessen in die Oberfläche der Rollengewindespindel geschliffen werden. Kugel- und Rollengewindetriebe werden als Antriebselemente in der Lineartechnik eingesetzt, etwa zum Verfahren des Supports einer Drehmaschine.
In technischen Zeichnungen werden Gewinde (Außengewinde, Innengewinde und Gewindebohrungen) durch genormte, symbolische Darstellung abgebildet, die in der ISO 6410 näher genormt sind.
Die Darstellung des Außengewindes (Bolzengewinde) und Innengewinde (Muttergewinde) ist in der technischen Zeichnung unterschiedlich. Für die Draufsicht gilt:
Für die Seitenansicht gilt:
Wird in der Zeichnung ein Bolzen in einem Muttergewinde dargestellt, dann hat die Darstellung des Bolzens Vorrang (siehe auch ISO 6410-1).
Üblicherweise werden Gewinde verwendet, die der internationalen Normung unterworfen sind. Abweichend gibt es hin und wieder Hersteller, die aus verschiedensten Gründen von der Norm abweichende Gewinde anwenden. Das kann sicherheits- oder konstruktionsbedingt sein oder aber aus Konkurrenzgründen, so dass man auf jeden Fall auf Originalersatzteile zurückgreifen muss.
Abmessungen der gebräuchlichen Gewinde und allgemeine Bezeichnungsweisen finden sich in Tabellenbüchern oder in kostenpflichtig zu beziehenden Normen.
Die Archimedische Schraube hat eine Schraubenlinie. Sie ist um 200 v. Chr. im antiken Ägypten nachgewiesen und wurde für die Bewässerung eingesetzt. Eine Paarung von Innen- und Außengewinde ist hier nicht realisiert.
In Mitteleuropa tauchen Gewinde als Paarung von Innen- und Außengewinden dann in zahlreichen Abbildungen von Baumkeltern auf, Hintergrund dieser Abbildungen ist das biblische Motiv „Christus in der Kelter“. Es dürfte sich hierbei durchweg um Holzgewinde gehandelt haben, wie diese auch noch im 19. Jahrhundert bei solchen Keltern in Gebrauch waren. Die frühesten dieser Abbildungen (Fresken und Miniaturen) datieren ins 12. Jahrhundert, Hinweise auf andere Anwendungen solcher Gewinde fehlen dann aber für die nächsten drei Jahrhunderte. Auf einer Abbildung eines Schwerlastkranes von Francesco di Giorgio ist eine hölzerne Spindel dargestellt. Das Bild dürfte in etwa um 1480 entstanden sein.
Um 1800 verbesserte Henry Maudslay die Leitspindel der Drehbank dergestalt, dass die getrennte Herstellung von Außen- und Innengewinde möglich wurde. Bis dahin war das Paar Schraube und Mutter immer eine nicht austauschbare Einheit. Bei Maschinen wurden diese Paare gekennzeichnet, um die Übersicht zu behalten. Maudslay begann mit der Normung des Gewindes.
Joseph Whitworth (1803–1887) baute hierauf auf. Er legte nach systematischen Untersuchungen den Flankenwinkel von 55° fest. Zusammen mit der Steigung gab es nun eine verlässliche Norm für die Paarung von Außen- und Innengewinde.
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