Rechtwinkligkeit

Definition des rechten Winkels gemäß DIN ISO 1101

Die Rechtwinkligkeit fragt die Geradheit zu einer Geraden oder einer Fläche ab. Die gegebene Toleranz muss stets größer sein, als es die theoretische Geradheit zulässt.

Die üblichen Verhältnisse, in denen rechte Winkel vorkommen sind

• Zwischen einer Achse und einer Ebene
• Zwischen einer Ebene und einem Kubus oder Zylinder
• Zwischen zwei Achsen
• Zwischen zwei Ebenen
• Zwischen zwei Kuben bzw. Zylindern

Typische rechte Winkel in der Praxis der Konstruktion

Ein rechter Winkel entsteht, wenn sich eine waagerechte mit einer senkrechten Bahn kreuzt. Bei subtraktiven Verfahren ist das Entstehen von rechten Winkeln ein natürlicher Effekt der Bewegungen von Dreh- und Fräsmaschinen.

Dieser Winkel entsteht beim Abdrehen einer Spitze wie beim Einsenken einer Bohrung in einen geplanten Fräsblock automatisch. In den meisten Fällen muss die Rechtwinkligkeit nicht mit einer Toleranz versehen werden. Wo es notwendig wird, ist eine entsprechende Markierung auf der Fachzeichnung gemäß DIN ISO 1101 angezeigt.

Vorteile von rechten Winkeln

Rechtwinklige Strukturen können gut senkrechte Drucklasten aufnehmen. Die Druckspannungen werden durch diese Winkel nicht in eine Scherkraft umgewandelt. Bei der senkrechten Belastung eines waagerechten Elements entstehen keine Drehmomente, solange keine Hebelkraft, beispielsweise durch eine Auskragung, auftritt.

Rechte Winkel sind deshalb besonders bei Gewinde-Senklöchern ideal. Bei guter Ausführung entstehen keine Scherspannungen im Material, welches bei ungünstigen äußeren EInflüssen sich in die Bildung von Rissen fortsetze würde.

Rechte Winkel erzeugen definierte Dichtflächen, bei dem abdichtende Elemente in idealer Weise gleichmäßig belastet werden.

Nachteile von rechten Winkeln

Rechtwinkligkeit ist in Tragwerken nicht immer ideal, da sie besonders anfällig für auftretende Scherkräfte ist. Wirkt eine Kraft nicht mehr ideal senkrecht, sondern greift seitlich an ein rechtwinklig zur Ebene stehendes gestalterisches Element an, wird automatisch ein Hebel erzeugt.

Die so potenzierte angreifende Kraft kann schnell zu einer zerstörenden Wirkung führen. Abhängig von der Länge des erzeugten Hebels führt die seitlich oder schräg angreifende Kraft zu einem hiohen Drehmoment, was die gesamte Konstruktion belastet.

Rechtwinkligkeit führt bei Fräs- und Drehvorgängen zudem meist zu scharfen Kanten. Sie können berührende Bauteile leicht beschädigen, was zu einer schleichenden Zerstörung der ganzen Baugruppe führen kann.

Umgang mit Rechtwinkligkeit in der Praxis

Der harte, rechte Winkel wird in der Praxis in der Regel entschärft. Mit einfachen Mitteln lassen sich die in Rechtwinkligkeit geplanten Gestaltungselemente so umgestalten, dass sie wesentlich stabiler und unproblematischer werden. Übliche Mittel dazu sind

• Fasen
• Radien
• Abschrägungen

Fasen sind abgeschrägte Flächen an Kanten von Werkstücken. Sie sind in der Regel nur wenige Millimeter breit. Durch diese „gebrochene Kante“ wird die nach DIN ISO 1101 hergestellt Rechtwinkligkeit ein wenig aufgebrochen.

Bei Steckachsen verhindert dies beispielsweise, dass sich die Achse in einer Bohrung verkantet. Dies geschieht leicht, wenn die ungefaste Kante an der Innenseite der Bohrung Material abschält. Die Fase muss jedoch gemäß DIN ISO 1101 in der Zeichnung vermerkt und gestattet sein.

Radien sind durch einen konkaven Kreisbogen abgeschrägte Kanten. Sie kommen zumeist an der Innenseite von senkrecht aufeinander stehenden Bauelementen vor. Radien haben die gleiche Aufgabe wie Fasen. Sie bieten nur einen nochmals sanfteren Übergang zwischen den beiden Bauelementen.

Abschrägungen können den Widerstand gegen angreifende Scherkräfte deutlich erhöhen. Sie kommen zum Einsatz, wenn bei zwei Bauelementen eine Rechtwinkligkeit gefordert, jedoch mit Scherkräften zu rechnen ist. Abschrägungen erhöhen die Widerstandskraft gegen die angreifenden Drehmomente und fördern so die Stabilität der gesamten Konstruktion.

Darstellung der Rechtwinkligkeit gemäß DIN ISO 1101

Sollen zwei Bauelemente mit garantierter Rechtwinkligkeit zueinander angeordnet werden, muss dies mit dem vorgesehenen Symbol definiert sein. Dazu bietet die DIN ISO 1101 das Quadrat mit integriertem, umgedrehten T an.