Die Zahl auf dem Schlüssel ist die Schlüsselweite, und sie ist eine Tabelle

Das Dokument ist ISO 4032, Sechskantmuttern, Typ 1, für M1,6 bis M64, bis M16 in Produktklasse A und darüber in Produktklasse B. Wir haben drei Ausgaben gelesen, 1979, 1999 und 2012, und die Zeile der Schlüsselweiten ist in allen dreien identisch. Das verdient es, ausgesprochen zu werden, weil es eine Sache sofort klärt: Passt eine Mutter in Ihrer Hand nicht auf den ISO-Schlüssel, hat ISO seine Meinung über die Größe nicht geändert.

Was die Tabelle tatsächlich angibt

Drei Spalten, und die Antwort in jenem Thread berührte nur die erste. Der Rest dieser Seite erklärt, wozu die beiden anderen da sind.

Sie folgt nicht aus dem Gewinde, und der Beweis liegt zwischen M5 und M6

Hier greift man gern zu einer Faustregel, meist etwas wie das Anderthalbfache des Gewindes. Teilt man die erste Spalte durch die Gewindegröße, verhält sich das Verhältnis so:

Das Verhältnis fällt von 2,00, dann steigt es zwischen M5 und M6 wieder an, und später steigt es erneut zwischen M24 und M30. Eine Größe, die zweimal die Richtung wechselt, wird nicht von einer Formel erzeugt, und jede Faustregel, die auf den großen Größen aufbaut, liegt bei M5 in die eine Richtung falsch und bei M6 in die andere. Die Reihe ist eine Tabelle, weil jemand die Werte gewählt hat, und Nachschlagen ist die ganze Methode.

Die Faustregel ist älter als die Tabelle, und wir haben sie in freier Wildbahn gefunden. Das Protokoll einer Versammlung in Philadelphia von 1864 verzeichnet eine Firma, deren Zeichnungen die Schlüsselweite auf das Anderthalbfache des Schraubendurchmessers setzten, und das ist derselbe Abend, an dem das 60-Grad-Gewinde vorgeschlagen wurde. Das Verhältnis überlebte in der Mitte des heutigen Bereichs und wurde an beiden Enden aufgegeben.

Das passt zu dem, was diese Website an anderer Stelle über die Bezeichnung von Verbindungselementen gesagt hat. Eine Bezeichnung wie Sechskantmutter ISO 4032 − M12 − 8 nennt Gewinde und Festigkeitsklasse und sagt nichts über den Schlüssel, weil die Normnummer ihn mitführt. Ändert sich die Norm, kann sich der Schlüssel mitändern, und das ist dasselbe Problem in anderem Gewand wie eine Zeichnung, die zwei Bezeichnungssysteme mischt.

Die zweite Spalte, und warum die Norm sich die Mühe macht

Ein Gabelschlüssel fasst zwei Flächen. Ein Ringschlüssel oder eine Stecknuss umschließt das ganze Sechskant, und deshalb tabelliert die Norm e, das Eckenmaß, als eigenes Mindestmaß. Es ist das Maß, das entscheidet, ob eine Mutter groß genug für das ist, worum sich das Werkzeug schließen soll, und es ist die größere der beiden Zahlen, also auch die, die in eine Zylindersenkung passen muss.

Rechnen Sie nun nach, was die Norm Ihnen überlässt. Ein vollkommen regelmäßiges Sechseck hat ein Eckenmaß von s ÷ cos 30°, also 2 durch die Wurzel aus 3 oder das 1,1547-Fache der Schlüsselweite. Teilt man das tabellierte Mindestmaß e durch das tabellierte Mindestmaß s derselben Zeile, ist das Ergebnis nicht 1,1547. Es ist 1,13, und es ist 1,13 in jeder der fünfzehn Zeilen oben:

Fünfzehn Zeilen, eine Konstante, und die Norm druckt sie nie ab. Gegenüber dem geometrischen Wert 1,1547 ist der tabellierte Wert um etwa 2,1 Prozent kleiner. Schlicht gelesen, lehnt es die Norm ab, Ihnen eine perfekte Ecke zu versprechen: Sie garantiert die Flächen und dann über die Diagonale etwas weniger, als ein scharfkantiges Sechskant ergäbe. Neben der Zahl steht keine Begründung, diese Lesart ist also unsere und nicht die des Dokuments, und diese Seite sagt Ihnen nicht, was die 2,1 Prozent wegnimmt.

Und die Zahl auf dem Werkzeug ist ein Höchstmaß

Die erste Spalte ist mit Nennmaß = max. überschrieben. Bei M10 sind das 16,00, und das Mindestmaß in derselben Zeile ist 15,73. Eine Mutter, die vollständig innerhalb der Spezifikation liegt, kann also einen Viertelmillimeter unter der Zahl auf dem Schlüssel liegen, bevor die Maultoleranz des Werkzeugs überhaupt betrachtet wird; wir besitzen keine Maßnorm für Handwerkzeuge, daher nennt diese Seite für diese Hälfte keine Zahl.

Die Antwort in jenem Thread, die vermutete, dass Muttern wohl etwas klein ausfallen, hatte also recht, und zwar aus einem strukturellen Grund und nicht als Bemerkung zur Fertigungsqualität. Ein Maß, das als Nennmaß gleich Höchstmaß veröffentlicht wird, kann nur in eine Richtung abweichen. Wo das angesammelte Spiel am Ende eine Rolle spielt, ist dieselbe Stelle wie immer: die Reserve zwischen dem Werkzeug und der Ecke, die es dreht, also das allgemeine Problem, was einen Antrieb begrenzt.

Warum passt eine Mutter dann manchmal nicht auf den erwarteten Schlüssel

Nicht, weil sich die Größe verschoben hätte. Die Zeile der Schlüsselweiten ist in den Ausgaben 1979, 1999 und 2012, die wir gelesen haben, gleich; eine Fehlpassung bedeutet also nicht, dass ISO die Zahl jemandem unter den Füßen geändert hat.

Die ehrliche verbleibende Antwort lautet: Sechskantmuttern gibt es unter mehr als einer Produktnorm, und verschiedene Normenfamilien waren sich nicht immer über die Schlüsselweite für ein bestimmtes Gewinde einig. Unsere Seite darüber, was eine Produktklasse tatsächlich festlegt, führt diese Uneinigkeit als eine der gewöhnlichen Ursachen dafür auf, dass ein Kopf in einer Zylindersenkung anstößt. Wir besitzen nur die ISO-Dokumente, daher erscheint auf dieser Seite kein Wert aus einer anderen Normenfamilie, und die praktische Anweisung ist die, die ohne den Vergleich auskommt: Schreiben Sie die Normnummer auf die Zeichnung, nicht nur das Gewinde, und prüfen Sie die Schlüsselweite anhand dieser Norm, bevor Sie irgendetwas um den Kopf herum konstruieren.

Vier Sätze zum Mitnehmen

• Die Zahl ist die Schlüsselweite, genannt s, und bei einer M10-Mutter beträgt sie 16 mm
• Sie ist eine Tabelle, keine Formel. Das Verhältnis zum Gewinde kehrt sich zwischen M5 und M6 um, also überlebt keine Faustregel den ganzen Bereich
• Das Eckenmaß ist ein eigenes tabelliertes Mindestmaß, und es beträgt das 1,13-Fache der Mindest-Schlüsselweite statt der 1,1547, die ein scharfkantiges Sechskant ergäbe
• Die Zahl auf dem Werkzeug ist das Höchstmaß der Mutter. Bei M10 darf die Mutter zulässig 15,73 messen

Die letzte Regel ist älter als die metrische Tabelle. Ein amerikanischer Bericht von 1928 sagt dasselbe und nennt den Grund: Muttertoleranzen nur nach minus, Toleranzen der Schlüsselöffnung nur nach plus.

Dieser Beitrag gehört nicht zu nur einem der sechs Schritte. Er betrifft mehrere Schritte oder Vorgänge nach der Montage. Die zugrunde liegenden Entscheidungen stehen im englischen Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Bedeutet ein 5-mm-Steckschlüssel 5 mm über die Flächen oder über die Ecken?

Über die Flächen. Die Norm nennt dieses Maß s und veröffentlicht es als Nennmaß gleich Höchstmaß, sodass eine spezifikationsgerechte Mutter etwas unter der Zahl auf dem Werkzeug messen kann. Das Eckenmaß ist ein eigenes Maß in derselben Tabelle, e genannt, als Mindestmaß veröffentlicht, und es ist das größere der beiden.

Welche Schlüsselweite braucht eine M10-Mutter?

16 Millimeter nach ISO 4032. Dieser Wert ist in den Ausgaben 1979, 1999 und 2012, die wir gelesen haben, identisch. Er lässt sich nicht aus dem Gewinde ableiten: Dieselbe Tabelle gibt 8 mm für M5, 10 für M6, 13 für M8, 18 für M12 und 24 für M16.

Gibt es eine Formel von der Gewindegröße zur Schlüsselweite?

Nein, und die Tabelle schließt eine aus, statt bloß keine zu enthalten. Teilt man die Schlüsselweite durch den Gewindedurchmesser, ergibt sich 2,00 bei den kleinsten Größen, 1,60 bei M5, dann 1,67 bei M6, dann abwärts über 1,63 und 1,60 bis 1,50 von M12 bis M24, dann wieder hinauf auf 1,53 bei M30. Ein Verhältnis, das zweimal die Richtung wechselt, entsteht nicht aus einer Formel, also müssen die Werte nachgeschlagen werden.

Warum tabelliert die Norm das Eckenmaß gesondert?

Weil ein Gabelschlüssel zwei Flächen fasst, während sich ein Ringschlüssel oder eine Stecknuss um das ganze Sechskant schließen muss, und weil die Ecken das sind, was in eine Zylindersenkung passen muss. Der Wert wird als Mindestmaß e angegeben und ist nicht einfach das trigonometrische Ergebnis: In jeder geprüften Zeile ist e min. gleich dem 1,13-Fachen von s min., wo ein scharfkantiges regelmäßiges Sechskant das 1,1547-Fache ergäbe. Die Norm druckt keinen Grund für den Unterschied ab.

Kann eine Mutter kleiner sein als die auf dem Werkzeug aufgedruckte Schlüsselweite?

Ja, und zwar zulässig. Die Schlüsselweite wird als Nennmaß gleich Höchstmaß veröffentlicht und kann daher nur nach unten abweichen. Bei M10 ist das Nennmaß 16,00 und das Mindestmaß 15,73, eine Spanne von 0,27 mm allein an der Mutter, bevor irgendeine Toleranz der Werkzeugöffnung berücksichtigt wird.

Meine Mutter passt nicht auf den Schlüssel, den die ISO-Tabelle angibt. Was ist passiert?

Keine Überarbeitung: Die Zeile der Schlüsselweiten ist in den Ausgaben 1979, 1999 und 2012 unverändert. Sechskantmuttern gibt es unter mehr als einer Produktnorm, und verschiedene Normenfamilien waren sich nicht immer über die Schlüsselweite für ein bestimmtes Gewinde einig; das ist eine der gewöhnlichen Ursachen dafür, dass ein Kopf oder eine Mutter in einer Zylindersenkung anstößt. Die verlässliche Abhilfe: die Normnummer statt nur des Gewindes auf die Zeichnung schreiben und die Schlüsselweite aus dieser Norm ablesen.

Quellen

• ISO 4032:1999 — Hexagon nuts, style 1, product grades A and B. Anwendungsbereich, Tabelle 1 und Bezeichnungsbeispiel, aus der öffentlichen Vorschau gelesen
• ISO 4032:2012 — die spätere Ausgabe, gelesen, um zu bestätigen, dass die Zeile der Schlüsselweiten unverändert ist
• r/AskEngineers — der Thread, mit dem dies begann, einschließlich der Antwort, die vermutete, dass Muttern etwas klein ausfallen

Drei Ausgaben von ISO 4032 wurden aus ihren öffentlichen Vorschauen gelesen, 1979, 1999 und 2012; die Maße oben stammen aus der Tabelle von 1999, die Zeile der Schlüsselweiten wurde mit den beiden anderen abgeglichen. Die Beziehung, dass das Mindest-Eckenmaß gleich dem 1,13-Fachen der Mindest-Schlüsselweite ist, ist unsere eigene Rechnung mit zwei abgedruckten Spalten, kein Satz der Norm, und die Norm erklärt nicht, warum dieser Wert unter dem geometrischen 1,1547 liegt; die hier angebotene Lesart ist also unsere. Größen über M36 werden in dieser Prüfung nicht verwendet, weil wir für sie das Mindest-Eckenmaß, nicht aber die Mindest-Schlüsselweite lesen konnten, und sie werden nicht zitiert. Auf dieser Seite erscheint kein Maß aus einer Normenfamilie außerhalb von ISO: Wir besitzen nur die ISO-Dokumente, und die Feststellung, dass sich verschiedene Familien bei der Schlüsselweite uneinig waren, steht aus diesem Grund ohne Zahlen. Für die Öffnung eines Schlüssels oder einer Stecknuss wird keine Toleranz angegeben, weil für diese Seite keine Maßnorm für Handwerkzeuge gelesen wurde. Die Behauptung, ein Zwölfkant-Werkzeug berühre einen bestimmten Teil des Sechskants, wird hier mangels Quelle nicht aufgestellt.