Jedes metrische Gewinde wird durch drei Durchmesser beschrieben, und welcher davon für eine Aufgabe zählt, hängt von der Funktion ab: Der Außendurchmesser bestimmt die Bezeichnung, der Kerndurchmesser den tragenden Querschnitt und das Kernloch, der Flankendurchmesser die Passung. Wer eine Verbindung auslegt, eine Bohrung vorbereitet oder ein unbekanntes Gewinde bestimmt, greift auf jeweils einen anderen dieser Werte zu. Dieser Beitrag erklärt die drei Größen, ordnet sie der jeweiligen Aufgabe zu und stellt die Maße für das metrische ISO-Regelgewinde in einer Tabelle bereit.
Die drei Durchmesser am Gewinde und wofür jeder steht
Ein metrisches Gewinde besitzt drei kennzeichnende Durchmesser, deren Bedeutung sich nach der konstruktiven Frage richtet, die gerade beantwortet werden soll. Der Außen- oder Nenndurchmesser (d bzw. D) ist der größte Durchmesser und liegt an den Profilspitzen des Außengewindes an. Nach ihm richtet sich die Bezeichnung: Die „10″ in M10 bezeichnet diesen Nennwert in Millimetern. Der Kerndurchmesser (d3 beim Außengewinde, D1 beim Innengewinde) ist der kleinste Durchmesser am Gewindegrund und beeinflusst den tragenden Querschnitt sowie das Kernloch. Der Flankendurchmesser (d2 bzw. D2) liegt dazwischen, dort wo Zahnbreite und Lückenbreite gleich groß sind, und steuert maßgeblich die Passung zwischen Schraube und Mutter.
Die geometrische Beziehung folgt aus dem 60°-Flankenwinkel des metrischen ISO-Profils und der Steigung P. Der Flankendurchmesser ergibt sich näherungsweise als d2 = d − 0,6495 · P, der Kerndurchmesser des Außengewindes als d3 = d − 1,2269 · P. Kern und Flanke verschieben sich umso stärker nach innen, je gröber die Steigung ist. Für die rechnerische Belastbarkeit einer Schraube ist allerdings nicht der Kerndurchmesser allein, sondern der Spannungsquerschnitt maßgeblich, der zwischen Flanken- und Kerndurchmesser liegt.
Warum der Nenndurchmesser nicht der Wert ist, den Sie am Gewinde messen
Der Nenndurchmesser stimmt fast nie mit dem Wert überein, den ein Messschieber an der Schraube anzeigt, und genau diese Annahme führt regelmäßig zu Fehlbestimmungen. Ein M10-Außengewinde mit üblichem g-Toleranzfeld misst am Außendurchmesser nicht exakt 10,000 mm; der obere Grenzwert liegt knapp unter 10 mm, der zulässige Bereich richtet sich nach der vollständigen Toleranzklasse. An der Mutter liegt der messbare Innendurchmesser ohnehin beim Kernmaß und nicht beim Nennwert. Der Nennwert ist eine Bezeichnungsgröße, kein Istmaß.
In der Praxis sehen wir diesen Irrtum vor allem bei der Bestimmung unbekannter Gewinde: Wird der Innendurchmesser einer Mutter gemessen und mit der Nennreihe verglichen, fällt das Ergebnis zu klein aus, weil dort der Kerndurchmesser greift. Auch die Steigung wird oft übergangen. Wird ein vorhandenes Bauteil allein nach dem grob gemessenen Durchmesser als „M10″ eingestuft, kann statt eines Regelgewindes ein Feingewinde M10×1 vorliegen. Die Folge sind nicht passende Schrauben und nachträgliche Korrekturen. Wer ein Gewinde bestimmt, sollte deshalb Durchmesser und Steigung getrennt erfassen und beide gegen die Norm verifizieren.
Gewindedurchmesser-Tabelle: metrisches ISO-Regelgewinde
Die folgende Tabelle führt für das metrische ISO-Regelgewinde die drei Durchmesser sowie die Regelsteigung auf; alle Werte in Millimetern. Der Kerndurchmesser ist getrennt für Außengewinde (d3, tragender Querschnitt) und Innengewinde (D1, Grundmaß des Innenprofils) angegeben, da beide Werte unterschiedlich definiert sind.
| Gewinde | Außen-/Nenn-Ø (d) | Steigung (P) | Flanken-Ø (d2) | Kern-Ø Außengewinde (d3) | Kern-Ø Innengewinde (D1) |
|---|---|---|---|---|---|
| M3 | 3,000 | 0,50 | 2,675 | 2,387 | 2,459 |
| M4 | 4,000 | 0,70 | 3,545 | 3,141 | 3,242 |
| M5 | 5,000 | 0,80 | 4,480 | 4,019 | 4,134 |
| M6 | 6,000 | 1,00 | 5,351 | 4,773 | 4,918 |
| M8 | 8,000 | 1,25 | 7,188 | 6,466 | 6,647 |
| M10 | 10,000 | 1,50 | 9,026 | 8,160 | 8,376 |
| M12 | 12,000 | 1,75 | 10,863 | 9,853 | 10,106 |
| M14 | 14,000 | 2,00 | 12,701 | 11,546 | 11,835 |
| M16 | 16,000 | 2,00 | 14,701 | 13,546 | 13,835 |
| M20 | 20,000 | 2,50 | 18,376 | 16,933 | 17,294 |
| M24 | 24,000 | 3,00 | 22,052 | 20,319 | 20,753 |
| M30 | 30,000 | 3,50 | 27,727 | 25,706 | 26,211 |
| M36 | 36,000 | 4,00 | 33,402 | 31,093 | 31,670 |
| M42 | 42,000 | 4,50 | 39,077 | 36,479 | 37,129 |
| M48 | 48,000 | 5,00 | 44,752 | 41,866 | 42,587 |
| M64 | 64,000 | 6,00 | 60,103 | 56,639 | 57,505 |
Die Werte sind Grundmaße des Nennprofils. Die maßgebenden Festlegungen verteilen sich auf mehrere Normen: ISO 68-1 beschreibt das Profil, ISO 724 / DIN 13 die Grundmaße, ISO 261 den allgemeinen Größenplan und ISO 965 die Grenzmaße der Toleranzklassen. Für aktuelle Zeichnungen sollte jeweils die gültige Ausgabe der Norm geprüft werden. Der Kerndurchmesser des Innengewindes D1 ist dabei ein Grundmaß des Profils und nicht der Bohrerdurchmesser: Das Kernloch wird nach oder näherungsweise nach d − P gewählt und je nach Werkstoff, Gewindeherstellung und Gewindetiefe angepasst — für M10 (P = 1,5) sind in der Praxis rund 8,5 mm üblich, nicht der D1-Wert von 8,376 mm.
Schnellüberblick: welcher Durchmesser wofür
Der Schnellüberblick ordnet jeder Aufgabe den richtigen Wert zu und zeigt ihn am Beispiel M10; er ersetzt nicht die Prüfung der Toleranzklasse für die Fertigung.
| Zweck | Richtiger Wert | Beispiel M10 |
|---|---|---|
| Bezeichnung / Auswahl | d (Nenn-Ø) | 10,000 mm |
| Passung beurteilen | d2 / D2 (Flanken-Ø) | 9,026 mm |
| Tragender Querschnitt (Bolzen) | d3 (Kern-Ø außen) | 8,160 mm |
| Innenprofil-Grundmaß | D1 (Kern-Ø innen) | 8,376 mm |
| Kernlochbohrer wählen | d − P bzw. Tabelle | ca. 8,5 mm |
| Grenzmaß für Fertigung | nach ISO 965 prüfen | je nach Klasse |
Außengewinde und Innengewinde: gleiche Bezeichnung, andere Maße
Außen- und Innengewinde tragen dieselbe Bezeichnung, ihre maßgeblichen Durchmesser liegen jedoch an unterschiedlichen Stellen des Profils. Beim Außengewinde (Schraube, Bolzen) zählt der Nenndurchmesser an den Spitzen; der Kerndurchmesser d3 begrenzt den tragenden Querschnitt nach unten. Beim Innengewinde (Mutter, Gewindebohrung) verhält es sich umgekehrt: Die Spitzen liegen am Kerndurchmesser D1, während der Nenndurchmesser am Gewindegrund erscheint.
Praktisch bedeutet das eine klare Aufgabentrennung. Für die Auslegung der Belastbarkeit zählt der Spannungsquerschnitt, der zwischen Flanken- und Kerndurchmesser des Außengewindes liegt. Für die Vorbereitung einer Gewindebohrung ist dagegen das Kernloch ausschlaggebend, das sich an D1 orientiert, aber nach Kernlochtabelle gewählt wird. Wer beide Aufgaben verwechselt, bohrt entweder zu eng — der Gewindebohrer bricht — oder zu weit, sodass die Gewindegänge zu flach werden und die Verbindung an Haltekraft verliert.
Toleranzen und Grenzmaße: warum 6g und 6H über die Passung entscheiden
Die Nennmaße aus der Tabelle beschreiben das ideale Profil, doch die tatsächliche Passung einer Verbindung wird erst durch die Toleranzklasse festgelegt, die Flanken- und Kerndurchmesser eingrenzt. Eine Toleranzangabe wie 6g (Außengewinde) oder 6H (Innengewinde) besteht aus einer Toleranzqualität (Ziffer) und einer Toleranzfeldlage (Buchstabe: Kleinbuchstabe außen, Großbuchstabe innen). Die Paarung 6H/6g gilt als Standard für allgemeine Anwendungen. Bei Außengewinden kann die vollständige Angabe aus zwei Feldern bestehen, etwa 5g6g für Flanken- und Außendurchmesser; sind beide Klassen gleich, wird die Angabe häufig zu 6g zusammengefasst.
Der Wirkmechanismus ist eindeutig: Die Toleranz verschiebt das zulässige Maßintervall für den Flankendurchmesser, und der Flankendurchmesser entscheidet darüber, ob sich Schraube und Mutter spielarm fügen oder klemmen. Ein größeres „g“-Spiel erleichtert das Verschrauben unter Beschichtung oder Verschmutzung, verringert aber die Tragfläche; eine engere Lage erhöht die Passgenauigkeit, reagiert dafür empfindlicher auf Oberflächenzusätze. Welche Klasse zu wählen ist, hängt von Beschichtung, Einsatztemperatur und geforderter Wiederholgenauigkeit ab und sollte gegen die Anforderung der Baugruppe geprüft werden; sie steht in engem Zusammenhang mit den allgemeinen Toleranzen beim Drehen. Galvanische Überzüge etwa beanspruchen einen Teil des Flankenspiels und müssen bei der Klassenwahl berücksichtigt werden.
Gewindedurchmesser bestimmen und prüfen: das Vorgehen in der Fertigung
Ein unbekanntes Gewinde lässt sich zuverlässig nur bestimmen, wenn Durchmesser und Steigung getrennt erfasst und gegen die Normreihe abgeglichen werden — der gemessene Durchmesser allein genügt nicht. Bei einem Außengewinde wird der Außendurchmesser mit dem Messschieber an den Spitzen abgegriffen, bei einem Innengewinde ist der messbare Innendurchmesser das Kernmaß. Anschließend wird die Steigung mit einer Gewindelehre ermittelt und beides der Tabelle zugeordnet.
In unserer Fertigung prüfen wir Außengewinde mit Lehrringen und Innengewinde mit Lehrdornen (Gut-/Ausschussseite); für den Flankendurchmesser kommt bei engen Anforderungen die Messung mit Flankenmessmitteln hinzu. Aus Erfahrung zeigt sich dabei ein wiederkehrendes Fehlerbild: Wird allein der grob gemessene Außendurchmesser herangezogen und die Steigung nicht separat geprüft, geraten Regel- und Feingewinde gleicher Nenngröße durcheinander, etwa M10 gegenüber M10×1. Die Korrektur kostet dann mehr Zeit als die ursprüngliche Prüfung. Welche Messmittel im Einzelfall nötig sind, richtet sich nach Toleranzklasse, Stückzahl und Funktion des Bauteils und wird projektbezogen festgelegt.
Dieser Beitrag behandelt das metrische ISO-Gewinde; Zollgewinde, Rohrgewinde und Trapezgewinde folgen anderen Profilen und sind hier nicht enthalten.
Fazit
Drei Größen steuern jede metrische Gewindeverbindung, und ihre Trennung ist die Voraussetzung für eine korrekte Auslegung: Der Außendurchmesser liefert die Bezeichnung, der Kerndurchmesser begrenzt den tragenden Querschnitt und orientiert das Kernloch, der Flankendurchmesser entscheidet über die Passung. Wer eine Bohrung vorbereitet, arbeitet mit dem Kernloch nach Tabelle; wer die Belastbarkeit prüft, mit dem Spannungsquerschnitt; wer die Fügbarkeit beurteilt, mit dem Flankendurchmesser und der zugehörigen Toleranzklasse.
In der Praxis behandeln wir Durchmesser und Steigung grundsätzlich getrennt und sichern das Ergebnis über Lehren ab, bevor gefertigt oder beschafft wird. Welche Toleranzklasse und welche Messmittel ein Bauteil verlangt, bleibt eine projektabhängige Entscheidung, die wir anhand von Beschichtung, Funktion und Stückzahl gemeinsam abstimmen.
Für den nächsten Schritt halten Sie idealerweise Zeichnung, Werkstoff, Gewindegröße, Steigung, geforderte Toleranzklasse, Beschichtung und Stückzahl bereit. Auf dieser Grundlage prüfen wir, ob Kernloch, Toleranzfeld und Prüfmittel zur Funktion Ihres Bauteils passen, und stimmen die Fertigung mit Ihnen ab — senden Sie uns dazu Ihre Zeichnung oder ein Musterteil zu.
FAQ
Was bedeutet der Durchmesser bei M10?
Die Angabe M10 bezeichnet einen Nenndurchmesser von 10 mm, gemessen am Außendurchmesser des Außengewindes. Der tatsächlich messbare Wert liegt toleranzbedingt knapp darunter; der Kerndurchmesser des Außengewindes beträgt rund 8,16 mm.
Worin unterscheiden sich Kern- und Flankendurchmesser?
Der Kerndurchmesser ist der kleinste Durchmesser am Gewindegrund und begrenzt den tragenden Querschnitt, der Flankendurchmesser liegt mittig im Profil und steuert die Passung. Bei M10 liegt der Flankendurchmesser bei 9,026 mm, der Kerndurchmesser des Außengewindes bei 8,160 mm.
Welcher Kernlochbohrer für M10?
Für M10-Regelgewinde (P = 1,5) wird in Kernlochtabellen üblicherweise ein Bohrer von rund 8,5 mm verwendet. Der Grundmaßwert D1 = 8,376 mm beschreibt das Innenprofil, ist aber nicht automatisch der Bohrerdurchmesser; die Faustregel lautet d − P, angepasst an Werkstoff und Gewindetiefe.
Warum misst eine M10-Schraube keine exakten 10 mm?
Der Nenndurchmesser ist eine Bezeichnungsgröße, kein Istmaß. Das g-Toleranzfeld legt den Außendurchmesser bewusst etwas kleiner aus, damit sich das Gewinde fügen lässt; der zulässige Bereich hängt von der vollständigen Toleranzklasse ab.
Was ist der Unterschied zwischen Grundmaß und Grenzmaß?
Grundmaße beschreiben das ideale Nennprofil, wie es in der Tabelle steht; Grenzmaße sind die zulässigen Höchst- und Mindestmaße, die sich aus der Toleranzklasse ergeben (etwa 6H oder 6g nach ISO 965).
Haben Fein- und Regelgewinde denselben Außendurchmesser?
Fein- und Regelgewinde teilen denselben Nenndurchmesser, unterscheiden sich aber in der Steigung. Wegen der kleineren Steigung besitzt das Feingewinde einen größeren Spannungsquerschnitt, was die axiale Tragfähigkeit erhöhen kann.
