Bei mechanischen Baugruppen oder der Befestigung von Leiterplatten (PCB) begegnet Ingenieur:innen sehr häufig das Detail Counterbore. Auf den ersten Blick wirken Counterbore- und Countersink-Bohrungen ähnlich – sie erfüllen jedoch in mechanischen wie elektronischen Anwendungen unterschiedliche Zwecke. Dieser Artikel erklärt, was eine Counterbore ist, warum sie verwendet wird, wie sie sich von einer Countersink unterscheidet und wie Sie sie in Zeichnungen korrekt bemaßen und in Ihren Designs anwenden.
Was ist eine Counterbore?
Eine Counterbore ist eine zylindrische, flachbodige Ausdrehung in einer Bohrung.
Sie ermöglicht, dass der Kopf einer Schraube, eines Bolzens oder eine Unterlegscheibe bündig oder vertieft zur Oberfläche sitzt.
Im Unterschied zur Standardbohrung besitzt die Counterbore zwei Durchmesser – unten das kleinere Führungsloch (Pilot Hole), das durch das Bauteil geht, und oben eine größere zylindrische Senkung für den Schraubenkopf.
In der Praxis gilt:
- Das untere Führungsloch nimmt den Schaft bzw. das Gewinde auf.
- Die obere, flachbodige Ausdrehung verdeckt den Schraubenkopf oder bietet eine plane Auflage für die Unterlegscheibe.
Counterbore-Bohrungen werden häufig mit Zylinderkopfschrauben (Socket Head Cap Screws), Sechskantschrauben oder Befestigungen mit Unterlegscheiben eingesetzt.
Geometrie der Counterbore
Jede Counterbore besitzt drei Hauptmaße:
- Pilot-Bohrungsdurchmesser (D1): Durchgang für Schaft/Gewinde.
- Counterbore-Durchmesser (D2): größerer Durchmesser für Kopf/Unterlegscheibe.
- Counterbore-Tiefe (H): bestimmt, wie weit der Kopf unter bzw. bündig zur Oberfläche sitzt.
Der Boden der Counterbore ist plan – der entscheidende Unterschied zur konischen Countersink. Die plane Auflage sorgt für stabile Kraftübertragung und eine gleichmäßige Lastverteilung beim Anziehen.
Warum setzen Ingenieur:innen Counterbores ein?
1) Bündige oder versteckte Schraubenköpfe
Wenn ein Schraubenkopf nicht überstehen darf – z. B. an bewegten Teilen, Passflächen oder sichtbaren Gehäusen –, hält die Counterbore den Kopf bündig oder leicht vertieft. Das verhindert Kollisionen/Hängenbleiben und verbessert die Optik.
2) Stabile Auflagefläche
Der flache Boden bietet eine ebene Sitzfläche für Kopf oder Unterlegscheibe – wichtig bei hohen Anziehmomenten, um Kippung und Losdrehen zu vermeiden.
3) Platz für Werkzeuge oder Unterlegscheiben
Counterbores schaffen Zusatzfreiheit für Inbus-/Steckschlüssel und Drehmomentschlüssel – essenziell in kompakten Baugruppen.
4) Dichtung und O-Ring-Sitz
In Präzisionsbaugruppen kann die Ausdrehung O-Ringe oder Dichtungen mit definierter Kompression aufnehmen.
5) Ästhetik und Sicherheit
Verdeckte Befestiger sind angenehmer zu handhaben und sorgen für ein sauberes, professionelles Erscheinungsbild – z. B. in Consumer- und Luftfahrtprodukten.
Counterbore vs. Countersink: die wichtigsten Unterschiede
Die Begriffe werden oft verwechselt, doch Geometrie und Zweck sind verschieden:
| Merkmal | Counterbore (zylindrisch) | Countersink (konisch) |
|---|---|---|
| Form | Zylinder, flacher Boden | Kegel, geneigte Fläche |
| Passender Kopf | Zylinderkopf/Socket | Senk- oder Linsensenkkopf |
| Zweck | Kopf/Unterlegscheibe unter Oberfläche setzen | Senkkopf bündig in Konus setzen |
| Materialabtrag | Mehr (tiefere Ausdrehung) | Weniger (flachere Senkung) |
| Typische Winkel | – | 82° oder 90° (normabhängig) |
| Ideal für | Höhere Festigkeit, stabiler Sitz | Glatte Oberfläche, wenig Bauraum |
| Risiko bei Fehlanwendung | Schwächung dünner Teile | Schlechter Sitz bei Winkelfehlanpassung |
Kurzfassung:
- Counterbore bei zylindrischen Köpfen, die eine plane Auflage benötigen.
- Countersink bei konischen Senkköpfen, die bündig sitzen sollen.
Falsche Wahl führt zu schlechter Vorspannung, ungleichmäßigen Spannungen oder optischen Mängeln.
Entscheidungshilfe: Counterbore oder Countersink?
- Kopfform prüfen
- Zylindrisch → Counterbore
- Konisch → Countersink
- Anwendungspriorität
- Glatte Oberfläche/kleiner Bauraum → Countersink
- Hohe Festigkeit/Unterlegscheibe nötig → Counterbore
- Materialdicke
- Dünnes Blech → tiefe Counterbores vermeiden (Schwächung)
- Dicke Platten → Counterbore meist unkritisch und robust
Merksatz: Countersinks für Optik und Freigang; Counterbores für Festigkeit und Ausrichtung.
Counterbore in technischen Zeichnungen bemaßen
Für Counterbores gelten standardisierte Symbole und Callouts, damit die Fertigung eindeutig ist.
Das Symbol ⏊ kennzeichnet eine Counterbore nach ANSI/ISO.
Typischer Callout:
⌀10 ⏊ ⌀20 × 5 DEEPBedeutung:
- Durchgangsbohrung Ø 10 mm.
- Oben eine zylindrische Ausdrehung Ø 20 mm mit 5 mm Tiefe.
Alternative Kurzform:
10 ⏊ 20 × 5Dabei steht die erste Zahl für den Durchgangs-Ø, die zweite für den Counterbore-Ø, die dritte für die Tiefe.
Wichtig: Die Tiefe immer angeben, um Überbearbeitung und Festigkeitsverlust zu vermeiden.
Abmessungen für Counterbores wählen
Die exakten Maße folgen der Schrauben-/Befestiger-Norm. Faustregeln:
- Counterbore-Ø etwas größer als der Kopf-Ø (Montage- und Werkzeugfreigang).
- Tiefe ≈ Kopfhöhe, ggf. etwas größer bei gewünschter Vertiefung.
- Pilot-Ø richtet sich danach, ob die Schraube durchgesteckt oder in ein Gewinde im Gegenbauteil greift.
Countersink – Kurzüberblick
Eine Countersink ist eine konische Senkung, damit ein Senkkopf bündig mit der Oberfläche abschließt.
Typische Winkel: 82° (US-Zollnorm) und 90° (metrisch/europäisch).
Winkelgleichheit zwischen Schraubenkopf und Senkung ist essenziell – sonst entstehen Spalte, schlechter Sitz und Lockerung.
Counterbore und Countersink bei PCBs
In Leiterplattendesign und -montage dient beides zur Optimierung von Mechanik, Bauraum und Optik. Zwar seltener als in Metallteilen, aber wichtig in hochdichten oder designorientierten Produkten.
Countersink auf PCBs einsetzen, wenn:
- Gehäuse/Front erfordert bündigen Kopf.
- Bauraum über der PCB knapp ist (Handhelds/Wearables).
- Senkkopfschrauben verwendet werden.
Counterbore auf PCBs einsetzen, wenn:
- Hohe mechanische Festigkeit mit Socket-Köpfen gefragt ist.
- Die PCB dick ist oder von einer Metallplatte hinterlegt wird – Festigkeit vor Kompaktheit.
- Plane Auflage für Unterlegscheiben/Abstandsbolzen benötigt wird.
Design-Hinweis: Mit dem Leiterplattenhersteller abstimmen; tiefe Ausdrehungen können Lötstoppmaske, Kriechstrecken und mechanische Stabilität beeinträchtigen, wenn sie zu nahe an Kupferebenen oder PTHs liegen.
FAQ: Häufige Fehler bei Counterbore/Countersink
1) Was passiert bei der falschen Lochart?
Eine Countersink für eine Zylinderkopfschraube führt zu Instabilität und Überstand.
Lösung: Lochart zur Kopfform passend wählen – zylindrisch → Counterbore, konisch → Countersink.
2) Kann eine Counterbore zu tief sein?
Ja. Zu große Tiefe schwächt das Bauteil oder durchbricht dünne Wände.
Lösung: Tiefe ≈ Kopfhöhe einhalten und Mindestwandstärke prüfen.
3) Warum muss der Senkwinkel passen?
90°-Senkung mit 82°-Schraube erzeugt Spalte und ungleichmäßigen Sitz.
Lösung: Senkwinkel gemäß Schraubenspezifikation wählen.
4) Was, wenn der Counterbore-Ø zu klein ist?
Werkzeug (Inbus/Stecknuss) passt nicht in die Senkung.
Lösung: Freigang für Kopf und Werkzeug plus Toleranz vorsehen.
5) Können Counterbores PCBs schädigen?
Ja. Tiefe Ausdrehungen können Kupferlagen oder Dielektrika verletzen.
Lösung: Mindestens 1 mm Abstand zu Kupferbereichen halten und Tiefe in den Fertigungsunterlagen eindeutig angeben.
Fazit
Counterbores sind kleine, aber entscheidende Details, die mechanische und PCB-Baugruppen funktional und hochwertig machen. Sie verstecken Befestiger, verbessern die Auflage und halten Oberflächen bündig – ohne die Festigkeit zu opfern.
Wer die Unterschiede zwischen Counterbore und Countersink kennt, Zeichnungs-Callouts korrekt liest und die Features situationsgerecht einsetzt, vermeidet Montageprobleme und erreicht saubere, sichere und zuverlässige Produkte.
