DE102005011734A1

DE102005011734A1 - Drehmomentübertragungseinrichtung insbesondere Schraubwerkzeug

Info

Publication number: DE102005011734A1
Application number: DE102005011734A
Authority: DE
Inventors: Furgal Krzysztof
Original assignee: Wera Werk Hermann Werner GmbH and Co KG
Current assignee: Wera Werkzeuge GmbH
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-09-14
Also published as: WO2006094940A1; EP1858670B1; EP1858670A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem Antriebsteil (1), insbesondere in Form eines Schraubwerkzeuges, dessen Profilabschnitt (2) formschlüssig in eine im Wesentlichen zylinderförmige Einstecköffnung (3) eines Abtriebsteiles (4) eingreift, wobei der Querschnitt der Einstecköffnung (3) eine Mehrzahl, insbesondere fünft oder sechs, in Umfangsrichtung gleich verteilt und gleich gestaltete konkav gerundete Randabschnitte (5) aufweist, die knickstellenfrei in konvex gerundete jeweils gleich gestaltete Randabschnitte (6) übergehen, wobei die konvex gerundeten Randabschnitte (6) sich mit den konkav gerundeten Randabschnitten (5) abwechseln und einen kleineren Krümmungsradius aufweisen als die letzteren und wobei der Profilabschnitt (2) eine der Anzahl der konvexen Randabschnitte (5) des Einstecköffnungsquerschnittes entsprechende Anzahl von je einen gerundeten Boden aufweisenden Nuten (7) und zwischen den Nuten sich erstreckenden Rippen (8) aufweist, wobei die Scheitellinien (9) der Rippen (8) bzw. die Grundlinien (10) der Nuten (7) spitzwinkling zur Achsrichtung des Profilabschnittes verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass radial nach außen weisende Abschnitte der Rippen (8) auf einer Kegelstumpfmantelfläche um die Achse (M) des Profilabschnittes (2) verlaufen und diese Kegelmantelflächenabschnitte (11) der Rippen (8) unter Ausbildung einer Knicklinie (12) in die gerundeten Böden der Nuten (7) übergehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem Antriebsteil, insbesondere in Form eines Schraubwerkzeuges, dessen Profilabschnitt formschlüssig in eine im wesentlichen zylinderförmige Einstecköffnung eines Abtriebsteiles eingreift, wobei der Querschnitt der Einstecköffnung eine Mehrzahl, insbesondere fünf oder sechs in Umfangsrichtung gleich verteilt und gleich gestaltete konkav gerundete Randabschnitte aufweist, die knickstellenfrei in konvex gerundete, jeweils gleich gestaltete Randabschnitte übergeht, wobei die konvex gerundeten Randabschnitte sich mit den konkav gerundeten Randabschnitten abwechseln und einen kleineren Krümmungsradius aufweisen als die letzteren, und wobei der Profilabschnitt eine der Anzahl der konvex gerundeten Randabschnitte des Einstecköffnungsquerschnittes entsprechende Anzahl von je einen gerundeten Boden aufweisende Nuten und zwischen den Nuten sich erstreckenden Rippen aufweist, wobei die Scheitellinien der Rippen bzw. die Grundlinien der Nuten spitzwinklig zur Achsrichtung des Profilabschnittes verlaufen.

Eine derartige Drehmomentübertragungseinrichtung ist auf dem Markt unter der Bezeichnung "Torx-Wedge" bekannt. Die Abtriebsteile werden in der Regel von Schraubenköpfen gebildet. Die Einstecköffnungen in den Schraubenköpfen besitzen die Form eines Hexagramms, wobei die Ecken des Hexagrammes derartig gerundet sind, dass konkave und konvexe Rundungsabschnitte des Querschnittes miteinander abwechseln. Die Öffnung ist im wesentlichen zylindrisch gestaltet, d.h. die Wände der Öffnungen verlaufen ohne nennenswerte Verjüngung. Da die Schraubwerkzeugeintrittsöffnungen in der Regel aber geprägt werden, verlaufen sie geringfügig konisch, um Entformungsschrägen auszubilden. Bei dem Antriebsteil handelt es sich um die um die Klinge eines Schraubendrehers oder Bits. Der Profilabschnitt besitzt Rippen und Nuten, die sich in Axialrichtung erstreckend jeweils abwechseln und dem Maße der gerundeten Abschnitte der Einstecköffnung angepasst sind. Die Scheitellinien von Rippen und die Grundlinien der Nuten verlaufen in einem Winkel zur Achse des Profilabschnittes, der zwischen 2½ Grad und 3½ Grad beträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel anzugeben, um die Drehmomentübertragungseinrichtung dahingehend weiterzubilden, dass das Abtriebsteil und das Antriebsteil im Klemmsitz zueinander halten.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Jeder einzelne Anspruch stellt eine eigenständige Lösung der Aufgabe dar, wobei jeder Anspruch mit jedem beliebigen anderen Anspruch kombinierbar ist.

Der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe zur Folge ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung gegeben, die insbesondere für die Paarung Schraube und Schraubwerkzeug geeignet ist. Der entsprechend der Erfindung ausgebildete Profilabschnitt eines Schraubwerkzeuges kann in die Einstecköffnung einer entsprechend der Erfindung ausgestalteten Schraube eingesteckt werden. Die Schraube hält im Klemmsitz am Schraubwerkzeug, so dass die Schraube in einfacher Weise werden kann. Es sind keine zusätzlichen Haltemittel erforderlich, um die Schraube in die zugehörige Gewindeöffnung einzudrehen.

Es wird hierzu vom Anspruch 1 zunächst und im besonderen vorgeschlagen, dass radial nach außen weisende Abschnitte der Rippe auf einer Kegelmantelfläche um die Achse des Profilabschnittes verlaufen und diese Kegelmangelflächenabschnitte der Rippen unter Ausbildung eines Knicks in die gerundeten Böden der Nuten übergehen. Anders als die beispielsweise aus der DE 10107751 A1 bekannte Lösung, bilden die Nuten jetzt gerundete Böden aus, die insbesondere auf Kreisbogenlinien verlaufen. Anders als bei dem obengenannten nicht druckschriftlich vorbekannten Stand der Technik verlaufen die Rippen unter Ausbildung einer Knicklinie, wobei die Scheitellinien der Rippen in der Mitte von zur Spitze des Profiles hin sich verjüngenden Kegelmantelflächenabschnitten verlaufen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Winkel der Grundlinien und der Winkel der Scheitellinien jeweils zur Achse des Profilabschnittes verschieden sind. Dabei können die Winkel der Grundlinie größer sein als die Winkel der Scheitellinie zur Achse des Profilabschnittes. Bevorzugt liegen die Winkel der Grundlinie zum Profilabschnitt im Bereich zwischen 1,5 und 3 Grad. Der Winkelbetrag hängt in erheblichem Maße vom Durchmesser des Profilabschnittes ab. Bei kleinen Durchmessern des Profilabschnittes beträgt der Winkel zwischen 2,5 und 3 Grad. Bei einem mittleren Durchmesser des Profilabschnittes etwa zwischen 2,5 und 5 mm beträgt der Winkel 1,5 Grad. Zu größeren Durchmessern über 5 mm werden wiederum größere Winkel verwendet. Auch die Winkel der Scheitellinien der Rippen zur Achse des Profilabschnittes variieren mit dessen Durchmesser. Der Winkel wird vor dem Einarbeiten der Nuten durch ein Vordrehen der Rohlinge bestimmt. Hierzu werden erst kegelstumpfförmige Profilabschnitte gedreht. Der Vordrehwinkel beträgt vorzugsweise 2,5 Grad. Bei größeren Durchmessern der Profilabschnitte kann dieser Winkel aber auch 5,5 Grad betragen. Die Winkel sind bevorzugt so gewählt, dass die Umfangsrichtung gemessene Breite der durch die Knicklinien begrenzten Kegelmantelflächenabschnitte von der Stirnseite des Profilabschnittes ausgehend derartig ansteigt, dass sie im Endbereich der in die Einstecköffnung eintauchenden Zone des Profilabschnittes ein Maß erreicht, welches dem dortigen Abstand der Einstecköffnungswandungsabschnitte entspricht. Dies hat zur Folge, dass die Knicklinien in Linienanlage zu den entsprechenden Einstecköffnungswandungsabschnitten der Einstecköffnung treten. Hierdurch wird ein Klemmsitz erzeugt. Die Umfangsabschnitte, also die Kegelmantelflächenabschnitte brauchen dabei nicht notwendigerweise in Berührung an die entsprechenden Abschnitte der Einstecköffnung zu treten. Bei der Drehmomenteinleitung treten die konvex gerundeten Nutbödenabschnitte des Profilabschnittes gegen die entsprechenden, konkav gerundeten Abschnitte der Einstecköffnung in Flächenanlage. Zurfolge der Flächen pressung können sich die Anlageflächen vergrößern. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Schraubwerkzeug mit einem Profilabschnitt, wie er zuvor beschrieben worden ist. Mit diesem Profilabschnitt lassen sich Torx-Schrauben im Klemmsitz herstellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1: in perspektivischer Darstellung einen Antriebsteil in Form eines Endabschnittes eines Schraubwerkzeuges,
2: die Seitenansicht des Antriebsteiles aus 2,
3: einen Längsschnitt durch das Antriebsteil durch die Nutböden,
4: eine Ansicht gemäß Pfeil IV in 2,
5: einen Schnitt gemäß der Linie V – V in 2,
6: einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI in 2,
7: in perspektivischer Darstellung ein Antriebsteil in Form eines Schraubenkopfes,
8: ein in eine Schraubwerkzeugeinstecköffnung gemäß 7 eingestecktes Schraubwerkzeug gemäß 1 entlang einer Schnittlinie gemäß der Linie VIII-VIII in 7,
9: eine Darstellung gemäß 8, jedoch entlang der Schnittlinie IX-IX in 7,
10: eine ausschnittsvergrößerte Draufsicht auf den in 7 dargestellten Schraubenkopf mit in der Ebene der Stirnseite des Schraubenkopfes geschnittenen Profilabschnitt.
Bei den in den Fig. dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um ein Antriebsteil 1, welches von einer Schraubendreherklinge ausgebildet ist. Das freie Ende des Antriebsteiles 1 besitzt einen Profilabschnitt 2. Dieser Profilabschnitt 2 besitzt in Umfangsrichtung 6 gleichgestaltete und in gleichem Winkelabstand von jeweils 60 Grad angeordnete Rippen 8. Zwischen den Rippen 8 befinden sich jeweils Nuten 7, wobei die Nuten 7 gerundete Nutböden aufweisen. Die gerundeten Nutböden 7 erstrecken sich zwischen jeweils zwei parallel zueinander verlaufenden Knicklinien 12. Zwischen jeweils eine Nut 7 begrenzenden Knicklinien 12 erstrecken sich Kegemantelabschnitte 11 der Rippen 8. Die Knicklinien 12 entfernen sich mit Abstand vom freien Ende also von der Stirnseite 2' des Profilabschnittes 2 zueinander. Die Rippen 8 werden somit mit zunehmendem Abstand von der Stirnfläche 2' breiter.
Die durch die Mitte der Kegelstumpfmantelflächenabschnitte 11 verlaufende Scheitellinien 9 der Rippen 8 haben einen Abstand A voneinander. Dieser Abstand A definiert die Schlüsselweite. Er korrespondiert zu einem Abstand B der Grundlinien 10 der Nuten 7 zueinander.
Die Grundlinien 10 der Nuten 7 haben einen Winkel α zur Achse M des Profilabschnittes 12. Der Winkel α kann Werte zwischen 1,5 und 3 Grad annehmen. Dabei liegen die Werte des Winkel α bei kleinen Durchmessern des Profilabschnittes 2, also bei Torxgrößen 6 bis 9 im Bereich zwischen 2,5 und 3 Grad. Diese Torxgrößen besitzen Abstandsmaße A zwischen 1,5 und 2,3 mm.
Bei Torxgrößen 10 bis 27, bei denen die Abstandsmaße A im Bereich zwischen 2,5 und 5 mm liegen, beträgt der Winkel α vorzugsweise 1,5 Grad. Bei größeren Torxgrößen, also bei Durchmessern von über 5 mm kann der Winkel α Werte über 2 Grad annehmen.
Der Winkel β, welcher der Konuswinkel des Rohlinges ist, liegt vorzugsweise zwischen 2,5 und 5,3 Grad, wobei die Torxgrößen 6 bis 27 vorzugsweise denselben Konuswinkel ausbilden. Zu größeren Torxgrößen, TX 30 oder TX 40 steigt der Konuswinkel β an.
Wie aus den 8 und 9 hervorgeht, ist es nicht notwendig, dass die auf einer Kreisbogenlinie verlaufenden Abschnitte 11 in berührender Anlage an den Wandabschnitten der konkav gerundeten Abschnitte 5 der Einstecköffnung 3 anliegen. Es ist allerdings vorgesehen, dass die Rundungsabschnitte 7 der Nut in eine Flächenanlage treten zu den konvex gerundeten Abschnitten 6 der Einstecköffnung 3, so dass die Drehmomentübertragung über eine Flächenanlage erfolgt. Dabei erfolgt die Flächenanlage vorzugsweise in dem Abstand L von der Stirnfläche 2' entfernten Abschnitt des Profilabschnittes 2. Es handelt sich hierbei um den randnahen Bereich der Einsteckzone des Profilabschnittes 2 innerhalb der Einstecköffnung 3. Die Eintauchtiefe L des Profilabschnittes 2 in die Einstecköffnung 3 variiert mit der Torxgröße. Bei kleinen Torxgrößen beträgt die Eintauchtiefe nur 1 oder wenig mehr als 1 mm. Bei größeren Torxgrößen beträgt die Eintauchtiefe 2 und mehr mm.
Die Winkel α und β sowie die Abstände A und B sind so gewählt, dass die Knicklinien 12 in Klemmanlage treten zu Wandungsabschnitten 5, 6 der Einstecköffnung 3. Hierdurch wird ein wackelfreier Klemmsitz erreicht.
Die Nuten erstrecken sich über ihre gesamte Länge mit einer gleichbleibenden Rundung. Diese Konturlinie bleibt gleich. Das bedeutet, dass die Querschnittskontur der Nut auf einer Kreisbogenlinie verläuft, die immer dieselbe ist. Der diesen Kreisbogen erzeugende Mittelpunkt liegt außerhalb des Profilabschnittes. Die Fläche der gerundeten Nut 7 ist somit ein Teilabschnitt einer Zylindermantelwand, wobei die Achse des Zylinders um einen Winkel α gegenüber der Achse M geneigt ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nur der Zentralbereich der Nut 7 im Bereich ihrer Grundlinie 10 auf einer Kreisbogenlinie verläuft. Die Ränder der Nut hin zur Knicklinie 12 können dann geringfügig flacher verlaufen jedoch knickfrei.
In der 10 ist der Spalt zwischen der Nut 7 und dem konvexen Wandungsabschnitt 6 stark vergrößert dargestellt.
In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass dieser Spalt zwischen dem Boden der Nut 7 und dem konvexen Wandungsabschnitt 6 geschlossen ist. Um dies zu erreichen, beträgt der Abstand der Grundlinien 10 zweier sich diagonal gegenüberliegenden Nuten 7 in einem Abstand L, der der Eintauchtiefe entspricht, von der Stirnfläche 2' mehr, als das Abstandsmaß der Scheitel zweier sich diametral gegenüberliegender konvexer Wandungsabschnitte 6. Wird der Profilabschnitt 2 in die entsprechende Öffnung 3 eingesteckt, so tritt eine geringfügige Deformierung auf. Profilabschnitt und Wandung der Einstecköffnung liegen dann im Randbereich des konvex gerundeten Abschnittes 6 in einer Flächenanlage zueinander.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem Antriebsteil (1), insbesondere in Form eines Schraubwerkzeuges, dessen Profilabschnitt (2) formschlüssig in eine im wesentlichen zylinderförmige Einstecköffnung (3) eines Abtriebsteiles (4) eingreift, wobei der Querschnitt der Einstecköffnung (3) eine Mehrzahl, insbesondere fünf oder sechs in Umfangsrichtung gleich verteilt und gleich gestaltete konkav gerundete Randabschnitte (5) aufweist, die knickstellenfrei in konvex gerundete, jeweils gleich gestaltete Randabschnitte (6) übergehen, wobei die konvex gerundeten Randabschnitte (6) sich mit den konkav gerundeten Randabschnitten (5) abwechseln und einen kleineren Krümmungsradius aufweisen als die letzteren, und wobei der Profilabschnitt (2) eine der Anzahl der konvex gerundeten Randabschnitte (5) des Einstecköffnungsquerschnittes entsprechende Anzahl von je einen gerundeten Boden aufweisende Nuten (7) und zwischen den Nuten (7) sich erstreckenden Rippen (8) aufweist, wobei die Scheitellinien (9) der Rippen (8) bzw. die Grundlinien (10) der Nuten (7) spitzwinklig zur Achsrichtung des Profilabschnittes verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass radial nach außen weisende Abschnitte der Rippen (8) auf einer Kegelstumpfmantelfläche um die Achse (M) des Profilabschnittes (2) verlaufen und diese Kegelmantelflächenabschnitte (11) der Rippen (8). unter Ausbildung einer Knicklinie (12) in die gerundeten Böden der Nuten (7) übergehen.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) der Grundlinie (10) und der Winkel (β) der Scheitellinie (9) zur Achse (M) des Profilabschnittes (2) verschieden sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) der Grundlinie (10) größer ist als der Winkel (β) der Scheitellinie (9).
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) der Grundlinie (10) je nach Durchmesser der des Profilabschnittes (2) zwischen 1,5 und 3 Grad beträgt.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (β) der Scheitellinie (10) je nach Durchmesser des Profilabschnittes (2) zwischen 2,5 und 5,5 Grad beträgt.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Nutgrundes (7) auf einer Kreisbogenlinie verläuft.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung gemessene Breite der durch die Knicklinien (12) begrenzten Kegelmantelflächenabschnitte (11) von der Stirnseite (2') des Profilabschnittes (2) ausgehend derartig ansteigt, dass sie im Endbereich der in die Einstecköffnung (3) eintauchenden Zone (L) des Profilabschnittes (2) ein Maß erreicht, welches dem dortigen Abstande der Einstecköffnungswandabschnitte entspricht.
Schraubwerkzeug mit einem Profilabschnitt (2) zum formschlüssigen Eingriff in eine im wesentlichen zylinderförmige Einstecköffnung (3) eines Schraubenkopfes (4), wobei der Profilabschnitt (2) eine Anzahl von je einem gerundeten Boden aufweisende Nuten (7) und zwischen den Nuten (7) sich erstreckenden Rippen (8) aufweist, wobei die Scheitellinien (9) der Rippen (8) bzw. die Grundlinien (10) der Nuten (7) spitzwinklig zur Achsrichtung des Profilabschnittes verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass radial nach außen weisende Abschnitte der Rippen (8) auf einer Kegelstumpfmantelfläche um die Achse (M) des Profilabschnittes (2) verlaufen und diese Kegelmantelflächenabschnitte (11) der Rippen (8), unter Ausbildung einer Knicklinie (12) in die gerundeten Böden der Nuten (7) übergehen.
Schraubwerkzeug nach Anspruch 8 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung des Profilabschnittes (2) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7.