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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung, insbesondere
Schraube, mit Arretierfunktion zur lösbaren Verbindung
von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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In
vielen Bereichen der Technik findet man unterschiedliche Arten von
Verbindungsvorrichtungen, wie Schrauben oder Kupplungen, welche
zur Verbindung von Werkstücken (d. h. beliebige Komponenten)
verwendet werden. Kennzeichnend für alle Schrauben ist
hierbei, dass sie die in der Regel Werkstücke lösbar
verbinden.
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Der
Kopf der Schraube dient als Angriffspunkt für das passende
Schraubwerkzeug (z. B. Sechskantschlüssel, Schraubendreher
etc.) und ist je nach Schraubenart unterschiedlich ausgestaltet.
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Am
Schaft der Schraube befindet sich üblicherweise ein Gewinde,
das je nach Drehsinn entweder als Links- oder Rechtsgewinde ausgestaltet
ist und ein dazu passendes Gegengewinde benötigt.
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Bei
den Schraubenköpfen gibt es eine Reihe unterschiedlicher
Geometrien, die im Querschnitt zumeist einfachen geometrischen Körpern
entsprechen. Die einfachste Geometrie entspricht der einer Schlitzschraube,
z. B. einer Einschlitz- oder Kreuzschlitzschraube. Die Profile sind
so ausgestaltet, dass die beim Drehen mit einem Werkzeug auftretenden
Kräfte übertragen werden, ohne dass sich die Aussparung
der Schraube verformt oder Schaden nimmt. Weitere bekannte übliche
Geometrien, die bei Schraubköpfen verwendet werden, sind
beispielsweise Pozidriv-Torx, Imbus, Robertson, Tri-Wiring, Torq-Set-Schrauben.
Für viele dieser Geometrien sind Spezialwerkzeuge notwendig,
die ausschließlich für den speziellen Schraubenkopf
entwickelt sind. Je nach Anwendungsbereich sind unterschiedliche
Materialeigenschaften der Schraube notwendig.
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Nach
dem Herausdrehen einer Schraube aus dem Gewinde muss die Schraube
gefasst und von der Montageposition entfernt werden. Doch gerade
dieser Schritt erweist sich häufig als sehr schwierig,
insbesondere dann, wenn die zu entfernende Schraube sehr kleine
Abmessungen besitzt (Mikroschrauben oder Miniaturschrauben), oder
die Schraube in einem Schraubkanal versenkt ist, bei dem die Schraube
nur durch den Kanal greifbar ist. Sehr häufig müssen
dann Hilfswerkzeuge eingesetzt werden (z. B. eine Pinzette oder
Zange), um die Schraube aus dem Schraubloch zu heben. Solche versenkten
Schrauben sind beispielsweise in tragbaren Computern (Laptop) oder
im Bereich der Zahntechnik anzutreffen. Beim Lösen der
Schraube (z. B. im Rahmen einer Wartung oder Reparatur) werden diese
oftmals nicht richtig von dem Hilfswerkzeug gefasst, was zur Folge
hat, dass die Schraube in das Innere des Gehäuses fällt
und mühsam gesucht werden muss.
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Aus
diesem Grund wurden in der Praxis verschiedene Lösungsmöglichkeiten
gesucht. Es ist beispielsweise bekannt, den Schraubendrehereinsatz zu
magnetisieren, um die einzuschraubende Schraube an den Schraubendrehereinsatz
anhaften zu lassen. Nachteilig ist jedoch hierbei, dass die meisten Schrauben
nur gering oder gar nicht magnetisierbar sind, so dass nur eine
geringe bzw. keine Haftung vorhanden ist und die Schraube sich aufgrund
ihres Eigengewichtes von dem Schraubwerkzeug löst. Ferner
ist zu berücksichtigen, dass in magnetisch sensibler Umgebung
der Einsatz magnetisierter Schraubendreher nicht zulässig
ist.
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Als
weitere Montagehilfe aus der Praxis ist bekannt, die Schraubendreherspitze
mit Klebstoff zu benetzen, um so ein Anhaften der Einzelschraube am
Schraubendreher zu erreichen. Während diese Methode bei
Leichtmetallschrauben im Flugzeugbau häufig verwendet wird,
ist ein Einsatz beispielsweise im chirurgischen Bereich aufgrund
der in dem Klebstoff vorhandenen Stoffe oder wegen dem möglichen Zurückbleiben
von Kleberesten im Schraubenkanal nicht zulässig. Ferner
fallen auch solche Schrauben aufgrund der geringen Haftungswirkung
leicht vom Schraubendrehereinsatz ab.
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Aus
der
DE 40 31 363 A1 ist
eine Bohrschraube mit Schraubenkopf und Gewindeteil bekannt, bei
der der Schraubenkopf eine axiale Vertiefung mit einer umlaufenden
Innennut aufweist. In diese Innennut soll ein Greiforgan des bevorzugt
elektrisch angetriebenen Bohrwerkzeuges lediglich durch Federkraft
betätigt und mit längs beweglichen Kegelringen,
Spreizkegel oder dergleichen hintergreifend einrasten. Damit soll
eine schnellere und sichere Handhabung der Schraube am Bohrschrauber
und ein fester Halt am Bohrwerkzeug erreicht werden. In einer Ausführungsform
greift das entsprechende Aufnahmewerkzeug mit einem Kranz in die
axiale Vertiefung hinein, und mittels eines Spreizkonus können die
Klauen radial aufgespreizt werden. Dabei greifen sie in die Innennut
ein und ziehen auch diesen Sechskantkopf in die nicht dargestellte
Sechskantaufnahmehülse hinein. Bei einer Umsetzung dieser Methode
für einen Einsatz mit Schraubendrehern wäre diese
Methode jedoch nicht geeignet.
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Eine
weitergehende Lösung wird daher in der
DE 198 06 662 A1 vorgeschlagen.
Darin wird eine Kupplung zur bedarfsweisen Verbindung eines Schraubwerkzeuges
mit einer einen Kopf aufweisenden Schraube beschrieben, wobei am
Schraubwerkzeug und im Schraubenkopf Rastelemente vorgesehen sind,
die beim Ansetzen des Schraubwerkzeuges an den Schraubenkopf miteinander
verrasten. Die Kupplung wird sowohl für die Montage als
auch Demontage eingesetzt. Nachteilig bei dieser Lösung ist
jedoch, dass eine zusätzliche Kupplung neben der Schraube
und dem Schraubwerkzeug notwendig ist. Ein Schraubenprofil, das
mit einem einzigen Werkzeug montier- und demontierbar ist wäre
wünschenswert.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsvorrichtung,
insbesondere eine Schraube, bereitzustellen, mit der es möglich
ist, eine Verbindung der Verbindungsvorrichtung zum Gegenstück
(z. B. Werkzeug) auf einfache Weise ohne die Im Stand der Technik
bekannten Nachteile sicherzustellen.
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Gelöst
wird diese Aufgabe mit einer eingangs genannten Verbindungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Bevorzugte
Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen
wieder.
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Die
erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung ist vorzugsweise
eine Schraube. Jedoch sind auch andere Anwendungsmöglichkeiten
des hier offenbarten Profils denkbar, um zwei Werkstücke
oder Formteile miteinander zu verbinden (z. B. als Bestandteil einer
Kupplung oder als Endprofil zwei miteinander zu verbindenden Gestänge).
Die hier gemachten Aussagen und Beschreibungen, die auf eine Schraube
als bevorzugte Ausführungsvariante Bezug nehmen, gelten
daher sinngemäß auch für andere Anwendungsmöglichkeiten
des erfindungsgemäß ausgestalteten Profils bei
denen zwei beliebige Werkstücke miteinander verbunden werden.
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Das
erfindungsgemäß ausgestaltete Aufnahmeprofil am
Schraubenkopf ermöglicht eine lösbare Verbindung
zwischen der Schraube und dem Schraubwerkzeug. Der Schraubenkopf
besitzt eine axiale Aussparung mit einem ausgeprägten Innenprofil,
das mit einem Gegenprofil des Schraubwerkzeuges derart kooperiert,
dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Schraubenkopf
und Werkzeug erfolgt. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei der Montage
die Schraube ohne festgehalten werden zu müssen in den
Schraubkanal eingesetzt werden kann. Die Verbindung wird erst gelöst,
wenn das Schraubwerkzeug aus der Arretierposition in die Einführposition
zurückgedreht wird (d. h. bei einem Rechtsgewinde mit dem
Uhrzeigersinn).
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Beim
Lösen der Schrauben wird das Schraubwerkzeug gegen den
Uhrzeigersinn aus der Einführposition in die Arretierposition
geführt. Die Schraube kann wie gehabt aus dem Gegengewinde herausgedreht
werden. Nach dem Lösen der Schraube aus dem Schraubkanal
bleibt die Schraube mit dem Werkzeug verbunden und kann vom Montageort entfernt
werden.
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In
dem Schraubenkopf befindet sich ein in den Kopf eingearbeiteter,
kreisförmiger oder elliptischer Ausschnitt zur Aufnahme
eines Werkzeugs (oder eines anderen, in den Ausschnitt greifenden korrespondierenden
Gegenstücks), wobei der Ausschnitt einen Boden und profilierte
Seitenbegrenzungsflächen aufweist.
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Vorzugsweise
ist der Ausschnitt am Kopf als wellenförmiger Längsschnitt
ausgebildet und umfasst mehrere in der Längswand der Seitenbegrenzungsflächen
eingearbeitete, vorzugsweise regelmäßig angeordnete
Vertiefungen und Erhebungen, welche die Längsprofilierung
an der Längsinnenwand des Ausschnitts formen. Die Vertiefungen
und Erhebungen sind Bestandteil des Innenprofils des Schraubenkopfauschnittes
und deren Scheitel können entweder abgerundet oder kantig
ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass an den Seitenbegrenzungsflächen zwei diagonal
zueinander versetzte Unterschnitte eingearbeitet sind, in welche
formgenaue Schenkel des Werkzeugs durch eine Drehung des Werkzeugkörpers
hineingedreht und arretiert werden können. Diese Unterschnitte sind
wesentlicher Bestandteil der Schraubenkopfgeometrie und sind für
die Arretierfunktion erforderlich. Die Unterschnitte bilden einen
Hohlkörper, in dem die Schenkelenden des Gegenprofils des
Werkzeugs passgenau zur Arretierung des Werkzeugs eingreifen. Die
Unterschnitte folgen hierbei vorzugsweise der Schraubenkopfgeometrie,
d. h. sie sind kurvenförmig in das Material der Längsinnenwand
der Seitenbegrenzungsfläche eingearbeitet.
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Um
eine Drehung des Werkzeugkörpers gegen oder mit dem Uhrzeigersinn
(entsprechend der Montage oder Demontage) zu ermöglichen,
bildet die Bodenfläche des Ausschnitts zugleich den Boden des
Unterschnitts. Der Boden und/oder die Decke des Unterschnitts kann
als schiefe Ebene ausgestaltet sein, um das Einführen des
Werkzeugkopfes mit dem entsprechenden Gegenprofil zu erleichtern.
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In
einer weiteren Ausführungsform befindet sich am Boden des
Ausschnitts eine axiale, vorzugsweise konische, Vertiefung. In diese
Vertiefung kann ein am Gegenprofil des Werkzeugs ausgebildeter Stift
eingesetzt werden, was eine Fixierung und erleichterte Drehung des
Werkzeugkörpers in dem Ausschnitt des Kopfes in der Horizontalebene
zur Folge hat. Natürlich können diese Elemente
auch vertauscht sein, so dass sich der Stift am Schraubenkopf und
die dazugehörende Vertiefung am Werkzeugkopf befindet,
um eine Axialdrehung zu ermöglichen.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist ferner eine Verrastung
des Werkzeugkopfes mit dem Schraubenkopf vorgesehen. Hierzu sind
an der Querinnenseite des Ausschnitts des Schraubenkopfes Rastelemente,
wie Keile oder Vorsprünge, ausgebildet, die in den Innenraum
des Ausschnitts ragen. Nach erfolgter Überwindung des Widerstandes
bei Drehung des Werkzeuges aus der Einführposition in die
Arretierposition wird der Werkzeugkopf in dem Unterschnitt verrastet
und kann nur mit erhöhter Kraftanstrengung wieder gelöst
werden. Auf diese Weise wird ein versehentliches Lösen
der Verbindung zwischen Schraube und Schraubwerkzeug vermieden,
was beispielsweise der Fall wäre, wenn der Schraubendreher
beim Herausliften der Schraube gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden
würde, während die Schraube diese Drehbewegung
nicht mitmacht.
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In
einer weiteren Ausführungsform kann eine Seitenfläche,
beispielsweise die Decke, des Unterschnittes federnd ausgebildet
sein. Dadurch ist eine Rastfunktion gewährleistet.
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Ein
Vorteil der erfindungsgemäß ausgestalteten Schraube
besteht darin, dass die Montage oder Demontage der Schraube auch
mit einem herkömmlichen Schraubendreher erfolgen kann,
dann allerdings ohne die zusätzliche Arretierfunktion zur
Verbindung der Schraube mit dem Werkzeug. Die Innenprofilierung
des Ausschnitts besitzt ausreichend Angriffflächen für
das Schraubwerkzeug zur Sicherstellung einer ausreichenden Kraftübertragung
beim Montage- oder Demontagevorgang.
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Die
Erfindung betrifft ferner die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten
sowie das dazugehörende Schraubwerkzeug einer zuvor genannten Verbindungsvorrichtung.
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Die
erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung kann beispielsweise
auf folgenden Anwendungsgebieten zum Einsatz kommen: Zahntechnik, Knochenchirurgie,
Holzblasinstrumentenherstellung, Mikrotechnik, Modellbau, Schalt-
und Anlagenbau, Schließtechnik, Druckmaschinen, Flugzeug- und
Schiffsbau, Fensterbau, Computerherstellung, Spielzeugbau, Medizintechnik,
Möbelherstellung, Montagebau, Automobilbau etc, wo sie
beispielsweise zur Verbindung von Rohrstangen, als Schraube, Dübel
oder Kupplung zum Einsatz kommen kann. Beliebige Werkstücke,
welche das erfindungsgemäße Profil auf dem einem
und ein korrespondierendes Gegenprofil auf dem anderen Werkstück
aufweisen, können so miteinander lösbar verbunden
werden. Beispielsweise ist denkbar, dass zwei Bohrstangen mit dieser
Methode miteinander verbunden werden können.
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Die
Erfindung kann jedoch überall dort zum Einsatz kommen,
wo bislang Schrauben nur schwer zugänglich oder in Mikrogröße
ausgeführt sind, wie z. B. bei der Herstellung von tragbaren
Computern, bei Zahnimplantaten oder beim Holzblasinstrumentenbau.
Gerade bei Langschrauben oder bei versenkten Schrauben in Schraubkanälen
ist eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Schraube und
Schraubwerkzeug von großem Vorteil. Auf die Zuhilfenahme von
Hilfswerkzeugen (z. B. Pinzette oder Zange) neben dem eigentlichen
Schraubwerkzeug kann verzichtet werden. Die Erfindung ermöglicht
neben der Montage (dem Hereindrehen) und der Demontage (dem Lösen)
der Schraube eine kraftschlüssige Verbindung mit einem
dem Werkzeug.
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Ein
Arbeitsgang kann wie folgt beschrieben werden. Das Werkzeug wird
von oben wie üblich in den Ausschnitt des Schraubenkopfes
eingesetzt. Die Unterschnitte sind jeweils diagonal zueinander versetzt
in das Schraubenkopfmaterial eingearbeitet. Der Werkzeugkopf besitzt
vorzugsweise zwei gegenüberliegend angeordnete Schenkel,
die durch eine Linksdrehung des Werkzeuges in die Unterschnitte greifen.
Um ein Zurückdrehen des Werkzeugs aus den Unterschnitten
zu verhindern, sind die anfangs erwähnten an der Querinnenseite
ausgebildeten Rastelemente vorgesehen. Nach der Verrastung bedarf
es eines höheren Kraftaufwandes, um den Werkzeugkopf wieder
aus den Unterschnitten des Schraubenkopfes herauszuführen.
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Zur
Gewährleistung der Arretierfunktion sind unterschiedliche
Geometrien in dem Hohlraum des Unterschnittes denkbar. Beispielsweise
können Retentionselemente, wie federnde Zungen oder Rastelemente
an den Seitenbegrenzungsflächen des Unterschnittes vorgesehen
sein, wodurch eine Verrastung oder Klemmwirkung des Werkzeugkopfes
erreicht wird.
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Anwendungsbeispiel:
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Das
nachfolgende Anwendungsbeispiel soll eine bevorzugte Einsatzmöglichkeit
der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung im
Bereich der Zahnimplantate illustrieren. Die Bei Zahnimplantaten kommen
zumeist Mikroschrauben und Miniaturelemente zum Einsatz, die teilweise
direkt am Patienten montiert bzw. montiert werden müssen.
Eine feste Verbindung zwischen Schraubwerkzeug und Schraube ist
in diesem Bereich besonders erstrebenswert, da der Verlust einer
Schraube im Mundbereich eines Patienten fatale Folgen haben kann.
Das erfindungsgemäße Halte- und Rastprofil kann
daher in allen Bauteilen Anwendung finden, in denen eine Schraub- und
Haltefunktion erwünscht ist, z. B. bei Abutmentschrauben,
Horizontalschrauben, Gingivaformer, Geschieben, Teilungsgeschieben,
Brückenelementen, Implantatstiften.
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Vorzugsweise
ist daher die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung
Bestandteil eines Zahnimplantats.
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Ein
Zahnimplantat wird in den menschlichen Kieferknochen eingesetzt
und dient zur Aufnahme eines sogenannten Abutments. Das Abutment
trägt üblicherweise den keramischen Aufbau zur
Ausbildung eines Zahnes. Der Aufbau und das Abutment werden mittels
einer Abutmentschraube mit dem Zahnimplantat verbunden. Sehr oft
bilden das Implantat und das Abutment ein gemeinsames Bauteil. Bei
einigen Implantatsystemen liegen das Implantat und das Abutment
jedoch als getrennte Einheiten vor.
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Aus
verschiedenen Gründen kann es notwendig sein, ein bereits
im Kieferknochen angepasstes Zahnimplantatsystem wieder zu entfernen.
Dazu müssen sämtliche Abutmentschrauben der Prothese gelöst
und vollständig herausgeschraubt werden, damit das Abutment
und der Aufbau aus dem Implantat als Ganzes herausgelöst
werden kann. Insbesondere bei mehreren Zahnreihen umfassende Teilprothesen
und bei Vollprothesen sind die Implantate jedoch nicht parallel
zueinander im Kieferknochen verankert, wie es bei exakten parallelen
Implantatsystemen der Fall ist. Vielmehr sind die Implantate zur
Anpassung der Zahnstellung in einer definierten X-, Y-, Z-Position
im dreidimensionalen Raum entsprechend der Ausbildung des Kieferknochens
einzusetzen. Dabei handelt es sich um ein divergierendes Implantatsystem.
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Bei
divergierenden Implantatsystemen besteht das Problem, dass ein alleiniges
Lösen der Abutmentschrauben nicht ausreicht, um das Abutment vom
Implantat zu lösen. Für ein Lösen des
Abutments ist es notwendig, die Abutmentschrauben vollständig
aus dem Abutment herauszudrehen und aus dem Schraubkanal zu entfernen.
Da die Abutmentschraube im Schraubkanal des Abutments versenkt ist,
musste bislang in der Praxis der Zahnchirurg mit einem passenden
Werkzeug (z. B. Nagel, Schraubendreher) versuchen, die Schraube
durch Verkantung aus dem Schraubenkanal des Abutments herauszuliften,
so dass diese anschließend mit einer Pinzette oder einem
Zängchen gefasst werden konnte. Gerade bei einer Vollprothese
ist diese Vorgehensweise bei Patienten ein aufwändiger
und diffiziler Prozess. Auch kann das Problem bestehen, dass der
Zahnchirurg je nach Kieferbau und Lage des Implantats nur sehr schwer
mit seinem Werkzeug an die Abutmentschraube herankommt. Ein Herauslösen der
Schrauben aus dem Schraubkanal des Abutments ist dann sehr erschwert.
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Mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Schraubenkopfprofils
ist es nun möglich, den Schraubenkopf einer Abutmentschraube
so zu gestalten, dass ein einfaches Herauslösen und Entfernung
der Schrauben aus dem Abutmentkanal ohne Hilfswerkzeug effizient
und schnell möglich ist.
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Schon
das Einsetzen der Abutmentschraube in den Schraubkanal wird durch
die kraftschlüssige Verbindung zwischen Schraube und Werkzeug
für den Zahntechniker oder Zahnchirurgen erleichtert. Nach
erfolgtem Einsetzen kann die Schraube entsprechend ihrem Drehmoment
auf herkömmliche Weise verschraubt werden. Für
das Halten und Einsetzen der Schraube sowie den Montage- bzw. Demontagevorgang
wird lediglich ein Werkzeug benötigt.
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Beim
Lösen wird die Abutmentschraube durch Axialdrehung zunächst
aus dem Gewinde gelöst und anschließend durch
die Hebelwirkung der kraftschlüssigen Verbindung zwischen
Schraube und Werkzeug entfernt. Der bislang notwendige oben beschriebene
zusätzliche Arbeitsschritt, d. h. das Greifen der Abutmentschraube
mit einem Hilfswerkzeug kann durch die erfindungsgemäß ausgestaltete
Abutmentschraube entfallen.
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Ebenfalls
in der Zahnimplantattechnik verwendet werden sogenannte Gingivaformer,
welche in der Einheilphase bei Implantatsystemen zur Anwendung kommen.
Die Gingivaformer haben die Aufgabe, im Bereich des Implantats eine
Bedeckung mit Schleimhaut zu bewirken, um letztendlich eine sichere
Verzapfung des Implantats im Kieferknochen sicherzustellen. Das
erfindungsgemäße Profil kann auch hier zum Einsatz
kommen, statt der bei Gingivaformer üblichen Mehrkantgeometrie
oder einem Gewinde.
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Die
Erfindung wird in den nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
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1 eine
isometrische Darstellung der erfindungsgemäßen
Verbindungsvorrichtung mit Kopf und Schaft und der im Kopf eingearbeiteten
Profilierung,
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2 eine
Draufsicht des Kopfes mit eingesetztem Werkzeug,
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3 eine
Seitendarstellung des Kopfes,
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4 eine
Explosionsdarstellung der Verbindungsvorrichtung mit Werkzeugkopf
und einer zusätzlichen Endplatte,
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5 eine
weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Verbindungsvorrichtung,
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6 eine
weitere Ausführungsform mit Retentionselement.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung in
Form einer Schraube gezeigt. Man erkennt einen Kopf 10 sowie
einen Schaft 20, an dem an der Unterseite ein Gewinde 21 ausgebildet sein
kann. An der Stirnseite 11 des Schraubenkopfes ist ein
Ausschnitt 30 eingearbeitet, der die erfindungsgemäße
Profilierung aufweist. Der Ausschnitt 30 ist als Längsprofil
ausgebildet, mit Seitenbegrenzungsflächen 12 und
einer Bodenfläche 32. An den beiden Längsseiten
der Seitenbegrenzungsfläche 12 erkennt man eine
wellenartige Profilierung des Ausschnitts 30, bestehend
aus regelmäßig und abwechselnd angeordneten Vertiefungen 16 und
Erhebungen 14, welche spitz verlaufend oder abgerundet ausgebildet
sein können. Das Gegenprofil am Werkzeugkopf 50 ist
korrespondierend ausgebildet, so dass beide Profile nach dem Männlich-Weiblich
(Stecker-Buchse) Konzept ineinander greifen.
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Um
eine Arretierung des Werkzeugs mit der Schraube zu bewirken, sind
zwei diagonal versetzt gegenüberliegend angeordnete Unterschnitte 40 an den
Längsseiten der Seitenbegrenzungsflächen 12 ausgebildet.
Die Unterschnitte 40 bilden einen Hohlraum mit entsprechenden
Seitenbegrenzungen 44 und einer Bodenfläche 46.
In der gezeigten Ausführung ist der Unterschnitt 40 kurvenartig
entsprechend dem Rundprofil des Schraubenkopfes ausgebildet. Dadurch
wird die Führung der Schenkelelemente Werkzeugkopfs in
den Unterschnitt erleichtert. Die Symmetrie des Unterschnittes 40 wie
beispielsweise ein wellenförmiges Deckenprofil 42 ermöglicht
eine entsprechende Führung des Werkzeugkopfes und vermeidet
Verkantungen oder Materialverschleiß. Ziel der Geometrie
ist es unter anderem, einen kraftschlüssigen Formschluss
mit der Oberfläche des Werkzeugkopfes mit der Oberfläche
der Ausschnittsgeometrie des Schraubenkopfes zu erhalten.
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Für
eine erleichterte Drehung und Fixierung des Werkzeuges in der Horizontalebene
ist an der Bodenfläche 32 der Aussparung 30 eine
Vertiefung 33 vorgesehen. Die Vertiefung ist vorzugsweise
konisch ausgestaltet und kooperiert mit einem am Werkzeugkopf 50 ausgebildeten
Stift, so dass ein axiales Achsenlager zwischen Werkzeug und Schraube
entsteht.
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In 2 erkennt
man in Draufsicht verschiedene Positionen des Werkzeugkopfes 50,
der in dem Ausschnitt 30 eingesetzt ist. In unterbrochener
Linie sind die Unterschnitte 40 dargestellt, welche in
das Schraubkopfmaterial eingearbeitet sind. Der Werkzeugkopf 50 umfasst
zwei gegenüberliegend angeordnete Schenkel 52,
die jeweils einen Schenkelvorsprung 53 aufweisen, welche
in die korrespondierenden Geometrien der Unterschnitte 40 greifen,
wenn das Werkzeug durch Linksdrehung betätigt wird.
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In
der linken Darstellung ist hierbei die Einführungsposition,
in der rechten Darstellung die Arretierposition zu sehen. Zur Arretierung
des Werkzeugkopfes 50 in dem Unterschnitt 40 ist
ein Keil 28 vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ
kann auch ein federndes Retentionselement 45 an den Seitenflächen (z.
B. an der Decke oder den Wänden) am Unterschnitt 40 ausgebildet
sein. Das Retentionselement 45 übt eine zusätzliche
Kraft auf die Schenkel 52 des Werkzeugkopfes 50 aus,
um diese in ihrer Arretierposition zu halten. Beim Einführen
des Schenkels 52 wird das Retentionselement 45 gegen
die Innenwandfläche gedrückt, drückt
dabei jedoch infolge der Federkraft gegen den Schenkel 52 und
hält diesen in Position. Auf diese Weise wird ein unbeabsichtigtes Lösen
oder Drehen des Werkzeugkopfes 50 verhindert.
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In 3 sind
die zuvor genannten Elemente in Seitendarstellung gezeigt. Der Ausschnitt 30 umfasst
an der Bodenfläche 32 eine konisch ausgebildete
Vertiefung 33 zur Aufnahme eines am Werkzeugkopf 50 ausgebildeten
Stiftes 57 (s. 4). Die Geometrie des Unterschnittes 40 ist
vereinfacht dargestellt als Boden 46, Seitenbegrenzungen 44 und
ein Deckenprofil 42. Je nach Anwendungsbereich der Verbindungsvorrichtung
kann die Geometrie, wie anfangs erwähnt, spezifische Profilierungen
aufweisen. In der einfachsten Form ist das Profil so gewählt, dass
Ecken und Kanten möglichst vermieden werden, um ein Verkanten
des Werkzeuges am Schraubenkopf zu verhindern. Die einzelnen Flächen
des Ausschnittes 30 und des Unterschnittes 40 dienen der
Führung und Abstützung während der Rotation des
Werkzeugkopfes 50.
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In 4 ist
in Explosionsdarstellung schließlich auch der Werkzeugkopf 50 gezeigt.
Dieser umfasst ein entsprechendes Gegenprofil, bestehend aus Erhebungen 56,
Vertiefungen 57, die mit den Vertiefungen 16 bzw.
Erhebungen 14 des Ausschnitts 30 kooperieren und
passgenau in diese greifen. Der am Werkzeugkopf 50 axial
ausgebildete Stift 57 wird in der Vertiefung 33 des
Schraubenkopfes 10 geführt.
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Am
Schraubenkopf 50 kann zusätzlich noch eine Abschlussplatte 60 vorgesehen
sein, um im eingesetzten Zustand des Werkzeugkopfes 50 eine
Seitenbewegung oder Verkantung zu verhindern. Die Abschlussplatte 60 schließt
passgenau mit der Oberfläche 11 des Schraubenkopfes 10 ab.
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In 5 ist
ein Schraubenkopf dargestellt, bei dem anstelle der axialen Vertiefung 33 ein
Stift 37 vorgesehen ist. Die mit diesem kooperierende Vertiefung
befindet sich am Werkzeugkopf 50. Wie bei anderen Werkzeugarten
auch können männliche und weibliche Werkzeugelemente
an den einzelnen Werkzeugteilen entsprechend vertauscht werden, um
dieselbe technische Wirkung zu erzielen. Solche revertierende Maßnahmen
können auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt
werden und sind vom Gedanken der vorliegenden Erfindung mit umfasst.
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Mit
Hilfe der an der Querseite der Seitenbegrenzungsfläche 12 des
Ausschnitts 30 ausgebildeten Rastelemente 28 ist
eine Verrastung des Werkzeugkopfes 50 in der Arretierposition
möglich, so dass ein unbeabsichtigtes Herausdrehen des
Werkzeugkopfes verhindert wird.
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In 6 ist
eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Im
oberen Bereich der Figur erkennt man das Schraubkopfprofil mit den
Schenkeln 52 und Schenkelspitzen 53 mit eingesetztem Werkzeugkopf 50 in
Draufsicht. Im unteren Bereich ist die Schraube als Seitenquerschnitt
zu erkennen mit Schaft 20 und Gewinde 21. Im Bereich
der Decke des Unterschnitts 40 ist das federnde Retentionselement 45 sichtbar.
Das Retentionselement 45 bewirkt die Rastfunktion bei der
Einführung des Schenkels 52 in den Unterschnitt 40.
Das Retentionselement 45 ist vorzugsweise ein Federmetall.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4031363
A1 [0009]
- - DE 19806662 A1 [0010]