-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft einen Schraubendrehereinsatz, insbesondere einen Schraubendrehereinsatz, der eine erhöhte konstruktive Stärke und ein verringertes Verschleissniveau aufweist.
-
Stand der Technik
-
In industriellen technischen Bereichen werden Schrauben häufig als Schraubelemente eingesetzt, um Gegenstände miteinander zu verbinden. In Abstimmung auf Schrauben mit verschiedenen Normen und mit Einsetzaussparungen verschiedener Typen sind Schraubendreher mit auswechselbaren Schraubendrehereinsätzen verschiedener Typen und Normen entwickelt worden.
-
Herkömmliche Schraubendrehereinsätze sind meistens aus einem Verbindungsabschnitt und einem Antriebsabschnitt ausgebildet; der Verbindungsabschnitt ist als mehrkantiger Schaft ausgebildet und kann mit einem Schraubendreherschaft oder einem Elektrowerkzeug steckend verbunden werden und so drehend betätigt werden; der Antriebsabschnitt ist als rundförmiger Schaft ausgebildet, wobei dessen Kreisdurchmesser kleiner ist als der tangentiale Innendurchmesser des Verbindungsabschnitts, wobei am Vorderende des Antriebsabschnitts mehrere axial verlaufende, bogenförmige Einkerbungen ringförmig angeordnet sind, mit denen Betätigungsenden verschiedener Typen, wie z.B. schlitz-, kreuz- oder sternförmige Betätigungsenden, konzipiert sind; das Betätigungsende wird in die Einsetzaussparung eines Schraubelements eingesteckt, um das Schraubelement in einen zu verbindenden Gegenstand einzuschrauben und zu befestigen.
-
Beim Drehen muss der Schraubendrehereinsatz eine Torsionsschubspannung aushalten, die sich dadurch ergibt, dass die Torsion des Schraubendrehereinsatzes mit dem Querschnittsradius des Schraubendrehereinsatzes multipliziert und durch das polare Trägheitsmoment geteilt wird. Daran ist erkennbar, dass das am kleinsten Querschnittsradius des Schraubendrehereinsatzes wirkende polare Trägheitsmoment das größte ist und dementsprechend die größte Torsionsschubspannung hervorbringt. Wenn der Schraubendrehereinsatz durch ein Elektrowerkzeug mit hoher Drehzahl angetrieben wird, kann es passieren, dass, nachdem das Schraubelement in einen angepressten Zustand gedreht worden ist und das vordere Betätigungsende des Schraubendrehereinsatzes die Streckgrenze erreicht hat, Abnutzungen oder Brüche des Schraubendrehereinsatzes aufgrund der Zerstörung der Torsion verursacht werden können.
-
Zur Lösung des o.g. Problems ist ein Schraubendrehereinsatz mit Schutz vor schnellen Beschädigungen aus dem taiwanesischen Gebrauchsmuster Nr. M358701 vorgeschlagen worden, wobei der Schraubendrehereinsatz ein Verbindungsteil und ein Betätigungsteil umfasst, wobei das Betätigungsteil ein Antriebsende und einen Übergangsabschnitt umfasst, wobei der Übergangsabschnitt ein an das Antriebsende angeschlossenes erstes Halsteil, ein an das Verbindungsteil angeschlossenes zweites Halsteil und ein Pufferteil aufweist, wobei das Pufferteil zwischen dem ersten und dem zweiten Halsteil angeordnet ist und einen im Vergleich zum ersten und zweiten Halsteil kleineren Durchmesser aufweist, wobei sich der Durchmesser des Übergangsabschnitts vom ersten Halsteil bis zum Pufferteil allmählich verkleinert und vom Pufferteil bis zum zweiten Halsteil allmählich vergrößert, so dass der Übergangsabschnitt eingeschnürt ausgebildet ist, wobei das Pufferteil für eine Verlängerung der Zeit der Verformungsbeständigkeit sorgt und dadurch bedingt eine Warnfunktion erfüllt, wenn auf den Schraubendrehereinsatz eine Kraft ausgeübt wird.
-
Bei der o.g. herömmlichen Ausführungsform ist zwischen dem Verbindungsteil und dem Betätigungsteil ein Übergangsabschnitt angeordnet, dessen Durchmesser sich zur Mitte hin allmählich verjüngt, um die vom Schraubendrehereinsatz ertragene Torsionsschubspannung vom Betätigungsteil auf den Übertragungsabschnitt zu leiten, damit die Verformung möglichst beim Übergangsabschnitt stattfindet und die Zeit der Verformungs- und Bruchbeständigkeit des ganzen Schraubendrehereinsatzes verlängert wird.
-
Aus dem US-amerikanischen Patent Nr.
US5868047 ist ein elektrisch getriebener Schraubendrehereinsatz offenbart, der ein Hebeldistalende, ein Oberdistalende und ein mit dem Hebeldistalende und dem Oberdistalende verbundenes Mittelteil umfasst, wobei der Durchmesser des Mittelteils kleiner ist als der des Hebeldistalendes und des Oberdistalendes, wobei die Länge mindestens 18mm bis 23, 5mm und der Durchmesser ca. 3,55mm bis 6,35mm beträgt.
-
Die o.g. beiden herkömmlichen Ausführungsformen haben folgende gemeinsame Mängel: wenn die Torsionsschubspannung des Schraubendrehereinsatzes die Streckgrenze erreicht hat und die Kraftausübung weiter durchgeführt wird, kommt es aufgrund der Gestaltung des Schraubendrehereinsatzes zu Brüchen; durch Antrieb eines Elektrowerkzeugs mit hoher Geschwindigkeit und hoher Torsion kann der Schraubendrehereinsatz die getragene Torsionsschubspannung nicht effektiv verteilen, was zu heftigen Vibrationen der Verbindungsstelle des Antriebsendes und des Schraubelements des Schraubendrehereinsatzes führt und somit die Dichtheit der beiden beeinträchtigt, wodurch das Antriebsende schnell abgenutzt wird.
-
-
Aufgabe der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schraubendrehereinsatz zu schaffen, der beim Ertragen einer Torsionsschubspannung eine Rückkopplungskraft erzeugt und die Torsionsschubspannung auf ein Schraubelement rückkoppelt, um die Wirkung der Torsionsschubspannung zu vermindern und dadurch eine dichtere und stabilere Verbindung von Schraubendrehereinsatz und Schraubelement zu erzielen, wodurch die Abnutzung des Antriebsabschnitts am Vorderende des Schraubendrehereinsatzes effektiv verringert wird, so dass eine längere Lebensdauer des Schraubendrehereinsatzes gewährleistet wird.
-
Technische Lösung
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schraubendrehereinsatz mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Der erfindungsgemäße Schraubendrehereinsatz umfasst einen Anschlussabschnitt, einen Antriebsabschnitt und einen Einschnürungsabschnitt.
-
Der Anschlussabschnitt ist als mehrkantiger Schaft ausgebildet und dient zum Anschließen an einen Schraubendreherschaft oder ein pneumatisches Werkzeug.
-
Am Vorderende des Antriebsabschnitts ist eine Mehrzahl von bogenförmigen Einkerbungen bezüglich der Mittelachse ringförmig angeordnet, wobei durch Variation der bogenförmigen Einkerbungen verschiedenartige Betätigungsenden ausgebildet sind, die auf verschiedenartige Schraubelemente abgestimmt sind, die Schrauben mit Einsetzaussparungen verschiedener Art sind; das Vorderende des Betätigungsendes trägt einen effektiven Normalarbeitsabschnitt, der auf die Gesamtlänge des Schraubendrehereinsatzes abgestimmt ist.
-
Der erfindungsgemäße Schraubendrehereinsatz zeichnet sich durch folgendes aus: am Vorderende des Antriebsabschnitts ist eine Mehrzahl von bogenförmigen Einkerbungen ringförmig angeordnet, wobei zwischen dem Distalende der bogenförmigen Einkerbungen und dem gegenüberstehenden Endrand des Antriebsabschnitts ein Verstärkungsabschnitt vorgesehen ist. Der Außendurchmesser des größten Querschnitts des effektiven Arbeitsabschnitts ist größer als die Gesamtlänge des Einschnürungsabschnitts, und der Durchmesser des Einschnürungsabschnitts ist größer als die Gesamtlänge des effektiven Arbeitsabschnitts bzw. mit derselben identisch. Zwischen dem Einschnürungsabschnitt und dem Antriebsabschnitt ist ein oberer konusförmiger Übergang und zwischen dem Einschnürungsabschnitt und dem Anschlussabschnitt ein unterer konusförmiger Übergang angeordnet, wobei der eingeschlossene Winkel des oberen konusförmigen Übergangs relativ zur Horizontallinie kleiner ist als der eingeschlossene Winkel des unteren konusförmigen Übergangs relativ zur Horizontallinie. Ein derartiger Schraubendrehereinsatz erzeugt durch den Antrieb eines Elektrowerkzeugs mit hoher Drehzahl ein hohes Drehmoment, um das Schraubelement in einen angepressten Zustand zu bringen, wobei die dadurch erzeugte Torsionsschubspannung über den oberen konusförmigen Übergang auf den Einschnürungsabschnitt übertragen wird, wobei ein Teil der Torsionsschubspannung weiter über den unteren konusförmigen Übergang auf den Anschlussabschnitt übertragen wird und ein weiterer Teil zur Erhöhung des Torsionsverformungswerts beiträgt und danach auf das Schraubelement rückgekoppelt wird. Somit ist eine stabilere Handhabung erzielbar, die zur Reduktion der Abnutzung des Schraubendrehereinsatzes wirksam beiträgt.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt eine Frontsicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt eine Frontsicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in Teilvergrößerung.
- 3 zeigt einen Querschnitt entlang A-A aus 2.
- 4 zeigt die Kurve der Torsionsverformung der vorliegenden Erfindung.
-
Wege der Ausführung der Erfindung
-
Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Jedoch soll die Erfindung nicht auf die Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschränkt werden.
-
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus 1 bis 3 ist der erfindungsgemäße Schraubendrehereinsatz als Schaft ausgebildet und umfasst einen Anschlussabschnitt 10, einen Einschnürungsabschnitt 20 und einen Antriebsabschnitt 30.
-
Der Anschlussabschnitt 10 ist als mehrkantiger Schaft ausgebildet und dient zum Anschließen an einen Schraubendreherschaft (nicht dargestellt) oder ein Elektrowerkzeug (nicht dargestellt).
-
Der Einschnürungsabschnitt 20 befindet sich zwischen dem Anschlussabschnitt 10 und dem Antriebsabschnitt 30, wobei der Anschlussabschnitt 10, der Einschnürungsabschnitt 20 und der Antriebsabschnitt 30 an demselben Schaft ausgebildet sind.
-
Am Vorderende des Antriebsabschnitts 30 ist eine Mehrzahl von bogenförmigen Einkerbungen 31 bezüglich der Mittelachse ringförmig angeordnet, wobei durch Variation der bogenförmigen Einkerbungen 31 verschiedenartige Betätigungsenden 32 ausgebildet sind, die auf verschiedenartige Schraubelemente (nicht dargestellt) abgestimmt sind, die Schrauben mit Einsetzaussparungen verschiedener Art sind, wobei in diesem Ausführungsbeispiel ein kreuzförmiges Betätigungsende 32 als Beispiel dargestellt ist; das Vorderende des Betätigungsendes 32 trägt einen effektiven Normalarbeitsabschnitt 33, der auf die Gesamtlänge des Schraubendrehereinsatzes abgestimmt ist, wobei die Länge des effektiven Normalarbeitsabschnitts 33 mit H bezeichnet ist.
-
Am Vorderende des Antriebsabschnitts 30 ist eine Mehrzahl von bogenförmigen Einkerbungen 31 ringförmig angeordnet, wobei zwischen dem Distalende der bogenförmigen Einkerbungen 31 und dem gegenüberstehenden Endrand des Antriebsabschnitts 30 ein Verstärkungsabschnitt 34 vorgesehen ist, dessen Entfernung mit H1 bezeichnet ist. Der Außendurchmesser (mit D bezeichnet) des größten Querschnitts des effektiven Arbeitsabschnitts 33 ist mindestens größer als die Gesamtlänge(mit h bezeichnet) des Einschnürungsabschnitts 20, und der Durchmesser (mit d bezeichnet) des Einschnürungsabschnitts 20 ist größer als die Länge H des effektiven Arbeitsabschnitts 33 bzw. mit derselben identisch.
-
Zwischen dem Einschnürungsabschnitt 20 und dem Antriebsabschnitt 30 ist ein oberer konusförmiger Übergang 21 und zwischen dem Einschnürungsabschnitt 20 und dem Anschlussabschnitt 10 ein unterer konusförmiger Übergang 22 angeordnet, wobei der eingeschlossene Winkel A1 des oberen konusförmigen Übergangs 21 relativ zur Horizontallinie kleiner ist als der eingeschlossene Winkel A2 des unteren konusförmigen Übergangs 22 relativ zur Horizontallinie.
-
Ein derartiger Schraubendrehereinsatz erzeugt durch den Antrieb eines Elektrowerkzeugs mit hoher Drehzahl ein hohes Drehmoment, um das Schraubelement in einen angepressten Zustand zu bringen, wobei die dadurch erzeugte Torsionsschubspannung über den oberen konusförmigen Übergang 21 auf den Einschnürungsabschnitt 30 übertragen wird, wobei ein Teil der Torsionsschubspannung weiter über den unteren konusförmigen Übergang 22 auf den Anschlussabschnitt 10 übertragen wird und ein weiterer Teil durch den oberen konusförmigen Übergang 21 rückgekoppelt und über das Betätigungsende 32 auf das Schraubelement rückgekoppelt wird. Somit ist eine stabilere Handhabung erzielbar, die zur Reduktion der Abnutzung des Schraubendrehereinsatzes wirksam beiträgt.
-
Gemäß der Berechnungsformel der Torsionsschubspannung steht die Torsionsschubspannung im reziproken Verhältnis zum polaren Trägheitsmoment und im direkten Verhältnis zum Radius, wobei das polare Trägheitsmoment den Flächenwert darstellt, der sich durch die Multiplikation des Radius mit sich selbst ergibt. Wenn der Radius zunimmt, nimmt das polare Trägheitsmoment entsprechend zu, woraus resultiert, dass der Beitrag des Radius zur Torsionsschubspannung kleiner ist als der des polaren Trägheitsmoments, so dass bei einem gleichen Torsionswert die vom Radius erzeugte Torsionsschubspannung desto größer wird, je kleiner der Radius ist. Aufgrund dessen ist zusätzlich zum die kleinste Querschnittfläche aufweisenden, erforderlichen Arbeitsabschnitt 33 am Antriebsabschnitt 30 ein Einschnürungsabschnitt 20 mit einer kleineren Querschnittfläche angeordnet, wobei der Einschnürungsabschnitt 20 den Torsionsverformungswert erhöhen kann, wenn der Schraubendrehereinsatz bei hoher Drehzahl und hoher Torsion angetrieben wird. Außerdem ist der Einschnürungsabschnitt 20 derart ausgebildet, dass seine Länge kleiner als der größte Außendurchmesser des Querschnitts des effektiven Arbeitsabschnitts 33 ist und sein Durchmesser größer als die Länge H des effektiven Arbeitsabschnitts 33 bzw. mit derselben identisch ist. Somit wird der Schraubendrehereinsatz konstruktiv verstärkt. Wenn die Torsion zunimmt, erzeugt sie wie oben erwähnt eine Rückkopplungskraft, die einen Teil der Torsion auf das Schraubelement überträgt, um die Torsion rechtzeitig zu reduzieren und dadurch den Schraubendrehereinsatz vor Beschädigungen zu schützen.
-
Wenn eine Torsion auf den Schraubendrehereinsatz wirkt, wie in 4 gezeigt, nimmt die Torsionsverformung zu; bevor die Torsion die Streckgrenze erreicht, gehört die durch die Torsion erzeugte Torsionsverformung zum wiederherstellbaren elastischen Verformungsbereich; überschreitet die Torsion die Streckgrenze, tritt die Torsionsverformung in den nicht wiederherstellbaren plastischen Verformungsbereich ein. Mit der Gestaltung des Einschnürungsabschnitts 20 der Erfindung wird ermöglicht, dass sich die Kurve der Torsionsverformung nach der Streckgrenze allmählich erstreckt und weiter im verlängerten plastischen Verformungsbereich bleibt, um den Arbeitsabschnitt 33 vor Beschädigungen zu schützen.
-
Die vorstehende Beschreibung stellt nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und soll nicht den Patentanspruch beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die dem Sinn nach gemäß den Schutzansprüchen vorgenommen werden, gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
