DE102013021238A1

DE102013021238A1 - Schraubelement mit einem Werkzeugangriff

Info

Publication number: DE102013021238A1
Application number: DE102013021238.3A
Authority: DE
Inventors: Zoran Bjelobradic; Sergio Cattaneo; Sven Fischer; Frank Kirchherr; Paolo Redaelli
Original assignee: Daimler AG; FONTANA FASTENERS RD Srl
Current assignee: Fontana Fasteners Rd Srl It
Priority date: 2013-12-14
Filing date: 2013-12-14
Publication date: 2015-06-18
Also published as: PL3080464T3; EP3080464B1; MX2016007562A; RU2668205C1; KR102270032B1; WO2015086196A1; CA2931159A1; CA2931159C; HUE055643T2; JP2017504768A; ES2880832T3; AU2014361168A1; JP6422497B2; US20160312816A1; US9964133B2; BR112016013686A2; EP3080464A1; KR20160097329A; AU2014361168B2; PT3080464T

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schraubelement (10), mit einem ein Gewinde (14) aufweisenden Schaft (12) und mit einem mit dem Schaft (12) verbundenen Kopf (16) mit einem Werkzeugangriff (20), welcher sechs in Umfangsrichtung des Kopfes (16) gleichmäßig verteilt angeordnete Eckdome (22) mit jeweiligen Flanken (24, 26) aufweist, über welche der Kopf (16) in formschlüssiges Zusammenwirken mit einem Innensechskant (34) eines Werkzeugs (32) zum Festziehen des Schraubelements (10) bringbar ist, wobei in Umfangsrichtung zwischen den Eckdomen (22) jeweilige Ausnehmungen (38) angeordnet sind, wobei die Flanken (24, 26) der Eckdome (22) jeweils zumindest teilweise mit einem Radius (R) versehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schraubelement gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein solches Schraubelement in Form eines Befestigungselements ist beispielsweise der WO 2010/014881 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Schraubelement umfasst einen Schaft mit einem Gewinde. Darüber hinaus umfasst das Schraubelement einen mit dem Schaft verbundenen Kopf. Der Kopf weist einen Werkzeugangriff mit sechs in Umfangsrichtung des Kopfes gleichmäßig verteilt angeordneten Eckdomen auf. Die Eckdome wiederum weisen jeweilige Flanken auf, über welche der Kopf in formschlüssiges Zusammenwirken mit einem Innensechskant eines Werkzeugs zum Festziehen des Schraubelements bringbar ist.
Bei einem solchen Werkzeug handelt es sich beispielsweise um einen Steckschlüssel mit einer Nuss, die einen mit dem Werkzeugangriff des Schraubelements korrespondierenden Werkzeugangriff in Form eines Sechskants beziehungsweise Doppelsechskants aufweist. Bei diesem Sechskant beziehungsweise Doppelsechskant handelt es sich um einen Innensechskant, in welchem der Werkzeugangriff beziehungsweise die Flanken des Schraubelements zumindest teilweise anordenbar sind.
Die Flanken des Schraubelements können somit formschlüssig mit dem Innensechskant des Werkzeugs zusammenwirken, so dass Drehmomente zum An- und Festziehen des Schraubelements von dem Werkzeug auf das Schraubelement übertragen werden können. Dadurch kann beispielsweise eine Person das Schraubelement über das Werkzeug an- beziehungsweise festziehen. In Umfangsrichtung zwischen den Eckdomen sind jeweilige Ausnehmungen angeordnet. Dies bedeutet, dass jeweils zwei in Umfangsrichtung des Kopfes aufeinanderfolgende Eckdome über eine zwischen diesen Eckdomen angeordnete Aussparung voneinander beabstandet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schraubelement der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders geringes Gewicht des Schraubelements realisierbar ist und dass das Schraubelement besonders flexibel einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Schraubelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Schraubelement der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders geringes Gewicht sowie eine besonders flexible Einsetzbarkeit beziehungsweise Verwendbarkeit des Schraubelements realisieren lassen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Flanken der Eckdome jeweils zumindest teilweise mit einem Radius versehen sind. Hierdurch ist es insbesondere möglich, das Schraubelement über die Flanken der Eckdome sowohl in formschlüssiges Zusammenwirken mit einem herkömmlichen Innensechskant eines Werkzeugs zum Festziehen des Schraubelements als auch in formschlüssiges Zusammenwirken mit einem sogenannten Surface-Drive-Antrieb zum Festziehen des Schraubelements zu bringen, wobei die Radien auf den Flanken zur senkrechten Aufnahme von Kräften dienen. Mit anderen Worten kann das erfindungsgemäße Schraubelement mittels unterschiedlicher Werkzeuge fest angezogen werden.
Durch die Radien an den Eckdomen kann beispielsweise ein Steckschlüssel besonders vorteilhaft angesetzt beziehungsweise in Wirkverbindung mit dem Werkzeugangriff des Schraubelements gebracht werden. Ferner ist durch die Eckradien ein besonders vorteilhafter Kraftfluss darstellbar, so dass das Schraubelement auch mit hohen Drehmomenten ohne Beschädigung festgezogen werden kann.
Das Schraubelement kann somit als gewichts- und bauraumoptimierte Sechskantflanschschraube, insbesondere für Personenkraftwagen und Nutzfahrzeuge, ausgebildet werden, die mit herkömmlichen Sechskant- oder Doppelsechskant-Steckschlüsseln sowie mittels eines Surface-Drive-Antriebs verbaut beziehungsweise montiert werden kann.
Eine weitere Möglichkeit, um ein besonders geringes Gewicht des Schraubelements zu realisieren, ist, eine sogenannte Napfung zentral im Kopf des Schraubelements vorzusehen. Dies bedeutet, dass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass in radialer Richtung des Schafts zwischen den Eckdomen eine Ausnehmung (Napf) des Kopfes angeordnet ist. Auch das Vorsehen der Aussparung in Umfangsrichtung zwischen den Eckdomen trägt zur Realisierung eines nur besonders geringen Gewichts des Schraubelements bei.
Darüber hinaus ist es möglich, die Höhe des Kopfs gegenüber einem herkömmlichen Schraubelement um zumindest im Wesentlichen 17 Prozent zu reduzieren, ohne dabei jedoch die Bundhöhe zu verändern. Ferner kann eine Reduzierung der Gesamthöhe realisiert werden, so dass das Gewicht des Schraubelements besonders geringgehalten werden kann. Auch die Reduzierung der Bundhöhe gegenüber einem herkömmlichen Schraubelement stellt eine Möglichkeit zur Gewichtsreduzierung dar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Perspektivansicht eines Schraubelements für einen Kraftwagen, mit einem ein Gewinde aufweisenden Schaft und mit einem mit dem Schaft verbundenen Kopf mit einem Werkzeugangriff, welcher sechs in Umfangsrichtung des Kopfes gleichmäßig verteilt angeordnete Eckdome mit jeweiligen Flanken aufweist, über welche der Kopf in formschlüssiges Zusammenwirken mit einem Innensechskant eines Werkzeugs zum Festziehen des Schraubelements bringbar ist, wobei in Umfangsrichtung zwischen den Eckdomen jeweilige Ausnehmungen angeordnet sind und wobei die Flanken der Eckdome jeweils zumindest teilweise mit einem Radius versehen sind;
2 eine schematische Seitenansicht des Schraubelements;
3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Schraubelements entlang einer in 2 gezeigten Schnittlinie A-A;
4 eine schematische Draufsicht des Schraubelements;
5 eine schematische und vergrößerte Darstellung eines in 4 mit B bezeichneten Bereichs des Schraubelements;
6 eine schematische und perspektivische Seitenansicht eines Werkzeugs, das einen Innensechskant zum Festziehen des Schraubelements aufweist; und
7 eine schematische Längsschnittansicht des Werkzeugs.
1 und 2 zeigen ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Schraubelement. Bei dem Schraubelement 10 handelt es sich um ein Befestigungselement, mittels welchem beispielsweise ein erstes Bauteil an einem zweiten Bauteil eines Kraftwagens befestigt werden kann. Das Schraubelement 10 weist einen Schaft 12 mit einem Gewinde in Form eines Außengewindes 14 sowie einen mit dem Schaft 12 verbundenen Kopf 16 auf. Das Schraubelement 10 ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Der Kopf 16 ist einstückig mit dem Schaft 12 ausgebildet. In Längserstreckungsrichtung des Schafts 12 ist zwischen dem Kopf 16 und dem Schaft 12 ein Bund 18 ausgebildet. Das Schraubelement 10 kann sich dabei über den Bund 18 an dem ersten Bauteil abstützen, um im festgezogenen Zustand des Schraubelements 10 das erste Bauteil gegen das korrespondierende, zweite Bauteil zu spannen.
Wie aus 1 erkennbar, weist der Kopf 16 einen Werkzeugangriff 20 auf, der als Außenvielkant ausgebildet ist. Der Werkzeugangriff 20 weist sechs Eckdome 22 auf, die in Umfangsrichtung des Kopfes 16 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Eckdome 22 in Umfangsrichtung des Kopfes 16 paarweise in gleichem Abstand zueinander angeordnet. Die Eckdome 22 weisen jeweilige Flanken 24, 26 auf. Mit anderen Worten weist jeder der Eckdome 22 eine Flanke 24 und eine Flanke 26 auf. Gedachte Tangentialebenen der Flanken 24, 26 des jeweiligen Eckdoms 22 schließen dabei einen Winkel von 120 Grad ein. Dies ist besonders aus 5 erkennbar, in der die Tangentialebenen mit 28 und 30 bezeichnet sind.
Über die Flanken 24, 26 ist der Kopf 16 in formschlüssiges Zusammenwirken mit einem Innensechskant eines Werkzeugs zum An- beziehungsweise Festziehen des Schraubelements 10 bringbar. Bei einem solchen Werkzeug handelt es sich beispielsweise um eine aus 6 und 7 erkennbare Nuss 32, welche als Werkzeugangriff einen Innenvielkant 34 aufweist. Der Innenvielkant 34 kann beispielsweise als Innensechskant ausgebildet sein. Der als Außenvielkant ausgebildete Werkzeugangriff 20 des Schraubelements 10 ist dabei zumindest teilweise in dem korrespondierenden Innenvielkant 34 anordenbar. Der Innenvielkant 34 kann mit den Flanken 24, 26 formschlüssig zusammenwirken, so dass Drehmomente von der Nuss 32 auf das Schraubelement 10 über den Werkzeugangriff 20 übertragbar sind.
Die Nuss 32 weist ferner eine Steckaufnahme 36 auf, über die die Nuss 32 auf einen Steckschlüssel aufgesteckt und dadurch formschlüssig mit dem Steckschlüssel verbunden werden kann. Dadurch kann beispielsweise eine Person das Schraubelement 10 über den Steckschlüssel, die Nuss 32 und den Werkzeugangriff 20 mit hohen Drehmomenten an- beziehungsweise festziehen.
Insbesondere ist es möglich, dass der Werkzeugangriff 20 in formschlüssiges Zusammenwirken mit standardmäßigen Innensechskants, Innendoppelsechskants sowie mit einem Surface-Drive-Werkzeug verbracht werden kann, um das Schraubelement 10 mittels dieser standardmäßigen Innensechskants beziehungsweise Surface-Drive-Werkzeuge festzuziehen.
Aus 2 sind eine Vielzahl von Maßen R1, R2, dc, C, k und k' des Schraubelements 10 erkennbar. Aus 3 sind weitere Maße df, pf, R3, ds, dw des Schraubelements 10 erkennbar. Besonders gut aus 1 und 4 ist erkennbar, dass in Umfangsrichtung zwischen den Eckdomen 22 jeweilige Ausnehmungen 38 angeordnet sind. Ferner ist erkennbar, dass der Kopf 16 einen Stützring 40 aufweist, welcher Wiederum einen Durchmesser dfa aufweist. Bei dem Durchmesser dfa handelt es sich um den Außendurchmesser des tragenden Stützrings für die Eckdome 22. Aus 4 ist erkennbar, dass der Außendurchmesser, das heißt der Durchmesser dfa des Stützrings 40 besonders groß ist und nicht unterbrochen ist.
In radialer Richtung zwischen den Eckdomen 22 ist eine zentrale Ausnehmung in Form einer sogenannten Napfung 42 des Kopfes 16 vorgesehen. Hierdurch kann das Gewicht des Schraubelements 10 besonders geringgehalten werden. Ferner sind die Flanken 24, 26 des jeweiligen Eckdoms 22 in Umfangsrichtung über einen Übergangsbereich 44 miteinander verbunden. Dies bedeutet, dass die jeweiligen Eckdome 22 abgerundete Ecken beziehungsweise Spitzen aufweisen. In 4 ist auch das sogenannte Eckmaß EM sowie die Schlüsselweite SW des Werkzeugangriffs 20 dargestellt. Das Eckmaß EM bezeichnet dabei den Abstand der abgerundeten Spitzen von zwei in radialer Richtung des Schafts 12 einander gegenüberliegenden Eckdome 22.
Aus 5 ist erkennbar, dass die Flanken 24, 26 der Eckdome 22 jeweils zumindest teilweise mit einem Radius R versehen sind. Mit anderen Worten sind die Flanken 24, 26 nicht etwa eben ausgebildet, sondern die Flanken 24, 26 erstrecken sich entlang eines aus 5 erkennbaren Kreisbogensegments 46, welches den Radius R aufweist. Hierdurch kann der Werkzeugangriff 20 auch besonders vorteilhaft mit dem Surface-Drive-Antrieb beziehungsweise mit einem Surface-Drive-Werkzeug zusammenwirken. Der jeweilige Radius R auf der jeweiligen Flanke 24 beziehungsweise 26 sorgt dabei für eine senkrechte Aufnahme von dem Surtace-Drive-Werkzeug ausgehenden Kräften.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Höhe des Kopfes 16, das heißt die sogenannte und mit dem Maß k bezeichnete Kopfhöhe gegenüber einem herkömmlichen Schraubelement um zumindest im Wesentlichen 17 Prozent reduziert ist. Das Maß C bezeichnet die Höhe des Bundes 18.
Ferner ist es bei dem Schraubelement 10 vorgesehen, dass – wie in 5 erkennbar ist – die Eckdome 22 über jeweilige, gewölbte und vorliegend konkav ausgebildete Fußbereiche 48 in die jeweiligen Ausnehmungen 38 übergehen.
Das Maß pf bezeichnet die in Längserstreckungsrichtung des Schafts 12 verlaufende Tiefe der Napfung 42, wobei das Maß df den in radialer Richtung des Schafts 12 verlaufenden Durchmesser der Napfung 42 bezeichnet. Die Auslegung der Napfung 42 erfolgt vorzugsweise unter Beachtung von maximal auftretenden Belastungen am Kopf 16, insbesondere beim Anziehen und Lösen. Die Gegenüber einem herkömmlichen Schraubelement vorgesehene Beibehaltung des Maßes k' in den Ecken des Werkzeugangriffs 20 gewährleistet eine sichere Montage bei Verwendung von herkömmlichen Sechskant oder Doppelsechskantsteckschlüsseln sowie die erforderliche Flankenhöhe für den Einsatz von Surtace-Drive-Werkzeugen.
Der Kopf 16 weist in Umfangsrichtung zwischen den Eckdomen 22 Ausnehmungen 38 auf. Die Tiefe der Ausnehmungen 38 erstreckt sich bis zu dem für die Kraftübertragung verantwortlichen, tragenden Stützring 40. Das Maß df bezeichnet auch den Innendurchmesser des Stützrings 40. Die Stärke, das heißt die Wanddicke des Stützrings 40 ist auf die auftretenden Belastungen ausgelegt. Das Maß k' bezeichnet somit die Höhe des ausgeprägten Übergangsbereichs 44 der Eckdome 22.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/014881 A1 [0002]

Claims

Schraubelement (10), mit einem ein Gewinde (14) aufweisenden Schaft (12) und mit einem mit dem Schaft (12) verbundenen Kopf (16) mit einem Werkzeugangriff (20), welcher sechs in Umfangsrichtung des Kopfes (16) gleichmäßig verteilt angeordnete Eckdome (22) mit jeweiligen Flanken (24, 26) aufweist, über welche der Kopf (16) in formschlüssiges Zusammenwirken mit einem Innensechskant (34) eines Werkzeugs (32) zum Festziehen des Schraubelements (10) bringbar ist, wobei in Umfangsrichtung zwischen den Eckdomen (22) jeweilige Ausnehmungen (38) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken (24, 26) der Eckdome (22) jeweils zumindest teilweise mit einem Radius (R) versehen sind.
Schraubelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken (24, 26) durch die jeweiligen Radien (R) konkav ausgebildet sind.
Schraubelement (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung des Schafts (12) zwischen den Eckdomen (22) eine Ausnehmung (38) des Kopfes (16) angeordnet ist.
Schraubelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gedachte Tangentialebenen (28, 30) der Flanken (24, 26) des jeweiligen Eckdoms (22) einen Winkel von 120 Grad einschließen.
Schraubelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken (24, 26) des jeweiligen Eckdoms (22) in Umfangsrichtung über einen Übergangsbereich (44) des jeweiligen Eckdoms (22) ineinander übergehen.
Schraubelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Eckdome (22) über jeweilige gewölbte, insbesondere konkave, Fußbereiche (48) in die jeweiligen Ausnehmungen (38) übergehen.