-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schraubenelement mit einem Schaft, der mit einem Außengewinde vorgegebener Steigung versehen ist, und einem endseitig an dem Schaft vorgesehenen Schraubenkopf, in dem eine Aufnahme ausgebildet ist, in welche ein Drehwerkzeug von der freien Stirnfläche des Schraubenkopfes her axial eingesteckt werden kann, wobei die Aufnahme einen Kraftübertragungsbereich aufweist, der ausgebildet ist, um eine Drehmomentübertragung von einem eingesteckten Drehwerkzeug auf das Schraubenelement zu ermöglichen, und mehrere geneigte Führungsflächen besitzt, welche sich zwischen dem äußeren Rand der Aufnahme und dem Kraftübertragungsbereich erstrecken, wobei die Führungsflächen einerseits vom äußeren Rand der Aufnahme nach innen zum Kraftübertragungsbereich geneigt sind und andererseits eine Neigung in der Umfangsrichtung des Schraubenelements aufweisen.
-
Schraubenelemente mit einem inneren Krafteingriff der vorbeschriebenen Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Am Geläufigsten sind Innensechskantschrauben (Inbusschrauben), bei denen das Mitnahmeprofil des Kraftübertragungsbereiches in Form eines Sechskants ausgebildet ist. Daneben werden von Schraubenherstellern eine Vielzahl von Vielzahnprofilen oder sternförmigen Profilen angeboten. Schließlich sind sogenannte Pentalogolar-Schrauben bekannt, bei denen der Kraftübertragungsbereich ein blumenförmiges, fünfseitiges Mitnahmeprofil besitzt.
-
Um die bekannten Schrauben betätigen zu können, muss zwischen dem Drehwerkzeug bzw. Schraubenschlüssel einerseits und dem innenliegenden Kraftübertragungsbereich eine formschlüssige Verbindung hergestellt werden. Hierzu ist es erforderlich, den Schraubenschlüssel und die Schraube einerseits koaxial auszurichten und andererseits auch in eine übereinstimmende Drehlage zu bringen, in der die Mitnahmeflächen von Drehwerkzeug und Schraube zueinander orientiert sind.
-
Beim handgeführten Fügen der Bauteile werden die orientierenden Bewegungen im Handgelenk des Benutzers ausgeführt. Beim automatischen axialen Fügen hingegen wird das Drehwerkzeug axial gegen das Schraubenelement gedrückt und gleichzeitig gedreht, damit das Einsteckteil in den Kraftübertragungsbereich des Schraubenelements gleiten kann. Dabei kann es jedoch vorkommen, dass der Schraubenschlüssel und der Kraftübertragungsbereich noch nicht beim ersten Kontakt in Eingriff kommen. Ebenso kann es vorkommen, dass der Schraubenschlüssel beim Einstecken in die Aufnahme verklemmt, sodass das Drehwerkzeug nicht mit seiner gesamten Einstecklänge in die Aufnahme eingreift. In diesem Fall werden die Mitnahme- oder Kraftübertragungsflächen verkleinert, so dass aufgrund von Überlast Verformungen auftreten können.
-
Zur Vermeidung dieser Problematik wird in der
EP 0 537 807 B1 vorgeschlagen, den außenliegenden Randbereich der Aufnahme mit Führungsflächen zu versehen, die einerseits nach innen geneigt sind, so dass das Werkzeug beim axialen Einsetzen zentriert wird, und andererseits in der Umfangsrichtung geneigt ist, so dass ein Drehwerkzeug entlang der Führungsfläche in Eingriff mit dem Kraftübertragungsbereich geführt wird, wenn es bei einem axialen Einsetzen in Einschraubrichtung gedreht wird.
-
Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass durch die doppelte Neigung der Führungsflächen nach innen und in Umfangsrichtung das Einsetzen des Drehwerkzeuges beim manuellen Fügen deutlich erleichtert wird. Probleme treten jedoch nach wie vor im automatischen Betrieb auf, da das Drehwerkzeug zum Einstecken in den Kraftübertragungsbereich der Schraube axial bewegt und gleichzeitig in Eindrehrichtung der Schraube gedreht werden muss, wobei ein sauberer Eingriff beim ersten Kontakt nicht gewährleistet werden kann. Auch gestaltet sich das Lösen einer Schraube schwierig, da das Drehwerkzeug zum Einsetzen zunächst in Eindrehrichtung und anschließend zum Lösen der Schraube in entgegengesetzte Richtung gedreht werden muss.
-
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Schraubenelement der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine einfache und zuverlässige Benutzung auch im automatischen Betrieb gewährleistet ist.
-
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß zunächst dadurch gelöst, dass die Führungsflächen in der Umfangsrichtung entgegen der Steigung des Gewindes geneigt sind, so dass ein das Schraubenelement eindrehendes Drehmoment erzeugt wird, wenn beim axialen Auftreffen eines Drehwerkzeugs auf die Führungsflächen eine axial gerichtete Kraft auf die Führungsflächen wirkt.
-
Der Erfindung liegt somit die Überlegung zugrunde, die Führungsflächen in der Umfangsrichtung derart zu neigen, dass das Schraubenelement in Eindrehrichtung gedreht wird, wenn durch das Drehwerkzeug eine axiale Druckkraft auf die Führungsflächen ausgeübt wird. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, das Drehwerkzeug beim axialen Fügen der Bauteile zusätzlich zu drehen, um einen ordnungsgemäßen Eingriff zwischen dem Kraftübertragungsbereich dem Schraubenelement und dem Schraubenschlüssel herzustellen, wenn das Schraubenelement in ein Gewinde eingedreht werden soll, weil das Schraubenelement selbst die erforderliche Drehbewegung ausführt. Beim Lösen einer Schraube wird das Drehwerkzeug axial gegen die Führungsflächen gedrückt. Dabei kann sich allerdings das Schraubenelement nicht drehen, da es bereits fest eingeschraubt ist. In diesem Fall wird der Eingriff hergestellt, indem das Drehwerkzeug zum Lösen der Schraube gedreht wird. Dabei gleitet das Drehwerkzeug entlang der Führungsflächen automatisch in den Kraftübertragungsbereich, ohne dass, wie im Stand der Technik, ein Umschalten der Drehrichtung erforderlich wäre.
-
Um zu erreichen, dass die Schraube gedreht wird, wenn beim axialen Auftreffen eines Drehwerkzeugs auf die Führungsflächen eine axial gerichtete Kraft wirkt, müssen die Führungsflächen ausreichend stark geneigt sein, damit aufgrund der auftretenden Reibung keine Selbsthemmung auftritt. Nur in diesem Fall wird das Schraubenelement allein durch die vom Drehwerkzeug ausgeübte Axialkraft gedreht, wenn das Drehwerkzeug mit dem Schraubenelement zum Eindrehen von diesem in ein Gewinde in Kontakt gebracht wird. Durch diese Ausgestaltung wird auch das manuelle Fügen vereinfacht, da es nicht erforderlich ist, das Drehwerkzeug zusätzlich zu drehen. Insofern ist eine entsprechende starke Neigung der Führungsflächen auch in denjenigen Fällen vorteilhaft, in denen die Führungsflächen in der Umfangsrichtung in der Weise geneigt sind, dass ein die Schraube lösendes Drehmoment erzeugt wird, wenn auf die Führungsflächen eine axiale Druckkraft wirkt.
-
Der Neigungswinkel der Führungsflächen muss dabei so gewählt sein, dass einerseits die zwischen dem Drehwerkzeug und der Führungsflächen auftretende Reibung und andererseits auch die Reibung im Bereich des Gewindeeingriffs überwunden wird. Es hat sich gezeigt, dass zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, wenn der Neigungswinkel der Führungsflächen in Umfangsrichtung bezüglich einer senkrecht zu der Schraubenachse stehenden Ebene 30 bis 70°, insbesondere 45 bis 60° beträgt und/oder der Neigungswinkel der Führungsflächen von außen nach innen zur Schraubenachse hin 30 bis 70° beträgt.
-
Es ist in umgekehrter Weise auch möglich, erfindungsgemäß geneigte Führungsflächen nicht an dem Schraubenelement, sondern an dem entsprechenden Drehwerkzeug vorzusehen. Dieses kann nach Art eines Schlüssels – beispielsweise eines Innensechskantschlüssels – ausgebildet sein, welcher in eine korrespondierende Aufnahme eines zu betätigenden Schraubenelements einsteckbar ist. Alternativ kann das Drehwerkzeug auch nach Art einer sogenannten Stecknuss ausgebildet sein, bei welcher der Kraftübertragungsbereich in einer Aufnahme ausgebildet ist, welche auf einen Schraubenkopf aufsetzbar ist.
-
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
-
1 ein Schraubenelement gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Seitenansicht,
-
2 das Schraubenelement aus 1 im Längsschnitt,
-
3 das Schraubenelement in Rückansicht auf den Schraubenkopf,
-
4 das Schraubenelement in perspektivischer Ansicht von schräg hinten,
-
5 das Schraubenelement im Längsschnitt mit zugehörigem Drehwerkzeug,
-
6 das Schraubenelement in perspektivischer Ansicht von schräg hinten mit zugehörigem Drehwerkzeug,
-
7 in perspektivischer Darstellung ein Drehwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung,
-
8 das Drehwerkzeug aus 7 in Vorderansicht,
-
9 das Drehwerkzeug im Schnitt entlang der Linie A-A von 8,
-
10 ein Drehwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, welches nach Art einer sogenannten Stecknuss ausgebildet ist, in perspektivischer Darstellung von schräg hinten,
-
11 die Stecknuss aus 9 in perspektivischer Darstellung von schräg vorne, und
-
12 die Stecknuss aus 9 in Schnittdarstellung mit einem Schraubenelement.
-
In der Zeichnung ist ein Schraubenelement 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Das Schraubenelement 1 umfasst einen Schaft 2, der mit einem Außengewinde vorgegebener Steigung, nämlich einem rechtsgängigen Gewinde 3 versehen ist, und einen endseitig an dem Schaft 2 vorgesehenen Schraubenkopf 4. Das Schraubenelement 1 ist nach Art einer Innensechskant-Schraube ausgebildet, die in ihrem Schraubenkopf 4 eine Aufnahme 5 aufweist, in welche ein Drehwerkzeug 6 in Form eines Innensechskantschlüssels von der freien Stirnfläche des Schraubenkopfes 4 her axial eingesteckt werden kann. Die Aufnahme 5 besitzt einen Kraftübertragungsbereich 7, der in bekannter Weise ein Mitnahmeprofil in Form eines regelmäßigen Sechsecks aufweist. Die Aufnahme 5 umfasst ferner insgesamt sechs Führungsflächen 8, die jeweils einer Seiten- bzw. Mitnahmefläche 7a des sechseckigen Mitnahmeprofils zugeordnet sind und dazu dienen, den Innensechskantschlüssel 6 in den Kraftübertragungsbereich 7 der Innensechskant-Schraube 1 einzusetzen. Hierzu besitzen die Führungsflächen 8 einerseits eine Neigung vom äußeren Rand der Aufnahme 5 nach innen hin zum Kraftübertragungsbereich 7, die dafür sorgt, dass der Innensechskantschlüssel 6 beim Einsetzen in die Aufnahme 5 zentriert wird. Des Weiteren sind die Führungsflächen 8 in der Umfangsrichtung geneigt, und zwar im entgegengesetzten Urzeigersinn von rechts oben nach links unten. Diese Neigung hat zur Folge, dass ein die Innensechskant-Schraube 1 eindrehendes Drehmoment erzeugt wird, wenn beim axialen Auftreffen des Innensechskant-Schlüssels 6 auf die Führungsflächen 8 eine axial gerichtete Kraft auf die Führungsflächen 8 wirkt. Die Neigung der Führungsflächen 8 ist dabei so gewählt, dass das erzeugte Drehmoment ausreichend ist, um den Reibwiderstand zu überwinden, der einerseits zwischen dem Innensechskant-Schlüssel 6 und den Führungsflächen 8 und andererseits zwischen dem Gewinde 3 der Innensechskant-Schraube 1 und dem Innengewinde, in welche das Schraubenelement 1 einzuschrauben ist, wirksam ist. Dies hat zur Folge, dass beim automatischen Fügen die von dem Innensechskant-Schlüssel 6 auf die Führungsflächen 8 ausgeübte Druckkraft dazu führt, dass sich die Innensechskant-Schraube 1 selbständig in das Gewinde 3 dreht und dabei der Innensechskant-Schlüssel 6 in den Kraftübertragungsbereich 7 der Schraube 1 geführt wird.
-
Wenn eine eingedrehte Schraube 1 wieder gelöst werden soll, kann sich die Schraube 1 beim Einsetzen des Innensechskant-Schlüssels 6 nichts weiter in das Gewinde 3 drehen, jedoch gleitet der Innensechskant-Schlüssel 6 in den Kraftübertragungsbereich 7, wenn der Innensechskant-Schlüssel 6 im entgegengesetzten Urzeigersinn gedreht wird.
-
In den 7 bis 12 sind zwei Ausführungsformen von Schraubenschlüsseln dargestellt, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind.
-
Das in den 7 bis 9 dargestellte Drehwerkzeug besitzt einen Werkzeugschaft 10, der an seinem freien Ende einen Kraftübertragungsbereich 11 aufweist, der ausgebildet ist, um axial in Eingriff mit einem korrespondierenden Kraftübertragungsbereich eines Schraubenelements gebracht zu werden und dann eine Drehmomentübertragung auf das Schraubenelement zu ermöglichen. An dem freien Ende des Kraftübertragungsbereichs 11 sind mehrere geneigte Führungsflächen 11a vorgesehen, die in Umfangsrichtung des Drehwerkzeugs derart geneigt sind, dass das Schraubenelement gedreht wird, wenn beim axialen Auftreffen des Drehwerkzeugs auf einen korrespondierenden Kraftübertragungsbereich des Schraubenelements auf die Führungsflächen 11a eine axial gerichtete Kraft wirkt, ohne dass aufgrund der auftretenden Reibung Selbsthemmung auftritt. Der Neigungswinkel der Führungsflächen 11a beträgt dabei in Umfangsrichtung bezüglich einer senkrecht zu der Drehwerkzeugachse stehenden Ebene etwa 40 Grad. Die Führungsflächen 11a sind ferner von außen nach innen geneigt, wobei der Neigungswinkel zur Drehwerkzeugachse D 60 Grad beträgt.
-
Bei der in den 10 bis 12 dargestellten Ausführungsform ist das Drehwerkzeug nach Art einer Stecknuss ausgebildet, die an ihrem rückseitigen Endbereich eine quadratische Eingriffsöffnung 12 für einen Drehschlüssel aufweist und an ihrem vorderen Endbereich eine zentrale Aufnahme 13 besitzt, in welcher in an sich bekannter Weise ein Kraftübertragungsbereich 11 mit einer Vielzahl von Kraftübertragungsflächen ausgebildet ist. Dabei ist der Übergang von der vorderen Stirnfläche zu dem Kraftübertragungsbereich 11 unter Bildung von Führungsflächen 11a geneigt ausgebildet. Konkret sind die Führungsflächen 11a in der Umfangsrichtung des Drehwerkzeugs und von außen nach innen geneigt. Der Neigungswinkel der Führungsflächen 11a schließt dabei mit der Drehwerkzeugachse D einen Winkel von ca. 40 Grad ein, und in Umfangsrichtung beträgt der Neigungswinkel bezüglich einer senkrecht zu der Drehwerkzeugsachse stehenden Ebene etwa 50 Grad.
-
Die Anordnung ist so getroffen, dass ein Schraubenelement 14 gedreht wird, wenn die Stecknuss axial auf den Schraubenkopf gesetzt wird und dabei die Führungsflächen 11a axial gegen den Schraubenkopf gedrückt werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
