DE2807957C2

DE2807957C2 -

Info

Publication number: DE2807957C2
Application number: DE2807957A
Authority: DE
Inventors: Bernard Francis Rockford Ill. Us Reiland
Original assignee: Textron Inc(ndgesdstaates Delaware) Providence Ri Us
Current assignee: Textron Inc(ndgesdstaates Delaware) Providence Ri Us
Priority date: 1977-03-07
Filing date: 1978-02-24
Publication date: 1987-06-04
Also published as: DE2807957A1; AU3315378A; ES243468U; JPS53110763A; CA1066542A; SE7802503L; CH619518A5; FR2383350B1; FR2383350A1; ES243468Y; AU512813B2; GB1564684A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Befestiger mit einem länglichen Schaft, an den an einem Ende ein überstehender Kopf angeformt ist, mit einer in den Kopf eingeformten sternförmigen Mitnahmevertiefung, deren zur Befestiger-Achse parallel verlaufende Um fangs-Wandoberfläche eine erste Anzahl von nach außen gehenden konkaven Oberflächen und eine zweite Anzahl von nach innen gehenden konvexen Oberflächen bildet, welche glatt ineinander übergehen und ab wechselnd Nuten und im wesentlichen kreisbogenför mige Höcker bilden, von denen mindestens zwei Nuten diametral gegenüberliegen, wobei der Krümmungsra dius der zweiten Anzahl von Oberflächen mindestens doppelt so groß wie der Krümmungsradius der ersten Anzahl von Oberflächen ist, so daß der Umfangs winkelbereich der Höcker beträchtlich größer als der Umfangswinkelbereich der Nuten ist, und wobei die zweiten, konvexen Oberflächen bei Verdrehung eines Werkzeugs im Uhrzeigersinne und gegenläufig, dessen passender sternförmiger höckeriger Mitnahme- Endabschnitt in die Mitnahmevertiefung eingeführt wurde, für jeden Höcker des Werkzeugs einen dessen Angriffsfläche bildenden ersten bzw. zweiten Kon taktoberflächenbereich bilden.

Solche Befestiger mit höckrigem Mitnahmesystem sind aus der US-PS 35 84 667 der Anmelderin bekannt.

Die US-PS 25 56 155 offenbart eine höckerige Mitnahmeanordnung mit Hilfsschlitz, jedoch ist diese Ausführung so konzipiert, daß der vor handene Schlitz die Leistungsfähigkeit des Primär- Mitnahmesystems wieder verringert. Das kommt daher, daß der bekannte Schlitz in die Mitnahmevertiefung an Stellen einmündet, an denen eine Materialvolumen-Wegnahme dort stattfindet, wo normalerweise der Antriebskontakt mit den Höckern des Mitnahmewerkzeugs stattfindet. Dadurch wird das mögliche maximale Antriebsdrehmoment vermindert. Um nun bei dem bekannten Primär-Mitnahmesystem die Gesamt festigkeit wiederzugewinnen, macht man die Mitnahmever tiefung tiefer, um genügend große Kontaktoberflächen bereiche zu erhalten. In manchen Fällen hat man die um die Mitnahmevertiefung herumgehende Wand dicker gestaltet. Alle diese Zwangsmaßnahmen komplizieren sowohl die Her stellung des Befestigers als auch die Herstellung der Einformwerkzeuge für die Mitnahmevertiefung.

Mitnahmesysteme mit bogenförmigen Höckern besitzen be stimmte Vorteile, da es relativ leicht ist, eine gute Eingriffspassung zwischen Mitnahmewerkzeug und Mitnahme vertiefung zu erhalten. Die Industrienormen sehen vor, den Mitnahme-Endabschnitt des Werkzeugs etwas kleiner als die Mitnahmevertiefung im Befestiger zu halten, so daß das Ansetzen erleichtert wird. Beim Festziehen oder Lösen des Befestigers tritt aufgrund dieser Maßdifferen zen kein vollständiger Oberflächenkontakt zwischen den gegenüberliegenden Höckern auf. Vielmehr findet der Oberflächenkontakt nur auf relativ schmalen Oberflächen abschnitten statt, die begrenzt sind durch die aneinander liegenden Oberflächen und die Eingriffstiefe des Werk zeugs in der Befestiger-Vertiefung. Dennoch sei festge halten, daß der Kontakt-Oberflächenbereich bei höckerigen Mitnahmesystemen wesentlich größer ist als bei herkömmlichen hexagonalen oder quadratischen Systemen. Wie die Anmelderin ferner in der bereits genannten US-PS 35 84 667 ausführlich erläu tert hat, führt ein kleiner Mitnahmewinkel (nachstehend in Fig. 4 mit 92 bezeichnet) zu einer wirksamen Übertra gung der Antriebsmomente und demgemäß zu einer Reduzierung der beim Festziehen oder Lösen auftretenden Radialbelastun gen, welche sonst zu Brüchen in der Wandung der Mitnahme vertiefung führen könnten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Befestiger der eingangs genannten Art mit einem Hilfs- bzw. Sekundär-Mitnahmesystem in Form eines Schlitzes zu versehen, ohne dabei die wesent lichen Betriebscharakteristiken des Primär-Mitnahmesystems zu beeinträchtigen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den Kopf eine das Ansetzen eines Alternativ-Werkzeugs, wie beispielsweise Flachschraubendrehers an den Befesti ger ermöglichende Hilfs-Mitnahmeeinrichtung eingeformt ist, zu der zwei die Mitnahmevertiefung ergänzende dia metral gegenüberliegende Schlitze gehören, von denen jeder jeweils einer der diametral gegenüberliegenden Nuten zuge ordnet ist, durch dessen konkave Oberfläche in die Mit nahmevertiefung einmündet und partiell durch ein Paar im wesentlichen paralleler beabstandeter, axial von einer Stirnfläche des Kopfes ausgehender und aus der Mitnahme vertiefung herausführender Seitenwände begrenzt ist, wobei diese Seitenwände die nach außen gehende konkave Ober fläche der betreffenden Nut an Punkten schneiden, die außerhalb der von den Werkzeughöckern tangierten ersten und zweiten Kontaktoberflächen-Bereiche liegen, so daß eine Beeinträchtigung des für den Werkzeugangriff ver fügbaren Oberflächenanteils vermieden ist.

Diese Lösung hat bei den eingangs genannten Höcker-Mitnahme systemen, bei denen der Kontaktoberflächen-Bereich an den Höckerflanschen und innerhalb der Höckergipfel liegt, den Vorteil, daß man optimale Drehmomente zwischen Werkzeug und Befestigerkopf übertragen kann, ohne die Primär- Mitnahmevertiefung besonders tief gestalten oder in an derer Weise die Umfangswand der Mitnahmevertiefung dicker gestalten zu müssen. Mit anderen Worten: Der in der Be festiger-Mitnahmevertiefung für den Angriff der Werkzeug höcker verfügbare Oberflächenbereich ist bei der erfindungs gemäßen Ausführung genau so groß als wenn der Sekundär schlitz gar nicht vorhanden wäre. Auf diese Weise werden die Betriebscharakteristiken der Primär-Mitnahmeeinrichtung nicht beeinträchtigt.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des nachstehend beschriebenen Befestigers mit dem in der Nähe befindlichen End abschnitt eines an diesen Befestiger ansetzbaren Werkzeugs,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kopf des Be festigers von Fig. 1,

Fig. 3 einen abgebrochenen Axialschnitt durch den Kopf des Befestigers mit in der Nähe befindlichem Endabschnitt des Werkzeugs, und

Fig. 4 einen maßstäblich vergrößerten und senk recht zur Längsachse verlaufenden Teil schnitt durch den Kopf des Befestigers mit Werkzeug, wobei die miteinander im Eingriff stehenden Höcker beim Antrieb des Befestigers entgegen dem Uhrzeiger sinne erkennbar sind.

Der in der Zeichnung dargestellte Befestiger 10 besitzt einen an einem Ende mit einem Gewinde 16 und am entgegen gesetzten Ende mit einem vergrößerten Kopf 14 versehenen Schaft 12. Im Kopf 14 befindet sich eine sternförmige höckerige Mitnahmevertiefung 20, in die zum Festsetzen bzw. Lösen des Befestigers ein komplementärer höckerartiger Mitnahme-Endabschnitt 24 eines Werkzeugs 22 einführbar ist.

Die als höckerig zu beschreibende Innenwandung der Mit nahmevertiefung 20 enthält eine Anzahl von abwechselnden abgerundeten Nuten 30 und Höckern 32, gebildet durch eine erste Anzahl von nach außen gehenden konkaven Oberflächen 34 und eine zweite Anzahl von nach innen gehenden konvexen Oberflächen 36, die gemäß Fig. 4 glatt ineinanderübergehen. Diese Oberflächen 34 und 36 verlaufen axial in den Kopf 14 hinein, wie Fig. 2 erkennen läßt, während ein Boden 37 der Mitnahmevertiefung 20 konisch ausgebildet ist.

Aus Fig. 4 kann man entnehmen, daß ein Krümmungsradius 40 der ersten Anzahl von konkaven Oberflächen 34 wesentlich kleiner ist als ein Krümmungsradius 42 der zweiten Anzahl von konvexen Oberflächen 36. Dadurch erstrecken sich die zweiten Oberflächen 36 über einen wesentlich größeren Umfangsbereich des Befestigers als die ersten Oberflächen 34, und es werden recht beträchtliche radial nach innen vor stehende Höcker 32 gebildet.

Die Ausgestaltung der Mitnahmevertiefung 20 entspricht im wesentlichen der in der US-PS 35 84 667 des gleichen Anmel ders bereits beschriebenen Ausführung. Es ist aber beab sichtigt, daß diese Mitnahmevertiefung 20 nur ein Beispiel für viele Möglichkeiten von im Rahmen der Erfindung ver wendbaren höckerigen Mitnahmevertiefungen darstellt.

Der Mitnahme-Endabschnitt 24 des Werkzeugs 22 ist von kom plementärer sternförmiger höckeriger Konfiguration. Er besitzt dementsprechend eine Anzahl von abwechselnd über den Umfang verteilten Höckern 50 und abgerundeten Nuten 52, die so ausgebildet und verteilt sind, daß sie in die gegen überliegenden Nuten 30 und Höcker 32 der Mitnahmevertiefung 20 passen. Während also die Oberflächen 36 mit dem großen Krümmungsradius 42 die Höcker 32 in der Befestiger-Mit nahmevertiefung 20 bilden, sind es beim Werkzeug 22 die Oberflächen mit dem kleinen Krümmungsradius, welche dort die Höcker 50 bilden.

Aus Gründen der Toleranz und Austauschbarkeit sind selbst verständlich die Höcker 50 und Nuten 52 des Werkzeugs 22 etwas kleiner dimensioniert als die entsprechenden Ober flächen der Befestiger-Mitnahmevertiefung 20 im Bereich ihrer Höcker 32 und Nuten 30. Danach richten sich alle Befestiger- und Werkzeughersteller, so daß immer ein leich tes Spiel zwischen den miteinander im Eingriff befindlichen Teilen des Werkzeug-Mitnahmeendabschnitts 24 und der Mit nahmevertiefung 20 gewährleistet ist. Dieses vorhandene Radialspiel ist in Fig. 4 angedeutet, es wird je nach Her stelltoleranz etwas unterschiedlich ausfallen. In den U.S.A. haben die Befestiger- und Werkzeughersteller ge meinsam Normen für die gängigsten Antriebssysteme ausge arbeitet, wie sie bei der auf dem Markt befindlichen Ausführung offenbart sind.

In Fig. 4 wird das Werkzeug 20 entgegen dem Uhrzeigersinne angetrieben, und hierbei ist es wichtig zu bemerken, daß ein Oberflächenkontakt zwischen den Höckern 32 und 50 nur im Bereich von Oberflächenabschnitten 60 stattfindet. Der Grund dafür ist in den engeren Toleranzen für den Mitnahme- Endabschnitt 24 zu sehen. Dieser Kontakt-Oberflächenbereich 60 liegt radial außerhalb des am weitesten innen liegenden Punktes des Höckers 32, und radial innerhalb des am wei testen außen liegenden Punktes von Höcker 50. Verdreht man das Werkzeug 22 entgegengesetzt, um den Befestiger 10 festzuziehen, dann findet der Kontakt zwischen den Höckern 50 und 32 auf der gegenüberliegenden Seite statt, durch 60′ bezeichnet.

Zur Verbesserung des Einsetzens des Werkzeugs 22 in die Mitnahmevertiefung 20 kann der Kopf in ihrem Bereich mit einer Ansenkung 64 versehen sein, wie Fig. 3 zeigt. Ferner kann, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, die Oberseite der Höcker 32 im Kopf 14 mit einer schrägen Oberfläche 65 ver sehen sein, was ebenfalls das Einsetzen des Werkzeug- Endabschnitts 24 erleichtert. Diese Abschrägungen 64 und 65 sind selbstverständlich nur wünschenswerte Weiterbil dungen in bezug auf die vorliegende Erfindung.

Nun wird um Aufmerksamkeit gebeten für eine weitere Ein zelheit. Während man die zuvor beschriebene sternförmige höckerige Mitnahmevertiefung 20 am Befestiger 10 als Primär- Mitnahmeeinrichtung ansehen kann, gibt es noch eine Hilfs- oder Sekundär-Mitnahmeeinrichtung. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der sternförmige Grundriß der Mitnahmevertiefung 20 so ausgebildet ist, daß sich zumin dest ein Nutenpaar 30 diametral gegenüberliegt. In die Stirnfläche des Kopfes 14 sind ein erster Schlitz 72 und ein zweiter Schlitz 74 eingeformt, und zwar vorzugsweise in der Weise, daß sie radial mit dem Krümmungsmittelpunkt für die konkaven Oberflächen 34 fluchten, so daß sie jeweils mit der dort befindlichen Nut 30 zusammenfallen. Bei her ausgenommenem Werkzeug 22 bilden die Schlitze 72 und 74 in Verbindung mit der Mitnahmevertiefung 20 eine Aussparung zur Aufnahme eines nicht dargestellten sekundären Werkzeugs in Form eines Schraubenziehers oder dergleichen.

Gemäß Fig. 4 dienen als seitliche Begrenzung für die bei den Schlitze im wesentlichen parallele Seitenwände 75 und 76 sowie eine schräge Endwand 78; eine ebene Bodenwand 80 verläuft im wesentlichen senkrecht zu den Seitenwänden 75, 76. Die Seitenwände 75, 76 verlaufen axial von der Stirnfläche 82 des Kopfes 14 und radial einwärts von der schrägen End wand 78 zu den nach außen konkaven Oberflächen 34, welche die dort befindliche Nut bilden.

Wichtig ist, daß die Seitenwände 75 und 76 die bogenför migen Oberflächen 34 in Fig. 4 an mit 84 und 86 bezeichneten Stellen schneiden, denn diese Schnittstellen 84 und 86 lie gen auf der Oberfläche 34 radial außerhalb von den Kontakt- Oberflächenbereichen 60 und 60′. Wenn also das Werkzeug 22 in die Mitnahmevertiefung 20 eingesteckt ist, dann stehen die vollständigen Vertiefungs-Höcker 32 als Gegenlager für den Werkzeughöcker 50 zur Verfügung, auch wenn die Hilfs- Schlitze 72 und 74 vorhanden sind. Die Primär-Mitnahme einrichtung des Befestigers wird also durch die Schlitze 72, 74 in keiner Weise beeinträchtigt.

Ferner sei bemerkt, daß die Schlitze 72 und 74 kurz vor einer Umfangswandung 90 des Kopfes 14 aufhören, somit sind Kopf 14 und Vertiefung 20 umfangsmäßig durchgehend ausgebildet. Dies ist ein wichtiges Merkmal, weil nämlich sonst durch die Wand des Kopfes verlaufende Schlitzkon struktionen zur Gesamtschwächung eines Befestigers führen. Beim Festziehen eines Befestigers gegen ein Werkstück wird der Schaft 12 belastet und der Kopf 14 drückt gegen das Werkstück. Falls sich ein Mitnahmeschlitz durch den gesamten Kopf erstreckt, dann führen die am Kopf anliegen den Belastungen zu einer Deformation der Schlitzwände, so daß unter Umständen ein Hilfswerkzeug hinterher gar nicht mehr einführbar ist.

Die oben beschriebene Mitnahmevertiefung 20 entspricht der obenerwähnten US-PS des Anmelders. Bei dieser Konstruktion liegt ein Mitnahmewinkel 92 in der Größen ordnung von 10 bis 20°. Auf dem Fachgebiet für Befestiger wird der Mitnahmewinkel definiert durch eine Linie, welche im wesentlichen entlang der Kontakt-Oberflächenbereiche 60 und der Radialachse oder zum zugeordneten Höcker 50 ver läuft. In der Praxis ist nun die Mitnahme um so wirksamer, je kleiner der Mitnahmewinkel 92 ist, hiervon hängt also das auf den Befestiger übertragbare Mitnahme- bzw. Antriebs- Drehmoment ab. Das bedeutet, daß sich das vom Werkzeug auf den Befestiger übertragene Drehmoment auf einen keinen Nutzen bringenden Radialvektor und einen das Antriebs moment darstellenden Tangentialvektor zerlegen läßt. Je kleiner der Mitnahmewinkel 92, desto größer der Tangen tialvektor, und desto größer die Wirksamkeit des Antriebs- bzw. Mitnahmesystems.

Die vorliegende Erfindung ergibt also in Verbindung mit dem erwähnten früheren Patent des Anmelders gewisse zu sätzliche Vorteile. Da die Radialkräfte oder Drehmoment- Komponenten extrem niedrig sind, kann man die Wanddicke reduzieren und beträchtlich an Rohmaterial sparen. Ein weiterer Vorteil ist das Fehlen von schädlichen Radial belastungen, weil die Schlitze 72 und 74 nur bis in die Nähe der Außenwand reichen, so daß der Kopf stark bleibt. Dabei kann men relativ große Werkzeuge in die Hilfsschlitze einsetzen.

Dieser Hilfsschlitz gestattet es dem Service- Mann jederzeit, den Befestiger auch dann zu entfernen und wieder einzusetzen, wenn ein Spezial-Höckerwerkzeug nicht verfügbar ist. Die höckerige Mitnahmevertiefung mit Hilfsschlitz ist so ausgebildet, daß man ein passendes mehrhöckeriges Werkzeug einsetzen kann, wobei entspre chende Höcker auf jeder Seite über bekannte Oberflächen bereiche beim Antreiben des Befestigers im Eingriff sind, wie sie durch Industrienormen festgelegt sind. Die Hilfs schlitze bilden diametrale Erweiterungen der Mitnahmever tiefung im Bereich der bogenförmigen Wandoberflächen zwischen gegenüberliegenden Höckern. Die Übergangspunkte zwischen den Schlitz-Seitenwänden und den bogenförmigen Vertiefungsoberflächen liegen außerhalb derjenigen Höckeroberflächen-Abschnitte, welche an Höckern des höckerigen Mitnahmewerkzeugs anliegen. Dadurch wird ge währleistet, daß die Hilfsschlitze nicht die tragende Höckeroberfläche schwächen können, welche an den Werkzeug höckern anliegt.

Claims

1. Befestiger mit einem länglichen Schaft, an den an einem Ende ein überstehender Kopf angeformt ist,
mit einer in den Kopf eingeformten sternförmigen Mit nahmevertiefung, deren zur Befestiger-Achse parallel verlaufende Umfangs-Wandoberfläche eine erste Anzahl von nach außen gehenden konkaven Oberflächen und eine zweite Anzahl von nach innen gehenden konvexen Ober flächen bildet, welche glatt ineinander übergehen und abwechselnd Nuten und im wesentlichen kreisbogenförmige Höcker bilden, von denen mindestens zwei Nuten diame tral gegenüberliegen,
wobei der Krümmungsradius der zweiten Anzahl von Ober flächen mindestens doppelt so groß wie der Krümmungsra dius der ersten Anzahl von Oberflächen ist, so daß der Umfangswinkelbereich der Höcker beträchtlich größer als der Umfangswinkelbereich der Nuten ist,
und wobei die zweiten, konvexen Oberflächen bei Verdre hung eines Werkzeugs im Uhrzeigersinne und gegenläufig, dessen passender sternförmiger höckeriger Mitnahme-End abschnitt in die Mitnahmevertiefung eingeführt wurde, für jeden Höcker des Werkzeugs einen dessen Angriffs fläche bildenden ersten bzw. zweiten Kontaktoberflächen bereich bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Kopf (14) eine das Ansetzen eines Alternativ-Werkzeugs wie beispielsweise Flachschraubendrehers an den Befestiger (10) ermög lichende Hilfs-Mitnahmeeinrichtung eingeformt ist, zu der zwei die Mitnahmevertiefung (20) ergänzende diame tral gegenüberliegende Schlitze (72, 74) gehören,
jeder Schlitz (72, 74) jeweils einer der diametral ge genüberliegenden Nuten (30) zugeordnet ist, durch dessen konkave Oberfläche (34) in die Mitnahmevertie fung (20) einmündet und partiell durch ein Paar im we sentlichen paralleler beabstandeter, axial von einer Stirnfläche (82) des Kopfes (14) ausgehender und aus der Mitnahmevertiefung (20) herausführender Seitenwände (75, 76) begrenzt ist,
und diese Seitenwände (75, 76) die nach außen gehende konkave Oberfläche (34) der betreffenden Nut (30) an Punkten (84, 86) schneiden, die außerhalb der von den Werkzeughöckern (50) tangierten ersten und zweiten Kon taktoberflächen-Bereiche (60, 60′) liegen, so daß eine Beeinträchtigung des für den Werkzeugeingriff verfüg baren Oberflächenanteils vermieden ist.

2. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Schlitz (72, 74) ferner je eine innerhalb einer äußeren Umfangsober fläche (90) des Kopfes (14) liegende Endwand (78) ge hört, so daß der Gesamtumfang der Mitnahmevertiefung (20) von einem kontinuierlichen Wandgebilde umschlossen ist.

3. Befestiger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schaft (12) ein Ge windeabschnitt (16) angeordnet ist.

4. Befestiger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (72, 74) ferner eine ebene Bodenwand (80) aufweist, die im we sentlichen senkrecht zu den Seitenwänden (75, 76) und der Längsachse der Mitnahmevertiefung (20) verläuft.

5. Befestiger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Schlitze (72, 74) höchstens halb so tief wie die Nuten (30) der Ver tiefung (20) ausgebildet sind.