DE4321325A1

DE4321325A1 - Eindrehbefestigungselement

Info

Publication number: DE4321325A1
Application number: DE19934321325
Authority: DE
Inventors: Martin Strauch
Original assignee: Wera Werk & Co GmbH
Current assignee: Wera Werk & Co GmbH
Priority date: 1993-06-26
Filing date: 1993-06-26
Publication date: 1995-01-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Eindrehbefestigungselement gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Eindrehbefestigungselemente sind im Stand der Technik seit langem bekannt. Ausgangspunkt der vorliegen den Erfindung ist ein unter der Bezeichnung Innenbuchsen sechskantschraube bezeichnetes Eindrehbefestigungsele ment. Diese bekannte Schraube weist eine Werkzeug einstecköffnung auf, die im Querschnitt eine polygonale Umfangskontur aufweist. In den Winkelbereichen stoßen die bei der bekannten Schraube vollständig eben ausgebil deten Seitenflächen aufeinander. Zum Eindrehen dieser Schrauben ist ein Werkzeug vorgesehen, dessen Arbeitsen de ebenfalls einen im wesentlichen polygonalen Quer schnitt aufweist, wobei die Seitenflächen Planflächen ausbilden. Die Querschnittsform der Werkzeugeinstecköff nung und das Arbeitsende des Werkzeuges haben bei dem bekannten Ensemble Befestigungselement/Werkzeug eine ähnliche Kontur. Beim Zusammenwirken des zuvor beschrie benen Werkzeuges mit der zuvor beschriebenen Einstecköff nung kommt es bei hoher Drehmomentbeaufschlagung zu plastischen Deformationen der Werkzeugeinstecköffnung. Das mit einem Sechskantprofil ausgebildete Werkzeug kann dabei die Werkzeugeinstecköffnung rund drehen, wobei das die Werkzeugeinstecköffnung des schraubenkopfumgebenden Material radial nach außen gepreßt wird.

Um dieses sich Runddrehen zu verhindern, bzw. die Belast barkeit der Schraube hin zu höheren Drehmomenten zu ver bessern, ist in dem deutschen Gebrauchsmuster 91 10 904 ein modifiziertes Werkzeug angegeben. Dieses Werkzeug hat ebenfalls ein mehrkantiges Arbeitsende, wobei die unter Ausbildung von Kanten aufeinanderstoßenden Arbeits flächen konvex geformte Angriffsflächen aufweisen. Die Angriffsflächen sind den Kanten benachbart und durch einen konkaven Flächenabschnitt getrennt. Durch das Zusammenwirken der konvex geformten Angriffsflächen mit den planen Seitenflächenabschnitten der Werkzeugeinsteck öffnung wird bei der Drehmomentbeaufschlagung eine flächige Aufeinanderlage von Antriebs- und Abtriebsflä che gewährleistet, die sich bei zunehmender Drehmoment steigerung vergrößert. Die flächige Aufeinanderlage ist durch den die beiden Angriffsflächen trennenden konkaven Flächenabschnitt in dem kantenbenachbarten Bereich ange ordnet. Dadurch ergeben sich günstige Hebeleigenschaf ten. Bei einer über einen gewisses Grenzdrehmoment hin ausgehenden Drehmomentbeaufschlagung tritt die Kante des Werkzeuges in Anlage zu dem planen Seitenflächenab schnitt der Werkzeugeinstecköffnung. Bei weiterer Beauf schlagung des Werkzeuges gräbt sich die Werkzeugkante flugartig in das Material des Schraubkopfes ein und schiebt mit dem konvexen Flächenabschnitt Material vor sich her in den Zwischenraum zwischen dem konkaven Flä chenabschnitt und der Seitenwand der Werkzeugeinstecköff nung. Hierdurch vergrößert sich die Angriffsfläche zwi schen Werkzeug und Schraube.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Schraube die Drehmomentbeaufschlagbar keit zu erhöhen, ohne daß Änderungen bei bislang bewähr ten Werkzeugen notwendig sind.

Gelöst wird die Aufgabe durch den Gegenstand des An spruchs 1.

Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Zufolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Werkzeug einstecköffnung des Eindrehbefestigungselementes wird nach wie vor das Prinzip beibehalten, daß die Querschnit te von Werkzeug und Werkzeugeingriffsöffnung nicht ähn lich sind. Beim Eindrehen des Eindrehbefestigungselemen tes mit normaler Drehmomentbeaufschlagung wirkt ein konvex geformter Flächenabschnitt mit einem ebenen Flä chenabschnitt zusammen. Erst bei einer einen bestimmten Grenzwert überschreitenden Drehmomentbeaufschlagung tritt eine plastische Verformung des Schraubenkopfes ein, wobei dann auch eine flächige Anlage des Werkzeuges an den sich öffnungseinwärts erstreckenden Flächenab schnitt der Seitenfläche der Werkzeugeinstecköffnung vorgesehen sein kann. Der flächenmittig sich öffnungsein wärts erstreckende Flächenabschnitt kann dabei eine konvexe Form aufweisen und mit dem mittleren, konkaven Flächenabschnitt des Werkzeuges korrespondieren. Erst bei höheren Drehmomenten ist vorgesehen, daß sich im Querschnitt ähnliche Flächenelemente unter Ausübung einer Flächenpressung berühren. Bei der Ausbildung der Werkzeugeinstecköffnung ist es vorteilhaft, wenn jeder Seitenfläche zwei ebene Flächenabschnitte zugeordnet sind. Diese Flächenabschnitte sind durch den mittleren Flächenabschnitt getrennt und liegen bevorzugt fluchtend zueinander. Der mittlere Flächenabschnitt kann bevor zugt von einer Teilfläche eines achsparallel zur Öff nungsachse verlaufenden Zylinders gebildet werden. Dabei hat der Zylinder bevorzugt einen kreisförmigen Quer schnitt. Der mittlere Flächenabschnitt bildet bevorzugt die Hälfte oder mehr als die Hälfte der Querschnitts strecke der Seitenfläche aus. Er kann aber auch kleiner sein als die Hälfte der Querschnittsstrecke. Das Eindreh befestigungselement ist bevorzugt als Schraube ausgebil det.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen nachstehend erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Einstecköffnung, in der ein Werkzeug ohne Drehmomentbeaufschlagung eingesteckt ist,

Fig. 2 eine Werkzeugeinstecköffnung eines Eindrehbefe stigungselementes,

Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 1 bei einer Dreh momentbeaufschlagung des Werkzeuges entgegen Uhrzeigersinn,

Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 3 bei erhöhter Drehbeaufschlagung,

Fig. 5 eine Darstellung gemäß Fig. 4 bei weiter erhöhter Drehmomentbeaufschlagung und

Fig. 6 eine Darstellung gemäß Fig. 2 mit einem Zylin der als Erzeugende für den mittleren Flächenab schnitt.

In Fig. 2 ist in Draufsicht die Werkzeugeinstecköffnung 5 eines Eindrehbefestigungselementes 1 dargestellt. Ist das Eindrehbefestigungselement als Schraube ausgestal tet, so geht die Blickrichtung in Achsrichtung der Schraube. Die Werkzeugeinstecköffnung zeigt im wesentli chen einen polygonalen Querschnitt. Es werden insgesamt unter Ausbildung einer Sechsfachgeometrie, sechs Winkel bereiche ausgebildet, an denen ebene Flächenabschnitte 8, 9 der Seitenflächen aufeinander stoßen. Die Winkelbe reiche können auch als Abrundungen gestaltet sein. Die einen Winkelbereich 6 aufeinanderstoßenden ebenen Flä chenbereiche 8 und 9 gehören dabei benachbarten Seiten flächen 7 an. Jede Seitenfläche weist demzufolge zwei ebene Flächenabschnitte 8, 9 auf, die jeweils einem ande ren Winkelbereich 6 benachbart sind. Die ebenen Flächen abschnitte 8, 9 einer Seitenfläche 7 sind durch einen mittleren Flächenabschnitt 10 voneinander getrennt. Der mittlere Flächenabschnitt erstreckt sich ausgehend von einer Verbindungslinie der Schnittpunkte zweier im Win kelbereich 6 sich schneidender Flächenabschnitte 8 und 9 öffnungseinwärts. Die Querschnittsfläche wird demzufolge durch die mittleren Flächenabschnitte 10 verkleinert. Die Flächenabschnitte 8 und 9 einer Seitenfläche 7 fluch ten zueinander, so daß der Flächenabschnitt 10 eine Materialanformung auf dieser gedachten Ebene ausbildet.

Wie insbesondere in Fig. 6 dargestellt, wird der flä chenmittige Flächenabschnitt 10 von einer Teilfläche der Mantelfläche 12 eines Zylinders als Erzeugende ausgebil det. Der Mittelpunkt des Zylinders Z liegt dabei außer halb der Werkzeugeinstecköffnung 5. Die Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt MP der Werkzeugeinstecköffnung und des Zylinders Z schneidet die fluchtende Ebene 11 zu den Flächenabschnitten 8 und 9 in deren Mitte, und zwar unter Ausbildung eines rechten Winkels. Querschnitts strecke 11, die von den Flächenabschnitten 8, 9, 10 ausge bildet wird, wird zu etwa der Hälfte von der mittleren Querschnittsfläche 10 ausgebildet.

Die Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Befestigungs element zusammen mit einem Schraubwerkzeug mit im Quer schnitt mehrkantigen Arbeitsende 2, dessen unter Ausbil dung von Kante 3 aufeinanderstoßende Arbeitsflächen 4 konvex geformte, den Kanten 3 benachbarte und durch einen konkaven Flächenabschnitt 4′ getrennte Arbeitsflä chen 4′′ aufweisen, zeigen die Fig. 3, 4 und 5. Fig. 1 zeigt das Arbeitsende 2 eingesteckt in eine Werkzeug einstecköffnung 5 eines Schraubkopfes 1. Die konvex geformten Angriffsflächen 4′′ des Arbeitsendes 2 treten in der in Fig. 1 dargestellten unbeaufschlagten Stel lung nicht in Angriff mit den ebenen Flächenabschnitte 9 und 8 der Seitenflächen 7. Die konkaven Flächenabschnit te 4 des Arbeitsendes 2 lassen ebenfalls einen gewissen Toleranzspalt zwischen sich und dem mittleren Flächenab schnitt 10 der Werkzeugeinstecköffnung 5. Die mit den konkav geformten Flächenabschnitten zusammenwirkenden konvex geformten Flächenabschnitte 10 bilden gewisserma ßen eine Zentrierung des Werkzeuges in der Werkzeug einstecköffnung 5.

In Fig. 3 ist ein Arbeitsende eines Werkzeuges in eine Werkzeugeinstecköffnung eingesteckt. Es wird entgegen dem Uhrzeigersinn ein Drehmoment vom Arbeitsende 2 auf das Eindrehbefestigungselement 1 ausgeübt. Die konvex geformten Flächenabschnitte 4′′ des Arbeitsendes 2 berüh ren in dieser Stellung unter Ausbildung einer Berührungs fläche die planen Flächenabschnitte 9 der Werkzeug einstecköffnung 5. Die Kanten 3 des Arbeitsendes 2 berüh ren in dieser Betriebsstellung gerade nicht die ebenen Flächenabschnitte 8. Eine Berührung der Kanten 3 mit den ebenen Flächenabschnitten 8 tritt erst nach einer weite ren Erhöhung des Drehmomentes auf.

In der in Fig. 4 dargestellten Betriebsstellung ist das Drehmoment weiter erhöht. Die Kante 3 des Arbeitsendes 2 hat sich in die Seitenfläche 8 hineingedrückt. Es hat eine plastische Verformung stattgefunden. In dieser Stellung preßt sich der Übergangsbereich zwischen der konvexen Angriffsfläche 4′′ und des konkaven Flächenab schnittes 4′ gegen den konvexen Flächenabschnitt 10 der Schraube.

In der in Fig. 5 dargestellten Drehstellung ist das aufgewandte Drehmoment weiter erhöht worden. Die Kanten 3 des Arbeitsendes 2 haben sich weiter in das Material des Schraubkopfes eingedrückt und haben einen Spalt 13 freigeschnitten. Der ebene Flächenabschnitt 9 ist dabei deformiert worden. Material aus dieser Deformation ist durch die Drehmomentbeaufschlagung in den Bereich des ebenen Flächenelementes 8 gepreßt worden. Dies hat zur Folge, daß der konvexe Flächenabschnitt 10 nicht mehr in der Mitte liegt, sondern in Drehmomentbeaufschlagungs richtung gewandert ist. Während der Bereich 10′′ des konvexen Flächenabschnitts 10 weggepreßt worden ist, ist auf der anderen Seite des Flächenabschnitts 10 ein neuer Bereich 10′ entstanden. Der Bereich 10′ wird in den zwischen der Seitenfläche 7 und dem konkaven Flächenab schnitt 4′ geschoben.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein. Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt lich mit einbezogen.

Claims

1. Eindrehbefestigungselement, insbesondere für Schraub werkzeuge mit im Querschnitt mehrkantigem Arbeitsende (2), dessen unter Ausbildung von Kanten (3) aufeinander stoßende Arbeitsflächen (4) konvex geformte, den Kanten (3) benachbarte und durch einen konkaven Flächenab schnitt (4′) getrennte Angriffsflächen (4′′) aufweisen; mit einer Werkzeugeinstecköffnung (5), die in Winkelbe reiche (6) aufeinanderstoßende Seitenflächen (7) auf weist, wobei jede Seitenfläche zumindest einen ebenen Flächenabschnitt (8, 9) ausbildet, dadurch gekennzeich net, daß der ebene Flächenabschnitt (8, 9) einem Winkelbe reich (6) benachbart ist und die Seitenfläche (7) einen flächenmittig sich öffnungseinwärts erstreckenden Flä chenabschnitt (10) aufweist.

2. Eindrehbefestigungselement nach Anspruch 1, oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der flächenmittig sich einwärts erstreckende Flächenab schnitt konvex ausgebildet ist.

3. Eindrehbefestigungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitenfläche (7) zwei ebene Flächenabschnitte (8, 9) ausbildet, die zueinander fluchten und durch den mittleren Flächenabschnitt ge trennt sind.

4. Eindrehbefestigungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Flächenab schnitt von einer Teilfläche (10) eines achsparallel zur Werkzeugeinstecköffnungsachse verlaufenden Zylinders (Z) gebildet wird.

5. Eindrehbefestigungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder einen kreisför migen Querschnitt hat.

6. Eindrehbefestigungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Führungsab schnitt (10) die Hälfte, bevorzugt mehr als die Hälfte der Querschnittsstrecke (11) der Seitenfläche (7) ausbil det.

7. Eindrehbefestigungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindrehbefestigungsele ment eine Schraube mit im wesentlichen hexogonale Werk zeugeinstecköffnung ausbildet.