-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Befestiger, insbesondere
Schrauben und Bolzen mit einem Kopf, der mit einer Aussparung zur
Aufnahme eines Antriebswerkzeugs zum Drehen der Schraube oder des Bolzens
versehen ist.
-
GB-A-1150382 ist
anscheinend die erste Offenbarung einer mit einer mehretagigen Aussparung
und einem entsprechenden mehretagigen Treibwerkzeug.
GB-A-2285940 offenbart im
Wesentlichen die gleiche Idee. Diese Veröffentlichungen beschreiben
beide die von den offenbarten Anordnungen geschaffenen Vorteile.
Der erste besteht darin, dass die Aussparungen im Wesentlichen parallelseitig
sind und daher Rückschub-Probleme
[cam-out problems] beseitigen, welche mit Kreuzschlitzaussparungen
in Verbindung gebracht werden. Zweitens gewähren sie die Möglichkeit,
dass ein einziges Antriebswerkzeug geeignet ist, eine große Auswahl
an Schraubengrößen anzutreiben.
-
Das
einzige Antriebswerkzeug weist typischerweise drei (beispielsweise)
Etagen Antriebsoberflächen auf,
welche verwendet werden, um große
Schrauben mit drei Aussparungsetagen anzutreiben. Jedoch kann das
gleiche Werkzeug bei kleineren Schrauben mit nur zwei Aussparungsetagen
verwendet werden, wobei die größte Etage
entfällt.
Tatsächlich
können
noch kleinere Schrauben nur eine, die kleinste, Etage in ihrer Aussparung
aufweisen und nur von der kleinsten Etage des Werkzeugs angetrieben
werden.
-
GB-A-2329947 offenbart
eine ähnliche
Anordnung, und
WO-A-0177538 offenbart
Etagen, welche eine derart geringe Ausdehnung in den Aussparungen
von Schrauben und Bolzen aufweisen, dass sie bei den Drehmomenten,
bei denen die Schrauben betätigt
werden sollen, nicht gedreht werden können, wenn nicht in mindestens
zwei Etagen das Werkzeug eingreift. Anderenfalls ist die Schraube
so angeordnet, dass sie sich aus dem Eingriff mit dem Antriebswerkzeug
bewegt. Dies schafft ein Sicherheitsmerkmal insofern, als nur das geeignete
Werkzeug die Schraube löst.
-
Bis
jedoch die gleichzeitig anhängige
Anmeldung
GB0124122.3 von
der vorliegenden Anmelderin am 8. Oktober 2001 eingereicht wurde,
wurden diese Ideen in der Praxis nicht verwirklicht, da die Aussparungen nicht
kostengünstig
in Schrauben und Bolzen gebildet werden konnten.
-
Jetzt
entwickelt sich ein Interesse an derartigen Befestigungssystemen.
Jedoch wurde das System bisher in erster Linie nur bei den kleineren
Holz- und Maschinenschrauben
angewendet, das heißt
bei Holzschrauben der Größen Nr.
6 bis Nr. 10 (d. h. etwa 2 mm bis 5 mm Durchmesser – Längen von
etwa 15 mm bis 100 mm) und M2 bis M10 Maschinenschrauben (d. h.
2 mm Gewindedurchmesser bis 10 mm). Jedoch gibt es, insbesondere
auf dem Gebiet der Maschinenschrauben und -bolzen, einen Bedarf
an größeren Größen.
-
Im
Prinzip ist die Anzahl der Etagen, welche in einer Aussparung oder
an einem Treibwerkzeug angeordnet oder hinzugefügt werden können, unbegrenzt. Aber dann
wird ein Punkt erreicht, an dem das Treibwerkzeug, wenn er hinreichend
groß und
hinreichend stark ist, um die größten Schrauben
und Bolzen anzutreiben, viel zu schwerfällig, sperrig und schwer ist,
um die kleineren Schrauben mit Feinheit anzutreiben. Außerdem wird
bei größeren Schrauben
die Fähigkeit
zur Drehmomentübertragung
der kleineren Etagen vernachlässigbar
gering.
-
Daher
ist es wünschenswert,
das System nach Größenbereichen
der Schrauben/Bolzen zu teilen, jedoch geht hierdurch ein Teil des
Nutzens des Systems verloren, weil dann mindestens zwei Werkzeuge
erforderlich werden, um die gesamte Auswahl an Größen abzudecken.
-
Dementsprechend
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System zu schaffen,
das diesen Verlust an universeller Verwendbarkeit vermindert.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Befestigungssystem mit einer Mehrzahl Befestiger
mit unterschiedlich großen
Gewinden geschaffen, wobei jeder Befestiger einen Kopf aufweist,
der mit einer Aussparung zur Aufnahme eines Werkzeugs zum Drehantrieb
des Befestigers versehen ist, und wobei mindestens einige der Befestiger
eine Aussparung mit einer Mehrzahl von übereinander liegenden Antriebsetagen
mit abnehmender Größe aufweisen,
wobei jede Etage Seiten aufweist, die im Wesentlichen parallel zu
einer langen Achse des Befestigers sind und im Querschnitt ein Polygon
definieren (Befestigungssystem des Typs, wie er z. B. in
GB-A-2 329 947 offenbart
ist); dadurch gekennzeichnet, dass das genannte System mindestens
zwei Reihen der genannten Befestiger aufweist, in denen Befestiger
einer größeren Reihe
der genannten Mehrzahl von Reihen größer sind als Befestiger einer
kleineren Reihe der genannten Mehrzahl von Reihen; und dass sich
zwischen den genannten kleineren und größeren Reihen eine gemeinsame
Etage zumindest einiger der Befestiger in jeder Reihe befindet,
welche die größte Etage
der Aussparung einiger Befestiger in der kleineren Reihe und die
kleinste Etage der Aussparung einiger Befestiger der größeren Reihe
ist, wobei die gemeinsame Etage den gleichen Querschnitt in jeder
Reihe aufweist; und dass die Tiefe von der Basis der genannten größten Etage
der Aussparung zu der Basis der genannten kleinsten Etage der Aussparung
in den Befestigern der kleineren Reihe geringer ist als die Tiefe
der kleinsten Etage der Aussparung in den Befestigern der größeren Reihe.
-
Vorzugsweise
sind zwei Größenreihen
von Befestigern vorhanden, mit Schrauben von Durchmessern von etwa
2 mm bis etwa 10 mm und von etwa 10 mm bis etwa 30 mm. Die Schrauben
können
Maschinenschrauben der Größe M2 bis
zur Größe M10 in
der kleinen Reihe und Größe M12 bis
M30 in der großen
Reihe sein.
-
Vorzugsweise
ist die gemeinsame Etage im Querschnitt hexagonal, aber sie könnte ebenso
pentagonal oder irgendein anderes Polygon mit geraden Seiten sein.
-
Die
gemeinsame Etage weist vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 6
mm, vorzugsweise 5,9 mm, auf.
-
Die
kleinere Befestiger-Reihe kann drei Etagen in größeren Befestigern, zwei Etagen
in mittelgroßen Befestigern
und eine in den kleinsten Befestigern aufweisen. Die größere Reihe
kann vier Etagen in größeren Befestigern
und drei Etagen in mittelgroßen
Befestigern. Natürlich
werden kleinere Befestiger in der Reihe größerer Größe größer sein als größere Befestiger
in der Reihe kleinerer Größe sein,
außer
es ist gewünscht, dass
Schrauben mit der gleichen Abmessung vorhanden sein könnten, wobei
einige von ihnen Aussparungen mit der Befestiger-Reihe größerer Größe gemeinsam
haben und einige von ihnen Aussparungen mit der Befestiger-Reihe
kleinerer Größe gemeinsam
haben.
-
Mit
diesem einfachen Hilfsmittel einer gemeinsamen Etage zwischen den
Reihen beider Größen kann dann
ein für
die Reihe kleinerer Größe ausgelegtes
Treibwerkzeug verwendet werden, um die größere Befestiger-Größe anzutreiben,
und umgekehrt. Dies ist ein sehr nützliches Merkmal, weil es häufig der
Fall ist, dass eines der folgenden Ereignisse eintritt:
- a) Ein(e) Benutzer(in) verbringt einige Zeit damit, mit einem
Befestiger aneinander zu fügende
Gegenstände
auszurichten, und, wenn sie ausgerichtet sind, hält er/sie sie an ihrem Platz,
während
ein Befestiger eingesetzt wird. Dann greift er/sie nach dem Werkzeug,
um den Befestiger anzutreiben, nur um festzustellen, dass das falsche
Antriebsbit in das Werkzeug eingesetzt ist! Infolgedessen muss oft
das gesamte Werkstück
auseinander genommen werden, während
der/die Benutzerin) das richtige Bit in das Werkzeug einsetzt (oder
das richtige Werkzeug findet), bevor er/sie noch einmal beginnt.
- b) Einer der Vorteile des Befestigungssystems, auf das sich
die vorliegende Erfindung bezieht, besteht darin, dass, da die Aussparung
parallelseitig ist, kein Rückschub
[cam-out] auftritt. Daher ist es möglich, einen Befestiger auf
das Ende des Werkzeugs zu setzen, ohne dass der Befestiger sofort
abfällt.
Dies ist nützlich, weil
oft der Zugang zu der Stelle, wo der Befestiger angebracht werden
soll, eingeschränkt
oder begrenzt ist. Die Möglichkeit,
einen Befestiger mit Hilfe des Antriebs werkzeugs in seine Position
zu bewegen, erleichtert häufig
diese Aufgabe.
-
Mit
der vorliegenden Erfindung kann auf beide Situationen angemessen
reagiert werden. Im ersten Fall kann entweder ein kleines Treibwerkzeug
die Verbindung des Befestigers (aus der Reihe größerer Größe) einleiten, oder es kann
in der Tat ein großes
Treibwerkzeug die Verbindung eines Befestigers aus der Reihe kleinerer
Größe einleiten
(solange dieser Befestiger die Aussparung mit der größten für diese
Reihe vorgesehenen Größe aufweist).
Offensichtlich ist es nicht ratsam, mit dem falschen Treibwerkzeug
das abschließende Anziehen
zu versuchen, aber dies ist nicht der Punkt. Sobald der Befestiger
in hinreichendem Maße
zum Eingriff gekommen ist, kann das richtige Treibwerkzeug gefunden
und zum abschließenden
Anziehen des Befestigers angelegt werden.
-
Hinsichtlich
des obigen Ereignisses b) erleichtert die Verwendung des Treibwerkzeugs,
um Befestiger an einem Werkstück
zu positionieren, in der Tat häufig
die Verbindung. Jedoch wird dem Problem nicht in dem Maße abgeholfen,
wie dies möglich
wäre, wenn
das passende Treibwerkzeug verwendet wird. Beispielsweise ist bei
größeren Größen das
Treibwerkzeug oft nicht dünner
als die eigenen Finger eines Benutzers. Jedoch ist durch Verwendung
des für
eine kleinere Befestiger-Reihe geeigneten Treibwerkzeugs, um einen
Befestiger aus der größeren Reihe
anzuordnen und mit seinem Antreiben zu beginnen, ein leichteres
und schnelleres Eingreifen in das Werkstück wahrscheinlich.
-
Auf
dem Gebiet der Maschinenschrauben wird festgestellt, dass ein einziges
Treibwerkzeug in der Lage ist, alle Schrauben im Bereich von M2
bis M10 anzutreiben. M2-Schrauben erfordern typischerweise das Anlegen
eines Drehmoments von nicht mehr als etwa 0,3 Nm, und eine einzige
Antriebsetage mit einem Durchmesser von 2,5 mm und einer Tiefe von
1,5 mm erweist sich als angemessen. M10-Schrauben erfordern typischerweise
etwa 70 Nm, und drei Etagen, oder zumindest zwei größere Etagen,
sind notwendig, um dieses Drehmoment zu übertragen. Die größte Etage
kann typischerweise die oben für
die kleinste Etage genannten Abmessungen aufweisen; 4 mm Durchmesser,
1 mm Tiefe für
eine mittelgroße
Etage; und 6 mm Durchmesser, 1,5 mm Tiefe für die größte Etage.
-
Jedoch
ist bei Bolzen im Bereich von M12 bis M30 ein Treibwerkzeug mit
einem Durchmesser von 6 mm nicht angemessen, um die erwarteten Drehmomente
zu übertragen,
nämlich
etwa 130 Nm bei M12 und etwa 2000 Nm bei M30. Ein hexagonaler Stab
von der Stahlqualität,
mit der Treibwerkzeuge typischerweise hergestellt werden, wird bei
einem Drehmoment von etwa 150 Nm abscheren.
-
Nichtsdestotrotz
kann der Nutzen des mehretagigen Systems mit einem verbesserten
Werkzeug noch erfahren werden, jedoch erweist es sich in der Praxis
als am besten, nicht nur die Baugröße der Etagen zu erhöhen, sondern
auch vier von ihnen vorzusehen. Vorzugsweise sollten die Etagen
Durchmesser von etwa 6, 10, 14 bzw. 19 mm und jede eine Tiefe von
etwa 2–5
mm aufweisen.
-
Die
Etage mit dem größten Durchmesser
ist idealerweise erheblich tiefer.
-
Die
Etagen können
einen beliebigen nicht kreisförmigen
Querschnitt aufweisen (womit "Polygon" und "polygonal", wie sie hier verwendet
werden, im Allgemeinen gemeint sind), und jede Etage kann gleich
oder unterschiedlich sein, ausgerichtet oder versetzt, entweder
in Drehrichtung, axial oder beides. Der hier verwendete Ausdruck
Durchmesser ist daher unpräzise
und dient lediglich der ungefähren
Orientierungshilfe. Hinsichtlich eines hexagonalen Profils ist der
erwähnte
Durchmesser flach zu flach.
-
Es
wird auch ein Stanzwerkzeug-Satz mit etagenbildenden Querschnitten
zur Bildung der Aussparung von Befestigern des Befestigungssystems
geschaffen, wie in einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8 definiert, wobei
der genannte Satz ein Stanzwerkzeug für eine kleinere Befestiger-Reihe
umfasst, das einen größten etagenbildenden
Querschnitt mit einem gemeinsamen Querschnitt aufweist, und ein
anderes Stanzwerkzeug umfasst, das einen kleinsten etagenbildenden
Querschnitt mit demselben gemeinsamen Querschnitt aufweist.
-
Ein
anderes Problem, hinsichtlich desselben Themas wie des von der vorliegenden
Erfindung angesprochenen, besteht darin, dass sogar in einem bestimmten
Größenbereich
wie M2 bis M10, wie oben beschrieben, mindestens bei Größe M10 eine
potentielle Diskrepanz zwischen der Fähigkeit des Treibwerkzeugs und
dem erforderlichen Drehmoment besteht. Die Lösung liegt darin, die Aussparung
weiter in den Kopf des Befestigers einzubetten. Dies ist möglich, weil
der Kopf bei größeren Schrauben
und Bolzen unweigerlich größer ist.
Weiteres Einbetten der Aussparung schafft mehr Drehmomentübertragungsfläche der
Etage mit dem größten Durchmesser
des Treibwerkzeugs, und daher können
die größeren Drehmomente übertragen
werden.
-
Jedoch
ergeben sich zwei Probleme. Erstens werden, insbesondere in der
Automobilindustrie, im Allgemeinen Antikorrosionslacke auf Bolzen
aufgetragen. Dieser Lack kann die kleinste Aussparungsetage füllen und
einen angemessenen und vollständigen
Eingriff des Treibwerkzeugs in die Aussparung verhindern, zumindest
bei Anwendung normaler Handdrücke
auf das Antriebswerkzeug und insbesondere bei tiefen Aussparungen.
Zweitens ist es, je tiefer ein Stanzwerkzeug in einen Schraubenkopf
zur Bildung der Aussparung eingetrieben wird (bei dem angewendeten
Kaltformprozess), desto wahrscheinlicher, dass die Spitze des Stanzwerkzeugs
(welche die kleinste Aussparungsetage bildet) frühzeitig abbricht.
-
Dementsprechend
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System zu schaffen,
das diese Probleme löst
oder zumindest ihre Wirkung abschwächt.
-
Vorzugsweise
schafft die Erfindung daher ein Befestigungssystem, bei dem das
Werkzeug für
mindestens eine der Reihen an seinem Ende mindestens drei Etagen
von Antriebsquerschnitten aufweist, wobei jede Etage Seiten aufweist,
die im Wesentlichen parallel zu einer langen Achse des Werkzeugs
angeordnet sind und im Querschnitt ein Polygon bilden, wobei die
Etagen nahe dem Ende des Werkzeuges im Querschnitt zunehmend kleiner
werden; und die Befestiger-Reihe, welche durch das Werkzeug angetrieben
werden soll, einen ersten Befestiger umfasst, dessen Aussparung
so geformt ist, dass mindestens die drittkleinste und zweitkleinste
Etage des Werkzeugs darin antreibend eingreift, nicht aber die kleinste
Etage, wobei die Aussparung, welche die zweitkleinste Etage des
Werkzeugs aufnimmt, ausreichend tief ist, um die kleinste Etage
aufzunehmen, ohne dass dazwischen ein Antriebseingriff besteht und
ohne dass sie den vollständigen
Eingriff der genannten zweiten und dritten Etagen in die entsprechenden
Etagen der Aussparung in dem Befestiger verhindert.
-
Die
Reihe weist vorzugsweise einen zweiten, kleineren Befestiger auf,
dessen Aussparung so geformt ist, dass sie durch die kleinste und
die zweit- und drittkleinste
Etage des Werkzeugs angetrieben wird, wobei die Aussparungen der
ersten und zweiten Befestiger derart sind, dass die Eingriffstiefe
der drittkleinsten Etage des Werkzeugs in die Aussparung des zweiten
Befestigers geringer als die Eingriffstiefe der drittkleinsten Etage
des Werkzeugs in die Aussparung des ersten Befestigers ist.
-
Die
Befestiger-Reihe kann Schrauben mit einem Durchmesser von etwa 2
mm bis etwa 10 mm aufweisen. In der Tat können die Schrauben M2- bis
M10-Maschinenschrauben sein. In diesem Fall kann die genannte erste
eine M10-Schraube und die genannte zweite eine M8-Schraube sein.
-
Die
Aussparungen der ersten und zweiten Befestiger sind vorzugsweise
derart, dass die Eingriffstiefe der drittkleinsten Etage des Werkzeugs
in die Aussparung des zweiten Befestigers etwa 1 mm beträgt und die Eingriffstiefe
der drittkleinsten Etage des Werkzeugs in die Aussparung des ersten
Befestigers etwa 3 mm ist. Die drittkleinste Etage kann einen Durchmesser
von etwa 6 mm, vorzugsweise 5,9 mm, aufweisen.
-
Bei
diesem zweiten Aspekt ist auch ein Stanzwerkzeug-Satz vorgesehen,
welcher etagenbildende Querschnitte zum Bilden der Aussparung von
Befestigern des Befestigungssystems aufweist, wie in diesem zweiten
Aspekt definiert, wobei der genannte Satz ein erstes Stanzwerkzeug
für eine
kleinere Befestiger-Größe umfasst,
das drei etagenbildende Querschnitte aufweist, und ein zweites Stanzwerkzeug
für eine
größere Befestiger-Größe umfasst,
das zwei etagenbildende Querschnitte aufweist, wobei:
die größere Etage
des zweiten Stanzwerkzeuges den gleichen Querschnitt wie die größte Etage
des ersten Stanzwerkzeuges aufweist;
die kleinere Etage des
zweiten Stanzwerkzeuges den gleichen Querschnitt wie die Etage mittlerer
Größe des ersten
Stanzwerkzeuges aufweist; und
die Länge der kleineren Etage des
zweiten Stanzwerkzeuges wie oder länger als die kombinierte Tiefe
aus der Etage mittlerer Größe und der
kleinsten Etage des ersten Stanzwerkzeuges ist.
-
Daher
entfällt
bei diesem Aspekt der Erfindung die kleinste Etage der Aussparung
in den größten Befestigern,
und diese mündet
vorzugsweise in eine Fortsetzung der zweitkleinsten Etage der Aussparung.
Die Tiefe wird selbstverständlich
beibehalten, um einen vollständigen
Eintritt des Werkzeugs zu ermöglichen.
-
Diese
Maßnahme
wirkt sich also nicht auf erhebliche Weise ungünstig auf die Drehmomentübertragung
aus. In der Tat ist bei den größeren Schrauben
die Drehmomentübertragung
durch die kleinste Etage minimal im Vergleich zu der tiefer eingebetteten,
größten Etage.
Stattdessen reduziert die Maßnahme
die Beschädigung
von Stanzwerkzeugen, und sie verhindert einen nur unvollständigen Eingriff
des Werkzeugs in die Aussparung des Befestigers. Auch wirkt sie
sich nicht auf die Verwendung desselben Antriebswerkzeugs bei Schrauben
kleinerer Größen aus,
welche mit der kleinen Aussparungsetage versehen sind, so dass dieser
Aspekt des Systems nicht beeinträchtigt
wird.
-
Die
Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben, bei denen:
-
1 eine
Perspektivansicht eines Befestigers aus einer Befestiger-Reihe größerer Größe und mit vier
Antriebsetagen ist;
-
2 eine
der 1 ähnliche
Ansicht eines kleineren Befestigers aus derselben Reihe ist, welcher jedoch
nur drei Antriebsetagen aufweist;
-
3 eine
Seitenansicht eines Antriebswerkzeugs zur Verwendung bei den Befestigern
aus den 1 und 2 ist;
-
4 eine
Seitenansicht eines Antriebswerkzeugs für eine Befestiger-Reihe kleinerer Größe als die in
den 1 und 2 gezeigten ist;
-
die 5a und
b eine Perspektivansicht bzw. eine teilweise geschnittene Seitenansicht
eines mittelgroßen
Befestigers aus der in Vergleich mit den in den 1 und 2 gezeigten
kleineren Befestiger-Reihe sind,
wobei diese Befestiger dazu ausgelegt sind, mit dem Werkzeug aus 4 angetrieben
zu werden;
-
die 6a und
b, ähnlich
wie die 5a und b, einen Befestiger größerer Größe aus der
Reihe kleinerer Größe zeigen,
wobei dieser ein Beispiel für
den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung und dazu ausgelegt
ist, mit dem Werkzeug aus 4 angetrieben
zu werden; und
-
7 ziegt,
wie das Werkzeug aus 4 in den Befestiger aus 2 eingreift.
-
Bezugnehmend
auf 1 weist ein Befestiger 10 einen kappenförmigen Kopf 12 und
ein zugehöriges Gewinde
(nicht dargestellt) auf. Eine zentrale Aussparung 14 ist
in dem Kopf 12 ausgebildet und weist vier Antriebsetagen 16a bis
d auf. Jede Etage wird als Hexagon im Querschnitt gezeigt, wobei
jede Etage mit der zentralen Längsachse
des Befestigers 10 koaxial und fluchtend ist. Jedoch dient
die Tatsache, dass die Etagen hexagonal und sowohl in Drehrichtung
als auch in Querrichtung miteinander fluchtend sind, lediglich der
Einfachheit. Die Antriebsetagen 16a bis d könnten einen
beliebigen nicht kreisförmigen
Querschnitt aufweisen, könnten
in Drehrichtung zueinander versetzt sein und könnten in Querrichtung versetzt
sein. Andererseits muss sich jede Etage innerhalb der von der vorangehenden
Etage definierten Abgrenzungen befinden. Das heißt, die Etage 16d befindet sich
innerhalb der von der Etage 16c definierten Abgrenzungen,
welche sich wiederum innerhalb der Abgrenzungen der Etage 16b befindet,
welche sich wiederum innerhalb der Etage 16a befindet.
-
2 zeigt
einen ähnlichen
Befestiger 10',
welcher sich von dem Befestiger 10 aus 1 darin
unterscheidet, dass er einen kleineren Kopf 12' und ein kleineres
Gewinde 13 aufweist. Beispielsweise kann die Kopfschraube
aus 1 eine M16-Schraube sein, während die Schraube aus 2,
im gleichen Maßstab, wahrscheinlich
eher M12 ist. Die Schraube 10' weist auch eine Aussparung 14' auf, außer dass
hier lediglich drei Etagen 16b, c und d vorhanden sind,
wobei die Etagen 16b bis d genau den Etagen 16b bis
d aus 1 entsprechen.
-
Bezug
nehmend auf 3, wird ein Antriebswerkzeug 20 gezeigt,
das zum Antreiben der Befestiger 10, 10' aus den 1 und 2 geeignet
ist. Das Werkzeug 20 weist Antriebsflansche oder Etagen, 26a,
b, c and d, auf, wobei die Etage 26d mit festem Gleitsitz
in der Aussparungsetage 16d der Befestiger 10, 10' aus den 1 und 2 liegt.
Auf gleiche Weise liegt die Etage 26c mit festem Gleitsitz
in der Etage 16c und auf gleiche Weise die Etagen 26b und
a in den Aussparungsetagen 16b bzw. a. Es ist ersichtlich,
dass die Basis 28 der Aussparung 26b des Werkzeugs 20,
wenn dieses in den Befestiger 10' aus 2 eingreift,
auf einer Oberseite 18 des Befestigers 10' ruhen wird.
Wenn jedoch dasselbe Werkzeug 20 verwendet wird, um den
Befestiger 10 aus 1 anzutreiben,
wird der Flansch 26a in die Aussparungsetage 16a eintreten,
und die Basis 28 wird auf der Steg 28' zwischen dem
unteren Teil der Etage 16a und dem oberen Teil der Etage 16b anliegen. Daher
kann die Drehmomentübertragung
zwischen dem Werkzeug und dem Befestiger 10 viel größer sein
als die zwischen dem Werkzeug 20 und dem Befestiger 10' aus 2.
Dies ist natürlich
angesichts des Größenunterschiedes
zwischen den Befestigern 10, 10' wünschenswert. Wenn tatsächlich noch
größere Befestiger als
der Befestiger 10 aus 1 verwendet
werden sollten, dann wird einfach die Tiefe der Etage 16a vergrößert.
-
Die
5a und
b zeigen einen weiteren Befestiger
10'',
welcher in diesem Beispiel eine Senk-Maschinenschraube ist. Die
Größe der Schraube
kann eine beliebige von M2 bis M10 sein, auch wenn sie bei einer dreietagigen
Aussparung
14'', wie gezeigt,
wahrscheinlich M6 oder größer ist
(auch wenn M10 vorzugsweise wie in
6 gezeigt
ist und weiter unten beschrieben wird). Die Aussparung
14'' sieht ähnlich wie die Aussparung
14' aus
2 aus.
Jedoch sind die Abmessungen sehr viel geringer. Tatsächlich werden
die Abmessungen eines Beispiels für die vorliegende Erfindung
in Tabelle I unten gezeigt, aus welcher ersichtlich ist, dass der
Durchmesser der Aussparungsetage
16b' des Befestigers
10'' gleich dem Durchmesser der Etage
16d des Befestigers
10' ist. Außerdem ist
die Tiefe der Aussparungsetage
16d des Befestigers
10' aus
2 mehr
als einen Millimeter tiefer als die kombinierte Tiefe aus den Werkzeugetagen
26c' und
26d' (siehe
4).
Dies bedeutet, dass ein Werkzeug
20', wie in
4 gezeigt,
welches in die Aussparung
14'' des Befestigers
10'' aus
5 passt,
in die Aussparung
16d der Befestiger
10 und
10' aus
1 bzw.
2 passen
wird. Tabelle I
| Etage | Tiefe
(mm) | Durchmesser
(mm) |
| 16d | 3,5 | 5,9 |
| 16d' | 1,5 | 2 |
| 16c | 2,7 | 10 |
| 16c' | 1 | 4 |
| 16b | 2,7 | 14 |
| 16b' | bis
zu 3 | 5,9 |
| 16a | bis
zu 11 | 19 |
-
Außerdem wird
die Werkzeugetage 26d des Werkzeugs 20 in die
Aussparungsetagen 16b' und 16b'' der Befestiger 10'' und 10''' in den 5a bzw. 6a passen.
-
4 zeigt
ein Werkzeug
20' zum
Antreiben der kleineren Reihe Schrauben, wie sie in
5,
und auch in
6, wie weiter unten beschrieben
ist, gezeigt werden. Das Werkzeug weist drei Antriebsflansche oder
Etagen
26b',
c' und d' auf, welche in die
oben bei dem Befestiger
10'' aus
5a beschriebenen
Aussparungen
16b',
c' und d' passen. Die Flansche
26b', c' und d' sind an einem Hauptabschnitt
26a' eines Sechskantstabes
gebildet, welcher einen Durchmesser von 6 mm aufweist und der üblicherweise
für Schraubendreherbits,
die von Elektrowerkzeugen verwendet werden, verwendete Querschnitt
ist. In
4, und auch in
3,
ist die Tiefe markiert, bis zu welcher das Werkzeug
20', und
20 im
Falle der
3, in die Aussparung unterschiedlich
großer
Schrauben in den beiden Größenreihen
M2 bis M10 und M12 bis M30 eintritt. Hieraus ist ersichtlich, dass
der Abschnitt
26a' nicht
als Antriebsflansch oder Etage verwendet wird. Die Tiefen der größten Etage
sind in Tabelle II unten wiedergegeben. Tabelle II
| Bolzen-Größe | maximal
erforderliches Drehmoment (Nm) | erreichtes
Bruchdrehmoment (Nm) | größte Etage | Tiefe
der größten Etage
(mm) |
| M2.5 | 0,7 | 1,5 | 26d' | 1,5 |
| M4 | 4,1 | 5,8 | 26c' | 1 |
| M6 | 14 | 21 | 26b' | 1 |
| M8 | 35 | 52 | 26b' | 2 |
| M10 | 69 | 89 | 26b' | 3 |
| M12 | 120 | | 26c | 2,7 |
| M14 | 190 | | 26b | 2,7 |
| M16 | 295 | | 26b | 2,7 |
| M18 | 405 | | 26a | 3 |
| M20 | 580 | | 26a | 3 |
| M22 | 780 | | 26a | 4 |
| M24 | 1000 | | 26a | 4 |
| M26 | 1250 | | 26a | 5 |
| M28 | 1600 | | 26a | 5 |
| M30 | 2000 | | 26a | 6 |
-
In
Tabelle II ist das maximal erforderliche Drehmoment das allgemein
akzeptierte Anziehdrehmoment für
die jeweilige Bolzengröße aus Stahl
10.9 und durchschnittlichen Reibungseingriff in das entsprechende Muttergewinde.
Tatsächlich
ist es auch ein allgemeines Erfordernis, dass das Gewinde eines
Bolzens abscheren sollte, bevor der Antrieb des Bolzens durch das
Antriebswerkzeug über
den Bolzenkopf versagt. Dieses Drehmoment ist im Allgemeinen etwa
15% größer als
das minimale Bruchdrehmoment für
den Gewindeabschnitt des Bolzens. Mit den Werkzeugen, auf die sich
die vorliegende Erfindung bezieht, sind diese Drehmomente mit einem
gewissen Spielraum erreichbar, wie in Tabelle II gezeigt. Nun auf
die 6a und b Bezug nehmend, wird gezeigt, dass der
Befestiger 10'' eine Aussparung 14''' aufweist,
welche sich von der Aussparung 14'' des
in den 5a und b gezeigten Befestigers 10'' in folgender Hinsicht unterscheidet.
Da der Befestiger 10''' größer als der Befestiger 10'' ist – er kann beispielsweise eine
M10-Schraube sein –,
weist seine größte Aussparung 16b'', welche im Durchmesser der Aussparung 16b' der Schraube 10'' aus 5a entspricht,
eine vergrößerte Tiefe
auf. Die mit dieser Etage mögliche
Drehmomentübertragung
ist daher erhöht. Aus
diesem Grund wird der Beitrag der kleinsten Etage im Wesentlichen
minimal. Wenn statt dessen eine Etage 16d' vorgesehen wäre, hätte sie zwei ungünstige Wirkungen.
-
Das
Befestigungssystem wird durch das Verfahren zur Herstellung von
Schrauben geschaffen, welches die vorliegende Erfindung betrifft.
Dieses Verfahren beinhaltet Kaltformen unter Verwendung eines Stanzwerkzeugs mit
einem Profil, welches mit der gewünschten Form der Aussparung 14''' übereinstimmt.
Außerdem
neigt, da Kaltformen einen gewissen elastischen Rückprall
des Metalls beinhaltet, nachdem es durch Einwirkung des Stanzwerkzeugs
in die erforderliche Form geflossen ist, der Rückprall dazu, das Stanzwerkzeug zu
greifen und sein Entfernen von dem gebildeten Kopf zu verhindern.
Tatsächlich
ist aus diesem Grund das Stanzwerkzeug ein wenig größer als
die gewünschte
endgültige
Form, um diesem Rückprall-Effekt
Rechnung zu tragen. Jedoch ist der Vorsprung am Ende des Stanzwerkzeugs
(nicht gezeigt, sieht aus wie das Werkzeug 20' in 4 und
stimmt mit dessen Etage 26d' überein)
aufgrund seiner kleinen Abmessung etwas empfindlich. Er kann bei
wiederholter Verwendung abscheren: dies ist insbesondere dann der
Fall, wenn das Stanzwerkzeug tief in den Kopf einer Schraube getrieben
wird, um die bei den größeren Schrauben
dieser Größenreihe
erforderliche tiefere Aussparung zu bilden.
-
Die
zweite Wirkung zeigt sich durch den häufigen Wunsch, Schrauben – insbesondere
solche zur Verwendung in der Automobilindustrie – mit einem Lack zu beschichten,
welcher der Schraube Korrosionsbeständigkeit verleiht. Aufgrund
der kleinen Größe der Aussparungsetage 16d' kann der Lack
in dieser Etage einen vollständigen
Eingriff des Antriebswerkzeugs in die Aussparung behindern.
-
Dementsprechend
weist bei größeren Schrauben 10''' (aus
dieser kleineren Größenreihe
von Schrauben und Bolzen) die zweite Aussparungsetage 16c'' eine vergrößerte Tiefe auf, um freizulegen,
was die Aussparung 16d' wäre, wenn
diese vorgesehen wäre.
Hierdurch entfällt
also der Vorsprung von dem Stanzwerkzeug (nicht gezeigt), welches
die Aussparung 14''' bildet, und daher entfällt die
Möglichkeit,
dass diese Spitze abbricht. Daher ist die Lebensdauer des Stanzwerkzeugs
verbessert. Zweitens entfällt
die kleine Vertiefung, welche von einer Aussparung 16d' gebildet würde, so
dass ein vollständiger
Eingriff des Antriebswerkzeugs 20' in die Aussparung 14''' nicht
erschwert wird. Die einzige ungünstige
Wirkung ist ein geringer Verlust von Antriebspotential durch die
Werkzeugetage 26d'.
Wie bereits gesagt, ist dieser jedoch minimal im Vergleich zu der
erhöhten
Größe der Aussparungsetage 16b''.
-
Eine
derartige Anordnung wäre
auch bei den kleineren Schrauben vorzuziehen, außer dass bei kleineren Größen als
M8 die vergrößerte mittlere
Etage 16c'' dem Hals 30 zwischen
dem Kopf 32 und Schaft 34 kleinerer Versionen
der Schraube 10''' zu nahe käme. Außerdem könnte bei derartigen Schrauben
die Aussparung 14''' nicht so tief sein, und daher
würde der
Verlust an Antriebsfähigkeit,
wie durch die kleine Etage 16d' dargestellt, relevanter. Ebenso
ist die Fähigkeit
betroffen zur Verwendung desselben Werkzeugs 20' bei kleinen
Schrauben, welche nur eine einzige Etagen-Aussparung von der Größe der Etage 16d' aufweisen können.
-
Jedoch
sind sowohl das Problem der Brüche
von Stanzwerkzeugspitzen als auch des vollständigen Einsetzens des Antriebswerkzeugs
in die Aussparung weniger problematisch bei den flacheren Aussparungen der
kleinen Schrauben. Im ersten Fall wird das Stanzwerkzeug normalerweise
entfernt, bevor der Schraubenkopf den Vorsprung am Ende des Stanzwerkzeugs
greift, und in jedem Fall liegt weniger Kraft in dem Rückprall aufgrund
der kleineren Größe des Kopfes 32 kleinerer
Schrauben. Zweitens hat der Lack einen kürzeren Austrittsweg, wenn ein
Werkzeug in eine Aussparung 14'' einer
kleineren Schraube eingesetzt wird, so dass es weniger wahrscheinlich
ist, dass er bei gleicher Eindrückkraft
des Werkzeugs in der Aussparung den vollständigen Eingriff abstoppt.
-
Schließlich auf 7 eingehend,
besteht einer der Vorteile, wenn vorgesehen wird, dass die kleinste Aussparungsetage 16d der
größeren Schraubenreihe 10, 10' die gleiche
Größe wie die
größte Etage 26b' des Werkzeugs 20' zum Antreiben
der kleineren Schraubenreihe 10'', 10''' aufweist,
darin, dass ein Werkzeug 20' verwendet
werden kann, um die größere Schraubenreihe
zu bewegen und ihren Antrieb einzuleiten. Dies erleichtert die Handhabung
der größeren Schrauben,
insbesondere in begrenzten Räumen.
Auch hat dies den Vorteil, dass, wenn ein(e) Benutzer(in) irrtümlicherweise
das falsche Werkzeug 20' zur
Hand nimmt (oder feststellt, dass in sein/ihr Treibwerkzeug das
falsche Bit eingesetzt ist), dieses dennoch verwendet werden kann, um
die Schraube 10, 10' anzutreiben,
zumindest bis sie handfest angezogen ist.
-
Die
Erfindung betrifft auch die Stanzwerkzeuge, welche die Aussparungen
der vorliegenden Erfindung bilden. Es gibt keine separate Darstellung
der Stanzwerkzeuge, da sie im Wesentlichen mit den Antriebswerkzeugen übereinstimmen.
Es gibt Unterschiede zu den Antriebswerkzeugen hinsichtlich des
Materials und kleinere, wenn auch wesentliche, Unterschiede in den
Abmessungen, welche für
Fachleute offensichtlich wären. Daher
sind hier keine weiteren Ausführungen
erforderlich.
-
Bei
dem ersten Aspekt umfasst der Stanzwerkzeug-Satz mindestens eines,
das die Form des Werkzeugs aus 3 aufweist,
und ein weiteres, das die Form des Werkzeugs aus 4 aufweist.
Bei dem zweiten Aspekt umfasst der Stanzwerkzeug-Satz mindestens
eines, das die Form des Werkzeugs aus 4 aufweist, und
ein weiteres, das eine Form aufweist, welche hier nicht als Werkzeug
gezeigt ist. Dies liegt daran, dass das gleiche Werkzeug aus 4 verwendet
wird, um die Aussparung einzutreiben, obwohl die Aussparung im Profil
sich von dem Werkzeug unterscheidet. Nichtsdestotrotz stimmt das
Profil des anderen Stanzwerkzeugs mit der Aussparung 14''' der
Schraube 10''' in 6 überein.