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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Antriebssysteme für Befestigungsmittel mit Gewinden,
Werkzeuge für
deren Herstellung und Antriebsmittel zum Antreiben der Befestigungsmittel.
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Hintergrund
der Erfindung
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Befestigungsmittel
mit Gewinden, die herkömmlicher
Weise im industriellen Einsatz verwendet werden, werden typischerweise
durch motorgetriebene Werkzeuge mit hoher Geschwindigkeit und unter einer
hohen Drehmomentbelastung angetrieben. Solche Bedingungen erfordern
schwierige Konstruktionserwägungen,
besonders in Bezug auf die Antriebssysteme, und insbesondere bei
den Befestigungsmitteln mit Gewinden, die im Kopf des Befestigungsmittels
eine Ausnehmung, in die ein Antriebsmittel eingreifen kann, aufweisen.
Idealerweise sollte ein solches Antriebssystem leicht herzustellen
sein, sowohl in Bezug auf die Geometrie von Ausnehmung und Kopf
als auch in Bezug auf zugehöriges
Werkzeug zur Ausbildung des Kopfes des Befestigungsmittels und auf
Antriebsmittel, die in die Ausnehmung eingreifen sollen. Die Festigkeit
des Kopfes des Befestigungsmittels sollte durch die Ausnehmung nicht nachteilig
beeinflusst werden. Das Antriebsmittel sollte leicht in die Ausnehmung
einzuführen
und leicht aus dieser zu entnehmen sein. Wenn Antriebsmittel und
Ausnehmung ineinander greifen, sollten sie die Spannungsbelastung
gleichmäßig verteilen, um
die Bildung von eng begrenzten Spannungsbereichen zu vermeiden,
die in einer Deformation der Ausnehmung oder des Antriebsmittels
oder von beiden resultieren könnte,
was zu einer vorzeitigen Fehlfunktion des Antriebssystems führen würde. Das
Antriebssystem sollte einem Herausrutschen des Antriebsmittels aus
der Ausnehmung, wenn das Befestigungsmittel angetrieben wird, widerstehen.
Für viele
Anwendungen ist es sehr wichtig, dass das Befestigungsmittel mehrere
Zyklen aushalten können muss,
wie bei Anwendungen, bei denen das Befestigungsmittel ausgebaut
werden muss, um Teile zu reparieren oder zu ersetzen, oder um Zugangspaneele zu
entfernen und zu ersetzen. Das Befestigungsmittel-Antriebssystem
sollte idealer Weise für
solche wiederholten Zyklen geeignet sein, insbesondere in Umgebungen,
in denen die Ausnehmung verschmutzt, gestrichen, korrodiert oder
im Gebrauch in anderer Weise nachteilig beeinträchtigt werden kann. In solchen
Umgebungen ist es essenziell, dass das Antriebssystem einen Antriebseingriff
aufrechterhält, während Drehmoment
in einer Ausbaurichtung eingebracht wird. Wenn das Befestigungsmittel
ausgebaut wird, kann es erforderlich sein, dass das Antriebssystem
in der Lage ist, ein noch größeres Drehmoment
einzubringen, wie das der Fall sein kann, wenn auf das Befestigungsmittel
zuerst beim Zusammenbau ein zu hohes Drehmoment übertragen wurde, oder dort,
wo sich an der Schnittstelle an den verschraubten Gewinden Korrosion
gebildet hat, oder, wenn schwankende Temperaturen der zusammengebauten
Komponenten das Befestigungsmittel mit erhöhter Spannung beaufschlagt
haben. Dort wo mehrere dieser und anderer Eigenschaften einander entgegenstehende
Erwägungen
nahe legen, können Kompromisse
zu Gunsten der einen oder anderen gemacht werden.
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Es
gibt verschiedene, gängige
Gestaltungen von Ausnehmung und Antriebsmittel, einschließlich einer
Anzahl von Kreuzschlitz-Ausnehmungen,
wie die in den US-Patenten Re. 24,878 (Smith et al.), 3,237,506
(Muenchinger) und 2,474,994 (Tomalis) beschriebenen. Andere Geometrien
von Befestigungsmitteln weisen mehrbogige Geometrien des Typs, der
in US-Patent 3,763,725 (Reiland) beschrieben ist, oder gerippte
Antriebssysteme auf, wie es in US-Patent 4,187,892 (Simmons) beschrieben
wird. Das US-Patent 5,598,753 (Lee) weist ein eingriffssicheres
Befestigungsmittel mit drei zurückgesetzten, symmetrisch
angeordneten Kanälen,
die in den Kopf gefräst
sind, auf, wobei jeder Kanal ein paar Wände aufweist. Die Gestaltung
für jede
der Wände
ist kreisartig. Ebenso zu den herkömmlichen Gestaltungen von Ausnehmungen
gehörig
ist das Allen-System, das im Wesentlichen eine geradwandige hexagonal geformte
Buchse ist, die ein ähnlich
geformtes Antriebsmittel aufnehmen kann. Außer bei dem gerippten System
sind die Wände
und Flächen
des Antriebsmittels und der Ausnehmung in einer Bemühung, einen
direkten Kontakt der antreibenden und angetriebenen Flächen zu
erreichen, üblicherweise so
konstruiert, dass sie knapp ineinander passen. Bei Befestigungsmittel
mit einer Kreuzschlitz-Aufnahme kann, wenn überhaupt, ein solcher direkter
Eingriff nur dann auftreten, wenn das Antriebsmittel richtig innerhalb
der Ausnehmung sitzt und ausgerichtet ist. Aus praktischen Gründen muss
jedoch, damit das Antriebsmittel in die Ausnehmung eingeführt werden kann,
notwendigerweise ein bestimmter Abstand zwischen den beiden existieren.
Die Notwendigkeit für einen
solchen Abstand ist bei Ausnehmungen mit im Wesentlichen vertikalen
Antriebswänden
sogar noch entscheidender, wie bei dem '725 Patent von Reiland und den Kopfsystemen
von Allen. Bei allen diesen Systemen ist das praktische Resultat
dieser Notwendigkeit für
einen solchen Abstand der, dass ein im Wesentlichen direkter, breitflächiger Kontakt
zwischen den Antriebsmittel- und Ausnehmungsflächen, wenn überhaupt, selten erreicht wird.
Bei den meisten Antriebssystemen für Befestigungsmittel mit Gewinden
greift das Antriebsmittel in die Ausnehmung des Kopfes auf eine
Weise ein, die eher zu einem punkt- oder linienförmigen Kontakt führt als
zu einem direkten, breitflächigen
Kontakt. Die eigentliche Kontaktfläche ist herkömmlicher
Weise deutlich kleiner als bei einem vollen, direkten Kontakt. Wenn
Drehmoment durch das Antriebsmittel eingebracht wird, neigen die
auf den Schraubenkopf wirkenden Kräfte folglich dazu, sich auf
begrenzte Bereiche zu konzentrieren, mit daraus resultierenden hohen örtlich begrenzten
Spannungen. Solche örtlich
begrenzten hohen Spannungen können
die Ausnehmung plastisch verformen, wobei Schrägen oder andere Verformungen
gebildet werden, die zu einem vorzeitigen, unbeabsichtigten Außereingriffkommen
des Antriebsmittels aus der Ausnehmung führen.
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Im
Stand der Technik wurden die vorangehenden Schwierigkeiten erkannt.
Zum Beispiel offenbart das US-Patent 2,248,695 (Bradshaw) eine Schraubenkopf-
und Antriebsmittelvorrichtung, bei der die antreibenden und angetriebenen
Flächen
des Antriebsmittels bzw. des Befestigungsmittels gekrümmt und
in Bezug auf die Schraubenachse exzentrisch angeordnet sind. Bei
dem Bradshaw-Befestigungsmittel kann jede, etwa kreisförmige oder spiralbogige, "geeignete Krümmung" verwendet werden,
solange diese so ausgerichtet ist, dass durch ein reibungsbehaftetes
Angreifen verbunden oder arretiert wird. Ungeachtet der Lehre von
Bradshaw haben spätere
Antriebssysteme wie jene, auf die oben Bezug genommen wurde, die
Lehre des Beruhens auf reibungsbehaftetem Angreifen von Bradshaw
anscheinend nicht übernommen.
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Es
ist eine der grundsätzlichen
Aufgaben der Erfindung, ein Antriebssystem für ein Befestigungsmittel mit
einem Gewinde bereitzustellen, das viele der gewünschten Eigenschaften für Antriebssysteme für Befestigungsmittel
mit Gewinden verwirklicht bei einem geringeren Kompromiss in Bezug
auf gegensätzliche
Eigenschaften, als das beim Stand der Technik der Fall ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Gesichtspunkt sieht die Erfindung ein Befestigungsmittel, wie untenstehend
in Anspruch 1 beansprucht wird, vor. Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt
wird ein Antriebsmittel, wie in Anspruch 25 beansprucht wird, vorgesehen.
Ein dritter Gesichtspunkt der Erfindung wird durch den Stempel aus
dem untenstehenden Anspruch 29 definiert. Die abhängigen Ansprüche sind
auf optionale oder bevorzugte Merkmale der beanspruchten Erfindung
gerichtet.
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Die
Vorteile der Erfindung können
durch eine Gestaltung der antreibenden und angetriebenen Flächen des
Antriebsmittels bzw. des Befestigungsmittels erreicht werden, wonach
diese einem Segment einer Spirale angepasst sind, insbesondere einer Spiralgestaltung,
die es ermöglicht,
dass ein deutlicher und großzügiger Abstand
zwischen dem Antriebsmittel und der Ausnehmung beim Einführen und Entfernen
des Antriebsmittels besteht, und bei der das gänzlich eingesetzte Antriebsmittel
in der Lage ist, sich so zu drehen, dass der Abstand ausgefüllt wird.
Die Spiralgestaltung der Antriebswände des Antriebsmittels und
der Wände
der Ausnehmung, in die das Antriebsmittel ein eingreifen kann, ist
derart, dass, wenn die Spiralwände
anliegen, sie das über einen
verhältnismäßig breiten
Bereich tun, wodurch die Spannung über diesen breiten Bereich
eingebracht und verteilt wird. Die spiralartig gestalteten, antreibenden
und angetriebenen Wände
sind so ausgerichtet, dass sie einen Großteil des eingebrachten Drehmoments
im Wesentlichen senkrecht zum Radius des Befestigungsmittels einleiten,
was nur wenig, wenn überhaupt
auf reibungsbehaftetem, fast tangentialem Angreifen beruht. Die
Antriebswände
des Antriebsmittels und die Wände
der Ausnehmung, an denen das Antriebsmittel eingreifen kann, können so ausgebildet
sein, dass sie so weit der Vertikalen angenähert sind, wie das noch praktikabel
ist, obwohl eine Steigung mit einem Winkel von einigen Grad annehmbar
sein kann. Die Gestaltung der Antriebswände ermöglicht ein hohes Drehmomentniveau,
das eingeleitet werden kann, ohne dass im Wesentlichen in axialer
Richtung gerichtete Herausrutsch-Kräfte hervorgerufen
werden, die dazu neigen, das Antriebsmittel axial aus der Ausnehmung
heraus zu drücken.
Weil so die Tendenz des Herausrutschens minimiert wird, kann die
Ausnehmung verhältnismäßig flach
sein, was zu einer höheren
Festigkeit des Schraubenkopfes führt,
als das bei einer tiefen, herkömmlichen
Ausnehmung der Fall sein würde.
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Ein
Kopf eines Befestigungsmittels der Erfindung weist grundsätzlich einen
Mittelbereich und mehrere im Wesentlichen radiale Flügel auf,
von denen zumindest zwei wenigstens eine sich der Höhe nach
erstreckende, spiralartige Wand aufweisen, an der das Antriebsmittel
angreifen kann. Die Flügel werden
im Wesentlichen durch eine Ausnehmung definiert. Es können Ausnehmungen
vorgesehen werden, bei denen die spiralartigen Antriebsflächen nur
in Einbaurichtung angreifen, oder nur in Ausbaurichtung, oder sowohl
in Einbau- als auch in Ausbaurichtung. Außerdem können die Spiralflächen so
angeordnet werden, dass sie verschiedene Bogenlängen und -ausrichtungen aufweisen,
so dass die Drehmomentübertragungs-Eigenschaft in einer
Richtung größer sein
kann, als in der anderen. Dadurch ist es möglich, dass auf eine Schraube
in Ausbaurichtung eine höhere
Drehmomentbelastung übertragen
werden kann als in Einbaurichtung, so dass immer ausreichend Drehmoment
eingebracht werden kann, um das Drehmoment zu überwinden, das zunächst beim Einbau
eingebracht wurde.
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Die
spiralartige Gestaltung der in Angriff bringbaren Antriebsmittel-
und Ausnehmungsflächen ist
in Bezug auf die Längsachse
der Schraube grundsätzlich
so gestaltet und angeordnet, dass, wenn die Fläche des Antriebsmittels auf
die ihr zugeordnete Ausnehmungsfläche trifft, diese dazu neigt,
das gleichmäßig über die
gemeinsame Eingriffsfläche dieser
beiden Flächen
zu tun. Die spiralartige Gestaltung der Antriebsfläche ist
vorzugsweise im Wesentlichen identisch zur jener der Ausnehmungsfläche. Folglich
greift, wenn das Antriebsmittel so gedreht wird, dass seine Spiralfläche an der
angetriebenen Fläche
der Ausnehmung angreift, der ganze Flächenabschnitt des Antriebsmittels
an dem entsprechenden ganzen Flächenabschnitt
der Ausnehmung an. Bei einem solchen Eingriff wird ein kontinuierliches
Drehmoment vom Antriebsmittel in die Ausnehmung eingebracht, wobei
der Großteil
der Kraft in einer im Wesentlichen auf den Radius des Befestigungsmittels
senkrechten Richtung eingebracht wird. Die quer verlaufende Querschnittskontur
des Antriebsmittels ist etwas kleiner als die der Ausnehmung, so
dass ein großzügiger Abstand
hinterlassen wird, der die Fähigkeit
des Antriebsmittels, in die Ausnehmung eingeführt werden zu können und
aus dieser entfernt zu werden, verbessert. Die spiralartig gestalteten
Antriebsflächen
ermöglichen
es, dass der Abstand während
des ersten Anteils der Drehung des Antriebsmittels ausgefüllt wird,
so dass, wenn die Antriebswände
des Antriebsmittels und der Ausnehmung aneinander angreifen, sie
dies in einem breiten, direkten Kontakt tun. In ihrer vorzugswürdigsten Form
sind die gepaarten Spiralflächen
des Antriebsmittels und der Ausnehmung so gestaltet und ausgerichtet,
dass ihre Spiralflächen über den
Bereich einer zulässigen
freien Drehung des Antriebsmittels innerhalb der Ausnehmung im Wesentlichen
parallel zueinander sind. Vorteilhafter Weise sind die in Eingriff
bringbaren, spiralartigen Wände
des Antriebsmittels und der Ausnehmung auf den Bereich des am weitesten
innen befindlichen Abschnittes der Spirale begrenzt. Der Anfangspunkt
der Spirale befindet sich in einem von der Längsachse der Drehung des Befestigungsmittels
aus definierten Radius, und die Länge der Spirale erstreckt sich
bis zu einem Punkt eines Vielfachen des anfänglichen Radius', das ungefähr das bis
zu drei- oder Dreieinhalbfache des anfänglichen Radius' beträgt.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Stempel zur Ausbildung
einer Ausnehmung im Kopf eines Befestigungsmittel-Rohlings bereitgestellt,
wobei der Stempel einen Hauptkörper mit
einem Ende, das eine Kontur zur Ausbildung eines Abschnittes des
Kopfes des Befestigungsmittel aufweist, und einer Nase, die zur
Ausbildung der spiralartigen Ausnehmung der Erfindung durch eine
herkömmliche
Zweischlag-Kopf-Technik angepasst ist, aufweist. Die sich radial
erstreckenden Flügel
der Nase können
eine oder zwei spiralartige Flächen
aufweisen, die so angepasst sind, dass sie, wenn sie gegen das Kopfende
des Befestigungsmittels geschlagen werden, sich ergänzende, spiralartige
Flächen ausbilden.
Es gehört
zum Schutzumfang der Erfindung, dass das Antriebssystem mit extern
angetriebenen Befestigungsmitteln verwendet wird, bei denen das
Antriebswerkzeug die Ausnehmung definiert, und die angetriebenen
Flächen
des Befestigungsmittels durch Flächen
auf der Außenfläche am Kopf
des Befestigungsmittels definiert sind.
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Die
Erfindung kann ein Antriebssystem für ein Befestigungsmittel mit
einem Gewinde bereitstellen, bei dem gleichzeitig Drehmoment effektiv übertragen
werden kann, während örtlich begrenzte Spannungen
im Schraubenkopf und dem Antriebsmittel minimiert werden.
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Die
Erfindung kann ein Antriebssystem für ein Befestigungsmittel mit
einem Gewinde bereitstellen, bei dem die Flächen im Befestigungsmittel,
an denen das Antriebsmittel angreifen kann, mit einer spiralförmigen Kontur
gebildet und so angepasst sind, dass an ihnen Elemente eines Antriebsmittels mit
identisch spiralartiger Kontur angreifen können.
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Die
Erfindung kann ein Antriebssystem für ein Befestigungsmittel mit
einem Gewinde bereitstellen, bei dem die antreibenden und angetriebenen Flächen des
Antriebsmittels bzw. des Befestigungsmittels einen großzügigen Abstand
zwischen den Antriebsfläche
bilden, wenn das Antriebsmittel ganz in die Ausnehmung eingeführt ist,
wobei immer noch ein breiter, direkter Antriebskontakt zwischen
Antriebsmittel und Antriebswänden
der Ausnehmung ermöglicht
wird.
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Die
Erfindung kann ein neues Werkzeug für ein Antriebssystem für Befestigungsmittel
mit einem Gewinde bereitstellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorangegangenen und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden
aus der folgenden weiteren Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen weitergehend wahrgenommen werden in denen:
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1 eine Darstellung einer
Flachkopfschraube mit einer Ausnehmung ist, die eine Ausführungsform
eines Befestigungsmittels in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist,
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2 eine Darstellung des für einen
Eingriff mit der Ausnehmung der Schraube, die in 1 gezeigt ist, angepassten Antriebsmittels
in Übereinstimmung
mit der Erfindung ist,
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3 eine Draufsicht des Kopfes
einer Schraube mit einer zur leichteren Erklärung vereinfachten, einbogigen
Spiralausnehmung in Übereinstimmung
mit der Erfindung mit einem im Schnitt gezeigten Antriebsmittel
innerhalb der Ausnehmung ist,
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4 eine der 3 ähnliche
Darstellung ist, bei der das Antriebsmittel relativ zur Schraube
gedreht wurde, um die Spiralfläche
des Antriebsmittels an der Spiralfläche der Ausnehmung angreifen
zu lassen,
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5 ein Diagramm in Polarkoordinaten
einer Spirale mit konstantem Zwischenraum ist, das die am meisten
zu bevorzugende Form für
in Eingriff zu bringende Antriebsmittel und Ausnehmungen in Übereinstimmung
mit der Erfindung darstellt,
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6 ein Kraftdiagramm ist,
welches das Gleichgewicht der Kräfte
zwischen dem Antriebsmittel und der Ausnehmung der vorliegenden
Erfindung zeigt, während
durch ein eingesetztes Antriebsmittel ein Drehmoment auf das Befestigungsmittel übertragen
wird,
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7 ein Kraftdiagramm ähnlich 6 ist, welches die Kraftkomponenten
darstellt, die zwischen einem Antriebsmittel und einer Ausnehmung nach
dem Stand der Technik entwickelt werden, bei dem die Konstruktion
des Systems auf einem reibungsbehaftetem Eingriff zwischen dem Antriebsmittel
und der Ausnehmung beruht,
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8A–8E diagrammartige
Draufsichten von Köpfen
von Befestigungsmitteln mit Ausnehmungen mit mehreren Flügeln sind,
wobei ein Antriebsmittel, das entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird,
an den Wänden
der Ausnehmungen, die spiralförmige
Konturen aufweisen, angreifen kann,
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9A–9D diagrammartige
Darstellungen von Ausgestaltungen von spiralförmigen Ausnehmungen sind, welche
mehrere Flügel
aufweisen, wobei jeweils die Einbauwände und die Ausbauwände der
Flügel
mit einer spiralförmigen
Gestaltung versehen sind,
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10A eine diagrammartige
Draufsicht einer Schraube mit einer Ausnehmung in Übereinstimmung
mit der Erfindung ist, bei der die Flügel der Schraube mit asymmetrisch
gestalteten, spiralförmigen
Einbau- und Ausbauwänden versehen
sind, die so angepasst sind, dass ein höheres Drehmoment in einer Richtung
entgegen dem Uhrzeigersinn (Ausbau-) Richtung als in einer Richtung
im Uhrzeigersinn (Einbau-) Richtung entwickelt wird, und wobei ferner das
Antriebsmittel im Querschnitt gezeigt wird,
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10B eine Darstellung der
Schraube und des Antriebsmittels aus 10A ist,
bei der das Antriebsmittel entgegen dem Uhrzeigersinn in einer Ausbaurichtung
gedreht wurde, wobei die spiralförmigen
Ausbauwände
des Antriebsmittels und der Ausnehmung aneinander angreifen,
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11A eine diagrammartige
Draufsicht eines Antriebsmittels und einer Schraube mit einer Ausnehmung
mit mehreren Flügeln
ist, bei der die in Eingriff bringbaren Flächen der Schraube und des Antriebsmittels
in einer gedrehten Ausrichtung mit einer Gestaltung entsprechend
einer Spirale mit konstantem Zwischenraum gebildet sind, und bei
der die vorgeschlagenen Antriebswände mit einer anderen Spiralausgestaltung
gebildet sind, wobei ferner die Einbauwände des Antriebsmittels dargestellt
werden, die bis zum Anliegen an den Einbauwänden der Ausnehmung gedreht
wurden, und
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11B eine Darstellung ähnlich 11A ist, in der aber das
Antriebsmittel entgegen dem Uhrzeigersinn relativ zum Schraubenkopf
gedreht wurde, um die Flächen
des Antriebsmittels und der Ausnehmung zum Anliegen zu bringen.
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Beschreibung
der beispielhaften Ausführungsformen
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1 stellt ein beispielhaftes
Befestigungsmittel 10 mit einem Gewinde dar, das einen
Schaft 12 mit Gewindegängen 14 an
einem Ende und einen Kopf 16 mit einer Ausnehmung 18,
die an dem anderen Ende gebildet ist, aufweist. Der Kopf 16 kann
in einer herkömmlichen
Zweischlag-Kopfmaschine gebildet werden, in der das Ende des Drahtes
oder eines anderen Materials, aus dem das Befestigungsmitteln hergestellt
wird, in einem Gesenk der Kopfmaschine gehalten wird und sein Kopfende
zuerst durch einen Stempel, der den Kopf teilweise verformt, und
dann durch einen Nachbearbeitungsstempel getroffen wird, der den
Kopf nachbearbeitet und die mit einem Antriebsmittel in Eingriff
zu bringende Ausnehmung ausbildet. Die Ausnehmung 18 wird
mit einem mittleren Abschnitt 20 und einer Mehrzahl von sich
radial nach außen
erstreckenden Bögen
(Flügeln) 22 dargestellt.
Die Ausnehmung in der Ausführungsform
aus 1 ist so ausgebildet,
das jede ihrer Flügel 22 eine
Einbauwand 24 (unter Voraussetzung eines Rechtsgewindes 14)
und eine Ausbauwand 26 aufweist. Die Einbauwand 24 und
die Ausbauwand 26 sind vorzugsweise im Wesentlichen vertikal
ausgebildet, wobei in deutlicher Annäherung eine zylindrische Fläche parallel
zur Längsachse
der Schraube definiert wird. Die Einbau- und Ausbauwände und
andere Flächen
der Ausnehmung können so
ausgebildet sein, dass sie eine leichte, positive Steigung aufweisen,
das heißt,
sie können
leicht in eine Richtung von Boden zum Kopf der Ausnehmung auseinander
laufen. Zum Beispiel sollte eine positive Steigung von ungefähr 6° die Eigenschaft
des Systems, ein Drehmoment zu übertragen,
für viele
Anwendungen nicht negativ beeinflussen. Der Boden der Ausnehmung
kann durch eine konische Bodenwand 28 definiert werden.
Die radial äußeren Enden jedes
Flügels
können
mit einer solchen Kontur versehen sein, dass ein glatter, gekrümmter Übergang
zwischen der Einbauwand 24 und der Ausbauwand 26 des
Flügels
geschaffen wird. Die Ausnehmung kann ferner eine innere Übergangswand 32 zwischen
der Einbauwand 24 eines Flügels 22 und der Ausbauwand 26 des
nächsten
benachbarten Flügels 22 aufweisen.
Dabei sollte klar sein, dass die Erfindung bei Befestigungsmitteln
mit Gewinden in einer großen Vielzahl
von Ausgestaltungen verwendet werden kann, einschließlich Ausnehmungen
mit einem oder mehreren Flügeln,
bei denen nur die Einbau- oder Ausbauwände 24, 26 mit
einem Segment mit einer spiralförmigen
Kontur versehen sind.
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2 zeigt ein Antriebsmittel 34,
das für
einen Eingriff mit der mehrflügeligen
Spiralausnehmung, die in 1 dargestellt
ist, gestaltet ist. Das Antriebsmittel 34 kann als einen
Schaft 36 und eine mehrflügelige Nase 38, die
an dem Ende des Schaftes 36 gebildet ist, aufweisend angesehen
werden. Die Nase 38 weist einen zentralen Bereich 42 auf, von
dem aus mehrere Flügel 40 radial
verlaufen. Die Endfläche 42 des
Antriebsmittels kann konisch oder anders gestaltet sein. Vorzugsweise
ist die Endwand 42 so gestaltet, dass ein gewisser Abstand
zwischen einem Abschnitt der Endwand 42 und der Bodenwand 28 der
Ausnehmung verbleibt, wenn das Antriebsmittel 34 ganz in
die Ausnehmung 18 eingesetzt ist. Jeder der Flügel kann
so betrachtet werden, als habe er eine Einbauwand 46 und
eine Ausbauwand 48.
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Obwohl
genau genommen bei den meisten, aber nicht notwendigerweise bei
allen Anwendungen Ausnehmung und Antriebsmittel mit mehreren Flügeln eingesetzt
werden, kann die Erfindung in einer vereinfachten, einbogigen Ausführungsform,
verkörpert
werden, welche diagrammartig und in Übertreibung in 3 und 4 gezeigt
ist. Der Schraubenkopf 16, welcher in Draufsicht gezeigt
ist, ist mit einer einbogigen Ausnehmung 18A versehen,
welche eine Einbauwand 24A und eine Ausbauwand 26A (unter Annahme
eines Befestigungsmittels mit einem Rechtsgewinde) definiert. Zur
Vereinfachung der Erklärung
ist die Ausbauwand 26 mit einer spiralartigen Gestaltung
ausgebildet, bei der ihr Schnitt mit einer auf die Achse des Befestigungsmittels 44 senkrechten
Ebene eine Spirale definiert. Die Einbauwand 24A ist dargestellt,
als wäre
sie im Wesentlichen flach und erstrecke sich in einer im Wesentlichen
radialen Richtung vom Anfangspunkt des äußeren Endes der Spirale. Das
Antriebsmittel 34A wird in einem Schnitt dargestellt, der
entlang der auf die Achse 44 des Befestigungsmittels senkrechten
Ebene an der oberen Fläche
des Kopfes 16 des Befestigungsmittels verläuft. Das
vereinfachte einbogige Antriebsmittel 34A kann angesehen
werden, als habe es eine Einbauwand 46A und eine Ausbauwand 48A,
die beide in ihrer geometrischen Querschnittsform im Wesentlichen
identisch zu der Einbauwand 24A und der Ausbauwand 26A der
Ausnehmung 18A sind. Die Ausbauwand 48A des Antriebsmittels 34A ist
so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen die gleiche Spirale definiert,
wie die der Ausnehmungswand 26A. Zumindest der Bereich
der Nase des Antriebsmittels 34A, der in der Hülle aufgenommen
wird, die durch die Ausnehmung definiert wird, weist Wände auf,
die so ausgerichtet sind, das sie parallel zu korrespondierenden
Wänden
der Ausnehmung sind. Das Antriebsmittel ist in Bezug auf die Ausnehmung
so bemessen, dass, wenn es sich in der Ausnehmung befindet, ein
im Wesentlichen einheitlicher Abstand 50 zwischen den korrespondierenden
Antriebswänden des
Antriebsmittels und der Ausnehmung besteht. Der Abstand 50 zwischen
der Ausnehmung und dem Antriebsmittel ist großzügig und sollte so gewählt sein,
dass das Antriebsmittel in vielen Anwendungsbereichen einfach in
die Ausnehmung eingeführt
und aus dieser entfernt werden kann, wie etwa bei Anwesenheit von
Verschmutzungen, Korrosion oder ähnlichem
innerhalb der Ausnehmung.
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4 ist eine diagrammartige
Darstellung des Antriebsmittels und der Ausnehmung aus 3, bei der das Antriebsmittel
entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wurde, so dass die spiralartige
Ausbauwand 48A des Antriebsmittels an der im Wesentlichen
parallelen spiralartigen Wand 26A der Ausnehmung angreift.
Aus 4 kann ersehen werden, dass,
wenn das Antriebsmittel so gedreht wurde, dass seine spiralartige
Oberfläche
an der Ausnehmung angreift, der Zwischenraum 50 zwischen
den spiralartigen Ausbauwänden
des Antriebsmittels und der Ausnehmung gänzlich ausgefüllt ist,
wogegen der Zwischenraum 52 zwischen den Einbauwänden des
Antriebsmittels und der Ausnehmung derart vergrößert ist, dass ein Winkel Θ, der mit
dem Betrag der Drehung korrespondiert, die notwendig ist, um das Antriebsmittel
voll in Eingriff mit der Ausnehmung zu bringen, definiert wird.
Demnach verschwindet der Abstand 50, und die Spiralflächen greifen über einen breiten
Bereich der Fläche
gänzlich
aneinander an, wenn das Antriebsmittel in einer Richtung, in der
der Spiralradius abnimmt, gedreht wird. Die Spiralkurve wird so
ausgewählt
und ausgerichtet, dass eine Übertragung
eines hohen Drehmoments ermöglicht wird.
Idealerweise greift die ganze Spiralfläche des Antriebsmittels an
der gesamten Spiralfläche
der Ausnehmung über
im Wesentlichen den gesamten Bereich der Oberfläche gleichzeitig an. Ein solcher Eingriff
vermeidet die Entwicklung von Punkten mit hoher Spannungskonzentration,
wobei die eingebrachte Belastung breit und gleichmäßig verteilt
wird.
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Selbstverständlich verläuft die
Spirale bei der übertriebenen,
diagrammartigen, einbogigen Darstellung aus 3 und 4 von
ihrem Anfangspunkt, der bei 54 in 4 dargestellt ist, zu ihrem Endpunkt,
der bei 56 in 4 dargestellt
ist. In Übereinstimmung
mit der Erfindung sind gepaarte Flächen des Antriebsmittels und
der Ausnehmung so angepasst, dass sie eher den weiter innen liegenden Bereichen
der Spirale als den weiter außen
liegenden Bereichen entsprechen, da die weiter innen liegenden Bereiche
einen größeren Teil
der eingebrachten Kraft als Drehmoment übertragen können als eine radial nach außen gerichtete
Kraft, die keinen Beitrag zum Antrieb des Befestigungsmittels leistet.
Demnach kann aus 4 ersehen
werden, dass der radial weiter innen liegende Bereich der Spirale,
der beispielhaft an der Stelle 58 vorgeschlagen wird, einen
größeren Teil
der eingebrachten Kraft überträgt, um ein
Drehmoment auf das Befestigungsmittel zu übertragen, als der radial weiter
außen
liegende Bereich der Spirale an der Stelle 60, bei dem eine
wesentlich größere Komponente
der eingebrachten Kraft in eine radial nach außen gerichtete Richtung und
deutlich weniger in Drehrichtung gerichtet ist. Vorteilhafter Weise
sind die spiralartig gestalteten Wände so angeordnet, dass ihre
radial weiter innen gelegenen Bereiche verwendet werden. Demnach
würde in
der Praxis ein Befestigungsmittel, das in Übereinstimmung mit der Erfindung
hergestellt wird, das Segment der Spirale, das an der Stelle 58 dargestellt
ist, aufweisen, wogegen der Bereich, der durch das Segment 60 repräsentiert
wird, nicht verwendet werden sollte. Wie weiter unten detaillierter beschrieben
wird sind die spiralartigen Flächen
in Bezug auf die Längsachse 44 der
Schraube so ausgerichtet, dass der Großteil des Drehmomentes, das durch
das Antriebsmittel auf das Befestigungsmittel übertragen wird, dazu dient,
das Befestigungsmittel zu drehen, und nicht in Form der radial nach
außen gerichteten
Kraft einbracht wird. Wie gezeigt, wäre die Übertragung des Drehmomentes
in einer Ausbaurichtung größer als
die, die in einer Einbaurichtung (in Uhrzeigerrichtung) übertragen
würde.
Die Ausrichtung der Spiralflächen
kann variiert werden, um das gewünschte
Verhältnis
zwischen den Drehmomentübertragungs-Eigenschaften
beim Einbau und Ausbau in Abhängigkeit
der jeweiligen Anwendung für
das Befestigungsmittel zu schaffen.
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5 stellt eine ideale Spirale
in Polarkoordinaten dar, welche dadurch, dass sie in Bezug auf die
Drehachse, die der Längsachse
eines Befestigungsmittels mit einem Gewinde entspricht, ausgerichtet
werden kann, und dass sie, wenn sie so über einen Winkel Θ gedreht
wird, zu der ungedrehten Spirale parallel und von dieser beabstandet
bleibt, die gewünschten
Eigenschaften zum Gebrauch im Rahmen der Erfindung aufweist. Wie
in 5 gezeigt ist, wird
die ideale Spirale, die in Position A dargestellt ist, wenn sie über einen
Winkel Θ in
die bei B dargestellte Position gedreht wird, parallel zu der in Position
A bleiben, wird aber zu der in Position A durch einen Zwischenraum,
der durch C dargestellt ist, beabstandet sein. Obwohl die Größe des Zwischenraums
C zunehmen wird, wenn der Drehwinkel Θ vergrößert wird, bleibt der Zwischenraum 10 für jeden
beliebigen Winkel Θ über die
Spirallänge
konstant. Die Geometrie der Spirale mit konstantem Zwischenraum
wird durch die folgende, in Polarkoordinaten formulierte Gleichung
definiert:
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In
der:
Θ der
Drehwinkel (im Bogenmaß)
eines Strahls ist, der die Kurve in einer Entfernung r von der Drehachse
schneidet,
Ri der anfängliche
Radius, gemessen von der Drehachse zum anfänglichen Punkt der Spirale,
ist, und
R der Radius der Spirale in einem ebenfalls von der Drehachse
aus gemessenen Drehwinkel Θ,
ist.
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Anhand
des Vorstehenden ist es ersichtlich, dass, wenn das Antriebsmittel
mit Antriebswänden gebildet
ist, welche die Spirale mit konstantem Zwischenraum verkörpern, und
so angetrieben wird, dass es an den Spiralwänden der Ausnehmung angreift,
die spiralartige Antriebswand des Antriebsmittels gänzlich und
gleichzeitig an der korrespondierenden, spiralartigen Antriebswand
der Ausnehmung angreift. Selbstverständlich ist der Graph in Polarkoordinaten
in 5, wie oben in Zusammenhang
mit 4 beschrieben, lediglich
zur Darstellung einer idealen Spirale gedacht, bei welcher der Zwischenraum
zwischen verdrehten Stellungen der Spirale konstant ist, so dass
die Spiralen als parallel zueinander betrachtet werden können.
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Die
Spiralfläche(n)
der Antriebswand eines Flügels
in der Ausnehmung ist so angeordnet, dass der Anfangspunkt 54 der
Spirale radial von der Mittelachse 44 der Ausnehmung durch
einen Radius Ri beabstandet ist. Die Bereiche der Spiralflächen, die
näher an
dem Anfangspunkt 54 liegen, übertragen einen größeren Teil
des eingebrachten Drehmoments in einer Richtung, in der die Schraube
gedreht wird, als weiter außen
liegende Bereiche. Die spiralartigen Antriebsflächen und die Ausnehmung, in
die das Antriebsmittel eingreifen kann, werden dann am effektivsten
zu Übertragung
eines Drehmomentes sein, wenn diese Flächen so gestaltet werden, dass
sie mit den Bereichen der Spirale übereinstimmen, die näher an dem
Anfangspunkt 54 liegen. Die Kraft übertragenden Wände sollten
so gekrümmt
sein, dass sie mit dem Bereich der Spirale übereinstimmen, der sich von
R = 1 in 5 nicht weiter
als R = 3,5 (in Punkt 62 dargestellt) erstreckt, und sich
noch besser innerhalb des Bereichs von R = 1 bis ungefähr R = 2 befindet.
Betrachtet man den Winkel des Kreisbogens, der durch den gewünschten
inneren Bereich der Spirale begrenzt wird, beträgt der Winkel maximal 125°, besser
ungefähr
90° oder
weniger und am besten ungefähr
45° oder
weniger.
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6 und 7 sind Kraftdiagramme, welche die Kraftkomponenten
zeigen, die an einem beliebigen Punkt entlang einer gekrümmten Fläche der Wände von
einem Antriebsmittel und einer Ausnehmung, die sich in Eingriff
befinden, wirken. 6 stellt
ein Kraftdiagramm dar, das hilfreich zur Einschätzung der vorliegenden Erfindung
ist. 6 zeigt ein Antriebsmittel 34B mit
einer Ausbau-Antriebswand 48B,
die sich entlang der gekrümmten Schnittstelle 68 mit
der Ausbauwand 26B eines Kopfes 16B eines Befestigungsmittels
mit einer Ausnehmung in direktem Eingriff befindet. 6 stellt diagrammartig die Kraftvektoren
dar, wenn ein Drehmoment um die Achse 44B der Schraube
entgegen dem Uhrzeigersinn, wie an der Stelle 70 vorgeschlagen, eingebracht
wird. An einem gewählten
Punkt 72, dem das Interesse gilt, beaufschlagt das Antriebsmittel 34B die
Fläche 26B der
Ausnehmung mit einer Kraft 74 in einer auf die Schnittstelle 68 senkrechten
Richtung. Die Normalkraft 74 zerfällt in eine Komponente 76,
die nur ein Drehmoment auf die Schraube überträgt und eine andere Komponente 78,
die eine radial nach außen
gerichtete Druckbeanspruchung erzeugt, aber kein Drehmoment. Außerdem resultiert aus
der Normalkraft 74 die Entwicklung einer Reibkraft 80,
die in Richtung einer Tangente 82 zur Schnittstelle 68 gerichtet
ist. Die Reibkraft 80 zerfällt wiederum in eine zur Drehmomentkomponente 76 additiven
Komponente 84, und eine andere Komponente 86,
die zu der radial nach außen
gerichteten Komponente 78 entgegengesetzt ist und von dieser subtrahiert
wird. Die Größe der Reibkraft 80 relativ zur
Normalkraft 74 hängt
vom Reibkoeffizienten ab, der sich natürlich zusammen mit der Oberflächenglätte, Gleiteigenschaften
und dem Material der Schraube ändern
wird. Der Reibkoeffizient kann zum Beispiel zwischen ungefähr 0,1 und
0,4 liegen, wobei ein Reibkoeffizient von 0,4 für die Entwicklung der Kraftdiagramme
aus 6 und 7 gewählt wurde. Demnach stellt 6 dar, dass bei der Geometrie der
antreibenden und angetriebenen Wände
der vorliegenden Erfindung, selbst bei einem hohen Reibkoeffizienten,
der aus Zwecken der Darstellung zu Grunde gelegt wurde, das Drehmoment
in erster Linie durch die Komponente 108 der Normalkraft
erzeugt wird. Die Drehmoment-Übertragungseigenschaften
eines die Erfindung verkörpernden
Befestigungsmittels hängt
nicht in signifikantem Maß von der
Vektorkomponente 84 der Reibkraft ab.
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7 ist ein Kraftdiagramm ähnlich dem
aus 6, das allerdings
den Effekt an einer gekrümmten
Schnittstelle 68' einer
Antriebsmittel-Ausnehmung darstellt, die so ausgerichtet ist, dass
eine Tangente 82' an
der gekrümmten
Schnittstelle 68' an
einem Punkt 72' mehr
als zuvor und annähernd
senkrecht auf einen Radius ausgerichtet ist, der von der Schraubenachse 44B' auf den Punkt 72' gezogen wird.
Ein Beispiel für
eine solche Anordnung wird durch jene, in der US-A-2,248,695 von
Bradshaw beschriebene, gegeben. Aus einem Vergleich von 7 mit 6 ist ersichtlich, dass die Gestaltung nach
dem Stand der Technik in einer deutlich größeren, radial nach außen gerichteten
Belastung des Schraubenkopfes resultiert, wie durch die unterschiedlichen
Längen
der Vektorkomponenten 78' und 86' bewiesen wird,
und was in erster Linie von variablen und oft unvorhersehbaren Reibphänomenen
bei der Erzeugung eines Drehmoments abhängig ist. Die Abhängigkeit
von Reibung beim Stand der Technik wird durch einen Vergleich des
relativen Beitrags der Reibkomponente 84' mit der Komponente 76' ersichtlich.
Aus dem Vorangegangenen kann ersehen werden, dass eine auf eine
Tangente des Spiralsegmentes senkrechte Linie mit einem Radius von
der Längsachse
zum Punkt der Tangente einen Winkel bildet, der repräsentativ
für das
Verhältnis
ist, in dem die Kraft, die durch das Antriebsmittel eingebracht wird,
als Drehmoment auf das Befestigungsmittel übertragen wird. Bei der vorliegenden
Erfindung ist es vorzuziehen, wenn der Winkel nicht kleiner als
17° ist,
noch besser ist es, wenn er deutlich größer als 17° ist. Die vorliegende Erfindung
kann ein Antriebssystem bereitstellen, durch das bei verringertem Risiko,
dass der Schraubenkopf verbogen wird oder ausreißt, und ohne eine signifikante
Abhängigkeit
von Reibeigenschaften ein hohes Drehmoment von einem Antriebsmittel
auf das Befestigungsmittel übertragen
werden kann.
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8A bis 8E stellen diagrammartig Befestigungsmittel
mit Köpfen
mit Ausnehmungen dar, welche die Erfindung verkörpern und zwei bis sechs Flügel 22A–22E aufweisen.
Bei diesen Ausführungsformen
sind die Ausnehmungen so gestaltet, dass sie die spiralförmigen Konturen
an den Ausbauwänden zu
Gunsten einer höheren
Drehmomenteinbringung in eine Ausbaurichtung als in Einbaurichtung
aufweisen. Bei diesen diagrammartigen Darstellungen sind die Einbauwände im Wesentlichen
flach dargestellt, obwohl das so verstanden werden sollte, dass
die Einbauwände
jede gewünschte
Form haben können, einschließlich einer
Spiralform, wie hier definiert.
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9A bis 9B stellen den Gebrauch der Erfindung
bei einem Antriebssystem mit bidirektionalen Spiralen dar, welches
so angepasst ist, dass im Wesentlichen das gleiche Drehmoment sowohl
in Ausbau- als auch in Einbaurichtung entwickelt wird. Bei diesen
Ausführungsformen
sind die Ausbauwände und
die Einbauwände
eines oder mehrerer der Flügel jeweils
mit Spiralkonturen versehen, die in gegenüberliegende Richtungen ausgerichtet
sind, um sowohl die Einbau- als auch die Ausbaurichtung mit den einer
Antriebswand mit der Spiralkontur innewohnenden Charakteristiken
zu versehen. Bei den Ausführungsformen,
die in 9A–9D dargestellt sind, können die
Einbau- und Ausbauwände
eines Flügels
gespiegelte Abbilder voneinander sein.
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10A und 10B stellen ein Antriebssystem mit mehreren
Flügeln
dar, bei dem die Flügel
(3 sind zur Erläuterung
gezeigt) spiralartige Antriebswände sowohl
in der Einbau- als auch der Ausbaurichtung aufweisen, bei der aber
eine der Antriebswände
in jedem Flügel
eine größere Drehmomentkapazität aufweist
als die andere. Die Ausführungsformen,
die in 10A und 10B dargestellt sind, weisen
eine größere Drehmomentkapazität in der
Ausbaurichtung auf, weil die Ausbau-Antriebswände eine größere Bogenlänge und die damit korrespondierende
Fläche aufweisen,
als das bei den Einbau-Antriebswänden der
Fall ist. Da die Kräfte über eine
größere Oberfläche in der
Ausbaurichtung eingebracht werden, kann ein höheres Drehmoment in diese Richtung
eingebracht werden.
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Obwohl
die Erfindung am effektivsten mit der Spirale mit konstantem Zwischenraum,
die oben beschrieben wurde, ausgeführt werden kann, können Systeme
vorgesehen werden, die Spiralen einbeziehen, die ein wenig von der
vorzugswürdigsten
Spirale mit im Wesentlichen konstanten Zwischenraum abweichen, wobei
diese immer noch gegenüber
dem Stand der Technik eindeutige Vorteile aufweisen. 11A und 11B stellen ein Beispiel einer solchen Ausnehmung
und eines Antriebsmittels 34F dar, bei welchem die Ausnehmung
vier Flügel 22F aufweist, die
jeweils eine Ausbau-Antriebswand 26F aufweisen, die mit
einer Spirale mit konstanten Zwischenraum gestaltet ist, und eine
Einbau-Antriebswand 24F mit einer anderen Spiralgestaltung,
die so ausgerichtet ist, dass der Großteil der Kraft vom Antriebsmittel
auf die Ausnehmung in einer Drehmoment erzeugenden Richtung gerichtet
wird. Die Übergänge 90, 90', 92 und 92' der Einbau-
und Ausbauflächen
an jedem der Antriebs- und Ausnehmungsflügel kann mit einer bogenförmigen Kontur
geformt sein. Für
jede der Ausführungsformen
ist es wünschenswert,
dass ein ausreichender Abstand zwischen den Antriebsflächen des
Antriebsmittels und denen der Ausnehmung vorgesehen wird, der für die jeweilige Anwendung
geeignet ist. Im Gegensatz zu Systemen nach dem Stand der Technik,
bei denen ein deutlicher Abstand zwischen der Hüllkurve, die durch die Antriebsfläche definiert
wird, und der Hüllkurve
der Ausnehmung dazu führt,
dass die hohe Spannungskonzentration an einem Punkt oder einer Kontaktlinie verstärkt wird,
werden Befestigungsmittel der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen
nicht durch großzügige Abstände beeinflusst,
weil der Abstand einheitlich ausgefüllt wird, wenn die Antriebsflächen, die spiralartig
gestaltet sind, über
den Abstandswinkel Θ so
gedreht werden, dass sie an den gepaarten Flächen der spiralartigen Ausnehmung
angreifen. Zum Beispiel sollte ein Abstand im Bereich von ungefähr 50 μm bis ungefähr 100 μm (0,002
bis ungefähr
0,004 inches) vollständig
um die Hülle
des Antriebsmittels und zwischen diesem und der Hülle der
Ausnehmung die Drehmomentübertragungs-Eigenschaften
des Systems nicht deutlich nachteilig beeinflussen.
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Die
Tiefe der Ausnehmung kann von der Form und den Abmessungen des Schraubenkopfes und
des Schaftes abhängen,
genauso wie vom Material, aus dem das Befestigungsmittel hergestellt
ist, oder den anderen Abmessungen der Ausnehmung. Die Tiefe sollte
so gewählt
werden, dass eine geeignete Festigkeit des Schraubenkopfes erhalten
wird, insbesondere bei Schrauben 71 mit 100° Flachköpfen, bei
denen der verhältnismäßig flache
Flachkopf typischerweise wenig Material übrig lässt, in das die Ausnehmung
eingebracht werden kann, bevor die Festigkeit der Verbindung zwischen
dem Kopf und dem Schaft beeinträchtigt
wird. Um den Vorteil der vorliegenden Erfindung zu nutzen, um eine
verbesserte Drehmomentübertragungs-Eigenschaft
bereit zu stellen, die aus einem breitflächigen Kontakt zwischen dem
Antriebsmittel und der Ausnehmung resultiert, können selbst bei niedrigen Ausnehmungstiefen
hohe Antriebsdrehmomente ermöglicht
werden, ohne dass die Festigkeit des Schraubenkopfes beeinträchtigt wird,
selbst bei solchen Flachkopfschrauben.
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Die
Antriebsmittel und Ausnehmungen der vorliegenden Erfindung können in
einer herkömmlichen
Zweischlag-Kopfmaschine
hergestellt werden. Der Stempel ist üblicherweise so ausgebildet,
dass er einen Körper
und eine Nase aufweist, die im Wesentlichen der Geometrie des Antriebsmittels,
das in 2 dargestellt
ist, entspricht. Wegen der bei der Herstellung von Ausnehmungen
mit genau senkrechten Wänden
auftretenden Schwierigkeiten kann eine leichte positive Neigung
der Ausnehmungswände
z. B. im Bereich von einem Grad die Folge sein, selbst wenn angestrebt
wurde, genau senkrechte Wände herzustellen.
Eine solche leichte Schräge
sollte die Leistungsfähigkeit
des Antriebssystems mit der spiralartigen Kontur nicht deutlich
beeinträchtigen.
Es könnte
sogar wünschenswert
sein, die Ausnehmung so auszubilden, dass sie absichtlich eine größere positive
Neigung aufweist; zum Beispiel könnte
die Neigung der Wand von der Vertikalen aus auf ungefähr 5° bis 6° vergrößert werden,
ohne die Vorteile der Erfindung deutlich zu verringern. Die Stempel
können durch
herkömmliche
Techniken zur Stempelherstellung, wie etwa der Verwendung von Gesenkwerkzeugen,
hergestellt werden. Genauso können
Antriebsmittel in Übereinstimmung
mit der Erfindung unter Verwendung herkömmlicher Techniken hergestellt werden,
wie etwa durch Prägen
eines Rohlings eines Antriebsmittels durch einen oder mehrere geformte Stempel,
um die gewünschten
Flügelformen
auszubilden, oder durch Fräsen
des Antriebsbits unter Verwendung speziell geformter Fräser.
