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Diese
Erfindung betrifft ein Antriebssystem, wobei ein erstes Bauteil,
wie zum Beispiel der Antrieb eines Befestigungs- bzw. Verbindungselements,
ein Antriebsdrehmoment auf ein zweites Bauteil, wie zum Beispiel
ein Befestigungselement mit Gewinde, ausübt, sowie ein drittes Bauteil,
wie z.B. ein Formwerkzeug zum Ausbilden einer Aussparung in einem des
ersten oder zweiten Bauteils mit einem modifizierten polygonförmigen Passsitz
(siehe beispielsweise US-A-3 885 480, die gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1 entspricht).
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Hintergrund
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Seit
der Einführung
und dem Massengebrauch von Befestigungswerkzeugen mit leistungsfähigem Antrieb
an Fließbändern in
Fabriken in den späten
30er Jahren und frühen
40er Jahren des 20. Jahrhunderts fand eine Revolution in einer der ältesten
mechanischen menschlichen Erfindungen statt. Die entscheidende Veränderung
war das massive Drehmoment, das durch ein Befestigungswerkzeug mit
leistungsfähigem
Antrieb ausgeübt
wurde. Im letzten Jahrzehnt wurden Befestigungswerkzeuge mit leistungsfähigem Antrieb
von Fachhandwerkern sowie von einem hohen Anteil von "do-it-yourself"-Handwerkern verwendet,
da es immer mehr relativ preiswerte und tragbare Befestigungswerkzeuge
mit leistungsfähigem
Antrieb gab.
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Gemäß dem Stand
der Technik gibt es Parameter für
das ultimative Befestigungswerkzeug mit leistungsfähigem Antrieb
und für
die entsprechende Schraube, die wie folgt lauten: 1) Eine Spitze,
welche hohe Drehmomentkräfte
ausüben
kann, und ein Befestigungselement mit Gewinde, das hohe Drehmomentkräfte ausnehmen
kann; 2) Eine Antriebsspitze mit einem großen zentralen Bereich, um eine
verlässliche
und wiederholbare Übertragung
von hohen Drehmomentkräften
zu gewährleisten;
3) Eine Konfiguration aus Antriebsspitze und zusammenpassenden Befestigungselementen
mit Gewinde, welche geringem "cam-out" (auch bekannt als
geringes "rock-out") unterliegt; und
4) Ein Zusammenwirken von Antrieb und Befestigungselement mit Gewinde mit
einem festen Stecksitz, so dass auf eine magnetisierte Spitze mit
ihren diesbezüglichen
Problemen verzichtet werden kann.
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Wesen der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung offenbart gemäß Anspruch 1 eine Antriebsspitze
für ein
Verbindungs- bzw. Befestigungselement und ein Befestigungselement
mit Gewinde, welche der Leistung eines leistungsfähigen Befestigungswerkzeugs
gerecht werden.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsspitze für ein Befestigungselement zu
schaffen, welches hohe Drehmomentkräfte auf den Kopf eines Befesti gungselementes
mit Gewinde überträgt, das
hohe Drehmomentkräfte
aufnehmen kann, und zwar indem eine einzigartige geometrische Konfiguration
aus Aussparung oder externem Kopf verwendet wird, welche im folgenden
als "modifiziert polygonförmig" und in speziellen
Beispielen als "modifiziert
quadratisch" bezeichnet
wird.
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Eine
weitere Aufgabe ist es, eine Antriebsspitze für ein Befestigungselement bereit
zu stellen, welches verlässlich
und wiederholbar ein hohes Drehmoment auf ein Befestigungselement
mit Gewinde ausüben
kann, und zwar aufgrund eines großen zentralen Bereiches in
der Aussparung oder im externen Kopf und aufgrund einer Antriebswand,
welche durch eine große
Stützfläche gestützt wird.
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Eine
weitere Aufgabe ist es, eine Konfiguration aus einer Antriebsspitze
für ein
Befestigungselement und einem passenden Kopf mit Aussparung für ein Befestigungselement
mit Gewinde zu schaffen, welche den "cam out" hauptsächlich aufgrund einer asymmetrischen
Konfiguration minimiert.
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Eine
weitere Aufgabe ist es, ein Konfiguration aus Antriebspitze und
passendem Befestigungselement mit Gewinde zu schaffen, welche ein
Wackeln zwischen dem Befestigungselement und dem Antrieb minimiert,
wenn das Befestigungselement angetrieben wird.
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Es
ist ferner eine weitere Aufgabe, einen "Stecksitz" zwischen der Antriebsspitze und dem
Befestigungselement mit Gewinde zu schaffen, bei dem auf eine magnetisierte
Spitze verzichtet werden kann, und zwar hauptsächlich aufgrund zusammenpassender,
breiter und axial verjüngter
Wände.
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Es
ist eine weitere Aufgabe, eine Konfiguration bereit zu stellen,
wobei die Antriebsspitze für
das Befestigungselement und das Befestigungselement mit Gewinde
preiswert und verlässlich
in hohen Stückzahlen
produziert werden können.
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Es
ist ferner eine weitere Aufgabe, eine Konfiguration aus Antriebsspitze
und passendem Befestigungselement mit Gewinde zu schaffen, bei der
das Befestigungselement schnell und einfach an der Antriebspitze
befestigt, zu dem Ort des Befestigungselementes transportiert, durch
einen leistungsfähigen Bohrer
eingesetzt und in die gewünschte
Position versenkt werden kann, und bei der die Antriebsspitze einfach
von dem Befestigungselement mit Gewinde entfernt werden kann.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Vorderansicht eines Abschnittes eines Antriebswerkzeuges gemäß der vorliegenden
Erfindung, welcher zum Einsatz in eine Aufnahme eines Befestigungselements
der vorliegenden Erfindung ausgerichtet ist, wobei Abschnitte des
Befestigungselementes zur Klarstellung der Erfindung weggeschnitten
wurden.
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2 ist
eine Vorderansicht des Antriebswerkzeuges und des Befestigungselementes
der 1, welche vollkommen ineinander eingreifen. Abschnitte
des Antriebswerkzeuges und des Befestigungselementes sind zur Klarstellung
der Erfindung entfernt worden.
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3 ist
eine Draufsicht von oben auf die Erfindung entlang der Linie 3-3
der 1, wobei Abschnitte des Schraubenkopfes im Querschnitt
gezeigt sind. Ein in Phantomlinien dargestelltes Quadrat ist mit
der Aufnahme der Schraube überlagert, um
die "modifizierte
quadratische" Konfiguration
der Aufnahme darzustellen. Das in Phantomlinien gezeichnete Quadrat
zeigt auch graphisch, dass das Befestigungselement durch einen Antrieb
mit quadratischer Konfiguration rotiert werden kann.
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3A ist
eine Querschnittsansicht entlang 3A-3A für vier Positionen der 3.
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3B ist
eine Querschnittsansicht entlang 3B-3B für drei Positionen in 3.
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4 ist
eine Draufsicht von oben auf die Erfindung entlang der Linie 4-4
der 2, wobei Abschnitte des Schraubenkopfes und des
Antriebs im Querschnitt gezeigt sind, um die Erfindung deutlicher darzustellen.
Ein in Phantomlinien gezeichnetes Quadrat ist mit dem Querschnitt überlagert,
um deutlicher die Beziehung des erfindungsgemäßen "modifizierten Quadrates" gemäß der Erfindung
zu einem geometrischen Quadrat darzustellen.
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4A ist
eine Querschnittsansicht entlang Linie 4A-4A an vier Positionen
der 4.
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4B ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4B-4B an drei Positionen
der 4.
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5 ist
eine seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Beispiels eines Befestigungselementes,
wobei Abschnitte des Kopfes im Querschnitt dargestellt sind, um
die Erfindung deutlicher darzustellen.
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6 ist
eine Draufsicht von oben auf den Kopf des in 5 gezeigten
Befestigungselementes, gesehen in Richtung der Pfeile auf der Linie
6-6. Ein in Phantomlinien gezeichnetes Quadrat ist mit der Aufnahme
der Schraube überlagert,
um einen Vergleich zwischen der erfindungsgemäßen "modifizierten Aufnahme" und einem geometrischen
Quadrat darzustellen.
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7 ist
eine seitliche Ansicht eines Beispiels eines Antriebs mit einem
Endabschnitt, der in Übereinstimmung
mit der Erfindung konstruiert ist.
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8 ist
eine seitliche Ansicht eines Abschnittes des in 7 gezeigten
Antriebs, gesehen aus der Richtung o der Pfeile auf der Linie 8-8
von 7.
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9 ist
eine Ansicht auf das Ende des in 7 gezeigten
Antriebs, gesehen aus der Richtung der Pfeile auf der Linie 9-9
in 7. Ein in Phantomlinien gezeigtes Quadrat ist
mit dem Aufnahmeabschnitt überlagert,
um einen Vergleich zwischen der "modifizierten
polygonförmigen" Aufnahme gemäß der Erfindung
und einem geometrischen Quadrat darzustellen.
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10 ist
eine seitliche Ansicht eines Formwerkzeuges, Lochwerkzeuges oder
Körpers,
der zur Ausbildung der Aufnahme im Kopf des Befestigungselementes
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Abschnitte sind im Querschnitt
gezeigt, um die Erfindung weiter klarzustellen.
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11 ist
eine Ansicht auf ein Ende des in 10 gezeigten
Formwerkzeuges, gesehen aus der Richtung der Pfeile entlang der
Linie 11-11. Ein in Phantomlinien ge zeichnetes Quadrat ist mit der
Aufnahme des Befestigungselementes aus den gleichen, oben genannten
Gründen überlagert.
Ein Abschnitt der Ansicht ist im Querschnitt gezeigt, wobei das
Formwerkzeug entlang der Linie 11-11 geschnitten ist.
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12 ist
eine seitliche Ansicht eines Beispiels eines Formwerkzeuges ähnlich dem
in 10 gezeigten Formwerkzeug, wobei Abschnitte zwecks besserer
Darstellung der Konstruktion am Ende des Formwerkzeuges weggeschnitten
wurden.
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13 ist
eine Ansicht auf ein Ende des in 12 gezeigten
Formwerkzeuges, gesehen in Richtung der Pfeile auf der Linie 13-13.
Ein Quadrat in Phantomlinien ist mit der erfindungsgemäßen "modifizierten quadratischen
Aufnahme" aus den
oben dargelegten Gründen überlagert.
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14 ist
eine Schnittansicht, aus der hervorgeht, wie das Formwerkzeug der 12 zusammen
mit einem anderen Werkzeug (im Querschnitt gezeigt) verwendet wird,
um die Aufnahme der vorliegenden Erfindung in einem Beispiel eines
Befestigungselementes auszubilden.
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15 ist
eine Seitenansicht einer weiteren Form des Befestigungselementes,
in dem ein Kopf ausgebildet ist, der eine externe Form der vorliegenden
Erfindung darstellt. Abschnitte des Kopfes sind weggeschnitten,
um die Konfiguration des Kopfes des Befestigungselementes wiederzugeben.
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16 ist
eine Ansicht auf ein Ende des in 15 gezeigten
Befestigungselementes, gesehen in der Richtung der Pfeile entlang
der Linie 16-16 der 15.
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17 ist
eine Seitenansicht einer Mutter mit einer externen Konfiguration
der Antriebsoberfläche
der vorliegenden Erfindung. Ein Abschnitt der Mutter ist weggeschnitten,
um die vorliegende Erfindung darzustellen.
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18 ist
eine Querschnittsansicht der in 17 gezeigten
Mutter entlang der Linie 18-18.
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19 ist
eine seitliche Ansicht in Explosionsdarstellung einer weiteren Verwendung
der Erfindung, welche ein Befestigungselement, umfassend einen Kopf
mit einer externen Konfiguration der vorliegenden Erfindung, zeigt,
wobei der Kopf durch eine Sockelelement angetrieben wird, in dem
eine interne Aufnahme gemäß der Erfindung
ausgebildet ist, wobei das andere Ende eine Aufnahme aufweist, welche
die erfindungsgemäße Konfiguration
mit dem oberen Element verwendet, wodurch ein Antrieb dargestellt
wird, der zum Einsatz in die obere Aufnahme des Sockelelements vorgesehen
ist.
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20 ist
eine Draufsicht von oben auf das in 19 gezeigte
Sockelelement entlang der Linie 20-20 der 19.
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21 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 21-21 der 19.
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22 ist
eine Draufsicht von oben auf ein Befestigungselement mit einer Aufnahme
gemäß einer
modifizierten Form der Erfindung.
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22A ist ein Querschnitt entlang den Linien 22A-22A
an vier verschiedenen Positionen in 22.
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22B ist ein Querschnitt entlang den Linien 22B-22B
an drei verschiedenen Positionen in 22.
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23 ist
eine Draufsicht von oben auf ein Befestigungselement mit einer Aufnahme
gemäß einer
weiteren modifizierten Form der Erfindung.
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23A ist ein Querschnitt entlang den Line 23A-23A
an zwei verschiedenen Positionen der 23.
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23B ist ein Querschnitt entlang den Linien 23B-23B
an zwei verschiedenen Positionen der 23.
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24 ist
eine Draufsicht von oben auf ein Befestigungselement mit einer Aufnahme
gemäß einer
weiteren modifizierten Form der Erfindung.
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24A ist ein Querschnitt entlang den Linien 24A-24A
an fünf
verschiedenen Positionen der 24.
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24B ist ein Querschnitt entlang den Linien 24B-24B
an drei verschiedenen Positionen der 24.
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25 ist
eine Draufsicht von oben auf ein Befestigungselement mit einer Aufnahme
gemäß einer
weiteren modifizierten Form der Erfindung.
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25A ist ein Querschnitt entlang den Linien 25A-25A
an zwei verschiedenen Positionen der 25.
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25B ist ein Querschnitt entlang den Linien 25B-25B
an drei verschiedenen Positionen der 25.
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26 ist
eine Draufsicht von oben auf ein Befestigungselement mit einer Aufnahme
in einer weiteren modifizierten Form der Erfindung.
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26A ist ein Querschnitt entlang den Linien 26A-26A
der 25.
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26B ist ein Querschnitt entlang den Linien 26B-26B
an zwei verschiedenen Positionen der 26.
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Beschreibung
der Erfindung
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Wenn
in dieser Beschreibung der Begriff Antrieb verwendet wird, bezieht
sich dieser Begriff allgemein auf einen leistungsfähigen Antrieb
entweder vom festen Typ, der an Fließbändern verwendet wird, vom elektrischen
Typ, welcher von Handwerkern verwendet wird, oder vom tragbaren
Typ, der mit Batterien angetrieben wird und sowohl von professionellen als
auch von nicht professionellen Personen verwendet wird. Der Antrieb
kann auch ein manuelles Werkzeug sein. Der Antrieb kann verwendet
werden, um Schrauben oder Bolzen anzutreiben, sowohl mit Aufnahmen
als auch mit externen hervorstehenden Konfigurationen.
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Befestigungselemente
mit Gewinde umfassen Schrauben und Bolzen mit Konfigurationen in Form
einer Aufnahme oder einer Erhebung.
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Das
hier verwendete Formwerkzeug ist ein Werkzeug nach Art eines Stempelwerkzeuges,
welches verwendet wird, um die Aufnahme in entweder dem Befestigungselement
oder dem Antrieb herzustellen. Ein Beispiel eines Formwerkzeuges
ist in 10 gezeigt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in den 1 bis 11 gezeigt, und
die Erfindung wird hauptsächlich
in Bezug auf diese Figuren beschrieben.
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In
Bezug auf das Befestigungselement und das Antriebswerkzeug zeigen
die Zeichnungen eine spezielle Anwendung der Erfindung, wobei das
Befestigungselement mit einer Aufnahme oder einem Sockel versehen
ist, welche eine interne Konfiguration in Übereinstimmung mit den Prinzipien
der Erfindung aufweist, wohingegen die komplementär geformten
Bauteile mit äußerer Formgebung
im Antriebswerkzeug ausgebildet sind. Für den Fachmann ist ersichtlich,
dass diese Anordnung vertauscht werden kann, so dass das Befestigungselement
die externe Konfiguration in Übereinstimmung
mit der Erfindung aufweist, wohingegen das Antriebswerkzeug die
Form eines Sockelelementes mit einer komplementär geformten inneren Konfiguration
aufweist.
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In
den 1 und 2 ist eine Anordnung mit einem
Befestigungselement und einem Antriebswerkzeug in Übereinstimmung
mit der Erfindung gezeigt. Das Befestigungselement oder der Körper wird allgemein
mit Bezugszeichen 1 bezeichnet und umfasst einen länglichen
Schaft 2 mit einem Gewinde 3, das darauf ausgebildet
ist, und eine Achse 4. Ein Ende 5 des Befestigungselements 1 ist
mit einem vergrößerten Abschnitt
oder einem Kopfabschnitt 6 versehen, der eine Aufnahme
oder einen Antriebssockel 7 aufweist, der darin ausgebildet
ist. Ein Antriebswerkzeug oder Körper 1' ist auch gezeigt,
der einen Endabschnitt 8' auf weist,
der derart ausgestaltet ist, dass er eine komplementäre Form
zu der Aufnahme 7 aufweist und somit in die Aufnahme eingreifen
kann, so dass das Antriebswerkzeug 1' Antriebskräfte auf das Befestigungselement 1 ausüben kann.
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10 zeigt
ein Formwerkzeug, Stempelwerkzeug oder einen Körper 1'' mit
einem Endabschnitt 10'' mit einem Ende 5'', welches dazu dient, die Aufnahme 7 in
dem Befestigungselement 1 auszubilden.
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In
der nachfolgenden Beschreibung gelten die folgende Regeln, um die
Anzahl der Bezugszeichen der Teile zu vermindern und das Studium
der Beschreibung der Erfindung zu erleichtern. Identische Bezugszeichen
bezeichnen ähnliche
Teile in Bezug auf das Befestigungselement, den Antrieb und das
Formwerkzeug, unterscheiden sich jedoch dadurch, dass ein einzelner
Strich (') für den Antrieb
hinzugefügt
wird und ein doppelter Strich ('') für das Formwerkzeug
hinzugefügt
wird. Diese Regel wird insbesondere in den 1 bis 11 eingehalten.
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Das
Erzeugnis zur Verwendung in einem Drehmoment-Übertragungssystem oder zur
Herstellung von Bauteilen für
ein solches System umfasst: einen Körper 1, 1' oder 1'' mit einer Achse 4, 4' oder 4''; wobei der Körper 1, 1' oder 1'' einen modifizierten polygonförmigen Querschnitt 11, 11' oder 11'' aufweist, der durch eine Begrenzungswand 12, 12' oder 12'' definiert wird; einen polygonförmigen zentralen Bereich 13, 13' oder 13'', der innerhalb der Begrenzungswand 12, 12' oder 12'' positioniert ist und eine Fläche einnimmt,
die weniger als die Fläche
des modifizierten polygonförmigen
Querschnitt 11, 11' oder 11'' ist; eine Antriebswand 141 , 142 , 143 , 144 , 14' oder 14'', welche einen Abschnitt der Begrenzungswand 12, 12' oder 12'' bildet, der sich in einer Ebene
von einem proximalen Ende 15, 15' oder 15'' nach
außen aus
dem polygonförmigen
zentralen Bereich 13, 13' oder 13" zu einem distalen Ende 16, 16' oder 16'' erstreckt; eine erste Außenwand 17, 17' oder 17'', welche einen weiteren Abschnitt
der Begrenzungswand 12, 12' oder 12" bildet und in einem Winkel 19, 19' oder 19'' zu der Antriebswand 141 , 142 , 143 , 144 , 14' oder 14" angeordnet
ist und ein distales Ende 20, 20' oder 20'' aufweist,
das an der Begrenzungswand 12, 12' oder 12'' endet,
sowie ein proximales Ende 18, 18' oder 18'',
welches auf das distale Ende 16, 16' oder 16'' der
Antriebswand 141 , 142 , 143 , 144 , 14' oder 14'' trifft.
Jede der Antriebswände
des Befestigungselementes wurde mit Bezugszeichen versehen. Zur kürzeren Darstellung
wurde nur eine der Antriebswände
des Antriebs 1' mit
dem Bezugszeichen 14' bezeichnet.
In gleicher Weise wurde nur eine der Antriebswände des Werkzeuges 1'' mit dem Bezugszeichen 14'' bezeichnet. Es ist ersichtlich,
dass vorzugsweise der Antrieb 1' die gleiche Anzahl an Antriebswänden wie
das Befestigungselement 1 aufweist. Natürlich weist auch Werkzeug 1'' die gleiche Anzahl an Antriebswänden wie
das Befestigungselement 1 auf.
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Der
vorhergehende Absatz wird am besten mit Bezug auf eine Form eines
Befestigungselementes mit Gewinde verstanden, nämlich einer Schraube, die in
den 1, 2 und 3 gezeigt
ist. Die Beschreibung des vorhergehenden Absatzes bezieht sich auch
auf eine Form eines Antriebs; nämlich
einer Antriebsspitze für
eine Schraube in einem leistungsfähigen Antrieb (nicht gezeigt).
Die Beschreibung wird nicht wiederholt, da die gleichen Bauteile
des in den 1 und 2 gezeigten
Antriebs mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, außer dass
sie durch einen Strich (')
ergänzt
sind. Die Beschreibung des vorhergehenden Absatzes bezieht sich
auch auf eine Form eines Werkzeuges, nämlich eines Stempelwerkzeuges
zur Ausbildung einer Aufnahme in den Schraubbefestigungselementen.
Die Beschreibung wird nicht wiederholt, da die gleichen Bauteile für das in
den 10 und 11 gezeigte
Stempelwerkzeug mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind,
außer
dass die Bezugszeichen mit einem Doppelstrich ('')
ergänzt
sind.
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Der
polygonförmige
zentrale Abschnitt des Befestigungselementes 1, der allgemein
als gestrichelte Linie dargestellt ist und mit Bezugszeichen 13 bezeichnet
wird, kann jede beliebige Anzahl von geraden Linien mit unterschiedlichen
Längen
umfassen, wie zum Beispiel Linie 131 in 3 oder 13' in 4,
wobei der polygonförmige
zentrale Abschnitt 13 vorzugsweise jedoch als symmetrische
Konfiguration ausgebildet ist. Diese Konfiguration kann ein Dreieck,
ein Pentagon, ein Hexagon oder eine Konfiguration mit mehreren geraden
Linien sein. Jedoch ist die bevorzugte Ausführungsform ein Quadrat für das Befestigungselement 1,
für den
Antrieb 1' und das
Werkzeug 1''.
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Der
Ausdruck "Antriebswand", der mit den Bezugszeichen 141 , 142 , 143 und 144 für das Befestigungselement, 14' für den Antrieb
und 14'' für das Werkzeug
in dieser Anmeldung bezeichnet ist, wird verwendet, um die Hauptwand
zu identifizieren, welche verwendet wird, um Drehmoment zu übertragen und
aufzunehmen. Für
das Werkzeug ist die Antriebswand 14'' die
Wand, welche der Wand des Befestigungselementes entspricht, die
das hauptsächliche
Drehmoment aufnimmt. Die Position der Antriebswand legt die Effizienz
des Antriebsystems bei der Übertragung
von Rotationsdreh moment auf das Befestigungselement fest. Obwohl
fast alle Positionen der Antriebswand etwas Drehmoment übertragen,
ist das Drehmoment optimiert, wenn die Antriebswand 141 , 142 , 143 , 144 , 14' oder 14'' in einer Ebene angeordnet sind,
welche im wesentlichen auf einer radialen Achse 221 oder 222 , 221' oder 222',
und 221'' oder 222'' der Achse 4 des
Befestigungselementes, der Achse 4' des Antriebs bzw. der Achse 4'' des Werkzeugs angeordnet ist.
Die maximale Kraft ist in 3 dargestellt,
wobei der Pfeil der Kraft 9 die Größe und Richtung der Kraft darstellt,
welche durch einen Antrieb (nicht gezeigt) auf die Antriebswand 143 ausgeübt wird. Eine identische Kraft 9 wird
auch auf die Antriebswände 141 , 142 und 144 ausgeübt.
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Die
Begrenzungswand 12, 12' oder 12'' der vorliegenden
Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Seiten beschränkt. Vorzugsweise
umfasst die Begrenzungswand 12, 12' oder 12'' eine Vielzahl
von Antriebswänden 141 , 142 , 143 , 144 , 14' oder 14'', die vorzugsweise auf einer sich
radial erstreckenden Axialebene 22, 22' oder 22'' liegen, wie im Vorangegangenen
beschrieben wurde. Die Anzahl der Antriebswände kann jede Anzahl zwischen
1 und 6 oder mehr umfassen, jedoch hat sich gezeigt, dass vier Antriebswände 141 , 142 , 143 , 144 , 14' oder 14'' eine Anzahl ist, welche zufriedenstellende
Ergebnisse liefert. Vorzugsweise gibt es wenigstens eine erste Außenwand 17, 17' oder 17'' für jede Antriebswand 141 , 142 , 143 , 144 , 14' oder 14'', wobei jedes proximale Ende 15, 15' oder 15'' auf die distalen Enden 16, 16' oder 16'' der jeweiligenden Antriebswände 141 , 142 , 143 , 144 , 14' oder 14'' trifft. Vorzugsweise ist eine
Vielzahl von zweiten Außenwänden 23, 23' oder 23'' vorgesehen, welche proximale Enden 24, 24' oder 24'' aufweisen, welche jeweils auf
eine der distalen Enden 20, 20' oder 20'' der
ersten Außenwände 17, 17' oder 17'' treffen und distale Enden 25, 25' oder 25'' umfassen, welche jeweils auf die proximalen
Enden 15, 15' oder 15'' von jeder der aufeinander folgenden
Antriebswände 141 , 142 , 143 , 144 , 14' oder 14'' treffen.
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Wie
in den Zeichnungen dargestellt ist, hat es sich gezeigt, dass die
Begrenzungswand 12, 12' oder 12'',
welche aus vier Antriebswänden 141 , 142 , 143 , 144 , 14' oder 14'' und vier ersten Außenwänden, 17, 17' oder 17'' besteht, exzellente Ergebnisse
liefert.
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Die
vorliegende Konfiguration der Begrenzungswände 12 hat den Vorteil,
dass das Drehmomentsystem der vorliegenden Erfindung exzellent dem "cam-out" entgegenwirkt, der
auch als "rock-out" bezeichnet wird.
Dieses Phänomen
ist in der US Re 24,878, erteilt für I.A. Smith, in Bezug auf
einen Kopf vom Phillips-Typ mit speziellen versetzten Einkerbungen
beschrieben. Eine weitere Erklärung
scheint in Anbetracht der Erläuterung
in der Re 24,878 nicht notwendig. Es reicht die Anmerkung aus, dass
entgegengesetzt gerichtete Paare von Antriebswänden 141 , 142 , 143 , 144 und ersten Außenwänden 17 entgegengesetzt
konfiguriert sind, so dass der Antrieb 1' in der Aufnahme 7 gegen
eine relative Bewegung mit Ausnahme des Herausziehens in einer im
wesentlichen axialen Richtung gesichert ist. In der vorliegenden
Erfindung wird das Entgegenwirken gegen den cam-out in einfacher
Weise dadurch erreicht, dass die Begrenzungswand 12 in
einer asymmetrischen geometrischen Konfiguration konfiguriert ist.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
es ermöglicht
wird, dass die Schraube an dem Antrieb "haftet", ohne entweder den Antrieb oder die
Schraube zu magnetisieren. Dieses Merkmal wird durch das Verjüngen wenigstens
eines Abschnittes der Begrenzungswand 12 der Aufnahme 7 des
Befestigungselementes 1 in einer nach innen gerichteten
Richtung in genauer Anpassung an eine übereinstimmende, sich ähnlich verjüngende Wand
auf der Begrenzungswand 12' des
Antriebs 1' erreicht.
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Der
Anmelder beansprucht die Erfindung nicht als "Haftsitz" per se, da das Phänomen des "Haftsitzes" bei Befestigungselementen gut bekannt ist.
Der Anmelder beansprucht jedoch eine Konfiguration einer Aufnahme
eines Befestigungselementes, welche einen besseren "Haftsitz" erreicht als früher erreicht
werden konnte. Ferner hat der Anmelder eine neue Konfiguration eines
Befestigungselementes erfunden, welche einen noch nie zuvor erreichten "Haftsitz" für eine größere Umdrehungsanzahl
des Antriebs beim Einsetzen von Schrauben bereitstellt. In Systemen
nach dem Stand der Technik nutzen sich die Flächen der Antriebe, welche zur
Erzielung des Haftsitzes verwendet werden, ab und die engen Toleranzanpassungen,
welche für
den "Haftsitz" notwendig sind,
verschwinden, da der Antrieb immer wieder zum Einsetzen von Hunderten
von Befestigungselementen verwendet wird. Der lang andauernde "Haftsitz", der durch den Anmelder
ermöglicht wird,
resultiert aus der einzigartigen Konfiguration der Begrenzungswand 12,
welche wenigstens eine Wand umfasst, welche eine Oberfläche aufweist,
die größer als
die Oberfläche
der Antriebswand ist, welche nicht als die hauptsächliche
Antriebswand verwendet wird. Natürlich
schafft der Anmelder einen Antrieb 1', der auch wenigstens eine Wand
aufweist, welche eine Oberfläche
aufweist, die größer als
die Oberfläche
der Antriebswand ist, welche in genauer An passung mit der ähnlichen
Wand der Aufnahme des Befestigungselementes ist.
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Um
die vorangegangenen Ausführungen
zu verdeutlichen, kann die Konfiguration der Aufnahme des Befestigungselementes
der
US 5,509,334 , auf die
ein Patent erteilt wurde, mit einer bekannten kommerziellen Schraube,
die durch
US 5,279,190 geschützt ist,
verglichen werden. Der einzige Unterschied zwischen den beiden Patenten
ist die Hinzufügung
von kleinen dreieckförmigen "Haftsitz"-Wänden in
dem US-Patent 5,509,334, indem eine einfache Modifikation der Begrenzungswand
der
US 5,279,190 vorgenommen
wird. Diese kleinere Modifikation führte zu einem "Haftsitz", der eine entscheidende
Verbesserung des US-Patentes 5,279,190 darstellt.
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Ein
Unterschied zwischen dem 5,509,334-Patent und der vorliegenden Erfindung besteht
jedoch in der Tatsache, dass der Anmelder eine Haftsitz-Wand bereitstellen
kann, welche eine viel größere Fläche als
die Fläche
der Haftsitz-Wände
bereitstellt, die durch die
US
5,509,334 erreicht wird. Ferner ist die Konfiguration des
Anmelders derart, dass die Haftsitz-Wand eine Wand sein kann, welche
nicht als hauptsächliche
Antriebswand verwendet wird und sich somit nicht so schnell abnutzt wie
die Antriebswand. Die "Haftsitz"-Wand des Anmelders
kann eine wesentlich größere Fläche aufweisen
als die hauptsächliche
Antriebswand. Schließlich
hat der Anmelder entdeckt, dass ein Antrieb in die Aufnahme einer
Schraube eingesetzt werden kann und dass die Schraube an dem Antrieb
haftet, selbst wenn eine sehr geringe Kraft auf die Schraube durch
den Antrieb ausgeübt
wird, und dass der Schraubpunkt nicht in Kontakt mit dem Werksstück ist,
in das er eingeschraubt wird. Falls die Schraube beispielsweise
in eine Oberfläche
geschraubt wird, die unterhalb der Arbeitsfläche ausgespart ist, greift
der Antrieb in die Aufnahme in der Schraube, die durch ein Plastikband
in einer automatischen Zuführeinrichtung
gehalten wird. Die Schraube haftet an dem Antrieb mit gerade der
Kraft, die benötigt
wird, um ein Entfernen von einem Standard-Schraubenzuführband zu
ermöglichen.
Die Schraube haftet an dem Antrieb, selbst wenn sie sich mit hohen
Drehmomenten dreht und selbst wenn die Schraube über eine Distanz transportiert
werden muss, bevor sie das Werkstück erreicht. Keine andere Kombination
aus Schraube und Antrieb ist bekannt, welche einen derart hohen
Haftsitz mit einem derart geringen Eingriffsdruck von Schraube und
Antrieb bereitstellt.
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Vorzugsweise
ist der polygonförmige
zentrale Abschnitt 13, 13' oder 13'' als
symmetrische Konfiguration ausgebildet, um das Einsetzen des Antriebs in
die Aufnahme des Befestigungselementes zu erleichtern.
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Wie
in den Zeichnungen gezeigt ist, ist der polygonförmige zentrale Abschnitt 13, 13' oder 13'' ein Quadrat. Eine Konfiguration
als Quadrat ermöglicht
es, dass Befestigungselemente, in denen eine erfindungsgemäße Konfiguration
der Aufnahme ausgebildet sind, mit Antrieben befestigt werden, welche eine
Standardkonfiguration als Quadrat aufweisen. Obwohl dies nicht die
beste Art und Weise der Befestigung der erfindungsgemäßen Befestigungselemente
ist, ermöglicht
sie jedoch einem Handwerker die Verwendung eines Antriebs mit Quadrat,
falls dieser keinen Antrieb mit der erfindungsgemäßen Konfiguration
zur Verfügung
hat.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist die Antriebswand 141 , 142 , 143 , 144 des
Befestigungselementes vorzugsweise in einer Ebene positioniert,
welche im allgemeinen auf einer radialen Achse der Achse 221 des Körpers 1 des Befestigungselementes
liegt. Diese Konfiguration stellt sicher, dass das maximale Drehmoment
des Antriebs 1' über die
Antriebswand 14' des
Antriebs auf die Antriebswand 141 , 142 , 143 , 144 des Befestigungselementes übertragen
wird.
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Obwohl
ein Drehmoment-Übertragungssystem
dieser Art allgemein mit nur einer einzelnen Antriebswand funktionieren
würde,
stellen offensichtlich zwei oder mehrere Antriebswände gemäß der Erfindung
nach Anspruch 1 eine größere Drehmoment-Übertragung
bereit. Wie zum Beispiel in 3 gezeigt
ist, umfasst die Begrenzungswand 12 eine Vielzahl von Antriebswänden 141 , 142 , 143 , 144 ,
nämlich
vier, die jeweils auf einer radialen Axialebene, wie zum Beispiel
radialen Achsen 221 und 222 , liegen. In gleicher Weise umfasst
die Begrenzungswand 12 vorzugsweise eine Vielzahl von ersten
Außenwänden 17,
wobei jedes proximale Ende 18 jeweils auf die distalen
Enden 16 der Vielzahl von Antriebswänden 141 , 142 , 143 , 144 trifft und wobei eine Vielzahl von
zweiten Außenwänden 23 proximale
Enden 24 aufweist, die jeweils auf jedes der distalen Enden 20 der
ersten Außenwände 17 treffen
und distale Enden 25 aufweisen, welche jeweils auf proximale
Enden 18 von jeder der aufeinander folgenden Antriebswände 141 , 142 , 143 , 144 treffen.
Jede der Antriebswände 141 , 142 , 143 , 144 wurde
in den Zeichnungen markiert, jedoch wurde nur ein Satz von den anderen
Wänden der
Begrenzung 12 zwecks klarer Darstellung zu markiert. In
gleicher Weise wurde nur ein Satz der Wände in dem Antrieb und dem
Werkzeug in den 4 und 11 markiert.
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Wie
in den
1 bis
11 gezeigt ist, weisen alle
Ausführungsformen
der gezeigten Erfindung Begrenzungswände
12,
12' oder
12'' auf, welche asymmetrisch sind.
Im Vergleich hierzu weist der Aufnahme des Befestigungselementes
in der
US 5,207,132 eine
Wand auf, welche eine innere Konfiguration der Aufnahme bildet,
die symmetrisch ist. In der in dieser Anmeldung beschriebenen Erfindung sind
die Kräfte
des Antriebs auf die Aufnahme des Befestigungselementes deutlich
unterschiedlich in den Rotationsrichtungen im und gegen den Uhrzeigersinn,
wohingegen die Kräfte
in der
US 5,207,132 , die
durch einen Antrieb auf die Aufnahme des Befestigungselementes ausgeübt werden,
identisch sind, egal ob die Kraft im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn
ausgeübt
wird.
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Wie
in den 1 bis 11 gezeigt ist, verjüngt sich
wenigstens ein Abschnitt der Begrenzungswände 12 in der Aufnahme
des Befestigungselements nach innen in einer axialen Richtung in
genauer Anpassung mit einer übereinstimmenden,
sich ähnlich
verjüngenden
Wand 12' auf
dem Umfang des Antriebs. Wie in 3 gezeigt
ist, sind die Antriebswände 141 , 142 , 143 und 144 nicht
verjüngt,
wohingegen sich die ersten Außenwände 17 und
die zweiten Außenwände 23 verjüngen. Es
ist möglich,
dass die Anzahl der Wände,
die sich verjüngen,
in Abhängigkeit
von der Größe des "Haftsitzes", die für eine spezielle
Anwendung notwendig ist, vermindert wird. Wie in 4B gezeigt
ist, kann der Verjüngungswinkel z.B.
3° betragen.
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Vorzugsweise
sind die Abschnitte der Begrenzungswände 12 des Befestigungselementes,
die sich verjüngen,
Wände,
die nicht die Antriebswand 14' sind. Dies erhöht die Fläche der Antriebswände 14', welche eine
Drehmomentkraft aus üben.
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Um
den "Haftsitz" zu maximieren, sollte
die Anzahl und Fläche
der Begrenzungswände 12 erhöht werden.
Der Anmelder hat herausgefunden, dass in vielen Anwendungen sich
alle Abschnitte der Begrenzungswand 12 und 12' ausgenommen
der Antriebswände 141 , 142 , 143 , 144 und 14', welche auf
einer Ebene vertikal zur Achse des Befestigungselements liegen,
verjüngen
sollten, um einen ausreichenden "Haftsitz" und eine ausreichende
Wandfläche
zur Ausübung
des Drehmomentes bereitzustellen.
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Die
im wesentlichen nicht antreibenden Abschnitte der Begrenzungswand
des Befestigungselements und des zusammenpassenden Antriebs weisen
eine Fläche
auf, welche wesentlich größer als
die Antriebswände
des Befestigungselements und des zusammenpassenden Antriebs sind.
Wie beispielsweise in 3 gezeigt ist, ist die Kombination
aus den Flächen
der ersten Außenwand 17 und
der zweiten Außenwand 23 größer als
die Fläche
der Antriebswände 141 , 142 , 143 und 144 .
Da die sich verjüngenden
Wände 17 und 23,
die den "Haftsitz" verursachen, im
wesentlichen nicht zur Übertragung
von Drehmoment verwendet werden, tritt an diesen Wänden eine
sehr geringe Abnutzung auf, so dass die Funktion des "Haftsitzes" bei vielen wiederholten
Verwendungen des Antriebswerkzeugs bestehen bleibt.
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In
den 15 und 16 ist
ein Befestigungsbolzen 26 gezeigt, der ein Gewinde 27,
einen Kopfflansch 28 und einen Antriebskopf 29 aufweist, wobei
der Kopf eine Begrenzungswand 112 mit einer externen Konfiguration
aufweist, welche identisch zu der internen Konfiguration der in 3 gezeigten Aufnahme
ist.
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Der
Befestigungsbolzen 26, der ein Erzeugnis zur Verwendung
in einem Drehmoment-Übertragungssystem
darstellt, umfasst einen Körper 101 mit einer
Achse 104; wobei der Körper 101 einen
modifizierten polygonförmigen
Querschnitt 111 aufweist, der durch eine Begrenzungswand 112 definiert
ist; einen polygonförmigen
zentralen Bereich 113, der innerhalb der Begrenzungswand 112 positioniert
ist und eine Fläche
aufweist, die kleiner als die Fläche des
modifizierten polygonförmigen
Querschnitts 111 ist; eine Antriebswand 114, welche
einen Abschnitt der Begrenzungswand 112 bildet und sich
auf einer Ebene von einem proximalen Ende 115 nach außen aus
dem polygonförmigen
zentralen Bereich 113 zu einem distalen Ende 115 erstreckt;
eine erste Außenwand 117,
welche einen weiteren Abschnitt der Begrenzungswand 112 bildet
und in einem Winkel 119 zu der Antriebswand 114 angeordnet
ist und ein distales Ende 120 aufweist, das auf der Begrenzungswand 112 endet,
sowie ein proximales Ende 118, das auf das distale Ende 116 der
Antriebswand 114 trifft.
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In
den 17 und 18 ist
eine Befestigungsmutter 36 gezeigt, in der ein internes
Gewinde 37, ein Kopfflansch 38 und ein Antriebskopf 39 ausgebildet
sind, wobei der Kopf eine Begrenzungswand 212 mit einer
externen Konfiguration aufweist, welche identisch zu der internen
Konfiguration der in 3 gezeigten Aufnahme und identisch
zu der externen Konfiguration des Antriebskopfes 29 der 15 ist.
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Die
Befestigungsmutter 36, welche ein Erzeugnis zur Verwendung
in einem Drehmoment-Übertragungssystem
darstellt, umfasst einen Körper 201 mit
einer Achse 204; wobei der Körper 201 einen modifizierten
polygonförmigen
Querschnitt 211 aufweist, der durch eine Begrenzungswand 212 definiert
ist; einen polygonförmigen
zentralen Bereich 213, derinnerhalb der Begrenzungswand 212 positioniert
ist und eine Fläche
aufweist, die kleiner als die Fläche
des modifizierten polygonförmigen
Querschnitts 211 ist; eine Antriebswand 214, die
einen Abschnitt der Begrenzungswand 212 bildet, der sich
auf einer Ebene von einem proximalen Ende 215 nach außen aus
dem polygonförmigen
zentralen Abschnitt 213 zu einem distalen Ende 216 erstreckt;
eine erste Außenwand 217,
die einen weiteren Abschnitt der Begrenzungswand 212 bildet
und in einem Winkel 219 zu der Antriebswand 214 angeordnet
ist und ein distales Ende 220 aufweist, das auf der Begrenzungswand 212 endet,
sowie ein proximales Ende 218, welches auf das distale
Ende 216 der Antriebswand 214 trifft. Es ist ersichtlich,
dass der Flansch 38 kein wesentliches Merkmal der Erfindung
ist und nur zu darstellenden Zwecken wiedergegeben ist. Der Antriebskopf 39 kann
eine gerade Wand sein, wie es bei den meisten Antriebsmuttern mit
internem Gewinde der Fall ist.
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Wie
in den 15 bis 18 gezeigt
ist, beschränken
sich die Begrenzungswände 112 und 212 der
vorliegenden Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Seiten.
Vorzugsweise umfassen die Begrenzungswände 112 und 212 eine
Vielzahl von Antriebswänden 114 und 214,
welche vorzugsweise auf einer radialen Axialebene 122 und 222 liegen,
wie im Vorangegangenen diskutiert wurde. Die Anzahl der Antriebswände kann
zwischen 1 und 6 oder mehr liegen, jedoch stellen vier Antriebswände 114 oder 214 ein
Anzahl dar, welche zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Vorzugsweise
sind eine Vielzahl von zweiten Außenwänden 123 oder 223 mit
proximalen Enden 124 bzw. 224 vorgesehen, welche
jeweils auf distale Enden 120 bzw. 220 der ersten
Außenwände 117 bzw. 217 treffen,
sowie mit distalen Enden 125 bzw. 225, welche
jeweils auf proximale Enden 115 bzw. 215 von jeder
der aufeinander folgenden Antriebswände 114 bzw. 214 treffen.
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In
den 19 bis 21 ist
ein Erzeugnis zur Kopplung mit einem Antrieb 301' an einem Ende und
zur Kopplung mit einem Befestigungsbolzen 26 an dem anderen
Ende gezeigt, der einen extern konfigurierten Antriebskopf 29 aufweist.
Hierbei ist das Erzeugnis ein Kopplungs-Sockelelement 41 mit
einem Paar von entgegengesetzt angeordneten, jedoch axial ausgerichteten
Aufnahmen 307 und 307', wobei eine der Aufnahmen 307 mit
dem Antrieb 301' und
die andere Aufnahme 307' mit
dem Antriebskopf 29 des Befestigungsbolzens 26 gekoppelt
ist.
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Das
Kopplungs-Sockelelement 41 umfasst: Körper 301 und 301' mit einer Achse 304;
wobei jeder der Körper 301 und 301' einen modifizierten
polygonförmigen
Querschnitt 311 bzw. 311' aufweist, welcher durch eine Begrenzungswand 312 bzw. 312' definiert ist;
einen polygonförmigen
zentralen Bereich 313 und 313', der innerhalb der jeweiligen
Begrenzungswände 312 und 312' positioniert
ist und eine Fläche
aufweist, die kleiner als die Fläche
der entsprechenden modifizierten polygonförmigen Querschnitt 311 und 311' ist; Antriebswände 314 und 314', welche einen Abschnitt
der jeweiligen Begrenzungswände 312 und 312' bilden, der
sich auf einer Ebene von einem proximalen Ende 315 und 315' nach außen aus
dem polygonförmigen
zentralen Bereich 313 und 313' zu distalen Enden 316 und 316' erstreckt;
und erste Außenwänden 317 und 317', die einen
weiteren Abschnitt der Begrenzungswände 312 und 312' bilden und
proximale Enden 318 und 318' aufweisen, die auf distale Enden 316 und 316' der jeweiligen
Antriebswände 314 und 314' in Winkeln 319 und 319' treffen, sowie distale
Enden 320 und 320',
welche auf den Antriebswänden 312 und 312' enden.
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In
den 19 bis 21 sind
die Begrenzungswände 312 und 312' der vorliegenden
Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Seiten beschränkt. Vorzugsweise
umfassen die Begrenzungswände 312 und 312' eine Vielzahl
von Antriebswänden 314 und 314', die vorzugsweise
auf einer radialen Axialebene 322 und 322' liegen, wie
zuvor diskutiert wurde. Die Anzahl der Antriebswände kann zwischen 1 und 6 oder
mehr liegen, jedoch hat es sich gezeigt, dass vier Antriebswände 314 oder 314' eine Anzahl
ist, welche zufriedenstellende Ergebnisse liefert.
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Vorzugsweise
ist eine Vielzahl von zweiten Außenwänden 323 oder 323' vorgesehen,
welche proximale Enden 324 bzw. 324' aufweisen, welche auf jedes der
distalen Enden 320 und 320' der ersten Außenwände 317 und 317' treffen, sowie
distale Enden 325 bzw. 325', welche auf die proximalen Enden 315 und 315' von jeder der
aufeinander folgenden Antriebswände 314 und 314' treffen.
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22, 22A und 22B zeigen
die erste von fünf
modifizierten Formen der zuvor beschriebenen Erfindung. Obwohl die
Geometrie der Erfindung verändert
wurde, bleibt das Wesen der Erfindung dasselbe. Alle fünf modifizierten
Formen der Erfindung basieren auf Anspruch 1 mit bestimmten Unterschieden,
wie nachfolgend erläutert
wird. Da das Wesen der Erfindung dasselbe ist, hat der Anmelder
zwecks kürzerer
Darstellung nur das Erzeugnis in Form eines Befestigungselementes
komplett beschrieben. Das Erzeugnis in der Form eines Antriebswerkzeugs
für die
fünf modifizieren
Formen sind nicht dargestellt, da sie der Lehre des Erzeugnisses
in der Form eines Befestigungselementes entsprechen, wie für die bevorzugte
Ausführungsform der
Erfindung im Vorangegangenen beschrieben wurde. Dies bedeutet, dass
in allen modifizierten gezeigten Formen das Erzeugnis in der Form
eines Antriebs dazu ausgelegt ist, in die Aufnahme des Erzeugnisses
in der Form eines Befestigungselementes zu passen, und dass das
Erzeugnis in der Form eines Antriebswerkzeuges oder eines Stempelwerkzeuges,
wie es auch genannt wird, dazu konfiguriert ist, die Aufnahme in
dem Erzeugnis in der Form des Befestigungselementes auszubilden.
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Insbesondere
umfasst das Erzeugnis gemäß den 22, 22A und 22B zur
Verwendung in einem Drehmoment-Übertragungssystem
oder bei der Herstellung von Bauteilen eines solchen Systems: einen
Körper 401 mit
einer Achse 404; wobei der Körper 401 ein modifizierten
polygonförmigen Querschnitt 411 aufweist,
der durch eine Begrenzungswand 412 definiert ist; einen
polygonförmigen zentralen
Bereich 413, der innerhalb der Begrenzungswand 412 positioniert
ist und eine Fläche
aufweist, die kleiner als die Fläche
des modifizierten polygonförmigen
Querschnitts 411 ist; eine Antriebswand 4141 , 4142 , 4143 und 4144 ,
welche einen Abschnitt des Begrenzungswand 412 bildet,
der sich auf einer Ebene von einem proximalen Ende 415 nach außen aus
dem polygonförmigen
zentralen Bereich 413 zu einem distalen Ende 416 erstreckt;
eine erste Außenwand 417,
welche einen weiteren Abschnitt der Begrenzungswand 412 bildet
und in einem Winkel 419 zu den Antriebswänden 4141 , 4142 , 4143 und 4144 angeordnet
ist und distale Enden 420 aufweist, die auf den Begrenzungswänden 412 enden,
sowie proximale Enden 418, die auf die distalen Enden 416 der
Antriebswände 4141 , 4142 , 4143 und 4144 treffen.
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Das
Besondere der in 22 dargestellten Struktur besteht
darin, dass die distalen Enden 416 der Antriebswände 4141 , 4142 , 4143 und 4144 und
die distalen Enden 420 der ersten Außenwände 417 auf einem
gemeinsamen Außenkreis 421 liegen,
dessen Achse 4041 mit der Achse 404 des
Körpers 401 übereinstimmt,
und dass die Antriebswände 4141 , 4142 , 4143 und 4144 im
wesentlichen parallel zu entweder der Achse 4221 oder
der Achse 4222 sind, welche die benachbarten
Wände des
polygonförmigen
zentralen Bereichs 413 schneiden. Wie in 22 gezeigt
ist, ist somit die Antriebswand 4141 parallel
zu der Axialebene 4221 , welche
die Begrenzungslinie 4131 schneidet;
die Antriebswand 4142 ist parallel
zur Axialebene 4222 , welche die
Begrenzungslinie 4132 schneidet; die
Antriebswand 4143 ist parallel
zur Axialebene 4221 , welche die
Begrenzungslinie 4133 schneidet; und
die Antriebswand 4149 ist parallel
zur Axialebene 4222 , welche die
Begrenzungslinie 4134 schneidet. Die
im Vorangegangenen beschriebene Struktur maximiert das Drehmoment,
das durch den Antrieb auf die Schraube ausgeübt wird, da die Antriebswand weiter
von dem Rotationszentrum entfernt ist als in den zuvor beschriebenen
Befestigungselementen.
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Der
Pfeil der Kraft 426 zeigt die Komponente der Kraft an,
die durch einen (nicht gezeigten) Antrieb radial nach außen entlang
der radialen Axialebene 429 gegen die Seiten der Aufnahme 407 des
Befestigungselementes ausgeübt
wird und welche den Schnittpunkt der Antriebswände 4141 , 4142 , 4143 und 4144 und der ersten Außenwand 417 schneidet,
jedoch nicht in eine Rotationskraft umgesetzt wird, welche auf das
Befestigungselement übertragen
wird. Der Pfeil 427 zeigt die resultierende Kraftrichtung
und der Pfeil 428 zeigt die Größe der Rotationskraft an, welche
durch den (nicht gezeigten) Antrieb auf den Körper 401 des Befestigungselements
ausgeübt wird.
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Ein
weiteres strukturelles Merkmal des in 22 gezeigten
Befestigungselementes bezieht sich darauf, dass die Aufnahme durch
eine Vielzahl von zweiten Außenwänden 423 gebildet
ist, die proximale Enden 424 aufweisen, welche jeweils
auf jedes der distalen Enden 420 der ersten Außenwände 417 treffen,
sowie distale Enden 425, welche jeweils auf proximale Enden 415 von
jeder der aufeinander folgenden Antriebswände 4141 , 4142 , 4143 und 4144 treffen, und dass die erste Außenwand 417 wesentlich
länger
als die zweite Außenwand 423 ist.
Diese Struktur maximiert die Materialmenge in dem (nicht gezeigten)
Antrieb. Demzufolge weist der Antrieb Material auf, das in dem Bereich
liegt, der durch die Linien begrenzt wird, welche die Antriebswand 4141 , die Phantomlinie 4131 ,
welche eine Seite des polygonförmigen
zentralen Bereichs 413 darstellt; sowie die erste Außenwand 417 bilden.
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22A zeigt, dass die Antriebswände, wie z.B. die Antriebswand 4141 , parallel zur Achse 404 des
Körpers
des Befestigungselements sind, und 22B zeigt,
dass die ersten Außenwände 417 und die
zweiten Außenwände 423 auf
der Begrenzungswand 412 um ungefähr 3° geneigt sind, so dass der Körper 401 des
Befestigungselementes an dem (nicht gezeigten) Antrieb haftet, ohne
dass der Antrieb magnetisiert werden muss.
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Kraftpfeile 430, 431 und 432 stellen
Kraftkomponenten dar, die an einem vorgegebenen Punkt auf der ersten
Außenwand 417 und
in Bezug auf eine Achsenlinie 433 ausgeübt werden. Der Pfeil 430 stellt die
Kraft dar, welche gegen den Rand der Aufnahme des Körpers 401 des
Befestigungselementes ausgeübt
wird und welche nichts zur Rotation des Körpers 401 des Befestigungselementes
beiträgt.
Der Kraftpfeil 431 ist eine resultierende Kraft und der
Kraftpfeil 432 stellt die Kraft dar, welche durch einen
(nicht gezeigten) Antrieb gegen die erste Außenwand 417 ausgeübt wird,
was zu einer Rotation des Körpers 401 des
Befestigungselementes führt.
Es ist auch ersichtlich, dass der Kraftpfeil 432 bei einer
Umkehrung um 180° die
Kraft an diesem speziellen Punkt darstellt, welche durch einen (nicht
gezeigten) Antrieb ausgeübt
werden würde,
wenn der Körper 401 des Befestigungselementes
herausgeschraubt wird.
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Die
in 23 gezeigte Struktur ist identisch mit der in 22 gezeigten
Struktur, außer
dass die Antriebswände 5141 , 5142 , 5143 und 5144 entlang
einer radialen Axialebene 534 liegen, welche aus der Körperachse 504 herausläuft. Die
radiale Axialebene 534 kann in verschiedenen Winkeln 535 zu
der radialen Axialebene 5221 , welche
die Begrenzungslinie 5131 des polygonförmigen zentralen
Bereichs 513 schneidet, angeordnet sein, sie ist in 23 jedoch in
einem Winkel 535 von 22° angeordnet,
der zufriedenstellende Ergebnisse liefert.
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Zwecks
kürzerer
Darstellung sind die gleichen Elemente der 23 durch
die gleichen Bezugszeichen wie in 22 bezeichnet,
außer
dass die Elemente der 22 in einer in "400"-Nummernserie und
die Elemente der 23 in einer "500"-Nummernserie
benannt werden. Eine Beschreibung der 23, 23A und 23B wird deshalb
nicht wiederholt.
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Die
Rotationskraft, die durch einen (nicht gezeigten) Antrieb auf die
Antriebswände 5141 , 5142 , 5143 und 5144 ,
wie durch den Kraftpfeil 509 dargestellt, ausgeübt wird,
ist maximiert, da sie in einer Richtung im rechten Winkel zu der
radialen Axialebene 534 wirkt.
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In 25 ist
eine weitere Form der Erfindung gezeigt. Die in 25 dargestellte
Struktur ist ähnlich zu
der in 3 dargestellten Struktur und zwecks kürzerer Darstellung
wird die Beschreibung der gleichen Bauteile nicht wiederholt. Gleiche
Bauteile weisen in 25 das gleiche Bezugszeichen
wie in 3 auf, jedoch sind die Bezugszeichen der 25 in
einer "600"-Nummernserie benannt.
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Der
Unterschied der in 25 gezeigten Struktur zur Struktur
der 3 besteht darin, dass die distalen Enden 616 der
Antriebswände 6141 , 6142 , 6143 und 6144 sowie
die distalen Enden 620 der ersten Wände 617 auf einem
größeren Kreis 621 liegen,
dessen Achse mit der Achse 604 des Körpers 601 übereinstimmt.
Analog zu 3 liegen die Antriebswände 6141 , 6142 , 6143 und 6144 auf
einer Ebene, die allgemein auf einer radialen Achse 6221 oder 6222 liegt.
Hierdurch werden Antriebswände 6141 , 6142 , 6143 und 6144 bereitgestellt,
welche eine größere Länge als
die Antriebswände 141 , 142 , 143 und 144 der 3 aufweisen,
so dass eine größere Kontaktfläche zwischen
dem (nicht gezeigten) Antrieb und dem Befestigungselement zum Übertragen
von Rotationskräften
auf das Befestigungselement bereit gestellt wird.
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26 zeigt
eine weitere modifizierte Form der Erfindung. Die modifizierte Form
der Erfindung ist identisch zu der in 25 gezeigten
Form der Erfindung, außer
dass die Antriebswände 7141 , 7142 , 7143 und 7144 um
5° geneigt
sind, wie in 26 gezeigt ist. Zwecks kürzerer Darstellung
weisen gleiche Bauteile der 26 die
gleichen Bezugszeichen wie in 25 auf,
außer
dass die Elemente der 26 in einer "700"-Serie
statt in einer "600-Serie" bezeichnet sind,
und die Beschreibung wird nicht wiederholt. Wenn beispielsweise
ein Element in 26 betrachtet wird, zieht man
zum Ermitteln der Bezeichnung des Elements und seiner Beschreibung
nur die letzten zwei Ziffern des Bezugszeichens heran und man bezieht
sich auf diese Nummern in der Beschreibung.
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Insbesondere
liegt der Unterschied zwischen dem Körper 701 der 26 und
dem Körper 601 in 25 darin,
dass die Antriebswand 7141 um einen Winkel 7451 von ungefähr 5° im Uhrzeigersinn gegenüber der
radialen Axialebene 7221 gekippt
ist, welche die Begrenzungslinie 7131 des
polygonförmigen
zentralen Bereichs 713 schneidet. In gleicher Weise ist
die Antriebswand 7142 um einen
Winkel 7452 von ungefähr 5° im Uhrzeigersinn
gegenüber der
radialen Axialebene 7222 gekippt,
welche die Begrenzungslinie 7132 des
polygonförmigen
zentralen Bereichs 713 schneidet; die Antriebswand 7143 ist um einen Winkel 7453 von ungefähr 5° im Uhrzeigersinn gegenüber der
radialen Axialebene 7221 gekippt,
welche die Begrenzungslinie 7133 des
polygonförmigen
zentralen Bereichs 713 schneidet; und die Antriebswand 7144 ist um einen Winkel 7454 von ungefähr 5° im Uhrzeigersinn gegenüber der
radialen Axialebene 7222 gekippt,
welche die Begrenzungslinie 7134 des
polygonförmigen
zentralen Bereichs 713 schneidet.
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24, 24A und 24B zeigen
eine weitere modifizierte Form der Erfindung. Die modifizierte Form
der Erfindung ist im Konzept identisch zu allen anderen gezeigten
Formen der Erfindung und zwecks kürzerer Darstellung weisen die
gleichen Elemente in 24 die gleichen zwei Ziffern
wie in den anderen Figuren auf, außer dass dem Element der 24 die
Nummer "8" in einer "800"-Serie vorangestellt
ist. Die Beschreibung von solchen gleichen Elementen wird nicht
wiederholt. Wenn beispielsweise ein Element in 24 betrachtet
wird, zieht man zur Ermittlung der Bezeichnung des Elementes und
seiner Beschreibung einfach die letzten zwei Ziffern des Bezugszeichens
heran und man bezieht sich auf diese Nummer in dem früheren Teil
der Beschreibung. Zur weiteren Klarstellung sei angemerkt, dass
die Begrenzungswand 812 der 24 ähnlich ist
zur Begrenzungswand 12 der 3, zur Begrenzungswand 112 der 16,
zur Begrenzungswand 212 der 18, zur
Begrenzungswand 312 der 19, zur Begrenzungswand 412 der 22,
zur Begrenzungswand 512 der 23, zur
Begrenzungswand 612 der 25 und
zur Begrenzungswand 712 der 26.
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Die
in 24 gezeigte Struktur unterscheidet sich von den
anderen gezeigten Formen der Erfindung dadurch, dass die Begrenzungswand 812 symmetrisch
um die Achse 8041 angeordnet ist,
wodurch eine im wesentlichen gleiche bidirektionale Drehmoment-Übertragungskraft
bereit gestellt wird. Das heißt,
aufgrund der Konfiguration der Aufnahme des Schraubbefestigungselementes
und des zusammenpassenden Antriebs ist die Kraft, die auf ein Schraubbefestigungselement
durch einen Antrieb beim Einsetzen des Befestigungselementes übertragen
wird, genau so groß wie
die Kraft beim Herausschrauben des Schraubbefestigungselemen tes
aus einem Werkstück.
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Ein
weiteres Merkmal der Form der in 24 gezeigten
Erfindung besteht darin, dass ein Standardantrieb mit quadratischer
Konfiguration verwendet werden kann, um das in 24 gezeigte
Befestigungselement einzuschrauben oder heraus zu schrauben. Dieses
sehr praktische Merkmal ist durch den polygonförmigen zentralen Bereich 813 dargestellt,
der ein perfektes Quadrat, wie zum Beispiel von einem Standardantrieb
mit quadratischem Schaft, bildet.
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Insbesondere
umfasst das Erzeugnis gemäß der 24 zur
Verwendung in einem Drehmoment-Übertragungssystem
oder bei der Herstellung von Bauteilen für ein solches System: einen
Körper 801 mit
einer Achse 804; wobei der Körper 801 einen modifizierten
polygonförmigen
Querschnitt 811 aufweist, der durch eine Begrenzungswand 812 definiert ist;
einen polygonförmigen
zentralen Bereich 813, der innerhalb der Begrenzungswand 812 positioniert ist
und eine Fläche
einnimmt, die weniger als die Fläche
des modifizierten polygonförmigen
Querschnitts 811 ist; Antriebswände 8141 , 8142 , 8143 und 8144 , welche einen Abschnitt der Begrenzungswand 812 bilden,
der sich auf einer Ebene von einem proximalen Ende 815 nach
außen
aus dem polygonförmigen zentralen
Bereich 813 zu einem distalen Ende 816 erstreckt;
eine erste Außenwand 817,
welche einen weiteren Abschnitt der Begrenzungswand 812 bildet und
in einem Winkel 819 zu den Antriebswänden 8141 , 8142 , 8143 und 8144 angeordnet ist und ein distales Ende 820 aufweist,
das auf der Begrenzungswand 812 endet, sowie ein proximales
Ende 818, welches auf das distale Ende 816 der
Antriebswände 8141 , 8142 , 8143 und 8144 trifft.
Wie im Vorangegangenen erläutert
wurde, kann die Konfiguration des in 24 gezeigten
Schraubbefestigungselementes auch die Form eines Antriebs oder eines
Werkzeuges aufweisen, das verwendet wird, um die Aufnahme in dem
Schraubbefestigungselement auszubilden.
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Die
in 24 gezeigte Struktur weist als besonderes Merkmal
auf, dass das distale Ende 816 der Antriebswände 8141 , 8142 , 8143 und 8144 und
das distale Ende 820 der ersten Außenwand 817 auf einem
gemeinsamen Außenkreis 821 liegen,
dessen Achse 8041 mit der Achse 804 des
Körpers 801 übereinstimmt
und dass die Antriebswand 8141 im
wesentlichen parallel zur radialen Axialebene 8221 ist, welche
die benachbarten Wände
des polygonförmigen
zentralen Bereichs schneidet. Wie in 24 gezeigt
ist, ist die Antriebswand 8142 parallel
zur Axialebene 8221 , welche die
Begrenzungslinie 8131 schneidet;
die Antriebswand 8142 ist parallel
zur Axialebene 8222 , welche die
Begrenzungslinie 8132 schneidet;
die Antriebswand 8143 ist parallel
zur Axialebene 8221 , welche die
Begrenzungslinie 8133 schneidet;
und die Antriebswand 8144 ist parallel
zur Axialebene 8222 , welche die
Begrenzungslinie 8134 schneidet.
Die soeben beschriebene Struktur maximiert das Drehmoment, das durch
den Antrieb auf die Schraube ausgeübt wird, da die Antriebswand
weiter von dem Rotationszentrum entfernt ist als in den zuvor beschriebenen
Befestigungselementen, ausgenommen das in 22 gezeigte
Befestigungselement.
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Der
Kraftpfeil 826 zeigt die Kraftkomponente an, die durch
einen (nicht gezeigten) Antrieb radial nach außen entlang der radialen Axialebene 829 gegen
die Seite der Aufnahme 807 des Befestigungselements ausgeübt wird
und welche den Schnittpunkt der Antriebswand 8141 und
der ersten Außen wand 817 schneidet,
jedoch nicht zu einer Rotationskraft führt, die an das Befestigungselement übertragen wird.
Der Pfeil 827 zeigt die resultierende Kraftlinie an und
der Pfeil 828 repräsentiert
die Größe der Rotationskraft,
die durch den (nicht gezeigten) Antrieb auf den Körper 801 des
Befestigungselementes ausgeübt
wird.
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Ein
weiteres strukturelles Merkmal des in 24 gezeigten
Befestigungselementes, durch das eine bidirektionale Drehmoment-Übertragungskraft erzeugt
wird, besteht darin, dass die Aufnahme durch eine Vielzahl von zweiten
Außenwänden 823 mit
proximalen Enden 824 gebildet ist, welche jeweils auf jedes
der distalen Enden 820 der ersten Außenwände 817 treffen. Wie
in 24 gezeigt ist, ist die zweite Außenwand 823 im
wesentlichen parallel zur Antriebswand 8141 .
Die Form der in 24 gezeigten Erfindung unterscheidet
sich ferner von den vorhergehenden Formen der Erfindung darin, dass
eine dritte Außenwand 846 ein
proximales Ende 847 aufweist, das auf das distale Ende 825 der
zweiten Außenwand 823 trifft,
sowie ein distales Ende 848. Das distale Ende 848 der
dritten Außenwand 846 und
das proximale Ende 850 der vierten Außenwand 849 liegen
im allgemeinen auf dem gemeinsamen Außenkreis 821.
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Die
Begrenzungswand 812 kann ferner umfassen: eine vierte Außenwand 849 mit
einem proximalen Ende 850, welches auf das distale Ende 848 des
dritten Außenwand 846 trifft,
und mit einem distalen Ende 851; eine vierte Antriebswand 8144 , mit einem proximalen Ende 852,
welche auf das distale Ende 851 der vierten Außenwand 849 trifft,
und mit einem distalen Ende 853, das auf dem Außenkreis 821 liegt;
und wobei die vierte Antriebswand 8144 im wesentlichen
parallel zu einer Achse 8222 ist,
welche die benachbarte Wand 8134 des
polygonförmigen zentralen
Bereichs 813 schneidet.
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24A zeigt, dass die Antriebswände 8141 , 8142 , 8143 und 8144 parallel zur Achse 804 des Körpers des
Befestigungselementes sind, und 24B zeigt,
dass die ersten Außenwände 8171 , 8172 , 8173 und 8174 der
Aufnahme 807, die dritten Außenwände 846 und die vierten
Außenwände 849 um
ungefähr
3° geneigt
sind, so dass der Körper 801 des
Befestigungselementes an dem (nicht gezeigten) Antrieb haften bleibt,
ohne das der Antrieb magnetisiert werden muss.
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Kraftpfeile 830, 831 und 832 stellen
die Kraftkomponenten dar, die an einem vorgegebenen Punkt auf der
dritten Außenwand 846 und
in Bezug auf die radiale Axialebene 833 ausgeübt werden.
Der Kraftpfeil 830 stellt die Kraft dar, die gegen den
Rand der Aufnahme des Körpers 801 des
Befestigungselementes ausgeübt
wird und welche nichts zu der Rotation des Körpers 801 des Befestigungselementes beiträgt. Der
Kraftpfeil 831 ist eine resultierende Kraft und der Kraftpfeil 832 stellt
die Kraft dar, die durch einen (nicht gezeigten) Antrieb gegen die
dritte Außenwand 846 ausgeübt wird,
was zu einer Rotation des Körpers 801 des
Befestigungselementes führt.
Es ist auch ersichtlich, dass der Kraftpfeil 832 bei Umkehrung
um 180° die
Kraft an diesem speziellen Punkt ist, welche durch einen (nicht
gezeigten) Antrieb ausgeübt
werden würde,
wenn der Körper 801 eines
Befestigungselementes herausgeschraubt wird.
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Ein
Beispiel einer Verwendung der vorliegenden Erfindung ist in 5 gezeigt,
in der ein Körper 1 eines
Befestigungselementes, wie zum Beispiel eine selbstbohrende Gewindeschraube
mit einem Kopf 6, eine Ausnehmung 7 in Über einstimmung
mit der vorliegenden Erfindung aufweist. Wie in 6 gezeigt
ist, kann die erste Außenwand 17 des
Befestigungselementes variierende Winkelverhältnisse zur Begrenzungslinie 131 aufweisen und der hier gezeigte Winkel 55 beträgt 10°. Analog
kann der Winkel 54, der durch die zweite Außenwand 234 des Befestigungselementes gebildet
ist, variierende Winkel aufweisen und beträgt in der hier gezeigten Ausführungsform
5°.
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Eine
weitere Verwendung der vorliegenden Erfindung betrifft einen Körper 1' eines Antriebs,
der verwendet wird, um Befestigungselemente in ein Werkstück einzusetzen.
Das Ende 5' des
Antriebs 1' ist
gemäß der Beschreibung
der vorliegenden Erfindung konfiguriert. Der Neigungswinkel 56' des Endes 5' des Antriebs
kann variieren und beträgt
in der hier gezeigten Ausführungsform
3°. Vorzugsweise
ist die Spitze des Endes 5' des
Antriebs konusförmig
ausgebildet, wobei der Winkel 57' variieren kann und in der hier
gezeigten Ausführungsform
20° beträgt.