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Hintergrund
der Erfindung Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf ein asymmetrisches Schraubenschlüsselsystem für hohe Drehmomente
mit einer Anordnung aus einem Schraubenschlüssel und einem Befestigungselement,
die Mitnahmeflächen
aufweisen, die ein höheres
Drehmoment in die Löserichtung
als in die Anzugsrichtung erzeugen, wie in dem Oberbegriff des Anspruchs
1 offenbart und wie aus der Druckschrift
FR 2 234 095 A bekannt.
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Schraubenschlüssel und
Befestigungselemente sind seit langer Zeit bekannt. Bekannte Schraubenschlüssel und
dazu passende Oberflächen
von Befestigungselementen sind symmetrisch konstruiert und haben
die Eigenschaft, ein Drehmoment gleichermaßen sowohl in die Anzugsrichtung als
auch in die Löserichtung
zu übertragen.
Typische derartige Steckschlüsseltypen
sind in den 1 bis 3 gezeigt. 1 zeigt
einen 38.1 mm (gleich 1 1/2")
Sechskant-Steckschlüssel, 2 zeigt
einen 25.4 mm (gleich 1 ")
12-Zahn-Steckschlüssel und 3 zeigt
einen 25.4 mm (gleich 1 ")
12-Zahn-Innenprofilsteckschlüssel.
Jedoch ist das Drehmoment, das zum Lösen eines angezogenen Befestigungselements
benötigt
wird, um ein Vielfaches größer als
das Drehmoment, das zum Anziehen eines Befestigungselementes benötigt wird.
Dies liegt daran, dass Metalloberflächen, die über einen längeren Zeitraum miteinander
in Kontakt stehen, dazu tendieren, fest zu sitzen und einem Trennen
zu widerstehen. Eine andere Ursache, die dazu führt, dass das Befestigungselement
einem Trennen widersteht, ist die Zersetzung des Schmiermittels,
das während
des Anziehens vorhanden gewesen sein kann. Zudem verursacht ein
Anziehen eines Befestigungselementes bis in die Nähe seiner
spezifischen Festigkeit eine dauerhafte Verformung. Diese dauerhafte
Verformung führt
dazu, dass die Steigung des Schraubengewindes auf dem Befestigungselement
nicht mehr exakt zu der Steigung der Mutter oder des Gewindelochs
passt. Aufgrund dieser Fehlanpassung wird ein zusätzliches
Drehmoment benötigt,
um die Gewindeelemente dazu zu zwingen, sich ausreichend anzupassen,
um ein Drehen des Befestigungselements zu ermöglichen. Außerdem sind Befestigungselementköpfe typischerweise
geschmiedet. Hochfeste Befestigungselemente sind typischerweise
aus einem Material hergestellt, das schwierig zu schmieden ist.
Dieses Material neigt dazu, die äußeren Ecken
des Befestigungselements oder die inneren Ecken der Schraubenschlüssel nicht
auszufüllen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird ein Schraubenschlüsselsystem für hohe Drehmomente
gemäß Anspruch
1 bereitgestellt. Das Schraubenschlüsselsystem umfasst einen Schraubenschlüssel, der
die Fähigkeit
hat, ein Drehmoment asymmetrisch zu übertragen, und ein Befestigungselement,
in das der asymmetrische Schraubenschlüssel eingreifen kann, so dass
das Befestigungselement in einen gelösten oder in einen angezogenen
Zustand axial gedreht werden kann. Der Schraubenschlüssel kann
nach Art eines Steckschlüssels,
eines Maulschlüssels,
eines Ringschlüssels
oder eines Inbusschlüssels
ausgebildet sein. Der Schraubenschlüssel umfasst eine Vielzahl
von Vorsprüngen
und eine Vielzahl von Vertiefungen, die um eine zentrale Achse herum
angeordnet sind. Die Vorsprünge
und Vertiefungen bilden eine Sägezahnform.
Jeder Zahn oder Vorsprung ist aus einer ersten Schrauboberfläche zum
Lösen eines
Befestigungselements und einer zweiten Schrauboberfläche zum
Anziehen eines Befestigungselements gebildet. Die Schrauboberfläche, die die
lösende
Belastung aufnimmt, weist bezüglich
eines radialen Vektors, der sich ausgehend von der zentralen Achse
des Schraubenschlüssels
erstreckt, einen viel kleineren Winkel auf als die Schrauboberfläche, die
die anziehende Belastung aufnimmt. Dies führt dazu, dass der lösende Drehmomentvektor einen
viel größeren Hebelarm
aufweist. Des Weiteren sind die Anschlussmaße weniger anfällig für Größenvariationen
des Befestigungselements und des Schraubenschlüssels, da eine bessere Belastungsverteilung
erreicht werden kann, bei der die Löseoberfläche eine größere Belastung trägt als die
Anzugsoberfläche,
auch wenn die Anzugsoberfläche viel
größer ist.
Diese Belastungsübertragung
wächst proportional
mit der Anzahl von Vorsprüngen
oder Zähnen.
Daher kann die Anzahl von Zähnen
in Abhängigkeit
von der Anwendung oder den jeweiligen Drehmomentanforderungen variieren.
Außerdem wird
es durch die Verwendung mehrerer Zähne ermöglicht, einen kleineren Kopfdurchmesser
für eine gegebene
Befestigungselementgröße zu verwenden, da
der Unterschied zwischen dem großen Durchmesser und dem kleinen
Durchmesser kleiner ist.
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Das
Befestigungselement kann leichter geschmiedet werden, da die äußere Verbindungsoberfläche der
Vorsprünge
eine kleinere Querschnittsfläche
aufweist als die innere Verbindungsoberfläche der Vertiefungen. Dies
führt dazu,
dass das Metall während
des Schmiedens in die Ecken gedrückt
wird. Dass die Löseoberfläche stärker geneigt
ist als die Anzugsoberfläche,
kann des Weiteren dazu führen, dass
das Metall in Richtung der Anzugsoberfläche bewegt wird, wobei die
rechte Ecke der äußeren Verbindungsoberfläche des
Befestigungselements und die linke Ecke der äußeren Verbindungsoberfläche des
Schraubenschlüssels
ausgefüllt
werden. Diese sind auf den Abschnitten des Schraubenschlüssels angeordnet,
die die lösende
Belastung tragen, welche die größere Belastung
ist. Daher ist es erwünscht,
dass die Ecke nur einen kleinen Radius aufweist, um die belastungstragende
Oberfläche
so groß wie
möglich
zu machen.
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Ein
Beispiel für
die zu dem Schraubenschlüssel
passende Befestigungselementsart kann ein typischer Sechskantkopf
sein, der eine Querflächenabmessung
aufweist, die ungefähr
gleich dem 1.5-fachen des Bolzendurchmessers ist. Für den gleichen
Bolzendurchmesser kann eine 12-Zahn-Befestigungselementversion mit
einer Querfläche
bereitgestellt werden, die genauso groß ist wie der Durchmesser.
Standard 12-Zahn-Befestigungselemente können in Abhängigkeit von ihrem genauen Aufbau,
einschließlich
ihrer Kopfhöhe
und Materialhärte,
eine Schraubfähigkeit
aufweisen, die nicht ausreichend ist, um die Eigenschaften des Befestigungselements
vollständig
auszunutzen. Das Verwenden asymmetrischer Oberflächen erhöht das Drehmoment, wobei die
kleinen 12-Zahn-Köpfe
weiterhin beibehalten werden. Außerdem können 15-Zahn-Variationen die
Drehmomentanforderungen erhöhen,
wobei zugleich kleinere Köpfe
verwendet werden können.
Die Anzugsoberflächen
können
gerade sein, eine Krümmung
aufweisen oder schräg sein.
Insbesondere kann es für
die Anzugsoberfläche vorteilhaft
sein, eine Krümmung
oder eine Schrägstellung
aufzuweisen, um eine Kontrolle zu unterstützen und das Kontaktmuster
trotz Variationen in den Abmessungen des Befestigungselements und
des Schraubenschlüssels
zu verbessern.
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Das
Befestigungselement umfasst auch eine Vielzahl von Vorsprüngen und
eine Vielzahl von Vertiefungen. Die Vorsprünge des Schraubenschlüssels greifen
in die Vertiefungen des Befestigungselements, und die Vorsprünge des
Befestigungselements greifen in die Vertiefungen des Schraubenschlüssels. Diese
Anordnung ist vorteilhaft, da sie die Verwendung nicht zu diesem
System gehörender, gewöhnlicher
Schraubenschlüsselarten
und Befestigungselementarten, die aufgrund eines Defekts von Werkzeugarten,
die eine geringere Festigkeit aufweisen, zu einem Verletzungsrisiko
führen
könnte,
ausschließt.
Das Befestigungselement und der Schraubenschlüssel können ein spezielles Material
und eine spezielle Härte
aufweisen, wie bspw. einen aufgepressten Ring, um ihre Fähigkeit,
ein höheres
Drehmoment zu übertragen
als ein Standardsteckschlüssel,
zu erhöhen.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, ein Schraubenschlüsselsystem bereitzustellen,
das ein Drehmoment überträgt, das
beim Lösen
eines Befestigungselements größer ist
als beim Anziehen eines Befestigungselements.
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Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schraubenschlüsselsystem
für hohe Drehmomente
bereitzustellen, das auf Köpfen
mit größeren und
kleineren Durchmessern verwendet werden kann.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Schraubenschlüsselsystem
bereitzustellen, das bei Befestigungselementen und Schraubenschlüsseln, die
minimale Abmessungen aufweisen, ein höheres Drehmoment überträgt.
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Es
ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Schraubenschlüsselsystem
für hohe
Drehmomente bereitzustellen, das nicht zu Teilen passen kann, die
nicht zu dem System gehören,
die Werkzeuge geringerer Festigkeit aufweisen und die zu einem Verletzungsrisiko
führen
können.
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Es
ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein System bereitzustellen,
bei dem die hochfesten Befestigungselemente leichter zu schmieden
sind als konventionelle hochfeste Befestigungselemente.
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Diese
und andere Aufgaben werden durch die folgende Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform,
die beigefügten
Zeichnungen und die angehängten
Ansprüche
offensichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung, wie sie durch den beigefügten unabhängigen Anspruch definiert ist,
kann in bestimmten Teilen und in einer bestimmten Anordnung von
Teilen verwirklicht sein. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist
im Detail in der Beschreibung erläutert und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt,
die einen Teil derselben bilden und in denen:
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1 eine
Vorderansicht einer bekannten 38.1 mm (gleich 1 1/2") Sechskant-Steckschlüsselart ist,
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2 eine
Vorderansicht einer bekannten 25.4 mm (gleich 1 ") 12-Zahn-Steckschlüsselart ist,
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3 eine
Vorderansicht einer bekannten 25.4 mm (gleich 1 ") 12-Zahn-Innenprofilsteckschlüsselart ist,
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4 eine
vergrößerte Ansicht
eines Schraubenschlüssels
und eines Befestigungselements ist, die als Umrisszeichnung dargestellt
ist,
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5 eine
Vorderansicht der bevorzugten Ausführungsform in Art eines 15-Zahn-Steckschlüssels ist,
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6 eine
Vorderansicht der bevorzugten Ausführungsform in Art eines 15-Zahn-Befestigungselements
ist, das zu dem in 5 gezeigten Steckschlüssel passt,
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7 eine
Vorderansicht der bevorzugten Ausführungsform in Art eines 8-Zahn-Inbusschraubenschlüssels ist
und
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8 eine
Vorderansicht der bevorzugten Ausführungsform in Art eines 8-Zahn-Inbusbefestigungselements
ist, das zu dem in 7 gezeigten Inbusschlüssel passt.
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Detaillierte
Beschreibung einer bevorzugten Ausführunsgform
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Im
Folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei die Darstellungen
allein dazu dienen, die erfindungsgemäße bevorzugte Ausführungsform
darzustellen, und nicht dazu, die Erfindung einzuschränken. 4 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung. 4 zeigt ein System für hohe Drehmomente 10,
das einen asymmetrischen Schraubenschlüssel 20 und ein dazu
passendes asymmetrisches Befestigungselement 30 aufweist
und das in einer Umrisszeichnung dargestellt ist, wobei der Schraubenschlüssel als
Maul- oder Ringschlüssel
ausgebildet sein kann. Standardschraubenschlüssel und Standardbefestigungselemente
haben minimale und maximale Querflächenabmessungen, die durch
Industriestandards festgelegt sind. Diese minimalen und maximalen
Abmessungen erfordern ein maximales und minimales Material. Der
Schraubenschlüssel 20 weist
ein maximales Material 60 und ein benötigtes minimales Material 62 auf.
Das Befestigungselement 30 weist ein maximales Material 64 und
ein minimales Material 60 auf. Der Schraubenschlüssel und
das Befestigungselement müssen
innerhalb der minimalen und maximalen Toleranzen liegen, um in einer
spezifizierten Kopfgröße klassifiziert
zu werden.
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Der
Schraubenschlüssel 20 ist
ein 15-Zahn-Schraubenschlüssel,
der eine Vielzahl von gleichmäßig mit
gegenseitigem Abstand entlang des Umfangs und radial angeordnete
Vorsprünge 32 und eine
Vielzahl von gleichmäßig mit
gegenseitigem Abstand entlang des Umfangs und radial angeordneten Vertiefungen 50 aufweist.
Jeder Vorsprung 32 ist bezüglich einer zentralen Achse
A äquidistant
angeordnet, und jede Vertiefung 50 ist bezüglich der
zentralen Achse A äquidistant
angeordnet. Das Befestigungselement 30 ist ein 15-Zahn-Befestigungselement
und weist auch eine Vielzahl von gleichmäßig mit gegenseitigem Abstand
entlang des Umfangs und radial angeordneten Vorsprüngen 33 und
eine Vielzahl von gleichmäßig mit
gegenseitigem Abstand entlang des Umfangs radial angeordneten Vertiefungen 51 auf,
die im Wesentlichen die gleiche Form haben wie die Vorsprünge und
Vertiefungen des Schraubenschlüssels.
Jeder Vorsprung des Befestigungselements ist bezüglich der zentralen Achse A äquidistant
angeordnet, und jede Vertiefung des Befestigungselements ist bezüglich der
zentralen Achse A äquidistant
angeordnet. Die Vorsprünge
des Schraubenschlüssels
greifen in die Vertiefungen des Befestigungselements, und die Vorsprünge des
Befestigungselements greifen in die Vertiefungen des Schraubenschlüssels. Die
Vorsprünge
sind etwas kleiner als die Vertiefungen, um das Ineinandergreifen
zu ermöglichen.
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Sowohl
die Vorsprünge
des Schraubenschlüssels
als auch die Vorsprünge
des Befestigungselements sind im Wesentlichen identisch. Es braucht
nur ein Vorsprung des Schraubenschlüssels im Detail beschrieben
werden, da alle Vorsprünge des
Schraubenschlüssels
identisch sind. Es ist offensichtlich, dass sich die Vorsprünge des
Schraubenschlüssels
nach innen erstrecken, während
sich die Vorsprünge
des Befestigungselements nach außen erstrecken, so dass die
Oberflächen,
die für
den Schraubenschlüssel
beschrieben werden, diametral entgegengesetzt zu den Oberflächen des
Befestigungselements verlaufen. Der Vorsprung 32 weist eine
innere im Wesentlichen entlang des Umfangs verlaufende Verbindungsoberfläche 34 auf,
die eine Löseschrauboberfläche 36 und
eine Anzugsschrauboberfläche 38 verbindet.
Die Löseschrauboberfläche 36 und
die Anzugsschrauboberfläche 38 liegen an
einer Löseeingreifoberfläche 70 bzw.
an einer Anzugseingreifoberfläche 72 auf
dem Befestigungselement 30 an. Die Löseeingreifoberfläche 70 ist
mit der Anzugseingreifoberfläche 72 durch
eine äußere Eingreifoberfläche 74 des
Befestigungselements verbunden. Die innere Verbindungsoberfläche 34 des Schraubenschlüssels 20 erstreckt
sich äquidistant mit
einem vorgegebenen Radius von einem ersten Punkt 39 an
der Löseschrauboberfläche 36 bis
zu einem zweiten Punkt 41 an der Anzugsschrauboberfläche 38.
Eine gestrichelte Linie B-B erstreckt sich entlang des Umfangs durch
ungefähr
die Mitte der Verbindungsoberflächen
mit den maximalen und minimalen Materialanforderungen. Die Enden
der inneren Verbindungsoberfläche 34 laufen
mit den Schrauboberflächen 36 und 38 zusammen
und sind mit diesen Schrauboberflächen 36 und 38 durch
ein Bogenpaar 40, 42 verbunden. Die Löseschrauboberfläche 36 bildet
einen Winkel von 15° bezüglich des Radius
R. Die Anzugsschrauboberfläche 38 bildet
einen Winkel von 60° bezüglich des
Radius des R'..
Als Resultat ist der Drehmomentvektor der Löseoberfläche viel größer als der Drehmomentvektor
der Anzugsoberfläche,
auch wenn die Länge
der Löseoberfläche viel
größer ist.
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Die
Vertiefungen sind für
den Schraubenschlüssel
und für
das Befestigungselement im Wesentlichen identisch. Nur eine Vertiefung
des Schraubenschlüssels
wird im Detail beschrieben. Es ist offensichtlich, dass sich die
Vertiefungen 50 des Schraubenschlüssels nach außen erstrecken,
während
sich die Vertiefungen 51 des Befestigungselements nach
innen erstrecken, so dass die Oberflächen, die für den Schraubenschlüssel beschrieben werden,
relativ zu dem Befestigungselement diametral entgegengesetzt verlaufen.
Die Vertiefung 50 weist eine äußere entlang des Umfangs verlaufende Verbindungsoberfläche 52 auf,
die die Anzugsschrauboberfläche 38,
die Teil eines Vorsprunges 32 ist, mit einer zweiten Löseschrauboberfläche 36 eines
angrenzenden Vorsprungs verbindet. Die äußere entlang des Umfangs verlaufende
Verbindungsoberfläche 52 erstreckt
sich äquidistant
entlang eines vorgegebenen Umfangs von einem ersten Punkt 55,
an dem sie die Anzugsschrauboberfläche 38 schneidet, bis
zu einem zweiten Punkt 57, an dem sie mit einer zweiten
Löseschrauboberfläche 36 verbunden
ist. Die Enden der äußeren radialen
Verbindungsoberfläche 52 laufen
mit den Schrauboberflächen 38 und 36 zusammen
und sind mit den Schrauboberflächen 38 und 36 durch
ein Bogenpaar 56, 58 verbunden. Die Löseschrauboberfläche 36 bildet
einen Winkel von 15° bezüglich des
Radius R". Die Anzugsschrauboberfläche 38 bildet
einen Winkel von 60° relativ
zu dem Radius R',
wie oben erläutert.
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In 4 bilden
der Vorsprung 32 und die angrenzende Vertiefung 50 einen
vollständigen
Abschnitt zum Eingreifen in einen Zahn eines Befestigungselements.
Diese Abschnitte sind radial wiederholt angeordnet, und die Anzahl
dieser Abschnitte ist gleich der Anzahl an Zähnen des dazu passenden Befestigungselements,
die eine sägezahnartige Form
bilden. In dieser Ausführungsform
sind 15 Zähne
vorhanden, aber die Erfindung könnte
auch 18, 12 oder eine andere Anzahl an Zähnen in
Abhängigkeit von
der Anwendung, der Kopfgröße und der
Drehmomentanforderungen aufweisen. Es ist offensichtlich, dass die
Erfindung nicht auf eine Löseoberfläche begrenzt
ist, die um einen Winkel von 15° von
einem Radius weggeneigt ist, der sich ausgehend von der zentralen
Achse des Schraubenschlüssels
oder des Befestigungselements erstreckt, und dass die Erfindung
nicht auf eine Anzugsoberfläche
begrenzt ist, die um einen Winkel von 60° weg von einem Radius geneigt
ist, der sich ausgehend von der zentralen Achse des Schraubenschlüssels oder
des Befestigungselements erstreckt. Es ist offensichtlich, dass entsprechend
der gewünschten
Kopfgröße, der
gewünschten
Anzahl an Zähnen
und der gewünschten Drehmomentanforderungen unterschiedliche
Winkel gewählt
werden können.
In allen Fällen
wird für
die Löseoberfläche ein
kleinerer Winkel benötigt
als für die
Anzugsoberfläche.
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Zum
Beispiel zeigt 5 einen steckschlüsselartigen
Schraubenschlüssel 100 mit
15 Zähnen, und 6 zeigt
einen dazu passenden Befestigungselementkopf 110. Jetzt
wird auf den steckschlüsselartigen
Schraubenschlüssel 100,
bei dem ähnliche
Bezugszeichen ähnliche
Teile bezeichnen, Bezug genommen. Der Steckschlüsselkopf 100 hat, wie
oben beschrieben, eine Vielzahl von Vorsprüngen 32 und Vertiefungen 50,
die jeweils eine Anzugsschrauboberfläche 36 und eine Löseschrauboberfläche 38 aufweisen.
Die Anzugsschrauboberflächen 36 sind
um einen Winkel von 60° von
einem Radius weggeneigt, der sich ausgehend von einer zentralen Achse
erstreckt, ähnlich
wie in der oben beschriebenen Ausführungsform. Die Löseoberflächen 38 schließen jedoch
einen Winkel von 22.25° mit
einem Radius ein, der sich ausgehend von der zentralen Achse erstreckt.
Der steilere Winkel erhöht
im Vergleich zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Fähigkeit
dieser Ausführungsform
ein Drehmoment in die Löserichtung
zu übertragen.
Jeder Vorsprung 32 weist einen Winkelabstand von 24° zu jedem
angrenzenden Vorsprung auf. In dieser speziellen Ausführungsform
erstreckt sich die innere Verbindungsoberfläche 34 entlang des
Umfangs von dem Punkt 39 zu dem Punkt 41 über einen
Winkel von 5.2°.
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Jetzt
wird auf das Befestigungselement 110, bei dem ähnliche
Bezugszeichen ähnliche
Teile bezeichnen, Bezug genommen. Das Steckbefestigungselement 110 hat,
wie oben beschrieben, eine Vielzahl von Vorsprüngen 33 und Vertiefungen 51, die
Anzugseingreifoberflächen 70 und
Löseeingreifoberflächen 72 aufweisen.
Die Anzugseingreifoberflächen 70 sind
um einen Winkel von 60° von
einem Radius, der sich ausgehend von einer zentralen Achse erstreckt,
weggeneigt, und die Löseoberflächen 72 schließen mit
einem Radius, der sich ausgehend von der zentralen Achse erstreckt,
einen Winkel von 22.25° ein,
wie beim dazu passenden Schraubenschlüssel 100 beschrieben.
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Es
ist offensichtlich, dass die Anzahl an Zähnen des Schraubenschlüssels und
die Anzahl an Zähnen
auf dem Befestigungselement in Abhängigkeit von der Form, der
Größe, der
Härte des
Befestigungselements und der zu erleichternden Anwendung variieren
können.
Kleinere Köpfe
können
verwendet werden, wenn die Anzahl an Zähnen wächst, da mehr Zähne einen
kleineren Kopfdurchmesser erlauben. Kleinere Zähne erfordern jedoch eine präzisere Herstellung.
Ein Erhöhen
der Anzahl an Zähnen kann
das Drehmoment erhöhen,
da die Kraftübertragung
mit der Anzahl an Zähnen
wächst.
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Es
ist offensichtlich, dass das oben beschriebene System eine bevorzugte
Ausführungsform
ist, um die Drehmomentübertragungsfähigkeit
zu erhöhen.
Obwohl das Bereitstellen eines Schraubenschlüssels und eines Befestigungselements
mit einer größeren Drehmomentübertragungsfähigkeit
in der Löserichtung
als in der Anzugsrichtung fast zwangsläufig eine asymmetrische Form
erfordert, muss das Bereitstellen eines Schraubenschlüssels und
eines Befestigungselements mit der Fähigkeit, ein höheres Drehmoment
zu übertragen,
nicht zur einer asymmetrischen Form führen. Eine Standardkonstruktion
eines 12-Zahn-Befestigungselements oder eines Befestigungselements,
das mehr Zähne
aufweist, kann in Abhängigkeit
von den Details seiner Konstruktion, einschließlich der Kopfgröße und der
Materialhärte, eine
nicht ausreichende Schraubfähigkeit
aufweisen, um die Eigenschaften des Befestigungselements vollständig auszunutzen.
Die Verwendung einer größeren Querflächenabmessung
auf einem 12-Zahn-Befestigungselement würde jedoch die Drehmomentübertragungsfähigkeit
erhöhen
und die Gesamtschraubfähigkeit
des Systems verbessern, wobei es möglich wird, die Eigenschaften
des Befestigungselements vollständig
auszunutzen. Wenn bspw. das 12-Zahn-Befestigungselement mit einer Querfläche ausgebildet
ist, die gleich dem 1.3- oder 1.5-fachen des Bolzendurchmessers
ist, werden seine die Schraubfähigkeit
betreffenden Probleme gelöst
und Konstruktionen, die ursprünglich
mit Befestigungselementen ausgebildet waren, die einen Sechskantkopf
aufwiesen, können
verbessert und Standardschraubenschlüssel können verwendet werden. Die
vorliegende Erfindung stellt einen Weg dar, dieses Problem zu umgehen,
wobei zugleich die kleineren Befestigungselementköpfe beibehalten werden
können.
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Es
sollte bemerkt werden, dass dieses Schraubenschlüsselsystem für hohe Drehmomente auf
innere Schraubenschlüsselsysteme
angewendet werden kann, wie bspw. die Schraubenschlüsselsysteme,
die in hohle Kopfkappenschrauben greifen, wie bspw. Inbusschlüssel. Dies
kann möglich
werden, indem der Schraubenschlüssel
und das Befestigungselement vertauscht werden, so dass das Schraubenschlüsselelement
in dem hohlen Kopf des Befestigungselements angeordnet ist. In dieser
Konfiguration ist die Anzahl an Zähnen auf dem Befestigungselement
und auf dem Schraubenschlüssel
bevorzugt kleiner, um die Herstellung zu erleichtern, da die Schrauboberflächen eher
zum Zentrum des Befestigungselements hin gerichtet sind als nach
außen
und da es bei dieser Konstruktion nicht notwendig ist, eine Mutter
zu berücksichtigen.
Eine Mutter kann nicht für
eine innere Schraubkonfiguration hergestellt werden, wohingegen
eine Mutter bei der Konstruktion einer äußeren Schraubkonfiguration
berücksichtigt
und Platz für
das Gewindeloch in der Mutter gelassen werden muss. Bei der inneren
Schraubkonfiguration können
größere Zähne verwendet
werden, die nicht durch den Innenraum begrenzt sind.
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7 zeigt
einen Inbusschraubenschlüssel 120,
der zum Eingreifen in eine hohle Kopfkappenschraube 140,
die in 8 gezeigt ist, verwendet wird. Der Innenschraubschlüssel 120 und
die dazu passende hohle Kopfkappenschraube 140 weisen jeweils
8 Zähne
auf. Der Inbusschraubenschlüssel 120 hat
eine Vielzahl von nach außen
gerichteten Vorsprüngen 122 und
nach innen gerichteten Vertiefungen 124, wobei jede eine
Anzugsschrauboberfläche 126 und
eine Löseschrauboberfläche 128 aufweist. Die
Anzugsschrauboberflächen 126 sind
um einen Winkel von 60° von
einem Radius weggeneigt, der sich ausgehend von einer zentralen
Achse erstreckt, und die Löseschrauboberflächen 128 schließen mit einem
Radius, der sich ausgehend von der zentralen Achse erstreckt, einen
Winkel von 22.25° ein, ähnlich wie
in der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Jeder
Vorsprung 122 weist einen Winkelabstand von 25° zu jedem
angrenzenden Vorsprung auf. In dieser speziellen Ausführungsform
erstreckt sich die innere Verbindungsoberfläche 130 entlang des
Umfangs von einem Punkt 132 zu einem Punkt 134 über einen Winkel
von 10.8°.
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Die
in der 8 gezeigte passende hohle Kopfkappe 140 hat,
wie oben beschrieben, eine Vielzahl von nach innen gerichteten Vorsprüngen 142 und
nach außen
gerichteten Vertiefungen 144, die Anzugseingreifoberflächen 146 und
Löseeingreifoberflächen 148 aufweisen.
Die Anzugseingreifoberflächen 146 sind
um einen Winkel von 60° von
einem Radius weggeneigt, der sich ausgehend von einer zentralen
Achse erstreckt, und die Löseeingreifoberflächen 148 schließen mit
einem Radius, der sich ausgehend von der zentralen Achse erstreckt,
einen Winkel von 22.25" ein,
wie beim dazu passenden Schraubenschlüssel 120 beschrieben.
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Die
vorhergehenden Beschreibungen sind spezielle Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Es ist offensichtlich, dass diese Ausführungsformen
nur zu Illustrationszwecken beschrieben worden sind und dass ein
Fachmann eine Vielzahl von Änderungen
und Modifikationen durchführen
kann, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Die Intention
ist, dass alle derartigen Modifikationen und Veränderungen insoweit umfasst
sind, wie sie in dem Schutzbereich der Erfindung, wie sie beansprucht
ist, liegen.