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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Schraubendreherwerkzeug nach Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Derartiges Schraubendreherwerkzeug
ist bekannt. Es findet Anwendung bei sogenannten Kreuzschlitzschrauben.
Derartige Kreuzschlitzschrauben werden einerseits als Pozidriv-
und andererseits als Philips-Schrauben bezeichnet. Entsprechende
Bezeichnungen gibt es auch für
die Schraubendreherwerkzeuge.
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Obwohl dies keinerlei Beschränkung der
Erfindung auf Biteinsätze
bedeutet, finden heutzutage derartige Schraubendreherwerkzeuge vorwiegend als
Biteinsätze
Verwendung im Bereich der elektrisch angetriebenen Schraubwerkzeuge
(Akkuschrauber, Bohrmaschinen). Insoweit entsteht oftmals das Problem,
für die
unterschiedlichen Schraubentypen auch einen passenden Biteinsatz
zur Verfügung
zu haben.
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Insbesondere wenn wechselweise Pozidriv- und
Philips-Schrauben
Verwendung finden, muß der zugehörige Biteinsatz
stets mitgewechselt werden, um die erforderlichen Drehmomente in
die Schrauben einleiten zu können.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, das bekannte Schraubendreherwerkzeug so weiterzubilden,
daß es
gleichermaßen
sowohl für
Pozidriv- als auch für
Philips-Schrauben
verwendbar ist und in beiden Fällen
stets ausreichend hohe Drehmomente in die Schrauben einleiten kann
ohne daß Beschädigungen
der Mitnehmerflügel
bzw. der Gegenkonturen im kreuzförmigen
Schraubenschlitz zu befürchten
sind.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen
des Hauptanspruchs.
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Basis für die Erfindung ist – bei Betrachtung auf
die Spitze des Schraubendreherwerkzeugs – eine unsymmetrische Kontur
an zumindest einem der vier Mitnehmerflügel, die kreuzförmig aufeinander stehen.
Dabei wird von Kreuzmittellinien ausgegangen, die senkrecht zueinander
stehen und sich im Zentrum der Drehachse des Schraubendreherwerkzeugs
treffen. Ausgehend von diesen Kreuzmittellinien nimmt die Breite
auf einer Flügelseite
des Mitnehmerflügels
mit zunehmendem Abstand vom Flügelfuß stärker zu
als auf der anderen Flügelseite
desselben Mitnehmerflügels.
Diese Bedingung gilt insbesondere dort, wo diese Seite des Mitnehmerflügels mit
dem zugehörigen
Schraubenschlitz im Bereich des Schraubenkopfs in Berührung kommt.
Da mit zunehmender Einführtiefe
des kegelstumpfförmigen Spitzenbereichs
des Schraubendreherwerkzeugs in den kreuzförmigen Schraubenschlitz in
zunehmendem Maße
auch die Breitenzunahme des Flügels zum
Tragen kommt, wird auf diese Weise sowohl bei Pozidriv-förmigen Schraubenschlitzen
als auch bei Philips-förmigen
Schraubenschlitzen ein im wesentlichen spielfreier Sitz erzielt.
Der spielfreie Sitz wird insbesondere dort erzielt, wo aufgrund
der Eingriffsver hältnisse
zwischen Mitnehmerflügel
und Schraubenschlitz das größte Drehmoment
eingeleitet werden kann.
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Dies ist naturgemäß dort der Fall, wo die Eingriffszonen
zwischen Mitnehmerflügel
und Schraubenschlitz den größtmöglichen
Abstand von der Drehachse besitzen, also im Bereich der Eintrittsöffnung des
Schraubenschlitzes auf der Kopfoberseite. Verläuft zudem die gegenüberliegende
Flügelseite
im wesentlichen parallel zur Kreuzmittellinie, wird eine flächige Anlage
zwischen dieser Flügelseite
und der zugehörigen
Gegenkontur des Schraubenschlitzes erzielt. Unter Berücksichtigung
der entsprechenden Drehrichtung ergeben sich zwischen diesen beiden Kontaktflächen folglich
geringe Flächenpressungen und
somit eine große
Haltbarkeit des Schraubendreherwerkzeugs. Der mit zunehmender Einstecktiefe auch
zunehmend stramme Sitz der Schraubendreherspitze im Kreuzschlitz
der Schraube vermeidet unnötige
Relativbewegungen zwischen diesen beiden Kontaktflächen und
erhöht
auf diese Weise die Haltbarkeit.
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In Folge der unsymmetrischen Ausbildung der
Mitnehmerflügel
erfolgt auf der sich stärker
verbreiternden Flügelseite
im wesentlichen eine linienförmige
Berührung
zwischen den zugeordneten Kontaktflächen des Mitnehmerflügels und
des Schraubenschlitzes, so daß dort
eine hohe Flächenpressung
vorliegt, die auch einen gewissen Eingrabeffekt im Bereich der Kontaktzone
fördert.
Die dadurch bedingte Spielfreiheit des Sitzes zwischen Schraubendreherspitze
und Kreuzschlitz gibt bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Schraubendreherwerkzeugs
ein angenehmes und wackelfreies Handhabungsgefühl.
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Die Erfindung kann Anwendung finden
bei spanend gefertigten, umgeformten oder gesinterten Werkzeugen.
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Die Breitenzunahme des Flügels kann
mit zunehmendem Abstand von der Längsmittellinie progressiv,
degressiv oder linear sein.
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Für
den Fall spanend gefertigter Bits hat sich eine lineare Breitenzunahme
mit zunehmendem Abstand von der Längsmittellinie als einfach
zu fertigen erwiesen.
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Hierzu wird vorgeschlagen, einen
Pozidriv-Rohling mit einer Schneidplatte zu bearbeiten, die dem
Philips-Standard entspricht und unter Verwendung des Philips-Verfahrens,
wobei die Philips-Platte entsprechend den Merkmalen des Hauptanspruchs zu
modifizieren ist. Dies gilt auch in dem Fall, daß an dem Pozidriv-Rohling die
Spitze abgeflacht oder abgetrennt wurde.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein,
während des
Zerspanungsvorgangs die Drehachse, um welche sich die Zerspanungsplatte
dreht, parallel zur Längsachse
des Schraubendreherwerkzeugs zur Spitze hin zu verfahren. Diese
Maßnahme
dient dem Zweck, die Breite des Mitnehmerflügels, also den Abstand zwischen
den beiden Flügelseiten
eines Mitnehmerflügels
in jeder Sekantialebene des kegelstumpfförmigen Bereichs der Spitze
mit zunehmender Annäherung
an die Spitze konstant zu halten.
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Sofern man zusätzlich den Winkel an der Spitze
des Schraubendreherwerkzeugs deutlich weniger als die üblichen
19° ausbildet,
zum Beispiel in der Größenordnung
von etwa 5 bis 10°,
läßt sich
der kegelstumpfförmige
Bereich des Schraubendreherwerkzeugs sehr tief in den Kreuzschlitz
einstecken, ohne daß die
Gefahr besteht, bei den unterschiedlich geformten Kreuzschlitzen
nach Pozidriv oder Philips auf dem Boden aufzustoßen. Die
damit erzielbare große
Einstecktiefe begünstigt
einen weit in Richtung zum Schraubenkopfende liegenden Kontaktbereich zwischen
den Mitnehmerflügeln
und den Gegenkonturen des Kreuzschlitzes und damit hohe eingeleitete Drehmomente
in die Kreuzschlitzschraube.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung
kann eine durchweg konkav ausgebildete Zone zwischen zwei benachbarten
Mitneh merflügeln
sein. Der Grund zwischen den Mitnehmerflügeln weist dann nicht die üblichen
Zwischenrippen des Pozidriv-Bits auf,
so daß die
Einstecktiefe der Schraubendreherspitze in den Kreuzschlitz auch
dann unbehindert bleibt, wenn die Schraubendreherspitze in eine
Philips-Schraube eingeführt
wird.
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Hier ist ein wesentlicher Vorteil
der Erfindung in der Kombination einer auf etwa 6° abgestumpften Spitze
mit einem durchweg konkav gestalteten Flügelgrund jeweils zweier benachbarter
Mitnehmerflügel
zu sehen, da die so ermöglichte
große
Einstecktiefe unabhängig
von der jeweiligen Schlitzkontur (Pozidriv oder Philips) ist.
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Bei Verwendung einer handelsüblichen Schneidplatte
mit Philips-Kontur wird der Fußbereich polygonal
konkav und besteht aus einem zweizügigen Polygon, von denen der
erste Zug zur Kreuzmittellinie in der Größenordnung von 22,5° geneigt
ist und der zweite Zug in der Größenordnung
von etwa 45°.
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Bezüglich der Passung des erfindungsgemäßen Schraubendreherwerkzeugs
bei Pozidriv-Schrauben entsteht durch diesen Materialabtrag ein
Freigang zwischen Schraubendreherspitze und Kreuzschlitz, der die
günstige
Einstecktiefe begünstigt
und auf diese Weise ein verschleißfreies Arbeiten mit dem Werkzeug
ermöglicht.
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Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung in Ansicht von vorn;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung in Längsan sicht;
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3 eine
Detailansicht des Ausführungsbeispiels
gemäß 1;
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4 das
Ausführungsbeispiel
gemäß 2 um 45° gedreht;
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5 das
Ausführungsbeispiel
gemäß 1 um 45° gedreht;
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6 ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung in Form eines Biteinsatzes; und
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6a Ausführung gemäß 6 in Ansicht von vorn.
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Sofern im folgenden nicht anderes
gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.
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Die Figuren zeigen ein Schraubendreherwerkzeug 1.
Dieses Schraubendreherwerkzeug ist vorgesehen für Schraubenköpfe mit
kreuzförmigem Schraubenschlitz
und weist hierzu vier kreuzförmig abstehende
Mitnehmerflügel 6 auf.
Die Mitnehmerflügel 6 erstrecken
sich ausgehend von der Spitze 2 längs zur Axialrichtung 7 des
Schraubendreherwerkzeugs 1. Kurz hinter der Spitze wird
das Schraubendreherwerkzeug von einer kegelstumpfförmigen Einhüllenden
umschrieben. Der kegelstumpfförmige
Bereich ist mit 3 indiziert. Am Ende des kegelstumpfförmigen Bereichs,
also dort wo der Kegelstumpf seinen größten Durchmesser hat, geht
die Spitze des Schraubendreherwerkzeugs in den Antriebsschaft 4 über. In
den gezeigten Ausführungsbeispielen
weist der Antriebsschaft 4 an seinem von der Spitze 2 abgewandten
Ende einen Sechskantschaft 5 auf. Derartige Schraubendreherwerkzeuge
dienen hier als Biteinsätze.
Es soll jedoch ausdrücklich
gesagt sein, daß dies
keine Beschränkung
der Erfindung auf Biteinsätze
bedeuten soll, sondern daß jede
Art von Schraubendreherwerkzeug für Kreuzschlitzschrauben von
der Erfindung erfaßt
werden soll.
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Wesentlich ist nun, daß in axialer
Richtung auf die Spitze betrachtet (siehe 1,3,5,6a) an zumindest einem der Mitnehmerflügel 6 von
den Kreuzmittellinien 8a,8b aus gemessen, die
Breite 9 des Flügels
mit zunehmendem Abstand vom Flügelfuß 12 auf
einer Flügelseite
größer ist,
als auf der anderen Flügelseite.
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Auf diese Weise entstehen bezüglich der Kreuzmittellinien 8a,8b – hier an
jedem Mitnehmerflügel 6 – eine schmalere
Flügelhälfte 10 und
eine breitere Flügelhälfte 11,
die ausgehend vom Flügelfuß sich bis
zum Flügelrand 13 erstreckt.
Die unterschiedlich konturierten Flügelhälften 10,11 besitzen folglich
unsymmetrische Flanken, die von den Flügelseiten ihrerseits gebildet
werden.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen
sind alle Mitnehmerflügel
in gleicher Weise unsymmetrisch ausgebildet, wobei diejenige Flügelseite,
deren Flächennormale 23 – in axialer
Richtung 7 auf die Spitze 2 betrachtet – in Uhrzeigerrichtung 24 weist, die
sich verbreiternde Flügelhälfte 11 ist.
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Ohne Beschränkung der Erfindung kann auch
die gegenüberliegende
Flügelhälfte mit
zunehmendem Abstand vom Flügelfuß 12 in
ihrer Breite stärker
zunehmen als die gegenüberliegende
Flügelhälfte.
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Die hier gezeigten Ausführungsbeispiele weisen
jedoch den Vorteil auf, daß in
der Einschraubrichtung üblicher
Schrauben mit Rechtsgewinde an den Kontaktflanken des Kreuzschlitzes
im Schraubenkopf stets eine Flanke des Mitnehmerflügels anliegt,
die praktisch parallel zur Kreuzmittellinie 8a,8b verläuft und
auf diese Weise über
die Einstecktiefe einen großflächigen Kontakt
an den Gegenflächen
des Schraubenschlitzes besitzt.
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Ein Sonderfall der Erfindung ist
in den Figuren gezeigt. Es verläuft
nämlich
hier die andere Flügelseite,
also diejenige mit der schmaleren Flügelhälfte 10, parallel
zur jewei ligen Kreuzmittellinie 8a,8b zwischen
dem Flügelfuß 12 und
dem Flügelrand 13.
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Vorschlagsweise schließt die sich
verbreiternde Flügelhälfte 11 zu
ihrer jeweiligen Kreuzmittelebene 8a,8b einen
Winkel von etwa 3 bis 4° im
Uhrzeigersinn ein.
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Mit der hierdurch hervorgerufenen
Asymmetrie wurden zahlreiche Versuche an Schrauben unterschiedlicher
Schlitzgeometrien mit zufriedenstellendem Ergebnis durchgeführt.
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Zusätzlich ist in den 2,4 und 6 zu
sehen, daß der
Spitzenwinkel 14 deutlich weniger als die heute üblichen
19° beträgt.
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Hierzu wird vorgeschlagen, daß der Winkel in
der Größenordnung
von bis zu maximal 10° liegen soll.
Kleinere Winkelabmessungen von 6° sind
der Erfindung durchaus förderlich
und es wurden sogar Versuche erfolgreich durchgeführt, bei
denen der Spitzenbereich praktisch nicht mehr ausgeprägt war um
eine hohe Eindringtiefe des Schraubendreherwerkzeugs im Kreuzschlitz
unterschiedlicher Schlitzgeometrien zu erzielen.
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Weiterhin kann der Übergangsbereich
zwischen der Spitze 2 und dem Kegelstumpf 3 eine
gebrochene Zone aufweisen, um das Schraubendreherwerkzeug noch tiefer
in den Kreuzschlitz der Schraube einführen zu können.
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Ergänzend hierzu zeigen die Figuren,
daß der
Fußbereich 12 zwischen
zwei benachbarten Mitnehmerflügeln 6 rechts
und links der Winkelhalbierenden 16 zwischen den Kreuzmittellinien 8a,8b konkav
ausgestaltet ist.
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In diesem Bereich ist entgegen den
Konturen nach Pozidriv-Norm kein sich in die Tiefe hinein vergrößernder
Mittelsteg vorgesehen, um auf diese Weise eine hohe Eindring tiefe
in die Schlitzgeometrien sowohl von Pozidriv-Schrauben als auch
von Philips-Schrauben zu erzielen.
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Da die Erfindung durchaus unter Verwendung
einer zur spanabhebenden Herstellung üblicher Philips-Bits verwendeten
Schneidplatte realisierbar ist, ist in den gezeigten Beispielen
der Fußbereich 12 zwischen
zwei benachbarten Mitnehmerflügeln 6 rechts
und links der Winkelhalbierenden 16 zwischen den Kreuzmittellinien 8a,8b polygonal
konkav. Die Kontur des Fußbereichs
ist von einem zweizügigen Polygon
beschreibbar, wobei der erste Polygonzug 17 zur Kreuzmittellinie 8a in
der Größenordnung
von etwa 22,5° und
der zweite Polygonzug 18 in der Größenordnung von etwa 45° geneigt
ist.
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Die jeweiligen Winkel 19,20,
die der jeweilige Polygonzug 17,18 zur Kreuzmittellinie 8a bildet,
ergeben mit den jeweils angrenzenden Fußbereichen 12 des
jeweiligen Mitnehmerflügels 16 insgesamt
einen rechten Winkel, wobei die erfindungsgemäße Asymmetrie zwischen den
Flügelhälften 10,11 erst oberhalb
des Flügelfußes in Richtung
zum Flügelrand 13 einsetzt.
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Ferner zeigen die Figuren auch, daß im kegelstumpfförmigen Bereich 3 der
Abstand 21 zwischen den Außenflächen der beiden Flügelhälften 10,11 eines
jeden Mitnehmerflügels 6 in
jeder Sekantialebene 22 zur Spitze 2 hin betrachtet
konstant bleibt; zumindest in der Eingriffszone mit dem Schraubenschlitz.
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Die Breite jedes Mitnehmerflügels ist
daher in jeder Sekantialebene zumindest im vorderen Bereich der
Spitze 2 praktisch konstant, während sie sich zugleich mit
wachsendem Abstand vom Flügelfuß 12 in
Richtung zum Flügelrand 13 unsymmetrisch vergrößert.
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Ergänzend hierzu zeigen insbesondere
die 1,3 und 5,
daß diejenige
Flügelseite,
deren Flächennormale 23 – in axialer
Richtung 7 auf die Spitze 2 betrachtet – in Uhrzeigerrichtung 24 weist,
die sich verbreiternde Hälfte 11 ist.
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Während
die Figuren lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
darstellen können,
beruht der Grundgedanke der Erfindung darauf, die Konturen von Schraubendreherwerkzeugen für Pozidriv-
und Philips-Schrauben so auszugestalten, daß bei einer hinreichend großen Einstecktiefe der
Werkzeugspitze 2 in Kreuzschlitze unterschiedlicher Geometrien
ein im wesentlichen spielfreier Sitz der Mitnehmerflügel 6 im
Schraubenkopf gewährleistet
ist und zugleich eine möglichst
großflächige Anlage
der Kontaktflächen
an den Mitnehmerflügeln 6 zu den
Gegenkontaktflächen
des Schraubenschlitzes erzeugt wird, so daß mancherlei geometrische Abwandlungen
der Konturen der Mitnehmerflügel
möglich
sind, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.
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Darüber hinaus zeichnen sich die
gezeigten Ausführungsbeispiele
vorteilhaft bei der spanabhebenden Fertigung aus, in welcher übliche Rohlinge
in Pozidriv- oder auch Philips-Form
mit einer Schneidplatte für übliche Philips-Konturen
bearbeitet werden, die entsprechend den Angaben des Hauptanspruchs im
Bereich zwischen Flügelfuß und Flügelrand
modifiziert worden ist.
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Dieselben Überlegungen gelten aber auch grundsätzlich für eine Fertigung
derartiger Schraubendreherwerkzeuge im Sinterverfahren oder Umformverfahren,
wobei gegebenenfalls in Folge des entstehenden Hinterschnitts ein
zusätzliches
Kernelement vorgesehen werden muß.
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- 1
- Schraubendreherwerkzeug
- 2
- Spitze
- 3
- Kegelstumpf
- 4
- Antriebsschaft
- 5
- Sechskantschaft
- 6
- Mitnehmerflügel
- 7
- Axialrichtung
- 8a
- Kreuzmittellinie
- 8b
- Kreuzmittellinie
- 9
- Flügelbreite
- 10
- schmalere
Flügelhälfte
- 11
- breitere
Flügelhälfte
- 12
- Flügelfuß
- 13
- Flügelrand
- 14
- Spitzenwinkel
- 15
- gebrochene
Zone
- 16
- Winkelhalbierende
- 17,17',17''
- erster
Polygonzug
- 18,18',18''
- zweiter
Polygonzug
- 19
- erster
Winkel zur Kreuzmittellinie
- 20
- zweiter
Winkel zur Kreuzmittellinie
- 21
- Abstand
zwischen den Außenflächen jedes
Mitneh
-
- merflügels
- 22
- Sekantialebene
- 23
- Flächennormale
- 24
- Uhrzeigerrichtung