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Die Erfindung betrifft eine Anordnung und Ausgestaltung der kraftübertragenden
Flächen am Schraubendreher und Schraubenkopf, wobei der Schraubendreher drei gleichmäßig
um den Umfang verteilte Anlageelemente aufweist, die sich an nach innen vorgewölbten
Anlageflächen in der Ausnehmung des Schraubenkopfes anlegen.
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Die gebräuchlichsten Paarungen sind Sechskant-, Kreuzschlitz- und
Längsschlitzpaarungen, bei denen beide Kupplungsteile die gleichen geometrischen
Formen aufweisen. Für Sonderzwecke werden auch Vielzahn- und Vierkantpaarungen verwendet.
Es ist ferner bekannt, daß, beispielsweise für Türverriegelungen, mit einem dreikantigen
Werkzeug Drehmomente auf Innendreikante von Teilen übertragen werden können. Die
dreikantige Form dient dabei zur Verhinderung mißbräuchlicher Benutzung, nicht aber
zur vorteilhaften Übertragung von Drehmomenten.
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Die bekannten Paarungen mit mehr als drei Anlageelementen haben den
Nachteil, daß sehr enge Fertigungstoleranzen eingehalten werden müssen, wenn die
Drehmomente gleichförmig übertragen werden sollen; mit zunehmender Zahl der zur
Übertragung dienenden Anlageelemente wachsen die Anforderungen an die Paßgenauigkeit
für beide Teile.
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Um an den Anlageelementen eine relativ große Maßtoleranz zu ermöglichen,
ist es bekannt, die aneinanderliegenden Flächen dieser Anlageelemente beider Teile
einer Paarung nicht eben, sondern etwa gleichlaufend gekrümmt verlaufen zu lassen.
So ist z. B. eine Schraube und ein Innenschlüssel bekannt, wobei der Schlüssel achtwellenförmig
ineinander übergehende Mitnehmerrippen aufweist, die sich in ein entsprechendes
Wellenprofil in der Ausnehmung des Schraubenkopfes einlegen. Da bei Radialverschiebung
sich gleichzeitig der Anlagewinkel ändert, erfolgt eine gewisse Anpassung an ein
Toleranzspiel zwischen Schlüssel und Schraubenkopf, jedoch muß auch bei dieser Anordnung
die Kreisteilung der Mitnehmerrippen sehr exakt erfolgen, damit alle Rippen etwa
gleichmäßig tragen.
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Um beim Aufspreizen des Mauls eines Gabelschlüssels eine Kantenpressung
durch das durch die größere Innenbreite bedingte große Spiel und die dadurch auftretende
Schrägstellung des Sechskantkopfes zu vermeiden, ist es bekannt, die Anlageflächen
des Gabelschlüssels an ihrem Vorderende nach innen vorgewölbt auszubilden.
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Um derartige Kantenpressungen bei Ring- bzw. Steckschlüsseln mit I2eckigem
Sternprofil zu vermeiden, ist es bekannt, die Anlageflächen im Ring- bzw. Steckschlüssel
nicht wie üblich eben, sondern gewölbt und axialrippenartig auszubilden. Da derartige
Ring- bzw. Steckschlüssel für Sechskantschrauben bestimmt sind, erfolgt auch dadurch
keine gleich- ; förmige Verteilung des Drehmoments auf alle Anlageelemente.
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Bei einer bekannten Anordnung der zuerst genannten Art sind sowohl
die Flanken am Innenteil als auch die entsprechenden Gegenflächen am Außenteil gekrümmt
ausgebildet. Die Umfangsflächen beider Teile verlaufen aber einander entsprechend
wellenförmig, so daß schon bei geringem Unterschreiten eines vorbestimmten Spiels
die Anlage zwischen den nach außen gekrümmten Außenkanten der Flügel und den hohlgekrümmten
Flächen im Außenteil erfolgt. Dadurch erfolgt die Übertragung in einem sehr flachen
Winkel, so daß die anteilige Radialkraftkomponente außerordentlich hoch ist. Dies
würde bei Anwendung dieses bei Kupplungen bekannten Prinzips an Schraubenköpfen
eine erhebliche Vergrößerung des Durchmessers des Schraubenkopfes zur Aufnahme dieser
zusätzlichen Radialkräfte bei gegebenen Durchmesser der Ausnehmung entsprechend
der genormten Schlüsselgröße erforderlich machen.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Anordnung
und Ausgestaltung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der eine gleichförmige
Verteilung der Last auf alle Anlageelemente erfolgt, das Werkzeug sich in der Ausnehmung
selbst zentriert und bei erhöhter Belastung und damit zunehmender Verformung eine
selbsttätige Anpassung der Übertragungsbedingungen an die erhöhte Kraft eintritt.
Vorzugsweise sollen die Anlageelemente im Schraubenkopf so ausgebildet sein, daß
die Schrauben notfalls auch mit einem normalen Schraubendreher oder einem normalen
InnensechskantschIüssel gedreht werden können.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Ausnehmung
im Schraubenkopf sechs gleichmäßig am Umfang verteilte Anlageflächen aufweist, deren
Wölbung so ausgebildet ist, daß der in jedem Querschnitt des Schraubenkopfes durch
die Scheitelpunkte aller Wölbungen gehende Kreis größer als der einbeschriebene
Kreis im entsprechenden Querschnitt des Schraubendrehers ist und daß in jeder Höhe
in der durch die Außenkanten der Anlageflächen des Schraubendrehers gehenden Kreislinie
die Steigung der Tangente an die Wölbung der Anlagefläche im Schraubenkopf einen
kleineren Winkel gegen den zugeordneten Radialstrahl bildet als die Tangente an
die Anlagefläche des Werkzeugs. Durch die erfindungsgemäße Winkellage der Flächen
der Anlageelemente zentriert sich der Schraubendreher in der Ausnehmung selbsttätig
durch das übertragene Drehmoment und verteilt dieses dabei gleichmäßig auf alle
Anlageelemente. Wenn durch zunehmende Belastung eine zunehmende Verformung der gewölbten
Anlageflächen in der Ausnehmung des Schraubenkopfes eintritt, wandert der Anlagepunkt
zwangläufig in Richtung auf die Basis der Wölbung bzw. die freie Kante der Anlagefläche
am Schraubendreher, so daß der bei der Kraftübertragung wirksame Hebelarm länger
und bei gleichem übertragenen Drehmoment die Pressung am Auflagepunkt damit geringer
wird.
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Vorzugsweise sind die Basispunkte benachbarter Wölbungen durch tangential
an dem durch diese Punkte gehenden Kreis liegende ebene Flächen, mit einer etwa
der Schneidendicke eines normalen Schraubendrehers entsprechenden Breite verbunden.
Durch diese Anordnung wird gegebenenfalls ein Einschrauben oder Lösen der Schraube
durch einen diametral in die Ausnehmung eingesteckten Schneidenschraubendreher möglich.
Durch diese Anordnung von ebenen Verbindungsflächen zwischen den Basen der Wölbungen
können die Anlageelemente am Schraubendreher ebene Flächen sein und die Stoßkanten
zweier benachbarter Flächen mit einer der Breite der ebenen Flächen an der Basis
der Wölbungen entsprechenden Breite angefaßt sein, so daß der Schraubendreher auch
in der Nähe der Außenkante seiner Auflagefläche sehr kräftig ist und damit auch
bei großem Spiel erhebliche Kräfte übertragen werden können.
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Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den Scheitelpunkten gegenüberliegender
Wölbungen der
Ausnehmung im Schraubenkopf etwa das 0,8fache des
Gewinde-Nenndurchmessers. Da der genormte Abstand zweier gegenüberliegender Flächen
eines Innensechskantschlüssels das O,Sfache des Gewinde-Nenndurchmessers der entsprechenden
Schraube beträgt, wird es bei dieser Anordnung möglich, die erfindungsgemäß ausgebildete
Schraube auch mit einem normalen Innensechskantschlüssel notfalls zu drehen.
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Um das Einstecken des Schraubendrehers in die Ausnehmung im Schraubenkopf
zu erleichtern, können in an sich bekannter Weise die gewölbten Flächen der Ausnehmung
im Schraubenkopf und/oder die Einlageflächen des Schraubendrehers nach unten, vorzugsweise
in einem Winkel von 2 bis 10°, schräg aufeinander zu verlaufen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In der Zeichnung zeigt B i 1 d 1 eine Darstellung des sternförmigen
Innensechskants mit einem Dreikantschlüssel, B i 1 d 2 den sternförmigen Innensechskant
und die Benutzung eines normalen schneidenförmigen Schraubendrehers, B i 1 d 3 den
sternförmigen Inensechskant und die Benutzung eines normalen Sechskant-Stiftschraubenschlüssels
und B i 1 d 4 ein Schema der geometrischen Verhältnisse der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Der Schraubenkopf 1 hat eine axiale Vertiefung 2 von sechseckiger
Grundfläche. Anstatt der sechseckigen könnte er auch eine dreieckige oder eine zwölfeckige
Form haben. An den Ecken hat er Tangentialflächen 3. Diese sind nach innen gerichtete,
durch kreisbogenförmige Anlageflächen 4 miteinander verbunden, die nach der
Mitte zu gerichtete Schultern bilden. Die Schultern sind die Widerlager für die
die Schrauben drehenden;Werkzeuge. Versuche haben ergeben, daß die günstigsten Verhältnisse
folgende sind: Die Entfernung der diametral gegenüberliegenden engsten Stellen des
Vielecks soll der Schlüsselweite s und der Abstand der diametral gegenüberliegenden
Ecken etwa dem um 20 % vergrößerten Eckmaß 1,2e, für gleiche Gewindedurchmesser
dl bekannter Art entsprechen. Jeder der sechs bogenförmigen zur Kraftübertragung
dienenden Teile mit dem Radius von vorzugsweise 0,35 dl ist so gestaltet, daß ein
Dreikant-Stiftschlüssel 5 oder im Notfall auch ein Schraubendreher 6 für Längsschlitz
an dem äußeren Teil des Bogens und ein Sechskant-Stiftschlüssel 7 an dem mittleren
Teil des Bogens anliegen.
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Die Tiefe des sternförmigen Innensechskants entspricht vorzugsweise
der einer genormten Innensechskantenschraube für den gleichen Gewindedurchmesser.
Die Flächen des sternförmigen Innensechskants können in axialer Richtung schwach
kegelig sein.
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Wie in B i 1 d 4 dargestellt, sind die Anlageflächen 4 mit
einer Wölbung W ausgeführt, deren Basispunkte B durch eine tangential verlaufende
gerade Fläche mit der Breite b entsprechend der Schneidenbreite eines normalen Schraubenziehers
verbunden sind. Durch die Scheitelpunkte S der Wölbungen verläuft ein Kreis K, Die
geraden Anlageflächen des Schraubendrehers5 sind an ihren Stoßkanten durch Tangentialflächen
mit der Breite b verbunden. Der durch die Außenkanten des Schraubendrehers 5 gehende
Kreis K", hat einen etwas kleineren Radius als die Radialentfernung der tangentialen
Verbindungsflächen der Basispunkte der Wölbungen W.
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Die Anordnung ist gemäß der Erfindung so getroffen, daß der durch
die Scheitelpunkte der Wölbungen W gehende Kreis K, in jedem Fall größer als der
in dem dreieckigen Querschnitt des Schraubendrehers einbeschriebene Kreis K, ist.
Der Radius der Wölbung W ist so gewählt, daß in der durch die Außenkanten der Anlageflächen
des Schraubendrehers 5 gehenden Kreislinie Ku, die Steigung der Tangente T" an die
Wölbung W der zugeordneten Anlagefläche 4 im Schraubenkopf 1 einen
Winkel a gegen den zugeordneten Radialstrahl R kleiner als der Winkel ß der Tangente
T" an die Anlagefläche des Werkzeugs 5 bildet.