DE4325150A1 - Befestigungselement in Form einer Schraube oder Mutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement in Form ei­ ner Schraube mit einem, wenigstens über einen Teil seiner Länge ein Außengewinde aufweisenden Schaft, an den sich unter Bildung einer Ringschulter ein Kopf anschließt.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Befestigungsele­ ment in Form einer Mutter zum Aufschrauben auf einen Gewin­ debolzen, bestehend aus einem Kopf mit zentralem Gewindeloch.

Befestigungselemente dieser Art lassen sich mit einfachen Handwerkzeugen fest- oder losschrauben. Häufig ist der Kopf mit einer polygonalen Kontur ausgestattet, so daß er mit ei­ nem Gabel- oder Steckschlüssel betätigt werden kann. Da solche Befestigungselemente und die zugehörigen Werkzeuge genormt sind, können Unbefugte die Befestigungselemente los­ schrauben, um die damit befestigten Gegenstände, wie bei­ spielsweise die Räder eines Kraftfahrzeuges oder Fahrrades abzunehmen.

Um solche Befestigungselemente mit einem Diebstahlschutz auszustatten, ist schon vorgeschlagen worden, die Köpfe der Befestigungselemente so zu gestalten, daß sie nur mit speziellen Betätigungswerkzeugen gekuppelt werden können. Dabei verbleibt aber der Nachteil, daß die Köpfe die Be­ festigungselemente sogar dann mit einer handelsüblichen Rohrzange abgeschraubt werden können, wenn die Köpfe mit einer kreiszylindrischen Mantelfläche ausgestattet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Befestigungselement in Form einer Schraube oder einer Mutter so auszubilden, daß eine Betätigung nur mittels eines Spezialwerkzeuges möglich ist und der Kopf des Befestigungselementes nicht mehr mit einer Zange erfaßt werden kann, um ein Drehmoment auf das Befestigungselement auszuüben.

Diese Aufgabe wird bei einem Befestigungselement in Form ei­ ner Schraube oder einer Mutter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Kopf eine rotationssymmetrische äußere Mantelfläche aufweist und seine Stirnfläche als eine aus mehreren stift- oder kuppelartigen Erhebungen und/oder sacklochartigen Vertiefungen bestehende Kupplungsfläche ausgebildet ist, welche zum formschlüssigen Eingriff mit einer komplementären Gegenfläche eines Werkzeuges bestimmt ist, daß auf der äußeren Mantelfläche des Kopfes eine Schutz­ hülse drehbar gelagert ist, deren axiale Länge wenigstens gleich etwa der Kopfhöhe ist und die bei eingeschraubter Befestigungsschraube bzw. aufgeschraubter Mutter am Kopf - abgesehen von einem Schiebespiel - unverschiebbar gehaltert ist.

Die Erfindung bringt den Vorteil, daß die Schraube oder die Mutter nur mit einem Spezialwerkzeug betätigt werden kann und daß der Kopf der Schraube bzw. Mutter gegen ein Erfassen mittels einer Rohrzange geschützt ist. Zwar kann die Schutz­ hülse mit einer Rohrzange erfaßt werden, jedoch verhindert diese aufgrund ihrer Drehbarkeit am Kopf der Schraube eine Drehmomentübertragung.

Die erfindungsgemäßen Befestigungselemente können anstelle herkömmlicher genormter Befestigungselemente, also Schrauben oder Muttern eingesetzt werden. Zu jedem Set von Befesti­ gungselementen wird ein passendes Werkzeug mitgeliefert und es versteht sich, daß durch Änderung der Zahl und der Posi­ tion sowie der Form der Kupplungsausbildungen an der Stirn­ fläche des Kopfes eine außerordentlich große Vielfalt von Schlüsselkennungen möglich ist, so daß sich Universalschlüs­ sel nicht nachbauen lassen, die für eine Mehrzahl unterschied­ licher Befestigungselemente passen. Das erfindungsgemäß aus­ gebildete Befestigungselement ist somit mit einem hochwirk­ samen Diebstahlschutz versehen, der auch bei Gewaltanwendung z. B. mit kräftigen Zangen nicht verloren geht.

Die Schutzhülse läßt sich z. B. mittels eines Sprengringes am Kopf gegen axiale Verschiebung sichern. Eine überlegenere Alternative besteht jedoch darin, daß am Kopf angrenzend an dessen Kupplungsfläche ein, von der Mantelfläche nach außen abstehender Umfangsflansch vorgesehen ist, der die Stirn­ fläche der Schutzhülse wenigstens teilweise überlappt oder in eine Hinterschneidung der Schutzhülse eingreift. Umge­ kehrt besteht eine weitere Möglichkeit darin, daß die Schutzhülse einen nach innen vorspringenden Ringflansch auf­ weist, der in eine Hinterschneidung des Kopfes eingreift, welche an dem, von der Kupplungsfläche abgewandten Ende der Mantelfläche des Kopfes ausgebildet ist. Mit beiden Weiterbildungsgestaltungen der Erfindung läßt sich zwar die Schutzhülse in Einschraubrichtung von der Schraube bzw. der Mutter abnehmen, so daß eine einfache Montage der Schutzhülse ohne Werkzeuge möglich ist, ein Abziehen der Schutzhülse jedoch in entgegengesetzter Richtung ausge­ schlossen ist, da der Ringflansch des Kopfes einen Be­ grenzungsanschlag für die Schutzhülse bildet bzw. der an der Schutzhülse vorgesehene Ringflansch an der Ring­ schulter des Kopfes zur Anlage kommt.

Der Ringflansch an der Schutzhülse bzw. am Kopf braucht nicht notwendigerweise um den ganzen Umfang herumzureichen, obwohl diese Ausführung vorgezogen wird, vielmehr genügen mehrere umfangsverteilte Lappen.

Im einfachsten Fall hat die Schutzhülse eine kreiszylindrische Form, so daß die äußere Mantelfläche gleichzeitig als Führungs­ fläche für das Werkzeug benutzt werden kann. Das Werkzeug hat dann eine Steckmuffe, die beim Aufsetzen auf das Befesti­ gungselement die Schutzhülse übergreift.

In einer weiteren Abwandlung hat die Schutzhülse eine sich zum Betätigungsende des Befestigungselementes hin verjüngen­ de konische Mantelfläche. Das Werkzeug ist dann mit einer komplementären topfförmigen Innenfläche ausgestattet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung steht die Schutzhülse über den Kopf des Befestigungselementes vor. In diesem Fall bildet die vorzugsweise kreiszylindrische Innenfläche die Führungsfläche für das Einsetzen des topfartig ausge­ bildeten Werkzeuges.

Im Fall, daß die Befestigungselemente zur Befestigung einer Radfelge an einem Kraftfahrzeug bestimmt sind, ist die Ring­ schulter der Befestigungsschraube vorzugsweise konisch oder teilkugelförmig ausgebildet, um bei einer Mehrlochfelge eine entsprechende Zentrierung zu erreichen. Noch vorteilhafter ist dagegen eine Ausgestaltung, bei der die Ringschulter des Befestigungselementes in einer Radialebene liegt und auf dem Schaft ein separater Zentrierring mit konischer oder teilkugelförmiger Außenfläche gelagert ist, der sich an der Ringfläche abstützt. Der separate Zentrierring läßt sich als Massenartikel kostengünstig herstellen und wird vor der Montage des Befestigungselementes einfach auf den Schaft aufgeschoben. Der Zentrierring dreht beim Festschrauben nicht mit.

Schließlich liegt noch eine Ausgestaltung der Erfindung darin, daß der Gesamtquerschnitt der stiftartigen Vorsprünge bzw. Löcher in der Kupplungsfläche so bestimmt wird, daß bei einem nachgebauten Werkzeug mit weniger ineinander greifender Kupplungselemente als beim Originalwerkzeug die Festigkeit der stiftartigen Kupplungselemente nicht ausreicht, um das nötige Drehmoment zum Lösen der Schraube aufzubringen. Sind z. B. beim Originalwerkzeug acht Kupplungsstifte nötig, die zwischen Werkzeug und dem Kopf des Befestigungselementes wechselseitig ineinander greifen, so würde ein Nachbauwerk­ zeug, bei dem z. B. vier oder fünf solcher Stifte in Paß­ stellung gebracht werden können, nicht ausreichen, um das erforderliche Drehmoment auf das Befestigungselement aus­ zuüben, mit der Folge, daß die Kupplungsstifte abbrechen.

Anhand der Zeichnung, die zwei Ausführungsbeispiele darstellt, wird die Erfindung näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Befestigungselement in Form einer Schraube mit zugehörigem Werkzeug,

Fig. 2 eine Stirnansicht des Befestigungselementes gemäß Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch ein Befestigungselement in Form einer Mutter,

Fig. 4 eine Stirnansicht des Befestigungselementes gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 einen Schnitt durch ein Fahrzeugrad, das mit mehreren Schrauben an der Radaufhängung befestigt ist, wobei die herkömmlichen Sechskantschrauben, wie sie in Fig. 4 in der oberen Hälfte dargestellt sind, durch die erfindungsgemäßen Schrauben ersetzt werden, wie in der unteren Hälfte veranschaulicht ist.

In Fig. 1 ist ein Befestigungselement 10 in Form einer Schraube dargestellt, die einen Schaft 12 und einen verbreiterten Kopf 14 aufweist. Zwischen Schaft 12 und Kopf 14 wird eine Ring­ schulter 16 gebildet, mit der sich das Befestigungselement 10 unmittelbar oder - wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 - über einen Zentrierring 18 mittelbar an einem anzuschrauben­ den Gegenstand abstützt. Mindestens der untere Teil des Schaf­ tes 12 trägt ein Außengewinde. Der Kopf 14 weist eine kreis­ zylindrische äußere Mantelfläche 20 auf, die sich über den größten Teil der Kopfhöhe erstreckt. Unmittelbar angrenzend an die Stirnfläche 22 des Kopfes 14 ist ein von der Mantel­ fläche 20 nach außen vorstehender Ringflansch 24 vorgesehen, dessen Stirnfläche mit der Stirnfläche 22 des Kopfes 14 bündig liegt und der eine konische Verbindungsfläche zur zylindrischen Mantelfläche 20 aufweist.

Die Stirnfläche 22 des Kopfes 14 ist im Ausführungsbeispiel in einer Radialebene dargestellt, was aber nicht zwingend ist. Diese Stirnfläche des Kopfes 14 kann auch in einer schräg zur Achse des Befestigungselementes 10 liegenden Ebene liegen, wie es auch möglich ist, die Stirnfläche 22 aus mehreren winklig zueinander liegenden Abschnitten zusammenzusetzen.

Die Stirnfläche 22 weist im Ausführungsbeispiel zwei konische, sich zum freien Ende hin verjüngende Erhebungen 26 und eine sacklochartige Vertiefung 28 ebenfalls von konischer Form auf.

Auf der Mantelfläche des Kopfes 14 ist eine Schutzhülse 30 drehbar gelagert, deren äußeres Ende stirnseitig konisch abgeschrägt ist entsprechend der Konusfläche des Ringflansches 24 des Kopfes 14. Der Ringflansch 24 überlappt somit radial die Schutzhülse 30 stirnseitig.

Wie sich aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 leicht er­ kennen läßt, wird die Schutzhülse 30 vor der Montage des Be­ festigungselementes 10 von der Schaftseite her auf den Kopf 14 aufgeschoben. Anschließend wird der Zentrierring 18 auf den Schaft geschoben, wonach das Befestigungselement mit dem in Fig. 1 schematisch veranschaulichten Werkzeug 40 durch einen zu befestigenden Gegenstand gesteckt und an einer Wand eingeschraubt wird. Das Befestigungselement 10 gemäß Fig. 1 dient z. B. als Befestigungsschraube für ein Kraftfahrzeug­ rad an der Radaufhängung. Im festgezogenen Zustand sorgt der Zentrierring 18 für eine Zentrierung des Fahrzeugrades. Die Schutzhülse 30 ist auf dem Kopf 14 frei drehbar und gegen ein axiales Abziehen nach vorn durch den Ringflansch 24 ge­ sichert.

Das Werkzeug 40 hat eine der Stirnfläche 22 des Kopfes 14 komplementäre Gegenfläche 42 mit zwei Löchern 44, die zu den Erhebungen 26 in Form und Anordnung komplementär sind, sowie einem Vorsprung 46, der in Form und Position zur Vertiefung 28 im Kopf 14 komplementär ist. Die Gegenfläche 42 des Werkzeuges 40 bildet den Boden eines Topfes, der von einem Bund 48 begrenzt wird, welcher über die Schutzhülse 30 paßt, wobei die Außenfläche der Schutzhülse 30 eine Führungsfläche für den Bund 48 des Werkzeuges 40 darstellt. Da im Ausführungs­ beispiel das vordere Ende der Schutzhülse 30 über die Stirn­ fläche 22 des Kopfes 14 vorsteht, weist das Werkzeug 40 in der Gegenfläche 42 unmittelbar angrenzend an den Bund 48 eine Ringnut 50 auf, in die das stirnseitige Ende der Schutzhülse 30 eingreift, wenn die Stirnfläche 22 des Kopfes 14 von der Gegenfläche 42 des Werkzeugs 40 kontaktiert wird.

Da die gesamte Stirnfläche 22 des Kopfes 14 für die Anordnung der Erhebungen 26 und Vertiefungen 28 zur Verfügung steht, kann durch Zahl, Form und Position dieser Kupplungselemente eine fast unbeschränkte Vielzahl individueller Befestigungs­ elemente 10 erzeugt werden, die jeweils nur mit einem dafür passenden Werkzeug 40 kuppelbar sind. Die Möglichkeit ein Universalwerkzeug zu schaffen, mit dem mehrere unterschied­ liche Befestigungselemente 14 kuppelbar sind, scheidet so­ mit praktisch aus. Aber auch mit Gewalt läßt sich das Be­ festigungselement 10 dank der Schutzhülse 30 nicht demontie­ ren, da zwar diese Schutzhülse 30 mit einer Zange erfaßt und gedreht werden kann, diese Drehbewegung aber nicht auf den Kopf 14 des Befestigungselementes 10 übertragen wird.

Fig. 3 veranschaulicht ein Befestigungselement 11 in Form einer Mutter, die aus einem Kopf 15 mit zentralem Gewinde­ loch besteht. Der Kopf 15 hat wie der Kopf 14 gemäß Fig. 1 eine kreiszylindrische Mantelfläche 20 und an einer Stirn­ seite des Kopfes 15 befindet sich ein Ringflansch 24 zur Abzugsverhinderung einer Schutzhülse 30 die auf der Mantel­ fläche 20 des Kopfes 15 drehbar gelagert ist. Die Schutz­ hülse 30 gemäß Fig. 3 weist einen äußeren Bund 31 auf, der über den Kopf 15 in axialer Richtung maßgeblich vorsteht, so daß die innere Mantelfläche des Bundes 31 als Führungs­ fläche für ein topfartiges Betätigungswerkzeug 41 dienen kann.

Die Mutter 15 wird auf einen Gewindebolzen 17 einer nicht dargestellten Halterung aufgeschraubt, um einen Gegenstand 19 an dieser Halterung festzuklemmen. Zum Aufschrauben der Mutter 11 dient das Spezialwerkzeug 41, das eine Zentral­ ausnehmung 43 für den Gewindebolzen 17 aufweist. Auf der vorderen Stirnfläche 45 des Werkzeuges 41, die hier als Ringfläche ausgebildet ist, befinden sich stiftartige Vor­ sprünge 47, die in Zahl, Form und Anordnung zu Sacklöchern 49 in der Stirnfläche 22 des Kopfes 15 der Mutter 11 komple­ mentär sind. Es versteht sich, daß das Werkzeug 41 genauso wie das Werkzeug 40 gemäß Fig. 1 nur in einer ganz bestimm­ ten Drehstellung mit dem Kopf 15 gekuppelt werden kann. Die­ se Kupplungsstellung muß durch vorsichtiges Drehen des Werk­ zeuges um die Achse des Befestigungselementes 11 ertastet werden.

Das neuartige Befestigungselement in Form der Schraube 14 oder der Mutter 15 läßt sich überall dort mit Vorteil an­ stelle herkömmlicher entsprechender Befestigungselemente verwenden, wo ein Diebstahlschutz erwünscht ist. So können beispielsweise an einem Fahrrad sämtliche Befestigungsschrau­ ben oder Muttern für den Fahrradlenker, den Fahrradsattel, die beiden Räder und für Zubehör aus dem gleichen Set stammen, dem ein Werkzeug 40 bzw. 41 zugeordnet ist.

Claims (7)

1. Befestigungselement in Form einer Schraube mit einem, wenigstens über einen Teil seiner Länge ein Außengewinde aufweisenden Schaft (12), an den sich unter Bildung einer Ringschulter (16) ein Kopf (14) anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (14) eine rotationssymmetrische äußere Mantelfläche (20) aufweist und seine Stirn­ fläche (22) als eine aus mehreren stift- oder kuppelartige Erhebungen (26) und/oder sackloch­ artigen Vertiefungen (28) bestehende Kupplungs­ fläche ausgebildet ist, welche zum formschlüssigen Eingriff mit einer komplementären Gegenfläche (42) eines Werkzeuges (40) bestimmt ist, daß auf der äußeren Mantelfläche (20) des Kopfes (14) eine Schutzhülse (30) drehbar gelagert ist, deren axiale Länge wenigstens gleich etwa der Kopf­ höhe ist und die bei eingeschraubter Befestigungs­ schraube am Kopf (14) - abgesehen von einem Schie­ bespiel - unverschiebbar gehaltert ist.

2. Befestigungselement in Form einer Mutter zum Auf­ schrauben auf einen Gewindebolzen (17), bestehend aus einem Kopf (15) mit zentralem Gewindeloch, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (15) eine rotationssymmetrische äußere Mantelfläche (20) aufweist und eine Stirnfläche (22) als eine aus mehreren stift- oder kuppelartigen Erhebungen und/ oder sacklochartigen Vertiefungen (49) bestehende Kupplungsfläche ausgebildet ist, welche zum form­ schlüssigen Eingriff mit einer komplementären Ge­ genfläche (45) eines Werkzeuges (41) bestimmt ist, daß auf der äußeren Mantelfläche (20) des Kopfes (15) eine Schutzhülse (30) drehbar gelagert ist, deren axiale Länge wenigstens gleich etwa der Kopfhöhe ist und die bei aufgeschraubter Mutter am Kopf (15) - abgesehen von einem Schiebespiel - unverschiebbar gehaltert ist.

3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf (14, 15) angrenzend an dessen Kupplungsfläche (22) ein von der Mantel­ fläche (20) nach außen abstehender Umfangsflansch (24) vorgesehen ist, der die Stirnfläche der Schutzhülse (30) wenigstens teilweise überlappt oder in eine Hinterschneidung der Schutzhülse (30) eingreift.

4. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülse (30) einen nach innen vorspringenden Ringflansch aufweist, der in eine Hinterschneidung des Kopfes (14, 15) eingreift, welche an dem von der Kupplungsfläche (22) abgewandten Ende der Mantelfläche (20) des Kopfes (14, 15) ausgebildet ist.

5. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülse (30) eine rotationssymmetrische Führungsfläche zur koaxialen Ausrichtung des Werkzeuges (40, 41) bei dessen Kupplung mit dem Kopf (14, 15) des Befesti­ gungselementes (10, 11) aufweist.

6. Befestigungselement nach Anspruch 1 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringschulter (16) in einer Ra­ dialebene des Befestigungselementes liegt und auf dem Schaft (12) ein separater Zentrierring (18) mit konischer oder teilkugelförmiger Außenfläche gela­ gert ist, der sich an der Ringfläche (16) abstützt.

7. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 5-7 dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülse (30) über die Kupplungsfläche (22) axial vorsteht.