DE60005010T2

DE60005010T2 - Steckschlüssel sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE60005010T2
Application number: DE60005010T
Authority: DE
Inventors: L. Jackie HYATT
Original assignee: Hand Tool Design Corp
Current assignee: Hand Tool Design Corp
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: US20010007213A1; AU5737200A; DE60005010D1; TW424034B; WO2001003866A1; US6390929B2; US6240813B1; EP1192017A1; CN1108890C; EP1192017B1; CN1360527A; ATE248666T1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Antriebshülsen und auf Verfahren zur Ausbildung von Antriebshülsen und insbesondere auf hohle Antriebe, die Haltevertiefungen für Hand-, Kraft- und Schlagschlüssel und dergleichen aufweisen, sowie auf ein verbessertes Verfahren zur Ausbildung solcher Antriebe. Das Dokument US-A 2 027 922 offenbart ein Herstellungsverfahren und eine Antriebshülse gemäß den Oberbegriffen von Anspruch 1 bzw. Anspruch 13.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verschiedene Verfahren wurden früher angewendet, um Steckschlüssel, Verlängerungsstangen, Adapter und dergleichen herzustellen. Diese Geräte, so wie der Steckschlüssel selbst, sind standardisierte Geräte, die in der Technik gut bekannt sind. Eine übliche quadratische Antriebsaufnahme ist an einem Ende des Steckschlüssels vorgesehen und lösbar am Antriebsschaft einer Handhabungseinheit anbringbar, beispielsweise für eine Ratsche. An einem gegenüberliegenden Ende des Schlüssels ist eine Befestigungshülse koaxial ausgebildet. Die Befestigungshülse ist üblicherweise gezackt oder von sechseckigem Querschnitt. Ein Durchgangsloch kann sich zwischen den koaxial fluchtenden Hülsen erstrecken. Das Durchgangsloch dient dazu, einen Freiraum zur Verfügung zu stellen, beispielsweise für einen Schaft einer Schraube, auf die eine Sechskantmutter aufgeschraubt ist, wobei die Mutter innerhalb der Sechskant-Befestigungshülse aufgenommen ist. Als Qualitätserzeugnis sind solche Steckschlüssel aus Legierungsstahl gebildet. Standardisierte Fassondrehbänke wurden üblicherweise für die Herstellung solcher Schlüssel benutzt, was normalerweise mehrere aufeinanderfolgende Bearbeitungsvorgänge erfordert.
Die Öffnungen von Antriebshülsen für solche Schlüssel weisen üblicherweise eine Ausnehmung auf, um eine federbetätigte Kugel aufzunehmen, beispielsweise in einem Schaft einer Antriebshandhabe, um den Steckschlüssel und Handhabeanordnung in Antriebseingriff miteinander zu halten. Jedoch zeigten sich häufig Probleme bei der Bildung solcher Ausnehmungen in Steckschlüsseln und dergleichen aufgrund lang dauernder Schwierigkeiten hinsichtlich des Erreichens gleichbleibender Genauigkeit in Größe, Form und Lage von Ausnehmungen in einer Fläche der Öffnung der Antriebshülse, während auch sichergestellt ist, dass die Tiefe von Ausnehmungen gleichbleibend genau ist, insbesondere, wenn jede Fläche der Antriebsöffnung eine Ausnehmung besitzt. Spezifikationen für hohle Enden solcher quadratischer Antriebe für Hand-, Kraft- und Schlagwerkzeuge sind in Tabelle 7 angegeben in: The American Society of Mechanical Engineers publication ASME B107.4M-1995.
Wenn solche Teile durch Bearbeitungsvorgänge hergestellt werden, wie beispielsweise Drehen oder Indexfräsen, sind die Einstellung eines Schneidwerkzeuges und die Einstellung des Vorschubes des Schneidwerkzeuges variable, jedoch wichtige Funktionen. Wenn die Antriebsöffnung relativ zu einer Hauptlängsachse des Werkstückes nicht genau zentrisch ist oder wenn das Schneidwerkzeug selbst etwas exzentrisch ist, ergibt sich für die erzeugten Produkte keine Übereinstimmung, weil die Ausnehmungen unterschiedliche Tiefe besitzen oder die Ausnehmungen gegenüber einer symmetrischen, zentrierten Position in den Flächen ihrer betreffenden Antriebsöffnung falsch ausgerichtet sind oder die Ausnehmungen nicht axial auf die Hauptlängsachse des Teiles ausgerichtet sind. Außerdem erfordern solche Bearbeitungsverfahren eine spezielle Einrichtung, sind teuer, falls nicht voll automatisiert, leiden unter begrenzter Werkzeugstandzeit und sich daraus ergebenden Defekten, wie Gradbildung.
ZIELE DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Antriebshülse zur Verfügung zu stellen, die eine eigentümliche Ausnehmung vorbestimmter Tiefe in einer Fläche einer Öffnung der Antriebshülse aufweist, wobei die Ausnehmung in gewünschter symmetrischer Beziehung zu einer Fläche der Öffnung der Antriebshülse genau lokalisiert ist. Eingeschlossen ist in dieses Ziel das Bestreben, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer solchen Antriebshülse zur Verfügung zu stellen. Ein anderes Ziel ist es, eine verbesserte Antriebshülse zur Verfügung zu stellen, die eine Mehrzahl von Antriebsflächen innerhalb einer Antriebsöffnung aufweist, wobei jede Fläche eine Ausnehmung mit gleicher Tiefe und Lage relativ zu den Ausnehmungen in den übrigen Flächen aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Antriebshülse.
Ein weiteres Ziel ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Ausnehmung in einer Fläche einer Antriebsöffnung einer Antriebshülse mit einer hohen Güte in einem vereinfachten Herstellungsverfahren mit verringerten Kosten zur Verfügung zu stellen, das die üblicherweise erforderlichen Nachbearbeitungen überflüssig macht.
Weitere Ziele ergeben sich teilweise von selbst und sind teilweise in näheren Einzelheiten nachstehend angegeben.
ABRISS DER ERFINDUNG
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Antriebshülse mit einer Ausnehmung in ihrer Antriebsöffnung für das Halten der Antriebshülse an einer komplementären Handhabeanordnung und beinhaltet eine Reihe von Schritten. Zunächst wird ein metallisches Werkstück vorgesehen, das eine Antriebsöffnung aufweist, wobei sich eine Fläche von einem Ende der Antriebsöffnung nach innen erstreckt. Ein Metallumformungsschritt bildet eine Nut entlang zumindest einem Teil der Länge der Fläche der Antriebsöffnung, gefolgt durch das Wegbewegen von Material von der Nutoberfläche entlang lediglich eines Teiles der Länge der Nut und das Ansammeln des bewegten Materials zur Bildung eines Steges zwischen Enden der Nut, so dass eine Ausnehmung durch die sich über den Steg hinaus erstreckende Nut gebildet wird.
Die Erfindung richtet sich auch auf eine Antriebsvorrichtung mit einer Metallhülse mit einer Antriebsöffnung, die eine Fläche besitzt, die sich von einer Stelle, die einem Ende der Antriebsöffnung benachbart ist, nach innen erstreckt. Eine Nut erstreckt sich entlang zumindest eines Teiles der Fläche der Öffnung. Ein Steg springt radial nach innen aus der Nut zwischen Enden der Nut vor, so dass eine Ausnehmung durch diesen Teil der Nut, der sich über den Steg hinaus erstreckt, definiert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise abgebrochene Schnittansicht, die ein hohles Antriebsende einer quadratischen Antriebsvorrichtung des Standes der Technik zeigt;
2 ist eine Endansicht der Vorrichtung von 1;
3-8 sind teilweise abgebrochene Schnittansichten, die weitere Ausführungsbeispiele hohler Antriebsenden von quadratischen Antriebsvorrichtungen des Standes der Technik zeigen;
9 und 10 sind schematische Darstellungen, die ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß der Erfindung zeigen;
9A und 10A sind Schnittansichten eines Werkstückes, entsprechend den in 9 bzw. 10 dargestellten Schritten;
9B und 10B sind Seitenansichten, teilweise abgebrochen, eines Stempels, der bei den in 9 bzw. 10 gezeigten Schritten verwendet wird;
11 ist eine perspektivische, teilweise abgebrochene Ansicht eines Stempels des in 10B gezeigten Typs;
12 ist eine teilweise abgebrochene Schnittansicht, die eine Antriebshülse der Erfindung, ähnlich der in 10A gezeigten, zeigt;
13 ist eine Endansicht der Hülse von 12;
14 ist eine teilweise abgebrochen und teilweise im Querschnitt gezeigte Zusammenbau-Ansicht, die schematisiert eine Antriebshülse gemäß der Erfindung zeigt, die in Antriebseingriff mit einem Schaft einer Antriebsanordnung ist;
15 ist eine teilweise abgebrochen gezeigte Schnittansicht, die einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Antriebshülse gemäß der Erfindung zeigt;
16 ist eine Endansicht der Antriebshülse von 15;
17 zeigt einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Antriebshülse gemäß der Erfindung, teilweise abgebrochen und teilweise geschnitten;
18 ist eine Endansicht der Antriebshülse von 17;
19-22 sind perspektivische Ansichten verschiedener Arten von Werkstücken, die geeignet sind, um mittels eines Verfahrens gemäß der Erfindung sequentiell geformt zu werden, um Antriebshülsen gemäß der Erfindung herzustellen;
23 ist eine Schnittansicht einer weiteren Antriebshülse, die erfindungsgemäß hergestellt ist;
24A und 24B sind Ansichten entgegengesetzter Enden der Antriebshülse von 23;
25 und 26 sind schematische Darstellungen, die ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen;
25A und 26A sind Schnittansichten eines Werkstückes entsprechend den in 25 bzw. 26 dargestellten Schritten;
25B und 26B sind teilweise abgebrochene Seitenansichten eines Stempels, der bei den in 25 bzw. 26 gezeigten Schritten verwendet wird;
27, 28 und 29 sind schematische Darstellungen, die ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß der Erfindung zeigen;
27A, 28A und 29A sind Seitenansichten, teilweise abgebrochen und teilweise geschnitten, eines Werkstückes, entsprechend den in 27, 28 bzw. 29 dargestellten Schritten, und
28B und 29B sind teilweise abgebrochene Schnittansichten von Stempeln, die bei den in 28 bzw. 29 gezeigten Schritten verwendet werden.
Ein besseres Verständnis der Ziele, Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Zusammenhänge der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden, ins einzelne gehenden Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen, welche bestimmte illustrative Ausführungsbeispiele angeben und die verschiedenen Wege aufzeigen, auf denen die Prinzipien der Erfindung genutzt werden können.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In den in 1-8 gezeigten Darstellungen des Standes der Technik sind Antriebsenden und Spindelenden für tragbare Hand-, Kraft-, Schlag-, Luft- und Elektrowerkzeuge dargestellt, die hohle, quadratische Enden aufweisen. Wie in der Technik gut bekannt ist, ist im Antriebsende üblicherweise ein Festhaltemerkmal vorgesehen, beispielsweise bei einem Steckschlüssel in Form einer Ausnehmung, um eine federbetätigte Kugel aufzunehmen, beispielsweise in einem Antriebsschaft einer Handhabeanordnung, wie beispielsweise bei einer Ratsche, um den Steckschlüssel relativ zu dem Schaft der Handhabe zu positionieren und so zu halten, dass die Vorrichtung durch eine Kraft gelöst werden kann, die auf eines der Teile ausgeübt wird.
Ein Festhaltemerkmal vom Querlochtyp ist bei den Vorrichtungen 2, 4 und 6 der 1-3 und 5 gezeigt, um eine Ausnehmung in Antriebsöffnungen 10, 12 bzw. 14 zur Verfügung zu stellen, worin die Ausnehmung in einer Fläche 10A, 12A und 14A der Öffnungen durch Querlöcher 16, 18 und 20 gebildet ist. Diese Löcher sind gewöhnlich gebohrt, können jedoch in einigen Fällen auch eingestoßen sein. Bei der in 1 gezeigten Bauweise ist es Aufgabe des Benutzers, die Vorrichtung 2 auf eine Kugel (nicht gezeigt) an der Anordnung auszurichten, beispielsweise einer Handratsche. Es kann benutzerfreundlicher gemacht werden, indem in jeder der vier Flächen der Öffnung ein Loch vorhanden ist, dies führt jedoch zu höheren Kosten.
4 und 8 zeigen eine Bauweise, bei der Ausnehmungen, wie bei 22 (4) und 24 (8), wie zu verstehen ist, in jeder der vier Flächen einer quadratischen Öffnung 26 und 28 ausgebildet sind, um das Rückhaltemerkmal zu bilden. Die Antriebsvorrichtung 30 (4) und 32 (8) kann beispielsweise ein Steckschlüssel sein, der an seinem Außendurchmesser eingespannt und dann bearbeitet oder gefräst wird, indem die Hülse gewirbelt wird und ein Schneidwerkzeug oder Gratmeisel (nicht gezeigt) in ihre quadratische Öffnung 26, 28 eingesetzt wird. Die Herstellung durch derartige maschinelle Bearbeitung ist langsam und teuer, weil es kritisch ist, die Abmessungskriterien zu erfüllen.
Die in 6 gezeigte Vorrichtung 34 weist keinerlei Rückhaltemerkmale innerhalb ihrer quadratischen Öffnung 35 auf. Dies ist auch für hohle Öffnungen von einem Viertel Zoll gemäß den in ASME B107.4M-1995 vorgeschriebenen Normen nicht erforderlich.
Die dem Stand der Technik entsprechende Vorrichtung 36 von 7 ist ebenfalls in einer Folge von Bearbeitungsschritten ausgebildet, und diese Festhaltebauweise ist auf Abmessungen begrenzt, die groß genug sind, um ein Bohr- oder Räumwerkzeug durch ein Ende hindurch zu führen, das dem quadratischen Antriebsende des Werkzeuges entgegengesetzt ist, d. h. durch das Ende auf der links gelegenen Seite der Vorrichtung 36, wie in der Zeichnung gesehen.
Es ist für den einschlägigen Fachmann ersichtlich, dass, wenn die quadratische Antriebsöffnung nicht genau ausgebildet ist, so dass sie sich in Längsrichtung innerhalb des Werkstückes in koaxialer Ausrichtung auf die Hauptlängsachse dieses Werkstückes erstreckt, dann die Tiefen der Ausnehmungen 22 und 24, die beispielsweise in 4 und 8 gezeigt sind, unterschiedlich sein werden. Wenn die Achsen der Öffnung des Antriebsendes und des Werkstückes nicht in der gleichen Ebene enthalten sind, dann sind diese gleiche Ausnehmungen axial entlang der Länge der Vorrichtung falsch ausgerichtet, ebenso wie die Querlöcher 18 (3) es wären, falls sie nicht koaxial in senkrechter Beziehung zur Hauptachse der 4 ausgebildet wären. Bei jeder der Vorrichtungen des Standes der Technik, die in 1-5, 7 und 8 dargestellt sind, sind die Bildung der quadratischen Antriebsöffnung und der die Kugel aufnehmenden Ausnehmung gesonderte unabhängige Schritte, die kritischen Abmessungstoleranzen unterliegen, sei es durch Lochen oder Räumen des Antriebsquadrates oder durch Stoßen, Querlochbohren oder durch Drehen oder Fräsen bei der Formung der Aus nehmungen. Jedweder Fehler bezüglich Fluchtung und/oder Zentrierung des Werkstückes oder des Maschinenwerkzeuges führt zu Ausnehmungen von unerwünscht unterschiedlicher Tiefe, zu Ausnehmungen die unerwünscht fehl ausgerichtet sind oder zu Ausnehmungen, die an der Antriebsfläche der quadratischen Antriebsöffnung nicht symmetrisch angeordnet sind.
Unter nunmehrigem detailliertem Bezug auf Schritte der vorliegenden Erfindung, wie sie in 9 und 10 und den entsprechenden 9A, 10A und 9B, 10B gezeigt sind, versteht es sich, dass ein fertiges Qualitätserzeugnis aus Metall geformt wird, welches aus verschiedenen Bestandteilen bestehen kann, einschließlich Kohlenstoffstähle und legierte Stähle, um hohle Antriebsenden hoher Qualität für eine große Vielzahl von Werkzeugen zur Verfügung zu stellen, einschließlich Hand-, Kraft-, Schlagwerkzeuge, beispielsweise Steckschlüssel, Verlängerungsstangen, Adapter und dergleichen. Der Einfachheit halber ist das fertig gestellte Erzeugnis nachstehend als Antriebshülse bezeichnet. Bei dem speziell dargestellten Ausführungsbeispiel von 9 und 10, ist ein Werkstück 38 gezeigt, das eine Befestigungshülse 40 von sechseckigem Querschnitt zur Benutzung als Antrieb für ein entsprechend geformtes Befestigungsmittel (nicht gezeigt) aufweist.
Um das Werkstück 38 mit einem Festhaltemerkmal zu versehen, ist eine Ausnehmung genau gesteuerter, vorbestimmter Tiefe erwünscht, die in einer wirtschaftlichen Weise ausgeformt ist, die dazu geeignet ist, auf einfache Weise wiederholt zu werden und gleichbleibend gleichförmige Teileabmessungen zu liefern, insbesondere geeignet für eine automatisierte Metallumformung.
Ein Aufdornstempel 44 (9, 9B) ist vorzugsweise vorgesehen, der einen quadratischen Querschnitt besitzt, entsprechend einer gewünschten Größe einer quadratischen Antriebsöffnung, beispielsweise der aus dem Werkstück 38 zu bildenden Antriebshülse. Der Stempel 44 besitzt einen erhöhten Vorsprung oder Buckel 46, der sich in Längsrichtung entlang jeder Abflachung (wie sie bei 48 gezeigt ist) des quadratischen Stempels 44 erstreckt, wobei jeder Buckel 46 genau in der Mitte zwischen gegenüberliegenden, längsverlaufenden Rändern ihrer betreffenden Abflachung 48 gelegen ist. Das Ende des Weges, den das vordere Ende 62 jedes Buckels 46 des Aufdornstempels 44 innerhalb des Werkstückes 38 zurücklegt, bestimmt eine gewünschte Lage eines inneren Nutendes, wie etwa bei 56, für eine Ausnehmung 58 (10A), die innerhalb des Werkstückes 38 auszubilden ist. Obgleich eine Antriebshülse sozusagen mit lediglich einer Ausnehmung 58 in ihrem Antriebsende ausgebildet werden kann, ist es bei diesem speziell dargestellten Ausführungsbeispiel erwünscht, dass eine Ausnehmung 58 in jeder Fläche ausgebildet wird, etwa wie bei 64 der quadratischen Antriebsöffnung 66, und der Aufdornstempel 44 (9, 9B) ist entsprechend mit einer Reihe identischer Buckel 46 versehen, die jeweils symmetrisch an jeder der vier Abflachungen, wie bei 48, des quadratischen Stempels 44 angeordnet sind. Wie ersichtlich ist, besteht kein Zwang für einen Endbenutzer, die Antriebsöffnung 66 auf eine Kugel in einer Antriebsanordnung anzuordnen.
Obgleich es eine Anzahl unterschiedlicher Wege gibt, um eine Ausnehmung in einer Antriebshülse herzustellen, ist unten unter Bezugnahme auf 9 und 10 ein mehrstufiges Herstellungsverfahren beschrieben.
Wenn das Werkstück 38 durch geeignete Transferfinger, die nicht gezeigt sind, die in bekannter Weise das metallische Werkstück in mit der Gesenkstation 68 (9) längs fluchtender Position transportieren, übergeben ist, wobei die Gesenkstation einen Hohlraum 70 mit einem Volumen aufweist, das im wesentlichen demjenigen des Werkstückes 38 gleich ist, dann bewegt vorzugsweise eine Presse, die nicht gezeigt ist, den Stempel 44, um das Werkstück 38 in den Hohlraum hinein gegen einen Anschlagstift 69 (9) zu pressen. Der Stempel 44 formt eine quadratische Antriebsöffnung 66 im Werkstück 38 mit einer genau zentrierten Nut 72 (9A), die sich in Längsrichtung vom äußeren Antriebsende 74 jeder Fläche 64 der Antriebsöffnung 66 erstreckt, indem ausreichende Druckkraft auf das Werkstück 38 aufgebracht wird, um das Fließen von Metall zwischen dem Gesenk 68 und der äußeren Oberfläche des quadratischen Stempels 44 zu bewirken, der innerhalb des Gesenkhohlraumes 70 (9) zentral angeordnet ist. Nach Zurückziehen des quadratischen Stempels 44 (9A, 9B) wird das Werkstück 38 aus dem Gesenk 68 durch eine Auswerferhülse 71 ausgestoßen und in fluchtende Ausrichtung mit einem Hohlraum 76 einer zweiten Gesenkstation 78 (10) mittels geeigneter Transferfinger bewegt, die nicht gezeigt sind.
Gemäß der Erfindung ist ein zweiter Stempel, nämlich ein quadratischer Fertigstempel 80 (10, 10B und 11), mit Buckeln vorgesehen, wie bei 82, die symmetrisch an jeder Abflachung 84 des quadratischen Stempels 80 gelegen sind und eine größere Höhe besitzen, verglichen mit den Buckeln 46 des Aufdornstempels 44 (9B). An dieser zweiten Gesenkstation 78 wird das teilweise ausgebildete Werkstück 38 in den Hohlraum 76 durch die Kraft des durch eine Presse betätigten, quadratischen Stempels 80 eingesetzt, welcher mit der quadratischen Öffnung 66 fluchtet und das Werkstück in den Hohlraum 76 hinein treibt, so dass das Werkstück 38 zur Anlage an einem Auswerferstift 83 kommt. Die Buckel 82 vergrößern die Tiefe der Nuten an ihren Eingangsbereichen 72A gemäß der Erfindung. D.h., die Buckel 82 bewegen metallisches Material von einer Oberfläche oder der Fläche jeder zuvor geformten Nut 72, um deren Tiefe in einem Eingangsbereich 72A lediglich entlang diesem Bereich 72A jeder Nut 72 zu vergrössern, und sammeln das Material, das so von der Fläche des Nutbereiches 72A bewegt worden ist, an, um einen Steg 90 zwischen einander entgegengesetzten inneren und äußeren Enden 56 bzw. 92 der Nut 72 zu bilden. Durch dieses Verfahren wird dementsprechend eine Ausnehmung 58 in jeder Fläche 74 der Öffnung 66 durch diesen Teil der Nut 72 gebildet, der sich über den Steg 90 hinaus erstreckt. Wie aus 10 zu ersehen, wird ein Vierkantkern 93 durch den Stempel zwischen Hülse 40 und Öffnung 66 ausgestochen. Nach Zurückziehen des quadratischen Fertigstempels 80 wird sodann eine fertig gestellte Antriebshülse 100 (10A) mittels des Auswerferstiftes 83 ausgestoßen. Die Antriebshülse 100 besitzt nun ein vollständig ausgebildetes Antriebsende mit Ausnehmungen 58 in jeder Fläche 74 der Antriebsöffnung 66 mit Quadratquerschnitt.
Gemäß der oben beschriebenen Schritte kann eine langgestreckte Antriebsöffnung 66 mit Quadratquerschnitt und eine Nut 72, die sich in Längsrichtung entlang zumindest einer Fläche der Öffnung 66 erstreckt, in einem einzigen Bearbeitungsvorgang vorgeformt werden. Zwar wird in Betracht gezogen, dass die Antriebsöffnung 66 und die Nut 72 entlang zumindest einer ihrer Flächen 64 durch andere Herstellmaßnahmen ausgebildet werden können, jedoch ist die oben beschriebene Anwendung des offenbarten Aufdornstempels 44 vorzuziehen. Danach werden gemäß der Erfindung die Schritte des Bewegens von Material von der Fläche der zuvor ausgebildeten Nut, um deren Tiefe entlang lediglich eines Teiles ihrer Länge zu vergrößern, sowie des Ansammelns des Materials, das so von dem Nutteil 72A weg bewegt ist, um einen Steg 90 zu bilden, in einem einzigen, gesonderten Metallumformungsvorgang durchgeführt, falls gewünscht gleichzeitig an jeder der vier Flächen 64 der Vierkantöffnung 66 des Werkstückes 38. Wie am besten aus 12 und 13 zu ersehen ist, ist mit gestrichelten Linien bei 98 das metallische Material bezeichnet, das von den Flächen des Eingangsbereiches 72A der zunächst geformten Nuten 72 weg bewegt ist, um deren Tiefe von den äußeren Enden 92 der Nuten 72 her am äußeren Antriebsende 74 der Hülse 100 zu vergrößern. Das angesammelte Material, das von den Eingangsbereichen 72A jeder Nut 72 weg bewegt ist, erzeugt die Stege 90 zwischen den entgegengesetzten inneren und äußeren Enden 56 bzw. 92 der Nuten 72, um die Ausnehmungen 58 identischer Größe und Form zwischen den inneren Enden 56 der Nuten 72 und den Stegen 90 zu definieren.
Eine Antriebshülse 100A (ähnlich der Antriebshülse 100 von 10A) ist in 14 schematisiert dargestellt, wobei die Antriebshülse 100A mit einer Handhabungseinheit 102 vereinigt ist, die, wie gezeigt ist, einen Antriebsschaft 104 und eine Kugel 106 aufweist, die elastisch radial nach außen mittels einer Feder 108 vorgespannt ist, die in dem Antriebsschaft 104 sitzt. Die Kugel 106 ist in einer Ausnehmung 58 eingerastet, um den Steckschlüssel 100A und die Antriebshandhabe 102 in Antriebseingriff zu halten. Die Eingangsbereiche 72A der Nuten 72, die sich an das Antriebsende 74 des Steckschlüssel 100A anschließen, weisen eine größere Tiefe auf als die Ausnehmungen 58, und zwar wegen der größeren Höhe der identischen Buckel 82 am Fertigstempel 80 relativ zur Höhe der identischen Buckel 46 am Aufdornstempel 44. Während die Breiten der Buckel 82 des Fertigstempels 80 jeweils zueinander identisch sind, kann diese Breitenabmessung von einem Fertigstempel zu einem anderen Fertigstempel variieren. Somit kann ein Eingangsbereich 72A von etwas größerer Breite als die Ausnehmung 58 an jeder Fläche 64 der Öffnung 66 ausgebildet werden, wie in 10A. Alternativ kann der Eingangsbereich 72A durch den Buckel 82 des Fertigstempels so geformt werden, dass er eine gleiche Breite hat wie die Ausnehmung 58, wie aus 12 zu ersehen ist. Die Höhenabmessung jedes Buckels 82 am Fertigstempel 80 ist jedoch gleich und jeweils größer als diejenige der entsprechenden Buckel 46 am Aufdornstempel 44, um sicherzustellen, dass in einer gegebenen Antriebshülse eine richtige Ausbildung identischer Stege 90 erfolgt, über die die Kugel 106 der Handhabe 102 während des Zusammensteckens überläuft, bevor sie in einer Ausnehmung einfällt, so wie bei 58 (14). Die in die Ausnehmung 58 eingerastete Kugel 106 verringert signifikant jedwedes Endspiel aufgrund der bidirektionalen Rückhaltewirkung durch die dargestellte Anordnung.
Die Querschnittsform der Nut 72 selbst ist beliebig. Die Nut kann eine Vielfalt von Querschnittsformen besitzen, und somit können die vorstehenden Buckel an den Stempeln unterschiedliche Querschnitte aufweisen, um Nuten verschiedener Formen zu bilden. Beispielsweise können die Nuten einen dreieckigen Querschnitt besitzen, wie bei 73 gezeigt (15 und 16), oder einen rechteckigen Querschnitt, wie bei 75 gezeigt( 17 und 18). Die offenbarte kannelierte oder gewölbte Nut, wie bei 72A (13), erfordert jedoch weniger Bewegen von Material und ist vorzuziehen.
Die Erfindung ist nicht auf eine Antriebshülse mit einer Vierkant-Antriebsöffnung beschränkt, wie bei 66. Vielmehr ist die Erfindung gleichermaßen bei anderen Arten von Öffnungen von Nutzen, in denen die oben beschriebenen Ausnehmungen 58 ausgebildet werden können, sowie beispielsweise bei einer sechseckigen Öffnung 61 (19), einer siebenseitigen Öffnung 63 (20), einer dreieckigen Öffnung 65 (21) und einer fünfeckigen Öffnung 67 (22).
Die Erfindung kann auch bei einer Antriebsöffnung 166 benutzt werden, die zwischen gerieften Befestigungshülsen 140, 140A unterschiedlicher Größe an entgegengesetzten Enden einer doppelendigen Antriebshülse 100B gelegen ist (23). Wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist zumindest eine Fläche, beispielsweise bei 164, der Antriebsöffnung 166 gezeigt, die mit einer Nut 172 ausgebildet ist, die sich in Längsrichtung vom äußeren Ende 174 der Antriebsöffnung 166 weg nach innen erstreckt. Es versteht sich, dass ein Fertigstempel, nicht gezeigt, sodann Material von einer Oberfläche der Nut 172 weg bewegt, um ihre Tiefe an ihrem Eingangsbereich 172A zu vergrößern und das so weg bewegte Material ansammelt, um einen Steg zu bilden, etwa bei 190, welcher in Zusammenwirkung mit der Nut 172 eine Ausnehmung bildet, wie bei 158. Somit ergibt sich eine zentrale Ausnehmung für die Zusammenwirkung mit einer Kugel an einer Antriebsanordnung, welche von jedem Ende her in die Antriebsöffnung 166 eingesetzt werden kann. Obgleich es nicht gezeigt ist, kann die Nut 172, wenn es gewünscht wird, sich über die volle Länge der Öffnung 166 erstrecken, wobei ein Steg an jedem Nut-Eingangsbereich an den gegenüberliegenden Enden der Antriebsöffnung 166 ausgebildet ist.
25 und 26 zeigen Schritte, die bei einem Verfahren (ähnlich dem oben in 9 und 10 beschriebenen) benutzt werden, um eine Ausnehmung 258 (26A) in der Nut 272 zu bilden, die aufeinanderfolgend zunächst durch einen Vierkant-Aufdornstempel 244 (25 und 25B) und sodann durch den Vierkant-Fertigstempel 280 (26 und 26B) gebildet wird. Der Vierkant-Fertigstempel 280 besitzt einen identischen Vorsprung, wie bei 282, an jeder seiner vier Abflachungen (von denen lediglich 3 gezeigt sind), die in symmetrischer Beziehung zu ihrer betreffender Abflachung 284 gleichförmig ausgebildet sind und eine größere Höhe besitzen, verglichen mit den vier identischen Vorsprüngen, wie sie an dem Aufdornstempel 244 bei 246 gezeigt sind. Wie gezeigt, erstrecken sich letztere vom vorderen Ende 262 des Aufdornstemples 244 nach hinten. Dementsprechend wird beim Ausrichten des Stempels 280 auf die Öffnung 266 die Tiefe von Nuten 272 an ihren Eingangsbereichen 272A durch die Vorsprünge 282 vergrößert, wenn der Vierkant-Fertigstempel 280 das Werkstück 238 gegen den Auswerferstift 283 innerhalb des Gesenkhohlraumes 276 treibt, um Material von den Flächen der Eingangsbereiche 272A weg zu bewegen, indem deren Tiefe vergrößert wird, und sodann das Material, das so bewegt ist, anzusammeln, um Stege 290 jeweils an den vier Flächen 264 (von denen in 26A lediglich 3 Flächen gezeigt sind) der Vierkant-Antriebsöffnung 266 auszuformen, wobei jede der Ausnehmungen 258 genau gleichförmig mit einer vorgewählten gemeinsamen Tiefe geformt wird. Bei diesem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Stempel 280 ein verjüngtes vorderes Ende 281 kreisrunden Querschnittes auf, das dazu dient, einen runden Kern 293 (26) aus dem Zentrum des Werkstückes 238 auszustechen, um eine Öffnung 242 zwischen dem Grund der Antriebsöffnung 266 und der Befestigungshülse 240 zu bilden. Die Antriebshülse 1000 von 26A zeigt die zunächst gebildete Nut 272, die sich bis zum Grund der Antriebsöffnung 266 erstreckt.
27-29 zeigen schematisiert die Anwendung eines Verfahrens der Erfindung (ähnlich den oben in 9 und 10 beschriebenen), das benutzt werden kann, um eine Sackloch-Antriebshülsenöffnung 366 mit Ausnehmungen 358 in einem Reduzieradapter (nicht gezeigt) oder einer Verlängerungsstange, wie bei 100E dargestellt (29A), auszuformen. Bei dem in 27-29 dargestellten Verfahren versteht sich, dass das Werkstück 338 (28A) durch Stationen in einer mehrstufigen Metallumformmaschine bewegt wird, wobei ein Buckel 346 an jeder Abflachung 358 eines Vierkant-Aufdornstemples 344 (28D) dazu dient, eine Nut 372 in genau zentrierter Beziehung zu einer sich in Längsrichtung erstreckenden Abflachung 364 einer Vierkant-Öffnung 366 auszubilden, die unter der Treibkraft eines durch eine Presse betätigten Stempels 244 geformt wird, welcher die Vierkantöffnung 366 im Werkstück 338 durch Fliesen von Metall zwischen Gesenkhohlraum 370 und äußerer Oberfläche des Stempels 344 formt. Nach Zurückziehen des Vierkant-Aufdornstempels 344, wird das Werkstück 338 (28A) durch nicht gezeigte Transferfinger zur axialen Ausrichtung mit der Gesenkstation 378 bewegt. Der durch eine Presse betätigte Fertigstempel 380 (29B), der sich in fluchtender Ausrichtung zum Werkstück 338 (28A) befindet, treibt dieses teilweise geformte Werkstück 328 in den Gesenkhohlraum 376 des Gesenks 378, wodurch die Presskraft des durch eine Presse betätigten Vierkant-Fertigstempels 380 die Tiefe des Eingangsbereiches von Nuten 372 vergrößert und das Material davon weg bewegt und es ansammelt, um Stege 390 zwischen entgegengesetzten inneren und äußeren Enden 356 bzw. 392 der Nuten 372 zu formen. Dementsprechend werden Ausnehmungen 358 durch Nuten 372, die sich über die Stege hinaus erstrecken, definiert, um ein Einsteck-Antriebsglied zurück zu halten.
Die offenbarte Erfindung ist nicht nur für eine Verwendung beim Kaltumformen und dem sogenannten Warmformverfahren geeignet, sondern auch bei Heißumformung von Legierungen höherer Festigkeitseigenschaften, so dass sie bei einer großen Vielzahl von Metallen verwendet werden kann, einschließlich Kohlenstoffstähle und Stahllegierungen hoher Güte. Abgesehen von etwaiger Entfernung krustigen Zunders nach Kühlen eines Teiles, das durch einen Warmumformprozeß erzeugt ist, sind Nachbearbeitungen, wie sie üblicher Weise bei bekannten Metallumformungen angetroffen werden, vermieden, zusammen mit den zusätzlich zeitraubenden Herstellungsschritten und Kosten, wie sie unvermeidbar bei solchen Nachbearbeitungen verbunden sind. Außerdem sind Grate, wie sie bei solchen Bearbeitungsverfahren üblich sind, ebenfalls vermieden. Aufgrund der genau ge steuerten Dimensionierung jeder Nut und jeder Ausnehmung, wie sie gemäß der Erfindung ausgebildet werden, sind die Nuten und Ausnehmungen an jeder Fläche der Antriebsöffnung einer gegebenen Antriebshülse identisch in genau gleichförmiger Gestalt und Abmessung ausgebildet, um das Einsetzen der Antriebseinheit innerhalb ihrer Antriebshülse zu verbessern und die Gleichmäßigkeit der erforderlichen Ausziehkräfte aufgrund der identischen Tiefe der für die Kugel vorgesehenen Ausnehmung an sämtlichen Seiten der Hülsenantriebsöffnung zu verbessern.
Obgleich die Erfindung unter Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen derselben beschrieben ist, versteht sich für den einschlägigen Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Ausnehmung in einer Antriebshülse, das die folgenden Schritte aufweist: – Vorsehen eines metallischen Werkstücks (38), das eine Antriebsöffnung (66) mit einer Fläche (64) hat, die sich von dem einen Ende (74) der Antriebsöffnung nach innen erstreckt, – Formen einer Nut (72), die eine Oberfläche hat, die sich von einem äußeren Nutende (92) aus zumindest entlang von einem Bereich der Fläche (64) der Öffnung (66) erstreckt, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: – Bewegen von Material (98) von der Nutoberfläche, um die Tiefe der Nut von ihrem äußeren Ende (92) entlang einem Bereich (72A) ihrer Länge zu vergrößern, und – Sammeln des von der Nutoberfläche bewegten Materials, um einen Steg (90) zwischen Enden (56, 92) der Nut (72, 72A) zu bilden, so daß dadurch von der Nut eine Ausnehmung (58) gebildet wird, die sich über den Steg (90) hinaus erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Vorsehens folgendes aufweist: Vorsehen eines im allgemeinen zylindrischen metallischen Werkstücks (38), wobei sich die Fläche (64) der Antriebsöffnung (66) in axial ausgefluchteter Relation zu einer Hauptlängsachse des Werkstücks erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Vorsehens folgendes aufweist: Vorsehen eines metallischen Werkstücks (38), das eine langgestreckte Antriebsöffnung (66) mit einer ebenen Fläche (64) hat, und wobei der Formschritt folgendes aufweist: Formen der Nut (72) derart, daß sie sich van einem äußeren Nutende (92), dem einen Ende (74) der Antriebsöffnung (66) benachbart, in symmetrisch ausgefluchteter Relation zu der ebenen Fläche (64) der Öffnung (66) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Formschritt folgendes aufweist: gleichzeitiges Formen sowohl der Antriebsöffnung (66) in dem Schritt des Vorsehens und der Nut (72) in dem Formschritt in einem einzigen Metallformgebungsvorgang.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Bewegens und des Sammelns gleichzeitig In einem einzigen Metallformgebungsvorgang ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schritte des Bewegens und des Sammelns ausgeführt werden durch folgende Maßnahmen: Vorsehen eines Stempels (80), der eine sich in Längsrichtung erstreckende Abflachung (84) daran und einen Vorsprung (82) hat, der sich in Längsrichtung entlang der Abflachung des Stempels erstreckt, zur Ausrichtung mit der Nut (72), wobei der Vorsprung eine größere Höhe als die Tiefe der Nut hat, und Treiben des Stempels (80) in das Werkstück (38), um Material zu bewegen und die Tiefe der Nut von ihrem äußeren Ende (92) entlang nur von einem Bereich (72A) ihrer Länge zu vergrößern und um gleichzeitig das bewegte Material zu sammeln, um den Steg (90) zwischen den Enden der Nut zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Formschritt folgendes aufweist: Formen der Antriebsöffnung (66) in dem Schritt des Vorsehens mit quadratischem Querschnitt, der vier ebene Flächen (64) hat, die sich von einer dem einen Ende (74) der Antriebsöffnung benachbarten Stelle aus in Längsrichtung erstrecken, unter gleichzeitigem Formen einer Nut (72), die symmetrisch ausgefluchtet ist und sich entlang von mindestens einem Bereich von jeder der vier Flächen der quadratischen Öffnung des Werkstücks in Längsrichtung erstreckt, in einem einzigen Metallformgebungsvorgang.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Schritte des Bewegens und des Sammelns in einem einzigen Metallformgebungsvorgang an jeder der vier Flächen (64) der quadratischen Öffnung (66) des Werkstücks (38) gleichzeitig ausgeführt werden, um einen Steg (90) in jeder Fläche in axial ausgefluchteter Relation zu den anderen Stegen zu bilden, so daß dadurch Ausnehmungen (58) mit identischer Größe, Gestalt und axialer Lage in jeder Fläche der Antriebsöffnung gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Formschritt mit folgenden Maßnahmen ausgeführt wird: Vorsehen eines kraftbetätigten Stempels (44) mit quadratischem Querschnitt, der vier seitliche Abflachungen (48) daran und einen nutformenden Vorsprung (46) hat, der sich entlang von mindestens einer Abflachung des Stempels in Längsrichtung erstreckt, Treiben des Werkstücks (38) in einen Hohlraum (70) eines Werkzeugs mit dem kraftbetätigten Stempel und gleichzeitiges Formen der quadratischen Öffnung (66) und der Nut (72) entlang von mindestens einem Bereich der Länge der Fläche (64) der Öffnung des Werkstücks, indem man sein Metallmaterial zwischen den Stempel und das Werkstück fließen läßt, und wobei die Schritte des Bewegens und des Sammelns mit folgenden Maßnahmen ausgeführt werden: Vorsehen eines zweiten kraftbetätigten Stempels (80) mit quadratischem Querschnitt, der vier seitliche Abflachungen (84) daran und einen Vorsprung (82) hat, der sich entlang der einen Abflachung des zweiten Stempels in Längsrichtung erstreckt, der dem Vorsprung des ersten Stempels entspricht, wobei der Vorsprung des zweiten Stempels eine größere Höhe als der Vorsprung des ersten Stempels hat, und Treiben des zweiten Stempels in das Werkstück (38), wobei der Vorsprung (82) des zweiten Stempels mit der vorher geformten Nut (72) in dem Werkstück ausgefluchtet ist, um die Tiefe der Nut von ihrem äußeren Ende (92) entlang von einem Bereich (72A) ihrer Länge zu vergrößern und gleichzeitig den Steg (90) zwischen den Enden der Nut zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Bewegens und des Sammelns in einem Kaltumformungsprozeß ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Bewegens und des Sammelns in einem Warmumformungsprozeß ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Bewegens und des Sammelns in einem Umformungsprozeß im halbwarmen Zustand ausgeführt werden.
Hohle Antriebsvorrichtung für Hand-, Kraft- und Schlagschraubenschlüssel und dergleichen, die folgendes aufweist: – eine Metallhülse (100), die eine Antriebsöffnung (66) mit einer Fläche (64) hat, die sich von einer Stelle, die einem Ende (74) der Antriebsöffnung benachbart ist, nach innen erstreckt, – eine Nut (72), die sich zumindest entlang von einem Bereich der Länge der Fläche der Öffnung erstreckt, wobei die Antriebsvorrichtung gekennzeichnet ist durch einen Steg (90) zwischen Enden (56, 92) der Nut, wobei der Steg von der Nut radial nach innen vorspringt, so daß dadurch eine Ausnehmung (58) von der Nut gebildet wird, die sich über den Steg hinaus erstreckt, um ein Stiftantriebselement festzuhalten.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Nut (72) bogenförmigen Querschnitt hat.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Nut (72) in der Fläche der Öffnung (66) symmetrisch ausgefluchtet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Hülse von im allgemeinen zylindrischer Gestalt ist, wobei die Antriebsöffnung (66) innerhalb der Hülse (100) koaxial ausgefluchtet ist und quadratischen Querschnitt hat, wobei die erste Fläche (64) der Antriebsöffnung eine von vier identischen ebenen Flächen ist, die sich von einer Stelle, die dem einen Ende (74) der Antriebsöffnung benachbart ist, in Längsrichtung nach innen erstrecken, wobei die erste Nut (72), die sich zumindest entlang von einem Bereich der Länge der ersten Fläche der Öffnung erstreckt, eine von vier identischen Nuten ist, die jeweils in den vier identischen ebenen Flächen (64) ausgebildet sind, die sich von einer Stelle, die dem einen Ende der Antriebsöffnung benachbart ist, in Längsrichtung nach innen erstrecken, und wobei ein Steg (90) zwischen den Enden (56, 92) jeder Nut in axial ausgefluchteter Relation mit dem ersten Steg der ersten Nut radial nach Innen vorspringt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei sich die Nuten von dem einen Ende (74) der Antriebsöffnung (66) aus erstrecken und wobei die Nuten (72) identische Tiefe und Länge haben und in ihrer jeweiligen Fläche (64) der Antriebsöffnung symmetrisch angeordnet sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Ausnehmungen (58) identische Größe, Gestalt und axiale Lage in ihrer jeweiligen Fläche (64) der Antriebsöffnung (66) haben.