DE2409077A1

DE2409077A1 - Drehbares, mit gewinde versehenes befestigungselement

Info

Publication number: DE2409077A1
Application number: DE2409077A
Authority: DE
Inventors: Sixten Harald Lejdegard
Original assignee: Bulten Kanthal AB
Current assignee: Bulten Kanthal AB
Priority date: 1973-02-27
Filing date: 1974-02-26
Publication date: 1974-08-29
Also published as: SU553941A3; ATA155674A; DE2409077C3; ES423636A1; CA998264A; FR2219327B1; SE381923B; DK138191C; DE2409077B2; NL7402622A; JPS5024656A; DD110433A5; CS170512B2; US3969974A; BE811615A; AT336962B; GB1448774A; FR2219327A1; DK138191B; IT1009149B

Description

PATENTANWALTSBÜRO TlEDTKE - BüKLING " KlNNE 2409077

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Bulten-Kanthal Aktiebolag Hallstahammar, Schweden

Drehbares, mit Gewinde versehenes Befestigungselement

Die Erfindung bezieht sich auf drehbare Befestigungselemente (z.B. Schrauben, Bolzen oder Muttern), die einen Treibkopf haben, an den ein geeignetes Werkzeug ansetzbar ist, um das Befestigungselement unter Drehen einzubringen.

Es ist bekannt, Treibköpfe vorzusehen, die in der Draufsicht die Form eines Außensechskants haben und an die ein Sechskantschlüssel ansetzbar ist.

Zur Verbesserung der Drehmomentübertragung beim Eindrehen von Befestigungselementen wurden Vorschläge gemacht,

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Doppelaußensechskanttreibköpfe mit zwölf Ecken zu benutzen, die untereinander durch V-förmige Nuten getrennt sind. Von außen zu betätigende Treibköpfe oder Außentreibköpfe dieser. Art können lediglich mit einem mit zwölf Ecken versehenen Doppelsechskantringschlussel gedreht Werdend

Es ist ferner vorgeschlagen worden, Treibköpfe mit zwölf Kerben zu versehen, wobei ein Außentreibkopf dieser Art die Gestalt eines Außenzylinders hat, in den zwölf in gleichem Winkelabstand stehende teilzylindrische Kerben eingearbeitet sind und der Schnittbereich zwischen jeglicher teilzylindrischen Kerbe und dem benachbarten Teil des Außenzylinders oder der äußeren Zylinderfläche abgerundet.und der Radius der teilzylindrischen Kerbe um, ein mehrfaches größer als derjenige des abgerundeten Schnittbereichs ist.

Befestigungselemente mit Treibköpfen gemäß Vorbeschreibung wurden als Befestigungselemente mit zum Eindrehen benutzter Kerbverzahnung oder Treibkerbverzahnung bezeichnet. Solche Befestigungselemente mit Treibkerbverzahnung können lediglich unter Verwendung eines entsprechend kerbverzahnten SpezialWerkzeugs gedreht werden.

Es wurde jedoch festgestellt, daß herkömmliche Befestigungselemente mit Treibkerbverzahnung gewisse Nachteile haben.

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An den abgerundeten Schnittbereichen besteht die Tendenz, daß beim Anlegen großer Drehmomente und unter Verwendung abgenutzter oder in sonstiger Weise verformter Treibkerbverzahnungswerkzeuge Metall aus den abgerundeten Schnittbereichen unter den durch das Drehwerkzeug ausgeübten Drehkräften unter Bildung von Graten wegfließt, die in Richtung der Treibdrehung weisen. Sofern zu große Grate entstehen, kann es schwierig oder sogar unmöglich sein, ein spezialkerbverzahntes Werkzeug an den so verformten Treibkopf anzusetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Treibkopf zu schaffen, der die vorbeschriebenen Nachteile der bekannten mit Treibkerbverzahnung versehenen Befestigungselementen vermindert oder beseitigt. Dabei soll der erfindungsgemäße Treibkopf es ermöglichen, an das Befestigungselement Drehmomente anzusetzen, die höher als die zulässigen Drehmomente bei den bekannten, mit Treibkerbverzahnung versehenen Befestigungselementen sind, ohne daß nachteilige Grate gebildet werden. Schließlich geht es der Erfindung um die Schaffung eines Formgebungskörpers wie Form oder Matrize für die Herstellung von Befestigungselementen, die einen erfindungsgemäßen kerbverζahnten Treibkopf haben.

Erfindungsgemäß wird ein Außentreibkopf geschaffen, der in der Draufsicht eine Oberfläche hat, die von einem äußeren Zylinder gebildet ist, der eine Mehrzahl von Kerben besitzt, die in gleichem Umfangsabstand um den Zylinderumfang verteilt und teilweise durch eingerückte konkave teilzylin-

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arische Flächen definiert sind, die einen kleineren Runduhgsradius als der Außenzylinder haben, wobei die Schnittbereiche der eingerückten teilzylindrischen Flächen mit dem Außenzylinder planar oder eben sind.

Vorzugsweise sind zwölf solcher eingerückten oder einspringenden konkaven teilzylindrischen Flächen vorgesehen.

Jeder Schnittbereich kann mit Bezug auf die benachbarte teilzylindrische Fläche einen spitzen Winkel einschließen.

Erfindungsgemäß wird ferner einen Außentreibkopf geschaffen, der bei Betrachtung in Draufsicht eine Oberfläche hat, die einen Außenzylinder mit mehreren im gleichen Winkelabstand längs des Zylinderumfangs angeordneten Kerben besitzt, die jeweils teilweise von einer teilzylindrischen Bodenfläche mit einem gegenüber dem Radius des Außenzylinders erheblich kleineren Radius und zwei in diese Bodenfläche übergehenden ebenen Seitenflächen gebildet sind, die mit Bezug auf Radialebenen des Außenzylinders geneigt sind und den Außenzylinder schneiden, wobei die Schnittbereiche der ebenen Kerbenseitenflächen mit dem Außenzylinder eben und gegenüber Radialebenen des Außenzylinders unter Winkeln geneigt sind, die sich von den Neigungswinkeln der ebenen Kerbenseitenflächen unterscheiden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher

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erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Treibkopf mit Außenkerbverζahnung nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Detailansicht des Berührungspunkts einer der Treibflächen des Schraubenschlüssels mit dem bekannten Treibkopf mit Kerbverzahnung;

Fig. 3 ist eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung, die den Arbeitsangriff des Schraubenschlüssels an einem erfindungsgemäßen, mit Gewinde versehenen Befestigungselement mit Treibkerbverzahnung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;

Fig. 3A ist eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung, die den Arbeitsangriff des Schraubenschlüssels an einem mit Gewinde versehenen Befestigungselement mit Treibkerbverzahnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ver-. deutlicht;

Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen, mit Gewinde versehenen Befestigungselements mit Treibkerbverzahnung, wobei das Befestigungselement als Flanschschraube ausgebildet ist;.

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Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen , als Flanschmutter ausgebildeten, mit Gewinde versehenen Befestigungselemente mit Treibkerbverzahnung;

Fig. 6 ist eine Draufsicht 'auf die Flanschschraube nach Fig. 4;

Fig. 7 ist eine Draufsicht auf die Flanschmutter nach Fig. 6;

Fig. 8 ist eine Axialschnittansicht einer geeigneten Form oder Matrize zur Herstellung von erfindungsgemäßen, mit Gewinde versehenen Befestigungselementen mit Treibkerbverzahnung.

Die Fig. 1 zeigt schematisch die Gestalt des Treibkopfes mit Treibkerbverzahnung. Das Befestigungselement ist mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet; die Treibfläche 11 ist eine Außentreibflache, die von einem Außenzylinder 12 gebildet ist, der an zwölf in gleichem Winkelabstand stehenden Stellen durch konkave teilzylindrische Kerben 13 oder Nuten unterbrochen ist, die in den Außenzylinder 12 einspringen. Jeder Kerbe 13 hat einen Radius, der um das mehrfache kleiner als der Radius der Krümmung des Außenzylinders 12 ist.

Zwischen jeder Kerbe 13 und dem benachbarten Teil des Außenzylinders 12 befindet sich ein Schnittbereich, wie

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er bei 14 angedeutet ist. Bei herkömmlichen Befestigungselementen mit Treibkerbverzahnung ist dieser Schnittbereich abgerundet, wobei der Rundungsradius um das mehrfache kleiner als derjenige der Kerbe 13 ist, wie man leicht aus der Tatsache ersieht, daß dieser abgerundete Bereich aus Maßstabsgründen nicht aus der Fig. 1 erkennbar ist.

Die Fig. 2 verdeutlicht den Bereich 14 der Fig. 1. Der Pfeil F zeigt die Drehrichtung des Drehwerkzeugs für das Befestigungselement an; das Drehwerkzeug 15 berührt das Befestigungselement 10 in einem Berührungsbereich 17 und übt auf das Befestigungselement an diesem Berührungsbereich 17 eine Kraft aus. Diese Kraft bewirkt, daß das Metall des Kontaktbereichs nach vorn fließt und einen Grat 18 bildet, so daß das nachfolgende Ansetzen eines nicht abgenutzten oder unbeschädigten kerbverzahnten Spezialringschlüssels unmöglich*wird.

Die Fig. 3 zeigt ein Befestigungselement mit einem Treibkopf gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dieser Treibkopf bildet die Außentreibflache eines Bolzens oder einer Mutter zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels. Der Treibkopf hat einen begrenzten oder konzentrierten Kontaktbereich 19 für Kontakt zwischen dem Ireibwerkzeug 15 und dem Befestigungselement 22. Der Schnittbereich zwischen der teilzylindrischen Kerbe 13a und dem Außenzylinder 12a ist als eine Flachstelle 21 ausgebildet, die in einem spitzen Winkel zur zugeordneten Treibfläche 20 der Kerbe 13a liegt, und zwar in einem Winkel in der Größenordnung von etwa 20°.

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Wo der Metallfluß oder die Metallwanderung auftritt, hat sie die Form gemäß Fig. 3. Der größte Teil der Kraft wird an dem Vorderende der Treibfläche 20 konzentriert. Jegliches Metall, das von dieser Stelle aus nach vorn gedrückt wird, baut sich auf der Flachstelle 21 gemäß Andeutung bei 18a auf, so daß das verschobene Metall keinen Grat auf der Oberfläche des Außenzylinders bildet und sich lediglich auf dem Flachabschnitt gemäß Darstellung ansammelt.

Es kann daher das Befestigungselement zu jeder Zeit durch einen kerbverzahnten SpezialSchraubenschlüssel erfaßt werden, wobei nicht mehr die Gefahr der Behinderung des Ansetzens durch die Bildung von Graten besteht, wie dies bei dem bekannten Befestigungselement mit Treibkerbverzahnung ist.

Die Flachstellen 21 haben in Hinsicht auf die Herstellung der Befestigungselemente einige Vorzüge. Die kalten Stauchiratrizen für das Bilden der Köpfe von bekannten Befestigungselementen mit Treibkerbverzahnung können lediglich durch sog. Elektroerosion oder durch Kaltpressen geformt werden. In beiden Fällen ist ein Muster erforderlich, dessen Gestalt genauestens der Endform des Kopfs des Befestigungselements entspricht. Unter Anwendung heutiger Verfahren kann der kMne Kadius des vorbeschriebenen Schnittbereichs lediglich mit erheblichen Schwierigkeiten erzeugt werden, d.h. mit Hilfe eines Abziehsteins. Es ist daher die Genauigkeit und Gleichförmigkeit nicht stets befriedigend. Werden hingegen diese Bereiche als Flachstellen ausgebildet, können sie sehr einfach und in gesteuerter

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Weise in geeigneten Maschinen hergestellt werden, so daß Genauigkeit und Gleichförmigkeit nicht in Frage steht.

Generell gelten die gleichen Überlegungen bei Treibköpfen, wie sie in der Fig. 3A dargestellt sind. Im Falle dieser Figur sind jedoch die Kerben 13b nicht durch teilzylindrische Flächen gemäß Vorbeschreibung gebildet. Stattdessen sind die Kerben 13b so ausgelegt, daß sie teilweise durch eine teilzylindrische Bodenfläche 23 und zwei planare, in diese übergehende Seitenflächen 24, 25 definiert sind, die gegenüber Radialebenen des Außenzylinders geneigt sind und einen solchen Zylinder schneiden.

In einem typischen Beispiel kann im Falle einer Flanschschraube gemäß Darstellung, in Fig. 4 und 6 mit einem Gewindeabschnitt 27 und einem Kopf 28 mit Flansch 29 und einem Außengewindedurchmesser von 20,0 mm als Maximum der Außenzylinder 12 einen Außendurchmesser A von 23,25 bis 23,40 mm haben, während ein Innenzylinder 26, auf dem die Kerbenböden liegen, einen Durchmesser B von 20,68 bis 20,83 mm haben kann. Die■Seitenflächen 24, 25 können miteinander einen Winkel.C von 80° - 1° bilden und daher mit einer Radialebene D des Außenzylinders 12 einen Winkel in der Größenordnung von 40° . bilden. Hieraus ergibt sich, daß die beiden ebenen Seiten 24, 25 einundderselben Kerbe 13b einen Winkel in der Größenordnung von 110° miteinander bilden können. Ih diesem Fall liegt der Rundungsradius der teilzylindrischen Bodenfläche der Kerbe 13b in der Größenordnung von 1,75 bis 1,90 mm. Vorzugsweise

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bilden die ebenen Flächen 21 an jedem Rand einer Kerbe einen Winkel Em der Größenordnung von 150° miteinander, wobei die Breite dieser ebenen Flächen bei Messung im Umfangsrichtung des Treibkopfs in der Größenordnung von 0,55 bis 0,65 mm bei dem als Beispiel gewählten Befestigungselement betragen könnte.

Der Formgebungskörper oder die Matrize, wie sie generell in Fig. 8 mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist, besitzt einen im wesentlichen zylindrischen Körper 31 aus geeignetem Material mit einer durchgehenden Bohrung 32. Ein Endabschnitt der Bohrung 32 und die benachbarte Endfläche des Körpers 31 werden z.B. durch Elektroerosion geformt, um einen Hohlraum 34 zu erhalten, der einer Mutter.oder einem Schraubenkopf die vorbeschriebene spezifische erfindungsemäße Gestaltung geben kann, wenn in dem Hohlraum 34 im Laufe des Kaltstauchvorgangs ein Rohling in den Hohlraum gepreßt wird.

Es können im Rahmen der Erfindung eine Reihe von kleineren Abwandlungen vorgenommen werden, die hierdurch umfaßt werden.

Die Erfindung liefert somit den Schraubenschlüsselansetzabschnitt für eine Mutter oder einen Bolzenkopf, der in der Draufsicht mit einer Gestaltung versehen ist, die einen Außenzylinder mit einer Vielzahl von Kerben aufweist, die teilweise durch einspringende konkave Flächen gebildet und im gleichen ümfangsabstand um den Außenzylinder verteilt sind,

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wobei die Schnittbereiche der Kerbe mit dem Außenzylinder eben sind. Die Kerben können alle teilzylindrischen Querschnitt haben, oder sie können eine teilzylindrische Bodenfläche besitzen, die in zwei ebene geneigte Seitenflächen übergeht.

Die Erfindung umfaßt ferner eine Matrize oder eine Form für die Herstellung von Muttern oder Bolzen mit einem kerbverzahnten Schlüsselansetzabschnitt, wobei Matrize oder Form einen Formhohlraum haben, der für die Formung der Schnittbereiche der Kerben mit dem Außenzylinder als ebene Flächen geeignet ist.

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Claims

- 12 Patentansprüche

.) Drehbares, mit Gewinde versehenes Befestigungselement, gekennzeichnet durch einen Treibkopf (10) mit einer Oberfläche, die in Draufsicht einen Außenzylinder (12) mit mehreren konkaven einspringenden Flächen (13^) bildet, deren Rundungsradius kleiner als der Radius des Außenzylinders (12) ist und die in gleichem Umfangsabstand am Außenzylinder vorgesehen sind, wobei die Schnittbereiche der einspringenden Flächen (13a) mit dem Außenzylinder (12) eben sind.
2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwölf einspringende Flächen (13a) vorgesehen sind.
3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konkaven einspringenden Flächen (13a) vollkommen teilzylindrisch sind.
4. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konkaven einspringenden Flächen (13b) einen teilzylindrischen Flächenabschnitt (23) besitzen, der zentral zwischen zwei ebenen Seitenflächenabschnitten (24, 25) liegt und in diese übergeht.
5. Befestigungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß benachharte ebene Seitenflächenabschnitte (24, 25) benachbarter konkaver einspringender Flächen einen

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Winkel (C) in der Größenordnung von 80° miteinander bilden.
6. Befestigungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der 'Rundungsradius des zentral gelegenen teilzylindrischen Flächenabschnitts (23) die Größenordnung von 1:10 oder weniger vom Radius des Außenzylinders hat.
7. Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Schnittbereiche (21) der einspringenden Flächen mit dem Außenzylinder (12) in einem spitzen Winkel zum benachbarten einspringenden Seitenflächenabschnitt (24; 25) liegen."
8. Befestigungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel in der Größenordnung von 20° liegt.
9. Befestigungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der ebenen Schnittbereiche (21) in Umfangsrichtung des Außenzylinders in der Größenordnung von 1:100 bis 3:100 des Radius des Außenzylinders liegt.
10. Matrix oder Formkörper zur Herstellung von

Befestigungselementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix oder der Formkörper einen Hohlraum'zur Anformung eines Außentreibkopfs an ein Befestigungselement bei dessen Teileinführung in den Hohlraum hat, wobei dieser Hohlraum Flächen besitzt, die die ebenen Schnittbereiche am Außentreib-

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