DE69922153T2

DE69922153T2 - Befestigungswerkzeug, Befestigungselement und Formwerkzeug

Info

Publication number: DE69922153T2
Application number: DE69922153T
Authority: DE
Inventors: John B. Alamo Wagner
Original assignee: JJCT Enterprises Inc Folsom; JJCT Enterprises Inc
Current assignee: JJCT Enterprises Inc Folsom; JJCT Enterprises Inc
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2019-08-14
Also published as: AU769634B2; AR022767A1; EP1035336A3; NO995659L; KR20000062218A; NZ337987A; AU1527900A; JP2000254868A; ATE283431T1; CA2280301A1; MY121117A; CN1163676C; EP1035336A9; RU2252341C2; CA2280301C; CO5271748A1; CZ295970B6; PL336021A1; US20010025552A1; NO995659D0

Description

Diese Erfindung betrifft ein Antriebssystem, wobei ein erstes Bauteil, wie zum Beispiel der Antrieb eines Befestigungs- bzw. Verbindungselements, ein Antriebsdrehmoment auf ein zweites Bauteil, wie zum Beispiel ein Befestigungselement mit Gewinde, ausübt, sowie ein drittes Bauteil, wie z.B. ein Formwerkzeug zum Ausbilden einer Aussparung in einem des ersten oder zweiten Bauteils mit einem modifizierten polygonförmigen Passsitz (siehe beispielsweise US-A-3 885 480, die gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 entspricht).
Hintergrund
Seit der Einführung und dem Massengebrauch von Befestigungswerkzeugen mit leistungsfähigem Antrieb an Fließbändern in Fabriken in den späten 30er Jahren und frühen 40er Jahren des 20. Jahrhunderts fand eine Revolution in einer der ältesten mechanischen menschlichen Erfindungen statt. Die entscheidende Veränderung war das massive Drehmoment, das durch ein Befestigungswerkzeug mit leistungsfähigem Antrieb ausgeübt wurde. Im letzten Jahrzehnt wurden Befestigungswerkzeuge mit leistungsfähigem Antrieb von Fachhandwerkern sowie von einem hohen Anteil von "do-it-yourself"-Handwerkern verwendet, da es immer mehr relativ preiswerte und tragbare Befestigungswerkzeuge mit leistungsfähigem Antrieb gab.
Gemäß dem Stand der Technik gibt es Parameter für das ultimative Befestigungswerkzeug mit leistungsfähigem Antrieb und für die entsprechende Schraube, die wie folgt lauten: 1) Eine Spitze, welche hohe Drehmomentkräfte ausüben kann, und ein Befestigungselement mit Gewinde, das hohe Drehmomentkräfte ausnehmen kann; 2) Eine Antriebsspitze mit einem großen zentralen Bereich, um eine verlässliche und wiederholbare Übertragung von hohen Drehmomentkräften zu gewährleisten; 3) Eine Konfiguration aus Antriebsspitze und zusammenpassenden Befestigungselementen mit Gewinde, welche geringem "cam-out" (auch bekannt als geringes "rock-out") unterliegt; und 4) Ein Zusammenwirken von Antrieb und Befestigungselement mit Gewinde mit einem festen Stecksitz, so dass auf eine magnetisierte Spitze mit ihren diesbezüglichen Problemen verzichtet werden kann.
Wesen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung offenbart gemäß Anspruch 1 eine Antriebsspitze für ein Verbindungs- bzw. Befestigungselement und ein Befestigungselement mit Gewinde, welche der Leistung eines leistungsfähigen Befestigungswerkzeugs gerecht werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsspitze für ein Befestigungselement zu schaffen, welches hohe Drehmomentkräfte auf den Kopf eines Befesti gungselementes mit Gewinde überträgt, das hohe Drehmomentkräfte aufnehmen kann, und zwar indem eine einzigartige geometrische Konfiguration aus Aussparung oder externem Kopf verwendet wird, welche im folgenden als "modifiziert polygonförmig" und in speziellen Beispielen als "modifiziert quadratisch" bezeichnet wird.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Antriebsspitze für ein Befestigungselement bereit zu stellen, welches verlässlich und wiederholbar ein hohes Drehmoment auf ein Befestigungselement mit Gewinde ausüben kann, und zwar aufgrund eines großen zentralen Bereiches in der Aussparung oder im externen Kopf und aufgrund einer Antriebswand, welche durch eine große Stützfläche gestützt wird.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Konfiguration aus einer Antriebsspitze für ein Befestigungselement und einem passenden Kopf mit Aussparung für ein Befestigungselement mit Gewinde zu schaffen, welche den "cam out" hauptsächlich aufgrund einer asymmetrischen Konfiguration minimiert.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Konfiguration aus Antriebspitze und passendem Befestigungselement mit Gewinde zu schaffen, welche ein Wackeln zwischen dem Befestigungselement und dem Antrieb minimiert, wenn das Befestigungselement angetrieben wird.
Es ist ferner eine weitere Aufgabe, einen "Stecksitz" zwischen der Antriebsspitze und dem Befestigungselement mit Gewinde zu schaffen, bei dem auf eine magnetisierte Spitze verzichtet werden kann, und zwar hauptsächlich aufgrund zusammenpassender, breiter und axial verjüngter Wände.
Es ist eine weitere Aufgabe, eine Konfiguration bereit zu stellen, wobei die Antriebsspitze für das Befestigungselement und das Befestigungselement mit Gewinde preiswert und verlässlich in hohen Stückzahlen produziert werden können.
Es ist ferner eine weitere Aufgabe, eine Konfiguration aus Antriebsspitze und passendem Befestigungselement mit Gewinde zu schaffen, bei der das Befestigungselement schnell und einfach an der Antriebspitze befestigt, zu dem Ort des Befestigungselementes transportiert, durch einen leistungsfähigen Bohrer eingesetzt und in die gewünschte Position versenkt werden kann, und bei der die Antriebsspitze einfach von dem Befestigungselement mit Gewinde entfernt werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht eines Abschnittes eines Antriebswerkzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung, welcher zum Einsatz in eine Aufnahme eines Befestigungselements der vorliegenden Erfindung ausgerichtet ist, wobei Abschnitte des Befestigungselementes zur Klarstellung der Erfindung weggeschnitten wurden.
2 ist eine Vorderansicht des Antriebswerkzeuges und des Befestigungselementes der 1, welche vollkommen ineinander eingreifen. Abschnitte des Antriebswerkzeuges und des Befestigungselementes sind zur Klarstellung der Erfindung entfernt worden.
3 ist eine Draufsicht von oben auf die Erfindung entlang der Linie 3-3 der 1, wobei Abschnitte des Schraubenkopfes im Querschnitt gezeigt sind. Ein in Phantomlinien dargestelltes Quadrat ist mit der Aufnahme der Schraube überlagert, um die "modifizierte quadratische" Konfiguration der Aufnahme darzustellen. Das in Phantomlinien gezeichnete Quadrat zeigt auch graphisch, dass das Befestigungselement durch einen Antrieb mit quadratischer Konfiguration rotiert werden kann.
3A ist eine Querschnittsansicht entlang 3A-3A für vier Positionen der 3.
3B ist eine Querschnittsansicht entlang 3B-3B für drei Positionen in 3.
4 ist eine Draufsicht von oben auf die Erfindung entlang der Linie 4-4 der 2, wobei Abschnitte des Schraubenkopfes und des Antriebs im Querschnitt gezeigt sind, um die Erfindung deutlicher darzustellen. Ein in Phantomlinien gezeichnetes Quadrat ist mit dem Querschnitt überlagert, um deutlicher die Beziehung des erfindungsgemäßen "modifizierten Quadrates" gemäß der Erfindung zu einem geometrischen Quadrat darzustellen.
4A ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 4A-4A an vier Positionen der 4.
4B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4B-4B an drei Positionen der 4.
5 ist eine seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Beispiels eines Befestigungselementes, wobei Abschnitte des Kopfes im Querschnitt dargestellt sind, um die Erfindung deutlicher darzustellen.
6 ist eine Draufsicht von oben auf den Kopf des in 5 gezeigten Befestigungselementes, gesehen in Richtung der Pfeile auf der Linie 6-6. Ein in Phantomlinien gezeichnetes Quadrat ist mit der Aufnahme der Schraube überlagert, um einen Vergleich zwischen der erfindungsgemäßen "modifizierten Aufnahme" und einem geometrischen Quadrat darzustellen.
7 ist eine seitliche Ansicht eines Beispiels eines Antriebs mit einem Endabschnitt, der in Übereinstimmung mit der Erfindung konstruiert ist.
8 ist eine seitliche Ansicht eines Abschnittes des in 7 gezeigten Antriebs, gesehen aus der Richtung o der Pfeile auf der Linie 8-8 von 7.
9 ist eine Ansicht auf das Ende des in 7 gezeigten Antriebs, gesehen aus der Richtung der Pfeile auf der Linie 9-9 in 7. Ein in Phantomlinien gezeigtes Quadrat ist mit dem Aufnahmeabschnitt überlagert, um einen Vergleich zwischen der "modifizierten polygonförmigen" Aufnahme gemäß der Erfindung und einem geometrischen Quadrat darzustellen.
10 ist eine seitliche Ansicht eines Formwerkzeuges, Lochwerkzeuges oder Körpers, der zur Ausbildung der Aufnahme im Kopf des Befestigungselementes der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Abschnitte sind im Querschnitt gezeigt, um die Erfindung weiter klarzustellen.
11 ist eine Ansicht auf ein Ende des in 10 gezeigten Formwerkzeuges, gesehen aus der Richtung der Pfeile entlang der Linie 11-11. Ein in Phantomlinien ge zeichnetes Quadrat ist mit der Aufnahme des Befestigungselementes aus den gleichen, oben genannten Gründen überlagert. Ein Abschnitt der Ansicht ist im Querschnitt gezeigt, wobei das Formwerkzeug entlang der Linie 11-11 geschnitten ist.
12 ist eine seitliche Ansicht eines Beispiels eines Formwerkzeuges ähnlich dem in 10 gezeigten Formwerkzeug, wobei Abschnitte zwecks besserer Darstellung der Konstruktion am Ende des Formwerkzeuges weggeschnitten wurden.
13 ist eine Ansicht auf ein Ende des in 12 gezeigten Formwerkzeuges, gesehen in Richtung der Pfeile auf der Linie 13-13. Ein Quadrat in Phantomlinien ist mit der erfindungsgemäßen "modifizierten quadratischen Aufnahme" aus den oben dargelegten Gründen überlagert.
14 ist eine Schnittansicht, aus der hervorgeht, wie das Formwerkzeug der 12 zusammen mit einem anderen Werkzeug (im Querschnitt gezeigt) verwendet wird, um die Aufnahme der vorliegenden Erfindung in einem Beispiel eines Befestigungselementes auszubilden.
15 ist eine Seitenansicht einer weiteren Form des Befestigungselementes, in dem ein Kopf ausgebildet ist, der eine externe Form der vorliegenden Erfindung darstellt. Abschnitte des Kopfes sind weggeschnitten, um die Konfiguration des Kopfes des Befestigungselementes wiederzugeben.
16 ist eine Ansicht auf ein Ende des in 15 gezeigten Befestigungselementes, gesehen in der Richtung der Pfeile entlang der Linie 16-16 der 15.
17 ist eine Seitenansicht einer Mutter mit einer externen Konfiguration der Antriebsoberfläche der vorliegenden Erfindung. Ein Abschnitt der Mutter ist weggeschnitten, um die vorliegende Erfindung darzustellen.
18 ist eine Querschnittsansicht der in 17 gezeigten Mutter entlang der Linie 18-18.
19 ist eine seitliche Ansicht in Explosionsdarstellung einer weiteren Verwendung der Erfindung, welche ein Befestigungselement, umfassend einen Kopf mit einer externen Konfiguration der vorliegenden Erfindung, zeigt, wobei der Kopf durch eine Sockelelement angetrieben wird, in dem eine interne Aufnahme gemäß der Erfindung ausgebildet ist, wobei das andere Ende eine Aufnahme aufweist, welche die erfindungsgemäße Konfiguration mit dem oberen Element verwendet, wodurch ein Antrieb dargestellt wird, der zum Einsatz in die obere Aufnahme des Sockelelements vorgesehen ist.
20 ist eine Draufsicht von oben auf das in 19 gezeigte Sockelelement entlang der Linie 20-20 der 19.
21 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 21-21 der 19.
22 ist eine Draufsicht von oben auf ein Befestigungselement mit einer Aufnahme gemäß einer modifizierten Form der Erfindung.
22A ist ein Querschnitt entlang den Linien 22A-22A an vier verschiedenen Positionen in 22.
22B ist ein Querschnitt entlang den Linien 22B-22B an drei verschiedenen Positionen in 22.
23 ist eine Draufsicht von oben auf ein Befestigungselement mit einer Aufnahme gemäß einer weiteren modifizierten Form der Erfindung.
23A ist ein Querschnitt entlang den Line 23A-23A an zwei verschiedenen Positionen der 23.
23B ist ein Querschnitt entlang den Linien 23B-23B an zwei verschiedenen Positionen der 23.
24 ist eine Draufsicht von oben auf ein Befestigungselement mit einer Aufnahme gemäß einer weiteren modifizierten Form der Erfindung.
24A ist ein Querschnitt entlang den Linien 24A-24A an fünf verschiedenen Positionen der 24.
24B ist ein Querschnitt entlang den Linien 24B-24B an drei verschiedenen Positionen der 24.
25 ist eine Draufsicht von oben auf ein Befestigungselement mit einer Aufnahme gemäß einer weiteren modifizierten Form der Erfindung.
25A ist ein Querschnitt entlang den Linien 25A-25A an zwei verschiedenen Positionen der 25.
25B ist ein Querschnitt entlang den Linien 25B-25B an drei verschiedenen Positionen der 25.
26 ist eine Draufsicht von oben auf ein Befestigungselement mit einer Aufnahme in einer weiteren modifizierten Form der Erfindung.
26A ist ein Querschnitt entlang den Linien 26A-26A der 25.
26B ist ein Querschnitt entlang den Linien 26B-26B an zwei verschiedenen Positionen der 26.
Beschreibung der Erfindung
Wenn in dieser Beschreibung der Begriff Antrieb verwendet wird, bezieht sich dieser Begriff allgemein auf einen leistungsfähigen Antrieb entweder vom festen Typ, der an Fließbändern verwendet wird, vom elektrischen Typ, welcher von Handwerkern verwendet wird, oder vom tragbaren Typ, der mit Batterien angetrieben wird und sowohl von professionellen als auch von nicht professionellen Personen verwendet wird. Der Antrieb kann auch ein manuelles Werkzeug sein. Der Antrieb kann verwendet werden, um Schrauben oder Bolzen anzutreiben, sowohl mit Aufnahmen als auch mit externen hervorstehenden Konfigurationen.
Befestigungselemente mit Gewinde umfassen Schrauben und Bolzen mit Konfigurationen in Form einer Aufnahme oder einer Erhebung.
Das hier verwendete Formwerkzeug ist ein Werkzeug nach Art eines Stempelwerkzeuges, welches verwendet wird, um die Aufnahme in entweder dem Befestigungselement oder dem Antrieb herzustellen. Ein Beispiel eines Formwerkzeuges ist in 10 gezeigt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den 1 bis 11 gezeigt, und die Erfindung wird hauptsächlich in Bezug auf diese Figuren beschrieben.
In Bezug auf das Befestigungselement und das Antriebswerkzeug zeigen die Zeichnungen eine spezielle Anwendung der Erfindung, wobei das Befestigungselement mit einer Aufnahme oder einem Sockel versehen ist, welche eine interne Konfiguration in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung aufweist, wohingegen die komplementär geformten Bauteile mit äußerer Formgebung im Antriebswerkzeug ausgebildet sind. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass diese Anordnung vertauscht werden kann, so dass das Befestigungselement die externe Konfiguration in Übereinstimmung mit der Erfindung aufweist, wohingegen das Antriebswerkzeug die Form eines Sockelelementes mit einer komplementär geformten inneren Konfiguration aufweist.
In den 1 und 2 ist eine Anordnung mit einem Befestigungselement und einem Antriebswerkzeug in Übereinstimmung mit der Erfindung gezeigt. Das Befestigungselement oder der Körper wird allgemein mit Bezugszeichen 1 bezeichnet und umfasst einen länglichen Schaft 2 mit einem Gewinde 3, das darauf ausgebildet ist, und eine Achse 4. Ein Ende 5 des Befestigungselements 1 ist mit einem vergrößerten Abschnitt oder einem Kopfabschnitt 6 versehen, der eine Aufnahme oder einen Antriebssockel 7 aufweist, der darin ausgebildet ist. Ein Antriebswerkzeug oder Körper 1' ist auch gezeigt, der einen Endabschnitt 8' auf weist, der derart ausgestaltet ist, dass er eine komplementäre Form zu der Aufnahme 7 aufweist und somit in die Aufnahme eingreifen kann, so dass das Antriebswerkzeug 1' Antriebskräfte auf das Befestigungselement 1 ausüben kann.
10 zeigt ein Formwerkzeug, Stempelwerkzeug oder einen Körper 1'' mit einem Endabschnitt 10'' mit einem Ende 5'', welches dazu dient, die Aufnahme 7 in dem Befestigungselement 1 auszubilden.
In der nachfolgenden Beschreibung gelten die folgende Regeln, um die Anzahl der Bezugszeichen der Teile zu vermindern und das Studium der Beschreibung der Erfindung zu erleichtern. Identische Bezugszeichen bezeichnen ähnliche Teile in Bezug auf das Befestigungselement, den Antrieb und das Formwerkzeug, unterscheiden sich jedoch dadurch, dass ein einzelner Strich (') für den Antrieb hinzugefügt wird und ein doppelter Strich ('') für das Formwerkzeug hinzugefügt wird. Diese Regel wird insbesondere in den 1 bis 11 eingehalten.
Das Erzeugnis zur Verwendung in einem Drehmoment-Übertragungssystem oder zur Herstellung von Bauteilen für ein solches System umfasst: einen Körper 1, 1' oder 1'' mit einer Achse 4, 4' oder 4''; wobei der Körper 1, 1' oder 1'' einen modifizierten polygonförmigen Querschnitt 11, 11' oder 11'' aufweist, der durch eine Begrenzungswand 12, 12' oder 12'' definiert wird; einen polygonförmigen zentralen Bereich 13, 13' oder 13'', der innerhalb der Begrenzungswand 12, 12' oder 12'' positioniert ist und eine Fläche einnimmt, die weniger als die Fläche des modifizierten polygonförmigen Querschnitt 11, 11' oder 11'' ist; eine Antriebswand 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ , 14' oder 14'', welche einen Abschnitt der Begrenzungswand 12, 12' oder 12'' bildet, der sich in einer Ebene von einem proximalen Ende 15, 15' oder 15'' nach außen aus dem polygonförmigen zentralen Bereich 13, 13' oder 13" zu einem distalen Ende 16, 16' oder 16'' erstreckt; eine erste Außenwand 17, 17' oder 17'', welche einen weiteren Abschnitt der Begrenzungswand 12, 12' oder 12" bildet und in einem Winkel 19, 19' oder 19'' zu der Antriebswand 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ , 14' oder 14" angeordnet ist und ein distales Ende 20, 20' oder 20'' aufweist, das an der Begrenzungswand 12, 12' oder 12'' endet, sowie ein proximales Ende 18, 18' oder 18'', welches auf das distale Ende 16, 16' oder 16'' der Antriebswand 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ , 14' oder 14'' trifft. Jede der Antriebswände des Befestigungselementes wurde mit Bezugszeichen versehen. Zur kürzeren Darstellung wurde nur eine der Antriebswände des Antriebs 1' mit dem Bezugszeichen 14' bezeichnet. In gleicher Weise wurde nur eine der Antriebswände des Werkzeuges 1'' mit dem Bezugszeichen 14'' bezeichnet. Es ist ersichtlich, dass vorzugsweise der Antrieb 1' die gleiche Anzahl an Antriebswänden wie das Befestigungselement 1 aufweist. Natürlich weist auch Werkzeug 1'' die gleiche Anzahl an Antriebswänden wie das Befestigungselement 1 auf.
Der vorhergehende Absatz wird am besten mit Bezug auf eine Form eines Befestigungselementes mit Gewinde verstanden, nämlich einer Schraube, die in den 1, 2 und 3 gezeigt ist. Die Beschreibung des vorhergehenden Absatzes bezieht sich auch auf eine Form eines Antriebs; nämlich einer Antriebsspitze für eine Schraube in einem leistungsfähigen Antrieb (nicht gezeigt). Die Beschreibung wird nicht wiederholt, da die gleichen Bauteile des in den 1 und 2 gezeigten Antriebs mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, außer dass sie durch einen Strich (') ergänzt sind. Die Beschreibung des vorhergehenden Absatzes bezieht sich auch auf eine Form eines Werkzeuges, nämlich eines Stempelwerkzeuges zur Ausbildung einer Aufnahme in den Schraubbefestigungselementen. Die Beschreibung wird nicht wiederholt, da die gleichen Bauteile für das in den 10 und 11 gezeigte Stempelwerkzeug mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, außer dass die Bezugszeichen mit einem Doppelstrich ('') ergänzt sind.
Der polygonförmige zentrale Abschnitt des Befestigungselementes 1, der allgemein als gestrichelte Linie dargestellt ist und mit Bezugszeichen 13 bezeichnet wird, kann jede beliebige Anzahl von geraden Linien mit unterschiedlichen Längen umfassen, wie zum Beispiel Linie 13₁ in 3 oder 13' in 4, wobei der polygonförmige zentrale Abschnitt 13 vorzugsweise jedoch als symmetrische Konfiguration ausgebildet ist. Diese Konfiguration kann ein Dreieck, ein Pentagon, ein Hexagon oder eine Konfiguration mit mehreren geraden Linien sein. Jedoch ist die bevorzugte Ausführungsform ein Quadrat für das Befestigungselement 1, für den Antrieb 1' und das Werkzeug 1''.
Der Ausdruck "Antriebswand", der mit den Bezugszeichen 14₁ , 14₂ , 14₃ und 14₄ für das Befestigungselement, 14' für den Antrieb und 14'' für das Werkzeug in dieser Anmeldung bezeichnet ist, wird verwendet, um die Hauptwand zu identifizieren, welche verwendet wird, um Drehmoment zu übertragen und aufzunehmen. Für das Werkzeug ist die Antriebswand 14'' die Wand, welche der Wand des Befestigungselementes entspricht, die das hauptsächliche Drehmoment aufnimmt. Die Position der Antriebswand legt die Effizienz des Antriebsystems bei der Übertragung von Rotationsdreh moment auf das Befestigungselement fest. Obwohl fast alle Positionen der Antriebswand etwas Drehmoment übertragen, ist das Drehmoment optimiert, wenn die Antriebswand 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ , 14' oder 14'' in einer Ebene angeordnet sind, welche im wesentlichen auf einer radialen Achse 22₁ oder 22₂ , 22₁' oder 22₂', und 22₁'' oder 22₂'' der Achse 4 des Befestigungselementes, der Achse 4' des Antriebs bzw. der Achse 4'' des Werkzeugs angeordnet ist. Die maximale Kraft ist in 3 dargestellt, wobei der Pfeil der Kraft 9 die Größe und Richtung der Kraft darstellt, welche durch einen Antrieb (nicht gezeigt) auf die Antriebswand 14₃ ausgeübt wird. Eine identische Kraft 9 wird auch auf die Antriebswände 14₁ , 14₂ und 14₄ ausgeübt.
Die Begrenzungswand 12, 12' oder 12'' der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Seiten beschränkt. Vorzugsweise umfasst die Begrenzungswand 12, 12' oder 12'' eine Vielzahl von Antriebswänden 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ , 14' oder 14'', die vorzugsweise auf einer sich radial erstreckenden Axialebene 22, 22' oder 22'' liegen, wie im Vorangegangenen beschrieben wurde. Die Anzahl der Antriebswände kann jede Anzahl zwischen 1 und 6 oder mehr umfassen, jedoch hat sich gezeigt, dass vier Antriebswände 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ , 14' oder 14'' eine Anzahl ist, welche zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Vorzugsweise gibt es wenigstens eine erste Außenwand 17, 17' oder 17'' für jede Antriebswand 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ , 14' oder 14'', wobei jedes proximale Ende 15, 15' oder 15'' auf die distalen Enden 16, 16' oder 16'' der jeweiligenden Antriebswände 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ , 14' oder 14'' trifft. Vorzugsweise ist eine Vielzahl von zweiten Außenwänden 23, 23' oder 23'' vorgesehen, welche proximale Enden 24, 24' oder 24'' aufweisen, welche jeweils auf eine der distalen Enden 20, 20' oder 20'' der ersten Außenwände 17, 17' oder 17'' treffen und distale Enden 25, 25' oder 25'' umfassen, welche jeweils auf die proximalen Enden 15, 15' oder 15'' von jeder der aufeinander folgenden Antriebswände 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ , 14' oder 14'' treffen.
Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, hat es sich gezeigt, dass die Begrenzungswand 12, 12' oder 12'', welche aus vier Antriebswänden 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ , 14' oder 14'' und vier ersten Außenwänden, 17, 17' oder 17'' besteht, exzellente Ergebnisse liefert.
Die vorliegende Konfiguration der Begrenzungswände 12 hat den Vorteil, dass das Drehmomentsystem der vorliegenden Erfindung exzellent dem "cam-out" entgegenwirkt, der auch als "rock-out" bezeichnet wird. Dieses Phänomen ist in der US Re 24,878, erteilt für I.A. Smith, in Bezug auf einen Kopf vom Phillips-Typ mit speziellen versetzten Einkerbungen beschrieben. Eine weitere Erklärung scheint in Anbetracht der Erläuterung in der Re 24,878 nicht notwendig. Es reicht die Anmerkung aus, dass entgegengesetzt gerichtete Paare von Antriebswänden 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ und ersten Außenwänden 17 entgegengesetzt konfiguriert sind, so dass der Antrieb 1' in der Aufnahme 7 gegen eine relative Bewegung mit Ausnahme des Herausziehens in einer im wesentlichen axialen Richtung gesichert ist. In der vorliegenden Erfindung wird das Entgegenwirken gegen den cam-out in einfacher Weise dadurch erreicht, dass die Begrenzungswand 12 in einer asymmetrischen geometrischen Konfiguration konfiguriert ist.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es ermöglicht wird, dass die Schraube an dem Antrieb "haftet", ohne entweder den Antrieb oder die Schraube zu magnetisieren. Dieses Merkmal wird durch das Verjüngen wenigstens eines Abschnittes der Begrenzungswand 12 der Aufnahme 7 des Befestigungselementes 1 in einer nach innen gerichteten Richtung in genauer Anpassung an eine übereinstimmende, sich ähnlich verjüngende Wand auf der Begrenzungswand 12' des Antriebs 1' erreicht.
Der Anmelder beansprucht die Erfindung nicht als "Haftsitz" per se, da das Phänomen des "Haftsitzes" bei Befestigungselementen gut bekannt ist. Der Anmelder beansprucht jedoch eine Konfiguration einer Aufnahme eines Befestigungselementes, welche einen besseren "Haftsitz" erreicht als früher erreicht werden konnte. Ferner hat der Anmelder eine neue Konfiguration eines Befestigungselementes erfunden, welche einen noch nie zuvor erreichten "Haftsitz" für eine größere Umdrehungsanzahl des Antriebs beim Einsetzen von Schrauben bereitstellt. In Systemen nach dem Stand der Technik nutzen sich die Flächen der Antriebe, welche zur Erzielung des Haftsitzes verwendet werden, ab und die engen Toleranzanpassungen, welche für den "Haftsitz" notwendig sind, verschwinden, da der Antrieb immer wieder zum Einsetzen von Hunderten von Befestigungselementen verwendet wird. Der lang andauernde "Haftsitz", der durch den Anmelder ermöglicht wird, resultiert aus der einzigartigen Konfiguration der Begrenzungswand 12, welche wenigstens eine Wand umfasst, welche eine Oberfläche aufweist, die größer als die Oberfläche der Antriebswand ist, welche nicht als die hauptsächliche Antriebswand verwendet wird. Natürlich schafft der Anmelder einen Antrieb 1', der auch wenigstens eine Wand aufweist, welche eine Oberfläche aufweist, die größer als die Oberfläche der Antriebswand ist, welche in genauer An passung mit der ähnlichen Wand der Aufnahme des Befestigungselementes ist.
Um die vorangegangenen Ausführungen zu verdeutlichen, kann die Konfiguration der Aufnahme des Befestigungselementes der US 5,509,334 , auf die ein Patent erteilt wurde, mit einer bekannten kommerziellen Schraube, die durch US 5,279,190 geschützt ist, verglichen werden. Der einzige Unterschied zwischen den beiden Patenten ist die Hinzufügung von kleinen dreieckförmigen "Haftsitz"-Wänden in dem US-Patent 5,509,334, indem eine einfache Modifikation der Begrenzungswand der US 5,279,190 vorgenommen wird. Diese kleinere Modifikation führte zu einem "Haftsitz", der eine entscheidende Verbesserung des US-Patentes 5,279,190 darstellt.
Ein Unterschied zwischen dem 5,509,334-Patent und der vorliegenden Erfindung besteht jedoch in der Tatsache, dass der Anmelder eine Haftsitz-Wand bereitstellen kann, welche eine viel größere Fläche als die Fläche der Haftsitz-Wände bereitstellt, die durch die US 5,509,334 erreicht wird. Ferner ist die Konfiguration des Anmelders derart, dass die Haftsitz-Wand eine Wand sein kann, welche nicht als hauptsächliche Antriebswand verwendet wird und sich somit nicht so schnell abnutzt wie die Antriebswand. Die "Haftsitz"-Wand des Anmelders kann eine wesentlich größere Fläche aufweisen als die hauptsächliche Antriebswand. Schließlich hat der Anmelder entdeckt, dass ein Antrieb in die Aufnahme einer Schraube eingesetzt werden kann und dass die Schraube an dem Antrieb haftet, selbst wenn eine sehr geringe Kraft auf die Schraube durch den Antrieb ausgeübt wird, und dass der Schraubpunkt nicht in Kontakt mit dem Werksstück ist, in das er eingeschraubt wird. Falls die Schraube beispielsweise in eine Oberfläche geschraubt wird, die unterhalb der Arbeitsfläche ausgespart ist, greift der Antrieb in die Aufnahme in der Schraube, die durch ein Plastikband in einer automatischen Zuführeinrichtung gehalten wird. Die Schraube haftet an dem Antrieb mit gerade der Kraft, die benötigt wird, um ein Entfernen von einem Standard-Schraubenzuführband zu ermöglichen. Die Schraube haftet an dem Antrieb, selbst wenn sie sich mit hohen Drehmomenten dreht und selbst wenn die Schraube über eine Distanz transportiert werden muss, bevor sie das Werkstück erreicht. Keine andere Kombination aus Schraube und Antrieb ist bekannt, welche einen derart hohen Haftsitz mit einem derart geringen Eingriffsdruck von Schraube und Antrieb bereitstellt.
Vorzugsweise ist der polygonförmige zentrale Abschnitt 13, 13' oder 13'' als symmetrische Konfiguration ausgebildet, um das Einsetzen des Antriebs in die Aufnahme des Befestigungselementes zu erleichtern.
Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, ist der polygonförmige zentrale Abschnitt 13, 13' oder 13'' ein Quadrat. Eine Konfiguration als Quadrat ermöglicht es, dass Befestigungselemente, in denen eine erfindungsgemäße Konfiguration der Aufnahme ausgebildet sind, mit Antrieben befestigt werden, welche eine Standardkonfiguration als Quadrat aufweisen. Obwohl dies nicht die beste Art und Weise der Befestigung der erfindungsgemäßen Befestigungselemente ist, ermöglicht sie jedoch einem Handwerker die Verwendung eines Antriebs mit Quadrat, falls dieser keinen Antrieb mit der erfindungsgemäßen Konfiguration zur Verfügung hat.
Wie in 3 gezeigt ist, ist die Antriebswand 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ des Befestigungselementes vorzugsweise in einer Ebene positioniert, welche im allgemeinen auf einer radialen Achse der Achse 22₁ des Körpers 1 des Befestigungselementes liegt. Diese Konfiguration stellt sicher, dass das maximale Drehmoment des Antriebs 1' über die Antriebswand 14' des Antriebs auf die Antriebswand 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ des Befestigungselementes übertragen wird.
Obwohl ein Drehmoment-Übertragungssystem dieser Art allgemein mit nur einer einzelnen Antriebswand funktionieren würde, stellen offensichtlich zwei oder mehrere Antriebswände gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 eine größere Drehmoment-Übertragung bereit. Wie zum Beispiel in 3 gezeigt ist, umfasst die Begrenzungswand 12 eine Vielzahl von Antriebswänden 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ , nämlich vier, die jeweils auf einer radialen Axialebene, wie zum Beispiel radialen Achsen 22₁ und 22₂ , liegen. In gleicher Weise umfasst die Begrenzungswand 12 vorzugsweise eine Vielzahl von ersten Außenwänden 17, wobei jedes proximale Ende 18 jeweils auf die distalen Enden 16 der Vielzahl von Antriebswänden 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ trifft und wobei eine Vielzahl von zweiten Außenwänden 23 proximale Enden 24 aufweist, die jeweils auf jedes der distalen Enden 20 der ersten Außenwände 17 treffen und distale Enden 25 aufweisen, welche jeweils auf proximale Enden 18 von jeder der aufeinander folgenden Antriebswände 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ treffen. Jede der Antriebswände 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ wurde in den Zeichnungen markiert, jedoch wurde nur ein Satz von den anderen Wänden der Begrenzung 12 zwecks klarer Darstellung zu markiert. In gleicher Weise wurde nur ein Satz der Wände in dem Antrieb und dem Werkzeug in den 4 und 11 markiert.
Wie in den 1 bis 11 gezeigt ist, weisen alle Ausführungsformen der gezeigten Erfindung Begrenzungswände 12, 12' oder 12'' auf, welche asymmetrisch sind. Im Vergleich hierzu weist der Aufnahme des Befestigungselementes in der US 5,207,132 eine Wand auf, welche eine innere Konfiguration der Aufnahme bildet, die symmetrisch ist. In der in dieser Anmeldung beschriebenen Erfindung sind die Kräfte des Antriebs auf die Aufnahme des Befestigungselementes deutlich unterschiedlich in den Rotationsrichtungen im und gegen den Uhrzeigersinn, wohingegen die Kräfte in der US 5,207,132 , die durch einen Antrieb auf die Aufnahme des Befestigungselementes ausgeübt werden, identisch sind, egal ob die Kraft im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn ausgeübt wird.
Wie in den 1 bis 11 gezeigt ist, verjüngt sich wenigstens ein Abschnitt der Begrenzungswände 12 in der Aufnahme des Befestigungselements nach innen in einer axialen Richtung in genauer Anpassung mit einer übereinstimmenden, sich ähnlich verjüngenden Wand 12' auf dem Umfang des Antriebs. Wie in 3 gezeigt ist, sind die Antriebswände 14₁ , 14₂ , 14₃ und 14₄ nicht verjüngt, wohingegen sich die ersten Außenwände 17 und die zweiten Außenwände 23 verjüngen. Es ist möglich, dass die Anzahl der Wände, die sich verjüngen, in Abhängigkeit von der Größe des "Haftsitzes", die für eine spezielle Anwendung notwendig ist, vermindert wird. Wie in 4B gezeigt ist, kann der Verjüngungswinkel z.B. 3° betragen.
Vorzugsweise sind die Abschnitte der Begrenzungswände 12 des Befestigungselementes, die sich verjüngen, Wände, die nicht die Antriebswand 14' sind. Dies erhöht die Fläche der Antriebswände 14', welche eine Drehmomentkraft aus üben.
Um den "Haftsitz" zu maximieren, sollte die Anzahl und Fläche der Begrenzungswände 12 erhöht werden. Der Anmelder hat herausgefunden, dass in vielen Anwendungen sich alle Abschnitte der Begrenzungswand 12 und 12' ausgenommen der Antriebswände 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ und 14', welche auf einer Ebene vertikal zur Achse des Befestigungselements liegen, verjüngen sollten, um einen ausreichenden "Haftsitz" und eine ausreichende Wandfläche zur Ausübung des Drehmomentes bereitzustellen.
Die im wesentlichen nicht antreibenden Abschnitte der Begrenzungswand des Befestigungselements und des zusammenpassenden Antriebs weisen eine Fläche auf, welche wesentlich größer als die Antriebswände des Befestigungselements und des zusammenpassenden Antriebs sind. Wie beispielsweise in 3 gezeigt ist, ist die Kombination aus den Flächen der ersten Außenwand 17 und der zweiten Außenwand 23 größer als die Fläche der Antriebswände 14₁ , 14₂ , 14₃ und 14₄ . Da die sich verjüngenden Wände 17 und 23, die den "Haftsitz" verursachen, im wesentlichen nicht zur Übertragung von Drehmoment verwendet werden, tritt an diesen Wänden eine sehr geringe Abnutzung auf, so dass die Funktion des "Haftsitzes" bei vielen wiederholten Verwendungen des Antriebswerkzeugs bestehen bleibt.
In den 15 und 16 ist ein Befestigungsbolzen 26 gezeigt, der ein Gewinde 27, einen Kopfflansch 28 und einen Antriebskopf 29 aufweist, wobei der Kopf eine Begrenzungswand 112 mit einer externen Konfiguration aufweist, welche identisch zu der internen Konfiguration der in 3 gezeigten Aufnahme ist.
Der Befestigungsbolzen 26, der ein Erzeugnis zur Verwendung in einem Drehmoment-Übertragungssystem darstellt, umfasst einen Körper 101 mit einer Achse 104; wobei der Körper 101 einen modifizierten polygonförmigen Querschnitt 111 aufweist, der durch eine Begrenzungswand 112 definiert ist; einen polygonförmigen zentralen Bereich 113, der innerhalb der Begrenzungswand 112 positioniert ist und eine Fläche aufweist, die kleiner als die Fläche des modifizierten polygonförmigen Querschnitts 111 ist; eine Antriebswand 114, welche einen Abschnitt der Begrenzungswand 112 bildet und sich auf einer Ebene von einem proximalen Ende 115 nach außen aus dem polygonförmigen zentralen Bereich 113 zu einem distalen Ende 115 erstreckt; eine erste Außenwand 117, welche einen weiteren Abschnitt der Begrenzungswand 112 bildet und in einem Winkel 119 zu der Antriebswand 114 angeordnet ist und ein distales Ende 120 aufweist, das auf der Begrenzungswand 112 endet, sowie ein proximales Ende 118, das auf das distale Ende 116 der Antriebswand 114 trifft.
In den 17 und 18 ist eine Befestigungsmutter 36 gezeigt, in der ein internes Gewinde 37, ein Kopfflansch 38 und ein Antriebskopf 39 ausgebildet sind, wobei der Kopf eine Begrenzungswand 212 mit einer externen Konfiguration aufweist, welche identisch zu der internen Konfiguration der in 3 gezeigten Aufnahme und identisch zu der externen Konfiguration des Antriebskopfes 29 der 15 ist.
Die Befestigungsmutter 36, welche ein Erzeugnis zur Verwendung in einem Drehmoment-Übertragungssystem darstellt, umfasst einen Körper 201 mit einer Achse 204; wobei der Körper 201 einen modifizierten polygonförmigen Querschnitt 211 aufweist, der durch eine Begrenzungswand 212 definiert ist; einen polygonförmigen zentralen Bereich 213, derinnerhalb der Begrenzungswand 212 positioniert ist und eine Fläche aufweist, die kleiner als die Fläche des modifizierten polygonförmigen Querschnitts 211 ist; eine Antriebswand 214, die einen Abschnitt der Begrenzungswand 212 bildet, der sich auf einer Ebene von einem proximalen Ende 215 nach außen aus dem polygonförmigen zentralen Abschnitt 213 zu einem distalen Ende 216 erstreckt; eine erste Außenwand 217, die einen weiteren Abschnitt der Begrenzungswand 212 bildet und in einem Winkel 219 zu der Antriebswand 214 angeordnet ist und ein distales Ende 220 aufweist, das auf der Begrenzungswand 212 endet, sowie ein proximales Ende 218, welches auf das distale Ende 216 der Antriebswand 214 trifft. Es ist ersichtlich, dass der Flansch 38 kein wesentliches Merkmal der Erfindung ist und nur zu darstellenden Zwecken wiedergegeben ist. Der Antriebskopf 39 kann eine gerade Wand sein, wie es bei den meisten Antriebsmuttern mit internem Gewinde der Fall ist.
Wie in den 15 bis 18 gezeigt ist, beschränken sich die Begrenzungswände 112 und 212 der vorliegenden Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Seiten. Vorzugsweise umfassen die Begrenzungswände 112 und 212 eine Vielzahl von Antriebswänden 114 und 214, welche vorzugsweise auf einer radialen Axialebene 122 und 222 liegen, wie im Vorangegangenen diskutiert wurde. Die Anzahl der Antriebswände kann zwischen 1 und 6 oder mehr liegen, jedoch stellen vier Antriebswände 114 oder 214 ein Anzahl dar, welche zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Vorzugsweise sind eine Vielzahl von zweiten Außenwänden 123 oder 223 mit proximalen Enden 124 bzw. 224 vorgesehen, welche jeweils auf distale Enden 120 bzw. 220 der ersten Außenwände 117 bzw. 217 treffen, sowie mit distalen Enden 125 bzw. 225, welche jeweils auf proximale Enden 115 bzw. 215 von jeder der aufeinander folgenden Antriebswände 114 bzw. 214 treffen.
In den 19 bis 21 ist ein Erzeugnis zur Kopplung mit einem Antrieb 301' an einem Ende und zur Kopplung mit einem Befestigungsbolzen 26 an dem anderen Ende gezeigt, der einen extern konfigurierten Antriebskopf 29 aufweist. Hierbei ist das Erzeugnis ein Kopplungs-Sockelelement 41 mit einem Paar von entgegengesetzt angeordneten, jedoch axial ausgerichteten Aufnahmen 307 und 307', wobei eine der Aufnahmen 307 mit dem Antrieb 301' und die andere Aufnahme 307' mit dem Antriebskopf 29 des Befestigungsbolzens 26 gekoppelt ist.
Das Kopplungs-Sockelelement 41 umfasst: Körper 301 und 301' mit einer Achse 304; wobei jeder der Körper 301 und 301' einen modifizierten polygonförmigen Querschnitt 311 bzw. 311' aufweist, welcher durch eine Begrenzungswand 312 bzw. 312' definiert ist; einen polygonförmigen zentralen Bereich 313 und 313', der innerhalb der jeweiligen Begrenzungswände 312 und 312' positioniert ist und eine Fläche aufweist, die kleiner als die Fläche der entsprechenden modifizierten polygonförmigen Querschnitt 311 und 311' ist; Antriebswände 314 und 314', welche einen Abschnitt der jeweiligen Begrenzungswände 312 und 312' bilden, der sich auf einer Ebene von einem proximalen Ende 315 und 315' nach außen aus dem polygonförmigen zentralen Bereich 313 und 313' zu distalen Enden 316 und 316' erstreckt; und erste Außenwänden 317 und 317', die einen weiteren Abschnitt der Begrenzungswände 312 und 312' bilden und proximale Enden 318 und 318' aufweisen, die auf distale Enden 316 und 316' der jeweiligen Antriebswände 314 und 314' in Winkeln 319 und 319' treffen, sowie distale Enden 320 und 320', welche auf den Antriebswänden 312 und 312' enden.
In den 19 bis 21 sind die Begrenzungswände 312 und 312' der vorliegenden Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Seiten beschränkt. Vorzugsweise umfassen die Begrenzungswände 312 und 312' eine Vielzahl von Antriebswänden 314 und 314', die vorzugsweise auf einer radialen Axialebene 322 und 322' liegen, wie zuvor diskutiert wurde. Die Anzahl der Antriebswände kann zwischen 1 und 6 oder mehr liegen, jedoch hat es sich gezeigt, dass vier Antriebswände 314 oder 314' eine Anzahl ist, welche zufriedenstellende Ergebnisse liefert.
Vorzugsweise ist eine Vielzahl von zweiten Außenwänden 323 oder 323' vorgesehen, welche proximale Enden 324 bzw. 324' aufweisen, welche auf jedes der distalen Enden 320 und 320' der ersten Außenwände 317 und 317' treffen, sowie distale Enden 325 bzw. 325', welche auf die proximalen Enden 315 und 315' von jeder der aufeinander folgenden Antriebswände 314 und 314' treffen.
22, 22A und 22B zeigen die erste von fünf modifizierten Formen der zuvor beschriebenen Erfindung. Obwohl die Geometrie der Erfindung verändert wurde, bleibt das Wesen der Erfindung dasselbe. Alle fünf modifizierten Formen der Erfindung basieren auf Anspruch 1 mit bestimmten Unterschieden, wie nachfolgend erläutert wird. Da das Wesen der Erfindung dasselbe ist, hat der Anmelder zwecks kürzerer Darstellung nur das Erzeugnis in Form eines Befestigungselementes komplett beschrieben. Das Erzeugnis in der Form eines Antriebswerkzeugs für die fünf modifizieren Formen sind nicht dargestellt, da sie der Lehre des Erzeugnisses in der Form eines Befestigungselementes entsprechen, wie für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vorangegangenen beschrieben wurde. Dies bedeutet, dass in allen modifizierten gezeigten Formen das Erzeugnis in der Form eines Antriebs dazu ausgelegt ist, in die Aufnahme des Erzeugnisses in der Form eines Befestigungselementes zu passen, und dass das Erzeugnis in der Form eines Antriebswerkzeuges oder eines Stempelwerkzeuges, wie es auch genannt wird, dazu konfiguriert ist, die Aufnahme in dem Erzeugnis in der Form des Befestigungselementes auszubilden.
Insbesondere umfasst das Erzeugnis gemäß den 22, 22A und 22B zur Verwendung in einem Drehmoment-Übertragungssystem oder bei der Herstellung von Bauteilen eines solchen Systems: einen Körper 401 mit einer Achse 404; wobei der Körper 401 ein modifizierten polygonförmigen Querschnitt 411 aufweist, der durch eine Begrenzungswand 412 definiert ist; einen polygonförmigen zentralen Bereich 413, der innerhalb der Begrenzungswand 412 positioniert ist und eine Fläche aufweist, die kleiner als die Fläche des modifizierten polygonförmigen Querschnitts 411 ist; eine Antriebswand 414₁ , 414₂ , 414₃ und 414₄ , welche einen Abschnitt des Begrenzungswand 412 bildet, der sich auf einer Ebene von einem proximalen Ende 415 nach außen aus dem polygonförmigen zentralen Bereich 413 zu einem distalen Ende 416 erstreckt; eine erste Außenwand 417, welche einen weiteren Abschnitt der Begrenzungswand 412 bildet und in einem Winkel 419 zu den Antriebswänden 414₁ , 414₂ , 414₃ und 414₄ angeordnet ist und distale Enden 420 aufweist, die auf den Begrenzungswänden 412 enden, sowie proximale Enden 418, die auf die distalen Enden 416 der Antriebswände 414₁ , 414₂ , 414₃ und 414₄ treffen.
Das Besondere der in 22 dargestellten Struktur besteht darin, dass die distalen Enden 416 der Antriebswände 414₁ , 414₂ , 414₃ und 414₄ und die distalen Enden 420 der ersten Außenwände 417 auf einem gemeinsamen Außenkreis 421 liegen, dessen Achse 404₁ mit der Achse 404 des Körpers 401 übereinstimmt, und dass die Antriebswände 414₁ , 414₂ , 414₃ und 414₄ im wesentlichen parallel zu entweder der Achse 422₁ oder der Achse 422₂ sind, welche die benachbarten Wände des polygonförmigen zentralen Bereichs 413 schneiden. Wie in 22 gezeigt ist, ist somit die Antriebswand 414₁ parallel zu der Axialebene 422₁ , welche die Begrenzungslinie 413₁ schneidet; die Antriebswand 414₂ ist parallel zur Axialebene 422₂ , welche die Begrenzungslinie 413₂ schneidet; die Antriebswand 414₃ ist parallel zur Axialebene 422₁ , welche die Begrenzungslinie 413₃ schneidet; und die Antriebswand 414₉ ist parallel zur Axialebene 422₂ , welche die Begrenzungslinie 413₄ schneidet. Die im Vorangegangenen beschriebene Struktur maximiert das Drehmoment, das durch den Antrieb auf die Schraube ausgeübt wird, da die Antriebswand weiter von dem Rotationszentrum entfernt ist als in den zuvor beschriebenen Befestigungselementen.
Der Pfeil der Kraft 426 zeigt die Komponente der Kraft an, die durch einen (nicht gezeigten) Antrieb radial nach außen entlang der radialen Axialebene 429 gegen die Seiten der Aufnahme 407 des Befestigungselementes ausgeübt wird und welche den Schnittpunkt der Antriebswände 414₁ , 414₂ , 414₃ und 414₄ und der ersten Außenwand 417 schneidet, jedoch nicht in eine Rotationskraft umgesetzt wird, welche auf das Befestigungselement übertragen wird. Der Pfeil 427 zeigt die resultierende Kraftrichtung und der Pfeil 428 zeigt die Größe der Rotationskraft an, welche durch den (nicht gezeigten) Antrieb auf den Körper 401 des Befestigungselements ausgeübt wird.
Ein weiteres strukturelles Merkmal des in 22 gezeigten Befestigungselementes bezieht sich darauf, dass die Aufnahme durch eine Vielzahl von zweiten Außenwänden 423 gebildet ist, die proximale Enden 424 aufweisen, welche jeweils auf jedes der distalen Enden 420 der ersten Außenwände 417 treffen, sowie distale Enden 425, welche jeweils auf proximale Enden 415 von jeder der aufeinander folgenden Antriebswände 414₁ , 414₂ , 414₃ und 414₄ treffen, und dass die erste Außenwand 417 wesentlich länger als die zweite Außenwand 423 ist. Diese Struktur maximiert die Materialmenge in dem (nicht gezeigten) Antrieb. Demzufolge weist der Antrieb Material auf, das in dem Bereich liegt, der durch die Linien begrenzt wird, welche die Antriebswand 414₁ , die Phantomlinie 413₁ , welche eine Seite des polygonförmigen zentralen Bereichs 413 darstellt; sowie die erste Außenwand 417 bilden.
22A zeigt, dass die Antriebswände, wie z.B. die Antriebswand 414₁ , parallel zur Achse 404 des Körpers des Befestigungselements sind, und 22B zeigt, dass die ersten Außenwände 417 und die zweiten Außenwände 423 auf der Begrenzungswand 412 um ungefähr 3° geneigt sind, so dass der Körper 401 des Befestigungselementes an dem (nicht gezeigten) Antrieb haftet, ohne dass der Antrieb magnetisiert werden muss.
Kraftpfeile 430, 431 und 432 stellen Kraftkomponenten dar, die an einem vorgegebenen Punkt auf der ersten Außenwand 417 und in Bezug auf eine Achsenlinie 433 ausgeübt werden. Der Pfeil 430 stellt die Kraft dar, welche gegen den Rand der Aufnahme des Körpers 401 des Befestigungselementes ausgeübt wird und welche nichts zur Rotation des Körpers 401 des Befestigungselementes beiträgt. Der Kraftpfeil 431 ist eine resultierende Kraft und der Kraftpfeil 432 stellt die Kraft dar, welche durch einen (nicht gezeigten) Antrieb gegen die erste Außenwand 417 ausgeübt wird, was zu einer Rotation des Körpers 401 des Befestigungselementes führt. Es ist auch ersichtlich, dass der Kraftpfeil 432 bei einer Umkehrung um 180° die Kraft an diesem speziellen Punkt darstellt, welche durch einen (nicht gezeigten) Antrieb ausgeübt werden würde, wenn der Körper 401 des Befestigungselementes herausgeschraubt wird.
Die in 23 gezeigte Struktur ist identisch mit der in 22 gezeigten Struktur, außer dass die Antriebswände 514₁ , 514₂ , 514₃ und 514₄ entlang einer radialen Axialebene 534 liegen, welche aus der Körperachse 504 herausläuft. Die radiale Axialebene 534 kann in verschiedenen Winkeln 535 zu der radialen Axialebene 522₁ , welche die Begrenzungslinie 513₁ des polygonförmigen zentralen Bereichs 513 schneidet, angeordnet sein, sie ist in 23 jedoch in einem Winkel 535 von 22° angeordnet, der zufriedenstellende Ergebnisse liefert.
Zwecks kürzerer Darstellung sind die gleichen Elemente der 23 durch die gleichen Bezugszeichen wie in 22 bezeichnet, außer dass die Elemente der 22 in einer in "400"-Nummernserie und die Elemente der 23 in einer "500"-Nummernserie benannt werden. Eine Beschreibung der 23, 23A und 23B wird deshalb nicht wiederholt.
Die Rotationskraft, die durch einen (nicht gezeigten) Antrieb auf die Antriebswände 514₁ , 514₂ , 514₃ und 514₄ , wie durch den Kraftpfeil 509 dargestellt, ausgeübt wird, ist maximiert, da sie in einer Richtung im rechten Winkel zu der radialen Axialebene 534 wirkt.
In 25 ist eine weitere Form der Erfindung gezeigt. Die in 25 dargestellte Struktur ist ähnlich zu der in 3 dargestellten Struktur und zwecks kürzerer Darstellung wird die Beschreibung der gleichen Bauteile nicht wiederholt. Gleiche Bauteile weisen in 25 das gleiche Bezugszeichen wie in 3 auf, jedoch sind die Bezugszeichen der 25 in einer "600"-Nummernserie benannt.
Der Unterschied der in 25 gezeigten Struktur zur Struktur der 3 besteht darin, dass die distalen Enden 616 der Antriebswände 614₁ , 614₂ , 614₃ und 614₄ sowie die distalen Enden 620 der ersten Wände 617 auf einem größeren Kreis 621 liegen, dessen Achse mit der Achse 604 des Körpers 601 übereinstimmt. Analog zu 3 liegen die Antriebswände 614₁ , 614₂ , 614₃ und 614₄ auf einer Ebene, die allgemein auf einer radialen Achse 622₁ oder 622₂ liegt. Hierdurch werden Antriebswände 614₁ , 614₂ , 614₃ und 614₄ bereitgestellt, welche eine größere Länge als die Antriebswände 14₁ , 14₂ , 14₃ und 14₄ der 3 aufweisen, so dass eine größere Kontaktfläche zwischen dem (nicht gezeigten) Antrieb und dem Befestigungselement zum Übertragen von Rotationskräften auf das Befestigungselement bereit gestellt wird.
26 zeigt eine weitere modifizierte Form der Erfindung. Die modifizierte Form der Erfindung ist identisch zu der in 25 gezeigten Form der Erfindung, außer dass die Antriebswände 714₁ , 714₂ , 714₃ und 714₄ um 5° geneigt sind, wie in 26 gezeigt ist. Zwecks kürzerer Darstellung weisen gleiche Bauteile der 26 die gleichen Bezugszeichen wie in 25 auf, außer dass die Elemente der 26 in einer "700"-Serie statt in einer "600-Serie" bezeichnet sind, und die Beschreibung wird nicht wiederholt. Wenn beispielsweise ein Element in 26 betrachtet wird, zieht man zum Ermitteln der Bezeichnung des Elements und seiner Beschreibung nur die letzten zwei Ziffern des Bezugszeichens heran und man bezieht sich auf diese Nummern in der Beschreibung.
Insbesondere liegt der Unterschied zwischen dem Körper 701 der 26 und dem Körper 601 in 25 darin, dass die Antriebswand 714₁ um einen Winkel 745₁ von ungefähr 5° im Uhrzeigersinn gegenüber der radialen Axialebene 722₁ gekippt ist, welche die Begrenzungslinie 713₁ des polygonförmigen zentralen Bereichs 713 schneidet. In gleicher Weise ist die Antriebswand 714₂ um einen Winkel 745₂ von ungefähr 5° im Uhrzeigersinn gegenüber der radialen Axialebene 722₂ gekippt, welche die Begrenzungslinie 713₂ des polygonförmigen zentralen Bereichs 713 schneidet; die Antriebswand 714₃ ist um einen Winkel 745₃ von ungefähr 5° im Uhrzeigersinn gegenüber der radialen Axialebene 722₁ gekippt, welche die Begrenzungslinie 713₃ des polygonförmigen zentralen Bereichs 713 schneidet; und die Antriebswand 714₄ ist um einen Winkel 745₄ von ungefähr 5° im Uhrzeigersinn gegenüber der radialen Axialebene 722₂ gekippt, welche die Begrenzungslinie 713₄ des polygonförmigen zentralen Bereichs 713 schneidet.
24, 24A und 24B zeigen eine weitere modifizierte Form der Erfindung. Die modifizierte Form der Erfindung ist im Konzept identisch zu allen anderen gezeigten Formen der Erfindung und zwecks kürzerer Darstellung weisen die gleichen Elemente in 24 die gleichen zwei Ziffern wie in den anderen Figuren auf, außer dass dem Element der 24 die Nummer "8" in einer "800"-Serie vorangestellt ist. Die Beschreibung von solchen gleichen Elementen wird nicht wiederholt. Wenn beispielsweise ein Element in 24 betrachtet wird, zieht man zur Ermittlung der Bezeichnung des Elementes und seiner Beschreibung einfach die letzten zwei Ziffern des Bezugszeichens heran und man bezieht sich auf diese Nummer in dem früheren Teil der Beschreibung. Zur weiteren Klarstellung sei angemerkt, dass die Begrenzungswand 812 der 24 ähnlich ist zur Begrenzungswand 12 der 3, zur Begrenzungswand 112 der 16, zur Begrenzungswand 212 der 18, zur Begrenzungswand 312 der 19, zur Begrenzungswand 412 der 22, zur Begrenzungswand 512 der 23, zur Begrenzungswand 612 der 25 und zur Begrenzungswand 712 der 26.
Die in 24 gezeigte Struktur unterscheidet sich von den anderen gezeigten Formen der Erfindung dadurch, dass die Begrenzungswand 812 symmetrisch um die Achse 804₁ angeordnet ist, wodurch eine im wesentlichen gleiche bidirektionale Drehmoment-Übertragungskraft bereit gestellt wird. Das heißt, aufgrund der Konfiguration der Aufnahme des Schraubbefestigungselementes und des zusammenpassenden Antriebs ist die Kraft, die auf ein Schraubbefestigungselement durch einen Antrieb beim Einsetzen des Befestigungselementes übertragen wird, genau so groß wie die Kraft beim Herausschrauben des Schraubbefestigungselemen tes aus einem Werkstück.
Ein weiteres Merkmal der Form der in 24 gezeigten Erfindung besteht darin, dass ein Standardantrieb mit quadratischer Konfiguration verwendet werden kann, um das in 24 gezeigte Befestigungselement einzuschrauben oder heraus zu schrauben. Dieses sehr praktische Merkmal ist durch den polygonförmigen zentralen Bereich 813 dargestellt, der ein perfektes Quadrat, wie zum Beispiel von einem Standardantrieb mit quadratischem Schaft, bildet.
Insbesondere umfasst das Erzeugnis gemäß der 24 zur Verwendung in einem Drehmoment-Übertragungssystem oder bei der Herstellung von Bauteilen für ein solches System: einen Körper 801 mit einer Achse 804; wobei der Körper 801 einen modifizierten polygonförmigen Querschnitt 811 aufweist, der durch eine Begrenzungswand 812 definiert ist; einen polygonförmigen zentralen Bereich 813, der innerhalb der Begrenzungswand 812 positioniert ist und eine Fläche einnimmt, die weniger als die Fläche des modifizierten polygonförmigen Querschnitts 811 ist; Antriebswände 814₁ , 814₂ , 814₃ und 814₄ , welche einen Abschnitt der Begrenzungswand 812 bilden, der sich auf einer Ebene von einem proximalen Ende 815 nach außen aus dem polygonförmigen zentralen Bereich 813 zu einem distalen Ende 816 erstreckt; eine erste Außenwand 817, welche einen weiteren Abschnitt der Begrenzungswand 812 bildet und in einem Winkel 819 zu den Antriebswänden 814₁ , 814₂ , 814₃ und 814₄ angeordnet ist und ein distales Ende 820 aufweist, das auf der Begrenzungswand 812 endet, sowie ein proximales Ende 818, welches auf das distale Ende 816 der Antriebswände 814₁ , 814₂ , 814₃ und 814₄ trifft. Wie im Vorangegangenen erläutert wurde, kann die Konfiguration des in 24 gezeigten Schraubbefestigungselementes auch die Form eines Antriebs oder eines Werkzeuges aufweisen, das verwendet wird, um die Aufnahme in dem Schraubbefestigungselement auszubilden.
Die in 24 gezeigte Struktur weist als besonderes Merkmal auf, dass das distale Ende 816 der Antriebswände 814₁ , 814₂ , 814₃ und 814₄ und das distale Ende 820 der ersten Außenwand 817 auf einem gemeinsamen Außenkreis 821 liegen, dessen Achse 804₁ mit der Achse 804 des Körpers 801 übereinstimmt und dass die Antriebswand 814₁ im wesentlichen parallel zur radialen Axialebene 822₁ ist, welche die benachbarten Wände des polygonförmigen zentralen Bereichs schneidet. Wie in 24 gezeigt ist, ist die Antriebswand 814₂ parallel zur Axialebene 822₁ , welche die Begrenzungslinie 813₁ schneidet; die Antriebswand 814₂ ist parallel zur Axialebene 822₂ , welche die Begrenzungslinie 813₂ schneidet; die Antriebswand 814₃ ist parallel zur Axialebene 822₁ , welche die Begrenzungslinie 813₃ schneidet; und die Antriebswand 814₄ ist parallel zur Axialebene 822₂ , welche die Begrenzungslinie 813₄ schneidet. Die soeben beschriebene Struktur maximiert das Drehmoment, das durch den Antrieb auf die Schraube ausgeübt wird, da die Antriebswand weiter von dem Rotationszentrum entfernt ist als in den zuvor beschriebenen Befestigungselementen, ausgenommen das in 22 gezeigte Befestigungselement.
Der Kraftpfeil 826 zeigt die Kraftkomponente an, die durch einen (nicht gezeigten) Antrieb radial nach außen entlang der radialen Axialebene 829 gegen die Seite der Aufnahme 807 des Befestigungselements ausgeübt wird und welche den Schnittpunkt der Antriebswand 814₁ und der ersten Außen wand 817 schneidet, jedoch nicht zu einer Rotationskraft führt, die an das Befestigungselement übertragen wird. Der Pfeil 827 zeigt die resultierende Kraftlinie an und der Pfeil 828 repräsentiert die Größe der Rotationskraft, die durch den (nicht gezeigten) Antrieb auf den Körper 801 des Befestigungselementes ausgeübt wird.
Ein weiteres strukturelles Merkmal des in 24 gezeigten Befestigungselementes, durch das eine bidirektionale Drehmoment-Übertragungskraft erzeugt wird, besteht darin, dass die Aufnahme durch eine Vielzahl von zweiten Außenwänden 823 mit proximalen Enden 824 gebildet ist, welche jeweils auf jedes der distalen Enden 820 der ersten Außenwände 817 treffen. Wie in 24 gezeigt ist, ist die zweite Außenwand 823 im wesentlichen parallel zur Antriebswand 814₁ . Die Form der in 24 gezeigten Erfindung unterscheidet sich ferner von den vorhergehenden Formen der Erfindung darin, dass eine dritte Außenwand 846 ein proximales Ende 847 aufweist, das auf das distale Ende 825 der zweiten Außenwand 823 trifft, sowie ein distales Ende 848. Das distale Ende 848 der dritten Außenwand 846 und das proximale Ende 850 der vierten Außenwand 849 liegen im allgemeinen auf dem gemeinsamen Außenkreis 821.
Die Begrenzungswand 812 kann ferner umfassen: eine vierte Außenwand 849 mit einem proximalen Ende 850, welches auf das distale Ende 848 des dritten Außenwand 846 trifft, und mit einem distalen Ende 851; eine vierte Antriebswand 814₄ , mit einem proximalen Ende 852, welche auf das distale Ende 851 der vierten Außenwand 849 trifft, und mit einem distalen Ende 853, das auf dem Außenkreis 821 liegt; und wobei die vierte Antriebswand 814₄ im wesentlichen parallel zu einer Achse 822₂ ist, welche die benachbarte Wand 813₄ des polygonförmigen zentralen Bereichs 813 schneidet.
24A zeigt, dass die Antriebswände 814₁ , 814₂ , 814₃ und 814₄ parallel zur Achse 804 des Körpers des Befestigungselementes sind, und 24B zeigt, dass die ersten Außenwände 817₁ , 817₂ , 817₃ und 817₄ der Aufnahme 807, die dritten Außenwände 846 und die vierten Außenwände 849 um ungefähr 3° geneigt sind, so dass der Körper 801 des Befestigungselementes an dem (nicht gezeigten) Antrieb haften bleibt, ohne das der Antrieb magnetisiert werden muss.
Kraftpfeile 830, 831 und 832 stellen die Kraftkomponenten dar, die an einem vorgegebenen Punkt auf der dritten Außenwand 846 und in Bezug auf die radiale Axialebene 833 ausgeübt werden. Der Kraftpfeil 830 stellt die Kraft dar, die gegen den Rand der Aufnahme des Körpers 801 des Befestigungselementes ausgeübt wird und welche nichts zu der Rotation des Körpers 801 des Befestigungselementes beiträgt. Der Kraftpfeil 831 ist eine resultierende Kraft und der Kraftpfeil 832 stellt die Kraft dar, die durch einen (nicht gezeigten) Antrieb gegen die dritte Außenwand 846 ausgeübt wird, was zu einer Rotation des Körpers 801 des Befestigungselementes führt. Es ist auch ersichtlich, dass der Kraftpfeil 832 bei Umkehrung um 180° die Kraft an diesem speziellen Punkt ist, welche durch einen (nicht gezeigten) Antrieb ausgeübt werden würde, wenn der Körper 801 eines Befestigungselementes herausgeschraubt wird.
Ein Beispiel einer Verwendung der vorliegenden Erfindung ist in 5 gezeigt, in der ein Körper 1 eines Befestigungselementes, wie zum Beispiel eine selbstbohrende Gewindeschraube mit einem Kopf 6, eine Ausnehmung 7 in Über einstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufweist. Wie in 6 gezeigt ist, kann die erste Außenwand 17 des Befestigungselementes variierende Winkelverhältnisse zur Begrenzungslinie 13₁ aufweisen und der hier gezeigte Winkel 55 beträgt 10°. Analog kann der Winkel 54, der durch die zweite Außenwand 23₄ des Befestigungselementes gebildet ist, variierende Winkel aufweisen und beträgt in der hier gezeigten Ausführungsform 5°.
Eine weitere Verwendung der vorliegenden Erfindung betrifft einen Körper 1' eines Antriebs, der verwendet wird, um Befestigungselemente in ein Werkstück einzusetzen. Das Ende 5' des Antriebs 1' ist gemäß der Beschreibung der vorliegenden Erfindung konfiguriert. Der Neigungswinkel 56' des Endes 5' des Antriebs kann variieren und beträgt in der hier gezeigten Ausführungsform 3°. Vorzugsweise ist die Spitze des Endes 5' des Antriebs konusförmig ausgebildet, wobei der Winkel 57' variieren kann und in der hier gezeigten Ausführungsform 20° beträgt.

Claims

Erzeugnis zur Verwendung in einen Drehmoment-Übertragungssystem oder bei der Herstellung von Bauteilen für ein solches System, umfassend: a. einen Körper (1) mit einer Achse (4); b. wobei der Körper einen modifizierten Querschnitt (11) aufweist, wobei der modifizierte Querschnitt ein Polygon ist, welches durch eine Begrenzungswand (12) definiert ist; c. einen polygonförmigen zentralen Bereich (13), der innerhalb der Begrenzungswand positioniert ist und eine Fläche einnimmt, die weniger als die Fläche des modifizierten polygonförmigen Querschnitts ist; d. eine Antriebswand (14), welche einen Abschnitt der Begrenzungswand bildet, der sich in einer Ebene von einem proximalen Ende (15) nach außen aus dem polygonförmigen zentralen Bereich zu einem distalen Ende (16) erstreckt; und e. eine erste Außenwand (17), welche einen weiteren Abschnitt der Begrenzungswand bildet und ein proximales Endes (18), das auf das distale Ende der Antriebswand in einem Winkel (19) trifft, und ein distales Ende (20), welches an der Begrenzungswand endet, aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass: f. die Antriebswand (14) eine aus einer Vielzahl von Antriebswänden ist, die erste Außenwand (17) eine aus einer Vielzahl von ersten Außenwänden ist uand die Begrenzungswand ferner eine Vielzahl von zweiten Außenwänden (23) umfasst, welche proximale Enden (24), die jeweils in einem Winkel auf jedes der distalen Enden (17) der ersten Außenwände treffen, und distale Enden (25) aufweisen, welche jeweils auf die proximalen Enden (15) von jeder der auf einander folgenden Antriebswände treffen; und g. die erste Außenwand länger als die Antriebswand ist.
Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei: a. das proximale Ende der ersten Außenwand (17) auf das distale Ende der Antriebswand in einem spitzen Winkel trifft.
Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei: a. das proximale Ende der zweiten Außenwand (23) auf das distale Ende der ersten Außenwand in einem stumpfen Winkel trifft.
Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei: a. die Antriebswand (14) in einer Ebene liegt, welche sich im Wesentlichen auf einer radialen Achse des Körpers befindet.
Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei: a. die Begrenzungswand (12) eine asymmetrische Struktur bildet.
Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei: a. wenigstens ein Abschnitt der Begrenzungswand (12) sich nach in innen in einer axialen Richtung verjüngt, und zwar in genauer Anpassung an eine übereinstimmende, sich ähnlich verjüngende Wand auf dem Umfang eines Antriebs.
Erzeugnis nach Anspruch 6, wobei: a. der Abschnitt der Begrenzungswand (12), der sich verjüngt, eine andere Wand als die Antriebswand ist;
die Antriebswand in einer Ebene liegt, welche im Wesentlichen parallel zu der Achse des Verbindungselementes ist.
Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei: a. alle Abschnitte der Begrenzungswand (12) verjüngt sind, außer der Antriebswände (14), welche in einer Ebene liegen, welche vertikal zu der Achse des Verbindungselementes ist.
Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei: a. die erste Außenwand länger als die zweite Außenwand ist.