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1. (WO1989008536) EMBOUT TOURNEVIS
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A

Schraubendrehereinsatz

Die Erfindung betrifft einen Schraubendrehereinsätz gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei den bekannten Schraubendrehereinsätzen dieser Art (DE 22 31 949) dient die tordierbare Zone als Sollbruchstelle. Der Zwischenabschnitt bricht bei einem erreichten Soll-Dr moment. Mit diesen Schraubendrehereinsätzen sollen bei Ve wendung in Maschinenschrauber-Futtern keine zu großen Dre ment-Spitzen übertragbar sein. Der Einsatz ist ein Einweg tikel zum Festziehen von Schrauben. Er ist nur begrenzt einsetzbar.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Sehraubendrehereinsätz in herstellun technisch einfacher Weise so auszugestalten, daß auf den Schraubendrehereinsatz wirkende Drehmomentspitzen zu keine Verformung des Schraubendreherspitzen-Abschnittes führen, die Lebensdauer erhöht und das Arbeiten mit Maschinenschra bern erheblich erleichtert ist.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Schrau bendrehereinsatz durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Die ünteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Zufolge derartiger Ausgestaltung ist ein gattungsgemäßer Schraubendrehereinsatz von erhöhtem Gebrauchswert angegebe Werden am Schraubendrehereinsatz höhere Drehmomentspitzen wirksam, beispielsweise hervorgerufen durch schlagartig einsetzende Antriebs-Kraftspitzen oder durch unterschiedli che Beschaffenheit des die Schraube aufnehmenden Materials so erlaubt der Zwischenabschnitt zwischen Antriebsendab-schnitt und Abtriebsendabschnitt eine elastische Verdril- lung/Torsion. Der Zwischenabschnitt stellt ein elastisch
nachgiebiges Element mit entsprechendem Rückstellvermögen nach Überwindung der Belastungsspitze dar. Er erträgt größ re Momente, und zwar auch bei wiederholter Belastung. Er
nimmt dabei Verformungsarbeit auf und speichert sie teilwe se in Form potentieller Energie und gibt diese bei Entlastung wieder zurück. Der Zwischenabschnitt wirkt als Dämpfer, so daß Drehmomentspitzen nicht direkt proportional a Schraubendreherspitzen-Abschnitt wirksam werden. Dies mach

* sich in einer besonders hohen Lebensdauer des Schraubendre hereinsatzes und der Schraube bemerkbar. Zusätzlich sind d Auswurfkräfte reduziert. Bevor der Schraubendreherspitzen- Abschnitt sich verformt oder seinen Einstecksitz zur Schra be verliert, tordiert der Zwischenabschnitt. Je nach Besch t5 fenheit der Schraubendreherspitze kann der Zwischenabschni in seiner Länge und in seinem Querschnitt so gestaltet wer den, daß stets etwaige Energiespitzen bei Belastung aufgef gen werden. Günstig ist dabei, wenn das Verhältnis (bei
normalem Stahl als Material für den DIN-genormten Einsatz)

20 von Durchmesser zu Länge des Zwischenabschnitts im Bereich zwischen 0.5 und 0.2 liegt oder die Länge des Zwischenabschnitts 10 etwa dem 3-fachen Durchmesser entspricht. Eine weitergehende Möglichkeit, das Torsions-Widerstandsmoment des Zwischenabschnittes zu variieren, besteht darin, eine

25 Axialhöhlung im Zwischenabschnitt vorzusehen, die von dem Mehrkantabschnitt ausgeht. Die Axialhöhlung kann zur Änderung/Anpassung des Torsions-Widerstandsmoments des Zwische abschnitts im Durchmesser unterschiedlich groß gewählt wer den und auch unterschiedlich lang. Dies erlaubt es z.B., v

30 Äußeren her gleichgestaltete Schraubendrehereinsätze mit
unterschiedlichen Zwischenabschnitten zu erzeugen, und zwa im Hinblick auf dessen Torsions-Widerstandsmoment. Der Zwi schenabschnitt ist vorzugsweise ein gegenüber dem Mehrkant schnitt stufenförmig abgesetzter Rundabschnitt. Schraubend

35 hereinsätze zur Übertragung geringer Drehmomente erfordern einen entsprechend durchmesserkleineren Zwischenabschnitt. Diese vielen vorgenannten Variationen gestatten eine optim le Anpassung an nach der Norm bestimmungsgemäßen Einschrau verhältnisse..Auch werden zufolge des Abschneidens der Ene 5 giespitzen die Schlitze bzw. Kreuzschlitze in den Schraube geschont, so daß sie beispielsweise auch bei Bedarf gut
herausdrehbar sind.

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung M anhand der Figuren 1-3 erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 teils in Ansicht, teils im Schnitt eine Kreuzschlitzschraube mit davor angeordnetem Schrauben
drehereinsatz im Maßstab 1:1 in DIN-Norm und dah 15 ter dargestellten Maschinenschrauber-Futter für
den Einsatz,

Fig. 2 in stark vergrößerter Darstellung (5-fach) den i
das . Maschinenschrauber-Futter eingesteckten Schr 20 bendrehereinsatz gemäß der ersten Ausführungsfor
und

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung, betref
fend die zweite Aiusführungsfor , wobei der Schr 25 bendrehereinsatz eine bis zum Zwischenabschnitt
reichende Axialhöhlung besitzt.

Mit der Ziffer 1 ist ein Schraubendrehereinsatz in .DIN-Nor (Größe 2) bezeichnet. Mit diesem kann eine in Fig. 1 veran-0 schaulichte Kreuzschlitzschraube 2 gedreht werden. Letztere setzt sich zusammen aus einem ein Gewinde 3 aufweisenden
Schraubenschaft 4 und einem Senkkopf 5, welcher den Kreuzschlitz 6 enthält. Entsprechend dem Kreuzschlitz 6 und der zugehörigen DIN-Norm ist die Schraubendreherspitze 7 gestal S tet. Diese besitzt vier in gleicher U fangsverteilung ange- ordnete Mitnahmerippen 8 und bildet damit den Abtriebsendb reich 9 (Schraubendreherspitzen-Abschnitt). An diesen schl ßt sich ein im Querschnitt kreisförmiger Zwischenabschnitt 10 an, welcher den vorgenannten Schraubendreherspitzen-Ab- schnitt 9 und den Antriebsendbereich 11 miteinander verbin det. Bezüglich desselben handelt es sich um einen Αußensec kant-Abschnitt (ebenfalls entsprechend der zugehörigen DIN Norm) f welcher über eine konische Stufe 12 in den Zwischen schnitt 10 übergeht. Beim Ausführungsbeispiel entspricht d

H Länge des Mehrkantabschnittes 11 etwa derjenigen des Zwischenabschnitts 10. Zur Herstellung des Schraubendreherein satzes wird Stahl mit federnden Eigenschaften verwendet,
beispielsweise Chromnickelstahl. Hergestellt ist er im Weg der Kaltverformung.
15
Letzeres erlaubt, anders als bei durch reines Abdrehen geformten Einsätzen, die Gestalt, daß die Mitnahmerippen 8
radial weiter nach außen ragen als der Querschnitt
(Mantelfläche) des Zwischenabschnitts 10. Sie fallen von β einer die äußersten Scheitel 8 ' verbindenden ümfangslinie wieder ab bis auf die Wurzelpunkte 8 ' * , die auf der Mantel fläche des Zwischenabschnitts 10 liegen. Jenseits der die Scheitel 8* verbindenden ümfangslinie, erstreckt sich dadurch eine kurze Zone S, die durch die in den Kernquer- 25 schnitt des Zwischenabschnitts 10 reichenden Rinnen zwisch den Mitnahmerippen 8 zwar geschwächt, aber dennoch durch d radial ausladenden Rippenbereiche eine Stabilisierung erfa ren haben. Diese vorstehenden Scheitel 8* bringen auch ein Anpassungsfreiheit bezüglich des Zwischenabschnitt-Durch- 30 messers bei gleichen Einsteck-Verbindungsbedingungen zur
Schraube. Die kraftübertragende Eindringtiefe in die Schra be reicht im allgemeinen nur etwa maximal über die Hälfte des Abschnitts Ab und ist auch jedenfalls für die Prüfdreh mente DIN-genormt. An der konischen Stufe 12 vom kreisrund

35 Querschnitt des Zwischenabschnitts 10 zum Mehrkantabschnit 11 liegt der elastische Ring 16, angeordnet in einer Innen nut 15 des Maschinenfutters 13, an und zieht dadurch den Schraubendrehereinsatz 1 in das Maschinenfutter 13 hinein, bis die Strinfläche 17 am Boden des Maschinenfutters 13 anliegt. Diese Halterung kann wegen des einziehenden Momen erhebliche Toleranzen ausgleichen, was wiederum der Produk on des Einsatzes 1 insgesamt im Wege der (nie so absolut genau durchzuführenden) Kaltverformung entgegen kommt.

Die Gesamt-Lange des dargestellten Schraubendrehereinsatze 1 beträgt entsprechend der DIN-Norm 25 mm. Diejenige abzüg lich des Mehrkantabschnittes etwa 17 mm. Der Zwischenabschnitt 10 (einschließlich des Abschnitts S) und Abtriebse abschnitt nehmen also ca. 70% der Gesamtlänge des Einsatze 1 ein. Die Länge der Zone S beträgt dabei ca. die Hälfte d Länge des Abschnitts Ab und etwa gerade die Länge des in d Schraube eintauchbaren Abtriebsendabschnittes; die restlic Länge des Zwischenabschnitts 10 von den Wurzeln 8 ' bis zu Stufe 16 etwas mehr als das Zweifache der Länge dieses Ab-triebsendabschnittes Ab bzw. etwas mehr als das Vierfache der Länge der Zone S. Die Länge des Zwischenabschnitts 10 plus Zone S beträgt also ca. 11 mm, diejenige plus Abtrieb endabschnitt 9 also 17 mm, diejenige bis zur Ebene der nor len Schraub-Einstecktiefe ca. 14 mm. Der Durchmesser des Mittelabschnitts beträgt etwa 4 mm. Das für die Torsionsst figkeit des aus entsprechendem (üblicher Werkzeugstahl) Material bestehenden Zwischenabschnitts 10 mitverantwortli che Verhältnis von Durchmesser zu Länge ist demgemäß 0,3. Dieses Verhältnis schafft eine Torsionseigenschaft, die fü die Kraftübertragung von einem Maschinenschrauber auf eine

Schraube erhebliche Verbesserungen bringt dadurch, daß Bel stungsspitzen abgefedert werden. Dem Erreichen des zur plastischen Verformung führenden Drehmomentes bzw. des Bruchdrehmomentes solcher Schraubendrehereinsätze geht dadurch eine erhebliche elastische Torsion voraus, die sich als Rückstellmoment über erhebliche Drehwinkel-Energiespitzen abflachend auswirkt und nachweisbar ist über die Größe de Rückdrehwinkels bei Erreichen des Verformungs-Drehmomentes bzw. des Bruch-Drehmomentes. Dieser Rückdrehwinkel liegt bekannten Einsätzen bei 2 Grad; bei den erfindungsgemäß gestalteten Lösungen hingegen bei 3,5-8 Grad. Die Gebrau torsion bewirkt auch, daß eine Verformung der Schrauben-Eingriffsflächen der Rippen 8 unterbunden ist.

Jedes Verhältnis Durchmesser zu Länge des Zwischenabschni 10, welches kleiner als 0,5 und größer als 0,2 ist, bringt diese erhebliche Verbesserung der abgefederten Belastungs spitzen. Es ergeben sich auch optimale Verhältnisse in Rel tion zur Zone S, in welcher der Schraubendrehereinsatz ab schert, wenn seine Materialbelastungsgrenze, insbesondere bei zu großer schlagartiger Torsion, überschritten wird.

Zum Eindrehen der Kreuzschlitzschraube 2 wird der Schraub drehereinsatz 1 derart angesetzt, daß seine Schraubendreh spitze 7 formschlüssig in den Kreuzschlitz 6 der Kreuzschlitzschraube eingreift. Treten während des Einschraube der Kreuzschlitzschraube größere Energiespitzen auf, herv gerufen z.B. durch einen schnellen Gegen-Kraftanstieg an Schraube, so führt dieses zu einer noch im elastischen Be reich bleibenden Torsion des Zwischenabschnittes 10, vorn lich auf dessen Bereich T. Dessen Torsions-Widerstandsmom ist auch kleiner als das Widerstandsmoment gegen Verformu im Schraubendreherspitzen-Abschnitt 9. Große Energiespitz werden demgemäß eliminiert, so daß die Schraubendreherspi 7 vor zu großer Belastung geschont bleibt verbunden mit einer erhöhten Lebensdauer.

Die in Fig. 3 veranschaulichte zweite Ausführungsform des Schraubendrehereinsatzes 18 entspricht weitgehend der vor schriebenen Ausgestaltung. Gleiche Bauteile sind daher mi gleichen Bezugsziffern versehen. Abweichend von der erste Ausführungsform geht nun vom Mehrkantabschnitt 11 eine Ax höhlung 19 aus, die sich über den Zwischenabschnitt 10 er streckt und vor dem Spitzenabschnitt 9 bzw. der Zone S en det. Auf diese Weise erhält man eine Änderung bzw. Anpassungsmöglichkeit für das Torsions-Widerstandsmoment des Zwischenabschnitts 10, so daß eine Torsion desselben eve ell schon bei sehr geringer Belastung auftritt. Eine Vari on kann man bei einer solchen Ausführungsform dadurch erh ten, daß im Durchmesser unterschiedlich große Axialhöhlun gewählt werden.

Weiterhin läßt sich das Torsions-Widerstandmoment des Zwischenabschnitts durch seine Form und Querschnittsgröße bestimmen. Es ist daher eine optimale Anpassung an die unt schiedlichsten Gegebenheiten möglich.

Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, au soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beanspruch sind.