DE202011001423U1 - Kraftangriff - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen rotationssymmetrischen, sternförmigen Kraftangriff, vorzugsweise für Verbindungselemente.
- Im Stand der Technik sind solche Kraftangriffe, die auch als Antriebssysteme bezeichnet werden, bekannt. Diese werden entweder als Außenkraftangriff oder Bit oder als Innenkraftangriff oder Nuss ausgeführt, damit dann der jeweilige Außenkraftangriff mit einem Werkzeug mit einem entsprechenden Innenkraftangriff betätigt werden kann, und umgekehrt.
- Als ältester derartiger Kraftangriff ist der übliche Sechskant zu nennen, der als Außenkraftangriff schon seit Jahrhunderten bekannt ist, und als Innenkraftangriff beispielsweise unter der Marke „INBUS®” von der Anmelderin vermarktet wird.
- Die Anmelderin hat hier auch entsprechende Weiterentwicklungen geschaffen, nämlich die hexalobulären Kraftangriffe, die unter der Marke „Torx®” auf dem Markt befindlich sind, sowie die weiter verbesserten abgeflacht-hexalobulären Kraftangriffe, die unter der Marke „Torx Plus®” vertrieben werden.
- Diese hexalobulären Kraftangriffe bieten im Gegensatz zu den herkömmlichen Antrieben, wie dem Sechskant, zwar viele Vorteile wie hohe Kraftübertragung, große Werkzeugstandzeiten und die Möglichkeit einer Low-Profil-Ausführung, also einer besonders flachen Ausführung der Kraftangriffe zum Zwecke der Gewichtseinsparung.
- Gerade bei diesen modernen Kraftangriffen kommen jedoch immer wieder Probleme im Wartungs- und Reparaturfall auf, da die entsprechenden, für den jeweiligen Kraftangriff geeigneten Spezialwerkzeuge nicht in jeder Werkstatt in jeder erforderlichen Größe vorhanden sind.
- Gerade bei den modernen hexalobulären Kraftangriffen gibt es nämlich zum Lösen eines solchen Verbindungselementes im Reparaturfall bisher keine Alternative, als den eigens dafür vorgesehenen Antrieb zu nutzen.
- Teile der deutschen Automobilindustrie haben dieses Problem bereits erkannt und sind deshalb recht zurückhaltend im Einsatz der modernen hexalobulären Kraftangriffe, insbesondere hinsichtlich des „Torx Plus®”-Antriebes, da entsprechende Werkzeuge für dieses Antriebssystem in Europa nicht oder nur extrem schwer zu bekommen sind. Ähnlich sieht es an dem extrem stark wachsenden asiatischen Markt aus.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kraftangriff zu schaffen, der mit allen diesen Werkzeugen betätigt werden kann, also (natürlich) mit dem zu dem erfindungsgemäßen Kraftangriff passenden Werkzeug, aber auch mit einem lediglich in der Größe passenden Sechskantwerkzeug und ebenso mit einem lediglich in der Größe passenden „Torx®”-Werkzeug und einem „Torx Plus®”-Werkzeug.
- Ebenso soll erfindungsgemäß ein Werkzeug geschaffen werden, mit dem man entsprechende Kraftangriffe aller Art, also sowohl Sechskant, als auch Torx® sowie Torx Plus®-Kraftangriffe gleichermaßen betätigen kann, ohne jedes Mal das Werkzeug wechseln zu müssen oder sogar ein anderes Werkzeug suchen oder kaufen zu müssen.
- Dabei soll das erfindungsgemäße Antriebssystem sowohl als Innen- als auch als Außenkraftangriff verwendbar sein, und in beiden Fällen die oben beschriebene Kompatibilität zu hexagonalen, hexalobulären und abgeflacht-hexalobulären Kraftangriffen aufweisen.
- Darüber hinaus soll der erfindungsgemäße Kraftangriff die bisherigen Anforderungen an Standzeit, Kraftübertragung und Gewichtsreduktion, wie sie für die hexalobulären und abgeflacht-hexalobulären Antriebe bei den Benutzern gewohnt sind, zumindest erfüllen, wenn nicht übertreffen, und gleichzeitig die Möglichkeit bieten, im Wartungs- beziehungsweise Reparaturfall ohne Einbußen an die Haltbarkeit mit gängigen, am Markt erhältlichen Werkzeugen betätigt zu werden.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen rotationssymmetrischen sternförmigen Kraftangriff gelöst, bei dem die einzelnen Arme des Sterns als Spitzbögen ausgebildet sind.
- Ebenso kann diese erfindungsgemäße Aufgabe durch einen rotationssymmetrischen Kraftangriff gelöst werden, bei dem die Kontur des Kraftangriffes aus einzelnen, ineinander übergehenden Radien gebildet ist, deren Mittelpunkte gleich beabstandet auf einem Kreis um die Rotationsachse des Kraftangriffes angeordnet sind.
- Die optimale Anpassung auf die verschiedenen Kraftangriffe im Stand der Technik wird dadurch erreicht, dass die Spitzbögen durch Radien begrenzt sind, deren Mittelpunkte auf einem Kreis um die Rotationsachse des Kraftangriffes liegen.
- Die Fertigung des erfindungsgemäßen Kraftangriffes wird erleichtert, wenn die einzelnen Radien jeweils mit einem sehr kleinen tangential anliegenden Radius an ihren Schnittpunkten ineinander übergehen.
- Da üblicherweise Sechsergeometrien für solche Kraftangriffe Verwendung finden, ist es im Sinne der Kompatibilität bevorzugt, dass der erfindungsgemäße Kraftangriff sechs Arme aufweist, die jeweils durch Radien begrenzt sind, die von sechs Mittelpunkten auf einem Kreis um die Rotationsachse des Kraftangriffes ausgehen, und jeweils 60° beabstandet sind, sodass die linke Begrenzung eines Armes durch den gleichen Radius gebildet wird, wie die rechte Begrenzung eines rechts benachbarten Armes, und die rechte Begrenzung eines Armes durch den gleichen Radius gebildet wird, wie die linke Begrenzung eines links benachbarten Armes.
- Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung auch auf vierer, achter, zehner oder zwölfer Kraftangriffe oder andere rotationssymmetrische Kraftangriffe übertragen werden. Diese sind jedoch am Markt nicht so häufig vertreten.
- Um eine optimale Kraftübertragung zwischen Innen- und Außenkraftangriff gemäß der Erfindung sicher zu stellen, ist es besonders bevorzugt, dass ein zu dem erfindungsgemäßen Kraftangriff zugehöriges Gegenstück eine dergestalt angepasste Gegenkontur aufweist, dass die Radien der Flanken von Kraftangriff und Gegenstück derart aufeinander zur Anlage kommen, dass eine flächenförmige Angriffsfläche entsteht.
- Dies kann auf die einfachste Weise dadurch erzielt werden, dass die Radien beim Außenkraftangriff etwas größer gewählt sind, als beim zugehörigen Innenkraftangriff, während in beiden Fällen der Kreis, auf dem die Mittelpunkte der Radien um die Rotationsachse des Kraftangriffes herum angeordnet sind, nahezu den gleichen Durchmesser aufweist.
- Im Folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der in der Anlage beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:
-
1 die Grundform eines sechssymmetrischen erfindungsgemäßen Kraftangriffes, die sich sowohl als Außen- als auch als Innenkraftangriff eignet; -
2 das Zusammenwirken eines erfindungsgemäßen Außenkraftangriffes mit einem hexagonalen Innenkraftangriff; -
3 das Zusammenwirken eines erfindungsgemäßen Außenkraftangriffes mit einem hexalobulären Innenkraftangriff; -
4 das Zusammenwirken eines erfindungsgemäßen Außenkraftangriffes mit einem hexalobulär-abgeflachten Innenkraftangriff; -
5 die geometrische Konstruktion einschließlich Bemaßung, die zu einem optimalen Außenkraftangriff (Bit) führt; und -
6 die gleiche Konstruktion für einen optimierten Innenkraftangriff (Nuss) gemäß der vorliegenden Erfindung. -
1 zeigt das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Antriebes anhand eines sechser-rotationssymmetrischen Kraftangriffes. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die dargestellte Kontur für den Kraftangriff entweder als Innenkraftangriff dienen kann (dann sind die Bereiche innerhalb der Kontur ausgenommen) oder als Außenkraftangriff (dann begrenzt die Kontur den innerhalb befindlichen Antriebskörper). Von der letzteren Struktur wird in den folgenden2 bis4 ausgegangen. Diese zeigen das Zusammenwirken eines Außenkraftangriffes, also eines Bits gemäß der vorliegenden Erfindung, mit den verschiedenen im Stand der Technik üblichen Innenkraftangriffen, wie sie beispielsweise als Werkzeuge handelsüblich sind. Die genaue geometrische Konstruktion zur Herleitung der Kontur gemäß1 wird weiter unten anhand der detaillierteren5 und6 erläutert. -
2 zeigt das Zusammenwirken eines erfindungsgemäßen Außenkraftangriffes mit einem hexagonalen Innenkraftangriff, also beispielsweise einer normalen, in jeder Werkstatt verfügbaren Innensechskant-Nuss. Wie dargestellt, lässt sich also entweder eine mit einem erfindungsgemäßen Außenkraftangriff versehene Schraube oder Mutter wie hier dargestellt mit einem normalen Sechskantwerkzeug betätigen, oder umgekehrt lässt sich ein entsprechender Innensechskant mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug mit einem erfindungsgemäßen Außenkraftangriff betätigen. - Zu beachten ist dabei, dass die Kraftübertragung nicht wie beim Zusammenwirken eines Sechskant-Außenkraftangriffes mit einem entsprechenden Sechskant-Werkzeug nur als linearer Kraftangriff an der Kante des Außenkraftangriffes auftritt, sondern erfindungsgemäß ein tangentialer Kraftangriff über den Radius erfolgt, sodass eine wesentlich größere Kraftangriffsfläche vorliegt und die Kräfte erheblich besser verteilt werden, wodurch eine Beschädigung der zusammenwirkenden Kraftangriffe erst bei wesentlich höheren Kräften zu erwarten ist, als dies beim Zusammenwirken von zwei hexagonalen Kraftangriffen gemäß dem Stand der Technik zu erwarten wäre.
-
3 zeigt das Zusammenwirken des gleichen erfindungsgemäßen Außenkraftangriffes, also beispielsweise eines entsprechenden Schraubenkopfes mit einer hexalobulären Nuss, also einem hexalobulären Innenkraftangriff, wie er beispielsweise von der Anmelderin unter dem Markennamen „Torx®” vertrieben wird. - Auch hier ist deutlich erkennbar, dass der erfindungsgemäße Kraftangriff zu einer jeweils zu großen Radien tangentialen Kraftübertragung und damit zu einer flächigen Kraftübertragung führt.
- Wie in
3 dargestellt, kann also entweder ein hexalobulärer Innenkraftangriff mit einem erfindungsgemäßen Außenkraftangriff angetrieben werden oder umgekehrt mit einem handelsüblichen „Torx®”-Innenkraftangriff ein erfindungsgemäßer Außenkraftangriff angetrieben werden. -
4 zeigt schließlich die Kombination des gleichen, erfindungsgemäßen Außenkraftangriffes mit einem hexalobulär-abgeflachten Kraftangriff wie er von der Anmelderin unter der Bezeichnung „Torx Plus®” vertrieben wird. Auch hier erfolgt die Kraftübertragung tangential-flächig zwischen sehr großen Radien. - Auch in der
4 kann also entweder ein erfindungsgemäßer Außenkraftangriff mit einem handelsüblichen „Torx Plus®”-Werkzeug betätigt werden, oder ein „Torx Plus®”-Innenkraftangriff wird auf diese Weise durch das gleiche erfindungsgemäße Werkzeug-Bit angetrieben. - Wie man aus den
2 bis4 ohne weiteres erkennen kann, eignet sich also ein erfindungsgemäßes Werkzeug-Bit, also ein Werkzeug mit Außenkraftangriff, um alle drei am Markt befindlichen Systeme (hexagonal „Inbus®”; hexalobulär „Torx®” sowie abgeflacht hexalobulär „Torx Plus®”) anzutreiben sowie natürlich zum Antrieb eines erfindungsgemäßen Innenkraftangriffes. - Umgekehrt kann anhand der
2 bis4 gezeigt werden, wie ein erfindungsgemäßer Außenkraftangriff mittels aller am Markt verfügbarer Werkzeuge (Innenkraftangriffe), nämlich sechskant, hexalobulär und abgeflacht-hexalobulär betätigt werden kann. - Nicht dargestellt ist, dass erfindungsgemäß auch umgekehrt mit einem erfindungsgemäßen Innenkraftangriff sowohl Sechskant- als auch hexalobuläre „Torx®” und hexalobulär abgeflachte „Torx Plus®”-Innenkraftangriffe betätigt werden können, beziehungsweise mit entsprechenden Werkzeug-Bits (Inbus®, Torx® und Torx Plus®) ein erfindungsgemäßer Innenkraftangriff gleichermaßen betätigt werden kann.
- In den folgenden
5 und6 soll nun im Einzelnen die geometrische Konstruktion dargestellt werden, die zu der erfindungsgemäßen Kontur führt. -
5 zeigt diesbezüglich die geometrische Konstruktion für einen Außenkraftangriff12 , das heißt ein Bit. Zum besseren Verständnis sind hier auch Bemaßungen angegeben, die sich natürlich nur auf das eine dargestellte Beispiel beziehen. Die erfindungsgemäße Lösung kann auch beliebig kleiner oder größer ausgeführt sein. - Wie in
5 dargestellt, erfolgt die Konstruktion der erfindungsgemäßen Kontur für einen Außenkraftangriff12 anhand eines zur Rotationsachse10 des Kraftangriffes12 konzentrischen Kreis14 . Auf dem Kreis14 sind gleichmäßig beabstandet, das heißt im Abstand von jeweils 60 Winkelgrad die Mittelpunkte der sechs weiteren Kreise angebracht, deren Teilkreisbögen die Außenkontur des Außenkraftangriffes12 bilden. Um die Abbildung nicht völlig unübersichtlich werden zu lassen, ist nur der Kreis16 oben rechts eingezeichnet. Von den anderen Kreisen sind lediglich die Mittelpunkte durch Kreuzchen auf dem konzentrischen Kreis14 angegeben. - Der dargestellte erfindungsgemäße Außenkraftangriff
12 weist aufgrund dieser geometrischen Konstruktion eine sternförmige Gestalt mit sechs jeweils um 60° beabstandeten Armen18 auf. Diese Arme18 besitzen eine Spitzbogenform, die dadurch gebildet wird, dass die jeweils äußeren Radien20 , die zwei benachbarte Arme18 aufweisen, jeweils von dem Kreisbogenabschnitt des Kreises16 gebildet werden, dessen Mittelpunkt zwischen den beiden Armen18 angeordnet ist. -
6 zeigt das Gegenstück112 zu dem Außenkraftangriff12 der5 , das heißt einen erfindungsgemäßen an den Außenkraftangriff12 der5 angepassten Innenkraftangriff112 , der sich sowohl zum Antreiben eines Bits gemäß5 als auch für entsprechende Sechskant-, hexalobuläre oder abgeflacht-hexalobuläre Außenkraftangriffe eignet. Auch hier ist die Bemaßung angegeben, die sich ergibt, wenn der Innenkraftangriff112 möglichst optimal auf den erfindungsgemäßen Außenkraftangriff12 der5 angepasst sein soll. - Selbstverständlich können erfindungsgemäße Innenkraftangriffe in allen beliebigen Größen hergestellt werden.
- Wie in
6 dargestellt, folgt die Konstruktion des erfindungsgemäßen Innenkraftangriffs112 den gleichen Regeln und Strukturen wie bei dem erfindungsgemäßen Außenkraftangriff12 der5 . - Auch hier ist eine Rotationsachse
110 für den Innenkraftangriff112 vorgesehen, um die ein konzentrischer Kreis114 gezogen wird. Auf dem Kreis114 sind gleichmäßig beabstandet, das heißt im Abstand von jeweils 60 Winkelgrad die Mittelpunkte der sechs weiteren Kreise angebracht, deren Teilkreisbögen die Innenkontur des Innenkraftangriffes112 bilden. Auch hier ist im Hinblick auf die Übersichtlichkeit der Abbildung lediglich einer dieser Kreise, nämlich der Kreis116 oben rechts dargestellt. Der in6 dargestellte erfindungsgemäße Innenkraftangriff112 weist also ebenfalls eine sternförmige Gestalt mit sechs jeweils um 60° beabstandeten Armen118 auf. Diese Arme118 besitzen ebenfalls eine Spitzbogenform, die dadurch gebildet wird, dass die jeweils äußeren Radien120 , die zwei benachbarte Arme118 aufweisen, jeweils von dem Kreisbogenabschnitt des Kreises116 gebildet werden, dessen Mittelpunkt zwischen den beiden Armen118 angeordnet ist. Auf diese Weise wird also die linke Begrenzung eines Armes118 durch den gleichen Radius120 gebildet, wie die rechte Begrenzung eines recht benachbarten Armes118 und die rechte Begrenzung eines Armes wird durch den gleichen Radius gebildet wie die linke Begrenzung eines links benachbarten Armes. - Der Unterschied zwischen dem Außenkraftangriff
12 gemäß5 und dem Innenkraftangriff112 gemäß6 liegt lediglich darin, dass der Durchmesser der Teilkreisbögen120 , die die Arme118 begrenzen, bei dem Innenkraftangriff112 um knapp 10% größer ist, als bei dem Außenkraftangriff12 . - Die Hilfskreise
14 ;114 auf denen die Mittelpunkte der Kreise20 ,120 angeordnet sind, sind demgegenüber nahezu gleich groß. - Ein weiterer Unterschied besteht noch darin, dass bei dem Außenkraftangriff der
5 die jeweiligen Teilkreisbögen20 mit etwas größeren, tangential anliegenden Radien ineinander übergehen, als bei dem Innenkraftangriff112 . Diese kleinen Hilfsradien sind vorzugsweise bei dem Innenkraftangriff112 der6 lediglich knapp halb so groß, wie bei dem Außenkraftangriff12 der5 . - Erfindungsgemäß wird also ein universeller Antrieb geschaffen, dessen Kontur aus einzelnen, ineinander übergehenden Radien besteht, die in einem versetzten Teilkreis im Abstand von 60° um die Rotationsachse des Antriebs rotieren. Die Schnittpunkte der Radien sind dabei vorzugsweise mit einem tangential anliegenden Radius zueinander verrundet. Das zugehörige Gegenstück
112 besitzt eine in der Form angepasste Gegenkontur, sodass die Radien der Flanken derart aufeinander zur Anlage kommen, dass stets eine flächenförmige Angriffsfläche entsteht. - Der erfindungsgemäße Antrieb ist in seiner geometrischen Form der Radien derart gestaltet, dass allen dafür vorgesehenen Antrieben (hexagonal, Inbus®, Torx®, Torx Plus®) immer die optimale Angriffsfläche geboten wird. Dadurch wird ein erhöhter Verschleiß verhindert und eine optimale Kraftübertragung gewährleistet. Diese ideale Kraftübertragung ist sowohl beim Lösen als auch beim Wiederanziehen gegeben.
- Wie schon oben ausgeführt, ist die vorliegende Erfindung sowohl für den Außen- als auch für den Innenantrieb geeignet. Die Flanken sind in Anzugs- sowie in Löserichtung symmetrisch zueinander.
- Der erfindungsgemäße Antrieb besitzt also sechs speziell gestaltete Flanken, die es ihm ermöglichen, nicht nur mit dem dafür vorgesehenen Werkzeug angetrieben zu werden, sondern im Bedarfsfall zusätzlich von sämtlichen am Markt gängigen Antrieben (Torx®; Torx Plus® und Sechskant) gelöst und auch wieder verschraubt zu werden.
- Dabei ist zusätzlich durch die erfindungsgemäße Flankengestaltung eine optimale Kraftübertragung und lange Bit-Standzeit ermöglicht, da die erfindungsgemäße geometrische Form der Radien für eine niedrige Flächenpressung sorgt.
- Antrieb und Bit sind nämlich geometrisch so aufeinander abgestimmt, dass es bei Krafteinleitung durch das Bit zu einer flächenförmigen Auflagefläche kommt (der klassische Sechskantantrieb beispielsweise bietet durch seine geometrische Form nur eine linienförmige Auflagefläche). Dadurch sinkt bei der vorliegenden Erfindung die Flächenpressung je Flanke bei einer vorgegebenen Krafteinleitung gegenüber den klassischen Sechskantantrieben.
- Zusätzlich sind die Flanken erfindungsgemäß derart geometrisch gestaltet, dass sie auch für die Ersatzantriebe (Sechskant, hexalobulär und abgeflacht-hexalobulär) immer eine optimale Angriffsfläche bieten. Bei allen diesen Antriebssystemen liegen die Kraftangriffsflächen flächig auf der Radienkontur. Die geometrische Gestaltung der Erfindung ist daher für alle Systeme optimal angepasst. Die Kraftübertragung erfolgt nicht über ein Verkanten des Bits auf dem Antrieb, da dies zu erhöhtem Verschleiß führen würde.
Claims (7)
- Rotationssymmetrischer, sternförmiger Kraftangriff (
12 ), vorzugsweise für Verbindungselemente, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Arme (18 ) des Sterns als Spitzbögen ausgebildet sind. - Kraftangriff (
12 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitzbögen durch Radien (20 ) begrenzt sind, deren Mittelpunkte auf einem Kreis (14 ) um die Rotationsachse (10 ) des Kraftangriffs (12 ) liegen. - Rotationssymmetrischer Kraftangriff (
12 ) vorzugsweise für Verbindungselemente, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur des Kraftangriffs (12 ) aus einzelnen, ineinander übergehenden Radien (20 ) gebildet ist, deren Mittelpunkte gleich beabstandet auf einem Kreis (14 ) um die Rotationsachse (10 ) des Kraftangriffs (12 ) angeordnet sind. - Kraftangriff (
12 ) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Radien (20 ) jeweils mit einem sehr kleinen tangential anliegenden Radius an ihren Schnittpunkten ineinander übergehen. - Kraftangriff (
12 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er sechs Arme (18 ) aufweist, die jeweils durch Radien (20 ) begrenzt sind, die von sechs Mittelpunkten auf einem Kreis (14 ) um die Rotationsachse (10 ) des Kraftangriffs (12 ) ausgehen, und jeweils 60° beabstandet sind, so dass die linke Begrenzung eines Armes (18 ) durch den gleichen Radius (20 ) gebildet wird, wie die rechte Begrenzung eines rechts benachbarten Armes (18 ), und die rechte Begrenzung eines Armes (18 ) durch den gleichen Radius (20 ) gebildet wird, wie die linke Begrenzung eines links benachbarten Armes (18 ). - Kraftangriff (
12 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zugehöriges Gegenstück (112 ) eine dergestalt angepasste Gegenkontur aufweist, dass die Radien der Flanken von Kraftangriff (12 ) und Gegenstück (112 ) derart aufeinander zur Anlage kommen, dass eine flächenförmige Angriffsfläche entsteht. - Kraftangriff (
12 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung von Kontur und Gegenkontur dadurch bewirkt wird, dass die Radien (20 ) beim Außenkraftangriff (12 ) etwa 10% kleiner gewählt sind als beim zugehörigen Innenkraftangriff (112 ), während in beiden Fällen der Kreis (14 ;114 ), auf dem die Mittelpunkte der Radien (20 ;120 ) um die Rotationsachse (10 ;110 ) des Kraftangriffs (12 ;112 ) herum angeordnet sind, nahezu den gleichen Durchmesser aufweist.
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