DE20303790U1

DE20303790U1 - Schraubendreherwerkzeug

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Publication number: DE20303790U1
Application number: DE20303790U
Authority: DE
Original assignee: SCHMIDT ULRICH USH SCHRAUBWERK
Current assignee: SCHMIDT ULRICH USH SCHRAUBWERK
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2013-03-08

Description

&Oacgr;6.03.2003

Schraubendreherwerkzeua

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schraubendreherwerkzeug nach Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Schraubendreherwerkzeuge sind bekannt.
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Sie finden Verwendung bei Schrauben unterschiedlicher Schlitznormen (PZ, PH, Torx, Inbus, Geradschlitz ...).

Abhängig von der Art der Drehmomenteinleitung können derartige Schraubendreherwerkzeuge - evtl. über einen separaten Antriebsschaft - mit einem Handgriff verbunden sein oder auch als Maschinenwerkzeuge Anwendung finden.

Im letzteren Fall ist der Antriebsschaft zumeist von sechseckförmigem Querschnitt.

Ausgehend von der Spitze, mit welcher das Schraubendreherwerkzeug in den jeweiligen Schraubenschlitz eintaucht, erstreckt sich die Schraubendr eher klinge in Richtung zum Antriebsschaft. Bei einer Vielzahl derartiger Schraubendreherwerkzeuge besteht zwischen der Rückseite der Schraubendreherklinge und dem Antriebsschaft ein sogenanntes Schaftzwischenstück, welches die über den Antriebsschaft eingeleiteten Drehmomente an die Schraubendreherklinge überträgt.

Es ist vielfach versucht worden, das Schaftzwischenstück so zu konstruieren, daß es vorbestimmte Torsionseigenschaften aufweisen soll.

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Hierzu sind vorbestimmte Durchmesserverhältnisse zwischen dem

Durchmesser des Antriebsschafts und dem Durchmesser des Schaftzwischenstücks vorgeschlagen worden oder bestimmte Wärmebehandlungsverfahren .
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das an einem Schraubendreherwerkzeug der eingangs genannten Art vorgesehene Schaftzwischenstück so weiterzubilden, daß es neben einem möglichst homogenen Verlauf von Torsionsspannungen einfach zu fertigen ist und trotzdem ein ansprechendes Äußeres bietet.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Hauptanspruchs .

Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß mit der taillierten Kontur des Hyperboloiden eine lokal genau definierte und definierbare maximale Torsionsspannung im Verbindungsstück zwischen Antriebsschaft und Schraubendreherklinge vorliegt, nach welcher das Schraubendreherwerkzeug letztlich zu dimensionieren ist. Zugleich kann durch die Torsionseigenschaften des hyperboloid geformten Schaftzwischenstücks auch ein hohes Drehmoment weich in dem Material abgetragen werden kann, welches zum Beispiel gegen Ende des Einschraubvorgangs auftritt, sobald die Schraube auf Zug läuft.

Zudem zeichnet sich das erfindungsgemäße Schraubendreherwerkzeug durch ein ansprechendes Äußeres aus, da die Außenkontur des hyperboloid geformten Schaftzwischenstücks weich und stufenfrei gestaltet werden kann, so daß die Rückseite der Schraubendreherklinge mit dem Antriebsschaft sozusagen wie aus einem Guß mit angenehmer Haptik in Erscheinung tritt.

Der einschalige Hyperboloid umschreibt sozusagen das Schaftzwischenstück, wobei grundsätzlich auch Kannelierungen zulässig sein sollen und von der Erfindung mit zu umfassen sind.

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Der Querschnitt des Hyperboloiden kann elliptischer oder

kreisrunder Ausgestaltung sein.

Insbesondere zur Übertragung hoher Drehmomente kann eine elliptische Ausgestaltung Vorteile bieten.

Für spanend gefertigte Schraubendreherwerkzeuge, zum Beispiel in Form von sogenannten Bits, bietet sich allerdings die hyperboloide Kontur mit durchweg kreisförmigen Querschnitten an.

Wesentlich ist, daß die Begrenzungslinien zwischen den Anschlußstellen an Antriebsschaft und Schraubendreherklinge, sofern sie in denjenigen Axialebenen des Schaftzwischenstücks liegen, die durch die Längsachse des Schraubendreherwerkzeugs gehen, stetig gekrümmt sind und zwischen ihren Anschlußstellen weder Unstetigkeitsstellen aufweisen noch die Konturen von Kegelstumpfen oder kegelförmigen Körpern.

Diese Maßnahme sorgt für eine im wesentlichen gleichmäßige Spannungsverteilung innerhalb des hyperboloiden Schaftzwischenstücks unter Vermeidung von Spannungskonzentrationen in den höchst belasteten Bereichen.

Ohne Beschränkung der Erfindung kann diese Anwendung finden an spanend gefestigten, gepreßten, gestauchten oder gesinterten Biteinsätzen, wie diese heutzutage üblich sind in Verbindung mit drehzahlgesteuerten Bohrmaschinen oder Akkuschraubern.

Insoweit betrifft eine Weiterbildung der Erfindung sogenannte Biteinsätze, deren Antriebsschaft ein regelmäßiges Sechseck ist, wobei der Kreisdurchmesser des hyperboloid geformten Scha ft Zwischenstücks an der Anschlußstelle zum Antriebsschaft dem Durchmesser des Umkreises des Sechsecks entsprechen soll.

Gegebenenfalls kann insoweit aber auch zwischen dieser Anschlußstelle und der im Spannfutter des Maschinenwerkzeugs

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einspannbaren Zone des Sechskantschafts ein umlaufender Rand vorgesehen sein, der als Anschlagfläche für eine begrenzbare Einstecktiefe des Werkzeugschafts im Spannfutter dient.

An dem entgegen gesetzten Ende soll zur Erzielung eines weichen und stetigen Verlaufs der Torsionsspannungen im gesamten Werkzeug der Kreisdurchmesser des hyperboloiden SchaftZwischenstücks an der Anschlußstelle zur Schraubendreherklinge dem Durchmesser des Umkreises der Schraubendreherklinge an diese Stelle entsprechen.

Hiervon sind Schraubendreherklingen aller Querschnittsformen (PH, PZ, Flachklinge, Torx, ...) betroffen.

Die allgemeine Ausführungsform der Erfindung sieht stetig gekrümmte Begrenzungslinien des Hyperboloiden vor.

Im spezieller Weiterbildung sollen alle in den mittleren Axialebenen liegenden Begrenzungslinien durchweg mit einem jeweils konstanten Radius gekrümmt sein.

Unter den mittleren Axialebenen werden diejenigen Axialebenen verstanden, in denen auch die Längsachse des Schraubendreherwerkzeugs liegt.
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Aus den Merkmalen der Ansprüche 6 bis 8 ergeben sich

vorteilhafte Weiterbildungen mit dem Vorteil einer sanft verlaufenden Spannungsverteilung auch an den Anschlußstellen des Hyperboloiden an Schraubendreherklinge und Antriebsschaft.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig.l ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
Fig.la das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.l in Blickrichtung
Ia-Ia
Fig.2 ein weiteres Ausführungsbeipiel der Erfindung

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mit kleinerer Schraubendreherklinge -

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeipiel der Erfindung

mit Flachklinge

Fig.3a das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 in Blickrichtung
IHa-IIIa

Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung

in Seitenansicht (hochkant)

Fig.4a das Ausführungsbeipiel gemäß Fig.4 in Blickrichtung
IVa-IVa
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Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.

Die Figuren zeigen ein Schraubendreherwerkzeug 1 mit einer Spitze 2. An die Spitze 2 schließt sich in Richtung zum Antriebsschaft 4 zunächst die Schraubendreherklinge 3 an. Über den Antriebsschaft 4 soll das zur Schraubbewegung notwendige Drehmoment eingeleitet werden.

Die Übertragung des Drehmoments erfolgt über ein Schaftzwischenstück 5, welches zwischen Schraubendreherklinge 3 und Antriebsschaft 4 sitzt.

Das Schaf t zwischenstück 5 dient dem Zweck, die unterschiedlichen Querschnittsformen von Schraubendreherklinge 3 und Antriebsschaft 4 an einander anzugleichen und andererseits eine Drehfestverbindung zwischen Antriebsschaft 4 und Schraubendreherklinge 3 herzustellen.

Das Schaftzwischenstück besitzt daher eine von Antriebsschaft 4 und Schraubendreherklinge 3 abweichende Außenkontur.

Wesentlich ist nun, daß das Schaftzwischenstück 5 von der Außenkontur eines einschaligen Hyperboloiden 7 umschrieben wird, dessen Begrenzungslinien 10 zwischen den Anschlußstellen 8 an der Schraubendreherklinge 3 und 9 am Antriebsschaft 4 stetig gekrümmt sind, d.h. einen endlichen Radius aufweisen.

Die Begrenzungslinien 11 liegen in denjenigen "Axialebenen, in denen auch die Längsachse 10 des Schraubendreherwerkzeugs 1 liegt. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen der Fig.l bis 4 ist dies die Papierebene.
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Erfindungsgemäß laufen diese Begrenzungslinien 10 in Form stetig gekrümmter Kurven zwischen ihren beiden Anschlußstellen 8,9 an Schraubendreherklinge 3 und Antriebsschaft 4. Die stetige Krümmung über den gesamten Längsbereich zwischen den Anschlußstellen ermöglicht einen weichen Verlauf der Torsionsspannungen im Schaftzwischenstück 5, der frei ist von jeglichen Unstetigkeitssprüngen und Konzentrationsstellen.

Gleichwohl liegt im Bereich des dünnsten Querschnitts des Schaftzwischenstücks 5 eine genau definierte Vergleichsspannung vor, die aber Dank der stetig ausgestalteten Außenkontur des Schaftzwischenstücks ohne Spannungsspitzen in das Material abfließen kann.

Ferner zeigen die Fig. 3a und 4a, daß der Hyperboloid auch einen elliptischen Querschnitt aufweisen kann. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere für Schraubendreherklingen 3 an, die als Flachklingen (Fig.3,4) ausgebildet sind.

Auf diese Weise lassen sich nämlich die Flachkonturen der Flachklingen unter dem Aspekt der gleichmäßigen Verteilung der Vergleichsspannungen im Schaftzwischenstück 5 in die praktisch &ldquor;rotationssymmetrische" Kontur des Antriebsschafts 4 überführen, wobei in den gezeigten Ausführungsbeispielen der Antriebsschaft 4 von sechseckigem Querschnitt ist, wie dies bei Biteinsätzen üblich ist.

In entsprechender Weise gilt dies auch für den Antriebsschaft eines Handschraubendrehers, der zur Einleitung eines höheren Drehmoments mit einem Sechskantquerschnitt ausgestattet ist.

Darüber hinaus zeigen die Fig.l und 2 jedoch Ausführungsbeispiele, bei denen der Hyperboloid durchweg von kreisförmigem Querschnitt ist.

Dieses Ausführungsbeispiel findet insbesondere Anwendung für Schraubendreherklingen mit mehr als zwei Mitnehmerflügeln. Hierunter fallen insbesondere PZ-, PH-, Torx und andere Formen.

Abhängig von der jeweiligen Geometrie der Schraubendreherklinge weist der Hyperboloid 7 zwischen der Anschlußstelle 8 an der Schraubendreherklinge 3 und der Anschlußstelle 9 am Antriebsschaft 4 eine taillierte Zone mit minimalen Querschnitt auf, die hier mit 12b bezeichnet ist.

In dieser Taille des Hyperboloiden wird die größstmögliche Vergleichsspannung zu erwarten sein, so daß infolge des einfach berechenbaren Spannungsverlaufs im Schaftzwischenstück 5 eine zuverlässige Dimensionierung an dieser Stelle möglich ist.

Die Querschnittsflächen 12a, 12c, mit denen das Schaftzwischenstück 5 an der Schraubendreherklinge 3 bzw. dem Antriebsschaft 4 angeschlossen ist, müssen nicht gleich sein.

Ferner muß, wie insbesondere Fig.4 zeigt, zwischen diesen Querschnittsflächen 12a und 12c auch nicht zwangsläufig eine taillierte Zone vorgesehen sein, wo die kleinste Querschnittsfläche 12b vorgegeben ist. Die jeweilige optimale Dimensionierung und optimal geeignete Krümmung der Begrenzungslinien 10 kann gegebenenfalls auch durch Versuch ermittelt werden.

Darüber hinaus zeigen aber die Fig.l und 2, daß die Krümmung, hier speziell der Radius 16, abhängig von der Größe der Schraubendreherklinge 3 ist. In jedem Fall sollte der Hyperboloid 7 stufenfrei in die jeweils angrenzenden Anschlußstellen 8,9 von Schraubendreherklinge 3 und Antriebsschaft 4 auslaufen.

Da üblicherweise sich die Schraubendreherklinge 3 von der Spitze 2 kommend zunächst verbreitert und sich dann auf ihrer Rückseite 6 in Richtung zum Schaftzwischenstück 5 wieder verjüngt, wird zusätzlich vorgeschlagen, daß der Hyperboloid 7 bis in die sich verjüngende Zone auf der Rückseite 6 der Schraubendreherklinge 3 hinein verläuft.

Dies bietet den Vorteil, daß die unter hoher Scherbelastung stehenden Eingriffszonen der Schraubendreherklinge 3 möglichst stabil ausgebildet werden können und trotzdem an ihren Außenrändern scharfkantig sind, während der Abfluß der dort entstehenden Scherspannungen über die Rückseite 6 der Schraubendreherklinge 3 in den Hyperboloiden sprungfrei ermöglicht ist.

Zu diesem Zweck wird zusätzlich vorgeschlagen, daß zumindest im mittleren Bereich zwischen den Anschlußstellen 8,9, vorzugsweise jedoch innerhalb des gesamten Bereichs zwischen den Anschlußstellen 8,9, das Schaftzwischenstück 5 mit dem umschriebenen Hyperboloiden 7 identisch ist.

Dies bedeutet, daß die Außenkontur des Schaftzwischenstücks in Umfangsrichtung betrachtet frei ist von Einkerbungen, Erhöhungen oder dergleichen, so daß der größstmögliche Querschnitt des Hyperboloiden 7 zur Lastaufnahme zur Verfügung steht ohne daß Spannungsspitzen auftreten könnten.

Der Anschlußstelle 9 am Antriebsschaft 4 kommt bei den gezeigten Ausführungsbeispielen besonderes Augenmerk zu.
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Da hier der Antriebsschaft 4 ein gleichmäßiges Sechseck 13 ist, läßt sich das Sechseck 13 von einem Umkreis 14 beschreiben, dessen Mittelpunkt auf der Längsachse 11 liegt.

Insoweit wird vorgeschlagen, den Kreisdurchmesser des Hyperboloiden 7 an der Anschlußstelle 9 zum Antriebsschaft 4 so zu dimensionieren, daß er dem Durchmesser des Umkreises 14 des Sechsecks 13 entspricht.

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Die Schnittlinien zwischen dem Hyperboloiden 7 und dem

Sechskant des Antriebsschafts 14 entsprechen daher dem gezeigten gekrümmten Verlauf ähnlich einer Bleistiftspitze, so daß auch an dieser Stelle keine Spannungskonzentrationen zu erwarten sind.

Ferner zeigt insbesondere Fig.la ein Ausführungsbeispiel, in welchem der Kreisdurchmesser des Hyperboloiden 7 an der Anschlußstelle 8 zur Schraubendreherklinge 3 dem Durchmesser des Umkreises 15 der Schraubendreherklinge 3 an dieser Stelle entspricht.

Auf diese Weise ist gewährleistet, daß nicht nur das größstmögliche Drehmoment in die Schraubendreherklinge eingeleitet werden kann, sondern auch, daß die geringstmögliche Vergleichsspannung dort in Kauf genommen werden muß, wobei zugleich die Spannungsverteilung homogen und ohne Spannungsspitzen bei geringstmöglicher Kerbwirkung zu erwarten ist.

&Oacgr;6.03.3003

Bezuaszeichenaufstellung

1 Schraubendreherwerkzeug

2 Spitze

3 Schraubendreherklinge 4 Antriebsschaft

5 Schaftzwischenstück

6 Rückseite der Schraubendreherklinge

7 einschaliger Hyperboloid

8 Anschlußstelle an Schraubendreherklinge 9 Anschlußstelle an Antriebsschaft

10 Begrenzungslinie

11 Längsachse

12a Querschnittsfläche an 8

12b Querschnittsfläche, Taille

12c Querschnittsfläche an 9

13 Sechseck

14 Umkreis von Sechseck

15 Umkreis von 6

16 Radius
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Claims

1. Schraubendreherwerkzeug (1) mit einer Spitze (2), von wo aus sich die Schraubendreherklinge (3) in Richtung zum Antriebsschaft (4) erstreckt, über welchen das zur Schraubbewegung notwendige Drehmoment eingeleitet wird und wobei zwischen Schraubendreherklinge (3) und Antriebsschaft (4) ein Schaftzwischenstück (5) vorgesehen ist, welches eine von Antriebsschaft (4) und Schraubendreherklinge (3) abweichende Außenkontur besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaftzwischenstück (5) von der Außenkontur eines einschaligen Hyperboloiden (7) umschrieben wird, dessen Begrenzungslinien (10) zwischen den Anschlußstellen (8, 9) an Antriebsschaft (4) und Schraubendreherklinge (3) stetig gekrümmt sind.

2. Schraubendreherwerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hyperboloid (7) durchweg kreisförmigen Querschnitts ist.

3. Schraubendreherwerkzeug (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Antriebsschafts (4) ein gleichmäßiges Sechseck (13) ist und daß der Kreisdurchmesser des Hyperboloiden (7) an der Anschlußstelle (9) zum Antriebsschaft (4) dem Durchmesser des Umkreises (14) des Sechsecks (13) entspricht.

4. Schraubendreherwerkzeug (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisdurchmesser des Hyperboloiden (7) an der Anschlußstelle (8) zur Schraubendreherklinge (3) dem Durchmesser des Umkreises (15) der Schraubendreherklinge (3) an dieser Stelle entspricht.

5. Schraubendreherwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den mittleren Axialebenen liegenden Begrenzungslinien (10) durchweg mit einem jeweils konstanten Radius (16) gekrümmt sind.

6. Schraubendreherwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schraubendreherklinge (3) von der Spitze (2) kommend zunächst verbreitert und sich dann auf ihrer Rückseite (6) in Richtung zum Schaftzwischenstück (5) wieder verjüngt und daß der Hyperboloid (7) bis in die sich verjüngende Zone auf der Rückseite (6) der Schraubendreherklinge (3) hinein verläuft.

7. Schraubendreherwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung abhängig von der Größe der Schraubendreherklinge (3) ist, so daß der Hyperboloid (7) stufenfrei in die jeweils angrenzenden Anschlußstellen (8, 9) von der Schraubendreherklinge (3) und Antriebsschaft (4) ausläuft.

8. Schraubendreherwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im mittleren Bereich zwischen den Anschlußstellen (8, 9) das Schaftzwischenstück (5) mit dem umschriebenen Hyperboloiden (7) identisch ist.