专利名称：改锥或改锥头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改锥或改锥头，它有一个输入端，一个输出端，以及在两端之间的锥柄，输出端的外廓上形成了至少三个(最好是四个)棱边，棱边在半径方向上从一个在围绕旋转轴线的中心部处开始延伸，每一棱边在其端头有一个前部，该前部与旋转轴线倾斜一角度，并形成了前后两个侧面，在与前部相邻近的区域内两侧面基本上是互相平行的，在该区域内，前侧面处在通过旋转轴线的直径平面内，在相邻棱边的侧面间形成了一道沿纵向延伸的切槽，它有一个槽底，该槽底一直延伸到锥柄部分的圆柱形表面上才终止。
而在一些已知的改锥或改锥头中，棱边是偏心的，具体来说，偏心的大小大体上相当于棱边的厚度。一个侧面，具体地说是指处在拧紧一侧的前侧面，与对面棱边(当然是在十字交叉形棱边的情况下)的对应侧面处在一个共同的直径平面内。相关的螺栓头适合这些偏心棱边的插入。同一槽中相对应的后侧面大体上是在与插入深度相平行的方向上延伸，但随后就并入到一个凹下的圆形部分中，使切槽界边(在圆周的侧壁上)在完全平直的侧面的根部相交。圆形部分只占据圆周的四分之一，因此在输出端的基部将有大量的材料要被切除掉，从而导致强度受到削弱。
本发明的目的就是设计出一种所述型式的改锥或改锥头，它的拧紧螺栓的性能更加优越并且更加稳定。
当改锥或改锥头在具有权利要求1所述特征的情况下，上述目标将率先充分地实现。这一特征是从每一个棱边的前端开始延伸的两个侧面在沿旋转轴线的方向彼此弯曲地分开，使棱边上材料的分布能更好地承受负荷。本发明还建议，在侧面进一步连续弯曲的过程中，面对前侧面的切槽界边比后侧面的切槽界边弯过一个较小的圆周角。这样，形成了稳定的棱边根部，这些根部植于轴上材料大量聚积的过度区域内。这一特点涉及到棱边的两个侧面，因为它们在圆周方向上彼此弯曲地分开。由于前侧面的弯曲部分具有小的圆周角，因此有可能形成较大的倾斜度，而棱边后侧面的弯曲部分则相应地弯曲了较大的圆周角，于是在该区域内形成较多的材料积聚而使“背部”得到加强，就是用这种方法使棱边能承受更大的负荷。此外，两侧面的弯曲形状有助于十字交叉的外轮廓(即改锥或改锥头的输出端)与螺栓头的十字形凹槽之间的夹持作用。不管位置如何，螺栓实际上是自动固定就位的。
另外，与此相对应的可靠的夹持插入方法还能提高改锥或改锥头的使用寿命，适应大扭矩的使用工况，以及减小可能形成的向外推力。并且，当改锥或改锥头满足下列条件时对其性能将非常有利有一个输入端，一个输出端和位于两端之间的锥柄，在输出端的外轮廓上形成了至少是三个，但最好是四个棱边，棱边在半径方向上从一个处在围绕旋转轴线的中心部处开始延伸，每一棱边在其端头有一个前部，该前部与旋转轴线倾斜一角度，并形成了前后两个侧面，在与前部相邻近的区域内两侧面基本上是互相平行的，在该区域内，前侧面处在通过旋转轴线的直径平面内，两相邻棱边的侧面间形成一道沿纵向延伸的切槽，它有一个槽底，该槽底一直延伸到锥柄部分的圆柱形表面上才终止，如果在每个棱边前部区域内的两个侧面在圆周方向上彼此弯曲地分开，在侧面进一步连续弯曲的过程中，前侧面的切槽界边比后侧面的切槽界边将弯曲一个较小的圆周角。此外，本发明还建议，前侧面有一个附加的纵向弯曲部分并带有一个在侧面前区上的径向突起的外部区域。这样的配置实际上有独到的重要性。这是通过在工作方向上棱边扭曲，并可用多种多样的方法制造。由此产生的侧面是在前区内径向向内方向上的沉割。结果是位于径向外侧有一个啮合点，利用该啮合点可以准确地拧紧螺栓，并对扭转力矩特别有利。此外，如果后侧面也有一个附加的纵向弯曲部分并带有一个对应的前区径向凹下的外部区域，那么它也同样是有利的。总的来说，这就使得棱边与螺栓头上十字形凹槽中相对应的槽成对角线地配合从而有助于前述的夹持作用。此外，当改锥或改锥头满足下列条件时对其性能将非常有利有一个输入端，一个输出端和位于两端之间的锥柄，在输出端的外轮廓上形成了至少是三个，但最好是四个棱边，棱边在半径方向上从一个处在围绕旋转轴线的中心部处开始向外延伸，每一棱边在其端头有一个前部，该前部与旋转轴线倾斜一角度，并形成了前后两个侧面，在与前部相邻近的区域内两侧面基本上是互相平行的，在该区域内，前侧面处在通过旋转轴线的直径平面内，两相邻棱边的侧面间形成一道沿纵向延伸的切槽，它有一个槽底，该槽底一直延伸到锥柄部分的圆柱形表面上才终止，如果每一棱边前区的两个侧面都从一个互相平行的侧面区段(该区段可插入到螺栓头的十字形凹槽中)开始延伸，并在轴线方向彼此弯曲地分开，那么其弯曲部分的始点应处在插入部分的开口区域上。这一结构改善了改锥或改锥头与螺栓头之间的对中配合。为了获得一种锥形的拧紧工具，将前区每一个槽的槽底都与旋转轴线倾斜一个锐角被证明是有益的。这会产生对中作用，也有助于前面提到的夹持作用。此外，本发明建议将侧面的前部形成为一个想像中的平头截锥表面的区段。并且，本发明还建议，每一个槽底轴向投影的想像延长线以距旋转轴线一定的距离经过旋转轴线。该距离大致相当于更为陡峭的弯曲侧面的较小圆周角所对应的尺寸。此外，本发明还建议，槽底与切槽的两个相交成锐角的界边一起终止，在这种情况下，切槽两界边相交的角度大约在40°时最好有利。此外，所述型式的改锥或改锥头的另一实例表明，交点与弯曲部分开始点之间的距离小于螺栓头嵌入改锥插头内的深度时比较有利。这样可以保证改锥插入轮廓与相配合的元件(即螺栓)间有良好的边接触。在这种情况下，改锥棱边在插入螺栓头凹槽规定深度处的宽度大于插入轮廓开口处的宽度是有利的。最后，本发明还建议与互相平行的侧面相连接的弯曲表面应进行扭曲，这样在十字轮廓，即在改锥或改锥头的输出端插头与相配螺栓头上的十字形凹槽之间形成上述的夹持作用。最后，前后两侧的弯曲表面在同一方向上不均匀地扭曲已经被证明是有利的，这样可以实现棱边的扭曲从而使其边缘部分得到加强。按照本发明所述外廓形状的螺栓用于宇航工程上，但在那里螺栓一般只使用一次。然而本发明所述外轮廓形状的螺栓特别适合于多次拆卸，这是因为棱边的侧面不是平面而是专门设计的曲面。棱边侧面独特的几何形状在拧松螺栓而且在转动时不穿过工具的旋转中心时显得特别有利。与该侧面相关联的界边相对于穿过相应棱边后侧面的平行平面从槽底稍微向后弯曲。在拧松螺栓使其开始松动时所需要的大扭矩可以通过由特殊几何形状形成的最佳面对面的接触来传递(当施加扭矩时)。因此，按照本发明所述的外廓形状可以使螺栓被拧紧得与此前技术同样紧固，并在拧紧运动终了时达到最大拧紧扭矩。
下面将参照由
的实例对本发明的内容作更详细的阐述。其中图1是按照本发明的改锥头的放大侧视图；图2是按照现有技术的改锥头的放大侧视图；图3是图1所示改锥头输出端的进一步放大视图；图4为图3的俯视图5是图2所示改锥头输出端的进一步放大视图；图6为图5的俯视图；图7是本发明改锥头输出端的更进一步的放大视图；图8为图7的俯视图；图9为相关螺栓的放大侧视图；图10为螺栓的俯视图；图11是经过进一步改进的改锥头放大侧视图；图12为图11的俯视图；图13为图12中沿XIII-XIII线截开的断面图；图14为图13中沿XIV-XIV线截开的断面图；图15是改锥头的一个棱边嵌入到螺栓头凹槽中的剖视图。
图中用S表示的改锥头为杆形结构，因此也可认为它是一个改锥。
改锥头S有一个输入端1和一个输出端2，也就是通常所说的工作端。
输入端1有一个环形槽3，在用电机驱动时，用来轴向固定工具。
插入旋转驱动夹头中的改锥头S的锥柄4是非圆形的，并特别制成六角形断面。该六角形断面占据了改锥头S的大部分长度。
输出端2减小到横跨六角断面平面部的宽度，并形成了以圆柱形为主的头部，构成工具的阶梯形的锥柄部5。锥柄部5的自由端过渡到十字形外廓部分6，该外廓6有四个棱边7。棱边从一个围绕几何旋转轴线X-X的中心部8处开始沿径向等角距延伸。
在十字形外廓6的各棱边7之间形成了切槽9，尤其是不对称的V形切槽。这些切槽在锥柄4轴线方向上延伸超过了十字形外廓6的啮合深度Y。切槽延伸到锥柄部5的无槽基段10终止。基段10的长度与切槽区段的长度比大约1∶4。
基本上设在中心部8的周边的棱边7的前部11与旋转轴线X-X有一夹角。至少在某种程度上，前部11的一部分与棱边交汇形成具有平头截锥形状的中心部8。锥顶12与旋转中心线X-X相重合。
每一个棱边7确定了一个前侧面13和一个后侧面14，这里所指的前和后是根据螺栓15按顺时针方向拧紧来定义的。从图8中的十字交叉部分可以看出，前后两侧面大致上是互相平行的。
考虑到棱边7偏心设置的合理扩展，两个相对棱边7的前侧面13在直径平面D-D内大体上是对齐的，平面D-D实际上也是通过旋转中心线X-X的直径平面。
各棱边7具有相等的厚度和偏心，各切槽9的槽底16具有相等的径向距离，使前后侧面13和14可以有不同的宽度，其中前侧面在半径方向上较窄，前后侧面的宽度比为1∶5(参见图8)。
在现有技术中，槽底16形成了从无弯曲侧面13的内边到弯曲侧面14的过渡区。
从图7中可以看出，在棱边7的对应于插入深度Y的前区内，其相邻棱边7的两个侧面13和14在圆周方向上彼此弯曲地分开。在由头部和基部10所形成的锥柄部5的圆周侧壁上可以明显地看出，面对前侧面13的切槽界边13′在侧面13连续弯曲的过程中比同样是连续弯曲的后侧面14的切槽界边14′弯曲了一个更小的圆周角α。而较大的圆周角则用β表示。α与β之比为1∶3。
每一切槽9的槽底16是凹入形的、连续地弯曲，在工具的前部延伸，与旋转轴线X-X倾斜一锐角，接近与旋转中心线X-X成空间平行并由槽底16的端面出口点16′确定的轴线。就高度而言，外廓减薄的零点处在中心区域8内。在插入深度Y即在工具的前部以外的区域，侧面13和14以及槽底16仍然继续弯曲，直到其面或线呈现出稍有收缩的结构。用这种方法，就有可能针对螺栓15的十字形凹槽17的十字形配合轮廓，产生良好的对中和夹持效果。相应的十字形凹槽17位于图10所示的螺栓头18的端面上。
由于棱边7的两侧面13和14有不同的圆周角α和β，因此该棱边的表面轮廓β在工作方向以比后侧面更小的角度收尾。此外，后部区域形成了更多的材料，因此棱边7加宽了根部的后部区域也非常稳定。工作方向为图7中箭头A所指的方向。在拧松螺栓时，有较大表面积的后侧面14与十字槽17中也有较大表面积的配合侧面啮合。
从图8可以看得很清楚，每一棱边7的前侧面13都有一个附加的曲面，具体说，围绕改锥头S的纵向部分。事实上，它在侧面13上形成一个凹下的区域，并使棱边7产生明显的扭曲。结果使得面向工作方向A的侧面13的前部的径向外端区域13″明显突出。扭曲角度在图7中用γ表示，它在圆周上相对于垂直的直径平面D-D大约向前偏移3°。由所述的扭曲而实现的关于纵向的附加弯曲部分也可以从图7看得特别清楚。
虽然已经给出了与十字形凹槽17相对应的外廓结构设计，但上述区域13″并未采用与相配合的凹槽表面进行斜向对中，而是在对提高扭转将更加有利的位置上另有一个突起的啮合点。
后侧面14还有一个关于改锥头S纵向方向的然而是反向的附加弯曲部分。相应地，这里还有一个后侧面14前区的径向下凹的外端区域，但在该情况下它又向内凹进，同样在侧面14中形成一个明显的凹下部分。
稍带圆锥形的中心部8由沿棱边7倾斜约45°的型面相连，例如想像中的截锥表面。在锥底区附近的棱边7的部分与周边连接的截锥表面侧主区域之间的一个钝角过渡由19表示。
关于切槽9的几何形状，还应该注意到槽底16轴向投影的延长线通过旋转中心轴X-X，并与其的空间距离为Z。该距离Z大约等于锥顶12到钝角过渡19之间距离的三分之一。以上关于通过的讨论仅就二维平面而言。
参照图7可以清楚地看出，切槽槽底16沿向着基段10的方向与切槽的界边13′和14′一起终止。界边13′和14′以锐角相交于点20，并与凹下弯曲的槽底16的端点16″相重合。切槽界边13′和14′的相交锐角大约为40°。
如图所示的十字外廓6可以用旋转式加工方法很方便地进行生产。合适的仿形器可从德国专利1921514得知。该专利的全部内容都包括在这里，其目的也是为了要在本专利申请的权利要求书中对其特征一起加以说明。
在图11至图15中表示的改锥头已对侧面的几何形状作了进一步的改进。其关于基本原理的结构特征与前述基本型改锥或改锥头S是相对应的，因此仍沿用原来的参考数字而不再重复有关的陈述。
在该结构中，每个棱边7的前区有两个侧面13和14，它们从可以进到插入轮廓，即螺栓头18的十字形凹槽17中的互相平行的端部区段7a开始延伸，并沿着轴线方向彼此弯曲地分开。棱边7弯曲部分的始点为7b。从这一点开始，侧面13和14就进入了连续的弯曲部分或者叫做梯形侧面区段7c。梯形侧面区段7c的长边朝向工具的锥柄部5。梯形侧面的倾斜角度在13一侧要陡峭于14一侧。
棱边弯曲部分的开始点7b插入到螺栓头18的插入轮廓开槽21中，如图15所示。梯形侧面区段7c的短边则朝向锥顶12。平行侧面区段7a在梯形侧面段7c的头部宽度处并入平行侧面段7a，由于开始时较大的间隙，随后在开口21区域上的对齐接触，而有助于将这些零件装配在一起。
锥顶12从插入轮廓，即十字形槽17的底部22突出。比率是这样的，使锥顶12与弯曲部分开始点7b之间的距离小于插入到螺栓头18的插入轮廓中的深度T。
在图15中，为了便于理解，相应的差异是基于一基线，该基线标出了前部11与截锥形中心部8之间的过渡区。侧面13和14的实际承受载荷的区域从这里开始并向锥柄5的方向延伸。
图13显示了一个参考平面E-E，它相应于棱边7主区域内的截锥侧壁表面，并用19表示。此进一步改进的主要内容是对改锥头的几何形状作改进设计，即设定棱边平行侧面区段7a的两侧面的轴向长度为J1。在长度J1后，梯形侧面区段7c才延伸到图示的规定长度J2，其中，双刃头进给角为宽度F2(参见图12)。在图13和14中显示了刃头部的进给角。图13中显示的刃头部进给角为8.24°，而图14中显示的刃头部进给角为4.7°。后者从槽底16的底线算起。在螺栓头凹槽深度为T处，棱边7的宽度F2大于插入轮廓的宽度。
从图12可以特别清楚地看出，与平行侧面区段7a相连接的梯形侧面或者弯曲部分的表面在锥柄5的方向上是扭曲的，具体地说是在两侧。后侧面14的扭曲比处于工作方向A内前侧面13的扭曲更明显的朝向边缘。换句话说，在同一方向上前后弯曲表面扭曲的程度不等。在图12中，J2深度(参见图13)处的初始外廓如点划线所示。梯形侧面区段7c或者一个弯曲的朝着锥顶方向收缩的表面区段在棱边侧边的连续线与点划线之间延伸。当这些面向后侧面14的表面朝着槽底16连续变窄的同时，那些与前侧面13相邻的区域向边缘方向变窄。在越出了如图12所示的棱边7的最小宽度F1的范围后，棱边将很快地变为较大的宽度F2，这一变化区域的纵向长度等于J2减去J1。J1大约等于J2的三分之一到二分之一。
在图示四个棱边的设计情况下，从锥柄，即输出端2开始向外扩展，直到周边基本上都是在一个共同的D-D直径平面内。梯形侧面轮廓或者在前侧面13处也是较陡峭的弯曲部分与图11所示的角度相比显现出来，其数值如图11所示。
本发明的全部特性已公布如前。本申请还包括了相关的和所附的优先权文件的全部内容(在先申请的副本)，在本发明申请的权利要求书中对这些文件的特征加以阐明也是本文的目的。
权利要求
1.一种改锥或改锥头(S)，有一个输入端，一个输出端(分别为1和2)，以及位于两端之间的锥柄(4)，在输出端的外轮廓上形成了至少是三个，但最好是四个棱边(7)，棱边(7)在半径方向上从一个处在围绕旋转轴线(X-X)的中心部(8)处开始延伸，每一棱边在其端头有一个前部(11)，该前部与旋转轴线倾斜一角度，并形成了前后两个侧面(分别为13和14)，在与前部(11)相邻近的区域内两侧面基本上是互相平行的，在该区域内，前侧面(13)处在通过旋转轴线(X-X)的直径平面(即直径平面D-D)内，在相邻棱边(7)的侧面(13，14)间形成了一道沿纵向延伸的切槽(9)，它有一个槽底(16)，该槽底一直径延伸到锥柄部的圆柱形表面(5)上才终止，其特征在于，从每一个棱边(7)的前区开始延伸的两侧面(13，14)沿着轴线方向彼此弯曲地分开。
2.按照权利要求1所述的改锥，其特征在于，面对前侧面(13)的切槽界边(13′)在侧面区段(13)进一步连续弯曲的过程中比后侧面(14)的切槽界边(14′)弯曲了一个较小的圆周角(α)。
3.一种改锥或改锥头(S)，有一个输入端，一个输出端(分别为1和2)，以及位于两端之间的锥柄(4)，在输出端的外轮廓上形成了至少是三个，但最好是四个棱边(7)，棱边(7)在半径方向上从一个处在围绕旋转轴线(X-X)的中心部(8)处开始延伸，每一棱边在其端头有一个前部(11)，该前部与旋转轴线倾斜一角度，并形成了前后两个侧面(分别为13和14)，在与前部(11)相邻近的区域内两侧面基本上是互相平行的，在该区域内，前侧面(13)处在通过旋转轴线(X-X)的直径平面(即直径平面D-D)内，在相邻棱边(7)的侧面(13，14)间形成了一道沿纵向延伸的切槽(9)，它有一个槽底(16)，该槽底一直延伸到锥柄部的圆柱形表面(5)上才终止，其特征在于，每个棱边(7)的两个侧面(13，14)沿着圆周方向彼此弯曲地分开，朝向前侧面(13)的切槽界边(13′)在前侧面(13)进一步弯曲的过程中比后侧面(14)的切槽界边(14′)弯曲了一个较小的圆周角(α)。
4.按照前述任一个权利要求所述的改锥，其特征在于，前侧面(13)有一个关于纵向的附加弯曲部分，并带有一个在该侧面(13)前区上的径向突起的外部区域(13″)。
5.按照前述任一个权利要求所述的改锥，其特征在于，后侧面(14)有一个关于纵向的附加弯曲部分，并带有一个在该侧面(14)前区上的径向凹下的外部。
6.一种改锥或改锥头(S)，有一个输入端，一个输出端(分别为1和2)，以及位于两端之间的锥柄(4)，在输出端的外廓上形成了至少是三个，但最好是四个棱边(7)，棱边(7)在半径方向上从一个处在围绕旋转轴线(X-X)的中心部(8)处开始延伸，每一棱边在其端部有一个前部(11)，该前部与旋转轴线倾斜一角度，并形成了前后两个侧面(分别为13和14)，在与前部(11)相邻近的区域内两侧面基本上是互相平行的，在该区域内，前侧面(13)处在通过旋转轴线(X-X)的直径平面(即直径平面D-D)内，在相邻棱边(7)的侧面(13，14)间形成了一道沿纵向延伸的切槽(9)，它有一个槽底(16)，该槽底一直延伸到锥柄部的圆柱形表面(5)上才终止，其特征在于，每一棱边(7)前区的两个侧面(13，14)都从一个进入到螺栓(15)螺栓头(18)的插入轮廓(十字槽17)的互相平行的侧面区段(7a)开始延伸，并在轴线方向上彼此弯曲地分开，其弯曲部分的始点(7b)处在插入轮廓的开口区域(21)上。
7.一种改锥或改锥头，其特征在于，每一个切槽(9)的槽底(16)在前区内对旋转中心线(X-X)倾斜一个锐角。
8.按照前述任一个权利要求所述的改锥，其特征在于，侧面(13，14)的前部(11)形成了一个想像中的截锥表面区段。
9.按照前述任一个权利要求所述的改锥，其特征在于，每一个槽底(16)轴向投影线的想像延伸线以距旋转轴线(X-X)一定的距离(Z)经过旋转轴线(X-X)。
10.按照前述任一个权利要求所述的改锥，其特征在于，槽底(16)与以锐角相交的切槽两条界边(13′，14′)一起终止。
11.按照前述任一个权利要求所述的改锥，其特征在于，切槽的两条界边(13′，14′)的相交角度大约为40°。
全文摘要
本发明涉及一种改锥或改锥头(S),包括一个输入端和一个输出端(1,2)以及位于两端间的锥柄(4)。输出端有至少三个,最好是四个棱边(7)从围绕旋转轴线(X－X)的中心部(8)向外辐射。棱边(7)的一端有与旋转轴线成一定角度的面和前、后侧面(13、14),前、后侧面在靠近前面(11)的区域上基本上彼此平行。在该区域,前侧面(13)位于过旋转轴线(X－X)的直径面(直径D－D),相邻棱边(7)的侧面(13,14)形成了轴向延伸的切槽,其槽底终止于锥柄部外表面。本发明通过使侧面(13,14)从各棱边(7)的表面区域开始弯曲离开,而提供了一种能在负荷和更易于使用间达到平衡的方法。
文档编号B25B15/00GK1245454SQ97181490
公开日2000年2月23日 申请日期1997年11月29日 优先权日1996年12月5日
发明者安德烈亚斯·路希, 朱塞普·德伯纳 申请人:沃拉·沃克·赫尔曼·沃纳两合公司